游戏引擎
概况
游戏引擎提供一系列可视化开发工具和可重用组件。这些工具通过与开发环境进行集成,方便开发者简单、快速进行数据驱动方式的游戏开发。为了提高游戏开发人员的开发效率,引擎开发者会开发出大量的游戏所需要的软件组件。大多数引擎集成了图形、声音、物理和人工智能等功能部件。游戏引擎会被称为“中间件”,因为它们可以提供灵活和重用平台,向游戏开发者提供所需要的全部核心功能,从而节省大量的游戏开发费用,降低开发的复杂性,缩短游戏的上市时间,所有这些对于高竞争性的游戏产业来说都是关键因素。诸如虚幻系列引擎、Frostbite Engine、zerodin引擎、Doom3引擎、CryENGINE、3DGame Studio、RenderWare、Gamebryo、Virtools以及Source引擎等引擎。
与其它中间件解决方案一样,游戏引擎通常提供平台抽象层,实现同一款游戏可以在各种平台上运行,包括游戏机和个人电脑,而只需要改动少量的源代码。一般来说,游戏引擎均设计成基于组件的架构,方便进行特定子系统的替换或者添加新的引擎中间件(通常成本较高)从而实现功能的扩展。比如Havok物理引擎、Miles Sound System声音引擎和Bink图形引擎等。一些游戏引擎如RenderWare引擎由一些松耦合的游戏早间件组成,可以根据需要定制出游戏引擎。通过组件技术,可以实现游戏引擎的扩展性,而扩展性通常是游戏引擎优先考虑的特性。游戏引擎经常会应用于交互应用的实时图像显示,比如营销演示、建筑可视化、训练模拟、环境建模。
引擎作为一个中间层,他能够将同一个游戏表现在不同的游戏平台之上,诸如:个人电脑、PlayStation、PlayStation 2、PlayStation 3、Xbox、Xbox 360、Wii和任天堂游戏机。一些游戏引擎通常被设计为部分组件可以替换或增加新组件,从而增强引擎的表现能力。当然这样的引擎也会更昂贵。可用于增加功能的组件有用于物理计算的Havok,处理声音的FMOD,加快渲染速度的SpeedTree等。一些引擎直接设计为组件分离,用户根据需要自己组装引擎组件比如RenderWare引擎。但这样的设计给引擎的开发带来了更高的难度,因为设计者要更多考虑各组件之间的协调问题。
一些游戏引擎只包含实时三维渲染能力,不提供其它游戏开发功能。这些引擎需要游戏开发者自行开发所需功能,或者集成其他现有的游戏组件。这此引擎通常被称做“图像引擎”、“渲染引擎”或者“三维引擎”,而非“游戏引擎”。这个术语的定义已经有些模糊,因为很多特征明显的三维游戏引擎被简称为“三维引擎”。一些图像引擎如:Genesis3D、Irrlicht、OGRE、RealmForge、Truevision3D和Vision引擎。现代游戏或图像引擎通常提供场景图形结构,该结构采用面向对象的方式表示三维游戏世界,方便进行游戏设计和高效渲染虚拟世界。
硬件概念
3D引擎的渲染系统通常建立在一套高级图像API之上,诸如Direct3D或OpenGL,这些API封装了GPU和显卡的部分功能。级别低一点的如DirectX、SDL和OpenAL也经常使用,他们提供对其他硬件设备的独立支持,诸如输入设备(鼠标、键盘、控制杆)、网卡、声卡。在硬件加速图形卡出现以前,开发者使用软件渲染。现在软件渲染依然被广泛用于非及时图像的渲染,或者是用户的硬件设备不支持硬件渲染。
中间层
一些引擎开发者以开发整个游戏引擎而著称,他们试图开发一个具有所有游戏元素的引擎,包括图像、声音、物理、人工智能。比如Gamebryo和RenderWare就是这样的引擎。此外近年出现的zerodin引擎比较受人瞩目,因其引擎专门为开发MMORPG而设计,且节约将近60%开发成本和时间。
也有一些开发者只专注于开发引擎的某一部分,但他们取得的成就往往比全功能引擎还高。SpeedTree就是一个很好的例子,他适用于大规模植被的渲染,被使用在Playstation 3、Xbox 360,微软开发的一些RPG,以及上古卷轴4:遗忘。
一些引擎提供完整的源代码,其他的只提供一个经过封装的API接口,使用者用过调用DLL文件来使用这个引擎。还有一些引擎将引擎二进制包和源代码划分开来,前者被免费授权使用,而后者则需要高额的费用来购买使用授权。
MMOG中间层
MMORPG的中间层比单机版游戏的中间层更为复杂,但网络游戏的发展促进了这类引擎的开发。一些比较知名的引擎有:
开发者
游戏引擎开发是一个比较热门的职业,他强调学科间的相互合作,诸如几何学、色彩理论、电脑程序等,主要集中在视觉科学领域。一些公司甚至以开发引擎为乐趣和技术追求,而不是用来卖钱。比如Crystal Space就是一个比较知名的免费开放源代码多平台游戏引擎。
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