三維技術(shù)在電子游戲的應(yīng)用

麥豪發(fā)

摘? 要：電子游戲可謂是當(dāng)今時(shí)代最受人們歡迎的活動(dòng)之一。最開始時(shí)，電子游戲最初誕生于電子研究實(shí)驗(yàn)，開始并沒有立即擁有其概念，且由其延展開來的游戲類型，藝術(shù)題材，承載技術(shù)等區(qū)分亦是隨發(fā)展而獲得成型，在電子游戲最具代表性的特點(diǎn)之一畫面圖像表現(xiàn)中，技術(shù)支持則起著頂梁柱的作用，其中的三維技術(shù)則在電子游戲后期至今發(fā)展中起著引擎般的重要作用，從二維空間到三維空間，它使得虛擬空間中模擬的扁平的世界進(jìn)一步地靠近了我們的現(xiàn)實(shí)世界，沖擊我們的感官體驗(yàn)。

關(guān)鍵詞：三維技術(shù);電子游戲;游戲

1三維技術(shù)給游戲界帶來變革

1.1三維游戲初現(xiàn)如新世界

1976年，雅達(dá)利發(fā)明第一個(gè)主視角的三維游戲《夜晚駕駛者》。

1990年，《星際惡棍》與《地下創(chuàng)世紀(jì)》的游戲開發(fā)出來，這兩個(gè)游戲在當(dāng)時(shí)剛起步的計(jì)算機(jī)時(shí)代實(shí)現(xiàn)了全3D游戲畫面，

1992年，id software的《德軍總部3D》一定程度上畫好現(xiàn)代第一人稱設(shè)計(jì)游戲的雛形，并深遠(yuǎn)影響該類型游戲后期發(fā)展。

但是隨后，1996年id software再發(fā)行了一款叫《雷神之錘》的第一人稱射擊游戲后，再次在電子游戲產(chǎn)業(yè)界中掀起波瀾。

并且在現(xiàn)時(shí)代衍生出一個(gè)問題，偽三維與真三維游戲的區(qū)分，到底哪一個(gè)才稱得上是史上第一個(gè)三維游戲。

而1996年的《雷神之錘》這部作品，則是id software的主心骨程序員潛心研究圖像技術(shù)之久，公司運(yùn)作狀況經(jīng)歷跌宕起伏過后，終于誕生的產(chǎn)物。無論是玩家操控的角色還是敵對(duì)的怪物角色，都是用三維建模實(shí)現(xiàn)，并且在光效上，這款游戲也真正使用了動(dòng)態(tài)光源，讓火光和射擊的場(chǎng)景更加逼真了些：玩家初次體驗(yàn)到在虛擬世界中架構(gòu)的三維空間的明暗對(duì)比。在那一刻，宛如人們打開了虛擬新世界的大門。

1.2游戲引擎的工具概念

游戲開發(fā)技術(shù)已從三維圖像處理拓展至更廣更高的層面，也使得游戲的制作變得復(fù)雜起來，從而出現(xiàn)了游戲引擎這一概念。游戲引擎，并不是制作游戲一定需要的，但是絕對(duì)有利的工具。如同一輛車子，雖然沒有引擎，你也可以去推，去拉，讓他動(dòng)起來。但一輛有引擎的車，能輕易地就能開動(dòng)。

三維電子游戲引擎開發(fā)，實(shí)際上就是采用當(dāng)前系統(tǒng)開發(fā)的成熟的主流技術(shù)，結(jié)合C++和OpenGl技術(shù)，設(shè)計(jì)并開發(fā)了一個(gè)新的游戲引擎系統(tǒng)。

此后游戲產(chǎn)業(yè)界與游戲引擎開發(fā)或圖像技術(shù)開發(fā)可以說是緊密聯(lián)系著攜手進(jìn)步，每一次驚為天人的作品出現(xiàn)皆是背后有著技術(shù)支持革新，或者說技術(shù)更新背后亦有著游戲推動(dòng)。

1.3各具特色的游戲引擎應(yīng)運(yùn)而生

在1996年的《雷神之錘》，id software公司將用以制作此游戲的引擎開源了，推動(dòng)20世紀(jì)末游戲引擎的發(fā)展，衍生出各個(gè)后來知名的引擎。

例如：

虛幻引擎，兼容性優(yōu)異，可用于制作各種平臺(tái)的游戲，無論是網(wǎng)頁的，單機(jī)的還是手機(jī)游戲，受各大獨(dú)立制作者歡迎，相對(duì)友好。

寒霜引擎，擅長運(yùn)行龐大復(fù)雜的游戲場(chǎng)景地圖，而且可以盡可能低程度地占用機(jī)器能力處理物體破壞效果。

起源引擎，擁有優(yōu)秀的角色動(dòng)畫，高度智能的AI。

諸如此類等等還有許多各色游戲引擎，游戲引擎的發(fā)展也代表著電子游戲文明的推進(jìn)、豐富。

2三維技術(shù)在游戲圖像上的各方面體現(xiàn)

2.1三維建模為基礎(chǔ)對(duì)象

隨著現(xiàn)代科技水平的不斷提高，游戲制作越來越精美，使得大眾游戲玩家的視覺審美要求也越來越高，原有的傳統(tǒng)二維視覺游戲畫面效果，簡(jiǎn)單的代表性、符號(hào)性圖像已經(jīng)無法滿足現(xiàn)代游戲玩家的視覺審美需求。

