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第1章　通用编程2

引言&William E.Damon Ⅲ　2

1.1　面向编辑器的上下文相关HUD&Grex游戏公司，Adm Martin　3

1.1.1 问题3

1.1.2　解决方案6

1.1.3　实现7

1.1.4　用户控制10

1.1.5　总结11

1.1.6　参考文献11

1.2　在游戏中解析文本数据&Aurelio Reis　12

1.2.1 开始之前12

1.2.2　token到底是什么12

1.2.3　编写词法分析器13

1.2.4 工作原理14

1.2.5　制定自己的格式15

1.2.6　解析token列表17

1.2.7　总结18

1.2.8　参考文献18

1.3　基于组件的对象管理&Circle Studio公司，Bjarne Rene　19

1.3.1 除旧迎新19

1.3.2　组件20

1.3.3　系统的创建23

1.3.4　总结29

1.4　用模板实现一个可在C＋＋中使用的反射系统&Artificial Mind＆Movement公司，Dominic Fillion　30

1.4.1 需求31

1.4.2　第1部分：运行时类型信息31

1.4.3　在RTTI的实现中使用模板33

1.4.4　关于RTTI的其他修改建议35

1.4.5　第2部分：属性对象36

1.4.6　属性的存储38

1.4.7　属性类型38

1.4.8　属性注册钩子（Hook）函数39

1.4.9　属性的注册40

1.4.10　脚本应用41

1.4.11 Tweaker应用42

1.4.12　其他应用42

1.4.13 总结42

1.4.14　参考文献43

1.5 可加速BSP算法的球体树&Artificial Mind＆Movement公司，Dominic Filion　44

1.5.1　BSP算法44

1.5.2　创建BSP树45

1.5.3　优化最初步骤46

1.5.4　总结51

1.5.5　参考文献51

1.6　改进后的视锥剔除算法&Frank Puig Placeres　52

1.6.1　视锥剔除52

1.6.2　传统的六面法53

1.6.3　雷达法54

1.6.4　这个点在视锥内部吗？54

1.6.5　球体在哪里？56

1.6.6　其他应用57

1.6.7　进一步的改造58

1.6.8　总结60

1.6.9　参考文献60

1.7　通用的分页管理系统&Ignacio Incera Cruz　61

1.7.1 老式的分页解决方案：一查到底61

1.7.2　GP分页解决方案：只检查需要的62

1.7.3　索引是关键62

1.7.4　GPtile：空间中的块65

1.7.5　The world：搜索空间67

1.7.6　窗口：在GPworld中航行69

1.7.7　多窗口，多用户70

1.7.8　优化：多线程分页71

1.7.9 总结71

1.7.10　参考文献71

1.8　基于栈的大规模状态机&James　Boer　72

1.8.1　传统状态机编码及相关问题72

1.8.2　用C＋＋方法解决游戏状态难题74

1.8.3　状态接口类75

1.8.4　状态的堆叠管理：为什么三维比二维好用75

1.8.5　状态对象管理系统76

1.8.6　总结78

1.8.7　参考文献79

1.9　使用BSP树构造CSG几何体&Octavian Marius Chincisan　80

1.9.1　CSG的布尔运算80

1.9.2　为什么要使用BSP树84

1.9.3　BSP树的实现85

1.9.4　组合装配86

1.9.5 总结88

1.9.6　参考文献89

1.10　在游戏中集成Lua&eV Interactive公司，Matthew Harmon90

1.10.1 Lua的概况90

1.10.2 Lua与C语言的接口92

1.10.3　在游戏中嵌入Lua94

1.10.4　实时性方面的考虑97

1.10.5　脚本管理框架99

1.10.6　总结102

1.10.7　参考文献102

1.11　用基于policy的设计改进Freelist&Nathan Mefford　103

1.11.1 Freelist概述103

1.11.2 Policy：雷霆救兵104

1.11.3 分解Freelist106

1.11.4　实现Freelist：这是它吗？107

1.11.5　选择最佳的policy109

1.11.6　可能性111

1.11.7　总结113

1.11.8　参考文献113

1.12　实时远程调试信息日志生成器&Microids Canada公司，Patrick Duquette　114

1.12.1　对标准化的调试日志的需求114

1.12.2　数据表示：你可看到我所看到的115

1.12.3　本文提议的解决方案115

1.12.4　游戏日志模块117

1.12.5　可能的改进和扩展118

1.12.6　总结118

1.12.7　参考文献118

1.13　透明的类的保存和加载技巧&Patrick Meehan　119

1.13.1 小窍门119

1.13.2　FreezeMgr的实现120

1.13.3　其他几个特性124

1.13.4　如何使用范例125

1.13.5 总结126

1.13.6　参考文献126

1.14　高效且忽略缓存的ABT树实现方法&瑞士联邦理工学院（Swiss Federal Institute of Technology，简称EPFL），虚拟现实实验室（virtual Reality Lab，简称VRLab），Sébastien Schertenleib　128

1.14.1 计算机内存结构128

1.14.2　ABT树129

1.14.3　确认阶段134

1.14.4　总结134

1.14.5　参考文献134

1.15　状态机的可视化设计&Scott Jacobs　136

1.15.1　为什么需要代码生成136

1.15.2　让“可视”成为可能137

1.15.3　状态的管理138

1.15.4　系统组装138

1.15.5 总结141

1.15.6　参考文献141

1.16　泛型组件库&Warrick Buchanan　142

1.16.1　类型识别系统142

1.16.2 工厂143

1.16.3　工厂单例与子工厂145

1.16.4DLL工厂145

1.16.5　组件146

1.16.6　组件接口147

1.16.7　接口版本管理147

1.16.8　定义组件及其接口149

1.16.9　组件的使用150

1.16.10　配置组件库151

1.16.11 总结151

1.16.12　参考文献151

1.17　选择自己的路线——菜单系统&Wendy Jones　152

1.17.1　为什么需要菜单系统152

1.17.2　菜单系统的对象153

1.17.3　总结158

1.17.4　参考文献159

第2章　数学162

引言&Naughty Dog公司，Eric Lengyel　162

2.1　在计算机图形学中使用几何代数&Chris Lomont　163

2.1.1　引言163

2.1.2　几何代数164

2.1.3　线性代数169

2.1.4　词典171

2.1.5　实例172

2.1.6　总结以及将来的方向176

2.1.7　参考文献177

2.2　最小加速度Hermite曲线&Tony Barrera,Barrera Kristiansen AB;G？vle大学创意媒体实验室Anders Hast；乌普萨拉大学图像分析中心，Ewert Bengtsson　178

