Re: [請益] 大學期間自學遊戲程式的方向與一些問題

看板GameDesign (遊戲設計)作者cjcat2266 (CJ Cat)時間5年前 (2019/04/28 11:35)推噓28(28推 0噓 13→)

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繼續回昨天沒有寫到的 "繼續自學的話怎麼規畫學習路徑" 遊戲開發主題和領域五花八門呈網狀分布，又互相關聯我就以我所知盡量把想得到的主題、關鍵字、和例子整理起來中間推薦的學習資源也都是非教科書格式，能在家自行吸收的從原文可以看出你的自主研究動力相當足夠所以就依照你的興趣挑主題，逐步展開發展技能樹吧，加油另外，原文有提出"是否該從0開始造輪子"這個問題我認為，能夠有奢侈的閒暇時間從0開始造輪子練功打底，就只能趁還是學生的時候有時間有幹勁，就衝一發吧，不會後悔的當你開始工作的時候，就較難找到正當理由重造輪子，而失去打好紮實根基的機會 <軟體工程> 基礎一定要打穩常用資料結構、常用演算法、軟體設計一定要熟實作遊戲遊戲系統時，依照需求選對資料結構很重要例如連結物件ID與物件參考，了解為何用hashtable會較有效率軟體設計方面可以參考設計模式(design pattern) 推薦Head First Design Pattern這本書但是切記不要掉入"凡事一定要套用pattern"這個思考陷阱裡過度套用設計模式反而會造成不必要的設計阻力較低階概念如virtual table實作、記憶體配置(memory layout)，快取(cache)也很重要光是在除錯的時候有能力看裸記憶體(raw memory)數值，加以解析和操作就能夠打趴一堆人了組合語言(assembly)不用熟到能夠隨手寫出程式的地步但是最好知道運作原理和幾個常用的命令(instruction) 如此一來便可以有能力開發和除錯遊戲腳本引擎(script engine) 而且有時候除錯時symbol file沒有對應到原始檔或者根本不存在只能看組合語言來除錯時，有時候還能夠繼續除錯下去，相當有用很多人遇到這個情況就直接放棄了，這個時候有辦法繼續除錯下去的人競爭力就大了解compiler怎麼把高階語言轉換成組合語言也很有幫助例如知道switch statement會被轉成jump table之後便可以理解為什麼只有case數字連續的情況下分歧複雜度才會是O(1) 若case數字不連續則分歧複雜度與一連串if else一樣是O(n) Compiler Exploerer是個很棒的學習工具 https://godbolt.org/ 現在CPU都是multi-core了，去瞭解各種遊戲的平行化(parallelization)運算技巧例如job system (Unity 2018開始也內建這個概念) https://www.gdcvault.com/play/1022186/Parallelizing-the-Naughty-Dog-Engine 單執行序的遊戲系統，無法用於需要高運算效率的遊戲盡早認知到如raycast這種詢問(query) 能夠在這個frame發出運算要求(kick request)，下個frame處理結果(gather results) 或是同個frame早點kick，同個frame晚點gahter 有助於與其他系統共用平行運算資源，對開發高效能遊戲很有幫助 <工程數學> 並不是要學到能夠考100分的程度(想當年我微積分也才6x剛好及格XD) 而是要學到理解每個數學工具的運作原理、幾何意義、和應用時機 (當年期末考好幾題刁鑽題其他人解出來，但我自己沒解出來，心情相當低落但同學安慰我說"反正以後老闆也不會因為你這幾題不會解，就不錄用或開除你" 現在想想真是有道理，我的微積分是熟悉到能夠在遊戲開發方面解題應用自如為了增加"鑑別度"而設計的考題解不出來，對工作上一點影響也沒有) 就算平時遊戲開發不一定會用到，多學總是對理解能力有幫助不然技術文章看不懂，就會落入只能套用人家的公式的境地遊戲需求一有變化，就沒辦法融會貫通而自己解決稍微有些不同的問題並且，工程數學底子打好，能夠增加自己的"數理膽量"與自信不會在讀技術文章的時候看到數學算式就怕到放棄我自認很討厭看過於學術的技術文章但當必要的時候，因為不會怕複雜的數學算式，還是能咬牙讀下去微積分和線性代數是兩個各種paper上都會用到的工具，學好絕對不吃虧線性代數務必學到完全內化基底轉換(change of basis)、奇異值(eigen values)的意義對於學好遊戲graphics有莫大助力若是能夠掌握到矩陣相乘其實是在對行和列做線性組合的概念，會輕鬆很多 http://bit.ly/2DDFPCy <遊戲應用數學> 高中幾何、三角函數、和向量非常有用能夠解決如"兩角色過度靠近要如何推開"、"追跡導彈到底是要往左還是往右轉"這種問題進一步能夠應用到碰撞偵測(collision detection) 你已經會分離軸定律(separating axis theorem, SAT)了有興趣的話可以進一步研究GJK(Gilbert-Johnson-Keerthi) http://allenchou.net/2013/12/game-physics-collision-detection-gjk/ 碰種偵測只是用來回答"兩個物體是否在空間中有重疊"這個是非題如果要進一步將互相碰撞的物體分開，會需要生成碰撞點(contact generation) GJK搭配EPA(Expanding Polytope Algorithm)可以做到 http://allenchou.net/2013/12/game-physics-contact-generation-epa/ 有了碰撞點，碰撞點解析(contact resolution)是真正將物體分開的步驟做法有很多種，Eric Catto (Box2D作者)倡導的做法是sequential impulse 可以參考他各GDC講座錄影和投影片理解到sequential impulse其實是在12D平面上反覆做平面投影，是內化的關鍵 http://allenchou.net/2013/12/game-physics-constraints-sequential-impulse/ 碰撞偵測又可透過broad phase利用空間資料結構(spacial data structure)進行優化你已經接觸quad tree了其他值得研究的還有 explicit grid, implicit grid, spatial hash, KD tree, dynamic AABB tree 就算沒時間一一實作，研究並了解他們之間的特性與使用時機，也非常有用常常並非遊戲物理直接相關的次系統(subsystem)也會需要用空間資料結構加速若是輕量級需求，有辦法直接inline植入一個空間資料結構是很有用的技能 tween和easing equations也是個不錯的主題這是用內插(interpolation)讓各種數值遊戲資料圓滑漸變的工具參考現成open source tweening engine並自己試著實作tween，是個很好的練習你有提到動畫這個主題，這也相當有趣且值得研究寫個能解析並將3D工具輸出的動畫格式轉換成自己引擎能高效能利用的格式也是個很有趣且有用的練習途中可以順便學習四元數(quaternion)其特性與各種內插比較(如lerp, slerp, nlerp) http://allenchou.net/2014/04/game-math-quaternion-basics 