Python游戏编程快速上手（第4版）

CruiseYoung提供的带有详细书签的电子书籍目录 http://blog.csdn.net/fksec/article/details/7888251 该资料是《游戏编程精粹7》一书的随书光盘代码 游戏编程精粹7 基本信息 原书名： Game Programming Gems 7 原出版社： Charles River Media 作者： (美)Scott Jacobs 译者： 项周臻 陶绍武 出版社：人民邮电出版社 ISBN：9787115229144 上架时间：2010-7-8 出版日期：2010 年7月 开本：16开 页码：411 版次：1-1 所属分类：计算机 > 游戏 > 游戏编程 内容简介 　　本书是游戏编程精粹系列的最新一本，内容涉及通用编程、数学和物理、人工智能、音频、图形学、网络和多人游戏、脚本和数据驱动系统等内容，具有较强的先进性和通用性。随书附带光盘中提供了本书的源程序、演示程序以及需要的各种游戏开发的第三方工具。 　　 因此，无论你是一个刚刚起步的游戏开发新手，还是资深业界专家，都能够在本书中找到灵感，增强洞察力及开发的技能。将书中介绍的开发经验和技巧应用于实际项目中，将缩短开发时间，提高效率。 作译者 　　Scott Jacobs从1995年起就在游戏行业工作了。当前他是Destineer的高级软件工程师。在进入Destineer之前，他作为软件工程师在严肃游戏公司VirtuaI Heroes，以及包括Redstorm Entertainment在内的两家Ubisoft工作室工作，并在Interactive Magic正式进入游戏开发行业。他也是《游戏编程精粹6》中网络和多人游戏章节的编辑。他现在与他的妻子以及一些小动物住在北卡罗来纳。 　　项周臻，hermitab@qq．com，毕业于上海大学计算机工程系。8年网络游戏开发经验，在游戏制作流程管理、游戏质量管理、网络编程、物理、脚本、图形图像、性能优化和人工智能方面有浓厚的兴趣.目前在腾讯公司工作,担任一款网络游戏项目的开发经理兼主程序.本次翻译的主要负责人,翻译第1章的第6～第10节以及第4章和第7章. 目录 封面 -41 扉页 -40 版权 -39 内容提要 -38 前言 -37 关于封面 -34 致谢 -33 译者简介 -32 作者简介 -30 目录 -13 第1章　通用编程 1 简介 2 1.1　使用年龄和成本指标的高效率缓存替换 3 1.1.1　概述 3 1.1.2　缓存替换算法 4 1.1.3　年龄和成本指标 5 1.1.4　结论 9 1.1.5　致谢 10 1.1.6　参考文献 10 1.2　高性能堆分配器 11 1.2.1　简介 11 1.2.2　相关工作 11 1.2.3　我们的解决方案 12 1.2.4　参考文献 18 1.3　用网络摄像头玩的视频游戏的光流 19 1.3.1　简介 19 1.3.2　OpenCV代码 20 1.3.3　第一种方法：图像差异 21 1.3.4　第二种方法：运动历史 21 1.3.5　第三种方法：Lucas-Kanade算法 22 1.3.6　光流游戏 23 1.3.7　参考文献 25 1.4　一个多平台线程引擎的设计与实现 26 1.4.1　一个实用线程架构的系统设计 26 1.4.2　线程 28 1.4.3　线程分配策略 30 1.4.4　对象的线程 31 1.4.5　线程的安全性、重新进入、对象同步和数据访问 32 1.4.6　使用缓存线(或缓存的一致性) 32 1.4.7　如何使用GLRThreading库 32 1.4.8　结论 34 1.4.9　参考文献 34 1.5　给蜜蜂和游戏玩家：如何处理六边形贴片 35 1.5.1　简介 35 1.5.2　六边形贴片的利弊 35 1.5.3　掌握六边形网格 38 1.5.4　实现技巧 39 1.5.5　应用 40 1.5.6　结论 42 1.5.7　参考文献 42 1.6　服务于即时战略游戏的基于细胞多孔机器(Cellular Automaton)的线条主界面 43 1.6.1　关注上下文的控制等级 44 1.6.2　实现细节 45 1.6.3　结论 49 1.6.4　参考文献 49 1.7　第一人称射击游戏的脚步导航技术　50 50 1.7.1　介绍 50 1.7.2　用脚来导航 51 1.7.3　一个简单的游戏 55 1.7.4　玩家测试 56 1.7.5　结论 57 1.7.6　以后的工作 57 1.7.7　致谢 