游戏编程之九 设计工具之游戏引擎

设计工具之游戏引擎
小谢
  
　　早想写一点游戏设计的文章与大家交流,一是经验的问题,二是公司正在紧张的游戏制作期,实在抽不出多少时间,一直没有动手,今天忽然头脑发热,写了一段,以后准备陆续写一些游戏创意,策划,制作,流程管理,和制作工具等方面的文章供大家参考. 
  
　　我们的游戏设计经验主要是冒险游戏和角色扮演游戏,但我们设计游戏工具时尽量适应其余题材,不过是否可行未经检验. 
  
　　写这篇文章的意图一是想为游戏界做点事,抛砖引玉吧,另外是公司正在寻找志同道合的战友,我写一点文章交一交朋友,许多东西仅仅是我们的经验,不一定很好.参考而已吧。 
游戏设计工具包括游戏编辑工具和游戏引擎两块; 
  
　　编辑工具:交互编辑游戏数据,生成游戏引擎所需的数据文件,包括以下几个功能块: 
 　　　图像编辑,场景编辑,物品编辑,动画编辑,人物编辑,事件编辑等,具体介绍在以后的文章介绍. 
  
    先从游戏引擎说起. 
  
    语言:VC5.0 
       操作系统:WIN95 
       图像引擎:DIRECT X 5.0 
       支持游戏风格:各种类型和视角以及多层次的冒险游戏和角色扮演游戏 
  
    整个游戏引擎包括以下功能块: 
　　资源管理:图像库CIMGLIB,声音库CSOUNDLIB,通过编辑工具形成的资源文件来定义,每种资源包括定义管理和一些操作接口.图像库图像包括多种格式(BMP,GIF.AVI,FLC等)以及他形成的内存格式定义,子图定义(每一张图片包括许多小图,需定义它的小图位置,当然可以自动生成),游戏需要的特殊定义,比如行走,身体性质,中心定位点,触发区,可以根据自己的要求扩充各种性质定义. 
　　图像最好允许图像组合定义.声音库包括WAV和 MID的定义和再现. 
    资源由IMGLIB.DAT和SOUNGIMG.DAT定义,调试版本中最好不要将资源打包,而是指向正常的文件名,发行版本中再打包,这样修改和不同工作人员协调容易一些,否则最好有一个自己的资源管理器.我们在调试版本中数据文件采用文本描述格式.许多数据可以手工编写而不需要专门的编辑工具. 
    资源管理对象还包括内存管理,比如设置时间阀释放长期不用的资源. 
  
    声音管理:CSOUND,包括Creat(),Sound(char *fileName...),SetPos(),等,DirectSound有一些函数,我们要做的是封装简化,减少对外的接口. 
  
　　窗口系统:接管标准窗口系统,一个完善的游戏引擎最好有一个自己的界面系统,至于简单还是复杂根据自己情况具体分析,一个具备基本功能的界面系统1000行程序就可以对付下来,需要窗口系统的原因是一般的图像引擎不支持标准窗口,二是可以便于移植到别的操作系统.在我们的游戏引擎中,游戏只是窗口系统的一种特殊控件(CWINGMCTR),因此可以实现多窗口游戏等特殊要求. 
    CWINGMCTR是一种特殊控件,通过他来控制游戏.包括控制和显示. 
  
  
　　图像引擎:所使用的图像引擎的管理,我们使用的是DirectX, 
包括Creat(),CreatSurface(),OutToScr(),Bilt()等对外接口;他不是游戏的重点,我们尽量将图像引擎细节封装起来. 
  
  
　　图像管理:这是处理图像的中心,一般处理游戏显示喜欢以某种图像引擎为中心来设计,我觉得最好设计自己的对象来封装别人的图像引擎,这样不会因某引擎而受限制,移植也比较容易,我们虽然使用的DIRECT X,但实际上对外的接口是一种CPICPAGE的界面,他不但包括DIRECT X 的surface,也包括标准的位图,AVI界面,GIF动画界面,以及自定义的格式,他将各种类型的图像统一起来,对外使用统一操作,比如DRAWTEXT,BILT,LINE等标准图形图像操作,以及扩充的ALPHA通道,透明度等操作.为了减少内存的需求,特别是16M高彩,不要将全部图像使用DIRECT X的表面,对一些刷新不多的图像,比如背景,可以使用标准256色位图,甚至一种GIF表面,需要时再解压,我们还使用一种单色位图用来从背景中抠图,比如一所场景中一棵巨大的树,只要不是动画,我们可以用单色抠图的形式从背景中扣除来作为另外一层,这样我们可以大大降低图像的内存需求.因此采用全部手绘( 
或3D场景), 而不是小图拼贴的场景成为可能.通过各种手段可以节约60%的内存需求. 
    CPICPAGE可以通过TimeTrace()以及多线程来改写内容,比如AVI的改变. 
  
