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游戏引擎在虚拟现实应用开发中的研究与设计虚拟现实（Virtual Reality，简称VR）被认为是当代最具前景的技术发展之一。
它通过技术手段创造出一个与现实世界相似，甚至超越现实的虚拟环境，使用户能够沉浸其中，并与虚拟环境进行交互。
游戏引擎作为虚拟现实应用开发的核心工具之一，扮演着不可忽视的角色。
本文将探讨游戏引擎在虚拟现实应用开发中的研究与设计。
游戏引擎是一种软件开发工具，用于创造和开发电子游戏。
它提供了一套工具和框架，用于处理图形渲染、物理模拟、音频处理等任务。
虚拟现实应用开发需要面临的挑战主要包括图像渲染效果的实时性、真实感和交互性的提升。
在虚拟现实应用开发中，游戏引擎扮演着一个基础性的角色。
首先，游戏引擎提供了强大的图形渲染功能，能够实时渲染出高质量的图像，使用户可以享受到逼真的虚拟环境。
其次，游戏引擎提供了丰富的物理模拟功能，可以模拟出真实世界的物理规律，增强用户对虚拟环境的沉浸感。
第三，游戏引擎还能够处理音频数据，提供灵活的音频效果，为用户营造出更加真实的听觉体验。
最后，游戏引擎提供了一套完整的交互系统，包括手柄、头盔、传感器等设备的支持，使用户可以通过自然的动作和手势与虚拟环境进行交互。
在虚拟现实应用开发中，游戏引擎的研究和设计需要考虑多个方面。
首先是图形渲染。
虚拟现实应用对图像渲染的实时性要求很高，因此游戏引擎需要采用高效的渲染算法和优化技术，在保证画面质量的同时提高渲染速度。
其次是物理模拟。
虚拟现实应用需要模拟真实世界的物理规律，因此游戏引擎需要提供准确、稳定的物理引擎，使物体的运动和碰撞等行为表现出真实感。
第三是音频处理。
虚拟现实应用需要提供高质量的音频效果，游戏引擎需要支持3D音效和环绕声等功能，以增强用户的听觉体验。
最后是交互设计。
游戏引擎需要提供灵活、流畅的交互系统，支持各种输入设备，使用户可以自由地与虚拟环境进行互动。
此外，游戏引擎的开发还需要考虑到虚拟现实应用的性能要求。
游戏引擎的研发及应用游戏引擎是一种软件开发工具，主要作用是为游戏开发者提供快捷的游戏开发环境和核心引擎。
游戏引擎是任何一款游戏的基础，好的游戏引擎可以为游戏提供高质量的运行环境和体验，进而创造出更好的游戏产品。
游戏引擎的研发游戏引擎的研发是一个非常广泛而深入的领域，涉及到了多个技术细节和方面。
游戏引擎需要具备良好的图形渲染能力、渲染引擎、音频处理等等，这就需要团队成员掌握不同的技能和能力，如图像处理、计算机图形学、物理引擎、动画制作等等。
游戏引擎开发需要进行大量的测试和调优，以确保在各种平台上的兼容性、性能和稳定性。
在开发过程中还需要遵循严格的开发规范，如代码规范、命名规则等等，以确保产品的质量。
游戏引擎的应用游戏引擎有非常广泛的应用领域，它可以为各种类型的游戏提供支持。
游戏引擎可以为开发者提供软件开发工具、开发环境、深度学习等等。
主要可分为以下几个方面：1. 游戏开发：游戏引擎的主要应用领域是游戏开发，它为游戏开发者提供了快捷、便捷的游戏开发环境和核心引擎。
通过游戏引擎，可以实现游戏的逻辑、关卡设计和资源管理等功能。
2. 软件开发工具：游戏引擎可以为软件开发者提供跨平台的软件开发工具，如桌面应用、手机应用、浏览器应用等等。
这些工具能够提高软件的开发效率和可用性。
3. 虚拟现实：游戏引擎可以为虚拟现实领域提供基础支持，实现虚拟环境中物体的交互、移动特效等。
虚拟现实在医疗、教育等方面的应用越来越广泛，游戏引擎在这个领域里可以发挥重要作用。
4. 视觉效果制作：游戏引擎可以为视觉效果制作领域提供支持，如电影制作。
使用游戏引擎的优势是可以实现庞大的场景和模型，在电影制作中，使用游戏引擎可以有效地把自然风光与虚构环境结合起来，制作出更加真实的视觉效果。
