2024年3月17日发(作者：)

第２２卷　

第ｌ０期　

重庆工学院学报（自然科学）　

２００８年ｌ０月　

Ｖ０１．２２　

Ｎｏ．１０　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｎａｔｕｒａｌ　Ｓｃｉｅｎｃｅ）　

Ｏｃｔ．２００８　

基于ＤｉｒｅｃｔＸ的飞行射击游戏引擎实现要点　

陈占锋，谭会辛　

（重庆大学软件学院，重庆４ｏｏｏ４４）　

Ｋｅｙ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　Ｆｌｉｇｈｔ　Ｓｈｏｏｔ　Ｇａｍｅ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＤｉｒｅｃｔＸ　

ｃＨＥＮ　Ｚｈａｎ—ｆｅｎｇ，ＴＡＮ　Ｈｕｉ．ｘｉｎ　

（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｓｏｆｔｗａｒｅ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４ＯＯ０４４，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａ　ｆｌｉｇｈｔ　ｓｈｏｏｔ　ｇａｍｅ　ｅｎｇｉｎｅ，ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　

ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｍｅｄｉａ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ＤｉｒｅｃｔＸ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｂａｓｅｄ　ＯＨ　ｔｈｅ　ｗｉｎｄｏｗｓ　ｐｌａｔｆｏｒｍ，ａｎｄ　ｓｙｓ—　

ｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｏｆ　ｃｏｌｌｉｓｉｏｎ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｂｕｌｌｅｔ，ｔｈｅ　ｅｎｅｍｙ　ｆｌｉｇｈｔ　

ｒｏｕｔｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ　ｂｙ　ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ　ｆｉｌｅｓ，ｔｈｅ　ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｐｒｉｔｅ．Ａｔ　ｔｈｅ　ｓａｍｅ　ｔｉｍｅ　ｉｔ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆＤｉ—　

ｒｅｃｔＩｎｐｕｔ　ａｎｄ　ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ．Ｆｉｎａｌｌｙ　ｉｔ　ｄｅｓｉｎｇｓ　ａｎｄ　ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｓ　ａｎ　ｉｎｔｅｇｒａｔｄｅ　ｇａｍｅ　ｂｙ　ｔｈｅ　ｅｎｇｉｎｅ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＤｉｒｅｅｔＸ；ｇａｍｅ　ｅｎｇｉｎｅ；ｆｌｉｇｈｔ　ｓｈｏｏｔ　ｇａｍｅ　

游戏开发的关键在于引擎．游戏引擎包括了　

难重重，且使得开发出的作品乏善可陈．同时，从　

一

套完整的游戏开发工具与运行环境，包含了开　国外引进游戏引擎价格昂贵，很多中小企业买不　

发一套游戏所需的最核心的技术．使用游戏引擎，　

起、用不好，长期被关在自主研发的大门之外．这　

游戏开发人员可以不用花过多精力去处理系统架　些都导致我国游戏行业发展缓慢，因此对游戏引　

构、内存管理、图像绘制等一些底层的技术，能够　

擎的研究意义重大．　

加快游戏开发的进度，节省开发的成本．好的引擎　

是一款游戏成功的基石．目前，我国的游戏引擎技　

１　目的　

术大大落后于其他国家．国内的大部分网络游戏　

都是代理韩国和欧美等国家的，而且价格昂贵，使　

游戏引擎是游戏、机器、用户之问进行交互通　

用不便，这导致了大批国内厂商在自主研发时困　

信的系统，一个游戏引擎一般又可分为若干子系　

＊

收稿日期：２００８—０６—０５　

作者简介：陈占锋（１９８１一），男，硕士研究生，主要从事游戏开发与多媒体技术研究　

１５４　重庆工学院学报　

统：图形系统、输入系统、声音系统、网络通信、脚　

本、时间系统、配置等．一款好的游戏游戏引擎常　

常需要一组优秀的开发人员几年的开发周期（像　

Ｕｎｒｅａｌ引擎、ｉｄ的ＤＯＯＭ３这样的顶级引擎更是花　

３框架流程图与关键点　

游戏引擎的总体框架如图２所示．　

费了十多年的开发周期）．当然本项目设计的引擎　

做不到如此的庞大复杂，我们的目标是用这款基　

于ＤｉｒｅｃｔＸ技术设计的引擎在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台的　

ＶＣ６．０的环境下实现一个的飞行射击游戏，在此　

基础上对一些关键技术作了剖析…１．　

２　ＤｉｒｅｃｔＸ简介　

Ｄｉｒｅｃｔ　ＳＤＫ是微软开发的一套用于设计多媒　

体、２Ｄ、３Ｄ游戏程序的ＡＰＩ，其中的相关的组件　

（ｃ０ｍｐｏｎｅｎｔ）包括ｌ＿２ｊ：①Ｄｉｒｅｃｔ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ（合并了Ｄｉ—　

