Perełki programowania gier. Vademecum profesjonalisty. Tom 6

Wyczerpujący przegląd nowoczesnych technik
tworzenia gier komputerowych

Przeczytaj i stwórz grę, w którą zagrają miliony graczy.

Spis treści

Przedmowa (13)

Wstęp (17)

O obrazku z okładki (23)

Biografie autorów (25)

Część I Programowanie w ogólności (43)

Wprowadzenie (45)

Rozdział 1.1 Algorytmy nieblokujące (47)

• • "Porównaj i zamień" oraz inne prymitywy uniwersalne (48)
  • Parametryzowany stos nieblokujący (50)
  • Parametryzowana kolejka nieblokująca (54)
  • Nieblokująca parametryzowana lista wolnych bloków pamięci (57)
  • Konkluzja (58)
  • Literatura cytowana (59)
  • Zasoby (60)

Rozdział 1.2 Wykorzystanie możliwości procesorów wielordzeniowych przy użyciu OpenMP (61)

• • Przykład: system cząstek (62)
  • Korzyści (62)
  • Wydajność (63)
  • Przykład: wykrywanie kolizji (64)
  • Zespoły wątkowe (65)
  • Zrównoleglanie wykonywania funkcji (65)
  • Tak, ale... (67)
  • Konkluzja (68)
  • Literatura cytowana (68)
  • Zasoby (68)

Rozdział 1.3 Widzenie komputerowe w grach - programowanie z użyciem biblioteki OpenCV (69)

• • Komputerowe widzenie w grach (69)
  • Biblioteka Open Computer Vision (70)
  • Przykład zastosowania (70)
  • Co dalej? (79)
  • Literatura cytowana (79)

Rozdział 1.4 Siatkowa rejestracja obiektów gry (81)

• • Drzewa czwórkowe i ósemkowe (82)
  • Organizacja obiektów (84)
  • Konkluzja (88)
  • Literatura cytowana (88)

Rozdział 1.5 Techniki BSP (89)

• • Czym jest BSP? Dlaczego BSP? (89)
  • Węzłowe BSP (90)
  • Renderowanie obiektów w węzłowym wariancie BSP (93)
  • Bezpodziałowy wariant węzłowego BSP (94)
  • Liściaste BSP i regiony wypukłe (95)
  • Generowanie portali między regionami wypukłymi (98)
  • Generowanie zbiorów PVS (100)
  • Kompresja wektora widzialności (105)
  • Obiekty krajobrazu w drzewie BSP (107)
  • Konkluzja (108)
  • Literatura cytowana (108)

Rozdział 1.6 Dopasowywanie łańcuchów (109)

• • Wyszukiwanie opierające się na identyfikatorach tekstowych (109)
  • No to mamy problem... (110)
  • Kilka znanych rozwiązań (110)
  • Nasze rozwiązanie (111)
  • Zastosowanie rozwiązania (116)
  • Konkluzja (117)
  • Literatura cytowana (117)

Rozdział 1.7 Implementacja testowania modułów na bazie CppUnit (119)

• • Ogólnie o testowaniu modułów (119)
  • Ogólnie o pakiecie CppUnit (120)
  • Uruchamianie klas mocujących (122)
  • Wykorzystanie pakietu CppUnit do testowania klasy zarządzającej modelami (123)
  • Testowanie modułowe funkcji prywatnych (129)
  • Wykorzystywanie CppUnit do testowania niskopoziomowej funkcjonalności (129)
  • Konkluzja (134)
  • Literatura cytowana (134)

Rozdział 1.8 Fingerprinting jako metoda ochrony wersji pre-release aplikacji (135)

• • Zniechęcanie (135)
  • Znaki wodne i odciski palców (136)
  • Wykonywanie znakowania (137)
  • Bezpieczeństwo gwarantowane przez znakowanie (137)
  • Strategie znakowania (137)
  • Atak porównawczy (140)
  • Konkluzja (140)
  • Literatura cytowana (141)

Rozdział 1.9 Przyspieszanie ładowania zasobów na podstawie statystyki korzystania z nich (143)

• • Sformułowanie problemu (143)
  • Optymalizowanie kolejności zasobów (145)
  • Czynniki wpływające na wynik pomiaru (146)
  • Potencjalne zagrożenia (147)
  • Powszechne praktyki optymalizacyjne (147)
  • Konkluzja (148)
  • Literatura cytowana (148)

Rozdział 1.10 Pozostań w grze: podmiana modyfikowanych zasobów "na gorąco" (149)