2.2.1　连接具有C1连续的最小弯曲曲线180

2.2.2　封闭的最小弯曲的曲线181

2.2.3　总结182

2.2.4　参考文献182

2.3　动画中基于样条的时间控制&Red Storm Entertainment公司，James M.Van Verth　183

2.3.1 开始183

2.3.2　一般的距离-时间函数184

2.3.3　根据样条构造距离-时间函数185

2.3.4　接口选择191

2.3.5　总结191

2.3.6　参考文献191

2.4　快速四元数近似插值&Andy Thomason　193

2.4.1　使用四元数来表示旋转193

2.4.2　四元数旋转插值195

2.4.3　近似算法196

2.4.4　算法之间的比较206

2.4.5　Squad相关的计算207

2.4.6　延伸阅读208

2.4.7　总结208

2.4.8　参考文献208

2.5　极小极大数值近似&Christopher Tremblay　209

2.5.1　众所周知的优化209

2.5.2　什么是理想的近似210

2.5.3　极小极大近似的介绍211

2.5.4误差分析214

2.5.5　进一步改进近似215

2.5.6　参考文献216

2.6　应用于镜面和入口的斜视锥&Eric Lengyel　217

2.6.1　平面的表示217

2.6.2　投影矩阵218

2.6.3　裁剪面的修改219

2.6.4 OpenGL实现221

2.6.5 Direet3D实现224

2.6.6　致谢225

2.6.7　参考文献225

第3章　人工智能228

引言&美国西北大学，Robin Hunicke　228

3.1　利用导航网格实现自动掩体寻找&Radical Entertainment公司，Borut Pfeifer　230

3.1.1 导航网格230

3.1.2　开放目标寻路231

3.1.3　搜索掩体位置232

3.1.4　在掩体间行进233

3.1.5　团队掩护行为234

3.1.6　其他功能235

3.1.7　总结235

3.1.8　参考文献236

3.2　使用人工势场实现快速目标评级&Factor 5公司，Markus Breyer　237

3.2.1　基本思想237

3.2.2　公式238

3.2.3　势值函数的评估240

3.2.4　可视化240

3.2.5　方向场的应用241

3.2.6　多维扩展242

3.2.7　总结243

3.3　利用Lanchester损耗模型来预测战斗结果&Page 44 Studios有限责任公司，John Bolton　244

3.3.1　概述244

3.3.2　场景1：全体混战245

3.3.3　场景2：狭窄的石阶247

3.3.4　场景3：炮战248

3.3.5　场景4：关底Boss250

3.3.6　关于战斗力的再讨论251

3.3.7　局限性252

3.3.8　总结252

3.3.9　参考文献252

3.4　为游戏AI实现一个实用的智能规划系统&Relic Entertainment公司，Jamie Cheng；加拿大阿尔伯塔大学计算机科学系，Finnegan Southey　254

3.4.1　规划系统的框架255

3.4.2　规划域255

3.4.3　一个多主体规划器的例子258

3.4.4　规划的搜索262

3.4.5　几个应用问题263

3.4.6　优化265

3.4.7　总结266

3.4.8　参考文献266

3.5　针对多线程架构的决策树查询算法优化&Intel公司，Chuck DeSylva　268

3.5.1　概述268

3.5.2　注意事项269

3.5.3　优化270

3.5.4　总结273

3.5.5　参考文献273

3.6　利用并行虚拟机实现AI系统的并行开发&2015公司，Michael Ramsey　275

3.6.1　功能强大，但不白给275

3.6.2　核心术语及概念276

3.6.3　任务的创建277

3.6.4　任务管理279

3.6.5　PVM的实现282

3.6.6　实际应用：即时战略游戏283

3.6.7　强化游戏性284

3.6.8　总结285

3.6.9　参考文献286

3.7　超越A＊算法&Xtrem Strategy游戏公司，Mario Grimani;Monolith Productions公司，Matthew Titelbaum　287

3.7.1 问题的定义287

3.7.2　算法288

3.7.3　算法的改进290

3.7.4　实现的细节292

3.7.5　应用实例292

3.7.6　性能方面的考虑297

3.7.7　几个前沿问题298

3.7.8 总结299

3.7.9　参考文献299

3.8　实现最小重新规划开销的先进寻路算法：动态A＊（D＊）算法&Marco Tombesi　301

3.8.1 D＊算法302

3.8.2 D＊算法的实现细节302

3.8.3　实例303

3.8.4　在游戏中又如何呢？305

3.8.5 总结305

3.8.6　参考文献305

第4章　物理学308

引言&Red Storm娱乐公司，Mike Dickheiser　308

4.1 游戏物理中空气动力学的近似计算&美国应用研究联营公司（Applied Research Associates Inc.），Graham Rhodes　310

