人工智能技術(shù)運(yùn)用于計(jì)算機(jī)游戲軟件中的對(duì)策探索

任柏成 鄒雨含

摘要：我國正處于信息時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)正在飛速發(fā)展進(jìn)步。信息技術(shù)對(duì)于社會(huì)生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域已經(jīng)形成了不可分割的一體，而且對(duì)各產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都起著基礎(chǔ)性支撐作用。計(jì)算機(jī)游戲軟件發(fā)展中，AI應(yīng)用扮演著至關(guān)重要的作用，該文探討的重點(diǎn)就是AI技術(shù)在游戲中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：人工智能;計(jì)算機(jī)游戲軟件;應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2022）12-0067-02

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和硬件技術(shù)的飛速發(fā)展，我國的計(jì)算機(jī)游戲軟件也處于蓬勃的發(fā)展過程中，可以說社會(huì)生活中已經(jīng)遍及信息技術(shù)的身影。當(dāng)前，信息技術(shù)得到了不斷的開發(fā)與應(yīng)用，在電影后期制作與動(dòng)畫制作、游戲制作等相關(guān)領(lǐng)域應(yīng)用較為廣泛。尤其是游戲畫面引進(jìn)的3D圖形技術(shù)和虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，能夠令游戲的畫面表現(xiàn)力更加完美，將動(dòng)畫的畫面感、畫質(zhì)、動(dòng)感、游戲的制作層次和視覺沖擊感增強(qiáng)。我們?cè)诰幋a的過程中，要經(jīng)過無數(shù)次的仿真探索，無數(shù)次的測(cè)試。然而研發(fā)人員在游戲軟件研發(fā)時(shí)，往往會(huì)由于缺乏科學(xué)的理論體系，從而無法有效發(fā)揮AI技術(shù)的作用，人工智能與人文關(guān)懷的融洽不是特別成熟。設(shè)計(jì)人員缺乏創(chuàng)新能力，設(shè)計(jì)出的產(chǎn)品基本都是舊框架、舊元素，無法適應(yīng)新的使用者需求，還有產(chǎn)品的迭代沒有跟上手機(jī)功能以及網(wǎng)絡(luò)信號(hào)更新和提升的速度。人工智能在游戲中的表現(xiàn)并不理想。所以，相關(guān)工作者應(yīng)該對(duì)人工智能技術(shù)在當(dāng)代計(jì)算機(jī)游戲軟件開發(fā)中的應(yīng)用加深了解。設(shè)計(jì)工作者需要對(duì)前人的成果深刻學(xué)習(xí)深刻研究以后得出科學(xué)結(jié)論，并且在傳承的基礎(chǔ)上經(jīng)過思考和實(shí)踐后創(chuàng)新。

