數(shù)字媒體技術(shù)概論（融媒體版）課件 第7、8章 數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)、數(shù)字媒體壓縮技術(shù)

第7講：數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)數(shù)字媒體技術(shù)概論第7章：數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)1游戲的界定與開發(fā)2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3游戲核心模塊與開發(fā)4游戲引擎簡介一、游戲的定義學(xué)習(xí)生存的第一步、解壓手段滿足物質(zhì)需求在一定的時間與空間內(nèi)滿足精神世界需求游戲鍛煉思維的靈活度肢體的靈敏度訓(xùn)練多種技能§7.1游戲的界定與分類人為的特定規(guī)則約束開發(fā)智力培養(yǎng)規(guī)則和意識二、游戲的特征§7.1游戲的界定與分類共同經(jīng)驗將不同種族、不同性別、不同年齡的人們聚集在一起，一起游戲后，大家都有了共同的經(jīng)驗平等平等的地位和機(jī)會自由人們主觀意識上自愿參與的主動參與主動參與包括生理上和心理上的，所有的參與均為主動的意愿游戲世界可以使玩家將現(xiàn)實世界拋諸腦后，完全沉浸在游戲的世界中。有明確的規(guī)則由道具和規(guī)則構(gòu)成的活動三、電子游戲§7.1游戲的界定與分類隨著智能時代的快速到來，電子游戲發(fā)展十分迅速。電子游戲是指依靠電子設(shè)備運行的交互游戲。1.電子游戲定義常見的益智類游戲三、電子游戲§7.1游戲的界定與分類電子游戲十分有魅力，它很容易讓人沉迷，由于其難以自拔的特點飽受詬病。許多人認(rèn)為電子游戲讓孩子不想學(xué)習(xí)。并且許多電子游戲中存在暴力情節(jié)，容易助長青少年叛逆行為，國內(nèi)甚至出現(xiàn)了“楊永信”教授的“電擊療法”，通過殘忍的電擊椅對青少年“上刑”來使他們“聽話”。但與其說容易沉迷、助長叛逆是電子游戲的問題，不如說這些問題都來源于家長教育的失敗以及孩子自控力低下。青少年在心理和生理都還未成熟的情況下，需要家長正確的引導(dǎo)與教育，而不是責(zé)罵甚至狠心將孩子交予毫無人道的“上刑療法”。2.電子游戲的爭議三、電子游戲§7.1游戲的界定與分類大多數(shù)家長對電子游戲不夠了解，帶著有色眼鏡看電子游戲，用錯誤的方法教育孩子、強制孩子遠(yuǎn)離電子游戲，反而有可能造成孩子更大的叛逆。電子游戲有許多的優(yōu)點，能夠促進(jìn)孩子養(yǎng)成好的習(xí)慣，能夠幫助老人靈活大腦，適當(dāng)時間的游戲還能夠提高動態(tài)視力、提高視覺搜索能力等。3.電子游戲優(yōu)點四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類游戲以硬件平臺的分類以游戲目的的分類以游戲內(nèi)容模式的分類電子游戲種類繁多，為了方便開發(fā)者的設(shè)計開發(fā)以及玩家的選擇應(yīng)用，通常會對游戲進(jìn)行約定俗成的分類。下面從硬件平臺、游戲目的及游戲內(nèi)容模式三個方向的分類進(jìn)行介紹。四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類電子游戲作為依靠電子產(chǎn)品運行的軟件，可以按照相應(yīng)的硬件產(chǎn)品進(jìn)行劃分。電子游戲按硬件平臺通?？梢苑譃橐韵聨最悾阂杂布脚_的分類掌機(jī)游戲手機(jī)游戲主機(jī)游戲街機(jī)游戲電腦游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類便攜式游戲中的一種，指的是可以隨身攜帶的小型游戲機(jī)?？梢噪S時隨地的使用，因此一般具有流程簡短、節(jié)奏快速的特點。1.掌機(jī)游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類手機(jī)游戲指的是在手機(jī)上運行的游戲軟件，手機(jī)的功能日益強大。手機(jī)游戲是我們?nèi)粘Ｉ钪凶罘奖憬佑|的一種游戲，也是最為流行的一種游戲。手機(jī)游戲的種類豐富，覆蓋面也比較廣闊。2.手機(jī)游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類街機(jī)游戲是指放在公共娛樂場所具有經(jīng)營性的專用游戲機(jī)。4.街機(jī)游戲主機(jī)游戲又可以稱為是電視游戲，通常使用掌機(jī)游戲的主機(jī)連接電視屏幕作為顯示器索尼的PS4、任天堂的Switch都可以連接電視機(jī)在大屏上游戲，電視游戲主機(jī)與掌上游戲機(jī)“雙機(jī)一體”。3.主機(jī)游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類電腦游戲是在電腦上操控的游戲。專門開發(fā)用于電腦操作的游戲一般都對鼠標(biāo)、鍵盤有較大的依賴，需要同時使用多個按鍵來進(jìn)行操控。5.電腦游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類游戲在放松我們的身心狀態(tài)的同時能夠為我們帶來許多其他的好處，以游戲的目的為依據(jù)可將游戲分為以下幾類：以游戲目的的分類教學(xué)性游戲創(chuàng)造性游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類指利用玩家的想象力，主動的在游戲世界中進(jìn)行創(chuàng)造，此類游戲能夠極大的開發(fā)玩家的想象力、動手能力以及創(chuàng)造力。