游戏编程算法与技巧 PDF_游戏开发教程

资源名称：游戏编程算法与技巧 PDF

内容简介：

《游戏编程算法与技巧》介绍了大量今天在游戏行业中用到的算法与技术。《游戏编程算法与技巧》是为广大熟悉面向对象编程以及基础数据结构的游戏开发者所设计的。作者采用了一种独立于平台框架的方法来展示开发，包括2D 和3D 图形学、物理、人工智能、摄像机等多个方面的技术。《游戏编程算法与技巧》中内容几乎兼容所有游戏，无论这些游戏采用何种风格、开发语言和框架。

《游戏编程算法与技巧》的每个概念都是用C#、Java 或C++ 程序员直观明白的伪代码阐述的，并且这些伪代码都已被作者改进和验证过。《游戏编程算法与技巧》中每章末均配有习题或练习，以帮助读者对所学内容进行巩固。《游戏编程算法与技巧》最后，作者详细分析了两款完整的游戏，清楚展现了前面章节讲到的很多技术和算法。

作者简介：

Sanjay Madhav 是南加利福尼亚大学的讲师，在那里他教授了几门与游戏编程相关的课程。而在全职加入南加利福尼亚大学之前，他作为程序员在许多公司工作过，包括Electronic Arts、Neverso 及Pandemic Studios。虽然他在很多系统上都有着丰富的开发经验，但是他最感兴趣的还是游戏机制的开发。他所参与的游戏包括《荣誉勋章：太平洋突袭》（Tony Hawk’s Project 8）、《指环王：征服》（Lord of the Rings: Conquest）和The Saboteur。

从2008 年开始，Sanjay 在南加利福尼亚大学兼职，当时他还是全职游戏程序员当中的一员。在2009 年年末Pandemic Studios 关闭之后，他决定专注于教越来越重要的游戏程序员。他的主要课程是面向本科生的游戏编程课程，而且已经连续教了10 个学期。