游戏引擎的未来整个游戏行业不断地发展和变化，游戏引擎也在不断的演进和升级。
未来，游戏引擎应该具备更高的性能、更广泛的可应用范围、更丰富的功能和更易用的界面。
游戏引擎的研究与开发引言随着游戏行业的快速发展，各类游戏引擎的研究与开发日益受到关注。
游戏引擎是指以特定的技术和工具，为游戏的开发者提供开发环境和支持，使游戏开发更加高效和简便。
本文将介绍游戏引擎的研究与开发，探究游戏引擎的意义，以及游戏引擎的组成和开发流程等方面。
为什么需要游戏引擎在游戏开发的过程中，需要进行游戏设计、场景设置、交互动作、音效特效等各个方面的设计和制作。
对于一款复杂的游戏而言，每个环节都需要使用不同的技术和工具进行开发和调试。
这不仅增加了开发人员的工作量，也降低了游戏开发的效率和质量。
游戏引擎的出现，完美地解决了这个问题。
它整合了游戏开发过程中的各个环节，让游戏开发更加高效、简单和快速。
游戏引擎提供一套通用的接口和函数库，使得游戏开发人员可以更加专注于游戏逻辑的实现和游戏的美术表现效果。
因此，游戏引擎的价值在于它可以使游戏开发过程变得更加高效和有效，大大提高游戏开发的成功率和开发质量。
游戏引擎的组成游戏引擎的组成由以下几个方面组成：1.物理引擎物理引擎是游戏引擎的重要组成部分。
它可以模拟物体的运动、碰撞、力学和动力学效果。
物理引擎可以应用于 2D 和 3D 游戏，在虚拟世界中实现真实的物理效果。
例如，在一款飞车游戏中，车辆的动力学效果可以通过物理引擎实现，让玩家有足够的代入感。
2.游戏逻辑引擎游戏逻辑引擎是基于物理引擎之上的，用于实现一款游戏中的规则和流程，包括游戏中的 AI、动作、交互逻辑等。
其实现方式通常是编写脚本以及在开发平台上开发逻辑，然后将数据集成到游戏引擎中，使得游戏行为可控制和可扩展。
3.渲染引擎渲染引擎主要用于图形效果渲染，包括场景、角色、道具等的模型建立和渲染，以及灯光、材质和纹理等的处理。
渲染引擎根据不同的硬件和软件平台，有不同的实现方式和效果效率。
例如在一款 3D 街机游戏中，渲染引擎能够实现真实模拟环境中的光照变化和景深变化。
4.声音引擎声音引擎用于处理游戏声音的播放和控制，常用于游戏音乐，游戏声效和语音聊天等功能。
游戏引擎开发与性能优化技术的研究与实践游戏引擎是游戏开发过程中的关键组成部分。
一个优秀的游戏引擎不仅能够提供强大的功能与灵活的拓展性，还能够保证游戏的性能流畅运行。
因此，对于游戏引擎的开发与性能优化技术的研究与实践具有重要意义。
一、游戏引擎开发在游戏引擎开发中，首先需要考虑的是引擎的架构设计。
一个良好的架构设计可以提供灵活性和高效性。
常见的游戏引擎架构模式包括分层式架构和组件式架构。
在分层式架构中，引擎可以分为底层渲染层、中间游戏逻辑层和顶层交互控制层。
而在组件式架构中，引擎可以由多个独立的组件构成，每个组件负责不同的功能。
其次，在游戏引擎的开发中，需要考虑到跨平台的问题。
随着移动设备的普及，多平台兼容性成为了一个重要考虑因素。
跨平台开发可以节约时间和资源，提高开发效率。
因此，游戏引擎的设计要考虑到不同平台的硬件和软件差异，并做出相应的兼容性调整。
另外，游戏引擎还需要具备强大的工具支持。
游戏开发的工具包括场景编辑器、资源编辑器、粒子编辑器等。
这些工具可以帮助开发者更加高效地进行游戏制作和调试。
二、性能优化技术的研究与实践性能优化是游戏开发过程中不可忽视的环节。
一个游戏引擎的性能直接关系到游戏的流畅性和稳定性。
下面将介绍几种常见的性能优化技术。
1. 渲染性能优化渲染性能是游戏引擎优化的重点之一。
在游戏开发过程中，需要考虑减少渲染调用的次数。
可以通过合并渲染对象、使用批次渲染等方式来优化渲染性能。
此外，还可以使用级别LOD（Level of Detail）管理技术，根据物体离相机的距离来决定物体的细节级别，从而减少渲染开销。
2. 内存管理与优化内存管理对于游戏引擎的性能和稳定性至关重要。