ｒｅｃｔ３Ｄ、ＤｉｒｃｅｔＤｍｗ）；②ＤｉｒｅｃｔＡｕｄｉｏ（含提供硬件和　

软件的声音混合与回放的ＤｉｒｅｃｔＳｏｔｍｄ和ＤｉｒｅｃｔＭｕ．　

ｓｉｃ，用于处理基于消息的音乐数据）；③ＤｉｒｅｃｔＩｎ—　

ｐｕｔ，为包括游戏杆、鼠标、键盘和游戏控制器在内　

的输人设备提供支持；④ＤｉｒｅｃｔＳｈｏｗ，关于视频播　

放的加码与解码，压缩与控制；⑤ＤｉｒｅｃｔＰｌａｙ，通过　

调制解调器或通过网络来与应用程序相连．　

ＤｉｒｅｃｔＸ与Ｗｉｎ３２的关系结构如图１所示．　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ｗｉｎ３２应用程序　

ＤｉｒｅｃｔＸＩ子系统　

ＧＤＩ　

ＧＤＩ　ＤｉｒｅｃｔＸ　

接口　

整舍为　

Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＤＤＩ　

设备驱动接口　

——　

低层驱动程序　

Ｉ竺　：　

‘荐　　

丝墨ｆ

软件模拟　

　

