Android平臺(tái)下3D游戲引擎技術(shù)的研究及應(yīng)用綜述

【摘要】隨著Android系統(tǒng)的不斷完善，Android游戲也不斷地發(fā)展著，特別是近幾年隨著Android系統(tǒng)的急速發(fā)展，Android游戲也受到了十分瘋狂的追捧，但是受限于手機(jī)硬件的問題，給Android游戲的發(fā)展所需的3D游戲引擎提出了更高的要求。根據(jù)現(xiàn)在智能手機(jī)和游戲引擎的發(fā)展問題，簡(jiǎn)單介紹了近些年以來，游戲引擎的不斷的發(fā)展過程，并且對(duì)一些主流游戲引擎進(jìn)行了比較淺顯額的分析與研究。在此同時(shí)，對(duì)于游戲引擎的渲染功能我們也進(jìn)行了測(cè)試與分析，同時(shí)對(duì)AI（人工智能系統(tǒng)）應(yīng)用于Android游戲進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，總結(jié)了對(duì)于受到平臺(tái)限制的3D游戲引擎渲染存在的問題提出了相應(yīng)的解決方法。

【關(guān)鍵詞】3D游戲;Android系統(tǒng)

Android游戲隨著Android系統(tǒng)的不斷升級(jí)更新，Android游戲也進(jìn)行著不間斷的急速發(fā)展，在近幾年的急速發(fā)展中，Android游戲的用戶數(shù)量已經(jīng)逐漸逼近PC端游戲用戶數(shù)量甚至說已經(jīng)出現(xiàn)超越的趨勢(shì)。

Android系統(tǒng)的急速發(fā)展，愈來愈人性化的完善，使得Android手機(jī)用戶數(shù)量也在急速增加，這使得Android的應(yīng)用和硬件更新速度越來越快，甚至說硬件更新速度跟不上手機(jī)更新速度。

面對(duì)人們對(duì)Android手機(jī)的硬件需求，讓眾多的開發(fā)商看到了商機(jī)，硬件的需求說明人們對(duì)Android應(yīng)用的要求更高，特別是游戲用戶，他們對(duì)游戲的要求也更高，所以說在基于Android系統(tǒng)的智能手機(jī)上開發(fā)3D游戲已經(jīng)成為了可能。但是任何一款3D游戲的開發(fā)，都離不開一款優(yōu)秀的3D游戲引擎的支撐，因?yàn)橛螒蛞娴膬?yōu)與良，好與壞就直接決定了一款3D游戲今后的質(zhì)量和市場(chǎng)，所以對(duì)3D游戲引擎渲染的研究就成為了一個(gè)十分重要的發(fā)展問題。

由于現(xiàn)在游戲用戶不斷增加，游戲用戶的素質(zhì)也良莠不齊，對(duì)游戲的要求也變得越來越多，為了適應(yīng)用戶的要求，游戲開發(fā)商不得不采用更多技術(shù)手段進(jìn)行游戲的更新，但是手機(jī)硬件資源的限 制，就給游戲開發(fā)者帶來了很大的問題。目前，游戲開發(fā)的主要技術(shù)框架就是游戲引擎，只有游戲引擎成功了才能提高一款游戲的可玩性和內(nèi)容。盡快近幾年來游戲引擎在市場(chǎng)的推動(dòng)下有了大幅度的發(fā)展，但是，目前國(guó)內(nèi)仍然缺少自主研發(fā)的可投入市場(chǎng)使用的優(yōu)秀的游戲引擎，現(xiàn)在市場(chǎng)應(yīng)用的游戲引擎大多部分是利用開源引擎進(jìn)行的對(duì)某一款游戲特定的游戲引擎。而國(guó)外游戲公司提供的游戲引擎授權(quán)費(fèi)用十分的高昂，這就給國(guó)內(nèi)3D游戲的開發(fā)帶來了極大的經(jīng)濟(jì)壓力。因此，3D游戲引擎的開發(fā)變得刻不容緩，十分有必要加大研究力度。

