騰訊游戲開發(fā)精粹

目 錄
部分 游戲數(shù)學
第1 章 基于SDF的搖桿移動 2
摘要 2
1.1 引言 3
1.2 有號距離場（SDF 3
1.3 利用柵格數(shù)據(jù)預計算SDF  4
1.4 SDF 的碰撞檢測與碰撞響應 5
1.5 避免往返 8
1.6 利用多邊形數(shù)據(jù)預計算SDF  9
1.7 其他需求 10
1.7.1 如何將角色從障礙區(qū)域中移出 10
1.7.2 角色不能越過障礙物的遠距離移動 11
1.8 動態(tài)障礙物 12
1.9 AI尋路 14
1.10 動態(tài)地圖 14
1.11 總結 17
參考文獻 17
第2 章 高性能的定點數(shù)實現(xiàn)方案 18
摘要 18
2.1 引言 18
2.1.1 浮點數(shù)簡介 18
2.1.2 32 位浮點數(shù)（單精度）表示原理 19
2.2 基于整數(shù)的二進制表示的定點數(shù)原理 19
2.2.1 32 位定點數(shù)表示原理 19
2.2.2 64 位定點數(shù)表示原理 20
2.3 定點數(shù)的四則運算 21
2.3.1 加法與減法 22
2.3.2 乘法 22
2.3.3 除法 23
2.4 定點數(shù)開方與超越函數(shù)實現(xiàn)方法 23
2.4.1 多項式擬合 24
2.4.2 正弦/余弦函數(shù) 25
2.4.3 指數(shù)函數(shù) 26
2.4.4 對數(shù)函數(shù) 27
2.4.5 開方運算 27
2.4.6 開方求倒數(shù) 28
2.4.7 為什么不用查表法 30
2.5 定點數(shù)的誤差對比與性能測試 30
2.5.1 超越函數(shù)及開方的誤差測試 30
2.5.2 性能測試 30
2.6 總結 31
參考文獻 31
第二部分 游戲物理
第3 章 一種高效的弧長參數(shù)化路徑系統(tǒng) 34
摘要 34
3.1 引言 34
3.2 端點間二次樣條的構建 35
3.3 路徑的構建 38
3.4 曲線的弧長參數(shù)化 39
3.5 曲線上的簡單運動 42
3.5.1 跑動 42
3.5.2 跳躍 43
3.5.3 相鄰路徑的切換 44
3.5.4 曲線上的旋轉插值 45
3.6 總結 46
參考文獻 46
第4 章 船的物理模擬及同步設計 47
摘要 47
4.1 浮力系統(tǒng) 48
4.1.1 浮力 48
4.1.2 升力 52
4.1.3 拉力 52
4.1.4 拍擊力 53
4.1.5 阻力上限 54
4.2 引擎系統(tǒng) 55
4.2.1 移動、轉向模擬 55
4.2.2 向心力計算 56
4.3 Entity-Component 及同步概覽 56
4.4 浮力系統(tǒng)物理更新機制 57
4.5 總結 59
參考文獻 59
第5 章 3D 游戲碰撞之體素內存、效率優(yōu)化 60
摘要 60
5.1 背景介紹 60
5.2 體素生成 62
5.3 體素內存優(yōu)化 62
5.3.1 體素合并的原理 62
5.3.2 體素合并的算法 64
5.3.3 地面處理 65
5.3.4 水的處理 66
5.3.5 范圍控制 67
5.3.6 內存自管理 67
5.3.7 體素內存優(yōu)化算法的效果 68
5.3.8 體素效率優(yōu)化 69
5.4 NavMesh 生成 69
5.4.1 體素生成NavMesh 69
5.4.2 獲取地面高度 70
5.4.3 后臺阻擋圖 71
5.4.4 前臺優(yōu)先級NavMesh 71
5.4.5 鋸齒 72
5.5 行走、輕功、攝像機碰撞 73
5.5.1 行走 73
5.5.2 輕功 75
5.5.3 攝像機碰撞 75
參考文獻 76
第三部分 計算機圖形
第6 章 移動端體育類寫實模型優(yōu)化 78
摘要 78
6.1 引言 79
6.2 方案設計思路 79
6.2.1 角色統(tǒng)一與差異元素分析 79
6.2.2 角色表現(xiàn)=人體 服飾 80
6.2.3 角色資源整理 83
6.2.4 資源制作與實現(xiàn) 84
6.3 具體實現(xiàn)  92
6.3.1 實現(xiàn)流程 92
6.3.2 CPU 邏輯 93
6.3.3 GPU 渲染 97
6.4 效果收益、性能分析和結語 97
6.4.1 方案優(yōu)劣勢 98
6.4.2 方案補充 99
6.4.3 應用場景 99
參考文獻 100
第7 章 大規(guī)模3D 模型數(shù)據(jù)的優(yōu)化壓縮與精細漸進加載 101
摘要 101
7.1 引言 102
7.2 頂點數(shù)據(jù)優(yōu)化 102
7.2.1 頂點數(shù)據(jù)合并去重 103
7.2.2 索引數(shù)據(jù)合并 104
7.2.3 頂點數(shù)據(jù)排序 104
7.2.4 子網(wǎng)格的拆分與合并 105
7.2.5 頂點數(shù)據(jù)編碼壓縮 105
7.3 有利于漸進加載的數(shù)據(jù)組織方式 112
7.4 總結 113
參考文獻 114
第四部分 人工智能及后臺架構
第8 章 游戲AI 開發(fā)框架組件behaviac 和元編程 116
摘要 116
8.1 behaviac 的工作原理 117
