畢業(yè)論文關(guān)于角色扮演游戲引擎的設(shè)計(jì)原理的

1、角色扮演游戲引擎的設(shè)計(jì)原理角色扮演游戲(RPG)是深受廣大游戲迷們喜愛的一種游戲, 它以獨(dú)特的互動(dòng)性和故事性吸引了無數(shù)的玩家。 它向人們提供了超出現(xiàn)實(shí)生活的廣闊的虛擬世界，使人們能夠嘗試扮演不同的角色，去經(jīng)歷和體驗(yàn)各種不同的人生旅程或奇幻經(jīng)歷。這些體驗(yàn)都是在現(xiàn)實(shí)生活中無法 實(shí)現(xiàn)的。在玩過許多游戲后，許多玩家都不再僅僅滿足于一個(gè)游戲玩家的身份，而會(huì)思考游戲是如何制作的，并且打算制作一個(gè)自己的游戲，網(wǎng)上的各種游戲制作小 組更是如雨后春筍般涌現(xiàn)。下面我就給大家介紹一下角色扮演游戲引擎的原理與制作，希望能對游戲制作愛好者有所幫助。 一 游戲引擎的原理說到引擎，游戲迷們都很熟悉。游戲

2、引擎是一個(gè)為運(yùn)行某一類游戲的機(jī)器設(shè)計(jì)的能夠被機(jī)器識別的代碼（指令）集合。它象一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，控制著游戲的運(yùn) 行。一個(gè)游戲作品可以分為游戲引擎和游戲資源兩大部分。游戲資源包括圖象，聲音，動(dòng)畫等部分，列一個(gè)公式就是：游戲=引擎（程序代碼）+資源（圖象，聲 音，動(dòng)畫等）。游戲引擎則是按游戲設(shè)計(jì)的要求順序的調(diào)用這些資源。二 角色扮演游戲的制作一個(gè)完整的角色扮演游戲的制作從大的分工來說可以分為：策劃，程序設(shè)計(jì)，美工，音樂制作以及項(xiàng)目管理，后期的測試等。策劃主要任務(wù)是設(shè)計(jì)游戲的劇情，類型以及模式等，并分析游戲的復(fù)雜性有多大，內(nèi)容有多少，策劃的進(jìn)度要多快等因素。程序設(shè)計(jì)的任務(wù)是用某種編程語言來完成游戲

3、的設(shè)計(jì)，并與策劃配合，達(dá)到預(yù)期的目的。美工主要是根據(jù)游戲的時(shí)代背景與主題設(shè)計(jì)游戲的場景及各種角色的圖象。音樂制作是根據(jù)游戲的劇情和背景制作游戲的音樂與音效。項(xiàng)目管理主要是控制游戲制作的進(jìn)程，充分利用現(xiàn)有的資源（人員，資金，設(shè)備等），以達(dá)到用盡量少的資金實(shí)現(xiàn)最大的收益。后期的測試也是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，對于一個(gè)幾十人花費(fèi)幾個(gè)月甚至是幾年時(shí)間制作的游戲，測試往往能找到許多問題，只有改進(jìn)程序才能確保游戲的安全發(fā)行。由于文章主要是講解游戲程序的制作的，所以策劃，美工，音樂制作等方面請讀者參考其它文章，下面我就講講游戲程序的設(shè)計(jì)。(一) 開發(fā)工具與主要技術(shù)1件開發(fā)工具游戲程序開發(fā)工具有很多，在

4、不同游戲平臺上有不同的開發(fā)工具。在個(gè)人計(jì)算機(jī)上，可以用目前流性的軟件開發(fā)工具，比如：C，C+，VC+， Delphi，C+ Builder等。由于Windows操作系統(tǒng)的普及和其強(qiáng)大的多媒體功能，越來越多的游戲支持Windows操作系統(tǒng)。由于VC 是微軟的產(chǎn)品，用它來編寫Windows程序有強(qiáng)大的程序接口和豐富的開發(fā)資源的支持，加之VC嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膬?nèi)存管理，在堆棧上良好的分配處理，生成代碼的體積 小，穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)，所以VC+就成為目前游戲的主流開發(fā)工具。2DirectX組件的知識談到Windows系統(tǒng)下的游戲開發(fā)，我們就要說一下微軟的DirectX SDK。Windows系統(tǒng)有