硬件：音频、视频，输入、存储　

图１　ＤｉｒｅｃｔＸ构架与Ｗｉｎ３２的关系　

ＤｉｒｃｅｔＸ具备几个特性：与硬件无关，直接存取　

显存，支持硬件加速，具有网络连接功能．这些特　

性也使得在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台下的游戏开发用ＤｉｒｅｃｔＸ　

成为最佳选择．　

］＿６引　引引　，．

一　０ｉｒｎｏ＿【

图２引擎总体框架　

配置系统负责读取配置记录文件，实现修改　

设置．在游戏的初始化和运行期间，所有子系统都　

一

直与它保持通讯．图形系统用ＤｉｒｅｃｔＸ实现图形　

图像处理，并封装成独立的ＡＰＩ供开发调用．Ｉ／Ｏ　

系统使游戏对键盘鼠标等设备的触发作出接收处　

理，并由主程序使其与游戏逻辑处理关联．声音系　

统负责载入播放各种声音音效．由于游戏中很多　

处理是基于时间系统的，所以时间系统独立起来．　

当然对于复杂些的引擎还应包括虚线连接的脚本　

系统和专门的ＡＩ（人工智能）系统等［３－４］．　

游戏的框架流程如图３所示．　

图３基本流程　

３．１子弹的实现【　］　

子弹的实现可以使用ＳＴＬ中的ｖｅｃｔｏｒ．当按下　

开火键时发出一颗子弹，就往ｖｅｃｔｏｒ中添加一个结　

点；当子弹飞出窗口或击中敌机时，再将结点从　

ｖｅｃｔｏｒ中删除．每帧游戏画面中在子弹飞行时只需　

将ｖｅｃｔｏｒ中的所有子弹进行处理、绘画即可．参考　

代码如下：　

添加子弹：　

ｉｆ（ｇ—ｃｔｒｌＤｏ￣ｎａ），／／当ｃｔｒｌ按下时开火　

｛　

＿

∞０　Ｔｌ　ｕ０　

陈占锋，等：基于ＤｉｒｅｃｔＸ的飞行射击游戏引擎实现要点　

ｍ—ＢｕｌｌｅｔＥｎｄ＝ｎｌ—Ｇｔｉｍｅ一＞ＧｅｔＴｉｍｅ（）；　

ｉｆ（ｍ—ＢｕｌｌｅｔＥｎｄ—ｉｎ—ＢｕｌｌｅｔＳｔａｒｔ）＊１０００　

１５５　

标放在ＰＯＩＮＴ数组中，并将其作为参数代人Ｃｒｅ．　

ａｔｅＰｏｌｙｇｏｎＲｇｎ（）中生成ＨＲＧＮ，在子弹与主角飞机　

作碰撞检测时只需判断子弹的中心点是否在这个　

＞１２０）／／如果连续按着开火键不放，控制不会发　

出太多子弹　

Ｒｅｇｉｏｎ中，使碰撞更加精确．　

３。３精灵图的实现　｛　

ｍ—ＢｕｌｌｅｔＳｔａｒｔ＝ｎｌ—ＢｕｌｌｅｔＥｎｄ；　

ＭＢＵＩＪ，ＥＴ　ｔｍｐＢｕｌｌｅｔ；　

游戏中的人物图和射击类游戏的飞机、爆炸　

等图像叫做精灵图．精灵图实际上是将所有帧的　

ｔｍｐＢｕｌｌｅｔ．ｐｏｓ．Ｘ＝ｍ—ＳＰ０ｓ．ｘ一１：　

图片放在一个文件中，游戏时靠一个ＲＥＣＴ来控制　

ｔｍｐＢｕｌｌｅｔ．ｐｏｓ．Ｙ＝Ｉｎ—ＳＰ０ｓ．Ｙ一２６；　

画图像文件中的某一部分，进而控制游戏显示哪　

ｔｍｐＢｕｌｌｅｔ．ｓｐｅｅｄ＝５；／／子弹飞行速度　

一

帧图，这时只需控制好ＲＥＣＴ的位置即可。　

ｍ—ＢｕｌｌｅｔＨ＇ｓｔ。ｐｕｓｈ—ｂａｃｋ（ｎｎｐＢｕｌｌｅｔ）；／／将　

以下代码实现了精灵动画的效果＿５：５＿　

子弹添加到ｖｅｃｔｏｒ中　

Ｉｆ　ｍ—ｔｉｍｅＥｎｄ—ｉｎ—ｔｉｍｅＳｔａｒｔ＞１００）　

｝　｛　

｝　

Ｉｎ

—

ｌｍａｇｅｌＤ＋＋：　

删除子弹：　ｉｆ（ｎｌ—ｌｍａｇｅＩＤ—ｎｌ—ｂｅｇｉｎｌＤ＞＝ｎｕｍ）　

ｖｅｃｔｏｒ＜ＭＢＵＩ．Ｉ，ＥＴ＞：：ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｉｔｅｉ；　

｛ｍ—ＩｍａｇｅｌＤ＝ｍ—ｂｅｇｉｎｌＤ；｝　

ｆｏｒ（ｉｔｅｉ＝ｉｎ—ＢｕｌｌｅｔＬｉｓｔ．ｂｅｇｉｎ（）；ｉｔｅｉ！＝ｉｎ—　ｍ—ｔｉｍｅＳｔａｒｔ＝ｔｉｍｅＧｅｔＴｉｍｅ（）；　

Ｂｕｌｌｅ山ｓｔ．ｅｎｄ（）；ｉｔｅｉ＋＋）／／遍历所有子弹　

