《游戲引擎原理及應(yīng)用》理論教學(xué)大綱（PrincipleAndApplicationOfGameEngine）課程代碼：0600058總學(xué)時(shí)：64學(xué)時(shí)(其中：理論40學(xué)時(shí)、實(shí)驗(yàn)24學(xué)時(shí))先修課程：《數(shù)字媒體技術(shù)導(dǎo)論》一、課程的性質(zhì)、目的與任務(wù)《游戲引擎原理及應(yīng)用》是數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)的一門專業(yè)方向課。通過本課程的學(xué)習(xí)，掌握游戲引擎基本方法的了解和對(duì)主流游戲引擎的了解同時(shí)，掌握游戲開發(fā)中所需的數(shù)學(xué)知識(shí)和游戲開發(fā)中一些技術(shù)如：角色動(dòng)畫、光照、實(shí)時(shí)陰影、游戲界面與交互、攝像機(jī)操作、場(chǎng)景管理、碰撞檢測(cè)與技術(shù)、二維渲染技術(shù)、三維渲染技術(shù)、物流引擎、人工智能、音效等能夠熟悉Unity開發(fā)引擎的基本功能。二、教學(xué)基本內(nèi)容與基本要求1．基本內(nèi)容本課程的基本內(nèi)容為對(duì)游戲引擎的介紹，同時(shí)主要講解游戲開發(fā)中一些關(guān)鍵技術(shù)如：光照、實(shí)時(shí)陰影、游戲界面與交互、攝像機(jī)操作、場(chǎng)景管理、碰撞檢測(cè)與技術(shù)等。2．基本要求本課程介紹常用游戲引擎的使用方法，以及游戲開發(fā)中的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，要掌握Unity開發(fā)工具的使用和游戲場(chǎng)景的搭建和腳本的編寫。同時(shí)為后續(xù)課程的學(xué)習(xí)打下基礎(chǔ)。三、教學(xué)內(nèi)容及學(xué)時(shí)分配教學(xué)內(nèi)容教學(xué)要求重點(diǎn)(☆)難點(diǎn)(Δ)學(xué)時(shí)安排備注第1章游戲引擎簡(jiǎn)介游戲引擎的基本概念游戲引擎基本功能介紹游戲引擎發(fā)展歷史4．主流開源游戲引擎簡(jiǎn)介5．主流商業(yè)游戲引擎簡(jiǎn)介CCCBB☆☆2第2章數(shù)學(xué)基礎(chǔ)1.線性代數(shù)2．幾何3.數(shù)學(xué)在游戲引擎中高級(jí)應(yīng)用AAA☆☆☆△△2第3章角色動(dòng)畫1.網(wǎng)格動(dòng)畫2.骨骼動(dòng)畫3.運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)4.逆向運(yùn)動(dòng)學(xué)5布娃娃系統(tǒng)AAAAA☆☆☆△△2第4章光照1．光源2.局部光照明模型3.全局光照明模型4.紋理AAAA☆☆☆☆△△2實(shí)時(shí)陰影1．陰影效果的重要性

2.本影和半影3.布告板方式的陰影4.平面陰影5.陰影映射6.陰影體BAAAAA☆☆☆☆△△2第6章游戲界面與交互1.用戶界面2用戶交互AA☆☆△△2第7章攝像機(jī)操作1.基本攝像機(jī)控制2.第一人稱視角3.考慮慣性4.飛行模擬5.第三人稱攝像機(jī)6.電影模式攝像機(jī)AAAABB☆☆☆△△△3第8章場(chǎng)景管理1．層次結(jié)構(gòu)

2.層次包圍體

3.八叉樹4.BSP樹5.K-D樹6.視景剔除7.背向面剔除8.遮擋剔除9.LOD技術(shù)10.分頁技術(shù)BBAAAAABBB☆☆☆☆△△△△△3第9章碰撞檢測(cè)1．碰撞檢測(cè)的基本原理