又可以研究疊加式動畫混和(additive animatoin blending) 這是能透過組合少量動畫素材而生出多樣結果的技術，現在大部分工作室都已採用另一值得研究的主題是locomotion 這個主題要解決的問題是 "給定移動路線，怎麼組合動畫來讓角色跟著路線走，並且要看起來順暢" 能夠讓玩家角色和NPC走得好看是門很大的學問直到幾年前，所有工作是都還是用狀態機(state machine)實作從Ubisoft的For Honor開始，越來越多團隊開始研究一個叫做motion matching的新技術其與機器學習又融合出一個新的技術叫phase-functioned neural network 網路上都有影片和文章可以學習還有個有趣的主題是反向動力(inverse kinematics, IK) 是能夠以直接給定骨架肢體末端的目標位置，而反推剩餘骨骼該如何旋轉的工具主要的做法有CCD(cyclic coordinate descent)和Jacobian 其中Jacobian結果較準確，但也因為需要用到偏微分的概念，較少人選擇使用讀懂Jacobian原理是3D幾何與偏微分結合應用的良好練習利用程式而動態產生動畫的技術，統稱程序動畫(procedural animation) 用這個關鍵字可以搜尋到很多有趣的主題再丟一些跟procedural animation有關的關鍵字 perlin noise / simplex noise (with & without octaves) numerical springing <遊戲AI> 這領域太廣了所以我就稍微偷懶一下只寫現在能想到、感覺有趣且值得研究的關鍵字吧 behavior tree steering behavior (pursue, avoid, flock, etc.) pathfinding navigation mesh environmental analysis (heat map, influence map, exposure map, etc.) audio spatial occlusion group/squad behavior <遊戲圖像(game graphics)> 我推薦看看Real-Time Render這本書這本像是高階百科全書，把遊戲圖像的原理、硬體、數學、各種常見現代技術都介紹一遍繪圖流程(render pipeline)和GPU擅長與不擅長的運算，要了解遇到有興趣的主題，可以再自行找資料深究跟之前一樣，我偷個懶只寫當下能想到的一些關鍵字供參考 principle component analysis (PCA) & oriented bounding box (OBB) hald-edge adjacency structure (這在collision detection也用得上) triangle/polygon clipping camera frustum culling vertex & fragment/pixel shaders shadow maps normal maps forward shading / deferred shading GPU particles compute shaders smooth particle hydrodynamics (SPF) global illumination (ambient occlusion, reflection, light bounce, etc.) ray tracing ray marching marching boxes / marching cubes / metaballs visual occlusion transparency sorting dithered transparency order-independent transparency (OIT) spherical harmonics light baking / texture baking imposter physically-based rendering (PBR) bidirectional reflectance distribution function (BRDF) 以上，先寫到這邊這個量應該夠研究好一陣子了說實在的，若能在畢業以前把上述這些主題都了解一遍(不一定要實作) 畢業即戰力與競爭力應屬上級還不去直接申請頂尖的遊戲工作室就是浪費才能了 (後60%的主題，我大四畢業的時候還幾乎聽都沒聽過咧) 我認為你做得到，加油 [補充] 補推薦Shadertoy 這是個很多高手分享頂尖shader技術與實驗的遊樂場 https://www.shadertoy.com/ 有問題要去哪裡問? 想吸收新知要去哪裡找? https://www.reddit.com/r/gamedev/ https://www.gamedev.net/ https://gamedev.stackexchange.com/ https://forums.tigsource.com/ https://www.gdcvault.com/ -- Web http://AllenChou.net Twitter http://twitter.com/TheAllenChou LinkedIn http://linkedin.com/in/MingLunChou -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 23.242.26.50 ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/GameDesign/M.1556422552.A.4CE.html ※ 編輯: cjcat2266 (23.242.26.50), 04/28/2019 11:39:30

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※ 編輯: cjcat2266 (23.242.26.50), 04/28/2019 12:00:24

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補充一些graphics關鍵字和非常粗略地從入門到進階排序 ※ 編輯: cjcat2266 (23.242.26.50), 04/28/2019 13:50:13 再加一些線上學習與問答資源連結 ※ 編輯: cjcat2266 (23.242.26.50), 04/28/2019 14:07:32 補充遊戲平行運算資源與範例 ※ 編輯: cjcat2266 (23.242.26.50), 04/28/2019 15:37:29

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BeStronger

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cjcat2266

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willier15987

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