1. 游戲引擎的演變

現(xiàn)在傳統(tǒng)游戲引擎基本上是針對(duì)簡(jiǎn)單的2D游戲或者是2.5D游戲進(jìn)行開發(fā)研究的。此類傳統(tǒng)游戲引擎是通過對(duì)部分同有技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行處理的基礎(chǔ)上，形成一個(gè)對(duì)游戲應(yīng)用的應(yīng)用程序的特定接口函數(shù)，這樣就會(huì)讓游戲開發(fā)人員不用關(guān)心游戲低端技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，降低了游戲開發(fā)團(tuán)隊(duì)的工作難度，縮短了游戲的開發(fā)周期。在傳統(tǒng)的游戲引擎中，一般都是包括渲染、碰撞測(cè)試、地圖編輯等，而游戲場(chǎng)景是游戲渲染最核心的部分，該部分的模塊也是游戲開發(fā)團(tuán)隊(duì)調(diào)用最多的一個(gè)基本模塊。為了提高開發(fā)效率，游戲引擎模塊的可拓展性與隱藏性變得至關(guān)重要。

而現(xiàn)在重點(diǎn)發(fā)展的3D游戲引擎則是受到了手機(jī)硬件的發(fā)展，智能手機(jī)（主要包括Android手機(jī)與IOS手機(jī)）的處理能力的飛速發(fā)展的刺激，該項(xiàng)目的發(fā)展不得不被提上日程。目前3D游戲引擎的發(fā)展趨勢(shì)主要在以下幾個(gè)方面：

1.1 從2D到3D的轉(zhuǎn)化。

由于之前傳統(tǒng)的游戲引擎主要是應(yīng)用于2D游戲，也是基于2D游戲的基礎(chǔ)進(jìn)行開發(fā)的，而如今3D渲染技術(shù)更新越來越快，使得游戲開發(fā)也越來越困難，因此為了降低游戲開發(fā)成本，不斷地從傳統(tǒng)游戲引擎中抽離出提高重用性的方法，使得3D游戲引擎的開發(fā)也慢慢有了它的雛形。經(jīng)過實(shí)踐應(yīng)用的發(fā)現(xiàn)，3D游戲引擎有著能夠提供穩(wěn)定的游戲開發(fā)平臺(tái)，具有更高層次的有動(dòng)畫、繪圖功能，以及更加復(fù)雜的游戲引擎互相搭配的游戲制作工具等強(qiáng)大功能的優(yōu)點(diǎn)。因此，3D游戲引擎開發(fā)新款游戲已經(jīng)是一股Android游戲界的新的開發(fā)潮流。

1.2 從單機(jī)向網(wǎng)絡(luò)化的轉(zhuǎn)變。

隨著各個(gè)平臺(tái)對(duì)無線通訊網(wǎng)、Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)有了更完善的支持服務(wù)，游戲?qū)⒊霈F(xiàn)更多的新創(chuàng)意、新模式，以提高用戶的體驗(yàn)好感度。網(wǎng)絡(luò)游戲、用戶聯(lián)機(jī)對(duì)戰(zhàn)等模式，進(jìn)一步促進(jìn)了用戶對(duì)游戲的感情，更能夠通過控制游戲道具產(chǎn)生盈利。玩家和玩家之前的交互能力的需求也越來越次緊著網(wǎng)絡(luò)化游戲的發(fā)展。

由上述內(nèi)容可得知，隨著用戶的要求的提升，可以說是市場(chǎng)推動(dòng)了產(chǎn)品的發(fā)展，各類游戲的機(jī)制也變得越來越完善，而支撐游戲不斷 更新的重中之重 就是游戲引擎的進(jìn)一步開發(fā)。目前，為了適應(yīng)各類的游戲開發(fā)，游戲引擎也需要更好地適應(yīng)性更好地兼容性，新開發(fā)的粒子系統(tǒng)、AI技術(shù)讓游戲更內(nèi)容更加的充實(shí)充實(shí)飽滿，質(zhì)量也越來越高。所以可以說是游戲的迅速發(fā)展，促進(jìn)了3D引擎的轉(zhuǎn)變。