• • Jak to działa? (149)
  • Anatomia procesu (151)
  • Uwarunkowania praktyczne (155)
  • Przykładowy program (156)
  • Konkluzja (156)
  • Literatura uzupełniająca (156)

Część II Matematyka i fizyka (157)

Wprowadzenie (159)

Rozdział 2.1 Osobliwości arytmetyki zmiennopozycyjnej (161)

• • Format reprezentacji zmiennopozycyjnej (162)
  • Projektowanie programów i funkcji (167)
  • Konkluzja (179)
  • Literatura cytowana (180)

Rozdział 2.2 Obliczenia w przestrzeniach rzutowych z użyciem współrzędnych jednorodnych (181)

• • Podstawy matematyczne (182)
  • Obliczenia z użyciem współrzędnych jednorodnych (184)
  • Przecinanie linii z obiektami (187)
  • Konkluzja (189)
  • Dodatek A (190)
  • Dodatek B (190)
  • Podziękowania (191)
  • Literatura cytowana (191)

Rozdział 2.3 Zastosowanie iloczynu wektorowego do rozwiązywania układów równań liniowych (193)

• • Wprowadzenie (193)
  • Linie proste (196)
  • Efektywna interpolacja bilinearna (198)
  • Rozwiązywanie układu równań z trzema niewiadomymi (201)
  • Konkluzja (203)
  • Podziękowania (203)
  • Literatura cytowana i zalecana (203)

Rozdział 2.4 Indeksowanie sekwencyjne w programowaniu gier (205)

• • Terminologia (205)
  • Sekwencje (206)
  • Sekwencje dziedzinowe (207)
  • Sekwencje permutacyjne (210)
  • Sekwencje kombinacyjne (214)
  • Konkluzja (217)
  • Literatura cytowana (218)

Rozdział 2.5 Pływalność brył wielościennych (219)

• • Pływalność (220)
  • Pole wielokąta (221)
  • Objętość wielościanu (223)
  • Częściowe zanurzenie (224)
  • Dokładność obliczeń (227)
  • Siły oporu (229)
  • Kod źródłowy (230)
  • Konkluzja (230)
  • Podziękowanie (230)
  • Literatura cytowana (231)

Rozdział 2.6 Cząsteczkowa symulacja w czasie rzeczywistym oddziaływania cieczy z bryłami sztywnymi (233)

• • Symulacja przepływów cieczy a SPH (233)
  • Rozszerzenie metody SPH na oddziaływania cieczy z bryłami sztywnymi (238)
  • Oddziaływanie z obiektami dynamicznymi - krokowa aktualizacja własności cząstek (242)
  • Szczegóły implementacji (243)
  • Optymalizacje (247)
  • Konkluzja (248)
  • Literatura cytowana (248)

Część III Sztuczna inteligencja (249)

Wprowadzenie (251)

Rozdział 3.1 Zastosowanie modelowanego podejścia do implementacji AI na przykładzie Locust AI Engine w QA3 (253)

• • Wprowadzenie (254)
  • Stan obecny - zbiory reguł deterministycznych (255)
  • Problemy związane z regułami (257)
  • Modelowane podejście do implementacji AI (259)
  • Interfejs (260)
  • Zalety i korzyści dla projektantów (261)
  • Locust AI Engine w Quake III Arena (263)
  • Soar (264)
  • Konkluzja (265)
  • Literatura cytowana (265)

Rozdział 3.2 Koordynacja działań autonomicznych BN (267)

• • Możliwe rozwiązania (268)
  • Struktura BN (269)
  • Mechanizmy koordynacji (270)
  • Przykład. Skoordynowane tropienie gracza (277)
  • Konkluzja (278)
  • Literatura cytowana (279)

Rozdział 3.3 Zastosowanie behawioralnych architektur robotycznych w tworzeniu gier (281)

• • Architektura subsumpcyjna (282)
  • Rozszerzone sieci behawioralne (285)
  • Dyskusja (289)
  • Konkluzja (289)
  • Literatura cytowana (290)

Rozdział 3.4 Konstruowanie sterowanego celem robota gry Unreal Tournament przy użyciu czujników rozmytych, maszyn skończenie stanowych i rozszerzonych sieci behawioralnych (291)

• • Projektowanie rozszerzonej sieci behawioralnej (292)
  • Hierarchiczne czujniki rozmyte (298)
  • Moduły behawioralne jako maszyny skończenie stanowe (301)
  • Konkluzja (303)
  • Literatura cytowana (303)

Rozdział 3.5 Robot sterowany celem: projektowanie zachowań i cech osobowości agenta gry przy użyciu rozszerzonych sieci behawioralnych (305)