1.創(chuàng)造性游戲教育游戲是嚴(yán)肅游戲中的一種，是指專門針對教育為目的開發(fā)的游戲。教育游戲兼具娛樂性和教育性，設(shè)計游戲時以成熟的教育理論為支撐來使娛樂與教育相平衡。2.教學(xué)性游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類隨著科技的不斷進(jìn)步，國內(nèi)的教育游戲開發(fā)與應(yīng)用也有了極大的進(jìn)步，越來越多的應(yīng)用投入到市場中。市場中的許多應(yīng)用軟件都是基于人工智能的教育類游戲。游戲化編程VR游戲教學(xué)簡筆畫識別教育類游戲游戲化編程游戲化編程指的是一種編程的教學(xué)方式，就是通過學(xué)生自己編程玩游戲來吸引學(xué)習(xí)興趣。VR游戲教學(xué)通過多媒體、三維建模、仿真技術(shù)、智能交互、傳感等多種技術(shù)手段，實現(xiàn)將虛擬的環(huán)境仿真后帶給用戶沉浸式的感覺。簡筆畫識別通過機(jī)器學(xué)習(xí)的手段對數(shù)據(jù)集中的圖像進(jìn)行預(yù)處理、特征提取、歸一化等操作后用分類器訓(xùn)練，訓(xùn)練得到的模型即可識別測試集的簡筆畫，并投入使用。四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類根據(jù)游戲的內(nèi)容，電子游戲可以分為很多種類，下面主要介紹以下幾種：以游戲內(nèi)容模式的分類角色扮演游戲動作游戲冒險游戲第一人稱視角射擊游戲第三人稱視角射擊游戲格斗游戲體育類游戲競速游戲即時戰(zhàn)略游戲設(shè)計類游戲策略游戲音樂游戲生活模擬游戲育成游戲卡牌游戲戀愛游戲大型多人在線角色扮演游戲多人在線戰(zhàn)術(shù)競技游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類由玩家扮演操控游戲中的角色，通過完整的故事情節(jié)和劇情發(fā)展來戰(zhàn)斗，讓玩家在故事情節(jié)中盡情的游玩，感受游戲創(chuàng)作者設(shè)計的游戲世界。1.角色扮演游戲玩家通過控制游戲中的人物來消滅敵人，通過關(guān)卡，沒有過多的故事情節(jié)及劇情，操作簡單、容易上手。2.動作游戲冒險游戲與角色扮演游戲比較相近，都是玩家扮演操控角色進(jìn)行游戲，但角色扮演游戲強調(diào)劇情和個人的發(fā)展，而冒險游戲的重點為完成任務(wù)或解決謎題。3.冒險游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類第一人稱視角射擊游戲是玩家操控角色，屏幕中的畫面仿照本人的視角射擊，隨著3D技術(shù)的發(fā)展，能夠給予玩家十分強烈的代入感。4.第一人稱視角射擊游戲第三人稱視角射擊游戲和第一人稱視角的區(qū)別是，第一人稱的視角內(nèi)只能看到本人的視角，而第三人稱的視角更加寬廣，可以看到角色的動作、服裝等細(xì)節(jié)，能夠看到更多的周圍情況。5.第三人稱視角射擊游戲格斗游戲由玩家操控角色進(jìn)行格斗，沒有過多的劇情，只有簡單的背景和人物，操控方式單一，但操控的難度較大，對技巧要求高。6.格斗游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類體育類游戲指的是模擬各種競技體育運動的游戲，根據(jù)技巧和細(xì)節(jié)贏得比賽。7.體育類游戲競速游戲指的是模擬各類賽車運動的游戲，以真實的賽車技巧、加速、避障等達(dá)到盡可能快的速度。8.競速游戲即時戰(zhàn)略游戲包含采集、建造、發(fā)展等戰(zhàn)略元素，并采用即時制，為了取得戰(zhàn)爭的勝利必須不停的進(jìn)行操作。9.即時戰(zhàn)略游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類由玩家控制飛行物在槍林彈雨中完成任務(wù)。10.射擊類游戲玩家運用策略與其他玩家比賽從而獲得勝利，一般為探索、擴(kuò)張、開發(fā)和消滅。11.策略游戲玩家伴隨著音樂的節(jié)奏控制角色或面板，能夠培養(yǎng)玩家的音樂敏感性和增強樂感。12.音樂游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類在游戲中模擬現(xiàn)實中進(jìn)行人際交往，一般為單機(jī)游戲，但也可以聯(lián)機(jī)與眾多玩家一起游戲。13.生活模擬游戲玩家模擬培養(yǎng)角色的游戲。14.育成游戲玩家操控角色通過卡牌戰(zhàn)斗獲得勝利，卡牌的類型豐富多樣。15.卡牌游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類玩家模擬戀愛的游戲，有較為完整的故事線。16.戀愛游戲在一個持續(xù)的虛擬游戲世界中，多人分別扮演著自己的角色，各自或組隊完成任務(wù)，即使玩家離開游戲，虛擬的游戲世界服務(wù)器繼續(xù)存在不斷演進(jìn)。17.大型多人在線角色扮演游戲玩家操控角色與多個玩家共同進(jìn)行比賽，通常分為兩隊在地圖中進(jìn)行競爭，需要購買裝備來強化自己的角色。18.多人在線戰(zhàn)術(shù)競技游戲四、游戲的分類§7.1游戲的界定與分類Steam游戲分類第7章：數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)1游戲的界定與分類2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3游戲核心模塊與開發(fā)4游戲引擎簡介一、當(dāng)前世界及國內(nèi)游戲產(chǎn)業(yè)概述§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀截至2020年12月，我國網(wǎng)絡(luò)游戲用戶規(guī)模達(dá)5.18億，較2020年3月減少1389萬，占網(wǎng)民整體的52.4%。