需要合理使用内存，避免内存泄漏和内存碎片的问题。
可以使用对象池技术来优化内存使用，重复利用已经创建的对象，减少内存分配和释放的开销。
此外，还可以使用内存管理工具进行内存分析，及时发现和解决内存泄漏问题。
3. 算法优化游戏引擎中的算法也是需要优化的重要部分。
游戏引擎在三维游戏开发中的应用研究随着游戏市场的不断发展和玩家对游戏质量的不断追求，游戏引擎逐渐成为了游戏业界的核心技术。
游戏引擎为游戏开发者提供了一套完善的开发工具和系统，可以快速地创建出高质量的三维游戏。
在这篇文章中，我将会对游戏引擎在三维游戏开发中的应用进行一定的研究和探讨。
1. 游戏引擎的概念和功能首先，我们需要了解游戏引擎的概念和功能。
简单来说，游戏引擎就是一套软件系统，它可以帮助游戏开发者创建出游戏中所需要的各种元素和场景，包括游戏物理模拟、图形渲染、音频处理、AI控制等。
游戏引擎的目的就是帮助游戏开发者解决繁琐的编程工作，让开发者更加专注于游戏的创意和玩法。
游戏引擎的主要功能包括以下几个方面：1. 游戏物理模拟：游戏引擎能够模拟物理效果，比如重力、摩擦力、碰撞检测等。
2. 图形渲染：游戏引擎可以渲染各种图形效果，包括纹理、材质、光影等。
3. 音频处理：游戏引擎支持各种音频格式，能够播放、混合和处理音频。
4. AI控制：游戏引擎能够模拟各种AI行为，比如敌人的巡逻、攻击、逃跑等。
2. 游戏引擎的分类游戏引擎可以分为商业和自由开源两类。
商业游戏引擎通常有较高的收费，但能提供更加完善和专业的功能支持，包括Unity、Unreal Engine等。
自由开源游戏引擎则常常由游戏社区自发开发和维护，免费使用，例如Godot Engine、jMonkeyEngine等。
两种引擎各有优缺点，开发者需要根据自身需求和实际情况进行选择。
3. 游戏引擎在三维游戏中的应用目前，游戏引擎在三维游戏中的应用已经非常广泛。
以下是一些游戏引擎在三维游戏中的应用实例：1. Unity: Unity是目前最为流行的商业游戏引擎之一。
在三维游戏中，Unity可以快速创建和渲染各种场景和模型，具有优秀的反光、阴影、水波等效果。
2. Unreal Engine: Unreal Engine是另外一款流行的商业游戏引擎。
在三维游戏中，Unreal Engine可以创建出极具逼真的场景和角色模型。
游戏引擎开发技术的研究随着游戏产业的不断壮大，游戏引擎作为支撑游戏开发的核心技术，也越来越受到关注。
游戏引擎是一种包含了基础框架、渲染、物理、AI等模块，方便独立游戏开发者或游戏公司快速开发游戏的软件。
而游戏引擎的开发技术，也是一个不断发展、不断创新的过程。
游戏引擎的概述首先，让我们来看看游戏引擎的定义和功能。
游戏引擎是一种用于创建和开发游戏的软件程序，它包含了一系列的工具和库，可以用来设计游戏世界、物理引擎、动画效果等。
游戏引擎可以让游戏开发者更加快速、方便地实现游戏的设计和开发。
游戏引擎通常由多个模块组成，包括渲染引擎、物理引擎、动画引擎、AI引擎等等。
其中，渲染引擎可以实现游戏的图像、光照等效果；物理引擎可以实现动力学运动的模拟；动画引擎可以实现游戏如何表现动态元素等。
这些模块通过游戏引擎的框架进行组合和调度，最终可以形成一个功能完整的游戏。
游戏引擎的发展历程游戏引擎的发展历程可以追溯到上个世纪70年代。
当时，游戏开发还处于萌芽阶段，游戏引擎的架构也比较简单。
随后的30年里，随着游戏技术的不断进步和游戏市场的不断发展，游戏引擎的功能和复杂度也不断提升。
并且，越来越多的游戏引擎也逐渐形成了市场上的竞争局面。
在游戏引擎的历史上，虽然有许多不同的引擎诞生，但也有一些引擎始终处于领先地位。
其中最具代表性的游戏引擎是虚幻引擎和Unity引擎。
虚幻引擎是由Epic Games公司开发的，支持多平台开发；Unity引擎则是由Unity Technologies公司开发的，以其易用性和稳定性著称。
