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出版者:AK Peters, Ltd.

作者:Edward F. Maurina III

出品人:

页数:608

译者:

出版时间:2006-03-28

价格:USD 59.00

装帧:Paperback

isbn号码:9781568812847

丛书系列:

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• Torque
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引擎背后的逻辑：现代游戏开发技术深度解析 一本面向资深开发者、架构师以及对底层系统实现充满好奇心的技术爱好者的全面指南。 在游戏产业日益复杂和性能要求不断攀升的今天，仅仅了解如何使用现有工具集已远不能满足顶尖开发者的需求。真正的创新和突破，往往源于对游戏引擎核心机制的深刻理解和重构能力。《引擎背后的逻辑：现代游戏开发技术深度解析》正是这样一本旨在填补理论与实践鸿沟的著作。它不探讨任何特定商业引擎的API或蓝图系统，而是将目光投向游戏软件工程的基石——那些驱动渲染、物理、AI和资源管理的核心算法与数据结构。 本书假定读者已经具备扎实的C++编程基础，熟悉面向对象设计原则，并对计算机图形学和线性代数有一定的认知。我们的目标是深入剖析如何从零开始设计和实现高性能、可扩展的游戏引擎模块，或者如何对现有引擎的特定子系统进行定制和优化，以应对下一代游戏的严苛挑战。 第一部分：核心架构与数据流 本部分聚焦于构建一个健壮游戏引擎的骨架。我们将详细探讨不同架构模式（如实体组件系统-ECS、数据导向设计-DOD、经典面向对象）的优缺点，以及在不同规模项目中的适用性。 1. 引擎生命周期与主循环设计： 深入探讨游戏主循环（Game Loop）的精确同步与异步处理机制。内容涵盖固定时间步长（Fixed Timestep）的实现细节，如何处理输入延迟，以及如何设计高效的事件队列系统来解耦系统间的通信。我们将对比基于消息传递（Message Passing）和基于发布/订阅（Publish/Subscribe）的通信模型，并提供在多线程环境中安全实现这些机制的实践方案。 2. 内存管理与性能基础： 在现代硬件环境下，内存访问模式比单纯的内存总量更为关键。本章将深入研究内存池（Pool Allocators）、线性分配器（Linear Allocators）以及自定义堆管理器的实现。重点分析如何利用缓存友好的数据布局（Cache-Conscious Layout）来最大化CPU流水线的效率，这是实现高帧率渲染和复杂模拟的先决条件。 3. 资源管理与异步加载： 现代游戏需要无缝的体验。我们将构建一个资源句柄（Resource Handle）系统，用于跟踪资源的生命周期、引用计数以及跨线程的引用安全。深入探讨异步加载管线的设计，包括如何使用工作线程池（Worker Thread Pool）来预加载数据，并实现高效的卸载策略，以最小化加载期间的卡顿（Stuttering）。 第二部分：实时渲染管线重构 本部分将抛开特定渲染API（如DirectX或Vulkan）的封装，转而关注渲染算法和数据流本身，旨在教授读者如何构建一个现代、可编程的渲染器。 4. 现代渲染管线概览与组织： 从CPU端的场景图（Scene Graph）到GPU端的绘制调用（Draw Call），我们将解构整个流程。重点讨论如何将传统的场景图转化为面向数据的渲染列表（Render List），并应用Culling（剔除）技术，如视锥体剔除、遮挡剔除（Occlusion Culling）的实用算法。 5. 高级几何处理与实例化： 深入研究大规模几何体渲染技术。详细讲解硬件实例化（Hardware Instancing）的工作原理及其优化，包括如何高效地批处理（Batching）绘制调用。探讨LOD（细节层次）系统的设计，并对比基于距离、基于屏幕空间误差和基于层次包围盒的LOD策略。 6. 延迟渲染与前向渲染的权衡： 全面分析延迟渲染（Deferred Shading）和改进型前向渲染（Forward Plus/Clustered Shading）的优劣。我们将实现一个基本的延迟渲染管线骨架，重点解决G-Buffer布局、光照计算的优化，以及如何高效地处理透明物体（Transparency Sorting）。 7. 全局光照与屏幕空间技术： 不依赖预计算，探索实时或近实时的光照解决方案。涵盖屏幕空间环境光遮蔽（SSAO）、屏幕空间反射（SSR）的算法实现，以及如何使用探针（Probes）技术构建近似的静态全局光照系统。 第三部分：物理与模拟的数学基础 本部分关注如何构建一个稳定、可预测且性能卓越的物理引擎核心，而非仅仅调用商业库。 8. 刚体动力学基础： 从牛顿-欧拉方程出发，解析离散时间积分方法（如欧拉积分、半隐式积分）在游戏中的应用及局限性。重点讲解冲量（Impulse）和约束（Constraint）的求解，特别是如何使用迭代求解器（如Sequential Impulse Method）来处理复杂的碰撞接触。 9. 碰撞检测算法： 详细对比连续碰撞检测（CCD）与离散碰撞检测的实现。深入分析广义相（GJK）算法在最近点计算中的应用，以及如何使用分离轴定理（SAT）进行凸多面体的碰撞判断。同时，我们将实现一个高性能的几何体-网格（Geometry-Mesh）碰撞划分结构。 10. 宽相碰撞与布料模拟： 针对快速移动或高频交互的对象，讲解如何使用时间步长内的扫描线方法进行宽相碰撞检测。对于布料模拟，我们将探讨基于弹簧-阻尼器模型和基于位置的动力学（Position Based Dynamics, PBD）方法的实现，分析PBD在稳定性和性能上的优势。 第四部分：人工智能与导航 本部分侧重于构建可扩展的AI系统，特别是聚焦于路径规划和决策制定的高级方法。 11. 导航网格（NavMesh）生成与使用： 从场景几何体到可行走区域的提取，详细讲解区域划分算法（如基于栅格的分割）。重点在于运行时动态寻路——A算法的优化变体，如分层寻路（Hierarchical Pathfinding）和局部避障策略。 12. 行为树与状态机的混合： 探讨如何结合有限状态机（FSM）的简单性与行为树（Behavior Trees）的表达力。设计一个高效的、可序列化的行为树执行器，实现任务的并行化和优先级中断机制。 13. 群体与感知系统： 构建一个分布式感知系统，用于处理视野（Field of View）、听觉范围和环境信息收集。在群体行为方面，深入分析基于分离、对齐和凝聚（Steering Behaviors）的实现，以及如何利用简单的有限状态自动机来控制大规模群体的涌现行为。 第五部分：工具链与跨平台考虑 本部分讨论引擎的长期维护性、数据序列化以及跨平台部署的基础。 14. 序列化与反射系统： 设计一个灵活的数据序列化框架，支持JSON、二进制以及自定义格式。实现一个轻量级的运行时反射系统，使得引擎组件能够在不依赖外部工具的情况下自我描述数据结构，这对调试和热重载至关重要。 15. 调试与分析基础设施： 高质量的性能分析工具是引擎开发的生命线。本章介绍如何集成自定义的性能标记系统，捕获CPU/GPU时间戳，并实现一个简单的帧时间分析器，帮助定位渲染瓶颈和逻辑延迟。 总结： 《引擎背后的逻辑》旨在提供一个“制造者”的视角。它不提供即插即用的解决方案，而是提供构建这些解决方案的蓝图和深入的数学洞察。掌握本书内容后，读者将有能力理解任何现代游戏引擎内部的运作机制，并能自信地对现有系统进行深入的性能调优和功能扩展。