我國網(wǎng)絡(luò)游戲行業(yè)繼續(xù)保持較快發(fā)展勢頭。我國游戲玩家數(shù)量持續(xù)穩(wěn)定的增長，規(guī)模達(dá)到6.65億人，同比增長3.7%。1.網(wǎng)絡(luò)游戲用戶規(guī)模一、當(dāng)前世界及國內(nèi)游戲產(chǎn)業(yè)概述§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2020年，中國自主研發(fā)的游戲在海外市場的銷售保持穩(wěn)定增長，實際銷售收入達(dá)到了154.50億美元，同比增長33.25%在海外地區(qū)收入分布中，美國市場收入占比27.55%，日本市場收入占比23.91%，韓國市場收入占比8.81%。2.中國自主研發(fā)移動游戲海外地區(qū)收入二、5G和虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)對游戲產(chǎn)業(yè)的影響§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀5G云游戲指的是將云計算和5G相結(jié)合實現(xiàn)的游戲，使用云端的超級計算機(jī)來完成復(fù)雜的圖形渲染以及邏輯運算后通過5G網(wǎng)絡(luò)在計算機(jī)和智能設(shè)備間傳輸，智能設(shè)備只作為顯示器來輸出計算機(jī)的運行結(jié)果。同時云游戲的云上計算極大的減輕了本地計算力和對硬件設(shè)備的要求。傳統(tǒng)在移動設(shè)備上進(jìn)行計算的游戲功耗較大，對設(shè)備的要求較高，經(jīng)常會發(fā)生手機(jī)設(shè)備升溫、掉電飛快的情況。云游戲的區(qū)別即為手機(jī)端只需要處理視頻畫面，其他的計算全部上傳到云端，極大的降低了功耗和續(xù)航時間。5G云游戲二、5G和虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)對游戲產(chǎn)業(yè)的影響§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2020年6月15日，實時3D內(nèi)容創(chuàng)作平臺Unity宣布，和騰訊云合作推出Unity游戲云，如圖所示，從在線游戲服務(wù)、多人聯(lián)網(wǎng)服務(wù)和開發(fā)者服務(wù)三個層次打造一站式聯(lián)網(wǎng)游戲開發(fā)平臺。Unity游戲云簡化了游戲服務(wù)器端開發(fā)，降低多人聯(lián)網(wǎng)游戲的創(chuàng)作門檻，幫助中小型游戲廠商打造次世代的聯(lián)網(wǎng)游戲體驗。Unity游戲云二、5G和虛擬現(xiàn)實等新技術(shù)對游戲產(chǎn)業(yè)的影響§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀虛擬現(xiàn)實VR技術(shù)從1968年便誕生了，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展與推進(jìn)。2015至2016年，VR的發(fā)展達(dá)到了高潮，許多大公司紛紛在VR技術(shù)上發(fā)力推出新產(chǎn)品，吸引了廣大科技愛好者的視線。據(jù)統(tǒng)計，2016年VR行業(yè)的總營收額高達(dá)18億美元，在消費者軟件及服務(wù)收入中，VR游戲以44%的數(shù)量獨占鰲頭。VR游戲三、VR游戲與傳統(tǒng)的游戲差距§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀無屏幕媒介傳統(tǒng)的游戲依靠屏幕幫助玩家產(chǎn)生更好的游戲體驗，用戶界面UI為玩家提供更多的信息VR游戲沒有屏幕的媒介，需要對UI進(jìn)行新的設(shè)計。無法干涉玩家的鏡頭傳統(tǒng)游戲中，開發(fā)者可以設(shè)定玩家的游戲走向來掌控接下來的劇情VR游戲的鏡頭是由玩家控制的，即使是平鋪直敘的故事情節(jié)，玩家也不一定能看得到，因此無法保證劇情的正確走向。交互方式多VR游戲通過佩戴HMD設(shè)備使用手柄進(jìn)行操作，鼠標(biāo)、鍵盤等設(shè)備都不需要，通過眼球追蹤、動作捕捉、聲音控制甚至大腦信號讀取的交互方式進(jìn)行運作，從而達(dá)到高沉浸感的游戲體驗。虛擬現(xiàn)實暈動癥VR游戲會導(dǎo)致人類內(nèi)耳前庭系統(tǒng)感受到的運動信號與VR設(shè)備產(chǎn)生的虛擬運動信號之間發(fā)生了沖突，導(dǎo)致了眩暈、惡心，會使玩家的游戲體驗降低。沉浸感VR游戲的特點即為帶給玩家真實的沉浸感體驗VR游戲與傳統(tǒng)的游戲差距巨大，這種差距主要體現(xiàn)在以下幾點：四、電子競技游戲產(chǎn)業(yè)電子競技游戲是一種新的游戲概念，是指用電子游戲達(dá)到競技層面的活動，利用手機(jī)、電腦等電子設(shè)備進(jìn)行，操作上強調(diào)人與人之間的智力、技巧和反應(yīng)之間對抗的運動。對戰(zhàn)類電子競技游戲電子化傳統(tǒng)體育和民間娛樂活動電子競技電子職業(yè)聯(lián)賽電子競技世界杯§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀世界電子競技大賽四、電子競技游戲產(chǎn)業(yè)§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀2020年英雄聯(lián)盟全球總決賽的現(xiàn)場。