这两个引擎已经成为业内最流行和最广泛使用的游戏引擎。
游戏引擎的研究和开发游戏引擎的研究和开发既包括理论研究，也包括实践应用。
在理论研究方面，主要是针对游戏引擎的各个模块进行研究，例如渲染引擎的实时渲染技术、物理引擎的碰撞检测与反应、AI引擎的决策树等等。
在实践应用方面，主要是游戏引擎的实现和开发过程。
游戏引擎的开发需要有一定的编程知识和技能，同时也需要具备丰富的游戏开发经验。
计算机游戏引擎的研究与开发随着计算机技术的逐步发展，计算机游戏在现代社会中逐渐成为了人们生活中不可或缺的一部分。
可以说，现在的游戏已经完成了从最开始的简单的文本游戏，到现在的拥有惊人画面和音效的全新世代游戏。
其中，游戏引擎作为游戏制作过程中的关键部分，其研究和开发对于游戏行业的发展起着至关重要的作用。
一、游戏引擎的定义和作用游戏引擎是一种专门用于创建电子游戏的核心软件，包括物理模拟、碰撞检测、场景渲染、音频处理等方面，它的目的是为游戏提供一个稳定、高效、易于使用的平台。
仅仅依靠程序员编写代码开发游戏，几乎是不可能完成大型游戏的，游戏引擎的出现将这一事情变得更加容易、快速，完成一个大型游戏只需要进行各种拼接和编写各种游戏逻辑，就能创造出一个卓越的游戏。
二、游戏引擎的种类在现代计算机游戏制作中，常见的游戏引擎共分为三种，即基于操作系统的引擎、基于浏览器的引擎和基于云计算的引擎。
1. 基于操作系统的引擎：这种引擎早期发展的比较快，代表产品有Unreal Engine和CryEngine，他们提供了完整的游戏开发套件，可以完成游戏的各项任务。
并且，他们有一个强大的社区，能够给开发者提供强大的支持服务，使游戏的制作更加容易。
2. 基于浏览器的引擎：这种引擎的发展比较缓慢，传统的浏览器游戏本质上是一个程序。
3. 基于云计算的引擎：随着云计算技术的普及，基于云计算的游戏引擎，将变得越来越重要。
对于用户来说，这种引擎可以在各种平台上使用，因为云游戏基本上是在服务器端运行的，用户不需要下载并安装游戏客户端。
对于开发者来说，开发基于云计算的游戏的好处在于他们不必花费大量的资金来购买服务器，可以利用互联网提供的资源来开发和运行游戏。
三、游戏引擎的基本模块和实现技术1. 物理引擎：物理引擎主要是用来模拟物体的运动和碰撞，使游戏有更生动的物理效果。
在物理引擎的实现中，常用的算法有动力学模拟(Dynamics simulation)和碰撞检测(Collision detection)等技术。
网络游戏产业游戏引擎技术研发与应用研究第1章游戏引擎技术概述 (3)1.1 游戏引擎的发展历程 (3)1.2 游戏引擎的核心技术 (3)1.3 游戏引擎在网络游戏产业中的应用 (4)第2章游戏引擎架构设计 (4)2.1 游戏引擎架构模式 (5)2.1.1 分层架构模式 (5)2.1.2 组件架构模式 (5)2.1.3 插件式架构模式 (5)2.2 游戏引擎模块划分 (5)2.2.1 渲染模块 (5)2.2.2 物理模块 (6)2.2.3 音频模块 (6)2.2.4 逻辑模块 (6)2.3 游戏引擎功能优化 (6)2.3.1 渲染功能优化 (6)2.3.2 物理功能优化 (7)2.3.3 内存管理优化 (7)2.3.4 多线程优化 (7)第3章图形渲染技术 (7)3.1 图形渲染管线 (7)3.1.1 顶点处理阶段 (7)3.1.2 图元装配与光栅化阶段 (7)3.1.3 片段处理阶段 (7)3.2 光照模型与阴影技术 (7)3.2.1 光照模型 (8)3.2.2 阴影技术 (8)3.3 纹理与材质处理 (8)3.3.1 纹理映射 (8)3.3.2 材质系统 (8)3.4 高动态范围渲染 (8)3.4.1 HDR图像的获取与存储 (8)3.4.2 HDR渲染与合成 (9)第4章物理引擎与碰撞检测 (9)4.1 物理引擎原理 (9)4.1.1 