開(kāi)發(fā)游戲的核心原理
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2024-07-10 13:31
你小時(shí)候有沒(méi)有玩過(guò)這樣一種玩具：一塊硬紙，一面畫(huà)著一只鳥(niǎo)，一面畫(huà)著一個(gè)籠子。硬紙下粘上一根細(xì)棒。用手來(lái)回轉(zhuǎn)動(dòng)細(xì)棒，讓硬紙的兩面快速交替出現(xiàn)，就會(huì)看見(jiàn)鳥(niǎo)被關(guān)在了籠子里。
這種現(xiàn)象被稱(chēng)為視覺(jué)暫留，又稱(chēng)余暉效應(yīng)。人眼的性質(zhì)使得光信號(hào)在進(jìn)入之后，會(huì)保持一小段時(shí)間，這段時(shí)間大約是0.1~0.4秒。電影、動(dòng)畫(huà)便是利用這種現(xiàn)象得以實(shí)現(xiàn)，把一幅幅靜態(tài)畫(huà)面快速連續(xù)播放，形成看上去連續(xù)的活動(dòng)畫(huà)面。游戲也不例外。
來(lái)看一段用 Python 里的知名游戲庫(kù) pygame（需安裝）寫(xiě)的一個(gè)“空游戲”代碼：
這段代碼雖然只顯示了一張背景圖片，完全沒(méi)有任何游戲功能，但這已經(jīng)是一個(gè)最基本的游戲代碼框架了。
注意代碼中一個(gè) while True 的循環(huán)，注釋為“游戲主循環(huán)”。這就是游戲的主體部分。每次循環(huán)都相當(dāng)于是一張靜態(tài)的畫(huà)面，程序一直運(yùn)行，只需要去修改這張畫(huà)面，就有了動(dòng)態(tài)的效果。
與動(dòng)畫(huà)不同，游戲中不僅要把一幅幅畫(huà)面播放出來(lái)，還需要處理玩家的操作與游戲中內(nèi)容的交互。所以在這個(gè) while 循環(huán)中，還要去接收玩家的輸入，以及處理游戲中的各種邏輯判斷、運(yùn)動(dòng)、碰撞等等。
在以上代碼的主循環(huán)里，做了對(duì)退出事件的響應(yīng)：
for event in pygame.event.get():if event.type == pygame.QUIT:pygame.quit()exit()
screen.blit(background, (0,0))最后，把整個(gè)窗口畫(huà)面更新：
pygame.display.update()
如果你看過(guò)“黏土動(dòng)畫(huà)”，那么就可以把整個(gè)游戲過(guò)程想象成拍攝黏土動(dòng)畫(huà)的過(guò)程：
每一次，screen.blit() 相當(dāng)于去把人偶、布景移動(dòng)一點(diǎn)點(diǎn)位置
pygame.display.update() 則是按下快門(mén)拍下一幀新的畫(huà)面
而 if event.type == pygame.QUIT: 就是在判斷，導(dǎo)演是不是喊停收工了
這一切都由計(jì)算機(jī)在很短的時(shí)間內(nèi)處理，以至于玩家感覺(jué)是連貫的。
盡管這是非常簡(jiǎn)單的游戲邏輯，但在核心原理上，絕大多數(shù)的游戲都是相通的。即便是酷炫的3D游戲或者大型網(wǎng)游，它們同樣是通過(guò)一個(gè)游戲主循環(huán)，在循環(huán)中更新各種游戲邏輯和顯示效果來(lái)運(yùn)作的。
有些大型3D游戲需要在一次循環(huán)內(nèi)做很多事情，需要進(jìn)行復(fù)雜的物理運(yùn)算、計(jì)算光線的照射效果、處理大量電腦角色的智能、網(wǎng)絡(luò)信息通訊等。在配置不高的電腦上，這些計(jì)算花費(fèi)的時(shí)間就多，游戲刷新畫(huà)面的頻率就變慢了。這也就是我們常聽(tīng)說(shuō)“一個(gè)游戲的幀率低”的原因，這種時(shí)候你就會(huì)感到游戲不流暢。
以上就是對(duì)于電子游戲核心原理的簡(jiǎn)單介紹。如果你是個(gè)對(duì)游戲開(kāi)發(fā)感興趣的新手，可以看看我之前寫(xiě)過(guò)的 pygame 系列教程：
雖然不像現(xiàn)在流行的游戲引擎那么“傻瓜化”操作，但是通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)游戲可以讓你對(duì)游戲的底層邏輯有更深刻的理解。
作者：Crossin的編程教室