基于3D角色游戲中AI引擎的設(shè)計(jì)研究

1、    基于3d角色游戲中ai引擎的設(shè)計(jì)研究    耿富成摘 要 本文以人工智能（ai）引擎與游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)及優(yōu)化為主要研究目標(biāo)，對(duì)優(yōu)化游戲場(chǎng)景搭建技巧進(jìn)行闡述，并分析ai引擎在3d角色游戲中的設(shè)計(jì)思路。通過(guò)復(fù)雜、高效的ai引擎，將游戲中那種更為飽滿(mǎn)、真實(shí)的角色行為創(chuàng)造出來(lái)，以此不斷提升角色游戲中玩家和智能角色的互動(dòng)?！娟P(guān)鍵詞】ai引擎 3d 角色游戲 場(chǎng)景設(shè)計(jì)iphone平臺(tái)游戲、android平臺(tái)游戲及網(wǎng)頁(yè)游戲等在近些年迅猛發(fā)展，并逐漸成為對(duì)發(fā)展游戲具有帶動(dòng)作用的新生力量。但是，當(dāng)今很多游戲都處于宣傳攻勢(shì)重于游戲內(nèi)容品質(zhì)的境況，而且玩家在游戲體驗(yàn)過(guò)程中

2、，會(huì)逐漸提升對(duì)游戲操控性與沉浸感需求?；谶@種現(xiàn)象，使得3d游戲逐漸成為國(guó)內(nèi)游戲主要發(fā)展方向。1 游戲場(chǎng)景的設(shè)計(jì)在開(kāi)發(fā)游戲時(shí)，貼圖和模型的合理搭建能夠?qū)㈧披惖挠螒驁?chǎng)景提供給玩家，以此提升游戲本身意境，并將游戲主題突出出來(lái)。所以，怎樣快速搭建貼圖和模型，確保游戲運(yùn)行暢通是在設(shè)計(jì)游戲過(guò)程中亟待研究與解決的重要問(wèn)題。1.1 搭建游戲場(chǎng)景規(guī)范一般通過(guò)unity3d技術(shù)對(duì)場(chǎng)景中像地形、草木等基本對(duì)象進(jìn)行直接搭建，但對(duì)于游戲中裝飾性物品與主要角色等，必須從3d建模軟件中導(dǎo)入。對(duì)游戲場(chǎng)景進(jìn)行搭建時(shí)，首先要對(duì)游戲環(huán)境予以創(chuàng)建，然后放置物品或者角色。unity3d在默認(rèn)狀態(tài)下的單位為1，一般會(huì)通過(guò)修改應(yīng)用程序以

3、與該比例相匹配，由此在資源放置時(shí)就會(huì)比較簡(jiǎn)單。本游戲通過(guò)maya建模，面片數(shù)要保證為32500個(gè)polygon 面片，若大于該數(shù)量，那么物體就無(wú)法顯現(xiàn)，所以應(yīng)該對(duì)模型與多邊形數(shù)量進(jìn)行合理分布。在制作完成一個(gè)三維模型后，其內(nèi)容主要包括單位、場(chǎng)景尺寸、節(jié)點(diǎn)編輯、命名、紋理、模型歸類(lèi)、紋理格式及尺寸、坐標(biāo)及材質(zhì)等一定要與相關(guān)制作規(guī)范相符。1.2 優(yōu)化游戲貼圖作為游戲開(kāi)發(fā)平臺(tái)，unity3d模型材質(zhì)通常會(huì)有很多特殊性需求，并非maya中所有材質(zhì)球unity3d都支持，unity3d只支持像lambet、blin等標(biāo)準(zhǔn)材質(zhì)，且還要保證貼圖尺寸為2n，貼圖尺寸最大值要在1024×1024以?xún)?nèi)，烘

4、焙過(guò)程中，對(duì)tga格式紋理貼圖進(jìn)行設(shè)置。渲染優(yōu)化時(shí)，應(yīng)該對(duì)遮擋剔除技術(shù)進(jìn)行選用，也就是說(shuō)，如果其它物體遮擋該物體，且在攝像機(jī)鏡頭外，那么不會(huì)對(duì)其實(shí)施渲染。運(yùn)行遮擋剔除是用虛擬攝像機(jī)在場(chǎng)景中將物體潛在可視狀態(tài)創(chuàng)建出來(lái)，以此進(jìn)一步提升游戲運(yùn)行質(zhì)量。2 基于3d角色游戲中ai引擎的設(shè)計(jì)研究2.1 構(gòu)建游戲ai引擎框架2.1.1 游戲中非玩家角色的動(dòng)作控制非玩家角色在游戲中的主要行為包括巡邏、待機(jī)、逃跑及攻擊等，每個(gè)行為下的動(dòng)畫(huà)表現(xiàn)都有所不同，以程序的方式對(duì)游戲角色動(dòng)作進(jìn)行控制。依照游戲引擎本身特性，于游戲角色模型中綁定角色動(dòng)作。此外，角色模型導(dǎo)出設(shè)置中，對(duì)游戲動(dòng)畫(huà)選項(xiàng)進(jìn)行設(shè)置后，再在3d引擎中導(dǎo)入，