57 1.8　推迟函数调用的唤醒系统 58 1.8.1　时间问题 58 1.8.2　案例分析 59 1.8.3　对函数调用分类 60 1.8.4　检视这个系统 60 1.8.5 结论 61 1.8.6 参考文献 61 1.9　多线程任务和依赖系统 62 1.9.1　介绍 62 1.9.2　任务系统 63 1.9.3　依赖性管理器 66 1.9.4　后续的工作 68 1.9.5　结论 69 1.9.6　参考文献 70 1.10　高级调试技术 71 1.10.1　程序崩溃 71 1.10.2　内存泄露 74 1.10.3　Windows错误汇报(WER) 75 1.10.4　框架 76 1.10.5　结论 77 1.10.6　参考文献 78 第2章　数学和物理 79 简介 80 2.1　随机数生成 82 2.1.1　背景：随机数生成 82 2.1.2　随机性测试 84 2.1.3　软件漂白 84 2.1.4　不加密随机数生成算法 85 2.1.5　加密RNG方法 89 2.1.6　创造随机数生成器的常见错误 90 2.1.7　代码 91 2.1.8　结论 91 2.1.9　参考文献 91 2.2　游戏中的快速通用光线查询 93 2.2.1　光线追踪介绍 93 2.2.2　K维树概念和存储考虑 94 2.2.3　动态物体 101 2.2.4　示例程序 101 2.2.5　结论 102 2.2.6　参考文献 102 2.3　使用最远特性图的快速刚体碰撞检测 103 2.3.1　背景 103 2.3.2　预处理 104 2.3.3　运行时查询 106 2.3.4　性能分析和结束语 107 2.3.5　致谢 107 2.3.6　参考文献 108 2.4　使用投影空间来提高几何计算精度 109 2.4.1　投影空间 109 2.4.2　R2空间中的基本对象 110 2.4.3　RP2空间中的点和直线 110 2.4.4　在RP2空间中的基本运算 111 2.4.5　在RP2空间中使用整数坐标进行精确的几何运算 112 2.4.6　在RP2空间中几何运算的数值范围限制 112 2.4.7　RP2空间运算的例子程序 114 2.4.8　拓展到第三维 116 2.4.9　结论 117 2.4.10　参考文献 117 2.5　使用XenoCollide算法简化复杂的碰撞 118 2.5.1　介绍 118 2.5.2　用支撑映射来表示形体 119 2.5.3　使用闵可夫斯基(Minkowski)差异来简化碰撞检测 121 2.5.4　使用闵可夫斯基入口简化(Minkowski Portal Refinement, MPR)来检测碰撞 122 2.5.5　使用MPR算法得到相交信息 125 2.5.6　结论 126 2.5.7　致谢 126 2.5.8　参考文献 126 2.6　使用变换语义的高效碰撞检测 128 2.6.1　仿射变换和游戏 128 2.6.2　从矩阵中抽取语义 129 2.6.3　在碰撞检测中使用变换语义 131 2.6.4　结论 134 2.6.5　参考文献 135 2.7　三角样条 136 2.7.1　背景知识 136 2.7.2　讨论 139 2.7.3　结论 139 2.7.4　参考文献 140 2.8　使用高斯随机性来拟真发射轨迹的变化 141 2.8.1　高斯分布 141 2.8.2 生成高斯随机性 142 2.8.3　其他应用 144 2.8.4　自然中的高斯分布 144 2.8.5　结论 144 2.8.6　参考文献 145 第3章　人工智能 146 3.1　用行为克隆创建有趣的代理 149 3.1.1　实例：The Demo Game 149 3.1.2　结论 154 3.1.3　参考文献 155 3.2　设计一种真实并且统一的代理感知模型 156 3.2.1　基本视觉模型 156 3.2.2　基本听觉模型 157 3.2.3　用椭圆扩充视觉模型工具箱 158 3.2.4　用确定性模拟人类视觉 159 3.2.5　用确定性模拟人类听觉 161 3.2.6　统一的感知模型 162 3.2.7　为统一感知模型添加记忆 163 3.2.8　结论 163 3.2.9　参考文献 163 3.3　管理AI算法复杂度：泛型编程方法 165 3.3.1　介绍 165 3.3.2　行为选择工作流程 166 3.3.3　实现 172 3.3.4　结论 178 3.3.5　参考文献 178 3.4　有关态度的一切：为意见、声望和NPC个性构建单元 180 