文章目录1. 什么是游戏引擎2. 游戏引擎的历史3. 流行游戏引擎3.1 流行游戏引擎分类3.2 游戏引擎中的中间件4. 游戏与引擎之间的界限5. 游戏引擎架构5.1 Platform Layer平台层5.2 Core Systems核心系统5.3 3rd Party Libraries Middleware第三方库与中间件5.4 Resource Manager资源管理器5.5 Rendering Engine渲染引擎5.5.1 渲染流水线Rendering Pipeline5.5.2 Low-Level Renderer低级渲染器5.5.3 Scene Graph / Culling Optimizations场景图与剔除优化5.5.4 Visual Effects视觉效果5.5.5 Front End前端界面层5.6 Collision Physics碰撞与物理5.7 Animation动画系统5.8 Human Interface Devices (HID)人机交互设备5.9 Audio音频模块5.10 Multiplayer Networking多人游戏与网络5.11 Gameplay Systems游戏玩法系统5.11.1 Object Models对象模型5.11.2 Event System事件系统5.11.3 Scripting System脚本系统5.11.4 Artificial Intelligence人工智能5.11.5 Game-Specific Subsystems游戏特定子系统5.12 DCC Tools数字内容创作工具5.13 The World Editor世界编辑器5.14 The Resource Database资源数据库6. 未来游戏引擎的发展方向6.1 AIGCAI生成内容6.2 GameNGenGoogle1. 什么是游戏引擎游戏引擎是一种主要用于电子游戏开发的软件框架。它为开发者提供了基础结构和工具而不是从零编写所有代码。“引擎”这个术语类似于软件行业中使用的 软件引擎 概念。就像汽车的引擎驱动汽车游戏引擎驱动游戏的运行与开发。开发者可以使用游戏引擎来制作 主机、电脑、移动设备甚至 VR 平台 的游戏。这通常包括相关库文件libraries 和支持程序support programs。这包含A rendering engine (“renderer”) for 2D or 3D graphics渲染引擎 → 负责 2D 或 3D 图形显示。A physics engine or collision detection物理引擎 / 碰撞检测 → 处理物体运动、碰撞、重力等物理效果。Support for sound音效支持 → 控制背景音乐、音效播放和空间音效。Cinematics动画过场 / 剧情镜头 → 管理剧情动画和过场动画。Scripting脚本系统 → 控制游戏逻辑、事件触发和 AI 行为。Animation角色和物体动画 → 实现角色动作、物体运动。Artificial intelligence (AI)人工智能 → 控制 NPC 行为、敌人策略、路径规划等。Networking网络支持 → 多人游戏的网络通信和同步。其他如UI、输入管理、资源管理、调试工具等。2. 游戏引擎的历史90 年代之前游戏引擎尚未出现。这时候很少有代码可以重复使用每个项目几乎都需要重新编写图形、物理、AI 等模块。80 年代一些公司会为自家游戏开发内部专用引擎这些引擎通常只适用于该公司的游戏不对外开放。不同游戏机的硬件差异大每款游戏都需要针对特定硬件定制开发。游戏规则和关卡通常 硬编码hard-coded关卡数量和图形数据有限。第一款使用关键代码复用制作的主机游戏是 《超级马里奥兄弟》1985。这是一款横向卷轴游戏。第一款《超级马里奥兄弟》的大部分内容需要手工设计用方格纸绘制关卡。游戏创作系统 (Game creation systemGCS)。1980 年代为独立游戏开发而制作。它集成了各种便于游戏开发的功能形成早期引擎的雏形。工具包括Integrated development environment (IDE) → 集成开发环境用于编写和管理代码Command line interface (CLI) → 命令行界面用于运行和调试程序Sprite editor → 精灵编辑器用于制作 2D 游戏角色和图形Model editor → 模型编辑器用于制作 3D 或二维物体模型Map/Scene editor → 地图/场景编辑器用于设计关卡和游戏环境Scripting → 脚本系统用于控制游戏逻辑和事件使用GCS开发的游戏有Pinball Construction Set (1982) 、Adventure Construction Set (1984)、Shoot-Em-Up Construction Kit(1987)。1985年又有了Garry Kitchen’s GameMaker这是第一个集成开发环境IDE专门用于制作游戏。有5个工具组成SceneMaker → 场景/关卡制作SpriteMaker → 角色/精灵制作MusicMaker → 音乐制作SoundMaker → 音效制作The Editor → 综合资源管理与逻辑整合进入90年代更多的游戏引擎出现。其中主要是id Software公司制作。Commander Keen Engine (1991)这款 2D 平台游戏引擎可以处理滚动屏幕、动画和基本物理。它开创了横向卷轴平台游戏的技术实现。Wolfenstein 3D Engine (1992)实现了 伪 3D 第一人称视角raycasting这成为 FPS 游戏第一人称射击早期标准。其被称为 “3D 射击之父”。它也首次展示了游戏引擎的应用概念同一引擎可用于不同关卡与游戏内容。DOOM Engine (id Tech 1) (1993)支持 3D 地图、复杂关卡、多人联机和模块化资源这对现代 3D 游戏引擎影响巨大。其也被称为 id Tech 1它不是完全 3D 引擎因为使用 2.5D 技术伪 3D地图是二维平面但通过高度、纹理和视角模拟 3D 效果。Quake 引擎id Tech 21996它是 id Software 首个支持 完整 3D 模型、地形和场景 的游戏引擎。取代了 DOOM 的 2.5D / 伪 3D 技术。支持实时光照、纹理映射和复杂几何体。Quake 引擎首次在 id Tech 系列中引入 网络多人游戏架构。客户端负责玩家输入和本地渲染。服务器负责游戏逻辑、状态同步和物理计算。这为现代多人在线游戏奠定基础。现如今已经发展到了id Tech 8 (2025)。下面的图表展示了 Quake。下图的游戏直接在 Doom 引擎上制作。下图是 基于 Doom或 Doom2 代码的游戏引擎就像汽车的心脏而游戏引擎就是游戏的心脏。游戏引擎负责核心逻辑、渲染、物理、AI 等基本功能。开发者可以在引擎上快速构建具体游戏内容而不必从零开始。下面介绍一个特例小型、极端优化的 3D 游戏和引擎。.kkrieger在仅 96 KB的大小的情况下实现了一款完整的 3D 第一人称射击。项目地址其的技术亮点在于程序化生成Procedural Generation。