• • Rozszerzone sieci behawioralne (306)
  • Jakość wyboru akcji (311)
  • Projektowanie cech osobowości (314)
  • Konkluzja (317)
  • Literatura zalecana (318)

Rozdział 3.6 Modelowanie pamięci krótkotrwałej przy użyciu maszyny wektorów wspierających (319)

• • Maszyny wektorów wspierających (319)
  • Modelowanie pamięci krótkotrwałej (325)
  • Limitowanie obciążenia procesorów (326)
  • Konkluzja (326)
  • Literatura cytowana (327)

Rozdział 3.7 Zastosowanie modelu oceny kwantytatywnej do analizy konfliktów zbrojnych (329)

• • Formuła podstawowa (330)
  • Obliczanie siły ognia (330)
  • Obliczanie potencjału bojowego (331)
  • Szacowanie efektywności użycia broni (332)
  • Teoretyczne przewidywanie wyniku konfliktu (333)
  • A co z efektywnością wykorzystania broni? (334)
  • Przykład systemu QJM (334)
  • Ograniczenia (335)
  • Konkluzja (335)
  • Literatura cytowana (336)

Rozdział 3.8 Projektowanie wielowarstwowego, przyłączalnego silnika AI (337)

• • Rozwiązania pokrewne (338)
  • Architektura silnika AI (339)
  • Klasy i właściwości systemu sterowanego danymi (340)
  • Priorytetowy zarządca zadań (345)
  • Wydajność i techniki optymalizacyjne (346)
  • Narzędzia (348)
  • Konkluzja (350)
  • Literatura cytowana (351)

Rozdział 3.9 Zarządzanie złożonością scenerii na bazie reguł logiki rozmytej (353)

• • Koncepcja (353)
  • Regulacja rozmyta (354)
  • Narzędzia (354)
  • Projekt systemu (357)
  • Zastosowanie do gier (358)
  • Założenia (359)
  • Uwagi implementacyjne (360)
  • Testy i ich rezultat (360)
  • Konkluzja (362)
  • Podziękowanie (362)
  • Literatura cytowana (363)

Część IV Skrypty i systemy sterowane danymi (365)

Wprowadzenie (367)

Rozdział 4.1 Przegląd języków skryptowych (371)

• • Po co w ogóle stosować języki skryptowe? (371)
  • Wprowadzenie (371)
  • Sposób kodowania (372)
  • Integracja z językami C/C++ (377)
  • Wydajność (384)
  • Metody wspierania procesów wytwarzania (387)
  • Konkluzja (390)
  • Literatura (390)

Rozdział 4.2 Wiązanie obiektów C/C++ ze skryptami języka Lua (391)

• • Funkcje wiążące (392)
  • Wiązanie właściwych obiektów z wartościami języka Lua (394)
  • Wiązanie obiektów środowiska nadrzędnego z obiektami języka Lua (397)
  • Wiązanie właściwych obiektów z tabelami języka Lua (402)
  • Konkluzja (403)
  • Literatura (406)

Rozdział 4.3 Programowanie zaawansowanych mechanizmów sterujących z wykorzystaniem współprogramów języka Lua (407)

• • Współprogramy Lua (408)
  • Filtry (409)
  • Iteratory (411)
  • Mechanizmy szeregowania zadań (414)
  • Wielozadaniowość równoległa (415)
  • Konkluzja (419)
  • Literatura (419)

Rozdział 4.4 Zarządzanie wykonywaniem skryptów wysokopoziomowych w ramach środowisk wielowątkowych (421)

• • Oprogramowanie komponentowe i interpreter skryptu (422)
  • Współprogramy i mikrowątki (422)
  • Menedżer mikrowątków (423)
  • Osadzanie kodu języka Python (426)
  • Eksperymenty i wyniki (429)
  • Konkluzja (431)
  • Literatura (432)

Rozdział 4.5 Udostępnianie właściwości aktorów z wykorzystaniem nieinwazyjnych pośredników (433)

• • Aktorzy, pośrednicy i właściwości. Mój Boże! (433)
  • Nieinwazyjna i dynamiczna architektura (435)
  • Właściwości aktora (436)
  • Pośrednicy aktorów (440)
  • Od teorii do praktyki (442)
  • Konkluzja (443)
  • Literatura (443)

Rozdział 4.6 System komponentowy obiektów gry (445)

