Android平台下3D游戏引擎技术的研究及应用综述

【摘要】随着Android系统的不断完善，Android游戏也不断地发展着，特别是近几年随着Android系统的急速发展，Android游戏也受到了十分疯狂的追捧，但是受限于手机硬件的问题，给Android游戏的发展所需的3D游戏引擎提出了更高的要求。根据现在智能手机和游戏引擎的发展问题，简单介绍了近些年以来，游戏引擎的不断的发展过程，并且对一些主流游戏引擎进行了比较浅显额的分析与研究。在此同时，对于游戏引擎的渲染功能我们也进行了测试与分析，同时对AI（人工智能系统）应用于Android游戏进行了简单介绍，总结了对于受到平台限制的3D游戏引擎渲染存在的问题提出了相应的解决方法。

【关键词】3D游戏;Android系统

Android游戏随着Android系统的不断升级更新，Android游戏也进行着不间断的急速发展，在近几年的急速发展中，Android游戏的用户数量已经逐渐逼近PC端游戏用户数量甚至说已经出现超越的趋势。

Android系统的急速发展，愈来愈人性化的完善，使得Android手机用户数量也在急速增加，这使得Android的应用和硬件更新速度越来越快，甚至说硬件更新速度跟不上手机更新速度。

面对人们对Android手机的硬件需求，让众多的开发商看到了商机，硬件的需求说明人们对Android应用的要求更高，特别是游戏用户，他们对游戏的要求也更高，所以说在基于Android系统的智能手机上开发3D游戏已经成为了可能。但是任何一款3D游戏的开发，都离不开一款优秀的3D游戏引擎的支撑，因为游戏引擎的优与良，好与坏就直接决定了一款3D游戏今后的质量和市场，所以对3D游戏引擎渲染的研究就成为了一个十分重要的发展问题。

由于现在游戏用户不断增加，游戏用户的素质也良莠不齐，对游戏的要求也变得越来越多，为了适应用户的要求，游戏开发商不得不采用更多技术手段进行游戏的更新，但是手机硬件资源的限 制，就给游戏开发者带来了很大的问题。目前，游戏开发的主要技术框架就是游戏引擎，只有游戏引擎成功了才能提高一款游戏的可玩性和内容。尽快近几年来游戏引擎在市场的推动下有了大幅度的发展，但是，目前国内仍然缺少自主研发的可投入市场使用的优秀的游戏引擎，现在市场应用的游戏引擎大多部分是利用开源引擎进行的对某一款游戏特定的游戏引擎。而国外游戏公司提供的游戏引擎授权费用十分的高昂，这就给国内3D游戏的开发带来了极大的经济压力。因此，3D游戏引擎的开发变得刻不容缓，十分有必要加大研究力度。

1. 游戏引擎的演变

现在传统游戏引擎基本上是针对简单的2D游戏或者是2.5D游戏进行开发研究的。此类传统游戏引擎是通过对部分同有技术细节进行处理的基础上，形成一个对游戏应用的应用程序的特定接口函数，这样就会让游戏开发人员不用关心游戏低端技术的实现，降低了游戏开发团队的工作难度，缩短了游戏的开发周期。在传统的游戏引擎中，一般都是包括渲染、碰撞测试、地图编辑等，而游戏场景是游戏渲染最核心的部分，该部分的模块也是游戏开发团队调用最多的一个基本模块。为了提高开发效率，游戏引擎模块的可拓展性与隐藏性变得至关重要。

而现在重点发展的3D游戏引擎则是受到了手机硬件的发展，智能手机（主要包括Android手机与IOS手机）的处理能力的飞速发展的刺激，该项目的发展不得不被提上日程。目前3D游戏引擎的发展趋势主要在以下几个方面：

1.1 从2D到3D的转化。

由于之前传统的游戏引擎主要是应用于2D游戏，也是基于2D游戏的基础进行开发的，而如今3D渲染技术更新越来越快，使得游戏开发也越来越困难，因此为了降低游戏开发成本，不断地从传统游戏引擎中抽离出提高重用性的方法，使得3D游戏引擎的开发也慢慢有了它的雏形。经过实践应用的发现，3D游戏引擎有着能够提供稳定的游戲开发平台，具有更高层次的有动画、绘图功能，以及更加复杂的游戏引擎互相搭配的游戏制作工具等强大功能的优点。因此，3D游戏引擎开发新款游戏已经是一股Android游戏界的新的开发潮流。

