GT引擎开发教训和技巧

适合新手和老手看，高手请指点

不用猜了，我不是计算机专业的，不过出于对游戏编程的热爱，一直都很想写出自己的游戏。可是用OpenGL还是DirectX呢？我要写自己的引擎，不能依赖它们！可是当我把数据结构、物体剔除函数、不可见面消除函数、坐标变换函数、裁剪函数等都写好后，才发现我不会Cg编程，就是说不能直接操控我的GF4 MX440！不过不要紧，可以用DX和GL啊。郁闷的是我搭建的游戏平台是编译成功了，可是当我添加代码后（第一次用DX的ddraw），每当一锁住directdrawsurface时就出错了：《我已经调试过N次了！

时间不多了，下个月就要赶回学校了，唯有先放弃DX，改用GL，哎，GL的平台是建好了，运行时也不错，可是。。。GL编程我其实不会！！！幸好的是有可运行的支持GL的代码，作为一个程序员，搞懂一些基本没怎么注解的代码还是可以的。程序员就是喜欢和子弹赛跑，光阴似箭啊。不是骗你，这段日子里（现在共用了我23天）我每天都是03：00才睡的，早上9点起来搞搞理论，11：30吃完饭后继续我的历程。。。中午睡不成（我妹妹中午不睡觉，老是要我陪她玩，小孩子嘛，没办法：》）。。。日复一日，就是这么过的，连早上跑步的时间都没有了（9点后跑？总不能叫我在人来人往的时候跑步吧）。GT引擎的编写暂时停下来吧，我还要回去拿学位证和毕业证啊！总不能为了GT而放下学业不管吧。可是不做点东西出来还是有点很遗憾的。所以用了别人的代码：《现在那程序可以载入*.3ds了。虽然GT开发要停下来了，不过收获还是蛮多的，可以算是游戏编程的技巧吧。和网友们分享一下技巧和心得吧。

1用DIK们！在我弄的（不敢说是我写的，我只是大大的修改！）那程序中，render是用GL的，键盘处理除了windows提供的虚拟键VK_*，还用了DInput的虚拟键DIK_*，主要原因是DInput是与HAL（硬件仿真层）打交道的，换句话说就是与硬件无关，和DDraw一样。而且处理消息时比较灵活，我们可以把所有消息都映射到一个数据库里，用一个综合函数把消息处理，把结果填写到那个数据库中作为返回输出。用DInput独占鼠标，键盘设为前台属性。VK们没有0～9和A到Z的虚拟键。VK_F等是错误的。还有就是VK们要在msg里排队！有时不一定能及时的响应（这样的情况很少出现）本人觉得DIK们方便可靠一些。我的建议是这样的，不是经常按下的就交由VK们处理，那些A,D,W,S啊就交给DIK吧。

2优化抛物线函数！编程时不要害怕抛物线函数会拖慢你的速度，因为我们要它们听话。用2次二项差分法来处理就KO了它们。在复杂的AI系统中，这种做法很管用。比如说做个跳跃处理程序块：当按下空格键时，人物就跳起来。给1分钟时间你思考怎样编程吧。。。。。。没你想的那么容易。我们先假设起跳的速度是v，地球的重力加速度是g（注意，方向是负的啊），人物起跳位置高度是s，这些都是已知量啊，根据牛顿的第2定律，那么跳起的t瞬间位置高度S（t）为：S（t）＝s＋v×t＋0.5×g×t×t天啊，简单优化后最起码要进行2次乘法和2次加法，就这样吗？不要忘了t＋＝dt; dt是时间增量，大小取决你的刷新频率F，dt＝1/F；就是说dt就是每一帧所花的时间，一帧占了dt秒。要等到S(t)<=s为止跳跃动作才结束。我们来算一下一个跳跃动作要进行多少次乘法开销吧：假如刷新频率是30fps（这是最基本的刷新率，现在一般都可以到达80fps了），那么人跳起到落下来的时间要2v/g秒，大概1秒吧，就是说要进行