｝　

｛　

ｉｎｔ　ｉｄ＝ｉｎ—ｌｍａｇｅｌＤ＋＋：　

ｍ—Ｂｕｌｌｅ山ｓｔ．ｅｒａ８￣（ｉｔｅｉ）；／／４４除这个子弹　

ＳｅｔＲｅｃｔ（　一ｆｅｅｔ，３５＊ｉｄ，０，３５＊（ｉｄ＋　

ｉｔｅｉ＝ｉｎ—ＢｕｌｌｅｔＬｉｓｔ．ｂ￣ｓｉｎ（）；／／删除一个　１），３５）；　

结点后，为避免出错下次就从头检查　

ｍ—ｐＧｒａｐｈ一＞ＢｈＢＢｕｆｆｅｒ（ｍ—ｐＩｍａｇｅＢｕｆｆｅｒ，　

ｉｆ（ｍ～ＢＬｄＪｅｔＬｉｓｔ．ｅｍｐｔｙ（））　

ｔｒｕｅ，ｍ

—

Ｐｏｓ．ｘ，ｍ—Ｐｏｓ．Ｙ，Ｉｎ—ｆｅｅｔ）；　

ｂｒｅａｋ；／／若删除结点后子弹ｖｅｃｔｏｒ已空则跳出　

３．４配置文件实现敌机的飞行轨迹　

循环　

不同敌机以不同的轨迹飞行，只要把轨迹上　

｝　

的几个关键点作为目标点，当到达这个目标点时，　

３．２碰撞检测【５］　

把目标列表中的下一个点作为下一个目标点，敌　

使用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ函数ＲｅｃｔｌｎＲｅｇｉｏｎ：　

机继续向其飞行，这样就实现了敌机的不同轨迹　

ｖｅｃｔｏｒ＜Ｃ呦＞：：ｉｔｅｒａｔｏｒ　ｉｔｅｉ；／／ｖｅｃｔｏｒ迭代器　

飞行．本研究用２个函数ＧｅｔＰｒｉｖａｔｅＰｍ．　

ｆｏｒ（ｉｔｅｉ＝ｍ—ＥｎｉｍｙＬｉｓｔ．ｂｅｇｉｎ（）；ｉｔｅｉ！＝ｎｌ—　

ｉｆｌｅＳｅｃｔｉｏｎＮａｍｅｓ（）和ＧｅｔＰｒｉｖａｔｅＰｒｏｆｉｌｅＳｔｒｉｎｇ（）来读取　

ＥｎｉｍｙＨｓｔ．ｅｎｄ（）；ｉｔｅｉ＋＋）／／遍历所有敌机　

硬盘上的配置文件（．ｃｆｇ），这样，每一架飞机的初　

｛ｒｍＧＮｈ￣　：：ＣｒｅａｔｅＲｅｃｔＲｇｎ（ｍ—ｐｌａｙｅｒ一＞　

始化信息可以写在．ｃｆｇ文件中，通过一个循环算　

ｐｏｓ．ｘ，ｎｌ—ｐｌａｙｅｒ一＞ｐｏｓ．Ｙ，ｒｎ—ｐｌａｙｅｒ一＞ｐｏｓ．Ｘ＋３５。　

法来读取．　

ｍ—ｐｌａｙｅｒ一＞ｐｏｓ．ｙ＋３５）；　

将．ｃｆｇ文件中所有的ｓｅｃｔｉｏｎ　ｎａｌｎｅ￥读取到一　

ＳｅｔＲｅｃｔ（＆ｍ—ｍｅｔ，ｉｔｅｊ一＞ｇｅｔＰｏｓｉｔｉｏｎ（）．ｘ，ｉｔｅｊ一　

字符数组中，代码如下：　

＞ｇｅｔＰｏｓｉｔｉｏｎ（）．ｙ，ｉｔｅｊ一＞ｇｅｔＰｏｓｉｔｉｏｎ（）．ｘ＋５Ｏ，　ｅｊ一　

ＤＷ０ｆｕ）ＧｅｔＰｒｉｖａｔｅＰｒｏｆｉｌｅＳｅｃｔｉｏｎＮａｍｅｓ（　

＞ｇｅｔＰｏｓｉｔｉｏｎ（）．Ｙ＋５０）　

Ｉ＿ＰＩ￣ＴＲ　ｌｐｓｚＲｅｔｕｍＢｕｆｆｅｒ，／／存放ｓｅｃｔｉｏｎ　

ｉｆ（ＲｅｃｔＩｎＲｅｇｉｏｎ（ｈｒｇ￣，＆Ⅱｌ—ｍｅｔ））／／两机相撞　

ｎａｎｌｅ８的字符串指针　

｛／／碰撞之后的各种处理｝　

ＤＷＯＲＤ　ｎＳｉｚｅ，／／字符串的长度　

｝　

ＬＰＣＴＳＴＲ　ｌｐＦｉｌｅＮａｍｅ／／ｆｉ５置文件路径　

使用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ函数ＰｔＩｎＲｅｇｉｏｎ（）和ＣＩｅ—　

）；　

ａｔｅＰｏｌｙｇｏｎＲｇｎ（），选取主角飞机的３个关键点的坐　

读取某ｓｅｃｔｉｏｎ　ｎａｌＴｌｅ中的某个字段的值的代码　

１５６　重庆工学院学报　

如下：　

ＤＷＯＲＤ　ＧｅｔＰｒｉｖａｔｅＰｒｏｆｉｌｅＳｔｒｉｎｇ（　

ＬＰＣＴＳＴＲ　ｌｐＡｐｐＮａｍｅ，　

ＬＰＣＴＳＴＲ　ｌｐＫｅｙＮａｌ／ｌｅ，／／要找的字段名　

ＬＰＣＴＳＴＲ　ｌｐＤｅｆａｕｌｔ，／／若查找失败的默认返回值　

ＬＰＴＳＴＲ　ｌｐＲｅｔｕｒｎｅｄＳｔｒｉｎｇ，／／存放指定字段名　

所对应的值　

ＤＷＯＲＤ　ｎＳｉｚｅ，／／返回值的字符串长度　

