游戏设计概论（第6版）

从产业经济层面的发展趋势来看，游戏产业表现得相当亮眼，市场规模足以和影视娱乐产业并驾齐驱。其中的电子竞技游戏更是风靡全球，全新的娱乐形式让每款游戏都有大量的粉丝，无不好奇地竞相加入，然而玩家们必须要知道的前提是，游戏本身才是电竞赛事的真正灵魂，即使是战功彪炳的电竞高手，除了快手和快脑之外，若能洞悉游戏中各种复杂关卡的设计，必定能如虎添翼地增加打怪过关的胜率。

这是一本带领入门者进入游戏设计与电竞领域的实用教材，理论与实战并重，章节编排除了介绍游戏开发过程中的各种工具及许多开发成品的展示之外，还包含从游戏类型到产业的说明、游戏设计方式、游戏开发工具、2D/3D制作技巧、数学/物理现象模拟、游戏团队组成蓝图等专题。本次改版纳入了电竞运动概论和工具，并探讨大数据与游戏营销等相关的内容。

《游戏设计概论》由《巴冷公主》游戏开发团队为读者全方位了解游戏行业而编写。第6版在原畅销书的基础上适时更新了手机游戏应用开发、电子竞技等内容。

全书共分16章， 从游戏玩家与电子竞技选手的入门课开始，介绍电子竞技游戏的基本知识、游戏设计的核心、游戏设计流程与控制、游戏引擎的秘密花园、游戏开发工具简介、人工智能算法在游戏中的应用、游戏数学、游戏物理与数据结构、2D贴图制作技巧、2D游戏动画、3D游戏设计与算法、游戏编辑工具、游戏开发团队的建立、初探电子竞技赢家之路、游戏营销导论、高级玩家的电子竞技硬件采购攻略等内容。

本书的特色是理论与实践并重，包括对整个游戏产业的认识、设计理念、团队分工、开发工具等皆有专题，不仅融入了作者团队数十年来的游戏开发经验及许多制作方案，也不乏对游戏开发未来的思考。

本书是游戏设计新手快速迈向进阶的佳作，也适合作为大中专院校游戏与多媒体设计相关专业的教材。

吴灿铭,现任荣钦科技股份有限公司执行长，美国Rochester Institute of Technology计算机科学研究所毕业，长期从事信息教育及计算机图书写作的工作，计算机图书著作包括计算器概论、数据结构、办公室电子数据处理、互联网等相关题材，并监制过多套游戏以及教学软件的研发。

