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出版者:清华大学出版社

作者:刘克男

出品人:

页数:227

译者:

出版时间:2015-11-1

价格:CNY 39.00

装帧:平装

isbn号码:9787302414711

丛书系列:

图书标签:

• 游戏开发
• 编程
• game_programming
• cocos
• 教育游戏
• 触控游戏
• 游戏开发
• Unity3D
• C#
• 儿童教育
• 互动媒体
• 游戏设计
• 编程教育
• 学习工具

《游戏引擎原理剖析：从底层到实践》 简介： 游戏开发是一门集艺术与技术于一身的复杂工程，而游戏引擎作为其核心驱动力，其复杂性更是不言而喻。本书旨在为广大游戏开发者，特别是对引擎底层技术充满好奇和求知欲的读者，提供一个深入理解游戏引擎工作原理的窗口。我们不局限于某个特定的商业引擎，而是着眼于通用的游戏引擎架构和核心算法，带领读者从最基础的计算机图形学概念出发，逐步构建起对游戏引擎的全面认知。 本书内容涵盖了游戏引擎开发的方方面面，从底层的数学模型、数据结构，到上层的渲染管线、物理模拟、动画系统、资源管理、AI算法，乃至跨平台部署和性能优化。我们力求以清晰的逻辑、严谨的理论和生动的实例，将枯燥的技术细节转化为易于理解的知识。 第一部分：引擎基石——数学与数据结构 在深入探讨游戏引擎的各个模块之前，扎实的数学基础是必不可少的。本部分将重点讲解在游戏开发中至关重要的数学概念，包括： 线性代数： 向量（点、方向、法线）、矩阵（变换、投影）、四元数（旋转）等，它们是实现三维空间中物体的位置、方向和姿态的基础。我们将详细介绍这些概念的几何意义及其在游戏引擎中的应用，例如模型变换、摄像机视角控制等。 几何学： 点、线、面、体等基本几何元素的表示与运算，以及碰撞检测中常用的几何体（球体、盒子、胶囊体、网格）的相交判断算法。 数据结构： 游戏引擎内部大量使用各种高效的数据结构来管理和组织游戏数据。我们将深入探讨树结构（如BSP树、KD树用于空间划分）、图结构（用于寻路、状态机）、哈希表（用于快速查找）、数组和列表等，并分析它们在不同场景下的优劣。 第二部分：视觉盛宴——渲染管线与图形技术 渲染是游戏引擎最核心的功能之一，它将三维场景转化为我们最终看到的二维图像。本部分将带领读者深入理解现代实时渲染的流程和关键技术： 经典渲染管线： 从模型加载、顶点处理、光栅化，到像素着色、深度测试、模板测试、混合，我们将逐一剖析每个阶段的作用和实现原理。 可编程管线： 深入讲解Shader（顶点着色器、片元着色器）的工作原理，以及如何利用GPU进行并行计算，实现各种复杂的光照模型、材质效果和后处理效果。 光照模型： 从最基础的兰伯特模型、Phong模型，到PBR（基于物理的渲染）的PBRT、Cook-Torrance模型，以及全局光照（GI）技术如光照探针、反射探针、光线追踪（RTX）等，我们将全面介绍如何模拟真实世界的光照。 纹理映射与采样： 讲解不同类型的纹理（漫反射、法线、高光、金属度、粗糙度等），纹理过滤、Mipmap，以及各种纹理采样技术，实现丰富的表面细节。 