四、電子競技游戲產(chǎn)業(yè)§7.2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀截止到2021年5月16日，中國電子競技游戲用戶超過5億，市場規(guī)模超過1000億，是全球最大的電競市場。用戶規(guī)模電子游戲入門簡單，但想成為職業(yè)的電競選手需要付出巨大的努力。對于電競選手來說，游戲已經(jīng)不再是娛樂項目，而是人與人間的思維、反應(yīng)、技巧間的對抗。需要日復(fù)一日的高強度訓(xùn)練，一點點的消磨選手對于游戲的熱愛、青春和健康。因此和其他的體育項目一樣，電競選手吃的也是“青春飯”。電競選手；電子競技作為國家認(rèn)證的體育競技項目，發(fā)展正為迅猛。一場大型的電競比賽所需的工作人員種類繁多，除了參與比賽的電競選手外，還需要多種不同種類的工作人員。體育競技項目發(fā)展第7章：數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)1游戲的界定與分類2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3游戲核心模塊與開發(fā)4游戲引擎簡介§7.3游戲核心模塊與開發(fā)游戲邏輯模塊動畫模塊物理模塊AI模塊UI模塊技術(shù)開發(fā)一、游戲開發(fā)核心模塊渲染模塊網(wǎng)絡(luò)模塊輸入處理模塊游戲登錄更新美工、策劃二、游戲開發(fā)基本流程§7.3游戲核心模塊與開發(fā)二、游戲開發(fā)基本流程§7.3游戲核心模塊與開發(fā)創(chuàng)意管理：游戲項目組成員商討出游戲的創(chuàng)意，并進(jìn)行記錄。在項目開發(fā)的前期需要進(jìn)行市場調(diào)查。撰寫草稿：對策劃進(jìn)行草案撰寫，使項目組成員對項目的開發(fā)有大體的了解，明確目標(biāo)。市場分析：確定目標(biāo)客戶，根據(jù)客戶的屬性可以確定游戲的難度等屬性。需求分析：撰寫需求分析報告。1.計劃階段二、游戲開發(fā)基本流程§7.3游戲核心模塊與開發(fā)確定日程表：確定游戲開發(fā)各個步驟的進(jìn)度安排，包括Demo階段的前期策劃、關(guān)卡設(shè)計、前期后期美工及程序?qū)崿F(xiàn)時間，以及內(nèi)部測試時間，外部測試時間、游戲發(fā)行時間以及游戲版本升級時間。確定人員：確定項目各個部分所需的人員，包括策劃、程序員、美工、測試、音樂、產(chǎn)品營銷等。分配任務(wù)：將各部分任務(wù)細(xì)分給每個工作人員，撰寫正式游戲策劃書。2.組織階段二、游戲開發(fā)基本流程§7.3游戲核心模塊與開發(fā)在此階段，各個部分的工作人員做好自己本職工作的同時保持各部分之間溝通流暢，并對制作過程中出現(xiàn)的突發(fā)事件及時處理。3.開發(fā)階段控制成本，關(guān)注市場變化。注意發(fā)行的檔期，并且注意盜版游戲以及競爭對手的出現(xiàn)。由于項目開發(fā)周期較長，期間有很大的紀(jì)律發(fā)生突發(fā)事件，如突擊檢查、投資人撤資等。4.控制階段第7章：數(shù)字游戲產(chǎn)業(yè)與開發(fā)1游戲界定與分類2游戲產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀3游戲核心模塊與開發(fā)4游戲引擎簡介一、游戲引擎基本概念§7.4游戲引擎簡介指已經(jīng)編寫好的可以用于編輯電腦游戲的核心組件，為游戲的設(shè)計者提供編寫游戲需要的各種工具，為游戲的創(chuàng)作打下一定的基礎(chǔ)。由于技術(shù)上的不成熟，因為每個游戲的實現(xiàn)都需要從頭編寫完整的代碼，造成大量的重復(fù)勞動，游戲引擎便是為了解決這一問題。1.游戲引擎一、游戲引擎基本概念§7.4游戲引擎簡介使用者可以通過引擎更加方便地調(diào)用已有的技術(shù)，而免除了對于游戲系統(tǒng)底層，諸如圖形成像、音頻添加、素材調(diào)用等等問題實現(xiàn)而浪費時間及精力的困擾。將開發(fā)者的更多精力和時間投入到面向服務(wù)對象的主要功能上，提升了游戲制作的效率，也變向的加強了游戲的核心功能、美術(shù)動畫質(zhì)量。通過這種方式能夠快速縮短游戲所需的開發(fā)周期，加快游戲的研發(fā)速度，使游戲能夠以更高速率，更高質(zhì)量地實現(xiàn)產(chǎn)出。2.游戲引擎的優(yōu)勢二、游戲引擎基本組成§7.4游戲引擎簡介游戲引擎是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，由多個子系統(tǒng)構(gòu)成。光影效果光影效果指的是游戲中的場景光線對人物的影響，包括光源的折射、反射等物理現(xiàn)象，以及動態(tài)光源、彩色光源等游戲的畫面效果，這些都是通過引擎實現(xiàn)的。動畫動畫是游戲的重要組成部分，游戲中的動畫可以大致分為兩種，一個是骨骼動畫，是游戲中較為常見的動畫系統(tǒng)，用設(shè)置好的骨骼架構(gòu)來支撐人物或動物的運動。另一種是模型動畫系統(tǒng)，是在設(shè)定好的模型上直接進(jìn)行變形。物理系統(tǒng)物理系統(tǒng)是引擎中的重要組成部分，用于處理物體的運動規(guī)律，使其遵循現(xiàn)實中的物理規(guī)律，使游戲與現(xiàn)實更加接近，從而有更好的游戲體驗。碰撞探測碰撞探測是物理系統(tǒng)的核心，用于探測游戲中物體的邊緣，來達(dá)到更好的物理規(guī)律，還要根據(jù)探測確定墻體和人物間的相互作用關(guān)系。