1 人工智能應(yīng)用在游戲引擎中

信息社會(huì)人們的溝通方式多種多樣，處理的事情紛繁復(fù)雜，在高效率工作成為剛需的同時(shí)，人們的生活壓力越來越大，太多的城市居民扛著各種各樣的經(jīng)濟(jì)壓力、債務(wù)壓力、學(xué)習(xí)壓力、工作壓力、生活壓力，人們的情感和精神比過去需要承受更多更深刻的壓力。生活的壓力需要釋放，社會(huì)人群疲憊感增強(qiáng)，越來越多的年輕人需要釋放壓力，想要通過適當(dāng)?shù)陌l(fā)泄來保持正常的情緒和健康的心理。想要發(fā)泄心中的不滿，很多人選擇計(jì)算機(jī)游戲，計(jì)算機(jī)游戲有著天然的引力，而且植入電腦和手機(jī)以后，隨著體驗(yàn)感的進(jìn)步和便利感的增強(qiáng)，越來越多的計(jì)算機(jī)游戲搬上熒幕。計(jì)算機(jī)游戲目前分為單機(jī)游戲和互聯(lián)網(wǎng)游戲，互聯(lián)網(wǎng)游戲又通過客戶端植入電腦，或者植入手機(jī)，現(xiàn)在越來越多的爆款游戲，不僅可以愉悅身心，放松心情，還很開發(fā)智力，對(duì)人腦的潛能有進(jìn)一步的啟發(fā)作用。在設(shè)計(jì)3D游戲時(shí)，要兼顧以下幾點(diǎn)：一方面游戲性能最為關(guān)鍵，此外3D設(shè)計(jì)功能還需要得到不斷提升，另一方面在設(shè)計(jì)游戲畫面時(shí)，不但要從質(zhì)量上做好藝術(shù)設(shè)計(jì)，還需要修改更多游戲各方面性能的數(shù)據(jù)，這給程序員帶來了巨大的挑戰(zhàn)。最終解決這些問題的方法是改進(jìn)游戲引擎，游戲屏幕設(shè)計(jì)一般采用引擎中的層次化設(shè)計(jì)方法，游戲引擎的主體結(jié)構(gòu)由高級(jí)界面、中級(jí)界面和低級(jí)界面三部分組成。對(duì)于高級(jí)界面而言，玩家可憑借AI技術(shù)來對(duì)中級(jí)界面進(jìn)行把控，同時(shí)還可以對(duì)算法進(jìn)行修改，以達(dá)到對(duì)游戲人物與戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作的控制目的;對(duì)于中層界面而言，為將高質(zhì)服務(wù)呈現(xiàn)給用戶，實(shí)現(xiàn)高難度游戲動(dòng)作，其能夠在結(jié)合底層界面的基礎(chǔ)上，通過底層界面來對(duì)動(dòng)作與動(dòng)畫進(jìn)行把控;對(duì)于低級(jí)界面而言，其能夠幫助開展3D渲染與物理計(jì)算等作業(yè)，還能夠?qū)τ螒蚪巧膭?dòng)作與動(dòng)畫進(jìn)行有效控制。然而，下界面僅適用于從位置與方向上調(diào)整工作角色，無法完成跳躍作業(yè)，相應(yīng)操作必須從中央接口完成。

在計(jì)算機(jī)對(duì)游戲需求日益增長的背景下，游戲程序的設(shè)計(jì)面臨著很大的困難。比如，3D游戲一定要注意3D技術(shù)的應(yīng)用，提高游戲畫面的表現(xiàn)力。除了站在內(nèi)容角度上對(duì)藝術(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行衡量外，還有必要將相應(yīng)數(shù)據(jù)引入到邏輯環(huán)節(jié)中，這對(duì)于數(shù)據(jù)的處理或整合無疑是巨大的挑戰(zhàn)，這就要求采用層次化的設(shè)計(jì)方法，在一定程度上闡明人工智能技術(shù)的應(yīng)用，具體應(yīng)用引擎的結(jié)構(gòu)可以分為三個(gè)方面：高級(jí)接口的設(shè)計(jì)主要考慮了算法的作用人工智能。工作人員可借助該程序來對(duì)界面進(jìn)行整合，以此來對(duì)游戲角色的種種動(dòng)作進(jìn)行有效把控。在啟用中間層接口時(shí)，AI算法的作用不可忽視。游戲可以執(zhí)行更困難的操作。界面的主要作用在于對(duì)角色動(dòng)作與動(dòng)畫進(jìn)行把控，同時(shí)兼具三維渲染與物理計(jì)算等作用。然而，下界面僅適用于從位置與方向上調(diào)整工作角色，無法完成跳躍作業(yè)，相應(yīng)操作必須從中央接口完成。隨著互聯(lián)網(wǎng)的不斷發(fā)展，人們?cè)絹碓狡诖哔|(zhì)量的游戲，這對(duì)于游戲研發(fā)者而言無疑是巨大的挑戰(zhàn)。游戲的功能需要足夠強(qiáng)大，游戲的模式和線上聯(lián)機(jī)的需求也增多，游戲的設(shè)置、游戲的支撐系統(tǒng)，都給游戲開發(fā)提出了巨大挑戰(zhàn)。在設(shè)計(jì)游戲的過程中，3D圖形技術(shù)顯得至關(guān)重要，因?yàn)槠潢P(guān)系到游戲畫面的張力。在設(shè)計(jì)畫面時(shí)，一方面要力求美術(shù)質(zhì)量，同時(shí)需要編輯數(shù)據(jù)，而且效果除了設(shè)計(jì)美學(xué)、靜態(tài)美學(xué)因素，還要進(jìn)一步融入色彩和動(dòng)態(tài)美學(xué)元素。這些問題的解決最終就是借助引擎得以實(shí)現(xiàn)。在設(shè)計(jì)畫面時(shí)，主要將層次設(shè)計(jì)法應(yīng)用到引擎中，其中每個(gè)環(huán)節(jié)都滲透了AI技術(shù)。游戲引擎的內(nèi)部結(jié)構(gòu)共分為三大部分，分別是高層、中層和底層接口，高層接口通過人工智能調(diào)控中層接口，進(jìn)行游戲角色戰(zhàn)術(shù)動(dòng)作操作，中層接口通過控制底層接口控制動(dòng)畫和運(yùn)動(dòng)畫面，保證游戲角色能夠進(jìn)行高難度動(dòng)作，底層接口則負(fù)責(zé)基本動(dòng)作，提供3D渲染功能。3D功能充分應(yīng)用在畫面設(shè)置中，給人以強(qiáng)大的視覺沖擊，很刺激的視覺體驗(yàn)，身臨其境。