牛顿运动定律 (9)4.1.2 矢量运算 (9)4.1.3 数值积分 (9)4.2 碰撞检测算法 (9)4.2.2 碰撞检测优化 (10)4.2.3 碰撞响应 (10)4.3 刚体与软体物理模拟 (10)4.3.1 刚体物理模拟 (10)4.3.2 软体物理模拟 (10)4.4 粒子系统 (10)4.4.1 粒子系统的基本原理 (10)4.4.2 粒子系统的实现方法 (10)4.4.3 粒子系统在游戏中的应用 (10)第5章音频处理技术 (11)5.1 音频引擎架构 (11)5.2 3D音效处理 (11)5.3 音乐与音效合成 (11)5.4 声音空间化 (11)第6章网络通信技术 (11)6.1 网络游戏通信协议 (11)6.1.1 通信协议概述 (11)6.1.2 TCP/IP协议族 (12)6.1.3 HTTP/协议 (12)6.2 客户端与服务器架构 (12)6.2.1 C/S架构 (12)6.2.2 B/S架构 (12)6.2.3 P2P架构 (12)6.3 网络同步与延迟补偿 (12)6.3.1 网络同步机制 (12)6.3.2 延迟补偿技术 (12)6.4 网络安全与加密 (12)6.4.1 网络安全概述 (12)6.4.2 加密技术 (12)6.4.3 与游戏安全 (13)第7章游戏人工智能 (13)7.1 游戏概述 (13)7.2 行为树与状态机 (13)7.2.1 行为树 (13)7.2.2 状态机 (13)7.3 路径搜索与导航 (13)7.3.1 路径搜索 (13)7.3.2 导航 (13)7.4 群体智能与模拟 (14)7.4.1 群体智能 (14)7.4.2 模拟 (14)第8章用户界面与交互设计 (14)8.1 游戏界面设计原则 (14)8.1.2 一致性原则 (14)8.1.3 简洁性原则 (14)8.1.4 易用性原则 (14)8.1.5 美观性原则 (15)8.2 虚拟控制器与输入设备 (15)8.2.1 虚拟控制器设计 (15)8.2.2 输入设备兼容性 (15)8.3 游戏交互技术创新 (15)8.3.1 增强现实（AR）技术 (15)8.3.2 虚拟现实（VR）技术 (15)8.3.3 语音交互技术 (15)8.3.4 体感交互技术 (15)8.4 用户体验优化 (15)8.4.1 界面流畅性优化 (16)8.4.2 界面布局优化 (16)8.4.3 操作反馈优化 (16)8.4.4 菜单系统优化 (16)第9章游戏引擎跨平台开发 (16)9.1 跨平台开发技术概述 (16)9.2 游戏引擎跨平台架构 (16)9.3 移植与优化策略 (17)9.4 跨平台游戏案例分析 (17)第10章游戏引擎未来发展与应用趋势 (17)10.1 游戏引擎技术发展趋势 (17)10.2 虚拟现实与增强现实技术 (18)10.3 云游戏与边缘计算 (18)10.4 游戏引擎在其他领域的应用摸索 (18)第1章游戏引擎技术概述1.1 游戏引擎的发展历程游戏引擎作为网络游戏产业的核心技术，其发展历程见证了游戏产业的变革与进步。
游戏引擎的研发与应用随着时代的不断发展，电子游戏已经成为了人们日常生活中不可或缺的一部分。
而游戏引擎则是电子游戏中最为重要的工具之一，它是一个用于创建游戏的软件平台，能够提供各种功能，如3D图形、物理模拟、声音等，可以帮助开发者更快速、更高效地制作游戏。
本文将详细介绍游戏引擎的研发与应用。
一、游戏引擎的发展游戏引擎的发展源于计算机图形学的发展。
20世纪80年代，计算机图形学开始蓬勃发展，人们开始尝试用计算机生成三维图像。
当时，游戏开发者只能使用低级别的API（如OpenGL和DirectX）手工编写游戏代码，并且需要处理各种复杂的问题，如渲染、动画和物理引擎等。
这样的开发方式既费时又费力，导致开发者们在游戏制作中遇到了很多困难。
经过多年的发展，游戏引擎技术不断提升。