渲染渲染是游戲引擎中最為重要的部分，渲染是在3D模型完成后將模型、動畫、光效等游戲效果計算融合，是引擎中計算量最為龐大，實現(xiàn)過程最為復(fù)雜的步驟。三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介比較著名的商業(yè)引擎有Valve公司的SoureEngine引擎、EADICE的寒霜引擎、BigWorld公司的BigWorld引擎、UnityTechnologies公司的Unity3D引擎等。1.主要商業(yè)引擎三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介Unity3D引擎的適用性廣泛，在游戲?qū)用嬷?，它還能夠適用于影視動畫領(lǐng)域及教育領(lǐng)域等等諸多方向，在汽車、建筑、美術(shù)設(shè)計等諸多領(lǐng)域均占據(jù)一席之地。Unity3D引擎被諸多游戲開發(fā)者所推崇的另一個顯著特點是它可以支持跨平臺開發(fā)，減少了平臺移植開發(fā)所帶來的巨額工作量。同時，Unity3D引擎還在官方網(wǎng)站上開設(shè)有人數(shù)眾多的討論區(qū)，方便開發(fā)者們互相交流開發(fā)經(jīng)驗，并設(shè)有服務(wù)于廣大開發(fā)者的網(wǎng)絡(luò)資源商店。2.

Unity3D三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介素材商店的資源界面三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介Unity3D知識體系圖Unity3D引擎是一款基于組件結(jié)構(gòu)的引擎，在游戲的開發(fā)性能方面給予了游戲開發(fā)者許多支持，其功能非常強大，涵蓋有許多分類。三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介利用封裝后擁有獨立功能的自主應(yīng)用程序（1）應(yīng)用層從圖中的分類大致可以看出，Unity3D的框架主要分為如下四個層次。指的是在游戲過程中的任何物象（2）游戲?qū)ο笙到y(tǒng)自帶的基礎(chǔ)腳本（3）游戲組件或腳本數(shù)個場景合理疊加相互連接，組成了開發(fā)者們所設(shè)計構(gòu)建的整個游戲世界。（4）場景三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介可視化圖形界面三、當(dāng)前主要商業(yè)引擎§7.4游戲引擎簡介C/C++語言一直是圖形渲染開發(fā)的主要腳本語言。Unity3D也同樣由C++語言開發(fā)。為了使得主要使用C#、Java、Boo等腳本語言的Unity3D腳本能夠順利的與引擎進(jìn)行橋接，Mono編輯器功不可沒。Mono編輯器的連接使得C++編寫的圖形引擎與使用安全語言編寫的垃圾回收完美結(jié)合。3.

Unity3D開發(fā)語言第8講：數(shù)字媒體壓縮技術(shù)數(shù)字媒體技術(shù)概論第8章：數(shù)字媒體壓縮技術(shù)1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼3數(shù)字圖像的壓縮編碼4數(shù)字視頻的壓縮編碼一、采用數(shù)據(jù)壓縮的原因多媒體技術(shù)和通信技術(shù)的快速發(fā)展數(shù)據(jù)量幾何級增長存儲設(shè)備擴(kuò)容通訊設(shè)備更新數(shù)據(jù)壓縮減少數(shù)據(jù)量節(jié)省存儲空間節(jié)省傳輸帶寬……有效解決§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理難以支持采用二、數(shù)字媒體在計算機(jī)中的表示§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理在計算機(jī)中，信息是以0和1的模式編碼的，這些數(shù)字稱為位。比特，意思是二進(jìn)制數(shù)字。其意義取決于計算機(jī)正在處理的應(yīng)用信息表示0和1編碼數(shù)字音頻數(shù)字圖像數(shù)字視頻存儲計算機(jī)三、數(shù)字音頻§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理數(shù)字音頻是一種利用數(shù)字化手段對聲音進(jìn)行錄制、存放、編碼、壓縮和傳輸?shù)募夹g(shù)。對音頻信息進(jìn)行編碼最常用的方法是，按照有規(guī)律的時間間隔對聲波的振幅采樣，并記錄所得到的數(shù)值序列。數(shù)字音頻二、數(shù)字媒體在計算機(jī)中的表示§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理采樣數(shù)模轉(zhuǎn)換需要每隔一個時間間隔在模擬聲音波形上取一個幅度值，將時域連續(xù)的波形變?yōu)橛邢迋€離散取值的過程量化將采樣后的幅度上無限多個連續(xù)的樣值變?yōu)橛邢迋€離散值的過程編碼量化后的信號還不是數(shù)字信號，需要將它轉(zhuǎn)換成數(shù)字編碼脈沖，這一過程稱為編碼模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通常需要經(jīng)過采樣、量化、編碼這一系列過程。