5、在一定條件下，采用程序控制的方式對(duì)動(dòng)畫(huà)剪輯進(jìn)行播放，以此控制角色動(dòng)作。2.1.2 狀態(tài)機(jī)反應(yīng)機(jī)制首先對(duì)ai引擎智能進(jìn)行分析：在一定范圍內(nèi)，游戲ai角色巡邏，對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行掃視，以觀(guān)察周邊有玩家入侵與否，有時(shí)可立于原地，若無(wú)外界條件觸發(fā)則為空閑待機(jī)狀態(tài)，但若在其可視范圍內(nèi)有玩家，則會(huì)主動(dòng)攻擊，圍攻玩家，以此對(duì)玩家造成傷害，如果其生命力比較低，則會(huì)自動(dòng)逃跑。根據(jù)ai角色表現(xiàn)，能夠獲得ai角色的狀態(tài)及其相互轉(zhuǎn)換。idle 狀態(tài)：該狀態(tài)為空閑狀態(tài)，在平靜狀況下的基本狀態(tài)。如果無(wú)條件觸發(fā)，ai角色在一段時(shí)間后就會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)入idle狀態(tài)。attack 狀態(tài)：該狀態(tài)為攻擊狀態(tài)，具體是攻擊出現(xiàn)在其視野中的玩家，

6、對(duì)其造成傷害。如果ai角色生命力比較低，就會(huì)自動(dòng)向escape狀態(tài)（即：逃跑狀態(tài)）轉(zhuǎn)換，如果玩家在其可視范圍外，則會(huì)自動(dòng)向patrol狀態(tài)（即：巡邏狀態(tài)）轉(zhuǎn)換。2.2 基于3d角色游戲的ai引擎尋路算法通過(guò)特定尋路算法幫助游戲角色尋路，也就是說(shuō)，根據(jù)某種規(guī)則對(duì)從起始點(diǎn)到終點(diǎn)的路徑進(jìn)行計(jì)算。本文主要分析waypoint尋路算法，并具體應(yīng)用于角色游戲中。該尋路算法具體是將若干個(gè)路徑點(diǎn)（waypoint）進(jìn)行標(biāo)記，采用矢量線(xiàn)連接各路徑點(diǎn)，確保游戲ai角色可以在某種規(guī)律下沿路徑線(xiàn)自動(dòng)尋路。可手工設(shè)置這些路徑點(diǎn)，也可程序自動(dòng)生成。路徑點(diǎn)尋路時(shí)，游戲場(chǎng)景中，需要獲取任意兩點(diǎn)路徑，可以從目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)各取一

7、個(gè)路徑點(diǎn)，對(duì)這兩個(gè)路徑點(diǎn)最短距離進(jìn)行計(jì)算，以此將目標(biāo)點(diǎn)與起始點(diǎn)最優(yōu)路徑計(jì)算出來(lái)，這就是角色行走路徑。游戲角色在到達(dá)目標(biāo)點(diǎn)后，必須在其視野中可看到下一最優(yōu)路徑點(diǎn)，由此就能夠在最優(yōu)路徑中進(jìn)行自由活動(dòng)。3 總結(jié)本研究分析與探討了基于3d角色游戲的游戲場(chǎng)景布置與ai引擎的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。采用三維建模軟件實(shí)施建模后，對(duì)游戲場(chǎng)景于unity3d中進(jìn)行優(yōu)化，結(jié)合ai引擎關(guān)鍵技術(shù)、制作過(guò)程及游戲半身，確保能夠在游戲中將游戲玩家與職能角色對(duì)抗效果充分體現(xiàn)出來(lái)，整個(gè)游戲主線(xiàn)是任務(wù)關(guān)卡形式，因此要合理設(shè)計(jì)游戲非玩家角色，必須通過(guò)程序?qū)€(gè)性化敵人進(jìn)行設(shè)計(jì)，以確保游戲具有真實(shí)性、挑戰(zhàn)性以及可玩性，這對(duì)3d角色游戲的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)極具重要參考價(jià)值。參考文獻(xiàn)1jacobs，s.game programming gems7m.北京：人民郵電出版社，2010：191-151.2mark deloura.game programming gems1m.北京：人民郵電出版社，2010：208-219.3倪樂(lè)波，戚鵬，遇麗娜等. unity3d 產(chǎn)品虛擬展示技術(shù)的研究與應(yīng)用j.數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2010（9）：54-55.4funge