5、一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用程序 和設(shè)備之間的獨(dú)立性。然而應(yīng)用程序的設(shè)備無關(guān)性是通過犧牲部分速度和效率的到的，Windows在硬件和軟件間添加了中間抽象層，通過這些中間層我們的應(yīng) 用程序才能在不同的硬件上游刃有余。但是，我們因此而不能完全利用硬件的特征來獲取最大限度的運(yùn)算和顯示速度。這一點(diǎn)在編寫Windows游戲時(shí)是致命 的，DirectX便是為解決這個(gè)問題而設(shè)計(jì)的。DirectX由快速的底層庫組成并且沒有給游戲設(shè)計(jì)添加過多的約束。微軟的DirectX軟件開發(fā)工具 包（SDK）提供了一套優(yōu)秀的應(yīng)用程序編程接口（APIs），這個(gè)編程接口可以提供給你開發(fā)高質(zhì)量、實(shí)時(shí)的應(yīng)用程序所需要的各種資源。DirectX

6、的6個(gè)組件分別是：DirectDraw： 使用頁面切換的方法實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫，它不僅可以訪問系統(tǒng)內(nèi)存，還可以訪問顯示內(nèi)存。Direct3D： 提供了3D硬件接口。DirectSound： 立體聲和3D聲音效果，同時(shí)管理聲卡的內(nèi)存。DirectPlay： 支持開發(fā)多人網(wǎng)絡(luò)游戲，并能處理游戲中網(wǎng)絡(luò)之間的通信問題。DirectInput： 為大量的設(shè)備提供輸入支持。DirectSetup： 自動(dòng)安裝DirectX驅(qū)動(dòng)程序。隨著DirectX版本的提高，還增加了音樂播放的DirectMusic。3AlphaBlend 技術(shù)現(xiàn)在許多游戲?yàn)榱诉_(dá)

7、到光影或圖象的透明效果都會(huì)采用AlphaBlend 技術(shù)。所謂AlphaBlend技術(shù)，其實(shí)就是按照"Alpha"混 合向量的值來混合源像素和目標(biāo)像素，一般用來處理半透明效果。在計(jì)算機(jī)中的圖象可以用R(紅色)，G(綠色)，B(藍(lán)色)三原色來表示。假設(shè)一幅圖象是 A，另一幅透明的圖象是B，那么透過B去看A，看上去的圖象C就是B和A的混合圖象，設(shè)B圖象的透明度為alpha(取值為0-1，0為完全透明，1為完 全不透明)，Alpha混合公式如下：R(C)=alpha*R(B)+(1-alpha)*R(A)G(C)=alpha*G(B)+(1-alpha)*G(A)B(C

8、)=alpha*B(B)+(1-alpha)*B(A)R(x)、G(x)、B(x)分別指顏色x的RGB分量原色值。從上面的公式可以知道，Alpha其實(shí)是一個(gè)決定混合透明度的數(shù)值。應(yīng)用Alpha混合技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)游戲中的許多特效，比如火光、煙霧、陰影、動(dòng)態(tài)光源等半透明效果。4A*算法在許多游戲中要用鼠標(biāo)控制人物運(yùn)動(dòng)，而且讓人物從目前的位置走到目標(biāo)位置應(yīng)該走最短的路徑。這就要用到最短路徑搜索算法即A*算法了。A*算法實(shí)際是一種啟發(fā)式搜索，所謂啟發(fā)式搜索，就是利用一個(gè)估價(jià)函數(shù)評估每次的的決策的價(jià)值，決定先嘗試哪一種方案。如果一個(gè)估價(jià)函數(shù)可以找出最短的路徑，我們稱之為可采納性。A*算法是一個(gè)可采納的最