信號轉(zhuǎn)化三、數(shù)字音頻§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理采樣過程四、數(shù)字音域常用的采樣率§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理品質(zhì)級別采樣頻率/kHz對應(yīng)頻率范圍/kHz電話80~3.4AM電臺11.0250~5.512FM電臺22.0250~11.050好于FM電臺（標(biāo)準(zhǔn)廣播采樣率）320~16CD44.10~22.05標(biāo)準(zhǔn)DVD，及專業(yè)音頻領(lǐng)域480~24藍(lán)光DVD960~48聲卡支持的采樣率1920~96五、數(shù)字圖像§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理圖像的一種表示方法是：將圖像看作一個個點組成的集合，每一個點稱為1像素；然后對每像素的顯示進(jìn)行編碼，整個圖像就表示成了這些編碼像素的集合，這個集合被稱為位圖。位圖中的像素編碼方式隨著應(yīng)用的不同而不同。數(shù)字圖像六、彩色圖像與黑白圖像對比§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理對于簡單的黑白圖像（也叫做灰度圖像），每像素都由一位表示，通常用0表示黑，1表示白。對于一副簡單的黑白圖像在計算機(jī)中實際便是一組由0和1組成的矩陣。而對于更加精致的黑白圖像，每像素由一組位（通常是8個）表示，8位可以用三個二進(jìn)制數(shù)表示，即用三個二進(jìn)制數(shù)代表從黑到白的8中色度，這使得很多灰色陰影也可以表示出來。黑白圖像六、彩色圖像與黑白圖像對比§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理根據(jù)光學(xué)三原色理論可知，光學(xué)三原色（紅色，綠色和藍(lán)色）混合后，可以組成顯示屏任意顯示的顏色。因此，每個彩色圖像都是由這三種顏色的三個通道（紅色，綠色和藍(lán)色）組成的。彩色圖像七、數(shù)字視頻§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理視頻是一系列運功關(guān)聯(lián)的靜態(tài)影像的表現(xiàn)形式，將其連續(xù)播放就可使人眼看見連續(xù)的動態(tài)影像又泛指以電信號的形式對運動關(guān)聯(lián)的靜態(tài)影像加以捕捉、記錄、處理、存儲、傳送與重現(xiàn)的一系列技術(shù)數(shù)字視頻八、數(shù)字壓縮的意義§8.1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理信息處理技術(shù)和傳感器設(shè)備的迅速發(fā)展，使得圖像的空間分辨率、時間分辨率以及量化深度不斷提高，數(shù)據(jù)量也呈指數(shù)增長。光譜相機(jī)除了空間分辨率、量化深度外，譜間分辨率也迅速提高。目前衛(wèi)星上數(shù)據(jù)傳輸能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足圖像數(shù)據(jù)的實時傳輸?shù)囊?。不管從存儲、傳輸設(shè)備的改善速度還是從社會經(jīng)濟(jì)成本來考慮，僅僅依賴硬件的提升已經(jīng)很難跟上當(dāng)前需求。第8章：數(shù)字媒體壓縮技術(shù)1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼3數(shù)字圖像的壓縮編碼4數(shù)字視頻的壓縮編碼一、數(shù)字音頻壓縮的基本原理§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼數(shù)字音頻一般采用雙聲道或多聲道傳輸，如果不經(jīng)過壓縮直接傳輸，會消耗極大的信道帶寬資源，對信號的傳輸和處理都會帶來極大的困難。通常采取去除聲音信號中冗余成分的方法來實現(xiàn)。所謂冗余成分指的是音頻中不能被人耳感知到的信號，它們對確定聲音的音色，音調(diào)等信息沒有任何的幫助。冗余信號包含人耳聽覺范圍外的音頻信號以及被掩蔽掉的音頻信號等1.原因及基本原理二、音頻壓縮方法§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼音頻壓縮方法通常有有損和無損兩種類型。有損壓縮試圖從音頻數(shù)據(jù)中去除感知上不太重要的信息，同時保持音質(zhì)與原始音頻非常接近，有時無法區(qū)分。無損壓縮本質(zhì)上保留了原始音頻數(shù)據(jù)中的每一位信息。目前，最先進(jìn)的無損音頻壓縮算法可以實現(xiàn)大約兩倍的壓縮。有損音頻壓縮由于本身的容量小，易傳輸?shù)奶匦?，主要用于一般音樂消費，例如移動端播放音樂，或使用手機(jī)觀看視頻直播。無損音頻壓縮主要用于高保真音頻再現(xiàn)、音頻數(shù)據(jù)庫存檔以及生物醫(yī)學(xué)信號壓縮，例如無損心電信號壓縮。音頻壓縮三、無損壓縮§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼在無損音頻壓縮中，普遍采用的方法是結(jié)合使用線性預(yù)測和熵編碼。線性預(yù)測器首先去除輸入數(shù)據(jù)中的冗余并生成預(yù)測殘差，然后由熵編碼器對其進(jìn)行編碼。無損壓縮三、無損壓縮§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼輸入音頻樣本首先被分割成固定長度的幀。然后對每一幀執(zhí)行線性預(yù)測編碼LPC，部分相關(guān)（PARCOR）系數(shù)通過Levinson-Durbin算法計算。預(yù)測器三、無損壓縮§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼在重構(gòu)中，量化的PARCOR系數(shù)從比特流中提取、解量化并轉(zhuǎn)換為線性預(yù)測系數(shù)，這些系數(shù)與編碼器中使用的系數(shù)相同。