几乎所有的模型、纹理、音效、关卡和动画都是通过算法生成这极大压缩了游戏大小。小体积却实现完整 3D FPS 体验。展示了程序化内容生成PCG在极端优化场景下的潜力。其使用的是werkkzeug3一个3D引擎其可用算法生成复杂的 3D 场景和资源从而实现了前所未有的程序化内容生成技术做出了想 .kkrieger 这样极小体积的游戏。3. 流行游戏引擎3.1 流行游戏引擎分类我们可以把游戏引擎分为三类商业引擎CommercialUnity → 广泛应用于 2D、3D、移动、VR/AR 游戏Unreal Engine → 高端 3D 游戏、电影级渲染、蓝图可视化编程CryEngine → 高性能 3D 引擎擅长真实环境渲染RPG Maker → 面向 2D 角色扮演游戏的可视化引擎COCOS → 主要用于 2D 移动游戏开源商业化友好自研/公司内部引擎In-house4A Engine → Metro 系列游戏使用的高端 3D 引擎Frostbite → EA 旗下游戏战地系列等专用引擎RAGE (Rockstar Advanced Game Engine) → Rockstar 自研引擎用于 GTA、Red Dead 系列Open-source开源引擎O3DE (Open 3D Engine) → 高性能开源 3D 游戏引擎GODOT → 免费开源适用于 2D/3D 游戏开发游戏引擎快速介绍视频正如前文所说ue引擎不仅可以用于游戏领域其在其他领域也被广泛使用。Animation动画制作Unreal Engine 可以用于制作高质量动画。支持实时渲染、复杂光影和粒子效果。优势可即时看到最终效果减少传统动画的渲染时间。Live Action Movie / Virtual Production真人电影与虚拟制作通过虚幻引擎进行虚拟制作Virtual Production。使用 LED 墙和实时渲染将虚拟场景直接映射到拍摄现场。优势实时预览背景和特效节省后期合成时间提升拍摄互动性和沉浸感。代表案例迪士尼《曼达洛人The Mandalorian》使用 Unreal Engine 实时渲染虚拟背景。3.2 游戏引擎中的中间件中间件是一种集成到游戏引擎中的软件组件专门处理游戏的某些特定方面如 物理、图形或网络。它提供特定功能模块减少引擎开发者的重复工作从而可以让开发者专注游戏逻辑和设计无需从零开发每个技术模块。其支持跨项目复用提高了开发效率。常见类型物理中间件处理碰撞检测、刚体动力学如 Havok图形中间件高级渲染和特效处理如 SpeedTree、NVIDIA GameWorks网络中间件多人游戏同步和服务器通信如 Photon、RakNet4. 游戏与引擎之间的界限我们现在重新思考一下什么是游戏引擎游戏和引擎之间的界限往往模糊。有时引擎会包含大量游戏逻辑而游戏又依赖引擎的核心系统。游戏引擎通常采用数据驱动架构。核心功能渲染、物理、AI独立于游戏数据。游戏内容关卡、角色、脚本通过数据和资源驱动引擎执行。游戏与引擎的界限不是黑白分明。某些引擎专门针对某款游戏优化几乎和游戏融为一体。大多数游戏引擎都是为特定游戏和硬件精心设计和优化。例如早期 id Tech 引擎针对 DOS PC 或特定主机优化。开发者在引擎设计中需要做出 性能、画质、可扩展性等方面的权衡。游戏引擎的用途不局限于游戏也可用于模拟simulation、影视制作、虚拟现实、建筑可视化等领域。游戏引擎是一个框架由各种工具、实用程序和接口组成。它隐藏了执行游戏中各项任务的低级细节。例如渲染管线、物理计算、输入管理、音频处理等。引擎通过抽象常见游戏或模拟任务的细节开发者不需要手动处理每一条渲染指令或物理运算。例子渲染Rendering → 绘制场景、纹理和光影。物理Physics → 碰撞检测、刚体模拟。输入Input → 键盘、手柄、触控等统一管理。这样开发者可以专注于游戏或模拟独特的创意和机制。例如关卡设计、角色能力、故事情节或独特的互动方式。引擎负责提供通用基础功能让开发更高效。5. 游戏引擎架构游戏引擎架构分为两大部分Runtime Components运行时组件这些组件在游戏运行时起作用直接处理游戏逻辑和玩家交互。包含Platform Layer平台层处理不同硬件、操作系统和平台的接口差异Core Systems核心系统引擎的基础框架管理整体执行流程3rd Party Libraries Middleware第三方库和中间件集成物理、图形、音效或网络等专用模块Resource Manager资源管理器加载、缓存和管理游戏资源Rendering Engine渲染引擎2D/3D 图形显示和光照处理Collision, Physics Animation碰撞、物理与动画控制物体运动、碰撞检测及角色动画Human Interface Devices输入设备管理键盘、鼠标、手柄、VR/AR 控制器Audio音频背景音乐、音效、空间音效处理Networking网络多人游戏的通信与同步Gameplay Systems游戏机制系统关卡逻辑、AI、事件触发Debugging Tools调试工具帮助开发者检测、优化和调试游戏Tools工具层用于游戏开发阶段帮助创建和管理内容Digital Content Creation Tools数字内容创建工具模型、动画、纹理、音效等制作Asset Conditioning Pipeline资源处理管线优化、压缩和转换资源格式World Editor世界编辑器关卡、场景和地图布局设计Resource Database资源数据库集中管理和调用所有游戏资源5.1 Platform Layer平台层平台层负责让游戏引擎能够在 不同操作系统和硬件平台上运行例如 Windows、Linux、Mac、主机和移动设备。Windows顶层是 C: Drive或其他盘符 D:, E:下层是 Folder文件夹文件类型通过扩展名区分Text File, Image File, Video File。Linux顶层是 Root Directory/没有盘符概念路径分隔符是 /不是 \文件扩展名不一定表示类型隐藏文件以 . 开头而不是属性标记。下图展示了平台层的组成模块。Platform Detection → 检测当前操作系统和硬件Primitive Data Types → 提供跨平台的数据类型如整数、浮点数Collections and Iterators → 统一集合操作和迭代方式File System → 封装文件读写和路径差异Networking → 网络通信接口TCP/UDP 等Hi-Res Timer → 高精度计时器用于游戏循环和物理计算Threading Library → 线程管理保证多平台并发运行Graphics Wrappers → 图形接口封装屏蔽底层 GPU APIDirectX/OpenGL/Vulkan差异Physics/Collision Wrapper → 封装物理和碰撞模块接口5.2 Core Systems核心系统核心系统是游戏引擎的基础模块负责支撑上层功能渲染、物理、音频、AI 等提供开发者不可或缺的工具和服务。