ＬＰ嗍ｌｐＦｉｌｅＮａｍｅ／／在这个．ｃ培文件中查找　

４　ＤｉｒｅｃｔＩｎｐｕｔ实现游戏控制　

ＤｉｒｅｃｔＩｎｐｕｔ是一个不依赖硬件的虚拟输入系　

统，它使得开发人员不必与输人设备的打交道，只　

需要由ＤｉｒｅｃｔＩｎｐｕｔ来负责翻译转换．　

想通过ＤｉｒｅｃｔＩｎｐｕｔ从一个输入设备获取数据，　

需要执行以下步骤：　

１）用Ｄｉｒｅｃｔｌｎｐｕｔ８Ｃｒｅａｔｅ（）创建接口．　

２）为游戏中的设备在创建时用ＣｒｅａｔｅＤｅ￣ｃｅ　

（）传递一个ＧＵＩＤ（Ｇｌｏｂａｌｌｙ　Ｕｎｉｑｕｅ　Ｉｄｅｎｔｉｉｆｅｒｓ）．　

３）为输入设备设置协作等级，由函数ＩＤｉｒｅｃｔ．　

ＩｎｐｕｔＤｅｖｉｃｅ８：：ＳｅｔＣｏｏｐｅｒａｔｉｖｅＬｅｖｅｌ来完成．　

４）用ＳｅｔＤａｔａＦｏｒｍａｔ（）设置设备的数据格式．　

５）用ＩＤｉｒｅｃｔＩｎｐｕｔＤｅｖｉｃｅ８：：ＳｅｔＰｒｏｐｅｒｔｙ（）设置设　

备性能．　

６）用ｌＤｉｒｅｃｔｌｎｐｕｔＤｅｖｉｃｅ８：：Ａｃｑｕｉ￣（）获取设备．　

７）从每个设备中获取所需要的数据，通过调　

用ＩＤｉｒｅｃｔｌｎｐｕｔＤｅｖｉｃｅ８：：ＧｅｔＤｅｖｉｅｅＳｔａｔｅ（）完成．　

５添加音效　

ＤｉｒｅｃｔＸ通过ＤｉｒｅｃｔＡｕｄｉｏ进行音效处理，它包　

括ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ和ＤｉｒｅｃｔＭｕｓｉｃ．ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ是底层　

ＡＰＩ，负责将声音流从操作系统传输到声卡硬件；　

ＤｉｒｅｃｔＭｕｓｉｃ是高层ＡＰＩ，负责对不同的声音文件自　

动选择解码器，并转化为声音流．本游戏仅用Ｄｉ—　

ｒｅｃｔＳｏｕｎｄ来处理ｗａｖ文件．使用ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ编制程　

序分为４个步骤：　

１）为声音获得一个全局唯一标志符（ＧＵＩＤ）；　

２）生成ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ对象；　

３）设置协作优先等级；　

４）设置主缓冲器对象的格式．　

在根据上述步骤完成对ＤｉｒｅｃｔＳｏｕｎｄ的初始化　

工作后，还要建立一个创建次缓冲区的函数，用数　

据填充其中，并把信息存储起来，同时返回声音　

ＩＤ．只需要把文件名和标准ＤｉｒｅｅｔＳｏｔｍｄ控制标志　

传递给它，就能做到随时播放任意音乐的效果了．　

６结束语　

在Ｗｉｎｄｏｗｓ平台下运行游戏．图４为游戏中的　

画面．　

图４游戏截屏　

这个游戏引擎满足了一个简单完整的飞行射　

击游戏的需求．游戏开发包含了碰撞检测、怪物的　

产生及移动、关卡与计分、简单人工智能、场景控　

制、游戏音效等几个重点技术，实现了预期的目　

标．这个构架可重用性和可扩展性较高，可在这个　

构架基础上添加游戏关卡复杂度，完成一个效果　

更吸引人的射击游戏．　

参考文献：　

［１］叶思义，宋昀潞．游戏设计全方位学习［Ｍ］．北京：中　

国铁道出版社，２００６．　

［２］Ａｎｄｒｅ　Ｌ．ＷＩＮＤＯＷＳ游戏编程大师技巧［Ｍ］．沙鹰，　

译．北京：中国电力出版社，２ＯＯ４．　

［３］Ａｎｄｒｅｗ　Ｒ，Ｄａｖｅ　Ｍ．游戏架构与设计［Ｍ］．付煜，庄晓　

雷，译．北京：希望电子出版社，２００５．　

［４］金禾３－作室．３Ｄ游戏程序设计基础［Ｍ］．北京：希望　

电子出版社．２００６．　

［５］严朝军，周其力，张宁．游戏中的程序设计技术［Ｊ］．　

电脑开发与应用，２０ＯＯ，１３（５）：３７—３９．　

（责任编辑刘舸）