【硕士论文】游戏仿真层架构研究与设计.pdf

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1、摘要游戏仿真层是实现游戏规则的程序部分。近年来，愈发复杂的游戏规则对仿真层设计也提出了越来越高的要求。本文研究大规模网络游戏引擎中仿真层的设计，以求进一步提高游戏开发效率和灵活性。目前学术界已有不少针对游戏仿真层的研究，其中多数都是从游戏性入手的。本文创新性地从技术角度阐明了游戏性原理。藉由信息论原理与日常经验，游戏性的两大部分：娱乐性原理被归结为情绪的强烈程度近似等于人从游戏中获得信息量函数对时间的导数；交互性原理则主要体现为产生信息与传递信息的随机过程。大量相符的游戏实例都证明了此原理。由此本文进一步得出游戏规则的设计原则：游戏

2、包含的信息量要尽可能多；信息传递速率要使人处于比较舒适的情绪。基于此原则，本文结合几类游戏系统的设计，分析并给出了控制游戏信息的基本技术，如传递与非传递关系、策略矩阵、成本方法等。游戏仿真层是复杂的软件系统。文中藉由Kolmogorov复杂度理论分析了软件复用性，并提出了以问题域划分软件可复用性程度的方法。从信息论的角度而言，承载游戏规则的游戏仿真层意味着高不确定性，并需要具有高动态特性的语言来实现。本文阐述了具有高度动态特性的c斗+应用程序框架的设计与实现。该框架运用模板偏特化技术以及源代码预处理程序，在C++语言的基础上增加了动

3、态类型、动态数据结构、动态方法以及隐式对象调用的特性。由此以获得高阶复用性，及描述不确定性的能力．C++原有特性被原封不动地保留下来，这使得游戏仿真层的开发仍然可以利用已有的程序库。文末叙述了游戏仿真中常用的有限状态机技术在此架构下的实现。并以交互式任务系统为例，进一步说明了此程序架构在游戏仿真的应用。关键词：游戏性实质，游戏仿真层，软件复杂度理论，高阶复用性程序架构第一章绪论第一章绪论1．1课题背景和研究意义通常意义上游戏包含三大要素：一、表现：以画面为主的，包括声音等可以被人直接感知的；二、通信：不同游戏主体相互联系的过程：三、

4、规则：也就是通常所说的玩法。在当今的游戏产品中，前两大要素是计算机科技大展长才的舞台，计算机图形学，网络技术等计算机科学的分支在其中有着至关重要的的应用，以至于有没有漂亮的图形引擎或者稳定的网络引擎成为评判游戏好坏的主要标准。而另一个主要评判标准，也是最核心的标准，游戏好玩与否，即游戏的可玩性，则被认为主要是人文学科的创造力，计算机科学与之基本上没有关系。偶尔人工智能、物理模拟等计算机科学的分支会和可玩性沾上一点关系，但与图形网络等技术比较起来，又显得有些无足轻重了。然而我深信，正如同计算机图形学与美术的关系一般，游戏可玩性定然不只

5、是人文创造力的结果，计算机科技也会起到其应用的重要作用。在我的设想中，这两者相辅相成，共同构建出趣味盎然的游戏世界。由此，从计算机科学的角度入手研究游戏的可玩性层面，可以让游戏开发脱离对设计人员时有时无创意的严重依赖，真正成为有学科依据的设计活动。在游戏程序中，负责玩法的被称为游戏仿真(GameSimulation)，有时也叫做游戏逻辑(GameLo百c)。设计游戏玩法的活动，通常被直接称为游戏设计。本文将从游戏的可玩性分析入手，阐述游戏设计、游戏仿真程序设计及其之间的关系，以提供给游戏开发者一种崭新的指导思路，一套判别优劣的方法，

6、以及一个可实现的程序框架。然而正是由于游戏设计普遍认为是人文创造力的产物，因此，与之相关的计算机科学技术方面的文献风毛麟角，可以说我所做的工作是在探索一块新大陆。当然由于我个人知识的局限性，文中的某些观点可能不够成熟。但我相信，文中所提出的开创性思路，将会有其独到的意义。最后，本文的研究与实现都是基于数字媒体研究所的两个863项目：jjd斗地主http://www.doudizhugame.com/jjd斗地主http://www.doudizhugame.com/电子科技大学硕士学位论文·国家高技术研究发展计划(863计划1《网络

7、游戏公共技术平台关键技术研究》(No．2005AAll4080)，该项目的主要任务为进行大型实时网络三维游戏引擎设计，整合网络，图形，物理，舢和游戏逻辑，音效等功能模块，并开发以场景编辑器为主的数字内容创作工具。●国家高技术研究发展计划(863计划)《数字媒体公共技术平台研发》(No．2005AAll4030)，该项目的主要任务为研究数字媒体创作中的若干关键技术。实现一个统一的数字媒体技术开发公共平台。1．2国内外研究现状想要进行有所创新的研究，首先需要对该领域有全面的了解。为此，本小节将会对本文主要研究对象的国内外状况作一个全面的

8、综述，主要包括游戏、游戏产业、游戏设计及游戏程序设计技术的发展和现状。1．2．1游戏及其开发技术的历史1．2．1．1游戏与游戏产业概述游戏自古有之。无论是强身健体的蹴鞠，还是磨练智慧的围棋，甚至军队之间的战争，都可以视为游戏。他们共同