1.2 从单机向网络化的转变。

随着各个平台对无线通讯网、Wi-Fi网络有了更完善的支持服务，游戏将出现更多的新创意、新模式，以提高用户的体验好感度。网络游戏、用户联机对战等模式，进一步促进了用户对游戏的感情，更能够通过控制游戏道具产生盈利。玩家和玩家之前的交互能力的需求也越来越次紧着网络化游戏的发展。

由上述内容可得知，随着用户的要求的提升，可以说是市场推动了产品的发展，各类游戏的机制也变得越来越完善，而支撑游戏不断 更新的重中之重 就是游戏引擎的进一步开发。目前，为了适应各类的游戏开发，游戏引擎也需要更好地适应性更好地兼容性，新开发的粒子系统、AI技术让游戏更内容更加的充实充实饱满，质量也越来越高。所以可以说是游戏的迅速发展，促进了3D引擎的转变。

目前的3D游戏引擎主要包括场景管理（声音系统、人工智能系统、网络接口、物理系统）、平台管理、资源管理器、渲染器（粒子系统、场景渲染）。而渲染器中的游戏场景的制作就是最为复杂的地方，场景渲染则就包括了地形渲染设计、有关碰撞测试、遮挡、剔除、可见性判断与裁剪。

通过资料数据显示，现在主流的各类游戏引擎中，存在着或多或少的缺点，所查引擎主要包括Angle，Rokon，LGame，AndEngine，Libgdx，Jpct， Alien3d， Catcake 等，但对其对比以后有几个比较明显的缺点：比如Libgdx，它就在一些组件中的使用上内容不够简化，让人觉得十分的复杂;还有Angle，它虽然能够根据个人需要去替换一些代码的实现，但是缺少相应的实例教程，让人很难入手。相比来说Rokon的引擎效果就比较好，有着完备的文档库，对Bug的修复效率也很高。

2. 3D游戏引擎的关键技术及问题与相应的解决方法

3D游戏系统中最复杂的即渲染器，因为在渲染器中包括了很多的游戏内容的设计，游戏的响应时间的快慢正是由场景渲染程度决定的，所以说，用户的体验就是渲染效果的好坏的之间体现。

游戏的运算速度的快慢是有渲染所决定的，毕竟能够做渲染部分的就是渲染器，这就决定了它在游戏引擎中的“老大”地位，而面对大量的游戏内数据，渲染过程采用多种加速算法，但在此同时也出现了一定的问题：如T形裂缝问题，此类问题的解决，有两种不同的办法，即强制分割法和顶点“裙摆法”，然而使用顶点“裙摆 法”过于复杂，需0要对相邻块分辨率是否一致进行判断，在特定条件下该方法效率并不高。

3. 结束语

本文结合Android游戏的发展，简略对3D游戏引擎进行了分析归纳，同时分析了现阶段下3D游戏引擎需要发展的急迫性，与存在的问题。目前我们在Android游戏发展快速阶段，3D游戏引擎的起步阶段，应该加大对该方面的研究，进而对3D游戏引擎的各部分功能模块进行拓展发展。现阶段，Android类游戏的开发越来越受到追捧，如果想要一个Android类的游戏有所起步，首先只有将3D引擎做好，才能有一个好的基础，好的平台，有了这些才能去着手于游戏的其他部分的开发。游戏引擎的开发，不仅仅是为了游戏的开发，也是为了推动3D游戏引擎的进一步发展，利用3D游戏引擎可以进一步推动所涉及的其他领域的进一步发展。

参考文献：

[1]林巧民，林萍，王汝传.基于OGRE的智能游戏引擎的设计与实现[J].南京邮电大学学报

[2]何国辉，陈家琪.游0戏开发中智能路径搜索算法的研究[J]

[3]吴晶，徐晓刚，王建国，等.大规模地形的快速漫游算法[J].计算机仿真

作者简介：董彧（1998.05-）男，汉族，黑龙江牡丹江，本科，研究方向：3d引擎技术。