2021-08-08 11:52:29
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引擎 - 程序支持的核心组件 免费编辑 修改义项名

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引擎(Engine)是电子平台上开发程序或系统的核心组件。利用引擎,开发者可迅速建立、铺设程序所需的功能,或利用其辅助程序的运转。一般而言,引擎是一个程序或一套系统的支持部分。常见的程序引擎有游戏引擎搜索引擎杀毒引擎等。

基本信息

  • 中文名称

    引擎

  • 外文名称

    Engine

  • 定义

    电子平台上开发程序的核心组件

  • 类型

    游戏引擎,搜索引擎,杀毒引擎

目录

折叠 编辑本段 定义

把游戏的引擎比作赛车的引擎。引擎是赛车的心脏,决定着赛车的性能和稳定性,赛车的速度、操纵杆这些直接与车手相关的指标都是建立在引擎的基础上的。游戏也是如此,玩家所体验到的剧情、关卡、美工、音乐、操作等内容都是由游戏的引擎直接控制的,它扮演着中场发动机的角色,把游戏中的所有元素捆绑在一起,在后台指挥它们同时、有序地工作。简单地说,引擎就是"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。"

可见,引擎并不是什么玄乎的东西,无论是2D游戏还是3D游戏,无论是角色扮演游戏、即时策略游戏、冒险解谜游戏或是动作射击游戏,哪怕是一个只有1兆的小游戏,都有这样一段起控制作用的代码。经过不断的进化,如今的游戏引擎已经发展为一套由多个子系统共同构成的复杂系统,从建模、动画到光影、粒子特效,从物理系统、碰撞检测到文件管理、网络特性,还有专业的编辑工具和插件,几乎涵盖了开发过程中的所有重要环节,以下就对引擎的一些关键部件作一个简单的介绍。

首先是光影效果,即场景中的光源对处于其中的人和物的影响方式。游戏的光影效果完全是由引擎控制的,折射、反射等基本的光学原理以及动态光源、彩色光源等高级效果都是通过引擎的不同编程技术实现的。

其次是动画,游戏所采用的动画系统可以分为两种:一是骨骼动画系统,一是模型动画系统,前者用内置的骨骼带动物体产生运动,比较常见,后者则是在模型的基础上直接进行变形。引擎把这两种动画系统预先植入游戏,方便动画师为角色设计丰富的动作造型。

引擎的另一重要功能是提供物理系统,这可以使物体的运动遵循固定的规律,例如,当角色跳起的时候,系统内定的重力值将决定他能跳多高,以及他下落的速度有多快,子弹的飞行轨迹、车辆的颠簸方式也都是由物理系统决定的。

碰撞探测是物理系统的核心部分,它可以探测游戏中各物体的物理边缘。当两个3D物体撞在一起的时候,这种技术可以防止它们相互穿过,这就确保了当你撞在墙上的时候,不会穿墙而过,也不会把墙撞倒,因为碰撞探测会根据你和墙之间的特性确定两者的位置和相互的作用关系。

渲染是引擎最重要的功能之一,当3D模型制作完毕之后,美工会按照不同的面把材质贴图赋予模型,这相当于为骨骼蒙上皮肤,最后再通过渲染引擎把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。渲染引擎在引擎的所有部件当中是最复杂的,它的强大与否直接决定着最终的输出质量。

引擎还有一个重要的职责就是负责玩家与电脑之间的沟通,处理来自键盘、鼠标、摇杆和其它外设的信号。如果游戏支持联网特性的话,网络代码也会被集成在引擎中,用于管理客户端与服务器之间的通信。

通过上面这些枯燥的介绍我们至少可以了解到一点:引擎相当于游戏的框架,框架打好后,关卡设计师、建模师、动画师只要往里填充内容就可以了。因此,在3D游戏的开发过程中,引擎的制作往往会占用非常多的时间,《马科斯·佩恩》的MAX-FX引擎从最初的雏形Final Reality到最终的成品共花了四年多时间,LithTech引擎的开发共花了整整五年时间,耗资700万美元,Monolith公司(LithTech引擎的开发者)的老板詹森·霍尔甚至不无懊悔地说:"如果当初意识到制作自己的引擎要付出这么大的代价的话,我们根本就不可能去做这种傻事。没有人会预料得到五年后的市场究竟是怎样的。"