3.4.1　简介 180 3.4.2　态度 181 3.4.3　态度里有什么 182 3.4.4　复杂的态度对象 185 3.4.5　态度和行为 187 3.4.6　说服和影响 187 3.4.7　态度的社会交换 188 3.4.8　另一个例子 188 3.4.9　注意事项和结论 189 3.4.10　参考文献 190 3.5　用玩家追踪和交互玩家图来理解游戏AI 191 3.5.1　简介 191 3.5.2　信息的价值 192 3.5.3　交互玩家图 197 3.5.4　行为的更深理解 201 3.5.5　结论 201 3.5.6　参考文献 202 3.6　面向目标的计划合并 204 3.6.1　回顾面向目标的计划系统 204 3.6.2　用于面向目标计划的计划合并 205 3.6.3 结论 208 3.6.4　参考文献 208 3.7　超越A*：IDA*和边缘搜索 209 3.7.1　A*和Dijkstra 210 3.7.2　迭代延伸A*(IDA*) 211 3.7.3　边缘搜索算法 212 3.7.4　结论 213 3.7.5　参考文献 213 第4章　音频 214 简介 215 4.1　基于可编程图形硬件的音频信号处理 216 4.1.1　GPGPU 编程概述 216 4.1.2　音频效果 217 4.1.3　室内效果 218 4.1.4　结论 219 4.1.5　参考文献 219 4.2　多流——编写次世代音频引擎的艺术 221 4.2.1　一切将如何开始 221 4.2.2　理解“次世代”音频 222 4.2.3　环绕声音 228 4.2.4　路由引导 231 4.2.5　结论 231 4.3　听仔细了，你应该不会再有机会听到这个了 233 4.3.1　如何做到？采用不同的理念！ 233 4.3.2　前进，砰！ 234 4.3.3　旧的不去新的不来 236 4.3.4　称手利器 237 4.3.5　细节管理 238 4.3.6　为什么我们要再做一次 239 4.3.7　更进一步 239 4.3.8　结论 240 4.4　实时音频效果的运用 241 4.4.1　声音系统的概览 242 4.4.2　声音缓存 243 4.4.3　分级缓存 244 4.4.4　效果和滤波器 245 4.4.5　压缩和流 246 4.4.6　结论 247 4.4.7　参考文献 247 4.5　上下文驱动，层叠混合 248 4.5.1　概述 248 4.5.2　实现 249 4.5.3　扩展实时调整的概念 252 4.5.4　效率 252 4.5.5　例子程序 253 4.5.6　结论 253 第5章　图形学 254 简介 255 5.1　先进的粒子沉积 256 5.1.1　为什么使用粒子 256 5.1.2　粒子沉积 256 5.1.3　改进粒子沉积 257 5.1.4　结论 263 5.1.5　参考文献 263 5.2　减少骨骼动画中的累积误差 264 5.2.1　游戏动画系统的快速巡视 264 5.2.2　累积误差 265 5.2.3　结论 268 5.2.4　参考文献 268 5.3　粗糙材料漫反射光着色的另一个模型 269 5.3.1　简介 269 5.3.2　平坦效果 270 5.3.3　后向散射 272 5.3.4　结论 273 5.3.5　参考文献 273 5.4　高效的细分表面 275 5.4.1　细分方案的介绍 275 5.4.2　Loop细分的特征和选项 276 5.4.3　细分数据结构 281 5.4.4　细分算法的细节 283 5.4.5　性能问题 286 5.4.6　结论 288 5.4.7　参考文献 288 5.5　用径向基函数纹理来替代动画浮雕 290 5.5.1　简介 290 5.5.2　图像扭曲 291 5.5.3　径向基函数 292 5.5.4　插值扭曲函数 292 5.5.5　使用着色器评估扭曲函数 293 5.5.6　动画浮雕贴图 294 5.5.7　动画浮雕替代 294 5.5.8　结果 296 5.5.9　结论 297 5.5.10　鸣谢 297 5.5.11　参考文献 297 5.6　SM1.1和更高版本上的裁剪贴图 299 5.6.1　裁剪贴图的基本概念 299 5.6.2　裁剪贴图的实现 300 5.6.3　如果你想节约些时间⋯⋯ 305 5.6.4　参考文献 306 5.7　一个先进的贴花系统 307 5.7.1　要求 307 5.7.2　正常的贴花方法 307 5.7.3　先进的贴花方法 307 5.7.4　