游戏引擎是“心脏”?带你入门游戏引擎

大家好,我是绘梨衣的现任男友。今天我来给大家科普一下大家肯定都听说过的东西“游戏引擎”。

有些人肯定很了解游戏引擎,有些人却仅仅停留在听说过,知道但是不知道是用来干什么的,也许你会以为游戏引擎像车的引擎一样不可或缺,在游戏越来越庞大,画面追求精美的今天必须要用,但是在游戏刚发展的时候,并没有引擎这种东西,甚至人们的想法里都没有引擎这个东西这一说。

直到一位男人,提出了引擎这个东西。

引擎之父

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约翰.卡马克出生于1970年8月20日的美国堪萨斯城的一个普通家庭,在高中时他就被认为是一个怪才,为此他还被学校认为有心理问题并被停课了一年,复课后的他依旧成功毕业并考入了当地著名的Kansas大学。早在大一的求学阶段,他在编程方面的才华便开始展露无遗,编写的几个小游戏就被软件公司买走,本人也成为了几家软件公司的兼职程序员。

1990年正值计算机技术的黄金发展时期,IBM个人电脑为整个软件业带来了前所未有的机遇,但是游戏业却乏人问津。也许人们还没走出雅达利大崩溃的阴影,在他大二时,一家名为Softdisk的软件公司找到了卡马克希望他加入公司一起开发欧西软件,出于对游戏的热爱他毫不犹豫的就加入了其中。

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他首先遇到的问题就是如何将游戏程序移植到个人电脑上,经过一番考虑,他选择了IBM PC作为最早的游戏运行平台,游戏软件就是任天堂公司风靡全球的《超级马里奥兄弟3》。经过实验,他开发出了一种名为EGA(增强型图形适配器,3D图形加速卡的雏形)的PC显示技术,这是一种16色的显示模式。

而后,他又设计出屏幕刷新技术以提高游戏图形显示的速度。不久,IBM PC的第一款2D游戏成功问世,迈出了游戏软件历史性的一步。一年后,他决定自己创业,与他人共同创办了ID Software游戏公司。在id Software公司里,卡马克和他的同事通过一部又一部血腥暴力的作品创造并不断革新着这一游戏类别。id所获得的无数荣誉应当归属于它的全体员工,而约翰·卡马克无疑是将整个公司凝聚在一起的粘合剂。

可能说到这里大家已经有些知道他是谁了,他就是FPS游戏之父,《雷神之锤》,《德军总部3D》,《Doom》,《狂怒》游戏的开发者。

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许多震撼世界的发明其实都是无意中在发明者的脑海中忽然一想到,然后就动手了。卡马克也不例外,当时虽然游戏还是以M为单位,但是开发一个游戏的周期可能需要8-10个月甚至更久,所有都需要程序员一个代码一个代码的去敲出来。

那么为什么不能发明一种东西,将以前用过的,现在用到的,和未来要用的代码全部保存下来,任何时候需要就拿出来呢?如果真的可以实现,那么游戏的开发周期将以倍的速度缩短。

就这样,世界上第一个游戏引擎,《Wolfenstein 3D》出现了。

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《Wolfenstein 3D》开创了3D射击游戏时代,其独创性的3D技术也为其他游戏所采用,《超级诺亚方舟3D》《Rise of the Triad》(算是《Wolfenstein 3D》的续作,增加了跳跃和低头抬头等动作)还有一直未发售的《Hellraiser(养鬼吃人)》等游戏都沿用了卡马克这一技术。

《Wolfenstein 3D》只是ID小试身手,1993年ID公司推出的《DOOM(毁灭战士)》游戏引擎才是引擎技术的代表。DOOM引擎改善了《Wolfenstein 3D》引擎中的一些缺陷,如所有房间的高度都是相同的,所有墙壁都是垂直的,运动也只能直线前进或后退等,并加入了许多新效果。

在《DOOM》中,角色与游戏中的物品的互动性进一步增强,楼梯、楼梯上的花朵以及路桥已经可升可降。游戏中的光照效果也不再单一,不同的单位也有了不同的亮度,此外DOOM引擎还支持立体声音效,环境的定位感更真实。这些效果在3D显卡都没有问世的1993年毫无疑问是非常激动人心的进步。

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卡马克后面的几乎每个游戏都是在炫耀他的新版引擎的强大之处,而更让人佩服的是卡马克公布了自己引擎的源代码,并声称:这些源代码不应该只属于我,而是应该属于全世界。

而后来的许多大作,自家的游戏引擎,也都能看到来自卡马克的引擎的影子。这位大神后来无心于游戏和引擎开发,转头去搞航天去了……

引擎对于游戏的作用

先举一个简单例子。在游戏中,玩家控制的角色躲藏在屋子里,敌人正在屋子外面搜索玩家。突然,玩家控制的是一个穿迷彩服的士兵,碰倒了桌子上的一个杯子,杯子坠地发出破碎声,敌人在听到屋子里的声音之后聚集到玩家所在位置,玩家开枪射击敌人,子弹引爆了周围的易燃物,产生爆炸效果。

