《游戲編程基礎(chǔ)》課件

游戲編程基礎(chǔ)歡迎來(lái)到游戲編程的世界！本課程旨在為初學(xué)者提供堅(jiān)實(shí)的游戲編程基礎(chǔ)，涵蓋游戲開(kāi)發(fā)的核心概念、常用工具和技術(shù)。我們將從游戲開(kāi)發(fā)概述入手，逐步深入到C#編程、Unity引擎的使用、游戲?qū)ο笈c組件、游戲輸入、物理、動(dòng)畫(huà)、音效、UI、AI以及優(yōu)化和部署等方面。通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，你將能夠掌握游戲開(kāi)發(fā)的基本技能，并能夠獨(dú)立完成簡(jiǎn)單的游戲項(xiàng)目。sssdfsfsfdsfs課程介紹：目標(biāo)與內(nèi)容課程目標(biāo)掌握游戲開(kāi)發(fā)的基本概念和流程。熟悉C#編程語(yǔ)言，能夠編寫(xiě)游戲邏輯。掌握Unity引擎的使用，能夠創(chuàng)建游戲場(chǎng)景和對(duì)象。理解游戲?qū)ο笈c組件，能夠靈活運(yùn)用。掌握游戲輸入、物理、動(dòng)畫(huà)、音效和UI等模塊的使用。課程內(nèi)容游戲開(kāi)發(fā)概述、C#編程基礎(chǔ)、Unity引擎基礎(chǔ)、游戲?qū)ο笈c組件、游戲輸入、游戲物理、游戲動(dòng)畫(huà)、游戲音效、用戶(hù)界面（UI）、游戲AI、游戲優(yōu)化和游戲部署。我們將結(jié)合實(shí)例，講解每個(gè)模塊的具體應(yīng)用。游戲開(kāi)發(fā)概述1什么是游戲開(kāi)發(fā)游戲開(kāi)發(fā)是指使用編程語(yǔ)言和游戲引擎，將創(chuàng)意轉(zhuǎn)化為可玩的游戲的過(guò)程。它涉及到程序設(shè)計(jì)、美術(shù)設(shè)計(jì)、音效設(shè)計(jì)、關(guān)卡設(shè)計(jì)等多個(gè)方面。2游戲開(kāi)發(fā)的重要性游戲開(kāi)發(fā)是創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)的重要組成部分，為人們提供娛樂(lè)和互動(dòng)體驗(yàn)。它也是技術(shù)創(chuàng)新的重要驅(qū)動(dòng)力，推動(dòng)著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、人工智能等領(lǐng)域的發(fā)展。3游戲開(kāi)發(fā)的未來(lái)趨勢(shì)隨著技術(shù)的發(fā)展，游戲開(kāi)發(fā)呈現(xiàn)出多元化趨勢(shì)。VR/AR游戲、云游戲、移動(dòng)游戲等新興領(lǐng)域不斷涌現(xiàn)，為游戲開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更多機(jī)遇和挑戰(zhàn)。游戲類(lèi)型與平臺(tái)游戲類(lèi)型角色扮演游戲(RPG)、動(dòng)作游戲(ACT)、策略游戲(SLG)、模擬游戲(SIM)、益智游戲(PUZ)等。不同類(lèi)型的游戲，其核心玩法和目標(biāo)用戶(hù)有所不同。游戲平臺(tái)PC平臺(tái)、移動(dòng)平臺(tái)(iOS/Android)、主機(jī)平臺(tái)(PS/Xbox/Switch)等。不同平臺(tái)的游戲，其開(kāi)發(fā)方式和優(yōu)化策略有所不同。新興平臺(tái)VR/AR平臺(tái)、云游戲平臺(tái)等。新興平臺(tái)為游戲開(kāi)發(fā)者帶來(lái)更多創(chuàng)新空間，同時(shí)也面臨著技術(shù)和市場(chǎng)挑戰(zhàn)。游戲開(kāi)發(fā)流程概念設(shè)計(jì)確定游戲的核心玩法、目標(biāo)用戶(hù)和美術(shù)風(fēng)格。原型開(kāi)發(fā)快速構(gòu)建游戲原型，驗(yàn)證核心玩法的可行性。內(nèi)容制作制作游戲的美術(shù)資源、音效資源和關(guān)卡內(nèi)容。測(cè)試與優(yōu)化進(jìn)行游戲測(cè)試，收集用戶(hù)反饋，優(yōu)化游戲性能和體驗(yàn)。游戲引擎介紹：Unity,UnrealEngineUnity引擎Unity是一款跨平臺(tái)的游戲引擎，具有易學(xué)易用、資源豐富、社區(qū)活躍等優(yōu)點(diǎn)。它適用于開(kāi)發(fā)2D/3D游戲、VR/AR應(yīng)用等。UnrealEngineUnrealEngine是一款高性能的游戲引擎，具有強(qiáng)大的圖形渲染能力和物理引擎。