重構(gòu)器三、無損壓縮§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼熵編碼器是基于算術(shù)編碼的。在對每一幀進(jìn)行編碼時，先對參數(shù)索引進(jìn)行差分編碼，再進(jìn)行算術(shù)編碼。然后，算術(shù)編碼器利用比例概率表對幀中的預(yù)測殘差進(jìn)行編碼。熵編碼器四、有損壓縮§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼有損壓縮相較于無損壓縮來說，損失了一部分信息，這一部分損失的信息是無法恢復(fù)的。有損與無損壓縮編碼框架大致相同首先使用離散余弦變換把空間域表示的圖變換成頻率域表示的圖，然后使用加權(quán)函數(shù)對DCT系數(shù)進(jìn)行量化，這個加權(quán)函數(shù)對于人的視覺系統(tǒng)是最佳的，最后使用霍夫曼可變字長編碼器對量化系數(shù)進(jìn)行編碼。譯碼即解壓縮的過程與壓縮編碼過程正好相反。MP3格式是最常見的有損壓縮方式。有損壓縮五、有損壓縮與無損壓縮比較§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼顯而易見，對于MP3來說，有損壓縮大部分損失在了高頻部分。其他格式的有損音頻大體類似，只是壓縮算法可能更加高明，不會像MP3格式這樣高頻成分損失嚴(yán)重。六、常見音頻壓縮格式§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼MP3MP3是MPEGAudioLayer3的簡寫，是20世紀(jì)90年代開發(fā)成功的一種常用于播放器的有損壓縮編碼格式。CD激光唱盤CD存儲采用音軌的形式，記錄的是波形流，是一種近似無損的格式。WAVWAV是微軟Windows和IBM公司在早期聯(lián)合開發(fā)的一種聲音文件格式，用于保存Windows平臺的音頻信息資源，被Windows平臺及其應(yīng)用程序所支持。MPEGMPEG是動態(tài)圖像專家組的英文縮寫。這個專家組始建于1988年，專門負(fù)責(zé)為CD建立視頻和音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)。AIEF音頻交換文件格式是蘋果計算機(jī)公司開發(fā)的一種標(biāo)準(zhǔn)聲音文件格式，它屬于Quick-Time技術(shù)的一部分。WMAWMA格式是微軟力推的一種數(shù)字音樂格式，音質(zhì)要強于MP3格式，更遠(yuǎn)勝于RA格式。六、常見音頻壓縮格式§8.2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼MIDI音樂設(shè)備數(shù)字接口格式被經(jīng)常玩音樂的人使用，MIDI允許數(shù)字合成器和其他設(shè)備交換數(shù)據(jù)。FLACFLAC與MP3相仿，都是音頻壓縮編碼，但FLAC是無損壓縮，也就是說音頻以FLAC編碼壓縮后不會丟失任何信息。APEAPE是流行的數(shù)字音樂文件格式之一。RealAudioRealAudio文件是RealNetworks公司開發(fā)的流媒體格式音頻文件，也稱為網(wǎng)絡(luò)音頻格式。AACAAC是由FraunhoferIIS-A、Dolby和AT&T聯(lián)合開發(fā)的一種音頻格式，它是MPEG-2規(guī)范的一部分。第8章：數(shù)字媒體壓縮技術(shù)1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼3數(shù)字圖像的壓縮編碼4數(shù)字視頻的壓縮編碼一、數(shù)字圖像壓縮基本原理§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼空間冗余時間冗余編碼冗余結(jié)構(gòu)冗余視覺冗余冗余信息譜間冗余量化冗余冗余信息的存在是壓縮圖像的基礎(chǔ)，而壓縮編碼的過程便是去除圖像各種冗余信息的過程§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼二、圖像壓縮基本過程壓縮過程從原理上講有三個基本環(huán)節(jié)：變換、量化、編碼。§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼二、圖像壓縮基本過程壓縮過程從原理上講有三個基本環(huán)節(jié)：變換、量化、編碼。變換：變換主要是指圖像像素間的相關(guān)性不僅僅表現(xiàn)在靜止的位置關(guān)系上，研究發(fā)現(xiàn)頻域間也有關(guān)系，因此在空域無法解決的問題轉(zhuǎn)換到頻域就可以得到解決。量化：量化主要應(yīng)用于從連續(xù)的模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換，其作用是將信號的連續(xù)取值近似為有限多個離散值。編碼：熵編碼的目標(biāo)是去除信源符號在信息表達(dá)上的冗余，也稱為信息熵冗余或者編碼冗余。