中原工学院信息商务学院毕业设计（论文）
第2章 游戏设计原理及技术
随着游戏的火热，游戏已经逐渐形成了一个市场。当然，市场就会有竞争，有成功者，当然也有失败者，成功有他成功的原因，失败当然也有他的原因。如果我们在游戏设计阶段，能够很好的把握住各个细节，使得开发出来的游戏有吸引力，能够让游戏去吸引玩家，那么，我们开发出来的游戏就会占有市场，就能在竞争中获得胜利。如何去开发出一个成功的游戏呢？什么样的游戏能够成功呢？等等??接下来介绍下游戏设计的一些原理、技术以及一些注意事项。
2.1 游戏类型
现在，游戏类型多如政治许诺（有些已经销声匿迹了），但可以将它们归入以下几个类型：
类似DOOM的第一视角类——这些游戏大部分是全3D 游戏， 玩家以游戏角色的视角进行观察。
DOOM、Hexen、Quake、Unreal、Duke Nukem 3D 以及Dark Forces 都是此类游戏中的佼佼者。从技术上讲，它们或许是最难开发的游戏，而且需要用到极好的技术才能在此类游戏中出类拔萃。
运动类——运动类游戏可以是 2D 的，也可以是 3D 的，但是近来3D 的运动游戏越来越多了。
通常运动类游戏可以一个人玩，也可以多人组队一起玩。运动类游戏的图像质量比起早先已经有了很大的改进。虽然运动类游戏也许不像采用第一视角类游戏那样使人印象深刻，但是它们正在迎头赶上。运动类游戏中的人工智能水平位于所有游戏类型中最先进之列。
格斗类——格斗类游戏通常可以一人或两人玩，用侧视角度或通过一个不固定的3D 摄像机观看角色的动作。游戏人物的肖像一般为 2D、2.5D（3D模型渲染而成的系列 2D位图图像）或全3D 的。运行于索尼 PlayStation I（PSX）游戏机上的Tekken（铁拳）将格斗类游戏在家庭游戏机市场上发扬光大。格斗类游戏在PC机上不是十分流行，这或许要归咎于游戏控制器的界面问题以及需要两人玩才更有乐趣。
街机/枪战/横版过关类——此类游戏就是类似于Asteroids、Pac-Man（吃豆）和Jazz
Jackrabbit的游戏。它们基本上都是2D 的老式游戏，但正在逐渐地被重新制作
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康小武：游戏（坦克大战）软件的开发
成3D 游戏。3D 版本的游戏规则和2D版本大致相同。
机械模拟类——此类游戏包含各种驾驶、飞行、赛艇、赛车、坦克战斗模拟以及读者能够想像到的任何其他种类。绝大多数此类游戏一直是3D 的（虽然直到最近游戏的画面表现才算差强人意）。
生态模拟类——这个游戏类型相当新，除了现实世界本身外，再没有其他类似物了。我说的正是Populous（上帝也疯狂）、SimCity（模拟城市）、SimAnt（模拟蚂蚁）等系列游戏。此类游戏允许玩家扮演主宰各个物种的神，或是控制某种人工系统，无论是一个城市、一群蚂蚁、或是像Gazzillonaire（一个很酷的游戏）那样模拟财政金融。
战略或战争类——此类游戏已经被分为许多子类。可是我并不盲目同意那些分类方法，所以我将具有战略元素（有时是回合制的）的划入此类，如Warcraft（魔兽争霸）、Diablo（暗黑破坏神）、Final Fantasy VII（最终幻想7）等皆属此类。这里我可能有点偏颇，可是因为Diablo虽是即时游戏，它仍然含有大量的策略因素和思考。与Diablo 相对照，Final Fantasy 是回合制的而不是即时的。
交互式故事类——这一类别包括类似Myst（神秘岛）的游戏。基本上，这些游戏的图像都是预先渲染的，或按照“路径”设计的，通过不断地解决谜题来进行游戏。通常，因为缺少更好的定义，这些游戏不允许玩家自由地闲逛，只能和玩互动图书一样。最后，它们并不像通常意义上的游戏程序，因为它们99%都是用Director 或类似Director的工具编写的。我想要是儒勒·凡尔纳一定会批评说这太没劲了。
怀旧经典类——这类游戏总是似乎在一夜之间又冒了出来。无论何时，总是有人又想玩一玩老游戏，但希望游戏中的情节和难度较早先复杂。例如，Atari 制作了大约1000 个Tempest 的版本。我得承认它们的销售情况并不是特别好，但你一定能明白其中的道理。我很幸运地对其中一些诸如 Dig Dug（淘金者）、Centipede（贪食蛇）、Frogger（青蛙人）等老游戏进行了重新制作。
纯智力谜题和棋牌类——不需要太多的介绍。此类游戏是2D、3D的或预先渲染的等等。俄罗斯方块（Tetris）、强手棋（又名大富翁，Monopoly）和麻将（Mahjong）是归于此类的众多游戏中的沧海一粟。
2.2 游戏开发的各个阶段
随着开发阶段的不同，对游戏架构的需求也会有所不同。
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2.2.1 早期阶段
在早期阶段(概念、原型、可玩性阶段)，架构的主要焦点将集中在如何让程序先跑起来上面。在这些阶段，与创建概念性的示不对比，架构有可能看起来不那么至要。然而，如果架构的设讨没有为以后阶段的游戏开发发着想的话，以后你就会发现自己已经没有时间来做游戏的重构了。 2.2.2 生产阶段
