Python遊戲開發講座｜演算法篇 (電子書) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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廣瀬豪

圖書標籤:

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好的，這是一本關於遊戲開發的圖書簡介，內容不包含您提到的那本書： 深入淺齣：現代遊戲引擎設計與實現（電子書） 告彆黑盒操作，直擊核心原理，掌控遊戲開發的主導權 本書是一部為有誌於深入理解遊戲引擎底層機製、渴望從“遊戲使用者”蛻變為“遊戲架構師”的開發者量身定製的深度指南。我們摒棄瞭對特定商業軟件API的簡單調用教學，轉而聚焦於驅動現代遊戲運行的那些通用且核心的計算機科學原理、數學模型以及軟件工程實踐。 閱讀本書，你將係統地學習如何從零開始構建一個功能完備、性能優異的輕量級遊戲引擎，理解圖形渲染管綫、物理碰撞檢測、資源管理、輸入處理以及高級人工智能決策背後的數學和邏輯基礎。 --- 第一部分：引擎基石與架構設計（The Engine Foundation） 本篇將引導讀者搭建起整個遊戲引擎的骨架，討論在不同硬件約束下如何做齣最佳的架構決策。 第一章：現代遊戲引擎的組件劃分與生命周期管理 模塊化設計哲學： 探討麵嚮對象、麵嚮數據（ECS）以及混閤架構在遊戲引擎中的適用性與取捨。 主循環的藝術： 深入分析可變幀時間（Variable Timestep）與固定幀時間（Fixed Timestep）的實現細節，以及如何通過纍加器（Accumulator）確保物理計算的穩定性。 跨平颱抽象層（HAL）： 如何設計一套接口，使得核心邏輯可以獨立於底層操作係統和圖形API（如DirectX、Vulkan、Metal）存在。 第二章：內存管理與資源流水綫 高效的內存分配策略： 剖析堆（Heap）與棧（Stack）的傳統管理方式，重點介紹內存池（Memory Pooling）、綫性分配器（Linear Allocator）以及如何為特定數據結構定製專屬分配器，以應對遊戲運行時頻繁的對象創建與銷毀。 資源熱加載與卸載： 討論異步加載機製，如何使用觀察者模式或信號係統來管理資源的加載進度和完成通知，確保流暢的遊戲體驗。 序列化與持久化： 比較JSON、XML、二進製格式在遊戲存檔和配置中的優劣，實現可擴展的自定義二進製序列化方案。 --- 第二部分：視覺的魔法：實時渲染管綫（The Graphics Pipeline） 本部分將深入現代實時渲染的核心，從數學到代碼，揭示屏幕上動態畫麵的生成過程。 第三章：數學基礎與變換 嚮量、矩陣與四元數精講： 重新審視三維空間中的基礎運算，重點講解四元數在不産生萬嚮節死鎖（Gimbal Lock）的情況下實現平滑鏇轉的原理。 坐標係轉換的迷宮： 詳細拆解模型空間、世界空間、觀察空間、裁剪空間到屏幕空間的完整變換流程，並實現一個自定義的MVP矩陣計算器。 透視投影與正交投影的實現細節。 第四章：基礎渲染管綫構建 頂點、紋理與著色器語言（Shader Language）入門： 介紹圖形API（如OpenGL或類似接口）的工作流程，並編寫第一個頂點著色器（Vertex Shader）和片段著色器（Fragment Shader）。 光照模型： 實現基於物理的渲染（PBR）的基礎：理解環境光、漫反射（Lambertian）、高光（Blinn-Phong）的數學公式，並探討如何應用法綫貼圖（Normal Mapping）增加細節。 深度測試與混閤（Blending）： 解決透明物體的渲染順序問題，實現正確的深度寫入與顔色混閤算法。 第五章：高級渲染技術 延遲渲染（Deferred Shading）概述： 探討其解決多光源場景下性能瓶頸的優勢，並實現基礎的G-Buffer（幾何緩衝區）的寫入與光照計算。 後處理特效： 實現屏幕空間環境光遮蔽（SSAO）和基礎的泛光（Bloom）效果的數學原理和實現步驟。 --- 第三部分：運動與交互：物理與碰撞係統（Dynamics and Interaction） 本篇將把靜態的場景轉化為具有真實物理感知的世界。 第六章：剛體動力學基礎 牛頓運動定律在遊戲中的應用： 理解力和力矩的概念，實現基於歐拉積分（Euler Integration）和更穩定的半隱式歐拉積分（Semi-implicit Euler）來更新物體的位置和速度。 運動學與動力學分離： 討論角色控製器（Character Controller）與剛體模擬的隔離設計，避免穿透和不穩定的交互。 第七章：碰撞檢測的幾何學 包圍盒（Bounding Volumes）的使用： 介紹AABB（軸對齊包圍盒）和OBB（定嚮包圍盒）的檢測算法，並實現高效的層次化包圍盒結構（Bounding Volume Hierarchy, BVH）用於加速場景查詢。 連續碰撞檢測（CCD）： 解決高速移動物體“穿牆”問題的方法，探討基於時間步長的掃描。 精細化碰撞： 介紹GJK（Gilbert-Johnson-Keerthi）算法和EPA（Expanding Polytope Algorithm）在凸多麵體碰撞檢測中的應用原理。 第八章：接觸與響應 約束求解器（Constraint Solver）： 介紹如何使用迭代法（如順序軸上投影法SAP或基於增量的迭代求解器）來處理關節、地麵接觸和堆疊的穩定性。 摩擦力與恢復係數： 物理反饋的關鍵，如何根據材料屬性調整碰撞的能量損失和切嚮力的計算。 --- 第四部分：世界構建與AI邏輯（World Building & Intelligence） 本篇將超越基礎模擬，探討如何組織復雜的世界數據和驅動非玩傢角色（NPC）。 第九章：場景管理與數據驅動設計 空間劃分結構： 實現和對比四叉樹（Quadtree）和八叉樹（Octree）在二維和三維場景管理中的效率，用於視錐剔除（Frustum Culling）和查詢加速。 地形與LOD（細節層次）： 介紹高度圖的加載與渲染，以及如何使用分塊（Chunking）和LOD技術來優化大場景的渲染性能。 第十/十一章：非玩傢角色的決策係統 有限狀態機（FSM）與行為樹（Behavior Trees）： 詳細解析FSM的局限性，並重點講解行為樹如何提供更靈活、更易於維護的NPC邏輯結構。 尋路算法進階： 從A算法齣發，介紹其在網格地圖和導航網格（NavMesh）上的應用，以及如何動態更新NavMesh以適應環境變化。 總結： 本書提供的不是現成的模闆，而是藍圖和工具箱。通過跟隨本書的指引，你將建立起對遊戲引擎內部運作的深刻理解，從而有能力為任何類型的遊戲——無論是2D平颱跳躍、第一人稱射擊還是復雜的模擬遊戲——設計齣高度優化且可擴展的核心係統。掌握這些原理，你將不再受限於任何商業引擎的“最佳實踐”，而是能夠創造屬於自己的“最佳實踐”。