視頻游戲（VideoGame），是絕對離不開圖形的。計算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphic Science)，涉及圖形硬件（GPU）、圖像標(biāo)準(zhǔn)(bmp,png,jpeg..)、渲染算法(render method)、動畫(Animation)、虛擬現(xiàn)實(VR)等。而跟游戲相關(guān)的主要是圖像和圖形（Kinect類的游戲涉及計算機(jī)視覺，也就是圖像分析、模式匹配）。注意，圖像跟圖形要區(qū)分開，不嚴(yán)格地說，圖像是標(biāo)量，指通過拍照、掃描等方式得到的位圖(Bitmap)；圖形是矢量，指根據(jù)數(shù)據(jù)、公式、算法用計算機(jī)生成的圖形。而3D模型基本就是圖形和圖像在三維空間上的組合，內(nèi)部是一系列的頂點坐標(biāo)和貼圖坐標(biāo)的組合及貼圖文件等。

大二我在做一個2D游戲《東方千⑨譚》的時候，一開始繪圖使用的是QT的圖形庫，讀取圖片、顯示圖片都可以用這個庫做到。后來做Demo，測試同時繪制300個人物（64x64的貼圖）的時候，幀率已經(jīng)無限低了。后來知道了是因為這個庫的繪圖API內(nèi)部是軟件渲染的。軟件渲染，顧名思義，即是用CPU來處理圖像顯示的工作，換言之就是自不量力地?fù)屃?/span>GPU的活來干。最后我明白了，拿QT來做游戲是個很蠢的行為。而要加快渲染的速度，就需要使用硬件渲染的方法。也就是使用3D圖形API（OpenGL / Direct3D）

我是在大一的暑假開始接觸3D圖形學(xué)，至今算是學(xué)了一年有余。我個人認(rèn)為，對于3D和圖形學(xué)，必須搞清楚兩者之間的關(guān)系。計算機(jī)世界里的3D其實就是數(shù)學(xué)，舉例來說就是，線性代數(shù)中平移、旋轉(zhuǎn)、縮放的應(yīng)用，曲線曲面技術(shù)中的Bezier、和NURBS，還有計算機(jī)動畫的插值算法（樣條插值、平滑插值、線性插值）等。而3D圖形學(xué)要做的就是，怎樣根據(jù)物體的三維數(shù)據(jù)來模擬顯示物體，即如何渲染到二維平面，再輸出到顯示器。

這個工作是有多個步驟的，稱作圖形處理流水線，或者渲染管道。這條流水線大部分工作都是GPU來執(zhí)行，而實際上3D數(shù)學(xué)部分（矩陣變換或四元數(shù)計算）也是GPU的工作，目前通過Cuda和OpenCL還可以利用GPU做圖形學(xué)以外的事，這一個領(lǐng)域叫做通用并行計算技術(shù)。

關(guān)于渲染管道（pipeline），OpenGL和DirectX的教程肯定都會說到。要搞懂什么是管線，估計剛學(xué)圖形學(xué)的人都需要一定時間。學(xué)一套3D API 不是什么難事，有一本好的入門圖書和一份API查詢手冊就夠了。學(xué)習(xí)3D圖形學(xué)重要的是理解它的工作原理。如矩陣變換的旋轉(zhuǎn)矩陣，就是比較復(fù)雜的一個core矩陣，要搞懂它就要去看一遍這個矩陣的推導(dǎo)，再看下旋轉(zhuǎn)矩陣是如何應(yīng)用到實際中去的。

關(guān)于OpenGL和Direct3D的抉擇問題，初學(xué)3D圖形學(xué)肯定會有，我個人覺得OpenGL是初學(xué)者必學(xué)的，不僅跨平臺性強(qiáng)（D3D只能用在Windows，WP7，Xbox，而OGL幾乎所有平臺都支持，另外，假如WebGL，勢必會帶來一場網(wǎng)站開發(fā)的革命），而且接口設(shè)計得簡單易懂。D3D應(yīng)該是在實際項目開發(fā)的時候，再根據(jù)環(huán)境條件等來考慮是否使用。如果OpenGL學(xué)得差不多了，學(xué)D3D不過就是學(xué)習(xí)另一套API的事。下面是OpenGL Vs Direct3D的一篇文章，值得一看：

《OpenGL 3 & DirectX 11: The War Is Over》：繪圖 API 終戰(zhàn)之日？

http://blog.monkeypotion.net/reading/gameprogreading/opengl-versus-directx-the-war-is-over

OpenGL的教程，個人推薦《OpenGL的超級寶典4th(Super Bible)》,這里就不做介紹了。

3D圖形學(xué)的高速發(fā)展是從3D游戲之父卡馬克開發(fā)的《DOOM》出現(xiàn)在人們面前算起的。（推薦一本書《DOOM啟示錄》，講述了卡馬克和羅梅洛兩位游戲界傳奇人物的傳奇故事，絕對霸氣，震撼人心）至今3D圖形學(xué)發(fā)展十幾二十年，固定渲染管道也是很多年的產(chǎn)物了。現(xiàn)在這個管道不再是完全讓計算機(jī)管理，而是其中的幾個環(huán)節(jié)可以由程序員來控制。這個技術(shù)就叫shader，著色器（頂點著色器、片段著色器、 幾何著色器）。