其包含数学库Math Library提供向量、矩阵、三角函数、几何计算等用于3D 渲染透视投影、相机矩阵动画与旋转旋转矩阵、四元数碰撞检测和物理计算数据结构与算法Data Structures and Algorithms提供数组、链表、哈希表、图、树等基础结构算法包括搜索、排序路径规划A*、导航网格资源管理和关卡逻辑内存管理Memory Management负责内存分配、释放、缓存优化提高性能避免内存泄漏支持实时渲染、大型场景和多人游戏断言与调试Assertions用于检测程序逻辑错误辅助调试、优化代码保证游戏运行的稳定性和可靠性5.3 3rd Party Libraries Middleware第三方库与中间件游戏引擎通常会集成第三方库和中间件以加快开发、提升性能并提供专业功能。通常有数据结构与算法库BoostC 通用库提供智能指针、容器、算法等Folly、Loki高性能 C 库用于优化数据处理Eigen、GLM线性代数库向量、矩阵、数学运算图形相关库GraphicsOpenGL / OpenGL ES / DirectX 11 / DirectX 12 / VulkanGPU 渲染接口提供硬件加速的 2D/3D 渲染功能SpeedTree专业树木/植被建模和渲染trueSKY天空和天气系统生成碰撞与物理Collision PhysicsHavok / PhysX / ODE物理引擎处理刚体、柔体、碰撞检测提供高度优化的模拟物理效果角色动画Character AnimationMiarmy、Granny、Havok Animation、Euphoria角色骨骼动画、动作捕捉、智能行为模拟。5.4 Resource Manager资源管理器资源管理器负责管理和调度游戏中的所有资源Game Assets保证游戏运行时高效、安全、稳定。主要功能有Access to Resources访问资源负责游戏资产的访问接口游戏对象可以通过资源管理器加载或查询纹理、模型、音效、动画等Offline Runtime Resource Management离线与运行时管理Offline在开发阶段或打包阶段组织、压缩和优化资源Runtime游戏运行时动态加载、缓存和释放资源Single Copy of Each Resource唯一拷贝每种资源只存储一份避免重复占用内存Asset Life Cycle Management资源生命周期管理加载需要的资源Load卸载不再使用的资源Unload保证资源不会过早释放也不会长时间占用内存Composite Resource Handling复合资源管理支持资源组合例如材质 纹理 Shader一次性加载多个依赖资源保证完整性Referential Integrity引用完整性管理资源引用关系防止访问已释放或未加载的资源Memory Usage Management内存使用管理控制加载资源占用的内存通过缓存策略LRU、优先级优化性能5.5 Rendering Engine渲染引擎渲染引擎是游戏引擎中负责将 3D/2D 场景转化为屏幕图像的模块。核心概念是渲染流水线Rendering Pipeline。5.5.1 渲染流水线Rendering Pipeline这一部分在CPT205中有详细叙述。Input输入接收游戏世界中的几何数据顶点、纹理、光照信息也包括相机位置、物体坐标等Vertex Shader顶点着色器对每个顶点进行变换和处理计算顶点在屏幕空间的位置、法线向量、光照等Primitive Assembly图元组装将顶点组合成图元点、线、三角形三角形是 GPU 渲染的基本单位Rasterization光栅化将图元转换为像素片元计算每个像素在屏幕上的位置和覆盖范围Fragment Shader片元着色器对每个像素进行最终颜色计算应用纹理、光照、阴影、透明度等效果Frame Buffer帧缓冲存储最终图像数据GPU 输出到显示器屏幕5.5.2 Low-Level Renderer低级渲染器负责和 GPU 打交道完成实际的图形渲染任务Materials Shaders → 材质与着色器管理Static Dynamic Lighting → 静态/动态光照Cameras → 相机控制Text Fonts → 字体渲染Primitive Submission → 提交顶点/三角形等图元Viewports Virtual Screens → 视口和虚拟屏幕管理Texture Surface Management → 纹理与表面管理Debug Drawing (Lines etc.) → 调试绘制辅助线、边框等Skeletal Mesh Rendering → 骨骼网格渲染用于角色动画Graphics Device Interface → 底层图形接口封装DirectX/OpenGL/Vulkan低级渲染器把上层场景信息翻译成 GPU 可执行指令直接输出像素。5.5.3 Scene Graph / Culling Optimizations场景图与剔除优化用于场景管理和性能优化Spatial Hash / BSP Tree / kd-Tree → 空间划分结构快速查找和管理场景对象Occlusion PVS → 遮挡剔除 / Potentially Visible Set避免渲染被遮挡对象LOD System → 细节层次Level of Detail远处对象降低细节提高性能减少 GPU 渲染负荷提高帧率同时保持视觉质量。5.5.4 Visual Effects视觉效果包括粒子系统烟、火、水花、爆炸等、后处理、阴影、反射、光照等.通常与渲染流水线和低级渲染器结合生成最终屏幕效果。5.5.5 Front End前端界面层负责渲染 HUD、菜单和 GUI功能包括Heads-Up Display (HUD) → 玩家界面元素血量、分数、地图等In-Game Menus (Dev) → 调试菜单、开发工具菜单Graphical User Interface (GUI) → 游戏界面交互元素按钮、滑块、文本框5.6 Collision Physics碰撞与物理碰撞与物理模块是游戏引擎的核心系统之一负责模拟真实世界的物理交互和角色/物体的动态行为。Physics System物理系统核心功能模拟物理规律如重力、摩擦力、弹性碰撞等支持对象类型Rigid Bodies刚体不可变形物体如墙壁、箱子、球Phantoms虚拟碰撞体仅用于触发事件或检测碰撞不影响物理Rigid Body Dynamics刚体动力学模拟刚体的运动、旋转和碰撞响应支持力和约束Forces Constraints如弹簧、绳索、铰链支持Ray/Shape Casting光线/形状查询用于检测碰撞和射线交点5.7 Animation动画系统动画模块负责给游戏中的角色、物体、特效等提供运动和生动表现它通常依赖于 碰撞与物理系统 来实现真实运动。