正是出于节约成本、缩短周期和降低风险这三方面的考虑,越来越多的开发者倾向于使用第三方的现成引擎制作自己的游戏,一个庞大的引擎授权市场已经形成。

折叠 编辑本段 历史

(1992年~1993年)1992年,3D Realms公司/Apogee公司发布了一款只有2兆多的小游戏--《德军司令部》(Wolfenstein 3D),稍有资历的玩家可能都还记得初接触它时的兴奋心情,用"革命"这一极富煽动色彩的词语也无法形容出它在整个电脑游戏发展史上占据的重要地位。这部游戏开创了第一人称射击游戏的先河,更重要的是,它在X轴和Y轴的基础上增加了一根Z轴,在由宽度和高度构成的平面上增加了一个向前向后的纵深空间,这根Z轴对那些看惯了2D游戏的玩家造成的巨大冲击可想而知。

Wolfenstein 3D引擎的作者是大名鼎鼎的约翰·卡马克,这位id Software公司的首席程序师正是凭借这款Wolfenstein 3D引擎在游戏圈里站稳了脚跟。事实上,《德军司令部》并非第一款采用第一人称视角的游戏,在它发售前的几个月,Origin公司就已经推出了一款第一人称视角的角色扮演游戏--《创世纪:地下世界》(Ultima Underworld),这款角游戏采用了类似的技术,但它与Wolfenstein 3D引擎之间有着相当大的差别,举例来说,《地下世界》的引擎支持斜坡,地板和天花板可以有不同的高度,分出不同的层次,玩家可以在游戏中跳跃,可以抬头低头,这些特性Wolfenstein 3D引擎都无法做到,而且从画面上看,《德军司令部》更接近漫画风格而不是传统的像素画面。

尽管从技术细节上看,Wolfenstein 3D引擎比不上《创世纪:地下世界》的引擎,但它却更好地利用了第一人称视角的特点,快速火爆的游戏节奏使人们一下子记住了"第一人称射击游戏"这个单词,而不是"第一人称角色扮演游戏"。《德军司令部》后来还发布过一款名义上的续集--《三元的崛起》(Rise of the Triad),这款游戏在Wolfenstein 3D引擎的基础上增加了许多重要特性,包括跳跃和抬头低头等动作。

引擎诞生初期的另一部重要游戏同样是出自id Software公司的一款非常成功的第一人称射击游戏--《毁灭战士》(Doom)。Doom引擎在技术上大大超越了Wolfenstein 3D引擎,《德军司令部》中的所有物体大小都是固定的,所有路径之间的角度都是直角,也就是说你只能笔直地前进或后退,这些局限在《毁灭战士》中都得到了突破。尽管游戏的关卡还是维持在2D平面上进行制作,没有"楼上楼"的概念,但墙壁的厚度可以为任意,并且路径之间的角度也可以为任意,这使得楼梯、升降平台塔楼和户外等各种场景成为可能。

由于Doom引擎本质上依然是二维的,因此可以做到同时在屏幕上显示大量角色而不影响游戏的运行速度,这一特点为游戏创造出了一种疯狂刺激的动作风格,在这方面迄今为止大约只有《英雄萨姆》(Serious Sam)系列能与之相比,除此之外还没有哪款3D引擎能在大批敌人向你涌来的时候依然保持游戏的流畅,这也是为什么如今市面上的大部分第一人称射击游戏都在积极地培养玩家的战术运用能力、提高玩家的射击准确率而拒绝滥砍滥杀的主要原因之一。值得一提的是,尽管Doom引擎缺乏足够的细节度,但开发者仍然在《毁灭战士》中表现出了惊人的环境效果,其纯熟的设计技巧实在令人赞叹。

不过更值得纪念的是,Doom引擎是第一个被用于授权的引擎。1993年底,Raven公司采用改进后的Doom引擎开发了一款名为《投影者》(ShadowCaster)的游戏,这是游戏史上第一例成功的嫁接手术。1994年Raven公司采用Doom引擎开发《异教徒》(Heretic),为引擎增加了飞行的特性,成为跳跃动作的前身。1995年Raven公司采用Doom引擎开发《毁灭巫师》(Hexen),加入了新的音效技术、脚本技术以及一种类似集线器的关卡设计,使你可以在不同关卡之间自由移动。Raven公司与id Software公司之间的一系列合作充分说明了引擎的授权无论对于使用者还是开发者来说都是大有裨益的,只有把自己的引擎交给更多的人去使用才能使引擎不断地成熟起来。

《毁灭战士》系列本身就相当成功,大约卖了350万套,而授权费又为id Software公司带来了一笔可观的收入。在此之前引擎只是作为一种自产自销的开发工具,从来没有哪家游戏商考虑过依靠引擎赚钱,Doom引擎的成功无疑为人们打开了一片新的市场。

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