2 人工智能應(yīng)用在路徑規(guī)劃中

計(jì)算機(jī)游戲中的角色運(yùn)行還需要規(guī)劃設(shè)計(jì)路徑，參考游戲的大小和角色的特點(diǎn)，路徑設(shè)計(jì)有兩種形式，分別是局部設(shè)計(jì)和全局設(shè)計(jì)兩種。設(shè)計(jì)游戲要有整套的方案和格局，要有精密的環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)，要有很多步驟的測(cè)試和聯(lián)合，還要有情感心理學(xué)專家給出比較專業(yè)的用戶體驗(yàn)。就當(dāng)前市面上存在的游戲而言，游戲人物依舊采用傳統(tǒng)的游戲模式，例如將機(jī)械建筑、動(dòng)物、人等設(shè)置為主要的游戲人物，同時(shí)角色運(yùn)動(dòng)也僅限于方向變化與位置變化。在使用AI技術(shù)之后，游戲得到了升級(jí)，游戲角色不僅能夠任意移動(dòng)，而且還能實(shí)現(xiàn)高難度操作，可以說AI技術(shù)極大改善了游戲設(shè)計(jì)。憑借AI技術(shù)中的噪聲函數(shù)，可以對(duì)角色轉(zhuǎn)向展開有效控制，還可以用隨機(jī)函數(shù)來處理轉(zhuǎn)向力的控制變量。在計(jì)算的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠?qū)巧D(zhuǎn)向力進(jìn)行控制，以協(xié)調(diào)用戶指令和角色轉(zhuǎn)向。同時(shí)，憑借AI技術(shù)，還能夠?qū)巧膶?shí)際位置與動(dòng)作路線進(jìn)行記錄，以此來防止動(dòng)作與路線出現(xiàn)重復(fù)問題。此外，AI技術(shù)還能借助投影目標(biāo)來保證角色移向目標(biāo)點(diǎn)。