动画类型有Sprite / Texture Animation精灵或纹理动画2D 游戏常用通过切换不同纹理帧实现动画效果Rigid Body Hierarchy Animation刚体层级动画物体分层每层刚体受力运动例如车辆悬挂系统或机械手臂Skeletal Animation骨骼动画角色通过骨骼层级驱动模型变形支持复杂动作组合和混合常用技术Animation State Tree Layers动画状态机和层级管理Inverse Kinematics (IK)逆向运动学LERP Additive Blending插值和平滑混合Animation Playback Decompression播放与解压Sub-skeletal Animation局部骨骼动画Game-Specific Post-Processing游戏专用后处理Vertex Animation顶点动画直接修改模型顶点坐标常用于布料、旗帜、水流等动态效果5.8 Human Interface Devices (HID)人机交互设备HID 是游戏引擎用来接收玩家输入的模块负责把物理设备的操作转化为游戏可识别的信号。常见输入设备有Keyboard Mouse键盘与鼠标PC 游戏最常见输入键位、鼠标移动、点击Joypad / Gamepad手柄主机/控制台常用摇杆、按钮、触摸板VR Controller虚拟现实手柄VR 游戏专用支持手势、位置追踪、方向感应Steering Wheel方向盘赛车游戏或驾驶模拟通常配合踏板和换挡杆其他体感设备Kinect、Nintendo Ring Fit触摸屏、手势识别、传感器5.9 Audio音频模块音频模块是游戏引擎的重要组成部分与图形同等重要。它负责生成和管理游戏中的声音效果、音乐和环境音。5.10 Multiplayer Networking多人游戏与网络多人游戏和网络模块负责管理多玩家互动、数据同步和在线通信是现代游戏引擎的核心功能之一。Multiplayer多人模式类型如下Single-screen Multiplayer单屏多人多个玩家在同一屏幕上互动例如街机对战游戏Split-screen Multiplayer分屏多人每个玩家有独立的视角例如赛车或射击游戏Networked Multiplayer网络多人玩家通过网络连接进行游戏需要数据同步和延迟管理Massively Multiplayer Online Games (MMO)大规模多人在线数百至数千玩家同时在线需要强大的服务器架构和状态同步Networking网络模块负责玩家之间的数据通信。网络通信的方式有Peer-to-Peer (P2P) 网络玩家直接连接交换数据适合小型游戏Client-Server客户端-服务器服务器管理游戏状态客户端请求和接收更新支持大规模在线游戏Client-Server Host w/ Relay服务器中继混合模式通过中继服务器降低延迟和 NAT 穿透问题Online Multiplayer 核心功能Match-Making Game Management玩家匹配、房间管理Object Authority Policy管理谁能控制游戏对象Game State Replication同步游戏状态确保所有玩家看到一致画面5.11 Gameplay Systems游戏玩法系统Gameplay Systems 是游戏引擎中负责实现游戏规则、逻辑和互动行为的模块是连接引擎底层功能渲染、物理、输入和具体游戏体验的核心。5.11.1 Object Models对象模型定义游戏中的实体及其属性和行为包括Player Characters玩家角色NPCs非玩家角色Weapons武器Cameras相机Environment Objects环境物体作用统一管理对象数据和状态提供可复用实体模板5.11.2 Event System事件系统管理游戏中的事件和触发机制由两部分组成Event / Message事件/消息事件是游戏中发生的动作或状态变化示例玩家按下按钮NPC 到达目标位置碰撞发生游戏胜利或失败Event Handler事件处理器监听特定事件并执行相应逻辑例如玩家按下跳跃键 → 触发角色跳跃动画敌人死亡 → 增加分数、播放音效5.11.3 Scripting System脚本系统提供可编程接口给游戏设计者功能快速实现游戏规则、任务逻辑、触发事件允许在不修改引擎源代码的情况下调整游戏行为这里又可以分为两类Scripting传统脚本编程使用语言编写游戏逻辑示例C, C#, Python, LuaVisual Scripting可视化脚本/蓝图通过节点图Node Graph连接逻辑无需写代码适合设计师快速实现游戏逻辑节点通常对应事件、条件、函数调用5.11.4 Artificial Intelligence人工智能控制 NPC 或敌人的行为功能路径规划Pathfinding决策树、状态机、行为树Behavior Trees战术策略、学习算法可选作用增强游戏挑战性和互动性5.11.5 Game-Specific Subsystems游戏特定子系统根据具体游戏类型实现的功能模块例如战斗系统、技能系统、任务系统经济系统、升级系统、天气系统作用支撑游戏独特玩法和规则5.12 DCC Tools数字内容创作工具DCC 工具是用来创建、编辑和处理游戏所需的数字内容 的软件包括 3D 模型、贴图、动画、材质、粒子特效和声音等。Digital Content数字内容是任何以数字数据形式存在的游戏资源。包括模型、纹理、动画、特效、音效、场景布局等。DCC Tools数字内容创作工具是用于生成、编辑、导出这些数字内容的工具。可以与游戏引擎结合通过导出或插件使用。5.13 The World Editor世界编辑器世界编辑器是游戏引擎中构建和管理整个游戏世界的核心工具也可以称为场景编辑器或关卡编辑器。5.14 The Resource Database资源数据库资源数据库是游戏开发中管理所有游戏资产和信息的中心系统确保游戏世界和编辑器能够有序、高效地使用资源。游戏世界是游戏引擎中所有元素的集合。资源数据库管理这些元素及其属性。包括模型、贴图、材质、动画、音效、场景信息、元数据等。元数据Metadata通常包含以下信息id资源唯一标识name资源名称path文件路径author创建者editing info编辑历史、版本信息数据库功能包括数据库管理统一存储和组织资源版本控制Version control管理资源历史支持回滚、多人协作管道工具Pipeline Tools支持资源从 DCC 工具到游戏引擎的自动化处理和导入资源追踪方便开发者查找、修改、更新资源6. 未来游戏引擎的发展方向6.1 AIGCAI生成内容人工智能自动生成游戏内容。包含游戏关卡或地图纹理、3D模型游戏脚本或角色行为6.2 GameNGenGoogle一个利用机器学习生成游戏内容的系统。主要分为两个阶段通过AI玩家收集数据Data Collection via Agent PlayAI代理在游戏环境中进行“试玩”。收集数据每一帧画面frames代理动作actions观察结果和奖励observations reward收集的数据会存储下来用于模型训练。生成模型训练Generative Model Training利用收集到的数据训练生成模型比如“去噪网络 denoising network”。流程将游戏画面编码成潜在向量latent representation加入噪声进行数据增强augmentation根据之前的帧和动作预测下一帧画面本质模型学会了游戏的动态规则可以自动生成新的游戏内容。
CPT306 Principles of Computer Games Design 电脑游戏设计原理 Pt.2 游戏引擎