• • Obiekty gry (445)
  • Komponenty bazowe obiektów gry (447)
  • Zarządzanie komponentami z poziomu obiektów gry (448)
  • Komunikacja pomiędzy komponentami (450)
  • Szablony komponentów gry (451)
  • Szablony obiektów gry (454)
  • Tworzenie obiektu gry sterowanego danymi (455)
  • Konkluzja (455)

Część V Grafika (457)

Wprowadzenie (459)

Rozdział 5.1 Synteza realistycznych ruchów nieaktywnych postaci w grze (461)

• • Wprowadzenie (462)
  • Główne składowe animacji ciała ludzkiego (463)
  • Zmiany postaw (465)
  • Ciągłe, drobne zmiany postaw (469)
  • Konkluzja (474)
  • Literatura (474)

Rozdział 5.2 Dzielenie przestrzeni z wykorzystaniem adaptacyjnego drzewa binarnego (477)

• • Budowa adaptacyjnego drzewa binarnego (477)
  • Szczegółowa implementacja drzewa ABT (479)
  • Poszukiwanie odpowiednich płaszczyzn dzielących (483)
  • Stosowanie drzew ABT dla scen dynamicznych (486)
  • Wizualizacja drzewa ABT (487)
  • Konkluzja (489)
  • Podziękowania (489)
  • Literatura (489)

Rozdział 5.3 Rozszerzony mechanizm eliminowania obiektów z wykorzystaniem (niemal) całkowicie ukierunkowanych ramek ograniczających (491)

• • Przegląd znanych metod (492)
  • Techniki tradycyjne (493)
  • Efektywne rozwiązanie dla dwóch wymiarów (494)
  • Udoskonalenia technik tradycyjnych (496)
  • Eliminowanie obiektów według ramki ograniczającej (500)
  • Dalsze usprawnienia (501)
  • Konkluzja (502)
  • Literatura (503)

Rozdział 5.4 Podział powierzchni z myślą o optymalizacji renderingu (505)

• • Wprowadzenie (505)
  • Koncepcje podziału (506)
  • Heurystyka podziału wag (508)
  • Heurystyka palety kości (508)
  • Szczegółowe omówienie heurystyki (511)
  • Konkluzja (515)

Rozdział 5.5 Rendering terenu na poziomie procesora GPU (517)

• • Prosty algorytm (518)
  • Poziom szczegółowości (519)
  • Eliminowanie szczelin (521)
  • Odrzucanie obiektów spoza ostrosłupa widoczności (523)
  • Wyznaczanie normalnych (523)
  • Unikanie kolizji (525)
  • Problemy implementacyjne (526)
  • Wyniki (527)
  • Konkluzja (528)
  • Literatura (528)

Rozdział 5.6 Interaktywna dynamika cieczy i rendering na poziomie GPU (529)

• • Podstawy matematyczne (530)
  • Implementacja na poziomie GPU (534)
  • Interakcja z cieczą (540)
  • Materiały dodatkowe (542)
  • Konkluzja (542)
  • Literatura (543)

Rozdział 5.7 Szybkie oświetlanie poszczególnych pikseli w środowisku z wieloma źródłami światła (545)

• • Rozwiązanie polegające na odkładaniu efektów oświetlenia na później (546)
  • Implementacja odłożonego cieniowania dla najnowszych kart graficznych (547)
  • Podstawowe techniki optymalizacji składowania danych (549)
  • Optymalizacja shaderów i ograniczenia sprzętowe (552)
  • Rozszerzanie efektów przetwarzania końcowego przestrzeni obrazu (555)
  • Konkluzja (556)
  • Literatura (556)

Rozdział 5.8 Rendering ostrych znaków drogowych (557)

• • Wygładzanie krawędzi tekstur progowanych (559)
  • Optymalne tekstury dla techniki progowania (564)
  • Aplikacja autorska (568)
  • Konkluzja i perspektywa rozwoju (571)
  • Literatura (572)

Rozdział 5.9 Praktyczny rendering nieba na potrzeby gier komputerowych (573)

• • Czego chcemy, a co mamy? (573)
  • Co właściwie powinno się znaleźć na niebie? (575)
  • Wąskie gardła (576)
  • Wprowadzenie sześciennej mapy nieba (579)
  • Skalowanie czasu (580)
  • Analiza aplikacji demonstracyjnej (581)
  • Kierunki rozwoju (582)
  • Konkluzja (583)
  • Literatura (584)

Rozdział 5.10 Rendering rozszerzonego zakresu jasności (HDR) z wykorzystaniem obiektów bufora klatek biblioteki OpenGL (585)