4.1.1　背景知识310

4.1.2　钝体上的作用力313

4.1.3　流线体上的作用力315

4.1.4　应用实例318

4.1.5　总结319

4.1.6　参考文献320

4.2　动态青草的模拟和其他自然环境特效&沃特卢大学，Rishi Ramraj　321

4.2.1　水面特效321

4.2.2　青草的模拟323

4.2.3　变化传播模型324

4.2.4　树叶的模拟：模型的应用325

4.2.5　总结327

4.2.6　参考文献327

4.3　使用质点-弹簧模型获得真实的布料动画&塞维利亚大学，Juan M.Cordero　328

4.3.1　布料的离散表示328

4.3.2　作用力330

4.3.3　动态系统方法333

4.3.4　仿真模拟334

4.3.5　结论334

4.3.6　参考文献335

4.4　适合游戏开发的实用柔体动画技术：受压柔体模型&波兰弗罗茨瓦夫大学，Maciej Matyka　336

4.4.1　简化的质点-弹簧模型337

4.4.2 PSB模型背后的物理学338

4.4.3 PSB模型的实现339

4.4.4　典型的质点-弹簧模型340

4.4.5　PSB步骤341

4.4.6　体积计算341

4.4.7　采用预估修正法的Heun积分342

4.4.8 时间步长的计算速度342

4.4.9　几个仿真实例343

4.4.10　进一步的发展344

4.4.11 总结344

4.4.12　源代码说明345

4.4.13　致谢345

4.4.14　参考文献345

4.5　使用反馈控制系统让“布娃娃”活起来&苹果公司，Michael Mandel　347

4.5.1　现有的研究成果347

4.5.2　仿真过程的控制348

4.5.3　行为动作的创建350

4.5.4　总结351

4.5.5　致谢351

4.5.6　参考文献351

4.6　预定式物理系统的设计&Daniel F.Higgins　353

4.6.1　什么是预定式物理系统353

4.6.2　预定式物理引擎356

4.6.3　打磨上光360

4.6.4　龙卷风：一个好的开始363

4.6.5 总结365

4.6.6　参考文献366

4.7　预定式物理系统：相关技术及应用&Shawn Shoemaker　367

4.7.1 为什么要使用预定式物理系统367

4.7.2　预定式物理系统368

4.7.3　应用1：RTS游戏中建筑物的毁坏369

4.7.4　应用2：跳跃369

4.7.5　应用3：爆炸特效中的物体运动370

4.7.6　应用4：浮力371

4.7.7　应用5：伞兵371

4.7.8　总结373

4.7.9　参考文献373

4.8　三维汽车模拟器中真实的摄像机运动&匈牙利布达佩斯技术经济大学，控制工程与信息技术系，图形图像小组，Barnabás Aszódi,Szabolcs Czuczor　374

