視頻游戲（VideoGame），是絕對(duì)離不開(kāi)圖形的。計(jì)算機(jī)圖形學(xué)(Computer Graphic Science)，涉及圖形硬件（GPU）、圖像標(biāo)準(zhǔn)(bmp,png,jpeg..)、渲染算法(render method)、動(dòng)畫(huà)(Animation)、虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)等。而跟游戲相關(guān)的主要是圖像和圖形（Kinect類(lèi)的游戲涉及計(jì)算機(jī)視覺(jué)，也就是圖像分析、模式匹配）。注意，圖像跟圖形要區(qū)分開(kāi)，不嚴(yán)格地說(shuō)，圖像是標(biāo)量，指通過(guò)拍照、掃描等方式得到的位圖(Bitmap)；圖形是矢量，指根據(jù)數(shù)據(jù)、公式、算法用計(jì)算機(jī)生成的圖形。而3D模型基本就是圖形和圖像在三維空間上的組合，內(nèi)部是一系列的頂點(diǎn)坐標(biāo)和貼圖坐標(biāo)的組合及貼圖文件等。
大二我在做一個(gè)2D游戲《東方千⑨譚》的時(shí)候，一開(kāi)始繪圖使用的是QT的圖形庫(kù)，讀取圖片、顯示圖片都可以用這個(gè)庫(kù)做到。后來(lái)做Demo，測(cè)試同時(shí)繪制300個(gè)人物（64x64的貼圖）的時(shí)候，幀率已經(jīng)無(wú)限低了。后來(lái)知道了是因?yàn)檫@個(gè)庫(kù)的繪圖API內(nèi)部是軟件渲染的。軟件渲染，顧名思義，即是用CPU來(lái)處理圖像顯示的工作，換言之就是自不量力地?fù)屃?/span>GPU的活來(lái)干。最后我明白了，拿QT來(lái)做游戲是個(gè)很蠢的行為。而要加快渲染的速度，就需要使用硬件渲染的方法。也就是使用3D圖形API（OpenGL / Direct3D）
我是在大一的暑假開(kāi)始接觸3D圖形學(xué)，至今算是學(xué)了一年有余。我個(gè)人認(rèn)為，對(duì)于3D和圖形學(xué)，必須搞清楚兩者之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)世界里的3D其實(shí)就是數(shù)學(xué)，舉例來(lái)說(shuō)就是，線性代數(shù)中平移、旋轉(zhuǎn)、縮放的應(yīng)用，曲線曲面技術(shù)中的Bezier、和NURBS，還有計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)的插值算法（樣條插值、平滑插值、線性插值）等。而3D圖形學(xué)要做的就是，怎樣根據(jù)物體的三維數(shù)據(jù)來(lái)模擬顯示物體，即如何渲染到二維平面，再輸出到顯示器。
這個(gè)工作是有多個(gè)步驟的，稱(chēng)作圖形處理流水線，或者渲染管道。這條流水線大部分工作都是GPU來(lái)執(zhí)行，而實(shí)際上3D數(shù)學(xué)部分（矩陣變換或四元數(shù)計(jì)算）也是GPU的工作，目前通過(guò)Cuda和OpenCL還可以利用GPU做圖形學(xué)以外的事，這一個(gè)領(lǐng)域叫做通用并行計(jì)算技術(shù)。
關(guān)于渲染管道（pipeline），OpenGL和DirectX的教程肯定都會(huì)說(shuō)到。要搞懂什么是管線，估計(jì)剛學(xué)圖形學(xué)的人都需要一定時(shí)間。學(xué)一套3D API 不是什么難事，有一本好的入門(mén)圖書(shū)和一份API查詢手冊(cè)就夠了。學(xué)習(xí)3D圖形學(xué)重要的是理解它的工作原理。如矩陣變換的旋轉(zhuǎn)矩陣，就是比較復(fù)雜的一個(gè)core矩陣，要搞懂它就要去看一遍這個(gè)矩陣的推導(dǎo)，再看下旋轉(zhuǎn)矩陣是如何應(yīng)用到實(shí)際中去的。