由于游戲本身的屬性，角色需要在繞離障礙物的情況下移動(dòng)，因此角色的移動(dòng)范圍是一定的。碰撞這種情況與算法類型無關(guān)，其必然存在于游戲設(shè)置中。為了避免角色與障礙物的碰撞，可以將傳感器應(yīng)用在游戲場(chǎng)景里。在障礙物情況較為復(fù)雜的情況下時(shí)，一方面可憑借傳感器來減少碰撞，另一方面還可以憑借算法來對(duì)障礙物的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行判斷，從而為后續(xù)操作奠定基礎(chǔ)。移動(dòng)的道具或角色是動(dòng)態(tài)障礙物的常見類型。在算法基礎(chǔ)上，可明確動(dòng)態(tài)障礙物的運(yùn)動(dòng)軌跡。一般情況下，游戲角色可以輕松繞離大型建筑物等非動(dòng)態(tài)障礙物。游戲過程中，角色的活動(dòng)類型還有模式型和聚類型之分，為了保證角色運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)更加合理，經(jīng)常引入跟蹤算法、測(cè)試盒算法和身體算法等算法。

對(duì)于游戲中人物的運(yùn)動(dòng)，我們主要考慮位置和方位屬性，在角色類型上，我們可以借助小子的方向力將其細(xì)化為動(dòng)物或人的自由運(yùn)動(dòng)字符，以及飛機(jī)或摩托車等逃逸字符。隨機(jī)運(yùn)動(dòng)是AI技術(shù)的最直接體現(xiàn)者。在傳統(tǒng)的游戲設(shè)置中，為了更好地對(duì)角色移動(dòng)進(jìn)行控制，一般使用隨機(jī)數(shù)法，角色的移動(dòng)并不穩(wěn)定和一致。戰(zhàn)略游戲里常用全局設(shè)計(jì)法，即統(tǒng)一算出全部目的地路徑;動(dòng)作游戲中常使用局部設(shè)計(jì)法，這種方法在明確運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，一般需要視角色四周環(huán)境而定。游戲中角色的路徑設(shè)計(jì)固定了以后，就需要分析路邊物質(zhì)、路徑，同時(shí)搜索相關(guān)的路徑。

目前的三維游戲多數(shù)中通過三維圖表示游戲場(chǎng)景，通過重力模擬的方式進(jìn)行二維圖向三維圖轉(zhuǎn)變，例如跳躍動(dòng)作。引入人工智能技術(shù)以后，游戲中的空間劃分、路標(biāo)構(gòu)建和導(dǎo)航設(shè)計(jì)更加方便，同時(shí)還能優(yōu)化角色的運(yùn)動(dòng)路線，避免畫面過于復(fù)雜導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰。實(shí)際的人工智能技術(shù)計(jì)算角色運(yùn)行路徑是按照如下步驟進(jìn)行的：第一，計(jì)算角色需要運(yùn)行的最短路徑，為實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，游戲要在算法核算的基礎(chǔ)上構(gòu)建最短路徑;第二，對(duì)運(yùn)行代價(jià)進(jìn)行核算，即要核算出游戲角色運(yùn)行過程中需承擔(dān)的運(yùn)動(dòng)代價(jià)，以此來找出最優(yōu)代價(jià)，以明確角色運(yùn)動(dòng)的合理性;第三，利用分層次法來對(duì)路徑進(jìn)行計(jì)算，依照現(xiàn)實(shí)需求可用級(jí)別不同的空間來看待游戲搜索空間，從而在計(jì)算后對(duì)搜索空間進(jìn)行進(jìn)一步的細(xì)化，有利于提升計(jì)算的準(zhǔn)確性，合理規(guī)劃游戲軟件路徑。

3 人工智能應(yīng)用在角色運(yùn)動(dòng)中

就目前市面上已運(yùn)營的游戲類型而言，機(jī)械建筑與游戲角色一般在朝向與位置上發(fā)生變化。在傳統(tǒng)的游戲運(yùn)營中，一般也使用以上兩種運(yùn)動(dòng)類型，然而其技術(shù)已經(jīng)落后。隨著AI技術(shù)的不斷展開，游戲角色的運(yùn)動(dòng)更加自由，還能夠?qū)崿F(xiàn)高難度操作。憑借噪聲函數(shù)，可以對(duì)角色轉(zhuǎn)向展開有效控制，還可以用隨機(jī)函數(shù)來處理轉(zhuǎn)向力的控制變量。在計(jì)算的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)能夠?qū)巧D(zhuǎn)向力進(jìn)行控制，以協(xié)調(diào)用戶指令和角色轉(zhuǎn)向。

