游戏引擎行业报告：游戏引擎行业与Unity（U.N）的空间与未来（45页）

游戏引擎可以理解为一个设备齐全的电影拍摄场地，游戏创作者则可以理解为 电影导演。电影拍摄场地提供灯光、摄像机、导轨、威亚等，是拍摄任何一部电影 都需要的标准化工具；导演则需要聚集剧本、演员、布景等，这些是拍摄不同电影 所需要的个性化素材。场地及工具与导演共同把电影拍得更好，就像游戏引擎与创 作者通力合作让游戏中的画面和要素交互变得更生动真实。需要注意的是，真实并 不是写实，游戏领域里的真实是让玩家感受到：即使这个东西是夸张的、艺术化甚 至动漫化处理的，但它并不违和，能够在逻辑上、感官上、体验上自洽。与电影类 似，玩家认同一款游戏的真实性和合理性，就像电影观众能够沉浸观影而不跳戏。 游戏引擎通常包含以下系统：渲染、碰撞及物理、骨骼动画、音效、视觉效果、 人工智能、网络引擎以及场景管理等。能否实现画面和交互的真实性是游戏引擎的 核心竞争力，而实现或增强该竞争力的基础则是游戏引擎十分重要的两个细分组件： 渲染引擎和物理引擎。渲染引擎的强大与否直接决定着游戏的输出质量。将制作好的模型内容要素导 入进引擎后，渲染引擎可以把模型、动画、光照、阴影等所有效果实时计算出来并 展示在屏幕上，从而实现较高的拟真性。3D 渲染的步骤包括： 首先，要描述一个虚拟场景； 其次，要定位及定向一个虚拟摄像机，为场景取景，在摄像机附近悬浮着一个 由多个虚拟感光元件组成的虚拟屏幕； 第三，设置光源，光源产生的光线会通过与环境中物体的交互作用或反射，最 终被感光元件捕捉； 第四，描述场景中物体表面的视觉特性，从而判断光线如何与物体表面产生交 互作用（如光被吸收、被反射、被折射、被衍射）；

最后，对于每个位于影像矩阵内的像素，渲染引擎都会找出经过该像素而聚焦 于虚拟摄像机焦点的（一条或多条）光线，计算其颜色和强度，并对其着色。物理引擎可以定义虚拟世界的运行规律，并使模型按照规律进行运动。第一， 通过物理引擎可以设定一些参数来模拟真实世界，例如通过设定重力值和重力加速 度，来决定角色能跳得多高、落得多快；第二，物理引擎的碰撞探测功能可以探测 游戏中各物体的物理边缘，当两个 3D 模型撞在一起时，碰撞探测可以防止它们相 互穿过，这就确保了当玩家撞在墙上的时候，既不会穿墙而过，也不会把墙撞倒。 物理引擎的发展与 CPU 性能的优化息息相关。碰撞检测是 CPU 密集型工作，因 为判断两个相撞是否相交，所需的计算量非常大，并且多数游戏世界中含有大量的 物体，随着物体数量的递增，所需的相交测试也会不断增长。 渲染引擎和物理引擎在游戏沉浸感和真实度方面扮演了十分重要的角色，但它 们的开发需要很长的周期和极高的成本。尤其是中小型公司来说，如果每做一款游 戏都需要从头打造一款功能齐全的专用引擎再基于该引擎制作游戏，并不一定能产 出好的效果或收益，甚至可能得不偿失。基于此，游戏引擎软件公司都相当重视旗 下引擎产品的标准化和通用性，旨在简化游戏制作复杂程度、缩短游戏开发周期、 降低产品制作成本。与“汽车引擎”类似，之所以称这种游戏开发辅助软件为“游 戏引擎”，是因为它与汽车引擎扮演的角色类似，不仅提供了最核心、最底层的技 术从而实现并控制游戏或汽车的运行，而且不需要在制造每款游戏或汽车时都重新 从 0 开始设计引擎。