游戏引擎教学版软件的开发研究

谢景明 钟闰禄

摘要： 游戏成为了信息娱乐市场的热门，越来越多的技术人员从事游戏开发行业。本文首先对游戏引擎技术进行了概述，然后选择3个代表性的游戏引擎进行对比分析，最后讨论了游戏引擎教学版软件的实现思路。

关键词：游戏引擎；游戏开发；Unity3D；Cocos2d；Libgdx

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）09-0216-02

1 游戏引擎技术概述

游戏技术已经成为信息技术的主流分支之一，越来越多的人员投入了游戏开发行业。由于游戏市场的激烈竞争，对游戏开发的周期越来越高，当前主要的手段是通过游戏引擎来进行游戏开发。游戏引擎技术对复杂的底层技术进行了封装，为程序员提供了各种功能强大的调用接口，甚至可视化的开发工具，大大降低了游戏开发的难度和時间，使开发人员能够快速地进行游戏开发。

目前市场上有众多的游戏引擎，它们当中有商用收费的，也有免费开源的；架构上有重量级的，也有轻量级的，其中Unity3D、Cocos2d、Libgdx等游戏引擎较为常见。在日常的教学中，使用教学用途的游戏引擎十分有必要，这样能够让学员系统地掌握游戏开发的有关理论知识。

2 游戏引擎技术比较

游戏技术涉及的技术领域较多，例如资源管理、网络引擎、I/O库、图形数学库、物理引擎、渲染器、声音引擎、实体模块、动画系统、场景管理、特效支持、控制逻辑框架、游戏GUI和游戏开发工具等，因此不同类型的游戏引擎所提供的功能、性能也是不尽相同的，表1选取了三个典型的游戏引擎进行对比。

3 系统实现

3.1功能介绍

游戏引擎教学版软件主要提供了12个功能模块，分别为几何体构造、颜色、视图、纹理、场景、线性代数、动画、碰撞检测、OpenGL、物理引擎、游戏演示、帮助（见图1），这些功能模块通过不同的角度，以可视化的方式展示游戏开发所需要的相关技术以及技术原理。

3.2实现代码示例

公共基础代码（配置上相关的注释）：

public void reshape（GLAutoDrawable drawable， int x， int y， int width，int height） {

/*

* OpenGL中的gl库是核心库，glu是实用库，glut是实用工具库，gl是核心，glu是对gl的部分封装，glut是OpenGL的跨平台

* 工具库， gl中包含了最基本的3D函数，而glu似乎对gl的辅助，如果算数好，不用glu的情况下，也是可以做出同样的效果。

* glut是基本的窗口界 面，是独立于gl和glu的，如果不喜欢用glut可以用MFC和Win32窗口等代替，但是glut是跨平台的，

* 这就保证了我们编出的程序是跨平台的， 如果用MFC或者Win32只能在windows操作系统上使用。

* 选择OpenGL的一个很大原因就是因为它的跨平台性，所以我们可以尽量地使用glut 库

*/

final GL2 gl = drawable.getGL（）.getGL2（）；

final GLU glu = GLU.createGLU（gl）；

if （height <= 0） // avoid a divide by zero error！

height = 1；

final float h = （float） width / （float） height；

gl.glViewport（0， 0， width， height）；

gl.glMatrixMode（GL2.GL_PROJECTION）；

gl.glLoadIdentity（）；

glu.gluPerspective（45.0f， h， 1.0， 20.0）；

gl.glMatrixMode（GL2.GL_MODELVIEW）；

gl.glLoadIdentity（）； }

//清除屏幕

public static void glClear（GL2 gl） {

gl.glClear（GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT）；}

特定功能代码，以绘制带有纹理的六面体为例：

public void display（GLAutoDrawable drawable） {

//采用纹理贴图

int texture = Picture.showTexture（gl， "data/WenLi.png"）；

final GL2 gl = drawable.getGL（）.getGL2（）；

gl.glClear（GL.GL_COLOR_BUFFER_BIT | GL.GL_DEPTH_BUFFER_BIT）；

gl.glLoadIdentity（）；

//创建点，正六面体，8个顶点

float R = 1.2f；

float points[][] =new float[8][3]；

points[0][0] = 0；

points[0][1] = R；

points[0][2] = 0；

points[1][0] = 0；

points[1][1] = R / 3；

points[1][2] = （float） （R * 2 * sq2 / 3）；

points[2][0] = （float） （R * sq2 / sq3）；

points[2][1] = R / 3；

points[2][2] = （float） （-R * sq2 / 3）；

points[3][0] = （float） （-R * sq2 / sq3）；

points[3][1] = R / 3；

points[3][2] = （float） （-R * sq2 / 3）；

for （int i = 0； i <4； i++） {

points[4 + i][0] = -points[i][0]；

points[4 + i][1] = -points[i][1]；

points[4 + i][2] = -points[i][2]；}

//创建对称的三维多面体顶点的索引

int[][] V_INDEX = { { 0， 1， 7， 2 }， { 0， 2， 5， 3 }， { 0， 3， 6， 1 }，

{ 4， 6， 3， 5 }， { 4， 7， 1， 6 }， { 4， 5， 2， 7 } }；

gl.glLoadIdentity（）；

gl.glTranslatef（0.0f， 0.0f，-6.0f）；

//绘制六面体和纹理

float x=0.0f，y=0.0f；

for （int i = 0； i < V_INDEX.length； i++） {

for （int j = 0； j < V_INDEX[i].length； j++） {

if（j%4==0）{

x=0.0f；

y=0.0f；}

if（j%4==1）{

x=1.0f；

y=0.0f； }

if（j%4==2）{

x=1.0f；

y=1.0f； }

if（j%4==3）{

x=0.0f；

y=1.0f； }

//gl.glColor3f（red， green， blue）；

gl.glTexCoord2f（x， y）；

gl.glVertex3f（points[V_INDEX[i][j]][0]，

points[V_INDEX[i][j]][1]， points[V_INDEX[i][j]][2]）； }}

gl.glEnd（）； // Finished Drawing The Triangle

gl.glFlush（）；}

游戲引擎案例的运行结果如图2，3所示：

下面以几何体菜单为例，演示各个子模块的功能，点击子菜单项“基本三角形”，显示下图：

参考文献：

[1] 谢景明. 3D游戏引擎技术开发的研究[J].广州番禺职业技术学院学报，2009（4）.

[2] Unity. 基本概况. https：//unity3d.com/cn/public-relations [ EB/OL]. 2017.12.1