要想操作游戲角色，還要設(shè)計(jì)與規(guī)劃動(dòng)作路線。依照不同的游戲角色與大小，可分別站在局部設(shè)計(jì)與全局設(shè)計(jì)角度上來設(shè)計(jì)角色路徑。戰(zhàn)略游戲里常用全局設(shè)計(jì)法，即統(tǒng)一算出全部目的地路徑;動(dòng)作游戲中常使用局部設(shè)計(jì)法，這種方法在明確運(yùn)動(dòng)軌跡時(shí)，一般需要視角色四周環(huán)境而定。對(duì)于特定的額游戲角色，一旦明確了具體的角色路徑，就必須搭建搜索空間使用，對(duì)棋盤上的素材或路徑展開分析，并對(duì)相關(guān)路徑進(jìn)行搜索或記錄。就三維游戲而言，其主要借助三維圖形來設(shè)置游戲場(chǎng)景，并將重力模擬設(shè)置在場(chǎng)景模擬中，然而以上場(chǎng)景實(shí)則為跳躍動(dòng)作和平面等二維圖形，因此研究空間是建立在平面二維投影上的，同時(shí)借助AI技術(shù)來幫助構(gòu)建道路信號(hào)、導(dǎo)航線和空間分割等操作，并憑借AI技術(shù)來對(duì)角色路徑進(jìn)行優(yōu)化，避免某一領(lǐng)域角色過多造成資源過載，復(fù)雜的圖像和系統(tǒng)在游戲中崩潰等問題。AI技術(shù)具有以下功能：對(duì)角色操作的便捷路徑進(jìn)行核算，對(duì)于目前的游戲設(shè)計(jì)而言，路徑探索已不再是難題，難題在于怎么利用算法在所有路徑中探索出最短路徑，以此來實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約的目的;對(duì)操作路徑的成本來進(jìn)行核算，如何找出最低路徑移動(dòng)成本是游戲設(shè)計(jì)的重中之重，在此之后才能通過交叉指標(biāo)分析成本，判斷是否合理;在計(jì)算層次路徑時(shí)，鑒于搜索空間的層次是各不相同的，因此在實(shí)現(xiàn)路徑計(jì)算之后，還要進(jìn)一步細(xì)化搜索空間，這樣才能更加精確地進(jìn)行路徑計(jì)算，如果優(yōu)化路徑規(guī)劃，游戲軟件路徑規(guī)劃可以更合理。人工計(jì)數(shù)還能夠?qū)巧倪\(yùn)動(dòng)路線進(jìn)行記錄，保證運(yùn)動(dòng)過程中不會(huì)重復(fù)路線。在進(jìn)行游戲操作時(shí)，限于角色的機(jī)動(dòng)性，角色在遇到障礙物時(shí)，不可避免地會(huì)出現(xiàn)碰撞這種問題。如果將傳感器應(yīng)用在游戲中，其能夠幫助判斷障礙物，通過算法區(qū)分障礙物類型，進(jìn)而完成后續(xù)要求。

4 結(jié)語

綜上所述，在計(jì)算機(jī)游戲軟件設(shè)計(jì)中，對(duì)人工智能的需求是維持計(jì)算機(jī)游戲軟件進(jìn)一步開發(fā)和發(fā)展的必要因素。但是這技術(shù)的引入和人工智能技術(shù)的應(yīng)用卻是一個(gè)復(fù)雜過程，在這個(gè)復(fù)雜過程中，我們做出一系列科學(xué)探索。引入人工智能技術(shù)有利于提升畫面的清晰度以及角色的動(dòng)作復(fù)雜度，優(yōu)化角色路徑規(guī)劃，但是該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)仍有待開發(fā)之處，相關(guān)工作者必須不斷探索。不斷達(dá)成與時(shí)俱進(jìn)的新成就。

參考文獻(xiàn)：

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】