后处理效果： 介绍屏幕空间反射（SSR）、屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）、泛光（Bloom）、景深（Depth of Field）、运动模糊（Motion Blur）等常用的后期处理技术，提升画面的表现力。 优化技术： 讲解视锥剔除（Frustum Culling）、遮挡剔除（Occlusion Culling）、LOD（Level of Detail）等优化手段，提升渲染效率。 第三部分：动态世界——物理模拟与动画系统 让游戏世界中的物体动起来、进行真实的交互，是游戏引擎的另一大魅力所在。本部分将详细探讨物理模拟和动画系统： 刚体物理： 讲解牛顿运动定律，以及如何在游戏中模拟刚体的运动、碰撞和响应。我们将介绍连续碰撞检测（CCD）、摩擦力、阻尼等概念。 碰撞检测与响应： 详细讲解各种碰撞检测算法（包围盒、包围球、GJK算法、EPA算法等），以及碰撞发生后的物理响应（如弹性碰撞、非弹性碰撞）。 骨骼动画： 深入讲解骨骼的层级结构、关节约束、蒙皮（Skinning）技术，以及如何通过关键帧动画、插值和混合来实现流畅的角色动画。 动画状态机（Animation State Machine）： 介绍如何使用状态机来管理和切换角色的不同动画状态，例如行走、奔跑、跳跃、攻击等。 IK（逆向运动学）： 讲解IK的应用，例如让角色的脚部在不规则地形上保持贴合，或让手臂精确地触碰某个目标。 第四部分：智能交互——AI与脚本系统 游戏中的AI和脚本系统赋予了游戏生命，让非玩家角色（NPC）拥有行为，让游戏世界响应玩家的指令。 寻路算法： 详细讲解A算法、Dijkstra算法等经典的寻路算法，以及如何在复杂的游戏场景中高效地实现NPC的路径规划。 行为树（Behavior Tree）： 介绍行为树的结构和工作原理，如何利用行为树来设计复杂和灵活的NPC行为。 状态机（Finite State Machine）： 讲解有限状态机在NPC行为设计中的应用，以及如何管理NPC在不同状态下的决策。 脚本语言与集成： 探讨游戏引擎如何集成脚本语言（如Lua, Python, C），以便开发者能够快速地实现游戏逻辑和交互。 第五部分：引擎架构与实践 本部分将从更高的维度审视游戏引擎的设计和实现，并结合实际开发中的经验进行分享。 模块化设计： 探讨如何将游戏引擎设计成一个模块化、可扩展的系统，便于维护和功能迭代。 资源管理： 讲解游戏资源（模型、纹理、音频、配置等）的加载、卸载、缓存和管理策略。 跨平台开发： 讨论游戏引擎在不同操作系统和硬件平台上的适配问题，以及如何实现跨平台兼容。 性能剖析与优化： 介绍常用的性能剖析工具，以及在CPU和GPU层面进行性能优化的常见方法和技巧。 调试与测试： 强调在游戏开发过程中进行有效的调试和测试的重要性，分享一些实用的调试技巧。 本书的目标读者群体包括： 对游戏引擎底层技术感兴趣的学生和初学者。 希望深入理解游戏引擎工作原理的独立开发者。 从事游戏引擎研发、图形学、AI等方向的工程师。 对计算机图形学、计算机科学理论有浓厚兴趣的技术爱好者。 通过阅读本书，您将不仅仅是掌握游戏开发的工具，更能理解工具背后的原理，从而在游戏开发的道路上走得更远，创造出更具创新性和影响力的游戏作品。