　　游戏控制:这部分包括显示和控制,由CGAME->CGAMEPAGE->CGMOBJ对象组成,CGAME是总控对象,包括许多CGAMEPAGE游戏页,CGAMEPAGE是一个具有连续场景的游戏片断,有点类似于游戏的一关,CGAMEPAGE由一系列CGMOBJ组成,CGMOBJ是游戏的基本对象,由他继承出地图,物体,物品,人物,武器,动画,触发器,多媒体按钮等特殊游戏对象,这是一个根据游戏要求不断丰富和改写的部分,对外的接口是:SendDraw(),Draw(),TimeTrace(),AcceptMsg(),SendNetMsg(),AcceptNetMsg()等,他是通过CWINGMCTR来调用,每种对象有许多控制参数,对象之间允许通讯,以及有自己的生长死亡发展的控制,尽量做到对象与外界减少直接接口,通过消息实现交流. 
    对象分为两类:景色对象和活动对象, 
  
景色对象定义了组成场景的元素,包括背景和前景两层,可以是由整个图片组成或由RPG常用的图片拼贴法的组成,它的特点只作为背景或前景,活动物是在他们的之间活动,一般定义后不做改变,也不做控制,由于支持图像界面多格式,所以我们可以方便地使用AVI或GIF动画作为背景来增加场景的效果和真实性.景色还包括了行走性质定义,我们采用的是8x8为一单元,每个单元定义了一种性质,比如平地,草地,障碍物等. 
  
活动对象是在背景和前景之间活动,他们之间有相互的位置关系,前后关系随着位置改变会不断改变,因此他在所属的CGAMEPAGE中次序是动态的.对象的关系一般是由Y轴定义,由于要支持斜视角和复杂的地形结构,光靠Y轴是不够的,我们引入了地基线的概念,通过在地基线之上还是之下来判断前后关系,地基线的定义在图像定义中描述.活动对象有复杂的参数,可以接受外界消息,可以有自己的各种反应.我们在引擎中使用了一种描述语言来描述他们的反应,比如对鼠标击打,人物经过等产生参数改变,发声,对话等的回应.描述语言将作为专门的一章来介绍. 
    游戏显示过程是这样的,在每次刷新期时窗口的游戏控件调用他所属的游戏页CGAMEPAGE->SendDraw();游戏页将要显示的对象按前后次序送往窗口,同时注明此对象是否改变,窗口分析改写的区域,调用每个对象的Draw()接口来刷新活动的区域,为了增加速度,并不是显示所有的区域,而是只改写活动区域,因此我们设计了一个CCLIP的对象来管理刷新定义,它的原理是将表面分为16*16的单元,最终显示时计算出优化后的多个剪切区域.整个窗口系统和每个游戏控件拥有自己的CCLIP对象.另外一项增加速度的方案是游戏控件拥有一个比显示窗大两倍的显示页,这样场景滚动时只要将显示位置改变即可,不用刷新所有区域. 
  
　　游戏控制的过程是这样的:AcceptMsg()来接受各种消息调用脚本来改变自己参数和状态并影响别的对象,另外每次时钟来时,调用每个对象的TimeTrace()来改变状态,比如动画改变,运动轨迹改变,观察周围的对象做出反应等. 
  
　　系统控制模块:对系统的参数做出反应.不同的题材控制不一样,比如即时战略等.只要改写这部分以及扩充游戏对象,引擎便能支持不同的题材.至于人工智能,智能行走,只是对象的方法,比较简单,只是需要时间. 
  
　　游戏控制部分比较复杂,每一种游戏对象都有许多控制的细节,在这篇文章里不做具体描述,以后再说吧. 
  
　　最后一个是网络模块:我们正在开发的是国内第一个图形化MUD游戏,网络是它的核心部分,介绍网络的内容很多,需专门文章.我们使用的不是DirectPlay,使用的是WinSoct,考虑的是UNIX作为服务器的需求.网络要解决的难点是安全,同步和数据压缩,这里要用到许多技巧. 
  
    游戏是通过数据文件来定义: 
  
　　数据文件格式:数据文件包括资源定义文件和游戏定义,界面定义文件,文件的数据格式我们采用的是文本形式,类似于WEB的文本,这样的好处一是版本升级容易处理,二是可以减少前期对编辑工具的功能要求,因为我们可以用文字编辑器处理大部分数据,然后有时间再设计一个强大的工具比较现实,当然,最终提供给用户的是处理后的数据文件.他中间有一个转换模块. 
  
    游戏的运行流程描述(不是真正的过程,按DOS格式描述): 
       CreatGameWindow();//初始化window窗口 
       CreatDraw(hWnd); //初始化图像引擎 
       CreatSound();//初始化声音引擎 
       CreatAvi()//初始化AVI引擎 
       CreatNet();//初始化网络引擎 
  
LoadGameData();//读取游戏定义数据,包括资源定义文件和游戏定义,界面定义 
       While(1) 
      { 
             WINTraceMsg();//处理系统消息,比如鼠标,键盘等 
             GameTimeTarce();//处理活动的游戏页的时间反应 
             WinPaint();//刷新游戏显示 
       OutToScr(); 
      } 
  
  
　　我们这里介绍的是单线程结构,许多部分可以用多线来加快游戏速度,但结构是一样的,就不多介绍了. 
  
　　游戏引擎的系统分析是游戏设计技术方面的成功关键,是最容易走弯路的部分,希望我们的文章能给大家一点启发,由于今天的游戏趋向于多类型综合,设计引擎时一定不要拘泥于某一单项题材,我们在策划这套引擎时要求他支持的游戏非常广,甚至支持多媒体设计,这套引擎只要扩充或改写参数管理以及游戏对象,便能支持各种风格的2D类游戏.将来我们要做的是一套可以交互设计各种游戏的开发平台,当然不是<<游戏工厂>>似的玩具.