4.8.1　我们需要什么？物理法则374

4.8.2　我们得到的是什么？偶尔不够真实的运动375

4.8.3　考察摄像机的控制376

4.8.4　终极决策：实现人类的行为377

4.8.5　编程中涉及的问题379

4.8.6　总结382

4.8.7　关于演示程序382

第5章　图形图像384

引言&ATI公司，Jason L.Mitchell　384

5.1　在现代GPU上渲染逼真的云彩&育碧公司，Jean-Fran？ois Dubé　386

5.1.1 制造噪音386

5.1.2　云彩的密度388

5.1.3　云彩的光照处理389

5.1.4　优化390

5.1.5　总结390

5.1.6　参考文献391

5.2　下雪吧，下雪吧，下雪吧（下雨吧）&微软公司（现就职于Google公司），Niniane Wang；微软公司，Bretton Wade　392

5.2.1　使用纹理为粒子束建模393

5.2.2　渲染雪或雨的视差393

5.2.3　用锥体模拟摄像机的移动394

5.2.4　合并到一个矩阵中394

5.2.5　增加美工控制395

5.2.6　总结395

5.2.7　参考文献395

5.3 Widget：快速渲染和持久化小物体&Martin Brownlow　396

5.3.1　Widget的网格396

5.3.2　高效地绘制widget397

5.3.3　裁剪widget401

5.3.4　总结403

5.3.5　参考文献404

5.4　逼真的树木和森林的2.5维替用物&布达佩斯理工大学，Gábor Szijártó　405

5.4.1 引言405

5.4.2 以前的基于图像的方法406

5.4.3　改进以前的方法407

5.4.4　算法408

5.4.5　实现409

5.4.6　总结412

5.4.7　参考文献413

5.5　无栅格的可控火焰&佛罗里达中心大学，计算机科学学院，Neeharika Adabala；佛罗里达中心大学，计算机科学学院和电影与数字媒体学院，Charles E.Hughes　414

