游戏引擎架构

游戏引擎架构 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:[美] Jason Gregory (杰森.格雷戈瑞)
出品人:
页数:800
译者:叶劲峰
出版时间:2014-1
价格:128.00元
装帧:平装
isbn号码:9787121222887
丛书系列:
图书标签:
  • 游戏引擎
  • 游戏
  • 游戏开发
  • 游戏编程
  • 编程
  • 计算机
  • 计算机图形学
  • C++
  • 游戏引擎
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  • 编程
  • 开发
  • 图形
  • 物理
  • 人工智能
  • 性能优化
  • 实时渲染
  • 游戏设计
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具体描述

《游戏引擎架构》同时涵盖游戏引擎软件开发的理论及实践,并对多方面的题目进行探讨。本书讨论到的概念及技巧实际应用于现实中的游戏工作室,如艺电及顽皮狗。虽然书中采用的例子通常依据一些专门的技术,但是讨论范围远超于某个引擎或API。文中的参考及引用也非常有用,可让读者继续深入游戏开发过程的任何特定方向。

《游戏引擎架构》为一个大学程度的游戏编程课程而编写,但也适合软件工程师、业余爱好者、自学游戏程序员,以及游戏产业的从业人员。通过阅读《游戏引擎架构》,资历较浅的游戏工程师可以巩固他们所学的游戏技术及引擎架构的知识,专注某一领域的资深程序员也能从本书更为全面的介绍中获益。

內容包括:

- 游戏开发中的大规模C++软件架构

- 游戏编程所需的数学

- 供调试、源代码控制及性能剖析的游戏开发工具

- 引擎基础系统、渲染、碰撞、物理、角色动画、游戏世界对象模型等引擎子系统

- 多平台游戏引擎

- 多处理器环境下的游戏编程

- 工作管道及游戏资产数据库

《代码的灵魂:重塑游戏世界的构建者》 本书并非一本关于游戏引擎具体实现原理的深度技术手册,而是从更宏观、更具哲学性的视角,探讨游戏开发的核心——“引擎”——的本质、演进以及对游戏体验产生的深远影响。它将带领读者穿越游戏产业的历史长河,理解那些塑造了我们所熟悉的游戏世界的抽象概念和设计哲学。 第一部分:引擎的哲学——无形的力量 何以为“引擎”? 我们将首先剥离技术的神秘面纱,深入探讨“游戏引擎”作为一个概念的起源和演变。它不仅仅是代码的堆砌,更是对游戏规则、交互逻辑和视觉呈现的终极抽象。本书将分析,从早期简陋的“游戏循环”到如今复杂而高度模块化的系统,引擎的定义是如何随着技术进步和设计理念的迭代而不断丰满的。我们将讨论“引擎”是如何从一个单纯的功能实现者,演变成一个独立于具体游戏的“创作平台”。 虚拟世界的基石: 引擎是构建数字叙事和交互体验的基石。本书将探讨引擎在创造沉浸式环境、推动角色扮演、实现实时互动等方面的核心作用。我们将思考,引擎的设计理念如何直接影响到玩家的感知,以及一个优秀引擎所能赋予游戏“灵魂”的特质。这部分将通过对一些历史性游戏案例的简要回顾,来阐述引擎的设计决策如何直接塑造了游戏的玩法和玩家的感受。 抽象的力量与限制: 引擎的强大之处在于其抽象能力,它将复杂的游戏逻辑封装起来,让开发者可以专注于更高级的设计。然而,这种抽象也可能带来限制。本书将探讨引擎的抽象层级对创意表达的影响,以及开发者如何在引擎提供的框架内最大化自己的创造力,同时理解引擎的边界所在。 第二部分:演进的脉络——从简陋到宏伟 早期探索与技术萌芽: 回溯游戏发展的黎明,我们将聚焦于那些早期游戏系统中隐藏的“引擎”思想。从《Pong》简单的反弹逻辑,到《Pac-Man》的AI路径寻迹,再到《Doom》革命性的3D渲染技术,我们将分析这些早期的技术突破如何为后来的游戏引擎奠定了基础。这部分将侧重于分析当时的技术限制如何催生了巧妙的设计解决方案。 商业引擎的兴起与标准化: 随着游戏产业的商业化,独立的游戏引擎开始崭露头角,并逐渐成为行业标准。本书将梳理Unreal Engine、Unity等引擎的诞生与发展历程,分析它们是如何通过提供标准化的开发工具和工作流程,极大地降低了游戏开发的门槛,并推动了独立游戏和大型商业游戏的繁荣。我们将讨论商业引擎对游戏设计理念的潜在影响,以及它们如何在技术迭代中不断引领行业潮流。 定制化引擎的艺术: 尽管商业引擎大行其道,但许多大型游戏工作室依然选择自主研发定制化引擎,以满足其独特的游戏设计需求。本书将探讨为何一些工作室会选择这条更为艰辛的道路,以及定制化引擎如何在性能优化、特定功能实现和独特艺术风格的追求上,展现出无与伦比的优势。我们将分析那些里程碑式的定制化引擎,以及它们如何塑造了特定的游戏类型或系列。 第三部分:引擎的未来——无限的可能性 AI与生成式设计的融合: 探讨人工智能在现代游戏引擎中的应用,从智能NPC行为到程序化生成内容。我们将思考AI如何成为引擎的新“大脑”,为游戏世界注入更强的生命力,并带来前所未有的互动体验。 跨平台与云端: 分析游戏引擎如何适应日益碎片化的硬件环境,以及云游戏和流媒体技术对引擎设计提出的新挑战和机遇。我们将探讨未来的引擎将如何实现真正的“一次开发,多端运行”,以及云端计算将如何重塑游戏引擎的性能边界。 虚实之间的边界: 展望虚拟现实(VR)、增强现实(AR)以及元宇宙等新兴技术,将如何影响未来游戏引擎的设计和应用。本书将探讨引擎如何成为连接物理世界与虚拟世界的桥梁,以及未来的游戏引擎将如何为用户创造更具沉浸感和互动性的体验。 结语: 《代码的灵魂:重塑游戏世界的构建者》并非一本教你如何编写代码的书,而是一本邀请你一同思考“游戏”这一艺术形式如何被技术所塑造,以及技术又将如何引领游戏走向未来的书。它旨在激发开发者、玩家以及所有对游戏世界充满好奇的人们,去理解那些隐藏在像素和多边形背后的强大力量,以及它们如何共同构建出我们热爱的虚拟世界。

作者简介

作者介绍:Jason Gregory在1994年开始任职专业软件工程师,自1999年3月开始在游戏产业中任职软件工程师。在圣迭哥Midway Home Entertainment公司开始游戏编程的他,为《疯狂飞行员(Freaky Flyers)》及《Crank the Weasel》开发PlayStation 2/Xbox上的动画系统。在2003年,他转到洛杉矶艺电,为《荣誉勋章:血战太平洋(Medal of Honor: Pacific Assault)》开发游戏引擎及游戏性技术,并在《荣誉勋章:空降神兵(Medal of Honor: Airborne)》中担任首席工程师。他现时是顽皮狗公司的通才程序员,为《神秘海域:德雷克船长的宝藏(Uncharted: Drake's Fortune)》及《神秘海域:纵横四海(Uncharted: Among Thieves)》开发引擎及游戏性软件。他也在南加州大学教授游戏技术的课程。