游戏引擎的发展从最初的2D渲染技术转变为现在的3D渲染技术，从简单的平台游戏发展到能够支持多种游戏类型的全功能游戏引擎。
现在，游戏引擎由许多公司和组织推出，如Unity、Unreal Engine和CryEngine等，成为了游戏市场上的主流工具。
二、游戏引擎的研发游戏引擎的研发是一个相当复杂的过程，通常需要大量的时间和精力。
游戏引擎的研发可以分为下面几个步骤：1.需求分析阶段：这一阶段主要是对需要开发的游戏引擎进行全面的调研和分析，确定游戏引擎的基本需求，并作出初步的设计和规划。
2.架构设计阶段：在这一阶段，研发团队根据需求分析阶段得出的初步设计，进行更加详细的设计和规划，确定游戏引擎的架构和功能模块，并进行相应的编码工作。
3.编码阶段：这是游戏引擎研发中最为关键的阶段之一，研发工程师需要进行大量的编码工作，并实现游戏引擎的各种功能。
4.测试和优化阶段：在编码完成之后，游戏引擎需要经过严格的测试和优化，以确保其能够顺利运行，并且能够满足用户的需求。
5.发布和升级阶段：最后，游戏引擎需要在市场上发布，并不断进行升级，以跟上时代的步伐。
总第250期2010年第8期计算机与数字工程Computer&Digital EngineeringVol.38No.8118应用游戏设计思想开发指控系统引擎的研究3李志丹(武汉数字工程研究所 武汉 430074)摘 要 以G arage G ames公司的Torque Game Engine等游戏引擎入手,探讨了应用游戏开发技术开发作战指控系统的可行性。
并以游戏引擎为借鉴,提出研发作战指控系统开发引擎的新思路。
关键词 游戏引擎;作战指控系统开发引擎中图分类号 TP391Feasibility St udy of Building Commandand Cont rol System Engine Based on Ga me EngineL i Zhida n(Wuhan Digital Engineering Institute,Wuhan 430074)Abs t rac t With the example of Torque G ame Engine of the G arage G ames company,the paper discusses how to use game technique to develop command and control system.And facing the problem of develop the command and control system engine,the paper also put forward a new idea.Ke y Words game engine,command and control system engineClass Nu m ber TP3911 引言游戏技术应用于战争由来已久,美国陆军委托海军研究生院开发的一个游戏:《美国陆军》是个成功的范例,该游戏最早是美军为辅助征兵和训练工作而研发的,问世以后,它却成为有史以来下载次数最多的互联网游戏之一。
当前有许多以电子游戏形式开展的军事训练项目和作战模拟,其范围之广和作用之大不仅迅速改变了电子游戏市场,而且改变了美国军方挑选和训练作战人员的手法。
利用电子游戏技术的无人系统越来越多地用于执行真正的军事任务。
电子游戏、战争和军事娱乐的区别日益模糊。
目前,游戏技术已被欧美国家军方、国家安全部门等应用于针对行业训练和培训的数字化业务上,利用电脑游戏逼真的三维动画效果,强大的实时互动功能,把电脑游戏与教育训练有机地结合起来,作为培育新型军事人才和作战方针的新平台,取得了良好的成效。
目前游戏技术在军事上多用于仿真系统。
本文探讨的是游戏技术在作战指挥控制平台上应用的可行性。
现代海战是一种高强度的智能化战争,具有立体的作战空间,通过一体化的综合电子信息系统,将作战空间内各种传感器、通信系统、指控系统、武器和兵力糅合成了一个有机整体。