这个先进贴花系统的优势 310 5.7.5　性能和实验结果 312 5.7.6　演示 314 5.7.7　结论 314 5.7.8　参考文献 315 5.8　室外地形渲染的大纹理映射 316 5.8.1　简介 316 5.8.2　结构 317 5.8.3　更新缓存的内容 320 5.8.4　渲染问题 321 5.8.5　结果 323 5.8.6　结论 324 5.8.7　参考文献 324 5.9　基于艺术品的嫁接贴图渲染 325 5.9.1　资产 325 5.9.2　运行时 328 5.9.3　感谢 330 5.9.4　结论和未来的工作 330 5.9.5　参考文献 330 5.10　廉价的对话：动态实时口型同步(Lipsync) 331 5.10.1　需求 331 5.10.2　一般过程 333 5.10.3　结论 336 5.10.4　参考文献 336 第6章　网络和多人游戏 337 简介 338 6.1　游戏世界同步的高层抽象 339 6.1.1　HLA用法 340 6.1.2　游戏世界同步剖析 340 6.1.3　HLA组件 341 6.1.4　在HLA运行器中的视口 346 6.1.5　进一步讨论 348 6.1.6　结论 348 6.1.7　参考文献 348 6.2　网络游戏的身份验证 350 6.2.1　介绍 350 6.2.2　游戏登录安全 350 6.2.3　保障游戏时安全 353 6.2.4　结论 354 6.2.5　参考文献 356 6.3　使用智能包嗅探器来调试游戏网络 357 6.3.1　智能包嗅探器概念 357 6.3.2　一个例子 357 6.3.3　传统调试技术的缺陷 358 6.3.4　实现 358 6.3.5　使用WinPcap库 359 6.3.6　降低安全风险 361 6.3.7　一个替代方案 361 6.3.8　例子程序 361 6.3.9　结论 361 6.3.10　参考文献 361 第7章　脚本和数据驱动系统 362 介绍 363 7.1　Lua自动绑定系统 364 7.1.1　介绍 364 7.1.2　特性 364 7.1.3　函数的绑定 365 7.1.4　在Lua里的面向对象 365 7.1.5　在Lua里绑定C++对象 366 7.1.6　扩展绑定系统 371 7.1.7　结论 373 7.1.8　后续工作 374 7.1.9　例子 376 7.1.10　结论 376 7.1.11　参考文献 376 7.2　用内省(introspection)方式把C++对象序列化到数据库中 377 7.2.1　元数据(Metadata) 377 7.2.2　数组　378 378 7.2.3　序列化成文本 378 7.2.4　数据库系统 378 7.2.5　例子 390 7.2.6　问题和将来的改进 390 7.2.7　结论 391 7.2.8　参考文献 391 7.3　数据端口 392 7.3.1　概述 392 7.3.2　类型安全 394 7.3.3　引用计数 394 7.3.4　实践例子 394 7.3.5　问题 395 7.3.6　结论 396 7.4　支持你本地的美术家：为你的引擎增加shader 397 7.4.1　shader专用名词 397 7.4.2　程序、参数和管理器，哦我的老天！ 398 7.4.3　灵活性是关键 399 7.4.4　原型 400 7.4.5　shader参数 401 7.4.6　例子——飞艇目标 403 7.4.7　高级技术 405 7.4.8　后续工作 407 7.4.9　结论 407 7.4.10　参考文献 407 7.5　与蟒共舞　用好AST 408 7.5.1　简介 408 7.5.2　背景 408 7.5.3　方案 409 7.5.4　结论 411 7.5.5　参考文献 411 关于本书附带光盘 412 前言 　　游戏编程精粹丛书出到现在已经有6卷了。每一卷都包含许多有用且实际的思路和技术。根据网上的讨论、好奇读者的期望、业余以及专业游戏开发者的咨询，我相信前作起到了让游戏更富有创意，更富有娱乐性和更加令人满意的促进效果。在第7卷里面，我们投入了大量努力来继承这一传统。 　　游戏开发的激情 　　游戏开发正越来越成为一个充满幻想的历程。它是一个真正的能让激情与才华闪耀的知识精英的竞技。学位和经验也许能让你进入这个大门，但最终还是要看结果。你的代码容易维护吗?它的效率达到甚至超过目标了吗?视觉和听觉效果令人震撼吗?游戏玩法有趣吗?