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我最近正在攻读高级算法与数据结构，对底层性能优化非常感兴趣。翻阅这套丛书中的技术实现部分时，我发现它在讲解游戏引擎底层渲染管线时，采取了一种非常务实且深入的角度。它没有回避那些晦涩难懂的数学原理，但处理方式却非常巧妙，总是能将复杂的傅里叶变换或矩阵运算与实际的帧率提升联系起来。特别是关于碰撞检测算法的优化章节，它对比了四种主流算法的优缺点，并给出了在不同场景下（如2D平台跳跃与3D开放世界）的最佳实践建议。我尤其欣赏作者在讨论资源管理时，对内存碎片整理和异步加载机制的细致描述。这些细节往往是在大型项目中决定成败的关键，但市面上很多书籍往往轻描淡写。这套书则将这些“内功心法”毫无保留地展示出来，对于想从“会写代码”跃升到“写出高效能代码”的资深开发者来说，绝对是值得珍藏的宝典。

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我一直觉得市面上关于移动应用开发的教材，要么过于偏重市场营销，要么就陷在特定编程语言的语法细节里出不来，很少有能够放眼全局，从产品生命周期角度进行全面审视的。这套书的非技术章节，特别是关于敏捷开发流程与跨部门协作的描述，展现了作者团队在实际项目管理中的丰富经验。书中详尽记录了如何进行有效的需求评审、如何在新功能上线后快速收集用户反馈并转化为下一次迭代的优先级，以及如何处理来自市场、设计和工程团队之间的冲突。我特别关注了其中关于“最小可行产品（MVP）”的定义部分，它强调了在教育产品中，MVP的核心不在于功能的多少，而在于是否能高效验证核心的学习假设。这种回归本质的思考方式，对于我们这种资源有限的初创团队来说，简直是醍醐灌顶，避免了在不必要的“功能堆砌”上浪费时间。

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说实话，我对许多技术丛书都有“虎头蛇尾”的担忧，前面讲得头头是道，一到实战环节就变得模糊不清。然而，这套书在最后的“部署与维护”部分，展现了超乎预期的严谨性。它涵盖了从应用商店的审核规范到服务器端负载均衡的设置，甚至细致到了不同操作系统版本下性能衰减的预测模型。尤其是关于数据安全与隐私保护的章节，它不仅罗列了法律法规要求，还提供了加密存储和安全传输的具体代码范例，这对于处理儿童用户数据的应用来说，是至关重要的保障。我把书中关于云服务成本优化的那几页反复看了好几遍，它用实际的运营数据对比了PaaS和IaaS在不同规模用户量下的成本效益分析，这种基于真实运营数据的洞察力，是任何纸上谈兵的指南都无法比拟的。它真正做到了将理论知识落地到可持续运营的层面。

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这套书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳中带着现代感的封面处理，让人一看就知道是面向专业人士的。我特地去书店翻阅了其中的几本，尤其是关于用户界面（UI）和用户体验（UX）设计的那一本，简直是为我量身定做的。书中详细剖析了如何在移动平台上构建直观且吸引人的交互逻辑，特别是针对低龄用户的游戏，它没有停留在理论层面，而是通过大量的实际案例，展示了如何通过色彩心理学、动画反馈和触觉设计来优化学习效果。例如，它对“即时反馈回路”的构建步骤进行了近乎教科书式的梳理，让我立刻明白为什么有些教育应用能让人沉迷其中而另一些则显得乏味。更让我惊喜的是，书中还提到了跨平台兼容性的陷阱与优化策略，这对于我们团队目前遇到的安卓碎片化问题提供了极具操作性的解决方案。无论是对交互设计师还是项目经理来说，这本书都是一份非常实用的参考手册，它不仅仅是告诉你“怎么做”，更深层次地解释了“为什么这么做是最佳选择”。

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作为一名致力于将传统文化元素融入现代数字媒介的独立开发者，我一直苦于如何平衡文化深度与游戏趣味性。这套丛书中的“叙事结构与教育目标融合”部分，给我带来了极大的启发。它不谈空泛的教育理念，而是提供了一套清晰的框架，教你如何将枯燥的知识点巧妙地嵌入到引人入胜的故事线中。书中通过分析几个国际知名的历史题材游戏案例，展示了如何利用环境叙事和角色驱动的情节来潜移默化地传达复杂的历史背景或科学原理。最让我觉得贴近实际的是，它还讨论了“适度挑战性”的平衡艺术——如何在不挫伤学习者积极性的前提下，逐步提高难度。对于我们这类肩负社会责任感的教育产品开发者而言，这本书提供的不仅仅是技术指导，更像是一份如何实现“寓教于乐”的哲学指南，让我对下一步的产品迭代有了更清晰的愿景。

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比紫色那本好多了. 对lua和cocos不熟悉的话, 看这本书入个门还是不错的

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书中的代码都是基于 quick 框架，quick 已经被整合到最新版的 cocos2d-x 中了。http://git.oschina.net/iirecord/cocos2dx-lua-core 我在这里有用 cocos2d-x 3.14 版本重写。

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比紫色那本好多了. 对lua和cocos不熟悉的话, 看这本书入个门还是不错的

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书中的代码都是基于 quick 框架，quick 已经被整合到最新版的 cocos2d-x 中了。http://git.oschina.net/iirecord/cocos2dx-lua-core 我在这里有用 cocos2d-x 3.14 版本重写。

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比紫色那本好多了. 对lua和cocos不熟悉的话, 看这本书入个门还是不错的