译者简介:叶劲峰(Milo Yip)从小自习编程,并爱好计算机图形学。上中学时兼职开发策略RPG《王子传奇》,该游戏在1995年于台湾发行。其后他获取了香港大学认知科学学士、香港中文大学系统工程及工程管理哲学硕士。毕业后在香港理工大学设计学院从事游戏引擎及相关技术的研发,职至项目主任。除发表学术文章外,也曾合著《DirectX9游戏编程实务》。2008年往上海育碧担任引擎工程师开发《美食从天而降(Cloudy with a Chance of Meatballs)》Xbox360/PS3/Wii/PC,2009年起于麻辣马开发《爱丽丝:疯狂回归(Alice: Madness Returns)》Xbox360/PS3/PC,2011年加入腾讯互动娱乐引擎技术中心担任专家工程师,所研发的技术已用于《斗战神》、《天涯明月刀》、《众神争霸》等项目中。

目录信息

推荐序1 iii
推荐序2 v
译序 vii
序言 xvii
前言 xix
致谢 xxi
第一部分 基础 1
第1章 导论 3
1.1 典型游戏团队的结构 4
1.2 游戏是什么 7
1.3 游戏引擎是什么 10
1.4 不同游戏类型中的引擎差异 11
1.5 游戏引擎概观 22
1.6 运行时引擎架构 27
1.7 工具及资产管道 46
第2章 专业工具 53
2.1 版本控制 53
2.2 微软Visual Studio 61
2.3 剖析工具 78
2.4 内存泄漏和损坏检测 79
2.5 其他工具 80
第3章 游戏软件工程基础 83
3.1 重温C++及最佳实践 83
3.2 C/C++的数据、代码及内存 90
3.3 捕捉及处理错误 118
第4章 游戏所需的三维数学 125
4.1 在二维中解决三维问题 125
4.2 点和矢量 125
4.3 矩阵 139
4.4 四元数 156
4.5 比较各种旋转表达方式 164
4.6 其他数学对象 168
4.7 硬件加速的SIMD运算 173
4.8 产生随机数 180
第二部分 低阶引擎系统 183
第5章 游戏支持系统 185
5.1 子系统的启动和终止 185
5.2 内存管理 193
5.3 容器 208
5.4 字符串 225
5.5 引擎配置 234
第6章 资源及文件系统 241
6.1 文件系统 241
6.2 资源管理器 251
第7章 游戏循环及实时模拟 277
7.1 渲染循环 277
7.2 游戏循环 278
7.3 游戏循环的架构风格 280
7.4 抽象时间线 283
7.5 测量及处理时间 285
7.6 多处理器的游戏循环 296
7.7 网络多人游戏循环 304
第8章 人体学接口设备(HID) 309
8.1 各种人体学接口设备 309
8.2 人体学接口设备的接口技术 311
8.3 输入类型 312
8.4 输出类型 316
8.5 游戏引擎的人体学接口设备系统 318
8.6 人体学接口设备使用实践 332
第9章 调试及开发工具 333
9.1 日志及跟踪 333
9.2 调试用的绘图功能 337
9.3 游戏内置菜单 344
9.4 游戏内置主控台 347
9.5 调试用摄像机和游戏暂停 348
9.6 作弊 348
9.7 屏幕截图及录像 349
9.8 游戏内置性能剖析 349
9.9 游戏内置的内存统计和泄漏检测 356
第三部分 图形及动画 359
第10章 渲染引擎 361
10.1 采用深度缓冲的三角形光栅化基础 361
10.2 渲染管道 404
10.3 高级光照及全局光照 426
10.4 视觉效果和覆盖层 438
10.5 延伸阅读 446
第11章 动画系统 447
11.1 角色动画的类型 447
11.2 骨骼 452
11.3 姿势 454
11.4 动画片段 459
11.5 蒙皮及生成矩阵调色板 471
11.6 动画混合 476
11.7 后期处理 493
11.8 压缩技术 496
11.9 动画系统架构 501
11.10 动画管道 502
11.11 动作状态机 515
11.12 动画控制器 535
第12章 碰撞及刚体动力学 537
12.1 你想在游戏中加入物理吗 537
12.2 碰撞/物理中间件 542
12.3 碰撞检测系统 544
12.4 刚体动力学 569
12.5 整合物理引擎至游戏 601
12.6 展望:高级物理功能 616
第四部分 游戏性 617
第13章 游戏性系统简介 619
13.1 剖析游戏世界 619
13.2 实现动态元素:游戏对象 623
13.3 数据驱动游戏引擎 626
13.4 游戏世界编辑器 627
第14章 运行时游戏性基础系统 637
14.1 游戏性基础系统的组件 637
14.2 各种运行时对象模型架构 640
14.3 世界组块的数据格式 657
14.4 游戏世界的加载和串流 663
14.5 对象引用与世界查询 670
14.6 实时更新游戏对象 676
14.7 事件与消息泵 690
14.8 脚本 707
14.9 高层次的游戏流程 726
第五部分 总结 727
第15章 还有更多内容吗 729
15.1 一些未谈及的引擎系统 729
15.2 游戏性系统 730
参考文献 733
中文索引 737
英文索引 755
· · · · · · (收起)