发布时间：2026/8/1 0:04:01
文章目录1. 什么是游戏引擎2. 游戏引擎的历史3. 流行游戏引擎3.1 流行游戏引擎分类3.2 游戏引擎中的中间件4. 游戏与引擎之间的界限5. 游戏引擎架构5.1 Platform Layer平台层5.2 Core Systems核心系统5.3 3rd Party Libraries Middleware第三方库与中间件5.4 Resource Manager资源管理器5.5 Rendering Engine渲染引擎5.5.1 渲染流水线Rendering Pipeline5.5.2 Low-Level Renderer低级渲染器5.5.3 Scene Graph / Culling Optimizations场景图与剔除优化5.5.4 Visual Effects视觉效果5.5.5 Front End前端界面层5.6 Collision Physics碰撞与物理5.7 Animation动画系统5.8 Human Interface Devices (HID)人机交互设备5.9 Audio音频模块5.10 Multiplayer Networking多人游戏与网络5.11 Gameplay Systems游戏玩法系统5.11.1 Object Models对象模型5.11.2 Event System事件系统5.11.3 Scripting System脚本系统5.11.4 Artificial Intelligence人工智能5.11.5 Game-Specific Subsystems游戏特定子系统5.12 DCC Tools数字内容创作工具5.13 The World Editor世界编辑器5.14 The Resource Database资源数据库6. 未来游戏引擎的发展方向6.1 AIGCAI生成内容6.2 GameNGenGoogle1. 什么是游戏引擎游戏引擎是一种主要用于电子游戏开发的软件框架。它为开发者提供了基础结构和工具而不是从零编写所有代码。“引擎”这个术语类似于软件行业中使用的 软件引擎 概念。就像汽车的引擎驱动汽车游戏引擎驱动游戏的运行与开发。开发者可以使用游戏引擎来制作 主机、电脑、移动设备甚至 VR 平台 的游戏。这通常包括相关库文件libraries 和支持程序support programs。这包含A rendering engine (“renderer”) for 2D or 3D graphics渲染引擎 → 负责 2D 或 3D 图形显示。A physics engine or collision detection物理引擎 / 碰撞检测 → 处理物体运动、碰撞、重力等物理效果。Support for sound音效支持 → 控制背景音乐、音效播放和空间音效。Cinematics动画过场 / 剧情镜头 → 管理剧情动画和过场动画。Scripting脚本系统 → 控制游戏逻辑、事件触发和 AI 行为。Animation角色和物体动画 → 实现角色动作、物体运动。Artificial intelligence (AI)人工智能 → 控制 NPC 行为、敌人策略、路径规划等。Networking网络支持 → 多人游戏的网络通信和同步。其他如UI、输入管理、资源管理、调试工具等。2. 游戏引擎的历史90 年代之前游戏引擎尚未出现。这时候很少有代码可以重复使用每个项目几乎都需要重新编写图形、物理、AI 等模块。80 年代一些公司会为自家游戏开发内部专用引擎这些引擎通常只适用于该公司的游戏不对外开放。不同游戏机的硬件差异大每款游戏都需要针对特定硬件定制开发。游戏规则和关卡通常 硬编码hard-coded关卡数量和图形数据有限。第一款使用关键代码复用制作的主机游戏是 《超级马里奥兄弟》1985。这是一款横向卷轴游戏。第一款《超级马里奥兄弟》的大部分内容需要手工设计用方格纸绘制关卡。游戏创作系统 (Game creation systemGCS)。1980 年代为独立游戏开发而制作。它集成了各种便于游戏开发的功能形成早期引擎的雏形。工具包括Integrated development environment (IDE) → 集成开发环境用于编写和管理代码Command line interface (CLI) → 命令行界面用于运行和调试程序Sprite editor → 精灵编辑器用于制作 2D 游戏角色和图形Model editor → 模型编辑器用于制作 3D 或二维物体模型Map/Scene editor → 地图/场景编辑器用于设计关卡和游戏环境Scripting → 脚本系统用于控制游戏逻辑和事件使用GCS开发的游戏有Pinball Construction Set (1982) 、Adventure Construction Set (1984)、Shoot-Em-Up Construction Kit(1987)。1985年又有了Garry Kitchen’s GameMaker这是第一个集成开发环境IDE专门用于制作游戏。有5个工具组成SceneMaker → 场景/关卡制作SpriteMaker → 角色/精灵制作MusicMaker → 音乐制作SoundMaker → 音效制作The Editor → 综合资源管理与逻辑整合进入90年代更多的游戏引擎出现。其中主要是id Software公司制作。Commander Keen Engine (1991)这款 2D 平台游戏引擎可以处理滚动屏幕、动画和基本物理。它开创了横向卷轴平台游戏的技术实现。Wolfenstein 3D Engine (1992)实现了 伪 3D 第一人称视角raycasting这成为 FPS 游戏第一人称射击早期标准。其被称为 “3D 射击之父”。它也首次展示了游戏引擎的应用概念同一引擎可用于不同关卡与游戏内容。DOOM Engine (id Tech 1) (1993)支持 3D 地图、复杂关卡、多人联机和模块化资源这对现代 3D 游戏引擎影响巨大。其也被称为 id Tech 1它不是完全 3D 引擎因为使用 2.5D 技术伪 3D地图是二维平面但通过高度、纹理和视角模拟 3D 效果。Quake 引擎id Tech 21996它是 id Software 首个支持 完整 3D 模型、地形和场景 的游戏引擎。取代了 DOOM 的 2.5D / 伪 3D 技术。支持实时光照、纹理映射和复杂几何体。Quake 引擎首次在 id Tech 系列中引入 网络多人游戏架构。客户端负责玩家输入和本地渲染。服务器负责游戏逻辑、状态同步和物理计算。这为现代多人在线游戏奠定基础。现如今已经发展到了id Tech 8 (2025)。下面的图表展示了 Quake。下图的游戏直接在 Doom 引擎上制作。下图是 基于 Doom或 Doom2 代码的游戏引擎就像汽车的心脏而游戏引擎就是游戏的心脏。游戏引擎负责核心逻辑、渲染、物理、AI 等基本功能。开发者可以在引擎上快速构建具体游戏内容而不必从零开始。下面介绍一个特例小型、极端优化的 3D 游戏和引擎。.kkrieger在仅 96 KB的大小的情况下实现了一款完整的 3D 第一人称射击。