在未来海上战争中,作战指挥控制系统能力的强弱,是决定未来海战的重要因素之一。
由于现代海战的复杂性,导致了作战指挥控制系统研制的复杂性。
我国研发现代海军作战指挥控制系统的起步时间晚于其他海军强国,系统开发周期长,开发手段较为单一。
目前计算机技术飞速发展,已经广泛应用于社会生活的各个方面。
适当借鉴其它行业成熟产品的长处,对我国作战指挥控制系统的研究当会起到一个有力的促进作用。
因此,能否借鉴游戏开发的相关技术,研发作战指挥控制系统,甚至开发一款设计3收稿日期:2010年3月26日,修回日期:2010年4月29日作者简介:李志丹,男,助理工程师,研究方向:计算机软件。
2010年第8期计算机与数字工程119 思想与游戏引擎类似的作战指控系统开发引擎,是本文关注的重点。
2 可利用的游戏开发技术:游戏引擎游戏引擎是一个为运行某一类游戏设计的、能够被机器识别的代码(指令)集合。
游戏引擎提供了游戏开发环境中大多数的重要功能[1]。
游戏的类型繁多,控制复杂,如果总是针对功能需求开发游戏,显然耗时耗力,大幅提高开发成本。
所以设计一款集通用性,可复用性以及可扩展性为一体的高性能游戏引擎成为必要。
游戏引擎相当于游戏的框架,框架搭好后,设计师只要往里填充内容就可以了,所有通用操作,如显示处理、网络处理等模块由整合在游戏引擎内部的组件自动完成。
正是由于游戏引擎的成功,使得游戏的开发变得更为简单有效。
作为技术验证,选用的研究平台3D 游戏开发引擎Torque 具有以下优点:费用低,并且提供源代码,方便进行技术分析研究;功能强大,商业应用成熟,已经有很多基于Torque 开发的游戏;好用,Torque 具有可视化的编辑器,容易上手使用[2]。
作为一款典型的游戏引擎,Torque 包含了以下主要功能模块:1)事件输入模块:该模块显示鼠标在GU I 上的移动事件,同时处理其它有关的输入事件。
输入事件经由平台解释后递交给游戏。
游戏按照一张全局动作映射表检查输入事件,把平台层的输入事件发送到主应用程序事件队列中。
2)资源管理器模块:Torque Engine 会使用资源管理器管理各种地图、位图、材质、字体等资源,并提供一个加载和保存资源的通用接口。
3)形状和动画处理模块:该模块管理多个同时运行对象的动画。
图形引擎负责渲染整个场景,并决定一个给定的对象是否需要有客户端处理。
4)网络管理模块:Torque 提供了强大的客户机/服务器网络模型支持。
处理了三个基本的实时网络编程问题:受限的带宽,数据包丢失和延迟。
图1 游戏引擎的组成模式图5)窗口管理模块:窗口管理模块包含了游戏的菜单、设置、选项、对话框以及各种游戏进行时的消息系统,控制游戏视觉外观并接受用户控制输入,提供各种按钮控件。
游戏引擎的详细组成模式如图1所示。
3 作战指控系统需求分析数字化战场指控系统以人机结合为主体,集作战、保障、领导和管理,以及提高指挥效能和部队作战能力等多种功能于一体,负责整个信息系统的数据处理、显示控制、辅助决策和作战指挥,实现对战场从上到下不间断、无缝隙、实时高效的指挥控制,其能否有效发挥效能,直接影响着整个战场作战的进程,对作战的胜败起着举足轻重的作用[3]。
以舰载作战指控系统为例,舰载作战指挥控制系统是海上C 4ISR (指挥、控制、通信、情报、侦察和监视)。
指控系统中所,进行信息交换。
,要处理系统内外大量信息的收发、分析、显示以及控制。
由物理位置分布、功能分布、控制分布、数据分布而形成一个综合分布式作战系统[4]。
其功能主要包括:1)信息的接受与发送,接受各类传感器向系统发送的目标航迹数据和系统状态;2)信息综合与辅助决策,完成信息格式转换、数据融合、威胁判断、目标综合识别,形成综合态势;3)信息综合显示,包括有表页显示,态势显示,海图显示等显示处理;4)作战指挥控制,向各武器发送目标指示及指挥命令,接收各武器系统状态,接收系统的武器指向信息。