9、好優(yōu)先算法。A*算法的估價(jià)函數(shù)可表示為：f(n) = g(n) + h(n)這里，f(n)是節(jié)點(diǎn)n的估價(jià)函數(shù)，g(n)是起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑值，h(n)是n到目標(biāo)的最斷路經(jīng)的啟發(fā)值。由于A*算法比較復(fù)雜，限于篇幅，在此簡單介紹一下，具體理論朋友們可以看人工智能方面的書籍了解詳細(xì)的情況。其它技術(shù)還有粒子系統(tǒng)，音頻與視頻的調(diào)用，圖象文件的格式與信息存儲等，大家可以在學(xué)好DirectX的基礎(chǔ)上逐漸學(xué)習(xí)更多的技術(shù)。（二）游戲的具體制作1地圖編輯器的制作RPG游戲往往要有大量的場景，場景中根據(jù)需要可以有草地，湖泊，樹木，房屋，家具等道俱，由于一個(gè)游戲需要很多場景且

10、地圖越來越大，為了節(jié)省 空間，提高圖象文件的可重用性，RPG游戲的畫面采用很多重復(fù)的單元（可以叫做“圖塊”）所構(gòu)成的，這就要用到地圖編輯器了。我們在制作游戲引擎前，要完 成地圖編輯器的制作。在 RPG游戲里，場景的構(gòu)成，是圖塊排列順序的記錄。首先制定一個(gè)場景構(gòu)成文件的格式，在這個(gè)文件里記錄構(gòu)成場景所需要的圖塊的排 列順序，因?yàn)槲覀円呀?jīng)為每個(gè)圖塊建立了索引，所以只需要記錄這些索引就可以了。一個(gè)場景的構(gòu)成，是分成幾層來完成的：地面，建筑和植物，家具擺設(shè)，和在場 景中活動(dòng)的人物或者物體（比如飄揚(yáng)的旗幟），按照一定的順序把它們依次顯示到屏幕上，就形成了一個(gè)豐富多采的場景。我們可以用數(shù)組來表示

11、地圖場景的生成過 程。MapDataXY； /地圖數(shù)據(jù)，X表示地圖寬度，Y表示地圖高度Picturenum； /道具的圖片，num表示道具的總數(shù)void MakeBackGround() /生成場景函數(shù)int n;for( int i=0; i<Y; i+) /共Y行for( int j=0; j<X; j+) /共X列n=MapData i  j  /取得該位置的道具編號Draw(&

12、#160;j*32, i*32, Picturen); /在此位置(j*32,i*32)畫道具2游戲的模塊的劃分游戲按功能分為：消息處理系統(tǒng)、場景顯示及行走系統(tǒng)、打斗系統(tǒng)三大主要部分。其中又以消息處理系統(tǒng)為核心模塊，其余部分緊緊圍繞它運(yùn)行。一：消息處理系統(tǒng)消息處理系統(tǒng)是游戲的核心部分。游戲用到的消息處理系統(tǒng)先等待消息，然后根據(jù)收到的消息轉(zhuǎn)到相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行處理。比如：主角碰到敵人后，我們就讓程序產(chǎn)生打斗消息，消息處理系統(tǒng)收到這個(gè)消息后就會(huì)馬上轉(zhuǎn)到打斗模塊中去。消息處理的大體框架如下：/定義程序中要用到的變量DWORD Message; /消息變量