2包圍球體

3AABB包圍盒

4OBB包圍盒

5k-DOP包圍體

6線面相交測(cè)試

7直線與三角形相交測(cè)試

8三角形相交測(cè)試

9平面相交測(cè)試BBAAABBBB☆☆☆△3第10章二維渲染技術(shù)精靈和布告板粒子系統(tǒng)BA☆☆△2第11章三維渲染技術(shù)1.固定渲染管線

2.繪制語言

3.著色器

4.逐像素光照

5.凹凸映射

6.卡通渲染

7.環(huán)境映射

8.水面效果

9.地形渲染

10.大氣渲染

11.毛發(fā)渲染AAAAAAAAAAA☆☆☆☆△4第12章物理引擎1.常見物理引擎簡(jiǎn)介

2.物理引擎比較

3.物理引擎設(shè)計(jì)BAA☆△3第13章人工智能1.人工智能控制的對(duì)象

2.確定性AI算法

3有限狀態(tài)機(jī)4規(guī)則系統(tǒng)

5路徑搜索

6模糊邏輯BAAAAA☆☆☆☆☆△△△△△4第14章音效1.聲音的物理屬性

2多普勒效應(yīng)

3背景音樂

4三維音效

5數(shù)字化聲音格式

6游戲音效SDK應(yīng)用BAAAAA☆☆☆☆☆△△△△△3第15章聯(lián)網(wǎng)技術(shù)1.網(wǎng)絡(luò)游戲的發(fā)展歷史

2互聯(lián)網(wǎng)的基本原理

3網(wǎng)絡(luò)編程

4大規(guī)模多人在線游戲技術(shù)CBAA☆☆△△3總計(jì)40（教學(xué)要求：A—熟練掌握；B—掌握；C—了解）四、建議實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)分配序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)內(nèi)容提要實(shí)驗(yàn)要求實(shí)驗(yàn)類型1運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)3使用游戲開發(fā)工具模擬游戲中的運(yùn)動(dòng)捕捉常用技術(shù)，如機(jī)械式、聲學(xué)式、電磁式、光學(xué)式等必做設(shè)計(jì)2常用光源的模擬3掌握常用光源的使用方法，如點(diǎn)光源、面光源等必做設(shè)計(jì)3陰影映射3掌握陰影映射技術(shù)和原理必做設(shè)計(jì)4飛行模擬3使用飛行模擬技術(shù)，來模擬游戲中飛行物體的運(yùn)行必做設(shè)計(jì)5BSP樹的實(shí)現(xiàn)3通過使用BSP樹管理游戲場(chǎng)景。必做設(shè)計(jì)6粒子系統(tǒng)3使用粒子系統(tǒng)模擬自然現(xiàn)象如雨、雪霧等天氣現(xiàn)象。必做設(shè)計(jì)7毛發(fā)渲染3使用毛發(fā)渲染著色器來模擬動(dòng)物毛發(fā)必做設(shè)計(jì)8路徑搜索技術(shù)3編程實(shí)現(xiàn)使用路徑搜索技術(shù)來模擬路徑搜索。必做設(shè)計(jì)合計(jì)24五、教學(xué)方法與教學(xué)手段1．教學(xué)方法：程序設(shè)計(jì)語言是一門理論與實(shí)踐并重的課程，因此，本課程采用理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合的方法，并融入案例教學(xué)、項(xiàng)目驅(qū)動(dòng)教學(xué)、互動(dòng)教學(xué)等方法。2．教學(xué)手段：利用多媒體、CAI課件、網(wǎng)絡(luò)等現(xiàn)代化教學(xué)手段，提高教學(xué)質(zhì)量。六、建議教材與參考書目1．參考教材：《游戲引擎原理及應(yīng)用》，韓紅雷，高等教育出版社，2012年9月。2．參考書目：①《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)教程》，孫家廣，清華大學(xué)出版社，2009年7月第2版；②《Unity3D游戲場(chǎng)景設(shè)計(jì)》，李瑞森，人民郵電出版社，2014年5月第1版；③《Unity游戲案例開發(fā)大全》，吳亞峰，人民郵電出版社，2015年1月第1版。七、大綱編寫的依據(jù)與說明本課程教學(xué)大綱，是根據(jù)數(shù)字媒體技術(shù)專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)和基本