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浅析游戏引擎的资源管理机制(游戏引擎的重要性)

编辑:rootadmin
欢迎来到unity学习、unity培训、unity企业培训教育专区,这里有很多U3D资源、U3D培训视频、U3D教程、U3D常见问题、U3D项目源码,【狗刨学习网】unity极致学院,致力于打造业内unity3d培训、学习第一品牌。  游戏中通常有大量资源,如网&#;、材质、纹理、动画、着色器程序和音乐等,游戏引擎作为做游戏的工具,自然要提供良好的资源管理,让游戏开发者用最简单的方式使用资源。游戏引擎的资源管理包括两大部分:离线资源管理和运行时资源管理。本文仅对前者进行简要介绍,并结合Unity3D和OGRE进行分析。  资源创作与导出  游戏中的资源由各种数字内容创作工具(DCC, digital content creation)进行创作,如:  三维模型:3ds Max,Maya等;  纹理:Photoshop等;  音乐:Sound Forge等;  DCC往往支持多种导出&#;式,如:  3ds Max:3DS、AI、DDF、DEM、DWG、DXF、HTR、FBX、IAM、IGES、IPT、LP、LS、MTL、OBJ等;  Photoshop:PSD、TIFF、EPS、PCX、GIF、JPEG、PNG、PICT、TGA等;  游戏引擎一般会支持指定DDC的部分导出&#;式,例如Unity3D支持3ds Max导出的FBX&#;式;或者针对特定资源创作工具编写导出插件,例如OGRE有多种三维建模软件的导出插件。虽然基本上所有DCC都支持多种导出&#;式,但是很多情况下这些&#;式都不适合游戏引擎,因为  导出的内容过于复杂,游戏中只用到其部分数据,而游戏往往对性能的要求比较苛刻,所以需要去除冗余数据;  许多DCC导出的&#;式读取比较慢,而且还有一些是封闭&#;式导致引擎无法读取。  因此,在DCC导出资源后,需要引擎进一步处理,将资源转换为引擎的内部&#;式,这种处理被称作Asset Conditioning Pipeling。使用Unity3D的童鞋应该会发现,每次导入资源的时候都要读条,就是在进行Asset Conditioning Pipeling;OGRE在这方面的支持不够完善,这部分工作由自定义的导出插件完成。  资源的"编译"与"链接"  由于导出的资源存在一些问题,需要进行一定的转换,这个转换被称作Asset Conditioning Pipeling,包括2个步骤:  资源"编译"  读取单个资源的数据,将其转换为游戏中可以直接使用的&#;式(使用效率最高或较高的&#;式),例如重新对Mesh的顶点进行排序,或使用BC5等压缩算法对纹理进行压缩。这个过程与C语言的编译有些类&#;,因此取名为"编译"。当然,如果导出的资源可以直接使用,那么可以跳过这一步。  资源"链接"  在游戏中,许多资源并不是单独使用的,例如三维模型,它引用的材质和纹理是单独存在的资源。在上一步中,引擎对单个资源进行"编译",将其转换为可以直接在游戏中使用的&#;式;这个步骤将所有的资源进行"链接",使得游戏在运行时可以找到每个资源所依赖的所有资源,例如三维模型可以正确的找到其需要的材质和纹理。这个过程与C语言的链接有些类&#;,因此取名为"链接"。当然,如果导出的资源可以直接使用,那么也可以跳过这一步。  Unity3D对这部分提供了比较完善的支持,因此只需要导出引擎所支持的标准资源,并放入Assets文件夹,引擎会对其进行"编译"和"链接",结果就在Library文件夹中(里面乱七八糟的,虽然我们看不懂,但是Unity3D很喜欢);OGRE没有提供专门的Asset Conditioning Pipeling工具,因此所有操作都在资源的导出插件中完成,没有进行单独的"编译"和"链接"。  资源管理数据库  在资源通过Asset Conditioning Pipeline之前,引擎需要存储处理该资源的方式,一般使用metadata(元数据)来描述,例如指定某个纹理应该是以何种方式压缩。