它適用于開(kāi)發(fā)高品質(zhì)的3A游戲。C#編程基礎(chǔ)：變量與數(shù)據(jù)類(lèi)型1變量變量是存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的容器，在使用前需要先聲明。例如：intage=18;2數(shù)據(jù)類(lèi)型C#中常用的數(shù)據(jù)類(lèi)型包括：int(整數(shù))、float(浮點(diǎn)數(shù))、string(字符串)、bool(布爾值)等。3數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換C#提供了多種數(shù)據(jù)類(lèi)型轉(zhuǎn)換方法，例如：int.Parse()、float.Parse()等。C#編程基礎(chǔ)：運(yùn)算符與表達(dá)式算術(shù)運(yùn)算符包括加(+)、減(-)、乘(*)、除(/)、取余(%)等。例如：intresult=10+5;關(guān)系運(yùn)算符包括等于(==)、不等于(!=)、大于(>)、小于(<)、大于等于(>=)、小于等于(<=)等。例如：boolisEqual=(10==5);邏輯運(yùn)算符包括與(&&)、或(||)、非(!)等。例如：boolresult=(true&&false);C#編程基礎(chǔ)：控制流（條件語(yǔ)句）1if語(yǔ)句根據(jù)條件判斷是否執(zhí)行代碼塊。if(condition){...}2else語(yǔ)句當(dāng)if條件不滿(mǎn)足時(shí)，執(zhí)行else代碼塊。else{...}3elseif語(yǔ)句提供多個(gè)條件判斷分支。elseif(condition){...}條件語(yǔ)句是控制程序執(zhí)行流程的重要手段。通過(guò)靈活運(yùn)用if、else和elseif語(yǔ)句，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的邏輯判斷和控制。C#編程基礎(chǔ)：控制流（循環(huán)語(yǔ)句）1for循環(huán)重復(fù)執(zhí)行代碼塊，直到滿(mǎn)足退出條件。for(inti=0;i<10;i++){...}2while循環(huán)當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，重復(fù)執(zhí)行代碼塊。while(condition){...}3do-while循環(huán)先執(zhí)行一次代碼塊，然后當(dāng)條件滿(mǎn)足時(shí)，重復(fù)執(zhí)行。do{...}while(condition);循環(huán)語(yǔ)句用于重復(fù)執(zhí)行代碼塊，提高代碼的效率。通過(guò)選擇合適的循環(huán)類(lèi)型，可以簡(jiǎn)化代碼并提高可讀性。C#編程基礎(chǔ)：函數(shù)與方法1定義函數(shù)是完成特定任務(wù)的代碼塊。publicintAdd(inta,intb){returna+b;}2調(diào)用通過(guò)函數(shù)名和參數(shù)列表調(diào)用函數(shù)。intsum=Add(10,5);3參數(shù)函數(shù)可以接受輸入?yún)?shù)，并返回結(jié)果。C#編程基礎(chǔ)：類(lèi)與對(duì)象類(lèi)類(lèi)是對(duì)象的模板，定義了對(duì)象的屬性和行為。1對(duì)象對(duì)象是類(lèi)的實(shí)例，具有類(lèi)定義的屬性和行為。2實(shí)例化通過(guò)new關(guān)鍵字創(chuàng)建類(lèi)的對(duì)象。MyClassobj=newMyClass();3C#編程基礎(chǔ)：面向?qū)ο缶幊淘瓌t封裝將數(shù)據(jù)和方法封裝在類(lèi)中，隱藏內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。繼承子類(lèi)繼承父類(lèi)的屬性和方法，實(shí)現(xiàn)代碼重用。多態(tài)同一方法在不同類(lèi)中具有不同的實(shí)現(xiàn)方式。Unity引擎基礎(chǔ)：界面介紹Scene視圖用于編輯游戲場(chǎng)景，放置和調(diào)整游戲?qū)ο?。Game視圖用于預(yù)覽游戲運(yùn)行時(shí)的畫(huà)面。Inspector面板用于查看和編輯游戲?qū)ο蟮膶傩?。Unity引擎基礎(chǔ)：場(chǎng)景與對(duì)象1場(chǎng)景(Scene)場(chǎng)景是游戲的關(guān)卡或界面，包含游戲?qū)ο蠛铜h(huán)境。