目 录

第1章 游戏玩家与电子竞技选手的入门课 1

1.1 游戏的组成元素 2

1.1.1 行为模式 3

1.1.2 条件规则 4

1.1.3 娱乐身心 4

1.1.4 输赢胜负 5

1.2 游戏平台与发展史 5

1.2.1 电视游戏机 7

1.2.2 令人怀旧的街机 11

1.2.3 单机游戏的鎏金岁月 12

1.3 网络游戏 13

1.3.1 网络游戏的发展和未来 15

1.3.2 虚拟宝物和外挂的问题 16

1.3.3 网页游戏简介 17

1.4 手机游戏 18

1.5 懂这些术语就是老玩家了而不再是菜鸟 21

【课后习题】 23

第2章 电子竞技游戏的基本知识 24

2.1 益智类游戏 25

2.2 策略类游戏 27

2.2.1 即时战略游戏 27

2.2.2 多人在线战术竞技游戏 28

2.3 模拟类游戏 29

2.4 大逃杀类游戏 31

2.5 动作类游戏 31

2.5.1 第一人称射击类游戏 32

2.5.2 第三人称射击类游戏 33

2.5.3 格斗类游戏 34

2.6 运动类游戏 34

2.7 角色扮演类游戏 36

2.8 冒险类游戏 37

【课后习题】 38

第3章 游戏设计的核心——耐玩度 39

3.1 游戏主题的一锤定音效应 39

3.1.1 时代 40

3.1.2 背景 41

3.1.3 剧情 41

3.1.4 角色（人物） 42

3.1.5 目的 43

3.2 游戏风格 44

3.2.1 美术风格 44

3.2.2 道具风格 45

3.2.3 主角风格 45

3.3 游戏界面的设计 46

3.3.1 用户界面与用户体验设计 47

3.3.2 避免游戏界面干扰玩家的操作 48

3.3.3 具有人性化设计的游戏界面 49

3.3.4 简约风格的界面 50

【课后习题】 51

第4章 游戏设计流程与控制 52

4.1 电影与游戏的结合 53

4.1.1 第一人称视角 54

4.1.2 第三人称视角 55

4.1.3 对话艺术 56

4.2 游戏不可测性的设计 56

4.2.1 关卡的悬念 57

4.2.2 游戏剧情的因果律 58

4.2.3 情境感染法 59

4.2.4 掌控游戏的节奏 59

4.3 游戏设计的死角 60

4.3.1 死路 60

4.3.2 游荡 60

4.3.3 死亡 61

4.4 游戏剧情的作用 61

4.4.1 无剧情的游戏 61

4.4.2 有剧情的游戏 62

4.5 游戏感官体验的营造 65

4.5.1 视觉感受 66

4.5.2 听觉感受 66

4.5.3 触觉感受 67

4.6 游戏主题研究 68

【课后习题】 69

第5章 游戏引擎的秘密花园 70

5.1 游戏引擎 71

5.1.1 游戏引擎的作用 72

5.1.2 游戏引擎的发展史 73

5.2 游戏引擎中常见的子系统 75

5.2.1 物理系统 76

5.2.2 粒子系统 77

5.2.3 行为动画系统 83

5.2.4 画面成像系统 85

5.2.5 光影处理系统 86

【课后习题】 87

第6章 游戏开发工具简介 88

6.1 游戏开发的主流程序设计语言 89

6.1.1 用C语言开发游戏 89

6.1.2 使用C++语言开发游戏 90

6.1.3 使用C#语言开发游戏 91

6.1.4 使用Java语言开发游戏 92

6.1.5 使用Python语言开发游戏 93

6.2 游戏工具函数库 93

6.2.1 OpenGL 94

6.2.2 DirectX 98

6.3 免费游戏引擎 99

6.3.1 Unity 3D引擎 99

6.3.2 Unreal引擎 100

【课后习题】 101

第7章 人工智能算法在游戏中的应用 102

7.1 人工智能的应用 103

7.1.1 人工智能的种类 104

7.1.2 机器学习 105

7.1.3 深度学习 106

7.2 游戏中人工智能的基本应用模式 107

7.2.1 以规则为基础 108

7.2.2 以目标为基础 108

7.2.3 以代理人为基础 108

7.2.4 以人工生命为基础 109

7.3 游戏中的人工智能算法 109

7.3.1 遗传算法 109

7.3.2 模糊逻辑算法 110

7.3.3 人工神经网络算法 111

7.3.4 有限状态机 112

7.3.5 决策树算法 113

7.3.6 老鼠走迷宫人工智能算法 115

7.4 五子棋人工智能算法 116

7.4.1 获胜组合 116

7.4.2 获胜表的创建 118

7.4.3 计算棋格获胜分数 121

【课后习题】 123

第8章 游戏数学、游戏物理与数据结构 124

8.1 游戏数学 125

8.1.1 三角函数 125

8.1.2 两点间距离的计算 126

8.1.3 向量 127

8.1.4 法向量 127

8.1.5 向量内积 128

8.1.6 向量外积 129

8.2 游戏中的物理原理 129

8.2.1 匀速运动 130

8.2.2 加速运动 131

8.2.3 动量 132

8.2.4 重力 132

8.2.5 摩擦力 134

8.2.6 反射 135

8.3 游戏中的数据结构 136

8.3.1 数组 137

8.3.2 链表 137

8.3.3 堆栈 138

8.3.4 队列 139

8.4 树形结构 141

8.4.1 树与二叉树 141

8.4.2 平衡树 142

8.4.3 二叉空间分割树 142

8.4.4 四叉树与八叉树 143

8.5 图结构 144

8.5.1 Prim算法 145

8.5.2 Kruskal算法 146

8.5.3 A*算法 148

【课后习题】 150

第9章 2D贴图制作技巧 151

9.1 2D基本贴图简介 151

9.1.1 2D坐标系统 152

9.1.2 图形设备接口 154

9.2 游戏地图的制作 155

9.2.1 平面地图的贴图 156

9.2.2 斜角地图的贴图 157

9.2.3 景物贴图 160

9.2.4 角色遮掩 161

9.2.5 高级斜角地图的贴图 162

9.3 2D画面绘图特效 164

9.3.1 半透明效果 164

9.3.2 镂空半透明效果 166