引擎通过资源数据库来管理metadata,资源数据库既可以简单的使用XML文件进行描述,也可以使用MySQL等数据库。游戏开发者通过引擎提供的接口实现资源的重新配置,例如在Unity3D编辑器中可以修改Mesh的压缩方式,选择是否优化Mesh等。  游戏引擎的资源数据库一般要提供如下功能:  创建和删除资源;  查看和修改现有资源;  将资源移动到其他路径;  支持资源的相互引用,并且在被引用资源移动路径后,保证引用有效;  提供多种便捷的查找资源的方式。  使用Unity3D的童鞋可以发现,Unity3D提供了比较完善的资源管理的功能,使用起来比较轻松。  资源读取(运行时)  在开发过程中,所有原始资源以单个文件形式进行保存,以方便修改,但是在游戏运行读取资源的时候,为了加快读取速度,一般会将资源打包成一个或多个文件。打包的原因很简单,从硬盘中读取文件的时间中,主要由三部分组成:  硬盘寻道时间;  打开文件的时间;  读取文件的时间。  最后一项是不可能改变了,除非使用速度更快的存储介质;但是将多个文件打包成一个文件,可以缩短前面两项的时间。Unity3D在发布游戏的时候,会将资源进行打包;OGRE没有自定义打包资源的方式,一般打包为一个或多个ZIP文件,或不打包资源。  实例分析  Unity3D  拷贝Unity3D工程的时候,一定要拷贝"Assets"、"Library"和"ProjectSettings"文件夹。资源都在"Assets",设置都在"ProjectSettings","Library"是来打酱油的?非也!如果不拷贝"Library",打开工程以后你一定会大吃一惊,之前的设置全没了?!而且场景文件里的东西也是乱成一团!结合上文,则很容易理解这种诡异的现象,明白为什么少不了这个"打酱油"的"Library"。  将资源放入"Assets"文件夹,切回Unity3D,则进入Importing Assets状态(进行Asset Conditioning Pipelining),如下图    导入资源  在这个步骤中,Unity3D针对所有的资源生成metadata,并进行"编译"、"链接",转换为游戏可以直接使用的资源。转换前的资源保存在"Assets"中,转换后的资源保存在"Library"中,所有的资源在Inspector面板中可以修改metadata的数据,如下图    "Library"文件夹    Inspector  如果使用SVN等版本控制器,需要同步所有资源及其metadata。打开Edit-Project Settings-Editor,将Mode修改为"Meta Files"(默认"Disabled"),如下图    选择"Meta Files"  Mode修改为"Meta Files"后,回到资源文件夹,会发现每个资源都多了***.meta文件,如下图,而这些.meta文件保存了这些资源将如何被Asset Conditioning Pipeline处理。    带metadata的资源文件  现在Assets文件夹中不仅有所有的资源,而且还有对应的metadata,"Library"彻底打酱油了,此时在拷贝工程或使用SVN同步工程时才可以忽略"Library"文件夹。  在发布的游戏中,资源文件如下图所示。可以发现,Unity3D对资源进行了打包,以减少资源载入时间。    发布后的游戏资源  总的来说,从导入资源,生成metadata,"编译"、"链接"资源,再到发布游戏时打包资源,Unity3D都封装好了,以最简单的方式提供给我们使用,极大的提高了游戏开发者的工作效率。虽然可能第一次在用的时候只是感觉Unity3D用的比较简单,但它确实在背后做了很多工作,只是我们没注意而已。  OGRE  OGRE在这方面的支持与Unity3D相比差距比较大,只提供了资源的导出插件;发布的游戏中,可以使用ZIP对游戏资源进行打包,未提供自定义资源打包方式。当然,总体来说,它是一个相当不错的图形引擎,最重要的一点是,它是开源的。  

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