2游戲?qū)ο?GameObject)游戲?qū)ο笫怯螒蚴澜缰械膶?shí)體，可以是角色、物體或特效。3層級(jí)視圖(Hierarchy)層級(jí)視圖顯示場(chǎng)景中的所有游戲?qū)ο?，并允許進(jìn)行組織和管理。Unity引擎基礎(chǔ)：組件與屬性組件(Component)組件是附加到游戲?qū)ο笊系哪K，用于控制對(duì)象的行為和外觀。屬性(Property)屬性是組件的參數(shù)，用于配置組件的行為。Inspector面板在Inspector面板中可以查看和編輯游戲?qū)ο蠹捌浣M件的屬性。Unity引擎基礎(chǔ)：腳本編寫(xiě)腳本(Script)腳本是使用C#編寫(xiě)的代碼，用于控制游戲?qū)ο蟮男袨?。MonoDevelop/VSCodeUnity使用MonoDevelop或VSCode作為代碼編輯器。調(diào)試(Debug)可以使用調(diào)試器來(lái)查找和修復(fù)腳本中的錯(cuò)誤。Unity引擎基礎(chǔ)：資源導(dǎo)入與管理資源(Asset)資源是游戲開(kāi)發(fā)中使用的美術(shù)、音效、模型、動(dòng)畫(huà)等文件。1導(dǎo)入(Import)將資源文件導(dǎo)入到Unity項(xiàng)目中。2管理(Manage)使用Project視圖管理資源文件，并組織到不同的文件夾中。3游戲?qū)ο笈c組件：Transform組件Transform組件Transform組件用于控制游戲?qū)ο蟮奈恢?、旋轉(zhuǎn)和縮放。PositionPosition屬性表示游戲?qū)ο笤谑澜缱鴺?biāo)系中的位置。RotationRotation屬性表示游戲?qū)ο蟮男D(zhuǎn)角度，可以使用歐拉角或四元數(shù)表示。ScaleScale屬性表示游戲?qū)ο蟮目s放比例。游戲?qū)ο笈c組件：Renderer組件1Renderer組件Renderer組件用于控制游戲?qū)ο蟮匿秩痉绞?，包括材質(zhì)、紋理、光照等。2MeshRendererMeshRenderer用于渲染網(wǎng)格模型。3SpriteRendererSpriteRenderer用于渲染2D精靈。游戲?qū)ο笈c組件：Collider組件Collider組件Collider組件用于定義游戲?qū)ο蟮呐鲎搀w積，用于進(jìn)行碰撞檢測(cè)。BoxColliderBoxCollider定義一個(gè)立方體碰撞體積。SphereColliderSphereCollider定義一個(gè)球體碰撞體積。游戲?qū)ο笈c組件：Rigidbody組件Rigidbody組件Rigidbody組件使游戲?qū)ο缶哂形锢韺傩裕梢允艿街亓?、力、碰撞等影響。IsKinematicIsKinematic屬性用于控制剛體是否受到物理引擎的影響。MassMass屬性表示剛體的質(zhì)量。游戲?qū)ο笈c組件：AudioSource組件AudioSource組件AudioSource組件用于播放音效和背景音樂(lè)。1AudioClipAudioClip屬性指定要播放的音頻文件。2Play()使用Play()方法播放音頻。3游戲?qū)ο笈c組件：自定義組件自定義組件可以編寫(xiě)自定義組件，擴(kuò)展游戲?qū)ο蟮墓δ?。C#腳本自定義組件使用C#腳本編寫(xiě)。Inspector面板自定義組件的屬性可以在Inspector面板中進(jìn)行配置。游戲輸入：鍵盤(pán)輸入Input.GetKey(KeyCode.A)檢測(cè)A鍵是否被按下Input.GetKeyDown(KeyCode.A)檢測(cè)A鍵是否被按下瞬間Input.GetKeyUp(KeyCode.A)檢測(cè)A鍵是否被釋放瞬間使用Input類(lèi)可以獲取鍵盤(pán)輸入?？梢允褂肎etKey()、GetKeyDown()和GetKeyUp()方法檢測(cè)按鍵狀態(tài)。游戲輸入：鼠標(biāo)輸入1Input.GetMouseButton(0)檢測(cè)鼠標(biāo)左鍵是否被按下2Input.mousePosition獲取鼠標(biāo)在屏幕上的位置3屏幕坐標(biāo)系鼠標(biāo)位置使用屏幕坐標(biāo)系表示。游戲輸入：觸摸輸入Input.touchCount獲取觸摸點(diǎn)的數(shù)量。Input.GetTouch(0)獲取第一個(gè)觸摸點(diǎn)的信息。TouchPhaseTouchPhase屬性表示觸摸點(diǎn)的狀態(tài)(Began,Moved,Ended,Canceled)。游戲輸入：搖桿輸入Input.GetAxis("Horizontal")獲取水平方向的搖桿輸入。