9.3.3 镂空效果 166

9.4 游戏中的碰撞处理 169

9.4.1 用行进路线来检测碰撞 169

9.4.2 用范围来检测碰撞 170

9.4.3 用颜色来检测碰撞 173

【课后习题】 174

第10章 2D游戏动画 175

10.1 2D动画的原理与制作 175

10.1.1 一维连续贴图 176

10.1.2 2D连续贴图动画 179

10.1.3 镂空动画贴图 181

10.1.4 动画贴图坐标的修正 183

10.1.5 动画贴图排序的技巧 184

10.2 2D横向滚动游戏的移动效果 189

10.2.1 单一背景滚动动画 189

10.2.2 单背景循环滚动动画 190

10.2.3 多背景循环滚动动画 193

10.2.4 交互式地图滚动动画 195

10.2.5 屏蔽点的处理技巧 197

【课后习题】 200

第11章 3D游戏设计与算法 201

11.1 3D坐标系统 202

11.1.1 Model坐标系统 202

11.1.2 World坐标系统 203

11.1.3 View坐标系统 203

11.2 坐标变换 203

11.3 矩阵运算 204

11.3.1 齐次坐标 204

11.3.2 矩阵缩放 205

11.3.3 矩阵平移 205

11.3.4 矩阵旋转 206

11.3.5 矩阵结合律 207

11.4 3D动画 207

11.4.1 建立模型对象 208

11.4.2 材质设计 209

11.4.3 灯光与摄影机 210

11.4.4 动画制作 211

11.4.5 渲染 212

11.5 投影变换 212

11.5.1 平行投影 213

11.5.2 透视投影 214

11.6 3D设计算法 215

11.6.1 LOD算法 215

11.6.2 光栅处理算法 216

11.6.3 物体裁剪算法 217

【课后习题】 218

第12章 游戏编辑工具 219

12.1 用地图编辑器制作游戏地图 219

12.1.1 属性设置 221

12.1.2 地图数组 222

12.2 游戏特效编辑器 224

特效的作用 224

12.3 剧情编辑器 226

12.3.1 非玩家角色 227

12.3.2 旁支剧情 228

12.4 游戏角色和武器道具编辑器 229

12.4.1 角色编辑器 229

12.4.2 角色动作编辑器 233

12.4.3 武器道具编辑器 233

12.5 游戏动画编辑器 234

【课后习题】 236

第13章 游戏开发团队的建立 237

13.1 游戏团队人力资源分配与成本管控 237

13.1.1 游戏总监 238

13.1.2 游戏策划人员 240

13.1.3 程序设计人员 245

13.1.4 美术设计人员 246

13.1.5 音效设计人员 250

13.2 测试与支持人员 251

13.2.1 游戏界面与程序测试 252

13.2.2 硬件与操作平台测试 252

13.2.3 游戏性调整与安装测试 252

13.2.4 游戏发行后的测试 253

【课后习题】 253

第14章 初探电子竞技赢家之路 254

14.1 电子竞技初体验 255

14.2 电子竞技赛制简介 258

14.2.1 联赛和锦标赛 258

14.2.2 冒泡赛 259

14.3 国际电子竞技赛事大观园 259

14.3.1 《英雄联盟》世界大赛 260

14.3.2 DOTA2国际邀请赛 260

14.3.3 《绝地求生》全球邀请赛 261

14.3.4 《王者荣耀》世界大赛 261

14.3.5 《星际争霸II》世界杯联赛 262

【课后习题】 262

第15章 游戏营销导论 263

15.1 游戏营销简介 263

15.1.1 产品因素 264

15.1.2 渠道因素 264

15.1.3 价格因素 264

15.1.4 促销因素 265

15.2 游戏营销的角色与任务 266

15.2.1 撰写游戏介绍 267

15.2.2 广告文案与游戏攻略 270

15.2.3 产品制作与营销活动 273

15.3 营销活动与大数据 274

【课后习题】 278

第16章 高级玩家的电子竞技硬件采购攻略 279

16.1 CPU 280

16.2 主板与机箱 281

16.3 显卡 283

16.4 内存 284

16.5 硬盘与固态硬盘 285

16.6 游戏外围设备的参考指南 286

课后习题及答案 290

前 言

就如同学习计算机必须先从计算机原理着手，学习游戏设计之前，也应对整个游戏设计有个通盘的了解。本书就是从这个观念出发，希望定位在概论性介绍，帮助读者对整个游戏设计领域有个通盘的认识。虽然定位为游戏设计的入门教材，书中也不缺乏一些游戏开发的实战 经验。

在计算机普及之后才兴起的电子竞技（Electronic Sports，简称电竞）是近年来计算机游戏产业中重要的一环，读者如果打算进入电子竞技的世界，那么毫无疑问首先就必须了解游戏。打电竞游戏不再被爸妈说是不学无术，专业电子竞技选手的身价更是水涨船高，当下顶尖选手的年薪超过 百万。

现在，有越来越多的大专院校成立多媒体或游戏设计相关专业，对不曾接触游戏设计领域的初学者而言，可能无法想象投入游戏设计领域所要付出的努力及承受的挫折。尤其是刚踏入这个领域的学生，学习的方向千头万绪，能了解游戏领域相关知识及技术正是他们迫不及待的需求。

市面上游戏设计的相关书籍有的偏重算法及程序设计，适合有游戏设计经验的老手；有的是引进的翻译书，内容虽然十分专业，却让入门者眼花缭乱、一知半解。基于以上种种考虑，我们整理了游戏制作的实战经验，编写出这一本浅显易懂的入门书。

随着游戏产业的发展与变化，本书历经了多次改版。承蒙读者抬爱，这次改版的重点，除了重新审视内容的难易度与适用性，还更新了电子竞技产业的相关信息，加入了电子竞技与游戏营销导论及工具的介绍，并探讨了大数据（Big Data）与游戏营销的关联性。另外，在游戏引擎部分新增了Unity 3D技术的介绍，同时也适当增修了一些游戏新名词。

本书理论与实践并重，产业的认识、游戏类型、相关技术及工具都有所介绍。在实践方面，讨论了2D/3D、数学/物理现象仿真、音效等主题，读者可以参照书中的算法应用于相关的游戏制作中。期许本书深入浅出的介绍可以帮助读者了解游戏开发工作的全貌。