项目地址其的技术亮点在于程序化生成Procedural Generation。几乎所有的模型、纹理、音效、关卡和动画都是通过算法生成这极大压缩了游戏大小。小体积却实现完整 3D FPS 体验。展示了程序化内容生成PCG在极端优化场景下的潜力。其使用的是werkkzeug3一个3D引擎其可用算法生成复杂的 3D 场景和资源从而实现了前所未有的程序化内容生成技术做出了想 .kkrieger 这样极小体积的游戏。3. 流行游戏引擎3.1 流行游戏引擎分类我们可以把游戏引擎分为三类商业引擎CommercialUnity → 广泛应用于 2D、3D、移动、VR/AR 游戏Unreal Engine → 高端 3D 游戏、电影级渲染、蓝图可视化编程CryEngine → 高性能 3D 引擎擅长真实环境渲染RPG Maker → 面向 2D 角色扮演游戏的可视化引擎COCOS → 主要用于 2D 移动游戏开源商业化友好自研/公司内部引擎In-house4A Engine → Metro 系列游戏使用的高端 3D 引擎Frostbite → EA 旗下游戏战地系列等专用引擎RAGE (Rockstar Advanced Game Engine) → Rockstar 自研引擎用于 GTA、Red Dead 系列Open-source开源引擎O3DE (Open 3D Engine) → 高性能开源 3D 游戏引擎GODOT → 免费开源适用于 2D/3D 游戏开发游戏引擎快速介绍视频正如前文所说ue引擎不仅可以用于游戏领域其在其他领域也被广泛使用。Animation动画制作Unreal Engine 可以用于制作高质量动画。支持实时渲染、复杂光影和粒子效果。优势可即时看到最终效果减少传统动画的渲染时间。Live Action Movie / Virtual Production真人电影与虚拟制作通过虚幻引擎进行虚拟制作Virtual Production。使用 LED 墙和实时渲染将虚拟场景直接映射到拍摄现场。优势实时预览背景和特效节省后期合成时间提升拍摄互动性和沉浸感。代表案例迪士尼《曼达洛人The Mandalorian》使用 Unreal Engine 实时渲染虚拟背景。3.2 游戏引擎中的中间件中间件是一种集成到游戏引擎中的软件组件专门处理游戏的某些特定方面如 物理、图形或网络。它提供特定功能模块减少引擎开发者的重复工作从而可以让开发者专注游戏逻辑和设计无需从零开发每个技术模块。其支持跨项目复用提高了开发效率。常见类型物理中间件处理碰撞检测、刚体动力学如 Havok图形中间件高级渲染和特效处理如 SpeedTree、NVIDIA GameWorks网络中间件多人游戏同步和服务器通信如 Photon、RakNet4. 游戏与引擎之间的界限我们现在重新思考一下什么是游戏引擎游戏和引擎之间的界限往往模糊。有时引擎会包含大量游戏逻辑而游戏又依赖引擎的核心系统。游戏引擎通常采用数据驱动架构。核心功能渲染、物理、AI独立于游戏数据。游戏内容关卡、角色、脚本通过数据和资源驱动引擎执行。游戏与引擎的界限不是黑白分明。某些引擎专门针对某款游戏优化几乎和游戏融为一体。大多数游戏引擎都是为特定游戏和硬件精心设计和优化。例如早期 id Tech 引擎针对 DOS PC 或特定主机优化。开发者在引擎设计中需要做出 性能、画质、可扩展性等方面的权衡。游戏引擎的用途不局限于游戏也可用于模拟simulation、影视制作、虚拟现实、建筑可视化等领域。游戏引擎是一个框架由各种工具、实用程序和接口组成。它隐藏了执行游戏中各项任务的低级细节。例如渲染管线、物理计算、输入管理、音频处理等。引擎通过抽象常见游戏或模拟任务的细节开发者不需要手动处理每一条渲染指令或物理运算。例子渲染Rendering → 绘制场景、纹理和光影。物理Physics → 碰撞检测、刚体模拟。输入Input → 键盘、手柄、触控等统一管理。这样开发者可以专注于游戏或模拟独特的创意和机制。例如关卡设计、角色能力、故事情节或独特的互动方式。引擎负责提供通用基础功能让开发更高效。5. 游戏引擎架构游戏引擎架构分为两大部分Runtime Components运行时组件这些组件在游戏运行时起作用直接处理游戏逻辑和玩家交互。包含Platform Layer平台层处理不同硬件、操作系统和平台的接口差异Core Systems核心系统引擎的基础框架管理整体执行流程3rd Party Libraries Middleware第三方库和中间件集成物理、图形、音效或网络等专用模块Resource Manager资源管理器加载、缓存和管理游戏资源Rendering Engine渲染引擎2D/3D 图形显示和光照处理Collision, Physics Animation碰撞、物理与动画控制物体运动、碰撞检测及角色动画Human Interface Devices输入设备管理键盘、鼠标、手柄、VR/AR 控制器Audio音频背景音乐、音效、空间音效处理Networking网络多人游戏的通信与同步Gameplay Systems游戏机制系统关卡逻辑、AI、事件触发Debugging Tools调试工具帮助开发者检测、优化和调试游戏Tools工具层用于游戏开发阶段帮助创建和管理内容Digital Content Creation Tools数字内容创建工具模型、动画、纹理、音效等制作Asset Conditioning Pipeline资源处理管线优化、压缩和转换资源格式World Editor世界编辑器关卡、场景和地图布局设计Resource Database资源数据库集中管理和调用所有游戏资源5.1 Platform Layer平台层平台层负责让游戏引擎能够在 不同操作系统和硬件平台上运行例如 Windows、Linux、Mac、主机和移动设备。Windows顶层是 C: Drive或其他盘符 D:, E:下层是 Folder文件夹文件类型通过扩展名区分Text File, Image File, Video File。Linux顶层是 Root Directory/没有盘符概念路径分隔符是 /不是 \文件扩展名不一定表示类型隐藏文件以 . 开头而不是属性标记。下图展示了平台层的组成模块。Platform Detection → 检测当前操作系统和硬件Primitive Data Types → 提供跨平台的数据类型如整数、浮点数Collections and Iterators → 统一集合操作和迭代方式File System → 封装文件读写和路径差异Networking → 网络通信接口TCP/UDP 等Hi-Res Timer → 高精度计时器用于游戏循环和物理计算Threading Library → 线程管理保证多平台并发运行Graphics Wrappers → 图形接口封装屏蔽底层 GPU APIDirectX/OpenGL/Vulkan差异Physics/Collision Wrapper → 封装物理和碰撞模块接口5.2 Core Systems核心系统核心系统是游戏引擎的基础模块负责支撑上层功能渲染、物理、音频、AI 等提供开发者不可或缺的工具和服务。