目前大體來說建模方式有這幾種，

人手利用三維軟件設(shè)計(jì)、構(gòu)建。這類軟件眾多如Maya，3dmax等，在這些軟件中利用各種基礎(chǔ)幾何體進(jìn)行各種人工修改，從而創(chuàng)作出自己想要的物體，電子游戲所需的角色，場(chǎng)景，道具等。

使用三維掃描儀，能將現(xiàn)實(shí)世界中的真實(shí)物體的立體彩色信息轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)中的數(shù)字信號(hào)，將實(shí)物數(shù)字化，從而立馬獲得其數(shù)字物體模型，而后亦可進(jìn)行再處理，模型修改等。

模型作為三維游戲里最重要的基礎(chǔ)，模型的精度高低水平控制對(duì)于游戲優(yōu)化的影響，角色的建模造型，影響著角色的印象、神態(tài)等，而場(chǎng)景則影響著整個(gè)游戲世界觀，環(huán)境、氛圍渲染。起著影響整個(gè)游戲基調(diào)的作用。

2.2材質(zhì)貼圖起輔助作用

指附加在某物體或物體上某個(gè)面的單個(gè)或多種特性，如顏色，光亮程度，不透明度等。材質(zhì)貼圖在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中是把存儲(chǔ)在內(nèi)存里的位圖包裹到3D渲染物體的表面。紋理給物體提供了豐富的細(xì)節(jié)，用簡(jiǎn)單的方式模擬出了復(fù)雜的外觀一般情況這些特征即是模擬現(xiàn)實(shí)物體的材質(zhì)例如木材，石頭等不同物質(zhì)擁有不同的特點(diǎn)，將其附加于三維建模中的多邊形上以獲得效果則為其用途。一般情況可以說是用以輔助三維建模實(shí)現(xiàn)效果的技術(shù)，但在有的時(shí)候，會(huì)出現(xiàn)用貼圖偽裝三維效果如將一張擁有五官的二維貼圖貼在一個(gè)球體上便可充當(dāng)人的臉部，這種舊時(shí)代的做法雖在現(xiàn)在看來并不叫好，但確實(shí)省人力時(shí)間成本。

2.3動(dòng)作捕捉標(biāo)志革新發(fā)展

在傳統(tǒng)三維電子游戲中，游戲角色等模型運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)，一般來說是由動(dòng)畫師來負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)動(dòng)作并慢慢調(diào)整綁定模型的骨架以實(shí)現(xiàn)理想中要獲得的效果。當(dāng)然這是需要漫長的工作進(jìn)展，且需要理想的動(dòng)作構(gòu)思經(jīng)驗(yàn)，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的熟練度等。然而，在電子游戲中，這尚是一份吃苦不討好的工作，投入再多，最后得出的效果還是讓人覺得不自然的、違和的情況大有常在。漸漸一個(gè)新技術(shù)映入游戲開發(fā)者眼中，動(dòng)作捕捉。他是在現(xiàn)實(shí)運(yùn)動(dòng)物體中的關(guān)鍵部位設(shè)置跟蹤器，以獲得這些關(guān)鍵部位在運(yùn)動(dòng)中的參數(shù)，再將這些參數(shù)在機(jī)器中的三維空間中重現(xiàn)，這樣即可以獲得自然可謂完美的運(yùn)動(dòng)效果，既節(jié)省慢慢用模型做動(dòng)畫的人力時(shí)間，只是在此階段仍屬初生階段，距離普及推廣此說還很遠(yuǎn)，自然技術(shù)成本問題還是存在著。運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫是三維電子游戲的動(dòng)態(tài)屬性，其表現(xiàn)著游戲三維空間中的立體活力。或許在不久的未來，當(dāng)條件充足允許后，整個(gè)游戲業(yè)界將基本普及應(yīng)用動(dòng)作捕捉此一技術(shù)完成變革。

2.4光影渲染的重要作用

渲染作為著圖像處理的最后階段，大致展現(xiàn)出該電子游戲最終的三維效果，在三維軟件中此渲染有著兩個(gè)概念shade（著色）render（渲染），一般來說shade是作為一種顯示形式，作用于軟件的應(yīng)用窗口中，可以理解為預(yù)覽模式，根據(jù)不同的三維軟件，該shade模式會(huì)有著不同的顯示質(zhì)量，燈光效果、陰影效果、紋理效果的程度區(qū)別。而要實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的圖像，則要將制作的三維模型、場(chǎng)景經(jīng)過render工序輸出。

而在玩家實(shí)際體驗(yàn)的電子游戲中，三維技術(shù)提供了優(yōu)秀的游玩效果，如渲染中的燈光效果，光源的衰減，游戲畫面攝像機(jī)與被攝主體、游戲場(chǎng)景的景深效果，光照在不同材質(zhì)紋理上的效果，最后這個(gè)可以說是一大重點(diǎn)。

結(jié)論

電子游戲在電子科研中的應(yīng)運(yùn)而生，仿佛已說明其與科學(xué)技術(shù)不可或缺的緣。而如今，三維圖像技術(shù)作為新生代電子游戲派別的重要科技支撐已毋庸置疑，在游戲業(yè)界，絕大部分情況下所有對(duì)業(yè)界的新沖擊的產(chǎn)品，都是與科技、圖像技術(shù)掛鉤著。在、不到半個(gè)世紀(jì)的時(shí)間里，電子游戲無論從硬件和軟件都發(fā)生了翻天覆地的變化，并且電子游戲也一直行走在科技的前沿。

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