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1、 GameByro引擎介绍引言：GameByro是一款成熟的商业引擎，已经被许多成功的商业项目所使用，不仅包括文明4、上古卷轴4，辐射3等跨平台知名单机游戏，还有EA的大型3DMMORPG战锤online。GameByro完全基于面对对象设计，结构清晰，便于使用和扩展。灵活的可编程渲染架构使它比较容易支持最新的图形技术。另一方面，由于强调通用性，GameByro并没有对上层应用做太多的支持，其工具和插件大多仅具有一些通用功能，所以它更像是一个游戏开发套件而不是一个完整的FrameWork。引擎特性概览： 跨平台（PC,XBOX360,PS3） 场景图表现为层次化的结构 同目前主要的建模工具集成
2、（插件支持） 高效的可视性裁剪 在所有的平台上支持高级3D硬件加速 高级纹理和着色效果 动态碰撞检测 细节分级表现（LOD） 灵活的渲染，排序和裁剪算法对象系统：GameByro的对象系统的使用遍及整个引擎，其主要实现如对象管理，引用计数，对象生存期等功能。可以通过对几个基类的继承来使用对象系。其主要特性主要有：1. 智能指针（引用计数）2. 运行时类识别（RTTI）3. 场景对象复制4. 序列化（对象文档化）5. 对象命名6. 对象扩展数据的管理7. 定时器（主要用于动画）8. 多线程操作驱动层：GameByro对图形接口进行了封装，将图形API从引擎的渲染系统中剥离出来，在PC系统上，Ga
3、meByro同时支持DX9和DX10两种接口。 DX9渲染器特性：l GameByro不允许多个DX9Renderer对象同时存在，且不能与DX10Renderer共存。但在同一帧内，GameByro的DX9Renderer可以同时渲染多个窗口。l GameByro的DX9渲染器支持对资源的多线程访问，同时也支持对资源的预载，但是多线程的操作仍然受到严格的限制。l DX9Renderer的固定管线蒙皮操作最少支持4块骨骼（矩阵），同时基于shader的蒙皮操作支持30块骨骼。l DX9Renderer通过对后台缓冲的多重采样支持全屏抗锯齿，范围在2倍到4倍之间。l 大多数硬件在DX9下对几何体
4、的一个单一的piece所能接受的光照数量都有一定的限制（指渲染的一个批），如果超过这个限制，GameByro会根据距离或者是影响因子放弃一些光照。正因如此，在应用程序中，当8个以上的逐顶点光照作用于同一对象时，就会有一些被抛弃。l DX9Renderer提供了视口的左右反向功能，用于实现后视镜、立方体贴图表面绘制等功能。l DX9Renderer支持顶点雾，可以通过相关接口设置雾的最大值。l DX9Renderer完全支持DX的纹理格式。应用程序可以将自己的Direct3D textures提供给GameByro，引擎会自动将其封装到自己的材质对象中并允许添加属性和特效。通过提供自己的DX的纹
5、理格式，GameByro能够正确的使用自并非天然支持的纹理格式。l 纹理相关特性和限制：DX9Renderer需要显卡支持在同一pass中至少使用两个纹理，否则渲染器则不会创建成功。此外受限于硬件的功能还有：1. Cube Mapping（立方体纹理）2. Specular Bump Mapping（凹凸镜面贴图）3. Diffuse Bump Mapping（凹凸反射贴图）4. Non-Power-of-Two Texture Size（编长非二整数幂的纹理）：使用这种纹理有如下限制：纹理寻址模式必须设置为clamp，Mipmapping不能使用。5. Texture Downsizing（
6、纹理精度缩减）6. Texture Compression（压缩纹理），DX9Renderer支持载入经过压缩的纹理格式，并提供了纹理即时压缩的功能。如果硬件支持压缩纹理，DX9Renderer可以将经过压缩的纹理数据直接交给硬件处理，否则DX9Renderer会自动将数据解压后再交给硬件。7. Texture Apply Modes Supported：DX9Renderer不支持APPLY_DECAL纹理应用模式。8. Texture Format Requests（纹理格式要求）：精确的纹理像素映射依赖于目标硬件和显示器像素位宽。9. Palettized Texture Formats
7、（调色板纹理格式的支持）。10. Sphere Mapping（球面映射）：GameByro中所有的渲染器都支持世界空间中的球面映射。11. DX9Renderer支持加载包括DDS、TGA、BMP格式的文件。Cube textures和volume textures都能被正确的加载，但是只能通过三维坐标寻址。12. GameByro的编辑器支持导出DX原格式的纹理，并在加载的时候不进行格式转换。将DX格式的纹理直接交给DX处理。引擎渲染系统分析GameByro的渲染是由帧渲染系统(Frame Rendering System) 控制的，帧渲染系统封装了每一个批次的绘制过程，这样可以方便的控制
8、整个渲染流程。阴影系统：GameByro的阴影系统是使用帧渲染系统的典范，通过对已有的类以继承的方式进行功能扩展，实现了灵活的阴影渲染功能。GameByro自身支持三种光源的阴影图生成，分别为点光源（全方向光）、平行光、聚光灯。阴影系统统一由一个管理器负责控制。阴影的算法被封装成了一个个类对象中。系统中同时存在着几种阴影技术，即可以选择使用，也可以同时使用几种阴影技术作用于同一几何体。阴影系统会自动裁剪掉那些没有阴影接受体的光源，同时在计算每个光源所产生的阴影时，会裁剪掉那些不受此光源影响的几何体，达到性能优化的目的。用户很容易对阴影系统进行扩展，实现自己的阴影算法。GameByro的阴影主要