30×2＝60次乘法开销，一个物体60次，20个人就1200次啦！要是刷新率为80fps的话，单一个人就80×2＝160（当然动作很自然）。。。。。。

有没有想过S(t＋dt)－S（t）＝？答案是：（v+g×t）×dt＋0.5×g×dt×dt我们设

S(t＋dt)－S(t)＝dS(t)，则dS(t＋dt)－dS(t)＝g×dt×dt，哈哈，看到常数了吧，计算机处理等差数列很easy。初始化时，我们定义ds=v*dt－0.5*g*dt*dt;（注意，这里的加速度g是正数），const dds＝g*dt*dt；S＝s；则有：S＋＝ds；ds＋＝dds；其中只有S和ds是变量

具体的举例子吧：g＝－9.87 ， s＝1.5 ，v＝8，dt＝0.02（50帧频）则有以下程序：

初始化时：float   S＝1.5; dds＝－9.87*0.02*0.02; ds＝8*0.02＋0.5*dds; kds=ds;

          bool jump；

进入游戏循环时：if（KEYDOWN(space)）//要是按下空格键

{ jump=true;}//可以跳

if(jump)

{

S+=ds;

ds+=dds;

}

if(S<s){S=s;ds＝kds;jump=false;}//跳完了

以上代码可以修改为模拟在水中游泳的情况:只要在jump＝true；后加一句ds＝kds；还有就是加个判断 if(S>maxS)S=maxS;// maxS水面高度

当然初始化时要修改参数啦，建议g＝－3，v＝1.8。

想实现僵尸跳（连跳）则只需要把jump=false;这句去掉。你们谁有兴趣的话，把sin（）函数展开为抛物线看看，把结果告诉我吧。

3可能会流行的裁剪方法：GT1248裁剪法 这方法可能早已有了，又或者是我发明的，管它呢？代码我就不全写上去了，我只说原理：》基于大多的游戏引擎裁剪都要用到2D裁剪的，3D的也会进行屏幕矩形的裁剪，GT1248就是用矩形对3角形进行裁剪的。我们先把矩形的4条线段分别标上数字代码1，2，4，8，并给它们标上指向里面的方向，所指向的一方为正方，背向的为负方。把矩形里面的区域标为0。如下图所示：

V0

0

2

1

V1

 

4

 

 

 

8

 

V2

 

定义标志数组int mark[5]={0};

给3个顶点设置标志mark[0], mark[1], mark[2]。

用于存储临时结果的标志mark[3]＝mark[0]＋mark[1]＋mark[2]；

最终的结果标志为mark[4]；

从最左边的一条直线开始（数字代码为1）对3角形进行裁剪判断：

顶点位于正方的标为标0，位于负方的标1。然后计算mark[3]。mark[3]为0时表示整个3角形不用裁剪，但我们这样判断 if（mark[3]==3）continue; mark[3]为3时，3角形不用渲染，直接跳出。否则，else if（mark[3]！=0）mark[4]＋＝1；//累加直线代码(这里加上的1是直线数字代码)。然后顺时针分别用2，4，8直线对3角形进行裁剪判断。我们要的是最后结果mark[4]它有16种情况！先不讨论结果，先给点代码大家：

不给原代码，给伪代码，这样大家更好理解

 

for(处理3角形队列)

{//直线1判断

if(顶点v0位于直线1的左边)mark[0]=1;

if(顶点v1位于直线1的左边)mark[1]=1;

if(顶点v2位于直线1的左边)mark[2]=1;

mark[3]＝mark[0]＋mark[1]＋mark[2]；

if (mark[3]==3)continue;//剔除不可见3角形

else if(mark[3]!=0)mark[4]+=1;//因为我们的对手是1，2，4，8 我们可以用 或 运算

//直线2判断

if(顶点v0位于直线2的上边)mark[0]=1;

if(顶点v1位于直线2的上边)mark[1]=1;

if(顶点v2位于直线2的上边)mark[2]=1;

mark[3]＝mark[0]＋mark[1]＋mark[2]；

if (mark[3]==3)continue;//剔除不可见3角形

else if(mark[3]!=0)mark[4]+=2;//有没有发现代码很相似？我们只需复制，粘贴，修改

//直线4判断

。。。。。。。

//直线8判断

。。。。。。。

//上面的代码你可以用for来解决，不过循环次数不超过3的就尽量展开

switch（mark[4]）

{case 0:

case 1:

。。。

}

//其他代码

。。。。。。

}

好了，我们来分析结果吧，mark[4]的可能值是0～15。mark[4]为0时，表明3角形不用裁剪，直接渲染；为1则表面用直线1来裁剪就可以了，为2时就只需要直线2裁剪，为3时就只用直线1和2裁剪，。。。，结果列出来给你们看看：

mark[4]值           裁剪直线

0                                                                   不用裁剪

1                                                                   直线1

2                                                                   直线2

3                                                                   直线1、2

4                                                                   4

5                                                                   1、4

6                                                                   2、4

7                                                                   1、2、4

8                                                                   8

9                                                                   1、8

10                                                               2、8

11                                                               1、2、8

12                                                               4、8

13                                                               1、4、8

14                                                               2、4、8

15                                                               1、2、4、8

难不成要我们写出16块裁剪代码？？？才不！我们只要根据结果调用水平裁剪函数和垂直裁剪函数。你可能想说倒不如对每个3角形进行2次水平裁剪和2次垂直裁剪，在裁剪前加点判断不就更好？这样的效果和我的GT1248是差不多的，不过我可以担保我的GT1248的平均开销绝对比你那样做要低！因为如上图所示，粉红色3角形是不用裁剪的，不过你那方法就要裁剪一次了。而且3角形被裁剪后不一定就是3角形！往往会多出顶点，这样你的判断就要增加了，可是GT1248的判断是固定的，多的是加法。你可能会想到，倒不如先判断3角形是否都在左边，或者都在右边，或者都在上面，又或者都在下面，是的话就剔除，然后再进行2次水平裁剪和2次垂直裁剪，问题是在裁剪函数里面还是要添加判断的，判断3角形是否需要该函数裁剪。开销和GT1248差不多，因为原理是一样的，只不过是GT1248判断后就知道3角形的具体情况。另外在多人开发引擎时，写出16块裁剪代码也是可能的，因为知道3角形具体位置，每块的裁剪代码都得到优化，专用的代码总比通用的效率高。

现在0：45，睡不着！我的demo有声音了，还可以显示中文，虽然也没什么好高兴的，不过，的确游戏编程离不开策划。我现在想不出应该给GTgame添加什么内容了，时间越来越少了，想在里面添加AI，不过我认为一个好的AI系统关键是统筹策划好，在有限的时间里我不可能做这么多东西的，第一次给自己带来了尴尬。各位不好意思啊，我的原则是这样的：要么不干，一动手就要做到最好，尽自己的全力把事情办好。直到实在干不下去了，就该回头看看，然后决定下一步该怎么走。我的电脑拿回家了，要是回到学校就没有电脑用了，哎，还要找工作呢，真麻烦。所以我打算这样：停止GT Engine的开发，尽力把demo搞好，先到深圳或广州找找工作，再回学校把毕业设计完成，要是不能请假的话，就得听话啦――做为测控头号人物（我是1班1号）责无旁贷。

说说我的建议吧：

1一个人开发引擎其实不是不可能的，关键是时间和经验；

2开发引擎是件大事，我当初就太少看它了，根本没有什么引擎计划书！这是一个严重的错误啊！

3 demo其实很简单，我就用了一个多星期就搞了个类CS游戏的demo；

4再次声明：demo应该多从成功的代码中抽取函数，demo关注的是演示效果，个人认为demo只是反映你开发游戏的综合能力，它应该具有特色，但谁关心你的代码呢？example就具有普遍性，以便表明你的代码可用性高。测试引擎时做出来的应该叫example，不叫demo！引擎就不同了，不但要能作出examples，还有就是要别人很容易就看懂里面的代码，详细的解析是小不了的，还有就是不要把代码写成大块大块的，除非你是有意不想别人看穿。不过太多的函数可能会让你发疯！