5.5.1 建模火焰415

5.5.2　实时渲染418

5.5.3　实例和讨论419

5.5.4　总结420

5.5.5　参考文献420

5.6　使用公告牌粒子构建强大的爆炸效果&美国任天堂公司，Steve Rabin　422

5.6.1　最初的闪光422

5.6.2　放射的火苗423

5.6.3 白色的热核心424

5.6.4　强烈的火球424

5.6.5　散发的烟雾425

5.6.6　碎片426

5.6.7　效果表426

5.6.8　额外的感觉426

5.6.9　效率问题427

5.6.10　总结428

5.6.11　参考文献428

5.7　渲染宝石的简单方法&ATI研究院公司，Thorsten Scheuermann　429

5.7.1 技术概览429

5.7.2　法线和cubemap采样问题430

5.7.3　传递的光能430

5.7.4　反射432

5.7.5　光斑433

5.7.6　总结436

5.7.7　参考文献436

5.8　体积化的后期处理&A2M公司，Dominic Filion；摩托罗拉公司，Sylvain Boissé　437

5.8.1　体积化的后期处理437

5.8.2　深度知识438

5.8.3　使用shader作z比较438

5.8.4　像素完美的裁剪439

5.8.5　后期处理440

5.8.6　最后一遍440

5.8.7　多个体440

5.8.8　总结441

5.8.9　参考文献441

5.9　过程式关卡生成&北得克萨斯大学，Timothy Roden和Ian Parberry　442

5.9.1　大致的方法442

5.9.2　关卡设计442

5.9.3　使用预制的几何体443

5.9.4　图的生成444

5.9.5　把预制件映射到图中446

5.9.6 可见性和碰撞检测448

5.9.7　增加关卡内容448

5.9.8　总结449

5.9.9　参考文献449

5.10　重组shader&A2M公司，Dominic Filion　450

5.10.1 组合效果450

5.10.2　处理组合爆炸451

5.10.3　通过HLSL生成shader变体452

5.10.4整合重组的shader454

5.10.5　通过shader建立完整的流水线455

5.10.6　其他问题455

5.10.7　总结456

5.10.8　参考文献456

第6章　网络和多玩家460

引言&Shekhar Dhupelia　460

6.1　保持大型多人在线游戏大型、在线和永存&Tantrum游戏公司，Shea Street　461

6.1.1　快速浏览461

6.1.2　大型化462

6.1.3　保持在线464

6.1.4　保持永存465

6.1.5　总结466

6.1.6　参考文献466

6.2　实现一个无缝的世界服务器&育碧公司，Patrick Duquette　467

6.2.1 一些定义467

6.2.2　实现468

6.2.3　远程控制器，或如何管理服务器的启动时期468

6.2.4　代理服务器468

6.2.5　登录服务器469

6.2.6　节点服务器469

6.2.7　世界管理器472

6.2.8　由此而往何处473

6.2.9　IOCP473

6.2.10　参考文献473

6.3　设计一个脏话过滤系统&Shekhar Dhupelia　475

6.3.1　语法与内容475

6.3.2　字典475

6.3.3　解析器476

6.3.4　过滤476

6.3.5　最好的过滤实践477

6.3.6　人工干涉478

6.3.7　总结478

6.3.8　参考文献478

6.4　远程过程调用系统的快速和高效实现&Hyun-jik Bae　480

6.4.1 RPC：简介483

6.4.2 RPC：设计484

6.4.3 RPC：实现486

6.4.4 RPC：使用489

6.4.5　样例程序490

6.4.6　更多特性490

6.4.7　总结492