资源目录：

第1 章游戏编程概述. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

游戏编程的发展2

Atari 时期（1977—1985 年） 2

NES 和SNES 时期（1985—1995 年） 3

PS 和PS2 时期（1995—2005 年） 3

Xbox360、PS3 和Wii 时期（2005—2013 年） 3

游戏的未来4

游戏循环4

传统的游戏循环4

多线程下的游戏循环6

时间和游戏8

真实时间和游戏时间8

通过处理时间增量来表示游戏逻辑8

游戏对象10

游戏对象的类型10

游戏循环中的游戏对象11

总结13

习题13

相关资料14

游戏编程的发展14

游戏循环14

游戏对象14

第2 章2D 图形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2D 渲染基础16

CRT 显示器基础16

像素缓冲区和垂直同步17

精灵18

绘制精灵18

动画精灵20

精灵表单23

滚屏24

单轴滚屏24

无限滚屏26

平行滚屏27

四向滚屏28

砖块地图29

简单的砖块地图29

斜视等视角砖块地图31

总结32

习题32

相关资料33

Cocos2D 33

SDL 33

第3 章游戏中的线性代数. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

向量35

加法36

减法37

长度、单位向量和正规化38

标量乘积39

点乘40

问题举例：向量反射41

叉乘43

问题举例：旋转一个2D 角色45

线性插值46

坐标系47

矩阵48

加法/减法48

标量乘法49

乘法49

逆矩阵50

转置50

用矩阵变换3D 向量51

总结52

习题52

相关资料53

第4 章3D 图形. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

基础55

多边形55

坐标系55

模型坐标系56

世界坐标系56

视角/摄像机坐标系60

投影坐标系62

光照与着色64

颜色64

顶点属性65

光照67

Phong 光照模型68

着色70

可见性71

再探画家算法72

深度缓冲区73

再探世界变换74

四元数75

3D 游戏对象的表示77

总结77

习题77

相关资料78

第5 章游戏输入. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 79

输入设备80

数字输入80

模拟输入82

基于事件的输入系统84

基础事件系统85

一个更复杂的系统87

移动设备输入89

触屏和手势89

加速器和陀螺仪91

其他移动设备输入92

总结92

习题92

相关资料93

第6 章声音. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94

基本声音95

原始数据95

声音事件95

3D 声音98

监听者和发射者98

衰减100

环绕声100

数字信号处理101

常见数字信号处理效果102

区域标记102

其他声音话题103

多普勒效应103

声音遮挡104

总结105

目录xiii

习题106

参考资料106

第7 章物理. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107

平面、射线和线段108

平面108

射线和线段109

碰撞几何体110

包围球110

轴对齐包围盒111

朝向包围盒111

胶囊体112

凸多边形113

组合碰撞几何体113

碰撞检测113

球与球的交叉113

AABB 与AABB 交叉114

线段与平面交叉115

线段与三角片交叉117

球与平面交叉119

球形扫掠体检测120

响应碰撞124

优化碰撞125

基于物理的移动126

线性力学概览127

可变时间步长带来的问题128

力的计算128

欧拉和半隐式欧拉积分129

Verlet 积分法129

其他积分方法130

角力学130

物理中间件130

总结131

习题131

相关资料131

第8 章摄像机. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

摄像机的类型133

固定摄像机133

第一人称摄像机134

跟随摄像机134

场景切换摄像机135

透视投影135

视场136

宽高比137

摄像机的实现138

基础的跟随摄像机138

弹性跟随摄像机139

旋转摄像机142

第一人称摄像机144

样条摄像机146

摄像机支持算法149

摄像机碰撞149

拣选149

总结151

习题151

相关资料151

第9 章人工智能. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

“真”AI 与游戏AI 153

寻路153

搜索空间的表示154

可接受的启发式算法156

贪婪最佳优先算法157

A* 寻路161

Dijkstra 算法163

基于状态的行为164

AI 的状态机164

基础的状态机实现165

状态机设计模式167

策略和计划168

策略168

计划169

总结170

习题170

相关资料172

通用AI 172

寻路172

状态172

第10 章用户界面. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 173

菜单系统174

菜单栈174

按钮175

打字176

HUD 元素177

路点箭头177

准心180

雷达181

其他需要考虑的UI 问题186

支持多套分辨率186

本地化187

UI 中间件189

用户体验189

总结189

习题189

相关资料190

第11 章脚本语言和数据格式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191

脚本语言192

折中192

脚本语言的类型193

Lua 194

Unrealｓｃｒｉｐｔ 195

可视化脚本系统196

实现一门脚本语言197

标记化197

正则表达式198

语法分析199

代码的执行和生成200

数据格式202

折中202

二进制格式203

INI 203

XML 203

JSON 204

案例学习：《魔兽世界》中的UI Mod 205

布局和事件205

行为206

问题：玩家自动操作206

问题：UI 兼容性206

结论207

总结207

习题207

相关资料208

第12 章网络游戏. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

协议210

IP 210

ICMP 211

TCP 212

UDP 214

网络拓扑215

服务器/客户端216

点对点218

作弊219

信息作弊219

游戏状态作弊220

中间人攻击220

总结221

习题221

相关资料222

第13 章游戏示例：横向滚屏者（iOS） . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

概览224

Objective-C 224

Cocos2D 225

代码分析226

AppDelegate 226

MainMenuLayer 227

GameplayScene 227

ScrollingLayer 227

Ship 228

Projectile 229

Enemy 229

ObjectLayer 229

练习230

总结231

第14 章游戏示例：塔防（PC/Mac）. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

概览233

C# 233

XNA 235

MonoGame 235

xviii 目录

代码分析236

设置236

单件236

游戏类237

游戏状态237

游戏对象238

关卡239

计时器239

寻路240

摄像机和投影241

输入241

物理242

本地化242

图形242

声音243

用户界面243

练习245

总结246

附录A 习题答案. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

附录B 对开发者有用的工具. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 260

资源截图：