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随着游戏技术的不断发展，掌握一款优秀的游戏引擎是每个游戏程序员的必备技能。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，正是我一直在寻找的。torque 引擎的开放性和可扩展性，为开发者提供了极大的自由度，而这本书，则为我打开了深入了解 torque 的大门。我希望这本书能够详细讲解 torque 的脚本系统，以及如何利用 TorqueScript 来实现复杂的游戏逻辑和交互。在图形渲染方面，我希望能够了解 torque 的材质系统，以及如何创建和应用各种材质来表现不同的视觉风格。我特别关注书中是否会提供关于如何优化 torque 引擎的CPU和GPU性能的实用技巧，例如如何减少代码的执行时间和提高渲染效率。此外，如果书中能够包含一些关于如何将 torque 引擎应用于VR/AR游戏开发的案例，那将是我非常期待的内容，因为这些新兴技术正在改变游戏产业的面貌。这本书能否帮助我成为一名更出色的游戏开发者，我充满信心。

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在我看来，一本优秀的技术书籍，不仅仅是知识的堆砌，更是思维的引导。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，正是我所追求的。torque 引擎以其强大的功能和高度的灵活性，吸引了无数开发者，而这本书，将是我深入理解 torque 的最佳伴侣。我希望这本书能够详细介绍 torque 的动画系统，以及如何实现角色动画的混合、IK（逆运动学）和粒子系统。在音频处理方面，我希望能够了解 torque 如何管理和播放音频资源，以及如何实现 3D 音效。我特别关注书中是否会提供关于如何优化 torque 引擎的文件加载和资源管理策略，以及如何减少游戏的启动时间和内存占用。如果书中能够包含一些关于如何进行游戏测试和质量保证的指导，以及如何使用 torque 引擎的调试工具来提高开发效率，那将是非常有价值的。这本书能否帮助我充分发挥 torque 引擎的潜力，创造出令人难忘的游戏体验，我对此充满期待。