5开发时多听点鼓励性的歌曲，毕竟我们都是人，人总要学会提高自己的士气。喜欢写代码而不喜欢音乐的人是不可能完成游戏开发的；我就喜欢听郭富成的《强》，刘德华的《大胜无限番》（我只有MTV，谁有wav的话发给我啊，谢谢），还有伊健的《战无不胜》。

6保存好你的草稿！我很后悔把草稿仍给了“旺财”（你应该知道它是条狗吧）；

7建议你用进度表记下你的进度，我好像把进度写进代码的注析里了；

8坚持坚持再坚持，相信自己一定能成功的。

9不要一开始就使用线程，还有就是汇编。

10在引擎开发过程中，写API时最头痛的是给它们起名字，所以建议用“金山英文写作助手”输入法，其实我反而觉得紫光有点麻烦，不过我习惯了用它。

11不要每天都编程，保持实践和理论的进展，对于我们这些没什么经验的人理论一旦是错的话，程序也是白写了。

12不要写完一条代码就立刻注析，这其实是不好的习惯，应该写完一小段或一个函数才注析，注析过程其实也算是检查代码的过程，另外，写一条注一条的话不但很累，而且会打断你的突发奇想。

13要是可以的话，锻炼一下自己，看看能否象电脑一样并行处理问题：）

14还是那句：身体是革命的本钱！幸好我身体还好。

15一定要了解你编译器的脾气，有问题的就尽量不用，尽量用英文版的。我的VC++编译器的End User License Agreement项已经生效了，说是不允许我生成应用程序，结果还是可以用啊，哈哈，不要告诉微软。

16引擎是不应该依赖GL和DX的，应该学学Cg

17写API时，不一定非要用interface，我们有类嘛！

18写结构体时，要是编译器说redefined，就在struct们前面（不是每个struct前）加一句using namespace xxx

19要是没网线的建议装上最新版的MSDN，我就后悔没有装。

20游戏技术资料一定要够，我的资料已经突破4G了。不过不要再向我要了，网上很多有的下，虽然有的需要自己破解下载地址。当然我是守法的人，才破解过一次，结果下了本垃圾书《xxx宝典》。然而当你看到这文章的时候，我的电脑早已断了网线，想给也给不了。

21英语学不好不要紧，就像我一样，有金山怕它什么呢。要是有一天编译器完全支持中文编程就好了：）

22不要光是想，要把想到的记下来，一步一步的实现它

23要学会备份。我就专门建了2个文件夹，一个放test的，一个放success的。当然success的我就压缩成rar，并且把文件夹的图片也改了。

24先搭建好测试平台，我是后来才搭建的，想来真笨，当时我还测试了N次自己的代码，后来才发现是平台问题。

25平台搭建好后，就是数据库和类一起计划好，我就后悔没有这样做，结果数据库不断的更新，类也跟着改了又改。要有个清晰的数据，把全局数据和局部数据、数据和类、类和类间的关系用图画出来。而且把它们的名字起好。

26 24～25这些建议可能会占了你比较多的时间，不要让它们超过一个星期。

27计划render流水线时要有2个版本，一个是最简单的，一个是最复杂的。复杂版是简单版的最终扩展版本。我们开始时只要实现最简单的版本，等引擎更新时才向最复杂版进军。（然而，最复终版的最有吸引力）

28最终的最终建议：活着 是为了证明自己存在的痕迹，见证你我的奇迹！

                                                       

 

感谢家人给我一个很好的编程环境

谢谢大家看此文

 

                                                        06年2月26号

                                                        武汉理工大学

曹劲林