读后感

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你这些评论的人啊,不客观,误导人。是不是都是托!?我看了评论,就直接买了一本,100多大元啊!我是专门注册新帐号来发评论的。 首先,翻译的质量很棒! 然后,书的内容呢,如果你初学者,学不到什么实质的内容;如果你是有经验的,也不用看这些内容了。要看的话,就弄一个电...  

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很实用的一本书,我觉得作者真的很有分享的精神,应该是讲游戏引擎最好的一本书了。老外也很喜欢投人所好,很多书书皮弄得漂漂亮亮的,实际没什么内容,这本书真的不一样,实实在在都是干货,很多内容得看好几遍。  

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是冲着翻译及推荐买的,但看完之后有点失望。 这本书的翻译是毋庸置疑的——认真负责,这个无需多说,下面针对的是本书的内容。 对我而言,这本书比较有价值的部分只有第一章,其余章节都很一般了,偶尔有一些有价值的东西,但改变不了我对整本书的评价。 第一章是游戏的...  

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是冲着翻译及推荐买的,但看完之后有点失望。 这本书的翻译是毋庸置疑的——认真负责,这个无需多说,下面针对的是本书的内容。 对我而言,这本书比较有价值的部分只有第一章,其余章节都很一般了,偶尔有一些有价值的东西,但改变不了我对整本书的评价。 第一章是游戏的...  

用户评价

评分

阅读体验上,这本书的节奏感把握得非常出色,它不像有些技术书籍那样堆砌公式和术语,而是像一位经验丰富的导师在耳边娓娓道来,循序渐进地引导你进入复杂系统的深处。我尤其欣赏作者在引入新概念时,总会先用一个非常直观的、贴近实际开发困境的小故事或者场景作为铺垫。比如,当讨论到场景图的遍历优化时,作者先描述了一个大型开放世界地图加载时遇到的卡顿问题,然后自然而然地引出了四叉树/八叉树的优势,并巧妙地将抽象的算法与实际的CPU缓存友好性联系起来。这种叙事方式极大地降低了初学者的门槛,但同时又不牺牲内容的深度。读完后,我感觉自己对“为什么”要这样做有了更深刻的认识,而不是简单地记住了“怎么做”。这本书的排版和图示设计也值得称赞,那些复杂的模块交互流程图,清晰明了,避免了文字描述的冗长和晦涩,让人在阅读遇到瓶颈时,可以迅速通过视觉辅助来巩固理解。

