【文章內(nèi)容簡介】 體是否可能發(fā)生碰撞。最后再精確求交模塊中使用凸體算法和射線檢測算法得到精確的碰撞信息 [6]。物理學(xué)世界模塊，是現(xiàn)實(shí)世界的抽象模型。物理學(xué)世界包含兩個(gè)部分，一個(gè)是剛體物理學(xué)世界，一個(gè)是柔體物理學(xué)世界。在力的作用下，體積和形狀都不發(fā)生改變的物體稱作剛體。剛體按照其運(yùn)動(dòng)特征可以分為平動(dòng)、定軸轉(zhuǎn)動(dòng)、平面運(yùn)動(dòng)、定. . . . .學(xué)習(xí)參考點(diǎn)運(yùn)動(dòng)和一般運(yùn)動(dòng)等形式。在一般情況下，運(yùn)動(dòng)剛體上各點(diǎn)的軌跡、速度和加速度是各不相同的，但彼此之間存在著一定的關(guān)系。體積和形狀在力的作用下能夠發(fā)生變化的物體稱作柔體，如流體、布料等。因此，物理學(xué)世界的模塊結(jié)構(gòu)如圖 26 所示。圖 26 物理學(xué)世界模塊結(jié)構(gòu)圖3. Havok和 PhysX的比較物理引擎中需要大量的計(jì)算，并且不同物理引擎針對特定顯卡有 3D加速功能，因此，開發(fā) 3D游戲前選擇一款合適的物理引擎是及其重要的，否則會(huì)極大影響游戲的性能。目前 在游戲市場占重要地位的有 Intel的 Havok和 Nvidia的 PhysX。Havok，全稱為 Havok Game Dynamics SDK，譯作 Havok游戲動(dòng)力開發(fā)包，主要分為 Physics、FX、Animation、Behavior、 Cloth、Destruction、AI 幾大組件。Havok 成立于 1998年，總部位于愛爾蘭首都都柏林。引擎基于 C/C++語言而成，2022 年在游戲開發(fā)者大會(huì) 上發(fā)布了 Havok ，最新版本為 ，2022 年9月， Intel宣布收購 Havok。在全平臺(tái)上，共有 353種游戲使用 Havok引擎，超過了 PhysX的 309種，使用 Havok的著名游戲有：《極品飛車：亡命天涯》 、 《星際爭霸 2》 、 《 暗黑破壞神 3》 、 《上古卷軸 4》 等，圖為 Havok的展示 Demo：. . . . .學(xué)習(xí)參考 圖 27 Havok引擎展示（左為 Havok Physics，右為 Havok Cloth）PhysX物理運(yùn)算引擎由五名年輕的技術(shù)人員開發(fā)，他們成立了 AGEIA公司。由于 PhysX物理引擎在設(shè)計(jì)上就并不適合用 CPU去計(jì)算，因此 AGEIA公司還為PhysX引擎設(shè)計(jì)了專門的運(yùn)算硬件，PhysX 物理加速卡，其中的運(yùn)算核心被稱為PPU(Physics processing Unit)。圖 28為 AGEIA當(dāng)初設(shè)想的未來 PC組成部分。 圖 28 AGEIA當(dāng)初設(shè)想的未來 PC組成部分2022年， Nvdia收購了 AGEIA，物理加速卡停止開發(fā)，而是將 PhysX物理加速功能移植到 Nvdia GPU中，用戶不必額外購買 PhysX物理加速卡就能享受到 PhysX物理加速功能。在 PC平臺(tái)上，共有 269種游戲采用 PhysX引擎，而 Havok為163種。表 4－1 Havok和 PhysX在各方面的比較物理引擎： Havok PhysX. . . . .學(xué)習(xí)參考物理加速 多線程加速 只支持 Nvdia GPU加速執(zhí)行效率 快 不開啟 GPU加速下略遜一籌跨平臺(tái)性 全平臺(tái) 全平臺(tái)是否開源 是 否游戲引擎集成 寒霜 Unity3D主要游戲平臺(tái) Wii、Xbox 360、PS3 PC（三） Unity3D1. Unity3D簡介Unity3D是由 Unity Technologies開發(fā)的一款全面整合的專業(yè)游戲引擎，其具有的功能使得開發(fā)人員可專注于游戲的設(shè)計(jì)而忽略底層的技術(shù)實(shí)現(xiàn)，達(dá)到快速開發(fā)的目的。Unity 類似于 Director,Blender game engine, Virtools 或 Torque Game Builder等利用交互的圖型化開發(fā)環(huán)境為首要方式的軟件其編輯器運(yùn)行在Windows 和 Mac OS X下。其主要的特色有 [7]：圖形動(dòng)力：內(nèi)部封裝了 DirectX和 OpenGL圖形渲染庫，并附帶一些常用的渲染組件及著色器腳本。