在生产阶段，查看器和编辑器—类的工具将很有用。查看器可以用米让开发人员看到自己的内容在游戏小会是什么样子的。编辑器可以使得开发人员能对游戏的各个方面进行调整。虽然此类的工具可以和游戏应用本身分离开来，但是一般会要求把查看器和编辑器的功能集成到游戏中。要做到这一点，我们必须同时为顾客和开发人员编码。其目标是要创建如此的一个架构，它能增加共享组件的特性，也能把它们的开发相对独立出来。 2.2.3 生成包装阶段
在产品包装阶段，我们必须把所有的游戏模式和显示集成为一个无缝的产品。这个集成过程有时候会为日程延迟或者原设计方案的修改所累。如果有一个架构能管理这些游戏模式和显示，其至管理它们之间的转化的话，那它就会让这个过程进行得更加顺利。 2.2.4 测试阶段
在测试阶段，我们可能需要能在不同的模式或某些点进入游戏。如此就需要我们的架构拥有此类的灵活性，能把设置这些模式和进入点的工作变得容易起来。我们也有可能需要在游戏中能切换不同的驱动。如果我们的架构把游戏和某种固定的视频技术绑定了，那么切换视频驱动就不可能了。不管我们是否需要提供驱动切换的功能，我们至少要在架构中间加入日志功能以协助兼容性测试。 2.2.5 发布阶段
当我们到达发布阶段以后，游戏开发小组可能还要继续进行游戏的移植，或者会有其他的开发人员来做移植工作。不管如何，如果我们的架构移植到其他平台很困难的话，这就会造成延迟。我们希望移植小组的时间是花在为每个平台开发新特性和特性增强上面，而不是花在研究如何让它跑起来的问题上面。
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2.3 游戏一般循环过程
游戏虽然有很多种类，但是游戏一般都遵循一个循环过程。接下来简要介绍下 第一步：初始化
在这一步中，游戏程序执行标准初始化操作，如内存分配、资源采集、从磁盘载入数据等等。
第二步：进入游戏循环
在这一步中，代码运行到游戏主循环体内部。此时各种操作开始运行，运行持续到用户退出主循环为止。
第三步：获得玩家的输入信息
在这一步里，游戏玩家的输入信息被处理和/或缓存，以备下一步人工智能和游戏逻辑使用。
第四步：执行人工智能和游戏逻辑
这一部分包括游戏代码的主体部分，诸如执行人工智能、物理系统和一般游戏逻辑，其结果用于渲染下一帧图像。
第五步：渲染下一帧图像
在这一步中，玩家的输入和第四步中游戏人工智能和游戏逻辑执行的结果，被用来产生游戏的下一帧动画。这个图像通常放在不可见的缓存区（offscreen buffer area）内，因此玩家不会看到它逐渐被渲染的过程。随后该图像被迅速拷贝到显示存储器中并显示出来。
第六步：同步显示
通常由于游戏复杂程度的不同，游戏在计算机上运行的速度会时快时慢。比如，如果屏幕上有1000 个物体在动作，CPU 的负载就比只有10 个对象时重得多。从而游戏的画面刷新率（帧速率，frame rate）也会时高时低，而这是难以接受的。因此必须把游戏按照某个最大帧速率进行同步，并使用定时功能和/或等待函数来维持同步。一般来讲能达到 30 帧/秒的帧速率就非常好了。
第七步：循环
这一步非常简单，只需返回到游戏循环的入口并重新执行上述全部步骤。 第八步：关闭
这一步是游戏的结束，表示将退出主程序或游戏循环，并回到操作系统。然而，在用户进行结束之前，用户必须释放所有的资源并清理系统，这些释放操作对任何其他软件也是同样要做的。
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2.4 游戏一般架构
我们将讨论平台相关性、游戏相关立性、对象组合、继承、基于帧的编码、基于函数的编码、操作顺序、对象生命期，还有任务的集成。 2.4.1 平台独立性与平台相关性
游戏经常会使用很多独立于操作系统和平台技术的概念。这些概念决定了玩家在游戏中和更深刻的愉悦感。从另一个方面来说，游戏一般也会他用特定购硬件特性来增强游戏的表现力。这种表现力会使游戏拥有—种令人沉浸于其中的感觉。
架构是不应该依赖于操作系统和其技术的。我们可以为架构设计一套独立于平台的系统接口，而不是依赖于平台丁的系统接口，虽然接口本身是平台独立的，但是找们可以使用系统来创建特定平台的具体实现。
我们游戏中概念性的工作和平台相关的东西距离越远，也就越容易在转化的时候把平台相关的代码给替换掉。因此，我们创建一个游戏架构的部分目标就是要在任何可能的时候把下面的事情变得更容易一点，那就是要把游戏的高层次概念在操作系统还有平台技术给独立开来。 2.4.2 游戏独立性和游戏相关性
我们如果想让架构在多个游戏里面都能使用，那就需要让架构拥有游戏独立性。然而，如果我们只是要在一个游戏的几个平台上面使用架构的话，那也可以让部分架构和游戏的一些相关性。
举个例子，如果游戏控制了一个特定类型的角色，根据角色状态的不同，它将表现出很多动态的视觉效果，我们渲染的代码可能需要访问游戏的相关状态，然后决定此角色是否需要渲染。这种做法可以减少系统接口的调用，从而简化代码并使速度提高。
2.4.3 对象组合与对象继承
要想使架构结构晾好，方法之一就是使用模板方法这个设计模式，然后只创建一个应用类来派生类实例。如果这样做，我们就是要把类的初始化和销毁代码设计成其派生类可以重载的算法。这种设计模式被成为居于类的，因此它使用了类继承的方法来得到不同的行为。
另外一个设计应用程序初始化和销毁步骤的方法是将其步骤分成一系列任务来处理。一个任务系统类可以用来调整任务的执行，一个资源系统类可以用来定位
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