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对于许多致力于独立游戏开发的程序员来说，选择一个强大而灵活的游戏引擎是成功的关键。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，恰好满足了我的这一需求。torque 引擎，以其独特的优势，为我提供了无限的可能性。我希望这本书能够详细介绍 torque 的模块化设计，以及如何通过继承和组合来扩展引擎的功能。在物理引擎方面，我希望能够了解 torque 如何处理刚体动力学、碰撞响应以及关节约束等问题。我特别关注书中是否会提供关于如何优化 torque 引擎的AI系统，例如如何实现更复杂的NPC行为、路径规划和决策逻辑。对于多人游戏开发，我希望能够了解 torque 的网络同步机制，以及如何构建稳定高效的网络游戏。这本书能否成为我进阶游戏开发的坚实阶梯，我对此充满期待。

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一直以来，我都在寻找一本能够真正带领我领略 torque 引擎精髓的书籍。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，无疑是我心中的理想选择。 torque 引擎以其强大的功能和高度的可定制性而闻名，然而，要充分发挥其潜力，理解其内部机制至关重要。我希望这本书能够详细介绍 torque 的实体-组件-系统（ECS）架构，以及如何利用这种架构来构建灵活且高效的游戏逻辑。对于 torque 的编辑器，我希望能够了解其工作流程，如何创建和编辑场景，如何添加和配置实体，以及如何编写自定义的编辑器工具。我特别关注书中是否会提供关于如何优化 torque 引擎性能的实用技巧，例如如何减少CPU和GPU的开销，如何进行内存优化，以及如何使用 profiling 工具来定位瓶颈。如果书中能够包含一些关于如何将 torque 引擎与其他第三方库或技术集成（例如，物理引擎、AI库、网络库等）的案例，那将对我非常有帮助。这本书能否成为我成为一名出色的 torque 开发者，我充满期待。

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作为一名长期在游戏开发领域摸爬滚打的程序员，我对市面上各种技术书籍的渴求从未停止。当我初次接触到《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书时，我的第一反应是——终于有一本能够深入剖析 Torque 游戏引擎内部机制的书籍了！ torque，这个名字本身就代表着一种高性能、高度灵活的开源游戏开发解决方案，尤其是在其鼎盛时期，它为无数独立游戏开发者和小型工作室提供了实现创意梦想的平台。然而，坦白说， torque 的强大之处也伴随着其一定的学习门槛，尤其是在需要进行深度定制和性能优化时，缺乏一本像样的、能够带领开发者理解其底层原理的书籍，就如同在迷宫中缺少一张详细的地图。这本书的出现，无疑填补了这一市场空白。我期待它能够详细解读 torque 的架构设计，从渲染管线到物理引擎，再到脚本系统和网络通信，希望这本书能够像一位经验丰富的导师，一步步地引导我深入了解 torque 的每一个角落。我特别希望书中能够包含关于如何有效地利用 torque 的面向对象设计来构建复杂游戏系统的案例，以及如何进行性能分析和优化，毕竟在追求极致流畅的游戏体验的道路上，每一个微小的性能提升都至关重要。此外，对于 torque 强大的编辑器系统，我也希望能够有更深入的讲解，了解如何通过编辑器来加速开发流程，如何自定义编辑器功能以满足特定的项目需求。我关注的不仅仅是 torque 的API使用，更是其背后隐藏的设计哲学和最佳实践。这本书能否成为我解锁 torque 更高级功能的金钥匙，我充满期待。

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作为一名对游戏开发充满热情的程序员，我始终在寻求能够提升我技能和拓宽我视野的书籍。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，在我看来，正是这样一本不可多得的宝藏。torque 引擎的开源特性，意味着我可以深入了解其每一个细节，而这本书，则像一位经验丰富的向导，引领我穿越 torque 的技术迷宫。我希望这本书能够详细讲解 torque 的事件系统，以及如何利用事件来实现不同模块之间的解耦和通信。在图形渲染方面，我希望能够了解 torque 的着色器语言，以及如何编写和优化着色器以实现各种视觉效果。对于内存管理，我希望能够了解 torque 的内存分配策略，以及如何避免内存泄漏和提高内存使用效率。此外，如果书中能够包含一些关于如何将 torque 引擎应用于移动平台开发（如 iOS 和 Android）的指南，那将是非常有价值的，因为移动游戏市场是当前游戏行业的重要组成部分。这本书能否帮助我真正掌握 torque 引擎，并用它来创造出令人惊叹的游戏作品，我拭目以待。