在这些方面超越别人的挑战毫无疑问让游戏开发令人兴奋，我猜想这也是激发书中文献作者们分享想法和经验的动机。我希望同样是这种向往超越的渴望把你引向这本书，因为这一卷的意义，同时事实—卜也是这整个系列的意义，就是提供给你提供工具和灵感来做到这一点。 　　没有几个行业能够像游戏业这样，开发者工作的激情如此之高，以至于在经历了5天的工作后，专业开发者们还会与业余爱好者聚集一起，为了周末的“果酱”继续做和工作日一模一样的事情。也许我在电视上看到的伐木工竞赛和这有点近似。但是有多少伐木工会在家里安排一个伐木计划，却只是为了尝试一些新点子来获得乐趣和经验呢? 　　专业领域知识的必要性意味着通常游戏开发者被划分到专门的角色上：图形程序员、人工智能程序员之类。这本书的章节也毫无疑问能反映出各方向之间常用的分界线，尽管我必须尊重一些抱怨有个别分类并不总是完全正好属于某一个方向的意见。在我希望专注于某一领域的人能在这些文献里找到他们感兴趣的东西的同时，我十分兴奋于这本书覆盖范围和专业技能的广泛多样，能够展现在对每个方向都充满激情的游戏开发者面前。我希望图形程序员能够阅读音频的文献，反之亦然! 　　想做游戏的渴望 　　业内游戏开发者的热情也许可以帮助解释为什么那么多人殷切地想加入游戏开发者行列。虽然独立自学的“勇士”也能踏进游戏行业的大 　　门(有时候他们甚至制造出他们自己的传奇大门)，但对于想把游戏开发作为第一份职业的人来说，合格的教育越来越多的能起到帮助作用。除了传统的数学和计算机科学教育路线和大量高质量对高级出版物的介绍外，全世界的中学和大学里面的专门游戏的开发学位、课程可供使用，有些还是与专业开发工作室紧密合作而设立的。已发行游戏的多种组成都可以被修改，这提供了前所未有的进入使用最前沿技术，价值好几百万美元的游戏引擎，并扩展你的游戏体验或者原型库的机会。不仅如此，对大部分题材的游戏，你都能在高质量的开源游戏或者引擎里面找到灵感、实验方法和扩展方法。 　　拥有一定量非游戏相关软件开发经验的同时充满热情的业余人士，能够参与游戏开发的机会也相当多的。我们可以使用他们。随着游戏设计、目标硬件和开发团队自身正变得越来越大而且复杂，游戏业继续欢迎来自其他软件开发行业的各种新鲜想法。你的开发团队里面有数据库管理员(DBA)吗(小点声，MMO开发者们)?在这些人里面，你能找到会给出把你的对象系统整合到关系数据库的天才。我们有一个网络达人，他能把一些网络管理员用的工具用到多玩家模块的开发上，但是在业界这种做法还没有流行起来。当认识到广义领域软件开发的趋势和成功后，游戏开发团队正越来越多地引入正式的项目管理和产品方法论，比如敏捷和Scrum，在这些领域我们可以受益于游戏业外的同行们。做游戏和做文字处理软件不同，但是优秀的管理日益增长的团队的方法、增强团队内部交流的途径和管理客户(发行商)关系的方案，一定与业外同行们的解决方案相似，因为他们也遇到同样的问题。多核平台的移植，不论是PC还是今天的家用机平台，要求开发者超越传统C／C++编程语言才能解决并行和同步的问题，我们正积极的从精通Haskei或者Erlang的程序员身上找出能借鉴的经验。 　　向往快乐的激情 　　游戏的吸引在于它们充满挑战、恶搞和娱乐。这本书里面的许多文献都是关于幕布背后的灯光道具脚手架，尽管它们并不是制造快乐的直接因素。一个被重定义者(redefiner)一遍又一遍玩弄的类型与一个在打第一个boss前丢掉的战车也许使用的是同一套碰撞检测系统或者C++到脚本语言的接口。真正产生快乐的是玩游戏的体验。所以，除了解决核心难题的文献，书里还有关于直接影响玩家体验的文章，包括音频处理文献和人机互动。人们总是对新的游戏交互方式充满热情且乐于尝试。近来流行乐队(Rock Band)、吉他英雄(Guitar Hero)、劲舞革命(Dance Dance Revolution)当然还有仍天堂的Wii的成功，毫无疑问地显示了这点。新的人机接口让长寿的游戏题材有了新的体验，而且也让那些平时不会被游戏诱惑的人产生了想尝试的冲动，从而给那些人带来全新的娱乐方式，顺便也给我们带来新的市场份额。我很骄傲这本书里面能有3篇文献是关于尚未采用的人机交互的想法，同时也很想知道当这些点子被尝试并进一步完善后会有什么东西出来。 　　在这充满激情的开发者的世界里，殷切的新手、多种多样的产品需求、对创意且娱乐的游戏玩法与设计的渴望创生了这一卷。让一本书符合所有兴趣的需求是一个很高的目标，但是我自信，也希望你会同意，本书后面的内容会作为自己说话。当你的游戏发行的时候通知我一声，我想试试看。