• • Wprowadzenie do obiektów bufora klatek (585)
  • Konstruowanie obiektów bufora klatek (587)
  • Rendering rozszerzonego zakresu jasności (HDR) za pomocą obiektów bufora klatek (590)
  • Konkluzja (592)
  • Informacje dodatkowe (593)
  • Literatura dodatkowa (593)

Część VI Audio (595)

Wprowadzenie (597)

Rozdział 6.1 Generowanie dźwięku w czasie rzeczywistym poprzez deformację siatkową brył sztywnych (599)

• • Retrospekcja (599)
  • Ogólne zasady (600)
  • Podstawy analizy modalnej (601)
  • Ograniczenia (603)
  • Od deformacji do dźwięku (604)
  • Konkluzja (605)
  • Literatura zalecana (605)
  • Literatura cytowana (606)

Rozdział 6.2 Prosty generator efektów dźwiękowych czasu rzeczywistego (607)

• • Silnik akustyki otoczeniowej (607)
  • Synteza dźwięku (608)
  • Przykłady ze świata rzeczywistego (610)
  • Konkluzja (612)
  • Demo (613)
  • Literatura cytowana (613)

Rozdział 6.3 Miksowanie dźwięku w czasie rzeczywistym (615)

• • Niby nic, a jednak... (615)
  • Implementacja łańcucha magistral (617)
  • Miara głośności - stosunek natężeń albo decybele (619)
  • Zapobieganie nieefektywności (620)
  • Inne usprawnienie (620)
  • Konkluzja (620)
  • Literatura cytowana (621)

Rozdział 6.4 Zbiór potencjalnej słyszalności (623)

• • PVS - podstawy (623)
  • PAS - algorytm podstawowy (625)
  • Bezpośrednie ścieżki dźwiękowe (625)
  • Rozszerzenie na falę przechodzącą (630)
  • Rozszerzenie na falę odbitą (631)
  • Konkluzja (632)
  • Literatura cytowana (632)

Rozdział 6.5 Tani efekt Dopplera (633)

• • Zjawisko Dopplera (633)
  • Programowanie efektu Dopplera (636)
  • Zmienna prędkość (639)
  • Aliasowanie (640)
  • Implementacja (641)
  • Konkluzja (641)
  • Zasoby (641)

Rozdział 6.6 Preparowanie efektów specjalnych (643)

• • Preparacja (643)
  • Przykład: radio grające w pokoju (644)
  • Krzywe stałej głośności (645)
  • Zaawansowane sterowanie głośnością (646)
  • Pliki wielościeżkowe i DirectSound (646)
  • Koszty i korzyści (647)
  • Konkluzja (647)
  • Podziękowania (647)

Część VII Sieć i gry wielodostępne (649)

Wprowadzenie (651)

Rozdział 7.1 Dynamicznie adaptowalne strumieniowanie danych 3D dla animowanych postaci (653)

• • Wprowadzenie (653)
  • Podstawy i zagadnienia pokrewne (654)
  • Przygotowywanie i tworzenie skalowalnych danych 3D (655)
  • Sterowana kontekstem adaptacja wysyłanego strumienia (662)
  • Konkluzja (664)
  • Literatura cytowana (665)

Rozdział 7.2 Wysokopoziomowa architektura systemowa dla masywnych gier online (667)

• • Systemy złożone i ich zachowanie wzbogacające (668)
  • Architektura wielowarstwowa (668)
  • Sprzężenie zwrotne w systemach decyzyjnych (680)
  • Konkluzja (681)
  • Literatura cytowana (681)

Rozdział 7.3 Generowanie unikalnych identyfikatorów globalnych dla obiektów gier (683)

• • Wymagania dla identyfikatorów GUID (683)
  • Generowanie GUID (685)
  • Sytuacje wyjątkowe i ich obsługa (687)
  • Konkluzja (688)
  • Literatura cytowana (688)

Rozdział 7.4 Second Life jako narzędzie prototypowania gier MMOG (689)

• • Wstęp (689)
  • Dlaczego Second Life? (689)
  • Second Life - zaczynamy! (693)
  • Second Life jako narzędzie projektanta (693)
  • Opracowywanie prototypu (695)
  • Tringo - historia sukcesu (698)
  • Konkluzja (698)
  • Literatura cytowana (699)

Rozdział 7.5 Niezawodne połączenia TCP peer-to-peer w warunkach translacji NAT (701)

• • Problem (701)
  • Rozwiązania (703)
  • Realizacja (703)
  • Zastosowania (708)
  • Ograniczenia (709)
  • Konkluzja (709)
  • Literatura cytowana (710)

Skorowidz (711)