目前的3D游戲引擎主要包括場(chǎng)景管理（聲音系統(tǒng)、人工智能系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口、物理系統(tǒng)）、平臺(tái)管理、資源管理器、渲染器（粒子系統(tǒng)、場(chǎng)景渲染）。而渲染器中的游戲場(chǎng)景的制作就是最為復(fù)雜的地方，場(chǎng)景渲染則就包括了地形渲染設(shè)計(jì)、有關(guān)碰撞測(cè)試、遮擋、剔除、可見性判斷與裁剪。

通過資料數(shù)據(jù)顯示，現(xiàn)在主流的各類游戲引擎中，存在著或多或少的缺點(diǎn)，所查引擎主要包括Angle，Rokon，LGame，AndEngine，Libgdx，Jpct， Alien3d， Catcake 等，但對(duì)其對(duì)比以后有幾個(gè)比較明顯的缺點(diǎn)：比如Libgdx，它就在一些組件中的使用上內(nèi)容不夠簡(jiǎn)化，讓人覺得十分的復(fù)雜;還有Angle，它雖然能夠根據(jù)個(gè)人需要去替換一些代碼的實(shí)現(xiàn)，但是缺少相應(yīng)的實(shí)例教程，讓人很難入手。相比來說Rokon的引擎效果就比較好，有著完備的文檔庫(kù)，對(duì)Bug的修復(fù)效率也很高。

2. 3D游戲引擎的關(guān)鍵技術(shù)及問題與相應(yīng)的解決方法

3D游戲系統(tǒng)中最復(fù)雜的即渲染器，因?yàn)樵阡秩酒髦邪撕芏嗟挠螒騼?nèi)容的設(shè)計(jì)，游戲的響應(yīng)時(shí)間的快慢正是由場(chǎng)景渲染程度決定的，所以說，用戶的體驗(yàn)就是渲染效果的好壞的之間體現(xiàn)。

游戲的運(yùn)算速度的快慢是有渲染所決定的，畢竟能夠做渲染部分的就是渲染器，這就決定了它在游戲引擎中的“老大”地位，而面對(duì)大量的游戲內(nèi)數(shù)據(jù)，渲染過程采用多種加速算法，但在此同時(shí)也出現(xiàn)了一定的問題：如T形裂縫問題，此類問題的解決，有兩種不同的辦法，即強(qiáng)制分割法和頂點(diǎn)“裙擺法”，然而使用頂點(diǎn)“裙擺 法”過于復(fù)雜，需0要對(duì)相鄰塊分辨率是否一致進(jìn)行判斷，在特定條件下該方法效率并不高。

3. 結(jié)束語

本文結(jié)合Android游戲的發(fā)展，簡(jiǎn)略對(duì)3D游戲引擎進(jìn)行了分析歸納，同時(shí)分析了現(xiàn)階段下3D游戲引擎需要發(fā)展的急迫性，與存在的問題。目前我們?cè)贏ndroid游戲發(fā)展快速階段，3D游戲引擎的起步階段，應(yīng)該加大對(duì)該方面的研究，進(jìn)而對(duì)3D游戲引擎的各部分功能模塊進(jìn)行拓展發(fā)展?，F(xiàn)階段，Android類游戲的開發(fā)越來越受到追捧，如果想要一個(gè)Android類的游戲有所起步，首先只有將3D引擎做好，才能有一個(gè)好的基礎(chǔ)，好的平臺(tái)，有了這些才能去著手于游戲的其他部分的開發(fā)。游戲引擎的開發(fā)，不僅僅是為了游戲的開發(fā)，也是為了推動(dòng)3D游戲引擎的進(jìn)一步發(fā)展，利用3D游戲引擎可以進(jìn)一步推動(dòng)所涉及的其他領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：董彧（1998.05-）男，漢族，黑龍江牡丹江，本科，研究方向：3d引擎技術(shù)。