6.4.8　参考文献492

6.5　在对等通信中克服网络地址转换&Jon Watte　493

6.5.1 读者493

6.5.2　IP地址494

6.5.3　套接字使用494

6.5.4　路由器、点、协议495

6.5.5 UDP包图496

6.5.6 什么是NAT496

6.5.7 NAT是如何破坏客户／服务协议的499

6.5.8 NAT是如何破坏对等协议的501

6.5.9　用于游戏的端到端解决方案503

6.5.10　总结509

6.5.11　参考文献509

6.6　一个可靠的消息协议&Martin Brownlow　510

6.6.1　术语定义510

6.6.2　为什么要可靠的消息510

6.6.3　传统的可靠消息511

6.6.4　一个简单的方法511

6.6.5　总结514

6.6.6　延伸阅读515

6.7　安全的随机数系统&Shekhar Dhupelia　516

6.7.1　随机数影响在线游戏516

6.7.2 网络模型517

6.7.3　随机数池517

6.7.4　随机数发生器518

6.7.5　重载标准的rand（）和srand（）520

6.7.6　下一步：记录和调试520

6.7.7　下一步：即时重放520

6.7.8 总结521

6.7.9　参考文献521

6.8　安全的设计&Adam Martin,Grex游戏公司　522

6.8.1 安全问题真的如此重要么？522

6.8.2 目标523

6.8.3　术语523

6.8.4　威胁模型：测试不安全性524

6.8.5　安全策略：让威胁无效527

6.8.6　同时修订两个文档527

6.8.7　该技术的其他优势528

6.8.8　延伸阅读528

6.8.9　总结529

6.8.10　参考文献529

第7章　音频532

引言&Mark DeLoura　532

7.1　多线程音频编程技巧&James Boer　533

7.1.1　多线程编程简介533

7.1.2　线程的术语和机制534

7.1.3　鉴别适合多线程编程的音频任务535

7.1.4　Intel的超线程技术是什么536

7.1.5　线程编程技巧和操作536

7.1.6　多线程的示例程序537

7.1.7　实时流数据机制541

7.1.8　流和线程541

7.1.9　总结543

7.1.10　参考文献543

7.2　基于组的声音管理&eV Interactive公司，Matthew Harmon　544

7.2.1 API包装预览544

7.2.2　能力545

7.2.3　定义组546

7.2.4　实现细节548

7.2.5 总结549

7.3　利用三维曲面作为音频发生器&Sami hamlaoui　550

7.3.1 方法550

7.3.2　点发生器551

7.3.3 线发生器552

7.3.4　球体发生器553

7.3.5　方体发生器554

7.3.6　总结555

7.3.7　光盘上的内容555

7.3.8　参考文献555

7.4　基于回馈延迟网络（FDN）的快速环境反响&Phenomic游戏开发公司，Christian Schüler　556

7.4.1　怎样将FDN作为资源来利用556

7.4.2　什么是反响557

7.4.3 回馈延迟网络（Feedback Delay Network）557

7.4.4　选择正确的回馈矩阵559

7.4.5　选择正确的延迟长度560

7.4.6　控制回响时间560

7.4.7　sweeping和细部延迟问题561

7.4.8　总结和可能的改进563

7.4.9　感谢564

7.4.10　参考文献564

7.5　单演讲者语音识别简介&Julien Hamaide　566

7.5.1 引言566

7.5.2　识别系统567

7.5.3　特征提取568

7.5.4　即时配对匹配570

7.5.5　训练571

7.5.6　局限性572

7.5.7　总结572

7.5.8　参考文献572