4 可行性研究战争类游戏是对真实战争场景的模拟,因此,战争类游戏和真实的战争指挥控制具有天然的相似性。
很多用于开发战争类游戏的技术都对开发真正的战争指挥控制系统具有重要的参考价值,甚至可以直接应用于指控系统的开发上。
如:1)大规模地形显示及漫游技术。
显而易见,在3D 游戏引擎的开发过程中,地形模块是一个不可或缺的模块,它是场景渲染的重要组成部分。
通120 李志丹:应用游戏设计思想开发指控系统引擎的研究第38卷过对地形的划分和可视化裁减,控制每一帧渲染,才能保证游戏渲染的流畅性[5]。
而真实的作战指挥控制,例如舰载作战指挥控制系统,电子海图的漫游也是一项关键技术之一。
在这方面,由于游戏显示必须要求逼真,细腻的特性,现有的游戏地图漫游技术的某些方面完全可以被真实的电子海图漫游技术所借鉴。
例如,为了加快漫游速度,对地形的载入采用双线程的方法,主线程负责渲染,另一个线程负责地形载入。
3D游戏开发技术通常把地形处理模块整合到3D游戏引擎内部,Torque提供了地形管理器,提供地形生成、操控和编辑的工具,可以对地形进行旋转、扭曲等等操作,大大方便了应用程序的开发。
因此,适当借鉴此项技术,可以显著提高地图漫游的效率。
2)脚本语言技术。
由于脚本语言的优秀特性,脚本语言在游戏引擎中被普遍采用。
目前,成熟的游戏引擎都提供脚本语言编程方法,甚至已经成为游戏引擎易于游戏开发的优势之一。
脚本是一种特殊的编程语言,它可以很好地完成工作,同时使编写的代码变得简单。
在游戏开发过程中,程序员不用关心图形渲染、内存、资源、网络等方面是如何管理的。
语法简单,容易上手,编写和维护容易,变量不需要预先定义类型,系统会在运行时自动检查变量的类型,对变量采用“后期绑定”的方式;自动进行垃圾收集和内存分配;编程效率提高,可以节省编程人员的时间;模块化,可移植性,扩展性强等[6]。
在游戏开发的过程中,使用脚本系统可以把游戏中的物品、武器、敌人以一个很好的方法用一种结构化的方式组织起来,大大方便了用户编程。
与此相对应,实际的作战指控系统中的信息综合与辅助决策,同样需要操作控制大量的敌我双方的各类信息。
因此,在以后的指控系统开发引擎中适当采用脚本技术不失为一种有益的思路。
3)图形用户界面技术。
无论游戏还是真实的作战指控系统,都需要利用图形用户界面技术。
目前,国内的作战指控系统开发通常选用一种独立的用户界面开发工具。
与之相对应,作为一款游戏引擎,通常把用户界面开发工具整合到游戏引擎内部,用户可以根据需要,定制各种不同的用户交互元素。
因此,提高了开发效率,方便了用户使用。
Torque游戏引擎提供了许多默认控件,用户可以直接采用默认定义,也可以通过调整控件的配置文件进行编辑,或者把它们作为定义新控件的基件。
Torque提供了可以创建和编辑界面的内置编辑器,用户可以自由地用编辑器编辑游戏,提高了开发效率。
因此在今后的作战指控系统开发引擎中,针对人机接口操作比较频繁的作战指挥与控制模块和包括信息处理的信息综合显示模块,可以考虑采用类似的技术,把图形界面开发工具整合到开发引擎内部。
4)网络处理技术。
由于商业化的需要,大型网络游戏通常要满足数万人甚至数十万人同时在线并且进行互动。
网络游戏引擎必须具有极强的网络处理能力,在固有的网络延迟,以及有限的带宽资源的情况下,能够对整个游戏世界的状态在服务器与客户端之间进行同步,并实现玩家之间的数据安全传输。
在实际的战场环境中,以舰载作战指控系统为例,随着计算机技术的发展,海上网络战发展成为信息时代海战发展进程中的一种全新的作战样式[7]。
如何把大型海上作战编队连接成一个有机的整体,共享作战空间的信息,获取信息优势,实现最佳协同作战,已经成为一项关键技术。
而作为目前商业化十分成熟的网络游戏开发技术,对许多关键问题已经提出了很多现成的解决方案。