Shader編程是完全不同于其他語言的，因為它考慮的是并行的問題，并不是線性的問題。Shader語言有三種，OpenGL的GLSL, D3D的HLSL，還有Nvidia的Cg（此Cg不是通常意義的CG，而是C for graphic，即用于圖像的類C語言）。Cg是由Nvidia提出的，目的是為了調(diào)和OpenGL和DirectX的矛盾。Cg的優(yōu)點在于，它是處在GLSL、HLSL兩者之上的，用Cg寫的著色器代碼編譯后就變成GLSL或者HLSL的代碼，shader程序員只需寫一份Cg語言的代碼就可以了（Cg語言的語法幾乎和HLSL一樣）。

另外可以看一下這篇文章：《著色語言（Shader Language），以及HLSL VS GLSL VS CG》

鏈接：http://bbs.gameres.com/showthread.asp?threadid=138918&page=1

Cg的各種信息和SDK、Sample下載可以到英偉達(dá)官網(wǎng)查找：

。http://developer.nvidia.com/cg-toolkit-archive

學(xué)習(xí)Shader編程，有很多不錯的書，雖然我都沒看過，比如Nvidia的《GPU gem》1、2、3，這3本有中文版。另外《Shader X》1-7，看介紹也是很不錯的，不過基本沒中文版。

Shader 可以實現(xiàn)目前大部分的實時、非實時渲染算法（陰影、光照等）。注意，Shader著色器語言是用來實現(xiàn)渲染算法的，當(dāng)然存在有人利用shader語言來做AI等事情（這些以后估計都會是cuda、OpenCL的工作）。

說回游戲。游戲?qū)嶋H上并不會用到太多最新最前沿的技術(shù)，因為要考慮到老百姓的PC配置都是參差不齊的。頂點著色器和片段著色器，現(xiàn)在大部分的顯卡都至少支持最基本的功能，而Geometry shader，就仍未普及,即只有近幾年內(nèi)的顯卡才有這個能力。

對于二維平面游戲，圖形圖像技術(shù)通常是用來做特效，完全用貼圖的游戲已經(jīng)過時了。例如可以用shader做模糊(Blur)、扭曲、灰度圖化、強(qiáng)光等等PS中的濾鏡效果，還有利用3D API來增強(qiáng)畫面效果，如3D旋轉(zhuǎn)菜單、游戲場景三維化（實際上只是起美化的作用，如東方Project的一系列彈幕作）。并且存在有二維游戲中的貼圖是通過把由三維模型壓到二維平面而得到的。

三維游戲，就復(fù)雜太多了，甚至比做計算機(jī)動畫還復(fù)雜，因為不僅要考慮效果、還要考慮效率（達(dá)到60幀/秒左右的圖像輸出能力就是實時渲染）。在效果上有非真實渲染和真實性渲染。真實性渲染就是盡可能地仿真，如如何實現(xiàn)現(xiàn)實中的鏡面反射、次表面散射、霧、鏡頭光暈、陰影等。非真實渲染就是將人物、場景渲染成卡通效果。利用shader就可以實現(xiàn)這些效果。

         如果是小團(tuán)隊開發(fā)游戲，而且打算自己做一個商業(yè)級的3D游戲引擎，那這個小團(tuán)隊處境堪憂。首先技術(shù)硬實力要過關(guān)，這不是一件個人英雄可以辦到的事（3D算法、渲染算法，沒有潛心學(xué)習(xí)個幾年，做出來的引擎不會強(qiáng)到哪里去）。全3D游戲涉及的技術(shù)太多，與其冒風(fēng)險自己開發(fā)一個引擎，不如花錢買一個商業(yè)級的或者使用開源引擎（LGPL license的應(yīng)該有）。而如果是做2D游戲，應(yīng)用一些shader特效來強(qiáng)化視覺沖擊力倒是可以。

圖形只是游戲的一個方面，還有很多方面需要重視，像游戲引擎架構(gòu)（可擴(kuò)展性）、

腳本引擎、聲音引擎、GUI系統(tǒng)、游戲編輯器、資源管理、版本更新方法等，網(wǎng)游的話就是另一個話題了。本人對網(wǎng)游暫無研究，最難的部分可能是網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)傳輸，同步等。

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一不小心扯了2000+字了，也不知我的這篇經(jīng)驗總結(jié)對讀者有沒有啟發(fā)作用。現(xiàn)在說說我自己。我是在大學(xué)時開始接觸編程，興趣不算太濃，只是因為我自己喜歡玩游戲，所以才報了軟件工程專業(yè)..一開始總是在想學(xué)編程是否有前途，是不是真的很難學(xué)。而其實現(xiàn)在還是在想。畢竟誰也不想隨隨便便就過了一生。對于游戲開發(fā)，我也僅僅是個初學(xué)者，我不奢望能掌握游戲開發(fā)的全部知識，只是夢想著有一天，能拿著自己的游戲，在某個游戲展上介紹自己的游戲~

工科專業(yè)，任何一個學(xué)起來都不會輕松，如果是要成為領(lǐng)域高手。大學(xué)本科，確實是打基礎(chǔ)（不只是專業(yè)課程學(xué)習(xí)）的時期，而也是尋找人生方向的時期。這個時候很容易浮躁，可能因為不喜歡自己的專業(yè)還是沒有信心。個人認(rèn)為，無論你的打算是怎樣，只要生活態(tài)度是好的，學(xué)習(xí)態(tài)度是向上的，對自己所作的每一個決定都負(fù)責(zé)，每一天都過得充實、健康，那就夠了。不要為明天憂慮。