在这个简单而常见的过程中,游戏引擎便在后台起着作用,控制着游戏中的一举一动。

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把这个过程用专业的语言分解一下就会变成这样:首先出场的是可以行动的士兵,也就是人物模型。模型由引擎中的动画系统赋予运动能力,游戏中角色能做出什么动作便取决于动画系统有多强大。

人物的真实程度则取决于3D模型渲染引擎的能力,这也是游戏引擎最重要的功能之一,游戏的画质高低便由它来决定。士兵碰倒了杯子,这个过程涉及到引擎的碰撞检测,它可以决定不同的物体在接触的时候会产生什么样的结果,有的游戏能穿墙有的则不能便是不同的碰撞检测控制的。

例子中设定的是把杯子碰倒了,杯子发出了破碎声。在发生某种动作的同时发出相应的声音则属于引擎中的音效处理了。杯子破碎的声音吸引了敌人的注意,这是引擎中的AI智能运算在起作用,最后双方交火引发爆炸,爆炸产生的烟雾、爆炸物飞散则是引擎中的物理效果在起作用了。

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可以说,游戏引擎虽然有着“动力(Engine)”之名,但是其实际上却是行“大脑(brain)”之实,指挥控制着游戏中各种资源。游戏引擎的准确定义也是如此,“用于控制所有游戏功能的主程序,从计算碰撞、物理系统和物体的相对位置,到接受玩家的输入,以及按照正确的音量输出声音等等。”

通常来讲,游戏引擎包含以下系统:渲染引擎(即“渲染器”,含二维图像引擎和三维图像引擎)、物理引擎、碰撞检测系统、音效、脚本引擎、电脑动画、人工智能、网络引擎以及场景管理。(引自wikipedia)

三.全面开花的各种游戏引擎(会挑选一款或几款代表性游戏)

RAGE Engine游戏引擎 代表作《GTA4》,《荒野大嫖客》,《GTA5》,《GTA:罪恶都市》等

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Unreal Engine虚幻引擎 代表作《战争机器系列》,《质量效应系列》,《蝙蝠侠:阿卡姆疯人院》,《耻辱》,《绝地求生》,《堡垒之夜》,《彩虹六号:维加斯》和《彩虹六号:维加斯2》

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Frostbite Engine寒霜引(航)擎(空) 代表作《战地系列》,《荣誉勋章》

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Re Engine引擎 代表作《生化危机7》,《鬼泣5》,《生化危机2:重制版》

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Anvil引擎 代表作《刺客信条:兄弟会》,《彩虹六号:爱国者》,《波斯王子:遗忘之沙》

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Creation引擎 代表作《老滚5:天际》,《辐射4》

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IW引擎 代表作《使命召唤系列》

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Cry Engine引擎 代表作《孤岛危机系列》

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Source Engine起源引擎 代表作《CS:GO》,《CS:S》,《半条命系列》,《求生之路系列》,《DOTA2》,《泰坦陨落》,《史丹利的寓言》,《叛乱》

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4A引擎 代表作《地铁系列》

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还有很多的引擎就不一一介绍了,有兴趣科普的大佬或者我漏说、少说的欢迎大家补充添加。

四.总结

现在的游戏引擎已经脱离了游戏开发的副产物范畴,真正的走向了前台,但是随着现在游戏技术的要求和提高,游戏引擎的开发时间和成本也在直线上升,而且也不是百分百,就可以开发成功的,就比如SE的夜光引擎,投入了相当大的成本却失败了。(真有你的啊SE!)

如今想要开发一款优秀的游戏引擎没有三五年真的不一定能拿下来,而且还要冒着资金和技术的风险,但是一旦成功收益也是非常大的,比如开发了虚幻引擎的EPIC,只靠着引擎的授权费就可以活的很滋润,这样的例子也鼓舞着越来越多的公司相仿Id,EPIC,反之也有如卡普空RE引擎只给自己家用的例子。

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但是一款游戏的好坏的关键不是在于引擎的好坏,《俄罗斯方块》二十年经久不衰,部分引擎制作的模块化游戏两三年就无人问津。正如今年重生工作室选择虚幻4而非本家EA的寒霜引擎制作《星战 绝地:陨落武士团》,任天堂往往会根据某一款游戏而特定引擎,从中我们可以一窥引擎并不是决定游戏质量的根本原因,却能在一定程度上影响其成功。

因此我会在下一篇文章中说一下游戏引擎之于不同游戏的影响。我是绘梨衣的现任男友(这样说咋有点中二的感觉),期待的小伙伴可以点个关注哦~

本文由小黑盒作者:绘梨衣的现任男友 原创
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