物理仿真：Unity3d 不但整合了 Nvidia PhysX物理引擎，并在其基礎(chǔ)上封裝了游戲中常會(huì)用到的物理組件，如碰撞體、連接體等?？缙脚_(tái)性：可發(fā)布游戲至 Windows、Mac、iOS、Android、Xbox、Wii 或PS3平臺(tái)，也可以利用 Unity web player或者 Flash插件發(fā)布網(wǎng)頁游戲，支持Mac和 Windows的網(wǎng)頁瀏覽。資源商城：開發(fā)人員可在資源商城中購買其他人開發(fā)的資源（代碼、模型等） ，. . . . .學(xué)習(xí)參考進(jìn)行高效復(fù)用。資源服務(wù)器：Unity 資源服務(wù)器是一個(gè)附加的版本控制 的產(chǎn)品，但比起 SVN更適合游戲團(tuán)隊(duì)中不同職位的人員共同使用（程序、策劃、美術(shù)） 。性能分析器：引擎中自帶一個(gè) Profiler分析器，開發(fā)人員可在編輯器或者設(shè)備連線進(jìn)行性能分析 CPU和 GPU不同階段的效率。2. Unity3D基本概念一個(gè)完整的 lJnity3d程序是由若干個(gè)場景（Scene)組合起來的，每個(gè)場景中又包含有許多游戲?qū)ο螅℅ameObject） ，每個(gè)對象可以具有若干組件（Component） ，其中的繼承自 MonoBehavior的腳本組件進(jìn)行初始化、更新等操作，而我們在場景所看到的內(nèi)容是由攝像頭（Camera)來呈現(xiàn)并控制的。場景（Scene)：場景是 Unity3D程序的基本組成單位，任何一個(gè) Unity3D程序都是由若干場景組合而成，程序通過腳本在這些場景之間跳轉(zhuǎn)。場景通過場景圖的形式組織，場景圖實(shí)際上是一種樹形結(jié)構(gòu)，其中每個(gè)節(jié)點(diǎn)就是一個(gè)游戲?qū)ο?。對象與對象之間存在父子關(guān)系，即當(dāng)父級(jí)對象移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)、縮放時(shí)，子級(jí)對象也跟著一起變換 [8]，如圖 29所示：. . . . .學(xué)習(xí)參考圖 29 旋轉(zhuǎn)一個(gè)父節(jié)點(diǎn)同時(shí)它的子節(jié)點(diǎn)也跟著旋轉(zhuǎn)游戲?qū)ο螅℅ameObject)：在場景中按照場景圖形式組織，場景圖實(shí)際上是一種樹形結(jié)構(gòu)，如圖。樹形層次結(jié)構(gòu)中的節(jié)點(diǎn)，加入的特定組件后就成了有實(shí)際功能的對象，如可渲染網(wǎng)格、攝像機(jī)、光源等， 格式的文件方便復(fù)用。組件（Component）：組件可以是網(wǎng)格（Mesh） 、光源（Light） 、攝像機(jī)（Camera） 、粒子系統(tǒng)（ Particle） 、物理碰撞體（Collider） 、布料（Cloth） 、連接體（Joint） 、聲音（ Audio） 、動(dòng)畫（Animation）以及最重要的腳本（Script） 。Unity3D的設(shè)計(jì)是以面向?qū)ο罄碚摓榛A(chǔ)，Unity3D 支持 C、JavaScript 和 Boo三種腳本語言，如果對象繼承自 MonoBehavior腳本對象，生命周期將交給. . . . .學(xué)習(xí)參考Unity3D來管理，如圖 210所示：圖 210 MonoBehavior的生命周期三、 車輛駕駛游戲的設(shè)計(jì)（一） 游戲創(chuàng)意隨著移動(dòng)硬件設(shè)備的日益強(qiáng)大，并且移動(dòng)平臺(tái)技術(shù)在這幾年得到迅猛發(fā)展，移動(dòng)平臺(tái)上的游戲也出現(xiàn)了驚人的增長，輕量級(jí)、微創(chuàng)新、時(shí)間碎片化一直是移動(dòng)游戲的發(fā)展趨勢。 《憤怒的小鳥》 、 《頑皮鱷魚愛洗澡》等幾款創(chuàng)意游戲都得到了巨大的成功，這些游戲的共同特點(diǎn)有：. . . . .學(xué)習(xí)參考，游戲目的簡單。不論是高級(jí)游戲玩家還是不常玩游戲的用戶群，很容易知道如何操作并理解游戲的目的。如《憤怒的小鳥》只需一只手指調(diào)整彈弓的角度和力度最終將豬擊飛， 《頑皮鱷魚愛洗澡》只要用手指刮開泥土將水引導(dǎo)進(jìn)鱷魚的浴缸；。游戲中充分考慮到現(xiàn)實(shí)生活中的物理規(guī)律，如《憤怒的小鳥》中飛行的速度、重力的考慮， 《頑皮鱷魚愛洗澡》中水流的流體走向；。別出心裁的設(shè)計(jì)不僅使玩家產(chǎn)生興趣繼續(xù)挑戰(zhàn)，也會(huì)更加開動(dòng)玩家的腦筋。