13、WinMain() /進(jìn)入程序初始化主窗口;初始化DirectDraw環(huán)境，并調(diào)入程序需要的圖形、地圖數(shù)據(jù)；while( 1 ) /消息循環(huán)switch( Message )case 行走消息: 行走模塊();case 打斗消息： 打斗模塊();case 事件消息： 事件模塊();二：場景顯示及行走系統(tǒng)作為RPG游戲，其所有事件的發(fā)生幾乎都是和場景有關(guān)，例如：不同的地方會(huì)碰到不同的敵人、與不同的人對話得知不同的事情等。鑒于這部分的重要性，我們可再將它劃分為：背景顯示、行走&#

14、160;和 事件發(fā)生 三個(gè)子模塊，分別處理各自的功能。下面進(jìn)行具體分析。（一）背景顯示程序運(yùn)行后，先讀取前面地圖編輯器制作的場景所需要的圖塊的排列順序，按照排列順序?qū)D象拼成一個(gè)完整的場景，一般做法是：在內(nèi)存中開辟一到兩個(gè)屏幕緩存區(qū)，事先把即將顯示的圖象數(shù)據(jù)準(zhǔn)備在緩存區(qū)內(nèi)，然后一次性搬家：把它們傳送到真正的屏幕緩沖區(qū)內(nèi)。游戲用到的圖片則事先制作好并存于另外的圖形文件中。地圖編輯器制作的場景文件僅僅是對應(yīng)的數(shù)據(jù)，而不是真正的圖片。在游戲中生成場景就是地圖編輯的逆過程，一個(gè)是根據(jù)場景生成數(shù)據(jù)，而另一個(gè)是根據(jù)數(shù)據(jù)生成場景。（二）行走要讓主角在場景中行走，至少要有上、下、左、右四個(gè)

15、行走方向，每個(gè)方向4幅圖（站立、邁左腿、邁右腿、邁左腿），如圖：游戲 中一定要將圖片的背景設(shè)為透明，這樣在畫人物的時(shí)候就不會(huì)覆蓋上背景色了（這一技術(shù)DirectDraw中只要用SetColorKey（）函數(shù)將原圖片 背景色過濾掉就行了）。我們讓主角位置不動(dòng)，而使場景移動(dòng)，即采用滾屏技術(shù)來實(shí)現(xiàn)角色在場景上移動(dòng)。這樣角色一直保持在屏幕的正中間，需要做的工作只是根 據(jù)行走方向和步伐不停變換圖片而已。行走時(shí)的障礙物判斷也是每一個(gè)場景中必定要有的，有一些道具如樹木、房屋等是不可跨越的。對此我主要用一個(gè)二維數(shù)組來 對應(yīng)一個(gè)場景，每一個(gè)數(shù)組值代表場景的一小格(見圖3)。有障礙的地方，該數(shù)組的對應(yīng)值為1，可通

16、過的地方的值為0。（三）事件發(fā)生事件發(fā)生原理就是把相應(yīng)事件的序號存儲在地圖的某些格子中，當(dāng)主角一踏入這個(gè)格子就會(huì)觸發(fā)對應(yīng)事件。例如：在游戲開始 時(shí)，主角是在他的家里。他要是想出去的話，就需要執(zhí)行場景切換這個(gè)處理函數(shù)。我們假定該事件的編號為001，那么在地圖上把家門外路口處的格子值設(shè)為 001。這樣主角走到路口時(shí)，編號為001的場景切換函數(shù)就會(huì)被觸發(fā)，于是主角便到了下一個(gè)場景中。程序具體如下：void MessageLoop( int Msg ) /消息循環(huán)switch( Msg )char AddressName16; /數(shù)組AddressName16用來存儲主角所在地點(diǎn)的名稱case ADDRESS = 001: / 由ADDRESS的值決定場景值（出門）ScreenX=12; ScreenY=0; /初始化游戲背景位置Hero.x=360; Hero.y=80;/主角坐標(biāo)Move();/主角移動(dòng)函數(shù)/以下程序用來顯示主角所在地點(diǎn)sprintf(AddressName,"下一幅游戲場景的名稱");PrintText(lpDDSPrimary, 280,