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对于任何一个怀揣游戏开发梦想的程序员来说，选择一个合适的引擎是至关重要的第一步。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，在我看来，不仅仅是关于一个特定引擎的指南，更是一种对游戏开发核心理念的探讨。torque 引擎之所以能够吸引我，在于它所提供的深度定制能力和相对开放的源代码，这使得开发者能够真正地“拥有”他们的工具，而不是仅仅停留在API的调用层面。我希望这本书能够超越简单的“如何做”的教程，而是深入到“为什么这样设计”的层面，帮助我理解 torque 引擎在性能、可扩展性和易用性之间是如何取得平衡的。例如，书中对 torque 的渲染器内部工作原理的讲解，是否能够触及到 shader 的编写、光照模型的实现、后处理效果的集成等方面？对于内存管理和资源加载， torque 有着怎样的策略？这些都是影响游戏性能的关键因素，我希望能够通过这本书获得清晰的解答。我更看重的是书中是否能提供一些关于如何将 torque 引擎应用于不同类型游戏项目的思考，比如第一人称射击、角色扮演或是即时战略游戏，在这些不同的场景下，如何调整和优化引擎以达到最佳效果。这本书能否成为我从一个游戏引擎使用者，转变为一个能够深入理解和改造引擎的开发者，我拭目以待。

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阅读一本关于游戏引擎的书籍，对我来说，如同进行一次深入的探索之旅。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，正是我想踏上的那条充满挑战但又充满收获的道路。torque 引擎的开放性和灵活性是我选择它的重要原因，我渴望能够理解其底层代码的运行逻辑，并在此基础上进行自由的扩展和创新。这本书是否能够详细讲解 torque 的数据结构和算法设计，例如在渲染管线中如何高效地组织和处理几何数据、纹理数据？在物理引擎方面， torque 采用了哪些碰撞检测算法和物理模拟方法？我希望这本书能够提供一些关于如何优化 torque 引擎性能的深度见解，比如如何减少 draw call，如何优化内存使用，如何进行高效的资源管理。对于那些希望将 torque 引擎应用于商业化项目的开发者来说，了解引擎的授权协议、发布流程以及如何进行打包和部署也是非常重要的信息，我希望书中能够有所涉及。这本书能否帮助我掌握将创意转化为可玩游戏产品的关键技术，我对此充满期待。

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在我看来，一本好的技术书籍，不仅仅是知识的传递，更是思维方式的启迪。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，承载了我对 torque 引擎深入探索的期望。 torque 作为一个历史悠久且功能强大的游戏引擎，其内部的实现细节往往是许多开发者所面临的挑战。我希望这本书能够清晰地阐述 torque 的核心模块，例如其场景管理系统、碰撞检测系统、动画系统以及AI系统等，并且不仅仅是罗列API，而是深入剖析这些系统是如何协同工作的，它们的设计理念是什么。我尤其关注书中对于 torque 脚本语言（如 TorqueScript）的讲解，它是否能够教会我如何有效地利用脚本来控制游戏逻辑，如何编写高效、可维护的脚本代码？在游戏开发的实践中，调试和优化往往是耗时且充满挑战的环节，我希望这本书能够提供实用的调试技巧和性能分析工具的使用方法，帮助我更快地定位问题并提升游戏表现。如果书中能够包含一些关于 torque 引擎在多人游戏开发中的应用案例，比如网络同步、服务器架构等，那将是锦上添花，因为网络游戏是目前游戏市场的主流之一。我期待这本书能为我打开一扇通往 torque 引擎更深层次的大门，让我能够更好地驾驭这个强大的工具。

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作为一名追求极致性能和高度灵活性的开发者，我对 torque 引擎一直抱有浓厚的兴趣。《The Game Programmer's Guide to Torque》这本书，在我看来，是深入理解和掌握 torque 的一个重要契机。我希望这本书能够详细地剖析 torque 的架构，从引擎的初始化流程到各个子系统的交互，例如，在渲染方面，它是否会深入讲解 DirectX 或 OpenGL 的相关API如何被 torque 所封装和调用？在音频方面， torque 如何处理音频的加载、播放和空间化？ 我特别关注书中是否会讲解如何自定义 torque 的渲染管线，如何集成第三方渲染技术，以及如何优化 shader 的性能。此外，对于 torque 的AI系统，我希望能够了解其路径寻径算法、行为树实现以及状态机设计等方面的内容，以便于我为游戏中的NPC设计更智能的行为。这本书能否让我对 torque 引擎有一个全面而深入的认识，并能够自信地应对在项目开发过程中遇到的各种技术难题，我对此充满信心。

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