3D游戏引擎技术剖析10.1

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发表于 2012-1-13 17:17:22 |只看该作者 |倒序浏览

第10部分: 人工智能和导航（路径发现）
人工智能（AI）
我们上面已经用了其他九个章节介绍了游戏引擎，现在让我们深入到非常有趣和重要的人工智能主题。人工智能如今正在变成被谈论得最多的仅次于游戏引擎渲染能力的游戏开发领域之一，确实如此。直到大约两年半以前，游戏似乎主要是在考虑你能够渲染多少个多边形，眼睛是多么的漂亮，和… 好…劳拉的胸部是多么的有弹性...既然我们现在已经能够渲染出非常真实的乳房，中心就开始转移到我们实际上用那些多边形做什么了（即玩游戏）。因为它给你提供实际玩游戏的刺激作用和参与游戏世界中正在进行的事情，所以人工智能在这个领域非常关键。
　　人工智能包括了全部的东西，从在Tetris中决定哪一块新砖头掉落（这很大程度上知识一个随即数产生器），一直到创造基于小组的策略游戏，这些游戏和你交互，并且实际上在你玩的时候向你学习。人工智能包含了许多规则，如果你（作为一个游戏开发者）没有花费足够多的时间让它正确地工作，它会反过来在你屁股上咬一口。所以让我们谈论一些哪些规则？这样你能更好地理解人工智能系统会确实是多么的复杂。为了避免法律上的纠纷，我们将使用一个假设的游戏而不是一个真实的游戏作为例子。
　　假设我们的游戏中有坏份子生活在3D世界中，干着他们的事情，而且如果你打搅了他们的正常次序他们就会反抗你（玩家）。你必须决定的第一件事情就是他们正在从事的到底是什么事情呢？他们正在守卫什么东西吗？在巡查？在计划一个聚会？在购买食品杂货？在整理床铺？建立行为的基线是游戏开发者的工作之一。一旦有了这个，你就总有NPC（非玩家角色）或计算机控制的‘人’能够恢复去做的事情，玩家与他们的交互就应当能被完成。
　　一旦我们知道一个NPC角色需要做什么 — 比如它在守卫一扇门，并且在这个区域小巡逻，NPC也必须有‘世界意识’。游戏设计者需要决定NPC的人工智能将如何看见世界，和它的知识范围。你将会仅仅说“计算机知道正在进行的每件事情” 吗？这通常被认为是一件糟糕的事情，因为非常明显计算机能够看见和听见你不能看见和听见的事情，这被当成是在作弊。不是一种有趣的经历。或者你将模拟他的视野，这样他只能够对他能看见的事物作出反应吗？当有墙壁出现时这里就有问题了，因为你开始进入那些我在第九部分提到的‘追踪’例程，看看NPC是否试图对被墙壁挡住的人作出反应。这是一个很明显的人工智能问题，但是当涉及到门和窗户时，这个甚至变得更加复杂了。
　　当你开始为AI刺激例程增加听觉意识时，这依然变得更加复杂了。但是，这个意识是那些关键的“小事情”之一，这些使得假想的游戏世界似乎更加真实，或者能够去除怀疑的悬念。如果你碰到过这样的事情，请举手：你在枪战中跟一个NPC交战，免除了一个NPC，你绕着角落行走并遇到了另外一个NPC依然保持他的缺省行为模式，没有意识到刚刚发生的事情。现在，枪是嘈杂的事物，枪战可能已经明显地提醒了一个“倾听”的NPC有些事情正在进行。避免这种事情的技巧在于找到一个有效的方式来决定声源（即你武器的发射）的距离是否足够接近到NPC能够听见。
　　接下来就是决策例程。当我们的巡逻NPC角色能够听到但不能看见某物时，你试图实现什么样的行为呢？他去寻找它吗？不理睬它？你如何决定什么是重要的声音他应该去或者不去调查？如同你看见的一样，这会很快变得非常的复杂。有很多方法来建造处理这些事情的代码，但通常这样是一个好主意，建立一个不是对特定的NPC而是对所有的NPC都起作用的系统，该系统基于你能够在游戏引擎以外的文本文件中建立的属性。这样就不需要程序员为一个给定的角色而改变AI，并且如果你对游戏代码做了改动，它将立即自动地应用到所有的角色，这在大多数情况下是一件好事情。
　　其他的世界意识问题会冒出来，比如这样的情形，两个守卫彼此紧挨着站立，你用狙击武器干掉了一个，而另外一个站在哪儿完全不知已经发生的事情。再者，遵守真实世界行为的细节是一款好游戏和一款伟大游戏的之间的区别。
　　让我们说你已经把所有的刺激-响应部分准备好了—你已经扫描了世界，决定NPC应当对正在进行的一些事情作出反应—他听到了玩家角色发出了声响—并且你（游戏开发者）决定了他应当对这个做些什么—他将去调查。现在更加复杂的事情来了。他如何离开现在的位置，到达他认为发出声音的地方，而不会想通常的数字傻瓜一样跑到墙壁里面，碰到家具呢？继续往下看…
有关正确的路径 --- 世界导航

快速，准确的世界导航( 也叫做路径-发现) 近来已经成为游戏开发者的圣杯。让它看起来非常信服是一件非常困难的事情。你需要有局部世界的地理知识—墙壁的位置，台阶，悬崖和建筑物等的边缘。你也需要世界中的对象的知识—比如家具，汽车，尤其是其他人的位置。真正最后的因素是问题所在，一会儿我们将回到这一点上。
　　世界导航通常被分为两个领域，世界导航和局部导航。二者实际上只是范围上的区别，但大多数的程序员分别对待它们，因为这样处理起来容易一些。世界导航例程处理理解房间，门和一般的地理学，并计算出让玩家或者角色从世界中的A点到达B点的一条路径。“它将让你从A点到达B点”，这是一句很容易说的话，不是吗？说起来容易，但做起来很困难。理解世界是一个非常复杂问题，我已经看到过许多尝试过的解决办法。QuakeIII的机器人遵照建造的预先处理过的地图，一般的说法，使用原来地图的地面。预处理器检测地面元素，由地图建造者作上标记，并自己建造一个只使用地面的世界简化地图。机器人并不关心墙壁，因为他们从不接近它们，就像他们遵照地面的地图一样，设计上已经把避免墙壁构造在里面了。
　　其他方法在地图本身里面建造一些小的结点，AI可以追随它们。这些结点通常被建造在彼此的视线里面，有从一个结点到其他所有结点的连接，角色AI能够直接‘看见’，所以你就确保了从一个结点移动到另外一个结点时AI不会试图穿越墙壁。如果有门或者降落物，你能够事先用这些结点对路径的信息编码，于是NPC能够采用适当的行为—等候电梯，打开一扇门，或者从一点跳到另外一点。这实际上是HereticII使用的系统，也是Raven在他们其他的大多数游戏中使用的系统。

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