摘要：不可否認(rèn)我國近年來計(jì)算機(jī)軟件與硬件系統(tǒng)得到快速發(fā)展，其在游戲畫面設(shè)計(jì)方面也注重引入虛擬現(xiàn)實(shí)以及3D圖形技術(shù)等，一定程度上可與電影畫面表現(xiàn)力相媲美。然而實(shí)際進(jìn)行游戲軟件開發(fā)過程中，仍缺少配套的理論指導(dǎo)，即使許多人工智能技術(shù)開始應(yīng)用于設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中，但多局限在設(shè)計(jì)人員自身主觀經(jīng)驗(yàn)方面，游戲中所表現(xiàn)的人工智能極為落后。本文主要從游戲引擎、角色運(yùn)動(dòng)以及路徑規(guī)劃等方面，對人工智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行探析。

關(guān)鍵詞：人工智能技術(shù);游戲軟件;應(yīng)用

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，對游戲軟件的設(shè)計(jì)也提出更高的要求。以人工智能技術(shù)為典型代表，是近年來游戲軟件開發(fā)應(yīng)用的主要技術(shù)之一，能夠滿足實(shí)時(shí)特性要求，為游戲玩家?guī)砀S富的體驗(yàn)。對此，在游戲軟件設(shè)計(jì)中，如何發(fā)揮人工智能技術(shù)的作用，成為現(xiàn)行游戲軟件開發(fā)需關(guān)注的重要內(nèi)容。

一、人工智能技術(shù)在游戲引擎中的體現(xiàn)

在用戶對計(jì)算機(jī)游戲需求不斷提高的背景下，為游戲程序設(shè)計(jì)帶來極大的難題，如3D游戲在游戲畫面表現(xiàn)力提高方面，需注重3D圖形技術(shù)的應(yīng)用，而設(shè)計(jì)中除考慮美術(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容外許多游戲邏輯環(huán)節(jié)中也要求引入較多的數(shù)據(jù)，無論在數(shù)據(jù)處理或整合等各方面都面臨極大的挑戰(zhàn)，由此，便產(chǎn)生游戲引擎的概念，其要求采用分層次的設(shè)計(jì)方式，一定程度對人工智能技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行明確。具體應(yīng)用中，游戲引擎結(jié)構(gòu)主要可細(xì)化為三方面，即：第一，高層接口。該接口設(shè)計(jì)中，主要考慮人工智能算法作用的發(fā)揮，程序設(shè)計(jì)人員可通過調(diào)用接口對游戲角色的戰(zhàn)術(shù)活動(dòng)、攻擊活動(dòng)等進(jìn)行操作，其中人工智能算法的作用主要體現(xiàn)在對中層接口的調(diào)用方面。第二，中層接口。該接口的設(shè)計(jì)主要結(jié)合低層接口中相關(guān)的動(dòng)畫控制或運(yùn)動(dòng)控制等功能，確保游戲角色可進(jìn)行難度較高的行為動(dòng)作。第三，低層接口。該接口的作用在于控制角色的動(dòng)畫與基本動(dòng)作，并提供物理計(jì)算與3D渲染等功能，但需注意其功能僅設(shè)定在控制角色朝向或位置方面，許多高層次運(yùn)動(dòng)、行為如速度等，主要由中層接口完成[1]。

二、人工智能技術(shù)在角色運(yùn)動(dòng)中的應(yīng)用

對游戲中角色的運(yùn)動(dòng)，主要考慮到位置與朝向兩方面屬性，而在角色類型上，又可細(xì)化為如動(dòng)物或人類等自由運(yùn)動(dòng)角色，以及依托于轉(zhuǎn)向力實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，如飛機(jī)或汽車等角色。其中人工智能技術(shù)的應(yīng)用首先體現(xiàn)在隨機(jī)運(yùn)動(dòng)方面，以往游戲設(shè)計(jì)中，進(jìn)行角色移動(dòng)的控制主要利用隨機(jī)數(shù)，角色的運(yùn)動(dòng)不具備較強(qiáng)的穩(wěn)定性與一致性，對此利用人工智能技術(shù)完成隨機(jī)移動(dòng)的設(shè)計(jì)：①對角色轉(zhuǎn)向力利用噪聲函數(shù)進(jìn)行計(jì)算;②將可作為轉(zhuǎn)向力的變量融入隨機(jī)函數(shù)中，確保左右運(yùn)動(dòng)盡可能保持一致性;③記錄運(yùn)動(dòng)的路線與實(shí)際位置，確保再次運(yùn)動(dòng)中不會(huì)重復(fù)之前的路線;④通過投射目標(biāo)點(diǎn)的方式，使角色向該目標(biāo)點(diǎn)前進(jìn)。其次，從躲避障礙物角度。由于游戲中的角色往往受自身機(jī)動(dòng)性限制，即使應(yīng)用相關(guān)的模型算法也難以防止碰撞問題的產(chǎn)生，對此可引入傳感器進(jìn)行障礙物的判斷，但通常障礙物形狀過于復(fù)雜的情況下單純利用傳感器難以有效解決碰撞問題。這種情況下便需進(jìn)行游戲物體的區(qū)分，判斷其是否為動(dòng)態(tài)或靜態(tài)等。其中動(dòng)態(tài)物體多指為處于移動(dòng)狀態(tài)的角色或道具，可被稱為碰撞圓柱體，而靜態(tài)物體一般體現(xiàn)在游戲場景中的如墻壁或房間等物體，可引入相應(yīng)的尋路算法判斷物體移動(dòng)路徑。除此之外，人工智能技術(shù)在角色運(yùn)動(dòng)方面也表現(xiàn)在如模式運(yùn)動(dòng)或群聚行為等方面，往往引入一定的算法如追蹤算法、測試框算法以及Boid算法等確保角色運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)更為合理[2]。