其包含数学库Math Library提供向量、矩阵、三角函数、几何计算等用于3D 渲染透视投影、相机矩阵动画与旋转旋转矩阵、四元数碰撞检测和物理计算数据结构与算法Data Structures and Algorithms提供数组、链表、哈希表、图、树等基础结构算法包括搜索、排序路径规划A*、导航网格资源管理和关卡逻辑内存管理Memory Management负责内存分配、释放、缓存优化提高性能避免内存泄漏支持实时渲染、大型场景和多人游戏断言与调试Assertions用于检测程序逻辑错误辅助调试、优化代码保证游戏运行的稳定性和可靠性5.3 3rd Party Libraries Middleware第三方库与中间件游戏引擎通常会集成第三方库和中间件以加快开发、提升性能并提供专业功能。通常有数据结构与算法库BoostC 通用库提供智能指针、容器、算法等Folly、Loki高性能 C 库用于优化数据处理Eigen、GLM线性代数库向量、矩阵、数学运算图形相关库GraphicsOpenGL / OpenGL ES / DirectX 11 / DirectX 12 / VulkanGPU 渲染接口提供硬件加速的 2D/3D 渲染功能SpeedTree专业树木/植被建模和渲染trueSKY天空和天气系统生成碰撞与物理Collision PhysicsHavok / PhysX / ODE物理引擎处理刚体、柔体、碰撞检测提供高度优化的模拟物理效果角色动画Character AnimationMiarmy、Granny、Havok Animation、Euphoria角色骨骼动画、动作捕捉、智能行为模拟。5.4 Resource Manager资源管理器资源管理器负责管理和调度游戏中的所有资源Game Assets保证游戏运行时高效、安全、稳定。主要功能有Access to Resources访问资源负责游戏资产的访问接口游戏对象可以通过资源管理器加载或查询纹理、模型、音效、动画等Offline Runtime Resource Management离线与运行时管理Offline在开发阶段或打包阶段组织、压缩和优化资源Runtime游戏运行时动态加载、缓存和释放资源Single Copy of Each Resource唯一拷贝每种资源只存储一份避免重复占用内存Asset Life Cycle Management资源生命周期管理加载需要的资源Load卸载不再使用的资源Unload保证资源不会过早释放也不会长时间占用内存Composite Resource Handling复合资源管理支持资源组合例如材质 纹理 Shader一次性加载多个依赖资源保证完整性Referential Integrity引用完整性管理资源引用关系防止访问已释放或未加载的资源Memory Usage Management内存使用管理控制加载资源占用的内存通过缓存策略LRU、优先级优化性能5.5 Rendering Engine渲染引擎渲染引擎是游戏引擎中负责将 3D/2D 场景转化为屏幕图像的模块。核心概念是渲染流水线Rendering Pipeline。5.5.1 渲染流水线Rendering Pipeline这一部分在CPT205中有详细叙述。Input输入接收游戏世界中的几何数据顶点、纹理、光照信息也包括相机位置、物体坐标等Vertex Shader顶点着色器对每个顶点进行变换和处理计算顶点在屏幕空间的位置、法线向量、光照等Primitive Assembly图元组装将顶点组合成图元点、线、三角形三角形是 GPU 渲染的基本单位Rasterization光栅化将图元转换为像素片元计算每个像素在屏幕上的位置和覆盖范围Fragment Shader片元着色器对每个像素进行最终颜色计算应用纹理、光照、阴影、透明度等效果Frame Buffer帧缓冲存储最终图像数据GPU 输出到显示器屏幕5.5.2 Low-Level Renderer低级渲染器负责和 GPU 打交道完成实际的图形渲染任务Materials Shaders → 材质与着色器管理Static Dynamic Lighting → 静态/动态光照Cameras → 相机控制Text Fonts → 字体渲染Primitive Submission → 提交顶点/三角形等图元Viewports Virtual Screens → 视口和虚拟屏幕管理Texture Surface Management → 纹理与表面管理Debug Drawing (Lines etc.) → 调试绘制辅助线、边框等Skeletal Mesh Rendering → 骨骼网格渲染用于角色动画Graphics Device Interface → 底层图形接口封装DirectX/OpenGL/Vulkan低级渲染器把上层场景信息翻译成 GPU 可执行指令直接输出像素。5.5.3 Scene Graph / Culling Optimizations场景图与剔除优化用于场景管理和性能优化Spatial Hash / BSP Tree / kd-Tree → 空间划分结构快速查找和管理场景对象Occlusion PVS → 遮挡剔除 / Potentially Visible Set避免渲染被遮挡对象LOD System → 细节层次Level of Detail远处对象降低细节提高性能减少 GPU 渲染负荷提高帧率同时保持视觉质量。5.5.4 Visual Effects视觉效果包括粒子系统烟、火、水花、爆炸等、后处理、阴影、反射、光照等.通常与渲染流水线和低级渲染器结合生成最终屏幕效果。5.5.5 Front End前端界面层负责渲染 HUD、菜单和 GUI功能包括Heads-Up Display (HUD) → 玩家界面元素血量、分数、地图等In-Game Menus (Dev) → 调试菜单、开发工具菜单Graphical User Interface (GUI) → 游戏界面交互元素按钮、滑块、文本框5.6 Collision Physics碰撞与物理碰撞与物理模块是游戏引擎的核心系统之一负责模拟真实世界的物理交互和角色/物体的动态行为。Physics System物理系统核心功能模拟物理规律如重力、摩擦力、弹性碰撞等支持对象类型Rigid Bodies刚体不可变形物体如墙壁、箱子、球Phantoms虚拟碰撞体仅用于触发事件或检测碰撞不影响物理Rigid Body Dynamics刚体动力学模拟刚体的运动、旋转和碰撞响应支持力和约束Forces Constraints如弹簧、绳索、铰链支持Ray/Shape Casting光线/形状查询用于检测碰撞和射线交点5.7 Animation动画系统动画模块负责给游戏中的角色、物体、特效等提供运动和生动表现它通常依赖于 碰撞与物理系统 来实现真实运动。