踏上遊戲引擎之路

還記得剛開始上班的第一天，手裡抱著DirectX相關的幾本書，準備好好學習一下關於哪些炫酷畫面的單機遊戲是如何做出來的。結果小組組長拉著我和剛來的一位同學到會議室，面前擺在一張關於伺服器框架的圖，一句話：「團隊暫時不缺客戶端，你們做伺服器吧！」。當時都懵掉了，大學期間找好工作後，為了準備實習，都是在自學Windows操作系統原理和DirectX，Linux只是簡單會裝系統，簡單的玩玩而已。我表明了自己的狀況後，組長說了句：「沒事，只要會C++就可以的」，就這樣開始了遊戲伺服器端的開發，一晃就是十年。

如今，當年的衝動和激情仍在涌動，每每看到哪些精美的遊戲畫面，都會被深深吸引，想要一探究竟。本周走馬觀花地閱讀了一遍《遊戲引擎架構》，被遊戲引擎涉及到知識量深深地震驚了，遊戲開發的精華和激動人心的部分，原來都在引擎裡面。幡然悔悟，原來自己也就只能算個偽遊戲程序員罷了。

《遊戲引擎架構》這本書，涉及的面比較廣，每個知識點深度一般，全書都是圍繞這下面這張引擎知識框架圖展開。

不同層級的知識量都是驚人的，憑記憶大概介紹下：

Hardware(硬體)：

遊戲所運行的硬體主要涉及到的核心硬體那當然是GPU了，GPU據我所知它的計算方式和CPU有非常大的區別，GPU的架構是基於向量運算的，對於圖形圖像的數據處理起來要高效許多，也被大量用於科學計算。現在包含GPU的設備如普通的PC、遊戲主機、手機，現在的性能都非常牛。

Drivers(驅動)：

通往OS和硬體的中間層，就是驅動。鍵盤、滑鼠、顯示器都是需要驅動程序才能進行高級編程。

OS(操作系統)：

說起操作系統也是五花八門，PC端如：Windows、Linux、Mac等，手機端如：iOS、Andriod、Windows phone等。做遊戲開發，涉及到性能問題，如果對操作系統原理和相應的平台有不了解，那會死的很慘。

3rd Paryt SDKs(第三方SDK)：

遊戲引擎的最基本的編程元素，圖形渲染如：DirectX、OpenGL、貌似還有一個最新的叫Vulcan。C++基本庫：STL、Boost、還有超級炫技的Loki。

Platform Independence Layer（平台獨立層）：

硬體、OS、圖像渲染各種都是五花八門，為了基於引擎開發的遊戲能夠運行在這些平台下，就需要封裝一層用於隔離這些依賴。花樣又多了：平台偵測、原子數據類型、容器和迭代器、文件系統、網路傳輸、高精度定時器、多線程、圖形渲染的封裝、物理引擎的封裝等。看到這一層有種想哭的感覺，C++功力不夠，多個平台不了解，看懂尚需時間，自行封裝簡直要命。各種兼容性，搞不死也半殘。

Core Systems(核心系統)：

該層基於平台獨立層提供的介面，進一步封裝遊戲引擎需要的核心模塊。如：模塊的啟動和終止、斷言機制、單元測試、內存管理、數學庫、字元串庫、語言的反射機制、非同步IO等等。

Resources(資源管理)：

遊戲涉及的資源也是五花八門，號稱第九藝術真不是吹的，紋理、材質、3D網格、視頻、音頻、字體、碰撞和物理參數等等，都需要非常好的工具和機制才能分管好線下和運行時的資源。

Low Level Render(低階渲染)：

說到這裡，準備好積累多年的數學知識開始要用上拉，再往上層走，再次領略數學的重要性和自己的無知。圖形圖像的知識早都還給老師了，如何是好。光柵圖形渲染、紋理和材質的渲染、靜態動態光照模型、攝像機、圖元剔除等等名詞。

Scene Graph(場景)：

2D、3D場景的繪製、各種神奇的框架分割數據結構和導航演算法。

Visual Effects（視覺特效）：

粒子、貼花、HDR光照、動態陰影、後期效果等等。

Front End (前端)：

繪製完場景、和各種模型後，需要覆蓋在其上一層UI、菜單等。

Skelton Animation(骨骼動畫)：

角色動畫的基本方法，骨骼節點加蒙皮，至於演算法和空間變換，現在腦子裡面還說一片漿糊。一個有趣的IK（反向動力學）解決3D角色在與場景或其它模型互動時如何進行完美貼合，比如一個3D角色去開門，踩在起伏不平的地表上，手和腳如何完美貼合，沒有違和感。演算法挺神奇，對我來說暫時也是一頭霧水，涉及到的數學真是尼瑪太複雜了。

Collion & Physics(碰撞檢測和物理引擎)：

碰撞檢測還好理解，物理引擎簡直太逆天，理論知識涉及到剛體動力學，瞬間覺得大學物理都是渣渣。一座大橋被炸毀，漫天石塊，最終落在地表上，角色模型走上去還得咯噔一下。自己體會下，涉及到碰撞和物理引擎。這一模塊，沒敢深究，以後要做遊戲，物理沒學好的情況下，物理引擎自動選擇放棄。

Gameplay Foundation(遊戲性基礎)：

遊戲性的基礎模塊，如：消息/事件機制、腳本系統、靜態世界元素、動態模型數據等等。

臨了，作者寫了一句，這僅僅是開始，尚有大部分內容還沒有寫進去，如：音頻、視頻、多人網路、AI等等。看完之後，整個人都不好了，做了這麼多年遊戲，原來還TMD沒有上路。知恥而後勇，看完此書對遊戲引擎的大體構架有了大概的認識，剩下的道路還有很長，每個知識點都需要深入學習才能研究透徹。

《遊戲引擎架構》這本書對於我等新手來說，最重要的意義我認為是下面兩點：

1. 指明了遊戲引擎學習的道路。對遊戲引擎的各個模塊和元素都做了簡單介紹，讓新手腦子裡面有一個大的框架和方向。

2. 研究某些遊戲引擎的時做類比。拿到一個開源或商業引擎，不至於懵逼狀態，可以根據上圖來研究該引擎，不明白的再回來翻此書，進而查閱更多的資料。

就由這張圖開始我的遊戲引擎之路吧！作為一個菜鳥重新上路！

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