三、人工智能技術(shù)在路徑規(guī)劃中的應(yīng)用

路徑規(guī)劃中，通常需應(yīng)用全局或局部兩種尋路的方式。其中全局方式主要指一次性完成目的地路徑的計(jì)算，多適用于戰(zhàn)略游戲中，而局部方式則主要以周邊環(huán)境變化特征為依據(jù)進(jìn)行方向的確定，在動(dòng)作游戲中的體現(xiàn)較為明顯。在確定路徑規(guī)劃尋路方式的基礎(chǔ)上還需構(gòu)建相應(yīng)的搜索空間，其主要指對路徑相關(guān)屬性，如路邊或路點(diǎn)等進(jìn)行分析。不難發(fā)現(xiàn)大多三維游戲中所體現(xiàn)的場景多以三維形式存在，但場景中本身存在模擬重力，場景實(shí)質(zhì)為二維圖，如其中的運(yùn)動(dòng)方式包括飛行、跳躍等都將二維圖作為基礎(chǔ)。因此搜索空間的構(gòu)建需以二維平面投影為基礎(chǔ)。具體構(gòu)建中，人工智能技術(shù)的應(yīng)用多體現(xiàn)在空間劃分、導(dǎo)航網(wǎng)絡(luò)以及指出路點(diǎn)位置等方面。實(shí)際路徑規(guī)劃中，無論選擇哪種尋路方式都可能因場景中角色過多或畫面復(fù)雜等出現(xiàn)資源過載情況，需利用人工智能技術(shù)進(jìn)行路徑規(guī)劃的優(yōu)化，具體方法包括：第一，對最短路徑進(jìn)行計(jì)算?？稍谟螒蜍浖\(yùn)行中不再拘泥于查查路徑方面，而通過路徑查找表的描述尋找最短路徑。第二，對路徑代價(jià)的計(jì)算，其主要判定路點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)最小的代價(jià)，可直接通過交叉索引對代價(jià)進(jìn)行分析，第三，采用分層次的方式。游戲軟件設(shè)計(jì)中對于搜索空間圖可進(jìn)行不同級別的構(gòu)建，在完成路徑計(jì)算的基礎(chǔ)上使搜索空間更為細(xì)致，保證路徑計(jì)算更為準(zhǔn)確。這樣在完成路徑規(guī)劃優(yōu)化的條件下，才可使游戲軟件路徑規(guī)劃更加合理[3]。

結(jié)論：游戲軟件中，引入人工智能技術(shù)是使游戲動(dòng)畫效果提高的重要途徑。實(shí)際應(yīng)用中除文中提及的游戲引擎、角色運(yùn)動(dòng)以及路徑規(guī)劃等方面內(nèi)容外，人工智能技術(shù)的應(yīng)用也表現(xiàn)在邏輯控制以及腳本系統(tǒng)設(shè)計(jì)等方面，只有游戲軟件設(shè)計(jì)中發(fā)揮人工智能技術(shù)優(yōu)勢的情況下，才可解決以往游戲中存在的動(dòng)畫表現(xiàn)力不強(qiáng)以及系統(tǒng)資源過載等問題。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊易東.人工智能技術(shù)在計(jì)算機(jī)游戲軟件中的應(yīng)用[J].通訊世界. 2015（16）.

[2] 葛瑋，吳佳.計(jì)算機(jī)游戲中的人工智能技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程. 2014（10）.

[3] 劉偉，王目宣.淺談人工智能與游戲思維[J].科學(xué)與社會(huì). 2016（03）.

作者簡介：

孫力（1980—），男，漢族，黑龍江齊齊哈爾人，吉林大學(xué)軟件工程碩士，哈爾濱信息工程學(xué)院軟件學(xué)院軟件工程專業(yè)教師，研究方向：游戲開發(fā)、虛擬、增強(qiáng)、混合現(xiàn)實(shí)應(yīng)用開發(fā)。