非玩家角色瞄准算法的研究

论文摘要

近年来,伴随着硬件技术和工艺的迅猛发展和计算机图形学在游戏产业的广泛应用,游戏软件的开发进入了全新的游戏引擎开发时代。游戏引擎开发的核心在于引擎框架结构设计和通用接口等关键技术的封装。这种新的游戏编程开发模式的设计观念,保证游戏引擎具有高度的独立性、重用性、通用性,大幅度降低开发人员在内存管理、图像绘制等底层技术实现方面的投入。从而可以使游戏开发人员,在随着游戏项目规模的不断扩大、游戏内容日益丰富,为了实现逼真的场景、角色任务复杂性和智能性,进而深入到游戏引擎的核心,根据最新的游戏需求,完成对整个游戏内容和游戏逻辑的重新编码。其中,非玩家角色（non-player character, NPC）的开发与设计,已经成为游戏引擎开发过程中极其重要的部分。良好的NPC模块及其关键技术的设计,已经逐渐成为决定游戏真实性、现实性、乐趣性、置入感和人性化成败的关键因素之一,因而目前吸引了广泛的研究与应用。本文主要对非玩家角色瞄准算法进行研究,主要的内容包括以下二个方面:（1）为了解决在三维游戏开发的过程中非玩家角色精确瞄准问题,本文提出了一种智能旋转与基于OpenMP并行的命中判断的一种瞄准算法。并具体地给出了该瞄准算法中智能旋转和精确定位关键技术的详细描述以及结合非玩家角色坦克实例在三维游戏中的实际应用进行了相应的分析。实例结果表明,该瞄准算法的准确性、可行性和有效性,并在一定的程度上提高游戏整体的运行效率,取得了较好的试验效果,同时对相关实验存在的不足也进行了探讨。（2）本文设计了非玩家瞄准算法的实验平台及其基本框架结构和核心模块。并根据实际需要进行了对非玩家角色模块接口和非玩家角色控制算法等关键技术的设计与实现。最后以实例证明了该非玩家角色控制算法的可行性。实验数据表明,本文所叙述的非玩家瞄准算法,在游戏的运行过程中,仍然能够保持很高的渲染效率,并在一定程度上提高了游戏整体的运行的效率。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 研究方向和现状
• 1.3 作者的主要工作
• 1.4 论文的组织结构
• 2 瞄准算法相关技术
• 2.1 固定瞄准算法
• 2.2 统计学瞄准算法
• 2.3 模式匹配瞄准算法
• 2.4 人工神经网络预测瞄准算法
• 2.5 多核计算与程序设计
• 2.5.1 多核计算概述
• 2.5.2 OpenMP 程序设计概述
• 3 非玩家角色关键技术实验平台的构建
• 3.1 实验平台的框架结构及核心模块
• 3.1.1 游戏引擎的概述
• 3.1.1.1 游戏引擎的实时渲染技术
• 3.1.2.1 游戏引擎的渲染系统
• 3.1.2.2 框架结构的模块组成
• 3.2 实验平台各核心模块类的详细设计
• 3.2.1 角色类的设计
• 3.2.2 玩家角色主战坦克类的设计
• 3.2.3 子弹类的设计
• 3.2.4 自行火炮的设计
• 3.2.5 敌方坦克类的设计
• 3.2.6 游戏管理类的设计
• 3.2.7 帧监听类的设计
• 3.2.8 应用程序类的设计
• 4 非玩家角色瞄准算法的设计与实现
• 4.1 旋转算法的分析与设计
• 4.1.1 旋转算法分析
• 4.1.2 旋转算法的设计
• 4.2 命中判断算法的分析与设计
• 4.2.1 命中判断算法的分析
• 4.2.2 命中判断算法的设计
• 4.3 非玩家角色控算法的介绍
• 4.4 非玩家角色控算法的设计与实现
• 5 实验结果及性能分析
• 5.1 实验数据分析
• 5.2 实验效果图
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文情况
• 致谢