游戲引擎教學(xué)版軟件的開發(fā)研究

謝景明 鐘閏祿

摘要： 游戲成為了信息娛樂市場的熱門，越來越多的技術(shù)人員從事游戲開發(fā)行業(yè)。本文首先對游戲引擎技術(shù)進(jìn)行了概述，然后選擇3個代表性的游戲引擎進(jìn)行對比分析，最后討論了游戲引擎教學(xué)版軟件的實(shí)現(xiàn)思路。

關(guān)鍵詞：游戲引擎；游戲開發(fā)；Unity3D；Cocos2d；Libgdx

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）09-0216-02

1 游戲引擎技術(shù)概述

游戲技術(shù)已經(jīng)成為信息技術(shù)的主流分支之一，越來越多的人員投入了游戲開發(fā)行業(yè)。由于游戲市場的激烈競爭，對游戲開發(fā)的周期越來越高，當(dāng)前主要的手段是通過游戲引擎來進(jìn)行游戲開發(fā)。游戲引擎技術(shù)對復(fù)雜的底層技術(shù)進(jìn)行了封裝，為程序員提供了各種功能強(qiáng)大的調(diào)用接口，甚至可視化的開發(fā)工具，大大降低了游戲開發(fā)的難度和時間，使開發(fā)人員能夠快速地進(jìn)行游戲開發(fā)。

目前市場上有眾多的游戲引擎，它們當(dāng)中有商用收費(fèi)的，也有免費(fèi)開源的；架構(gòu)上有重量級的，也有輕量級的，其中Unity3D、Cocos2d、Libgdx等游戲引擎較為常見。在日常的教學(xué)中，使用教學(xué)用途的游戲引擎十分有必要，這樣能夠讓學(xué)員系統(tǒng)地掌握游戲開發(fā)的有關(guān)理論知識。

2 游戲引擎技術(shù)比較

游戲技術(shù)涉及的技術(shù)領(lǐng)域較多，例如資源管理、網(wǎng)絡(luò)引擎、I/O庫、圖形數(shù)學(xué)庫、物理引擎、渲染器、聲音引擎、實(shí)體模塊、動畫系統(tǒng)、場景管理、特效支持、控制邏輯框架、游戲GUI和游戲開發(fā)工具等，因此不同類型的游戲引擎所提供的功能、性能也是不盡相同的，表1選取了三個典型的游戲引擎進(jìn)行對比。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)

3.1功能介紹

游戲引擎教學(xué)版軟件主要提供了12個功能模塊，分別為幾何體構(gòu)造、顏色、視圖、紋理、場景、線性代數(shù)、動畫、碰撞檢測、OpenGL、物理引擎、游戲演示、幫助（見圖1），這些功能模塊通過不同的角度，以可視化的方式展示游戲開發(fā)所需要的相關(guān)技術(shù)以及技術(shù)原理。

3.2實(shí)現(xiàn)代碼示例

公共基礎(chǔ)代碼（配置上相關(guān)的注釋）：

public void reshape（GLAutoDrawable drawable， int x， int y， int width，int height） {

/*

* OpenGL中的gl庫是核心庫，glu是實(shí)用庫，glut是實(shí)用工具庫，gl是核心，glu是對gl的部分封裝，glut是OpenGL的跨平臺

* 工具庫， gl中包含了最基本的3D函數(shù)，而glu似乎對gl的輔助，如果算數(shù)好，不用glu的情況下，也是可以做出同樣的效果。

* glut是基本的窗口界 面，是獨(dú)立于gl和glu的，如果不喜歡用glut可以用MFC和Win32窗口等代替，但是glut是跨平臺的，

* 這就保證了我們編出的程序是跨平臺的， 如果用MFC或者Win32只能在windows操作系統(tǒng)上使用。

* 選擇OpenGL的一個很大原因就是因?yàn)樗目缙脚_性，所以我們可以盡量地使用glut 庫

*/

final GL2 gl = drawable.getGL（）.getGL2（）；

final GLU glu = GLU.createGLU（gl）；

if （height <= 0） // avoid a divide by zero error！

height = 1；

final float h = （float） width / （float） height；

gl.glViewport（0， 0， width， height）；

gl.glMatrixMode（GL2.GL_PROJECTION）；

gl.glLoadIdentity（）；

glu.gluPerspective（45.0f， h， 1.0， 20.0）；

gl.glMatrixMode（GL2.GL_MODELVIEW）；

gl.glLoadIdentity（）； }

//清除屏幕

public static void glClear（GL2 gl） {

gl.glClear（GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT）；}

特定功能代碼，以繪制帶有紋理的六面體為例：

public void display（GLAutoDrawable drawable） {

//采用紋理貼圖

int texture = Picture.showTexture（gl， "data/WenLi.png"）；

final GL2 gl = drawable.getGL（）.getGL2（）；

gl.glClear（GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT）；

gl.glLoadIdentity（）；

//創(chuàng)建點(diǎn)，正六面體，8個頂點(diǎn)

float R = 1.2f；

float points[][] =new float[8][3]；

points[0][0] = 0；

points[0][1] = R；

points[0][2] = 0；

points[1][0] = 0；

points[1][1] = R / 3；

points[1][2] = （float） （R * 2 * sq2 / 3）；

points[2][0] = （float） （R * sq2 / sq3）；

points[2][1] = R / 3；

points[2][2] = （float） （-R * sq2 / 3）；

points[3][0] = （float） （-R * sq2 / sq3）；

points[3][1] = R / 3；

points[3][2] = （float） （-R * sq2 / 3）；

for （int i = 0； i <4； i++） {

points[4 + i][0] = -points[i][0]；

points[4 + i][1] = -points[i][1]；

points[4 + i][2] = -points[i][2]；}

//創(chuàng)建對稱的三維多面體頂點(diǎn)的索引

int[][] V_INDEX = { { 0， 1， 7， 2 }， { 0， 2， 5， 3 }， { 0， 3， 6， 1 }，

{ 4， 6， 3， 5 }， { 4， 7， 1， 6 }， { 4， 5， 2， 7 } }；

gl.glLoadIdentity（）；

gl.glTranslatef（0.0f， 0.0f，-6.0f）；

//繪制六面體和紋理

float x=0.0f，y=0.0f；

for （int i = 0； i < V_INDEX.length； i++） {

for （int j = 0； j < V_INDEX[i].length； j++） {

if（j%4==0）{

x=0.0f；

y=0.0f；}

if（j%4==1）{

x=1.0f；

y=0.0f； }

if（j%4==2）{

x=1.0f；

y=1.0f； }

if（j%4==3）{

x=0.0f；

y=1.0f； }

//gl.glColor3f（red， green， blue）；

gl.glTexCoord2f（x， y）；

gl.glVertex3f（points[V_INDEX[i][j]][0]，

points[V_INDEX[i][j]][1]， points[V_INDEX[i][j]][2]）； }}

gl.glEnd（）； // Finished Drawing The Triangle

gl.glFlush（）；}

游戲引擎案例的運(yùn)行結(jié)果如圖2，3所示：

下面以幾何體菜單為例，演示各個子模塊的功能，點(diǎn)擊子菜單項(xiàng)“基本三角形”，顯示下圖：

參考文獻(xiàn)：

[1] 謝景明. 3D游戲引擎技術(shù)開發(fā)的研究[J].廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2009（4）.

[2] Unity. 基本概況. https：//unity3d.com/cn/public-relations [ EB/OL]. 2017.12.1