9、是基于shadowMap技术，点光源使用了立方体阴影图，软阴影则使用了方差阴影图技术（VSM）。GameByro的阴影系统集成到了场景编辑器中，可以在编辑器中直接为光源指定阴影效果，所见即所得，提高了开发效率。（如图所示，在编辑器中同时使用点光源阴影和方向光产生的软阴影）地形系统：GameByro的terrain是简单易用的，并且方便为其扩展，用以满足项目的其他功能需求。地形系统由以下几部分组成：1. NiTerrainComponent：是整个地形系统的入口，通过Terrain Interactor可以像访问容器一样访问NiTerrainComponent所有的sub-component。2
10、. Terrain Interactor 地形迭代器，通过Terrain Interactor可以启动所有的数据查询，比如简单的碰撞检测，meta-data查询，高度图导入和文件加载。几乎所有基于terrain系统的操作都是通过Terrain Interactor完成的。3. NiTerrainSectorComponent 的内部主要包含一个负责组织地形数据块的四叉树。此对象负责从磁盘加载执行物体与地形的射线相交查询，转换地形几何体，管理内部资源（包括共享的顶点流和shader）。同时NiTerrainSectorComponent还负责进行四叉树的遮挡查询和生成可见集。4. Data Le
11、aves and Blocks 四叉树的切分等级是通过NiTerrainComponent设置的，四叉树的每个节点都包含一个地形块，块的边长必须是2的整数幂。四叉树的根节点等级为N，叶节点为0，由高到底细节依次增加，等级为0的叶节点所包含的地形块拥有最高的细节。5. Material Layers：地形系统通过掩码图来为地形指定材质。掩码的数据指定了地表的每个部分所对应的材质。同一地表最多支持四种材质，根据各自的权重进行混合，权重数据也是通过掩码来获得。材质在地形的渲染系统中扮演着很特殊的角色，可以通过对材质指定meta-data来附载其他的信息（比如在雪地行走的声音），同时也可以通过对材质的
12、纹理贴图为地表增加顶点或像素着色程序。此外每种材质可以包含如下指定类型的纹理贴图：l Diffuse/Base Map 反射贴图，通过3或4个通道决定反射光的颜色。l Detail Map 细节贴图，为反射贴图提供Alpha值。l Normal Map 法线贴图。l Parallax Map 视差贴图，用来保存表面像素的高度偏移信息。此外GameByro还提供了简单的地形射线追踪和水面渲染。地形射线追踪目前的实现很简单，就是用一个射线查询地表的三角形，以后会与Physics进行集成，支持通过物理引擎l实现物体与地表的碰撞检测。水面渲染主要是用两张纹理动画混合而成，通过凹凸贴图来表现水波。引擎为
13、水面所在的地表生成一个灰度图，保存地表距离水面的高度。这里预先定义了两种颜色，深水颜色和浅水颜色，如果水面以下没有地表就直接使用深水颜色。再像素着色器中可以对高度图进行采样，从而得出当前像素的水深，然后根据这个深度在深色和浅色之间进行差值，得到最终水的颜色。不过这个效果并不是很理想，如需更好的效果，还需要对其进行扩展，比如说，增加反射和折射等。材质：GameByro的材质主要是通过3DMAX的插件进行编辑的，并提供了标准的材质节点。（在GameByro中，材质节点的主要作用是负责根据着色过程生成相应的shader代码）这个节点一共有9个通道，并提供了大量可供调整的参数，这样就可以让美术方便的使
14、用逐像素光照、视差贴图、环境体贴图这些效果，在游戏中，GameByro通过不同的材质属性和不同的光照环境编译出不同的shader代码，以二进制的形式保存在磁盘上，下次启动时载入内存，这样就不用重复编译，但在第一次进入游戏中时会有些延迟。灵活强大的材质是次世代引擎的重要特征，GameByro在这方面做到了灵活，但是美术仍然不能通过可视化工具控制材质的处理过程，只能编辑资源和修改参数，编辑性还不够强大。 Shader：GameByro提供了一个极具扩展性的shader系统，并将它与艺术创作工具紧密结合。GameByro定义了自己的shader格式，基于文本的.NSF文件和基于二进制的.NSB文件，
15、.NSF文件编译后生成.NSB文件，这个过程即可以在开发时完成，也可以在运行时进行。 .NSF文件使用的是GameByro自定义的语法，并使用自己的语法分析器将其编译成相关平台的代码。实际上，GameByro的shader系统在应用程序和GPU程序之间做了一层封装，屏蔽了不同平台之间的差异，使得应用程序可以用相同的接口来与GPU之间进行交互，而GPU程序最终还是通过cg或hlsl来实现的，这样做的好处是，当平台发生改变时，只需要根据具体的平台来编写相应的shader程序，而不需要去修改应用程序。当然，shader系统也直接支持cg和hlsl格式的文件，使用方法同NSF、NSB文件相似。GameByro的Shader系统提供了一套完整的查错机制，方便使用者对程序进行debug。GameByro的shader系统集成到了所有的配套开发工具中，这样就实现了所见即所得，美术在工具中就可以直接看到资源在游戏中的效果，从而提高了开发效率。GameByro通过引入自己的shader文件格式为跨平台提供了方便，同时也增加了系统的复杂性，使用起来稍微有点繁琐，开发人员又不得不去熟悉它的语法，如果开发中不考虑跨平台的话，想要自己开发特效，也可以不使用NSF文件，直接使用fx格式的文件。引擎自带的特殊材质：AdditiveLightMapsM
