GAMES104
文章目录
01.从入门到实践
什么是游戏引擎
- Technology Foundation of Matrix 虚拟世界的技术基础
- Productivity Tools of Creation 创造力和生产力的工具 -> 为艺术家和开发者创造工具
- Art of Complexity 复杂性系统的艺术
学习顺序
基础构建Basic Elements、渲染Rendering、动画Animation、物理表达Physics、游戏规则Gameplay、特效系统Misc. Systems、工具体系Toolset、网络Online Gaming、前沿技术Advanced Technology(DOP, Job System, Lumen, Nanite)
参考书籍: Game Engine Architecture
02.引擎架构分层
从上到下:工具层Tool Layer,功能层Function Layer,资源层Resource Layer,核心层Core Layer, 平台层Platform Layer;还有第三方库
资源层
Offline Resource Importing : Resource资源转换成Asset资产
数据关联
GUID唯一识别号
实时资产管理器 handle系统
核心:管理生命周期
gc垃圾回收很重要
延迟加载:玩到哪才加载
功能层
Tick概念->tick函数两大神兽:
tickLogic(float delta_time) 逻辑
tickRender(float delta_time) 渲染
多线程算法(*)多核架构是未来
核心层
数学库
一切为效率服务
SIMD,并行计算
做一套自己的数据结构,容器实现
内存管理:类似操作系统,内存池(*)
底层内存管理三条逻辑:1.尽可能将数据放在一起 2.数据尽可能按顺序访问 3.读写尽可能一次一批(多量)
一般代码要求非常高
平台层
掩盖掉平台差异度
RHI(Render Hardware Interface) : 重新定义一次Graphics的API,把各个硬件的sdk的区别封装起来
工具层
以地图编辑器为中心形成的一系列编辑器,例如逻辑编辑器(蓝图)、材质编辑器、动画编辑器等
DCC:别人开发的资产生产工具,开发的资源通过一条管线(Asset Conditioning Pipeline,各种导入导出器)统一变成游戏资产
为什么引擎要分层:降低复杂度,封装;上层更灵活,容易根据改变需求来改变,而下层更稳定
总结
引擎是分层架构的,分为五层
越底层的代码越稳定,质量也要求越高;越上面的代码设计得越开放,比较灵活,能够适应不同的需求
游戏这个虚拟世界的核心是靠tick函数驱动的
03.如何构建游戏世界
动态游戏物体、静态游戏物体、环境(地形、天空、植被)、TriggerBox等 : 统一都为GameObject(GO)
面向对象:property、behavior
问题:没有清晰的父子关系
解法:组件化代替继承
ComponentBase->Components->GameObjectBase
基于GameObject的Tick× 基于Component的Tick√
事件机制event:解耦合 可扩展的消息系统
游戏物体管理、场景管理(空间划分算法:画格子、四叉树、八叉树Octree,BVH, BSP, Scene Graph)
其它需要管理的复杂情况
父GO先tick,子GO后tick
pretick和posttick:解决时序性问题
Q&A
如果一个tick时间过长怎么办:把步长传进去,补偿位移等(掉帧?)/跳过一个tick(分帧?);分帧处理策略
tick的时候,渲染线程和逻辑线程怎么同步:tickLogic会比tickRender早一些
如何debug:打印log
物理和动画相互影响的时候怎么处理:插值
04.游戏引擎中的渲染实践Rendering
游戏绘制中的挑战:所有绘制算法汇集在一起,所有算法要有高效率:深度适配当代硬件,帧率必须稳定,只能使用一部分CPU资源Profiling
游戏引擎中的绘制知识点(结合实际进化而来)
Rendering基础:GPU硬件
实战:光照模型,材质系统,Shader模型
特殊子系统:地形系统,天空系统,后处理系统
Pipeline:延迟渲染等
渲染基础
Rendering Pipeline:参考GAMES101,投影、光栅化、着色绘制、纹理sampling等
GPU显卡
SIMD
单指令多数据,指令级并行技术
SIMT
总结:
在游戏世界中,所有东西都可以抽象为一个GameObject
GameObject可以看成由很多Components组成
所有的component在tick更新
在component中,所有GameObject通过一套复杂的消息机制event system进行通信
场景管理需要高效的层次结构管理机制