Input.GetAxis("Vertical")獲取垂直方向的搖桿輸入。GetAxisRawGetAxisRaw獲取原始的搖桿輸入，沒(méi)有平滑處理。游戲輸入：跨平臺(tái)輸入處理平臺(tái)差異不同平臺(tái)的輸入方式可能不同，例如PC使用鍵盤(pán)鼠標(biāo)，移動(dòng)平臺(tái)使用觸摸。1輸入管理器使用Unity的輸入管理器可以配置跨平臺(tái)輸入。2條件編譯使用條件編譯可以針對(duì)不同平臺(tái)編寫(xiě)不同的輸入代碼。3游戲物理：碰撞檢測(cè)OnCollisionEnter()當(dāng)游戲?qū)ο蟀l(fā)生碰撞時(shí)，調(diào)用OnCollisionEnter()方法。OnCollisionExit()當(dāng)游戲?qū)ο蠼Y(jié)束碰撞時(shí)，調(diào)用OnCollisionExit()方法。OnCollisionStay()當(dāng)游戲?qū)ο蟪掷m(xù)碰撞時(shí)，每幀調(diào)用OnCollisionStay()方法。游戲物理：剛體運(yùn)動(dòng)1AddForce()使用AddForce()方法可以給剛體施加力，使其運(yùn)動(dòng)。2VelocityVelocity屬性表示剛體的速度。3AngularVelocityAngularVelocity屬性表示剛體的角速度。游戲物理：力與加速度牛頓第二定律F=ma(力等于質(zhì)量乘以加速度)AddForce()使用AddForce()方法施加力。ForceModeForceMode可以選擇不同的施力模式，例如Force、Acceleration、Impulse、VelocityChange。游戲物理：摩擦力與阻力摩擦力摩擦力阻礙物體運(yùn)動(dòng)，方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。阻力阻力與速度有關(guān)，速度越大，阻力越大。物理材質(zhì)可以通過(guò)物理材質(zhì)調(diào)整摩擦力和阻力。游戲物理：物理引擎參數(shù)調(diào)整Time.fixedDeltaTime固定時(shí)間步長(zhǎng)，用于物理模擬。1Gravity重力加速度。2SolverIterationCount物理引擎的迭代次數(shù)，影響物理模擬的精度。3游戲動(dòng)畫(huà)：動(dòng)畫(huà)剪輯動(dòng)畫(huà)剪輯(AnimationClip)動(dòng)畫(huà)剪輯包含游戲?qū)ο笤谝欢螘r(shí)間內(nèi)的屬性變化。Animation窗口使用Animation窗口可以創(chuàng)建和編輯動(dòng)畫(huà)剪輯。關(guān)鍵幀(Keyframe)關(guān)鍵幀定義了動(dòng)畫(huà)在特定時(shí)間點(diǎn)的屬性值。游戲動(dòng)畫(huà)：動(dòng)畫(huà)狀態(tài)機(jī)1動(dòng)畫(huà)狀態(tài)機(jī)(AnimatorController)動(dòng)畫(huà)狀態(tài)機(jī)用于控制動(dòng)畫(huà)的播放和切換。2狀態(tài)(State)狀態(tài)表示游戲?qū)ο蟮囊环N動(dòng)畫(huà)狀態(tài)，例如Idle、Walk、Run等。3過(guò)渡(Transition)過(guò)渡定義了狀態(tài)之間的切換條件。游戲動(dòng)畫(huà)：動(dòng)畫(huà)控制器Animator組件將AnimatorController附加到游戲?qū)ο笊希糜诳刂苿?dòng)畫(huà)播放。參數(shù)(Parameter)在AnimatorController中定義參數(shù)，用于控制狀態(tài)切換。代碼控制可以使用代碼控制AnimatorController中的參數(shù)，從而控制動(dòng)畫(huà)播放。游戲動(dòng)畫(huà)：代碼控制動(dòng)畫(huà)SetBool()設(shè)置Bool類(lèi)型的參數(shù)。SetFloat()設(shè)置Float類(lèi)型的參數(shù)。SetTrigger()觸發(fā)Trigger類(lèi)型的參數(shù)，用于立即切換狀態(tài)。游戲動(dòng)畫(huà)：人物動(dòng)畫(huà)實(shí)例Idle狀態(tài)人物站立不動(dòng)時(shí)的動(dòng)畫(huà)。1Walk狀態(tài)人物行走時(shí)的動(dòng)畫(huà)。2Run狀態(tài)人物跑步時(shí)的動(dòng)畫(huà)。