动画类型有Sprite / Texture Animation精灵或纹理动画2D 游戏常用通过切换不同纹理帧实现动画效果Rigid Body Hierarchy Animation刚体层级动画物体分层每层刚体受力运动例如车辆悬挂系统或机械手臂Skeletal Animation骨骼动画角色通过骨骼层级驱动模型变形支持复杂动作组合和混合常用技术Animation State Tree Layers动画状态机和层级管理Inverse Kinematics (IK)逆向运动学LERP Additive Blending插值和平滑混合Animation Playback Decompression播放与解压Sub-skeletal Animation局部骨骼动画Game-Specific Post-Processing游戏专用后处理Vertex Animation顶点动画直接修改模型顶点坐标常用于布料、旗帜、水流等动态效果5.8 Human Interface Devices (HID)人机交互设备HID 是游戏引擎用来接收玩家输入的模块负责把物理设备的操作转化为游戏可识别的信号。常见输入设备有Keyboard Mouse键盘与鼠标PC 游戏最常见输入键位、鼠标移动、点击Joypad / Gamepad手柄主机/控制台常用摇杆、按钮、触摸板VR Controller虚拟现实手柄VR 游戏专用支持手势、位置追踪、方向感应Steering Wheel方向盘赛车游戏或驾驶模拟通常配合踏板和换挡杆其他体感设备Kinect、Nintendo Ring Fit触摸屏、手势识别、传感器5.9 Audio音频模块音频模块是游戏引擎的重要组成部分与图形同等重要。它负责生成和管理游戏中的声音效果、音乐和环境音。5.10 Multiplayer Networking多人游戏与网络多人游戏和网络模块负责管理多玩家互动、数据同步和在线通信是现代游戏引擎的核心功能之一。Multiplayer多人模式类型如下Single-screen Multiplayer单屏多人多个玩家在同一屏幕上互动例如街机对战游戏Split-screen Multiplayer分屏多人每个玩家有独立的视角例如赛车或射击游戏Networked Multiplayer网络多人玩家通过网络连接进行游戏需要数据同步和延迟管理Massively Multiplayer Online Games (MMO)大规模多人在线数百至数千玩家同时在线需要强大的服务器架构和状态同步Networking网络模块负责玩家之间的数据通信。网络通信的方式有Peer-to-Peer (P2P) 网络玩家直接连接交换数据适合小型游戏Client-Server客户端-服务器服务器管理游戏状态客户端请求和接收更新支持大规模在线游戏Client-Server Host w/ Relay服务器中继混合模式通过中继服务器降低延迟和 NAT 穿透问题Online Multiplayer 核心功能Match-Making Game Management玩家匹配、房间管理Object Authority Policy管理谁能控制游戏对象Game State Replication同步游戏状态确保所有玩家看到一致画面5.11 Gameplay Systems游戏玩法系统Gameplay Systems 是游戏引擎中负责实现游戏规则、逻辑和互动行为的模块是连接引擎底层功能渲染、物理、输入和具体游戏体验的核心。5.11.1 Object Models对象模型定义游戏中的实体及其属性和行为包括Player Characters玩家角色NPCs非玩家角色Weapons武器Cameras相机Environment Objects环境物体作用统一管理对象数据和状态提供可复用实体模板5.11.2 Event System事件系统管理游戏中的事件和触发机制由两部分组成Event / Message事件/消息事件是游戏中发生的动作或状态变化示例玩家按下按钮NPC 到达目标位置碰撞发生游戏胜利或失败Event Handler事件处理器监听特定事件并执行相应逻辑例如玩家按下跳跃键 → 触发角色跳跃动画敌人死亡 → 增加分数、播放音效5.11.3 Scripting System脚本系统提供可编程接口给游戏设计者功能快速实现游戏规则、任务逻辑、触发事件允许在不修改引擎源代码的情况下调整游戏行为这里又可以分为两类Scripting传统脚本编程使用语言编写游戏逻辑示例C, C#, Python, LuaVisual Scripting可视化脚本/蓝图通过节点图Node Graph连接逻辑无需写代码适合设计师快速实现游戏逻辑节点通常对应事件、条件、函数调用5.11.4 Artificial Intelligence人工智能控制 NPC 或敌人的行为功能路径规划Pathfinding决策树、状态机、行为树Behavior Trees战术策略、学习算法可选作用增强游戏挑战性和互动性5.11.5 Game-Specific Subsystems游戏特定子系统根据具体游戏类型实现的功能模块例如战斗系统、技能系统、任务系统经济系统、升级系统、天气系统作用支撑游戏独特玩法和规则5.12 DCC Tools数字内容创作工具DCC 工具是用来创建、编辑和处理游戏所需的数字内容 的软件包括 3D 模型、贴图、动画、材质、粒子特效和声音等。Digital Content数字内容是任何以数字数据形式存在的游戏资源。包括模型、纹理、动画、特效、音效、场景布局等。DCC Tools数字内容创作工具是用于生成、编辑、导出这些数字内容的工具。可以与游戏引擎结合通过导出或插件使用。5.13 The World Editor世界编辑器世界编辑器是游戏引擎中构建和管理整个游戏世界的核心工具也可以称为场景编辑器或关卡编辑器。5.14 The Resource Database资源数据库资源数据库是游戏开发中管理所有游戏资产和信息的中心系统确保游戏世界和编辑器能够有序、高效地使用资源。游戏世界是游戏引擎中所有元素的集合。资源数据库管理这些元素及其属性。包括模型、贴图、材质、动画、音效、场景信息、元数据等。元数据Metadata通常包含以下信息id资源唯一标识name资源名称path文件路径author创建者editing info编辑历史、版本信息数据库功能包括数据库管理统一存储和组织资源版本控制Version control管理资源历史支持回滚、多人协作管道工具Pipeline Tools支持资源从 DCC 工具到游戏引擎的自动化处理和导入资源追踪方便开发者查找、修改、更新资源6. 未来游戏引擎的发展方向6.1 AIGCAI生成内容人工智能自动生成游戏内容。包含游戏关卡或地图纹理、3D模型游戏脚本或角色行为6.2 GameNGenGoogle一个利用机器学习生成游戏内容的系统。主要分为两个阶段通过AI玩家收集数据Data Collection via Agent PlayAI代理在游戏环境中进行“试玩”。收集数据每一帧画面frames代理动作actions观察结果和奖励observations reward收集的数据会存储下来用于模型训练。生成模型训练Generative Model Training利用收集到的数据训练生成模型比如“去噪网络 denoising network”。流程将游戏画面编码成潜在向量latent representation加入噪声进行数据增强augmentation根据之前的帧和动作预测下一帧画面本质模型学会了游戏的动态规则可以自动生成新的游戏内容。