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这本书的价值远超出了“如何搭建一个引擎”的范畴,它更像是一本关于“如何设计一个可扩展、可维护的复杂软件系统”的范例。从软件设计原则的角度来看,它对模块间的解耦、接口的设计哲学、以及如何构建一个清晰的依赖图谱,都有独到的见解。我发现书中对于“数据导向设计”(Data-Oriented Design, DOD)的讨论,不仅仅停留在内存对齐上,而是延伸到了如何重构整个游戏循环(Game Loop)以更好地适配现代硬件缓存。这种系统级思维的训练,让我对之前写的一些面向对象痕迹过重的代码有了新的审视角度。它真正将那些晦涩的计算机底层知识,转化成了指导日常编码决策的实用工具。读完后,我感觉自己的代码风格都变得更加简洁高效,这本关于引擎的书,最终竟成了我提升整体软件设计水平的催化剂。

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这本书给我最大的震撼在于其对现代图形API的深刻洞察和前瞻性。它没有固步自封于过时的固定渲染管线,而是花了大量的篇幅去解析Vulkan和DirectX 12这类基于显式指令提交的新一代API的设计哲学。作者对GPU并行计算的理解达到了近乎于“直觉”的程度,他深入剖析了描述符集(Descriptor Sets)的布局、命令列表(Command Lists)的录制与提交,以及同步原语(Synchronization Primitives)的选择如何直接影响到最终的帧率和延迟。我尝试着将书中的一些批处理和状态切换优化建议应用到我正在维护的一个小项目中,结果发现CPU开销居然下降了惊人的30%以上。这种立竿见影的效果,证明了作者理论的强大实操价值。这本书不仅仅是描述了一个引擎的“当前”架构,更像是提供了一张通往未来高性能渲染的蓝图。对于任何想要在图形领域深耕的工程师来说,这本书是避无可避的必读之作。

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老实说,这本书的专业性是毋庸置疑的,但最让我惊喜的是它对“工程实践”和“权衡取舍”艺术的阐述。在某些章节,作者并没有给出一个唯一的“标准答案”,而是列举了三四种不同的实现方案,并以极其冷静和理性的态度,从编译时间、运行时内存占用、跨平台兼容性、以及团队开发效率等多个维度进行了细致的SWOT分析。例如,在讨论物理引擎的碰撞检测时,它详细对比了连续碰撞检测(CCD)的必要性和高昂的性能代价,并建议了在特定游戏场景下采取何种折衷策略来保证稳定性和性能的平衡。这让我深刻体会到,真正的引擎架构师,是在无数矛盾的需求中寻找最优解的艺术家。这本书教会我的,远比算法本身重要——它教会了我如何像一个真正的高级工程师那样去思考问题,去面对现实世界中永远存在的资源限制和时间压力。

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这本关于游戏引擎架构的书,简直是为我这种硬核技术爱好者量身定做的。我花了整整一周的时间,才把第一部分啃完,那种深入骨髓的理解感真的太棒了。作者没有仅仅停留在概念层面,而是直接把那些复杂的内存管理、渲染流水线和物理模拟的底层逻辑扒了个底朝天。比如,讲到BSP树在场景管理中的应用时,他不仅解释了数据结构的原理,还结合实际引擎的优化策略,对比了不同划分方式对渲染性能的影响,甚至还贴出了几段C++伪代码来展示节点的遍历和剔除过程。这种详尽的讲解方式,让我这个之前只停留在“知道”层面的读者,真正体会到了“理解”的乐趣。尤其是关于多线程同步和资源热加载那几章,我感觉自己的并发编程思维都被重塑了。书里对性能瓶颈的分析极其到位,不像有些同类书籍那样空泛地喊口号,而是能明确指出在哪些API调用或数据结构选择上容易栽跟头,并提供了具体的规避方案。这本书与其说是教科书,不如说是一本实战经验的浓缩,每一个章节都充满了作者多年打磨的心血。

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深入浅出的综述性导论,翻译质量很高

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不推荐买书 不值得买

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深入浅出的综述性导论,翻译质量很高

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入门级别,只有做的时候才有真的感觉。

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所以说只有工程界的人才会用通俗易懂的方法告诉你一些很基本但是很用得着的东西,在别的书里一般被一些晦涩的术语一笔带过,你都不好意思问别人

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