3游戲音效：音效播放PlayOneShot()使用PlayOneShot()方法播放音效，每次調(diào)用都會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的AudioSource。AudioSource.Play()使用AudioSource.Play()方法播放音效，需要在AudioSource組件中指定AudioClip。游戲音效：背景音樂(lè)1循環(huán)播放將AudioSource組件的Loop屬性設(shè)置為true，可以循環(huán)播放背景音樂(lè)。2淡入淡出可以使用代碼實(shí)現(xiàn)背景音樂(lè)的淡入淡出效果。3音量控制可以使用AudioSource組件的Volume屬性控制背景音樂(lè)的音量。游戲音效：音效管理音效池使用音效池可以避免頻繁創(chuàng)建和銷(xiāo)毀AudioSource，提高性能。音效管理器創(chuàng)建一個(gè)音效管理器，統(tǒng)一管理游戲中的所有音效。資源加載使用Resources.Load()方法動(dòng)態(tài)加載音效資源。游戲音效：3D音效SpatialBlendSpatialBlend屬性控制音效的3D效果，設(shè)置為3D可以讓音效具有空間感。MinDistanceMinDistance屬性表示音效開(kāi)始衰減的距離。MaxDistanceMaxDistance屬性表示音效完全聽(tīng)不到的距離。游戲音效：聲音資源優(yōu)化壓縮格式使用壓縮格式(例如MP3、OGG)可以減小聲音文件的大小。1采樣率降低采樣率可以減小聲音文件的大小，但會(huì)影響音質(zhì)。2單聲道使用單聲道可以減小聲音文件的大小，但會(huì)失去立體聲效果。3用戶(hù)界面（UI）：Canvas畫(huà)布CanvasCanvas是UI元素的容器，用于渲染UI界面。RenderModeRenderMode屬性控制Canvas的渲染方式，包括ScreenSpace-Overlay、ScreenSpace-Camera和WorldSpace。UI元素UI元素(例如Text、Image、Button)必須放置在Canvas下才能顯示。用戶(hù)界面（UI）：Text文本1Text組件Text組件用于顯示文本內(nèi)容。2FontFont屬性指定文本的字體。3TextAreaTextArea屬性指定文本的顯示區(qū)域。用戶(hù)界面（UI）：Image圖片Image組件Image組件用于顯示圖片。SourceImageSourceImage屬性指定要顯示的圖片。ImageTypeImageType屬性控制圖片的顯示方式，包括Simple、Sliced和Tiled。用戶(hù)界面（UI）：Button按鈕Button組件Button組件用于創(chuàng)建按鈕。OnClick()OnClick()事件指定按鈕被點(diǎn)擊時(shí)執(zhí)行的操作。交互狀態(tài)Button組件支持不同的交互狀態(tài)，例如Normal、Highlighted、Pressed和Disabled。用戶(hù)界面（UI）：Slider滑動(dòng)條Slider組件Slider組件用于創(chuàng)建滑動(dòng)條。1ValueValue屬性表示滑動(dòng)條的當(dāng)前值。2MinValue/MaxValueMinValue和MaxValue屬性指定滑動(dòng)條的最小值和最大值。3用戶(hù)界面（UI）：UI事件處理EventSystemEventSystem用于處理UI事件。Raycast使用Raycast檢測(cè)鼠標(biāo)或觸摸點(diǎn)擊了哪個(gè)UI元素。事件接口實(shí)現(xiàn)事件接口(例如IPointerClickHandler、IPointerEnterHandler)可以響應(yīng)UI事件。游戲AI：尋路算法1A*算法A*算法是一種常用的尋路算法，可以找到從起點(diǎn)到終點(diǎn)的最短路徑。2NavMeshNavMesh是一種用于尋路的網(wǎng)格數(shù)據(jù)，可以預(yù)先計(jì)算好可行走區(qū)域。3尋路組件Unity提供了NavMeshAgent組件，可以控制游戲?qū)ο笱刂鳱avMesh移動(dòng)。游戲AI：有限狀態(tài)機(jī)狀態(tài)(State)狀態(tài)表示AI的一種行為模式。轉(zhuǎn)換(Transition)轉(zhuǎn)換定義了狀態(tài)之間的切換條件。狀態(tài)機(jī)(FSM)有限狀態(tài)機(jī)由狀態(tài)和轉(zhuǎn)換組成，用于控制AI的行為。游戲AI：行為樹(shù)行為樹(shù)(BehaviorTree)行為樹(shù)是一種層次化的AI控制