8.1.1 類型信息 117
8.1.2 什么是行為樹 118
8.1.3 例子1 119
8.1.4 執(zhí)行說明 119
8.1.5 進階 120
8.1.6 例子2 120
8.1.7 再進階 123
8.1.8 總結 123
8.2 元編程在behaviac中的應用 125
8.2.1 模板特化 126
8.2.2 加載中的特例化 126
8.2.3 運行中的特例化 129
第9 章 跳點搜索算法的效率、內存、路徑優(yōu)化方法 131
摘要 131
9.1 引言 132
9.2 JPS算法 133
9.2.1 算法介紹 133
9.2.2 A*算法流程 133
9.2.3 JPS算法流程 135
9.2.4 JPS算法的“兩個定義、三個規(guī)則 135
9.2.5 算法舉例 137
9.3 JPS算法優(yōu)化 138
9.3.1 JPS效率優(yōu)化算法 138
9.3.2 JPS內存優(yōu)化 144
9.3.3 路徑優(yōu)化 145
9.4 GPPC 比賽解讀 146
9.4.1 GPPC 比賽與地圖數(shù)據(jù)集 146
9.4.2 GPPC 的評價體系 148
9.4.3 GPPC 參賽算法及其比較 150
參考文獻 151
第10 章 優(yōu)化MMORPG開發(fā)效率及性能的有限多線程模型 152
摘要 152
10.1 引言 152
10.1.1 多進程單線程模型 153
10.1.2 單進程多線程模型 153
10.1.3 單進程單線程模型 153
10.2 有限多線程模型 154
10.3 使用OpenMP框架快速實現(xiàn)有限多線程模型 156
10.4 控制多線程邏輯代碼 158
10.5 異步化解決數(shù)據(jù)安全問題 159
10.6 對“不安全”訪問的防范 160
10.7 拆解大鎖 161
10.8 其他建議 163
參考文獻 164
第五部分 游戲腳本系統(tǒng)
第11 章 Lua翻譯工具——C#轉Lua 166
摘要 166
11.1 設計初衷 166
11.2 實現(xiàn)原理 167
11.2.1 參考對比行業(yè)內類似的解決方案 167
11.2.2 翻譯原理 168
11.2.3 翻譯流程 168
11.3 翻譯示例 170
11.4 實現(xiàn)細節(jié) 174
11.4.1 連續(xù)賦值 175
11.4.2 switch  175
11.4.3 continue  176
11.4.4 不定參數(shù) 177
11.4.5 條件表達式 178
11.5 運行性能 179
11.6 TKLua 翻譯藍圖 179
11.6.1 類關系 180
11.6.2 類成員 180
11.6.3 方法體 181
11.7 發(fā)展方向 182
11.8 總結 184
參考文獻  185
第12 章 Unreal Engine 4集成Lua  186
摘要 186
12.1 引言 186
12.2 UE4 元信息 187
12.2.1 介紹 187
12.2.2 Lua 通過元信息與UE4交互 189
12.2.3 讀寫成員變量 189
12.2.4 函數(shù)調用 190
12.2.5 C 調用Lua  191
12.2.6 小結 192
12.3 通過模板元編程生成“膠水”代碼 192
12.3.1 接口設計 193
12.3.2 實現(xiàn) 195
12.3.3 讀寫成員變量 197
12.3.4 引用類型 198
12.3.5 導出函數(shù) 199
12.3.6 默認實參 200
12.3.7 默認生成的函數(shù) 202
12.3.8 C 調用Lua  203
12.3.9 小結 203
12.4 優(yōu)化 203
12.4.1 UObject 指針與Table  203
12.4.2 結構體 204
12.4.3 運行時熱加載 205
第六部分 開發(fā)工具
第13 章 使用FASTBuild助力Unreal Engine 4  208
摘要 208
13.1 引言 209
13.2 UE4 分布式工具 209
13.2.1 Derived Data Cache（DDC 209
13.2.2 Swarm  210
13.2.3 IncrediBuild  210
13.2.4 FASTBuild  211
13.3 在Windows系統(tǒng)下搭建FASTBuild 工作環(huán)境 213
13.3.1 網(wǎng)絡架構 213
13.3.2 搭建基本環(huán)境 214
13.3.3 可用性驗證 215
13.4 使用FASTBuild 分布式編譯UE4代碼和項目代碼 219
13.4.1 準備工作 219
13.4.2 部署多機FASTBuild 環(huán)境 220
13.4.3 編譯UE4 代碼及對比測試 220
13.4.4 優(yōu)化FASTBuild  224
13.4.5 再次測試分布式編譯UE4代碼 227
13.5 “秒”編UE4著色器 228
13.5.1 準備工作 229
13.5.2 大規(guī)模著色器編譯測試 237
13.5.3 材質編輯器內著色器編譯測試 240
13.6 總結 243
第14 章 一種高效的幀同步全過程日志輸出方案 244
摘要 244