如《憤怒的小鳥》中小鳥不同的技能、會(huì)蕩秋千的豬、冰雪的場景和會(huì)引燃的炸藥， 《頑皮鱷魚愛洗澡》中清水、污水、泥石流產(chǎn)生的不同效果，以及風(fēng)扇、噴槍的設(shè)計(jì)等； 圖 31 左為《憤怒的小鳥》游戲截圖，右為《頑皮鱷魚愛洗澡 》游戲截圖筆者按照這些思路產(chǎn)生了將游樂場中“碰碰車”這一游樂項(xiàng)目搬上有游戲的想法，游戲同樣遵從以上三個(gè)特點(diǎn)，下面是簡單的游戲策劃：游戲名稱：《瘋狂碰碰車》游戲類型：3D 休閑益智類游戲. . . . .學(xué)習(xí)參考游戲平臺(tái)：PC、Android 、iOS游戲模式：多人聯(lián)機(jī)模式，單人 AI練習(xí)模式游戲玩法：玩家通過操作車輛，在競技場中與其他玩家操作的車輛進(jìn)行娛樂，玩家應(yīng)該盡量操作車輛的前部去撞其他車輛的背部，這樣可以搶奪對方的游戲積分，同樣的，應(yīng)該通過躲避盡量避免自己的背部遭到襲擊。達(dá)到游戲時(shí)間后進(jìn)行積分結(jié)算，確定本場游戲排名。游戲操作：前、后、左、右，在移動(dòng)設(shè)備上可映射為重力感應(yīng)和滑動(dòng)操作。游戲可玩性：，不同車輛具有不同的外形、速度以及技能等屬性，如加速快的豪華跑車、碰撞效果驚人的火車頭等，玩家通過勝過獲得游戲幣來購買夢寐以求的車輛；，可以繪制不同地域風(fēng)情的競技場，并且不同的競技場應(yīng)該有不同的物理屬性增加車輛駕駛?cè)の叮绫?、泥濘的森林，以及適合車輛躲避的樹、草、坡度等布置；，如前兩個(gè)特性所列，不同的設(shè)計(jì)會(huì)帶來豐富的物理仿真效果。（二） 游戲框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如前文所述，一個(gè)游戲包含多個(gè)場景，玩家根據(jù)當(dāng)前的游戲進(jìn)度和選項(xiàng)進(jìn)入不同場景。而游戲模塊為游戲提供了一些必須用到的功能，這些功能，都是完全獨(dú)立與所有的場景存在的，它們并不知道到底有多少關(guān)卡，關(guān)卡的內(nèi)容是什么，它們的主要工作，就是與游戲的控制單元進(jìn)行信息的交換，從而支持游戲的進(jìn)行。游戲框架設(shè)計(jì)必須符合游戲的玩法需求和所使用的工具，不同于大型的MMO(Massive Multiplayer OnLine) Game， 《瘋狂碰碰車》沒有復(fù)雜的游戲系統(tǒng)，更加側(cè)重于游戲可玩性的設(shè)計(jì)，并且由于使用 Unity3D引擎，省去了許多底層. . . . .學(xué)習(xí)參考模塊的設(shè)計(jì)，其中核心的模塊為：圖形渲染、物理仿真、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)。圖 32為游戲系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)圖：、、、Unity Mono、、 、、、、、 3D、、、、 、、、、圖 32 游戲框架結(jié)構(gòu)（三） 游戲?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)前文提到 Unity3D中每個(gè)場景按照樹形層次結(jié)構(gòu)組織游戲?qū)ο?，并且每個(gè)游戲?qū)ο罂梢該碛腥舾山M件。所以整個(gè)游戲系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)必須遵守這種規(guī)范，在這種規(guī)范下為了符合軟件設(shè)計(jì)的高內(nèi)聚、低耦合的原則，使用 MVC模型設(shè)計(jì)了一套游戲的層次結(jié)構(gòu)，這樣的好處是使游戲的結(jié)構(gòu)清晰簡單，三層之間互相隔離、互不影響，日后功能的擴(kuò)展方便。如圖 33所示：. . . . .學(xué)習(xí)參考 cmp sequence制制制制制制MainCamera GameObject2 GameObject3Hierarchy:……Component1 Component2 Component3 Component4 Component5Component: ……制制制NetworkManagerUIManagerComponent:……171。use187。圖 33 游戲?qū)哟谓Y(jié)構(gòu)圖游戲系統(tǒng)分為三個(gè)層來設(shè)計(jì)，分別是：視圖層：主要為加入到場景層次結(jié)構(gòu)的游戲?qū)ο螅@些對象常常是渲染對象或攝像機(jī)。控制層：