三、灰度圖像與二值圖像對比§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼圖像分為彩色圖像和灰度圖像兩大類，二值圖像就是只有黑白兩種灰度級的特殊灰度圖像四、二值圖像壓縮§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼只有黑白兩個灰度在統(tǒng)計特性上，由于只有兩種灰度，即只有兩種信源符號，所以只對應(yīng)兩種信源概率和，且滿足，也就是說信源符號的概率可以只用一種概率來表示圖像數(shù)據(jù)量較小，單像素既可以用其灰度值（例如0和255）來表示，也可以用二進(jìn)制值（0和1）來表示二值圖像的結(jié)構(gòu)也往往比較簡單，黑、白像素區(qū)域多為連續(xù)分布、劃分明顯二值圖像的特征五、常用的二值圖像編碼§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼游程長度編碼跳白塊編碼方塊編碼識別編碼邊界編碼二值圖像編碼五、常用的二值圖像編碼§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼游程長度編碼（Run-lengthCoding，RLC）的基本思想，是將具有相同數(shù)值、連續(xù)出現(xiàn)的信源符號構(gòu)成的符號串用其數(shù)值及串的長度表示。游程長度編碼五、常用的二值圖像編碼§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼跳白塊編碼是利用二值圖像含有大量白色區(qū)域這一特點而提出的編碼方法。編碼方法是將圖像每行分成若干子塊，每塊包括N像素。如果某塊全部是白色，則該塊用1比特字“0”表示；否則，如果某塊至少包含一個黑色像素，則該塊用N+1個比特表示：前綴碼“1”加該塊的直接編碼（白色為“0”，黑色為“1”）。跳白塊編碼五、常用的二值圖像編碼§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼方塊編碼，就是把整個圖像分成等大小的子塊，然后按每塊內(nèi)像素的不同排列所出現(xiàn)的概率分配不同長度的碼字，概率高的分配短碼字，不常出現(xiàn)的分配長碼，使平均碼長達(dá)到最短。方塊編碼六、圖像壓縮編碼技術(shù)§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼預(yù)測編碼是根據(jù)圖像和視頻數(shù)據(jù)在局域空間和時間內(nèi)的強相關(guān)性，利用與當(dāng)前像素相關(guān)性強的近鄰像素值來預(yù)測當(dāng)前像素值，然后對當(dāng)前像素值和預(yù)測值的差進(jìn)行量化和編碼。1、預(yù)測編碼六、圖像壓縮編碼技術(shù)§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼熵編碼是根據(jù)圖像數(shù)據(jù)出現(xiàn)概率分布特征進(jìn)行編碼。它把表示圖像像素的序列符號轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€壓縮的比特流進(jìn)行傳輸和存儲。根本思想是出現(xiàn)概率大的像素值利用短碼來表示，而出現(xiàn)概率小的像素值采用長碼來表示。理論證明根據(jù)概率不同分配不同長度的碼字，輸出碼字的平均碼長最短，接近信源的熵。2、熵編碼六、圖像壓縮編碼技術(shù)§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼變換編碼由H.Andrews等學(xué)者于1968年提出，它通過對圖像進(jìn)行某種函數(shù)變換，把圖像從一個表示空間變換到另一個表示空間，然后通過量化消除能量特別小且人眼不十分敏感的高頻分量，最后進(jìn)行熵編碼達(dá)到壓縮的目的。3、變換編碼七、圖像常見的壓縮格式§8.3數(shù)字圖像的壓縮編碼GIFGIF采用的是Lempel-Zev-Welch壓縮算法，最高支持256種顏色。JPEGJPEG是用于連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像壓縮的一種標(biāo)準(zhǔn)，文件后綴名為.jpg或.jpeg，它是最常用的圖像文件格式。JPEG格式可分為標(biāo)準(zhǔn)JPEG、漸進(jìn)式JPEG及JPEG2000三種格式。PNGPNG是一種采用無損壓縮算法的位圖格式，其設(shè)計目的是試圖替代GIF和標(biāo)簽圖像文件格式，同時增加一些GIF文件格式所不具備的特性。TIFFTIFF是一種靈活的位圖格式，主要用來存儲包括照片和藝術(shù)圖在內(nèi)的圖像BMP它是Windows操作系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)圖像文件格式，能夠被多種Windows應(yīng)用程序所支持。第8章：數(shù)字媒體壓縮技術(shù)1數(shù)據(jù)壓縮的基本原理2音頻數(shù)據(jù)的壓縮編碼3數(shù)字圖像的壓縮編碼4數(shù)字視頻的壓縮編碼一、視頻壓縮基本原理§8.4數(shù)字視頻的壓縮編碼視頻是連續(xù)的圖像序列，由連續(xù)的幀構(gòu)成，一幀即為一幅圖像。視頻壓縮技術(shù)是計算機(jī)處理視頻的前提。視頻圖像的分辨率越來越高，傳輸未壓縮的數(shù)字視頻所需要的數(shù)據(jù)量非常大，這些大數(shù)據(jù)的視頻圖像通常也難以存儲，而且信道存在帶寬的限制也讓直接傳輸視頻圖像顯得不現(xiàn)實，因而為了傳輸和存儲視頻圖像，對視頻圖像的壓縮便顯得尤為重要。基本原理二、幀間預(yù)測§8.4數(shù)字視頻的壓縮編碼幀間預(yù)測的目的是去除視頻的時域冗余，在一個視頻序列中，時間上相鄰的兩幀圖像往往具有很高的相似性，所以一般會選擇時域上相鄰幀的已編碼單元對當(dāng)前編碼單元進(jìn)行預(yù)測。運動估計以及運動補償是幀間預(yù)測的兩個重要組成部分。幀間預(yù)測三、匹配準(zhǔn)則§8.4數(shù)字視頻的壓縮編碼在運動估計中，會使用全搜索算法、TZSearch算法等方法在相鄰幀