關(guān)于OpenGL和Direct3D的抉擇問(wèn)題，初學(xué)3D圖形學(xué)肯定會(huì)有，我個(gè)人覺(jué)得OpenGL是初學(xué)者必學(xué)的，不僅跨平臺(tái)性強(qiáng)（D3D只能用在Windows，WP7，Xbox，而OGL幾乎所有平臺(tái)都支持，另外，假如WebGL，勢(shì)必會(huì)帶來(lái)一場(chǎng)網(wǎng)站開(kāi)發(fā)的革命），而且接口設(shè)計(jì)得簡(jiǎn)單易懂。D3D應(yīng)該是在實(shí)際項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的時(shí)候，再根據(jù)環(huán)境條件等來(lái)考慮是否使用。如果OpenGL學(xué)得差不多了，學(xué)D3D不過(guò)就是學(xué)習(xí)另一套API的事。下面是OpenGL Vs Direct3D的一篇文章，值得一看：
《OpenGL 3 & DirectX 11: The War Is Over》：繪圖 API 終戰(zhàn)之日？
http://blog.monkeypotion.net/reading/gameprogreading/opengl-versus-directx-the-war-is-over
OpenGL的教程，個(gè)人推薦《OpenGL的超級(jí)寶典4th(Super Bible)》,這里就不做介紹了。
3D圖形學(xué)的高速發(fā)展是從3D游戲之父卡馬克開(kāi)發(fā)的《DOOM》出現(xiàn)在人們面前算起的。（推薦一本書(shū)《DOOM啟示錄》，講述了卡馬克和羅梅洛兩位游戲界傳奇人物的傳奇故事，絕對(duì)霸氣，震撼人心）至今3D圖形學(xué)發(fā)展十幾二十年，固定渲染管道也是很多年的產(chǎn)物了。現(xiàn)在這個(gè)管道不再是完全讓計(jì)算機(jī)管理，而是其中的幾個(gè)環(huán)節(jié)可以由程序員來(lái)控制。這個(gè)技術(shù)就叫shader，著色器（頂點(diǎn)著色器、片段著色器、 幾何著色器）。
Shader編程是完全不同于其他語(yǔ)言的，因?yàn)樗紤]的是并行的問(wèn)題，并不是線性的問(wèn)題。Shader語(yǔ)言有三種，OpenGL的GLSL, D3D的HLSL，還有Nvidia的Cg（此Cg不是通常意義的CG，而是C for graphic，即用于圖像的類(lèi)C語(yǔ)言）。Cg是由Nvidia提出的，目的是為了調(diào)和OpenGL和DirectX的矛盾。Cg的優(yōu)點(diǎn)在于，它是處在GLSL、HLSL兩者之上的，用Cg寫(xiě)的著色器代碼編譯后就變成GLSL或者HLSL的代碼，shader程序員只需寫(xiě)一份Cg語(yǔ)言的代碼就可以了（Cg語(yǔ)言的語(yǔ)法幾乎和HLSL一樣）。
另外可以看一下這篇文章：《著色語(yǔ)言（Shader Language），以及HLSL VS GLSL VS CG》
鏈接：http://bbs.gameres.com/showthread.asp?threadid=138918&page=1
Cg的各種信息和SDK、Sample下載可以到英偉達(dá)官網(wǎng)查找：
。http://developer.nvidia.com/cg-toolkit-archive
學(xué)習(xí)Shader編程，有很多不錯(cuò)的書(shū)，雖然我都沒(méi)看過(guò)，比如Nvidia的《GPU gem》1、2、3，這3本有中文版。另外《Shader X》1-7，看介紹也是很不錯(cuò)的，不過(guò)基本沒(méi)中文版。
Shader 可以實(shí)現(xiàn)目前大部分的實(shí)時(shí)、非實(shí)時(shí)渲染算法（陰影、光照等）。注意，Shader著色器語(yǔ)言是用來(lái)實(shí)現(xiàn)渲染算法的，當(dāng)然存在有人利用shader語(yǔ)言來(lái)做AI等事情（這些以后估計(jì)都會(huì)是cuda、OpenCL的工作）。
說(shuō)回游戲。游戲?qū)嶋H上并不會(huì)用到太多最新最前沿的技術(shù)，因?yàn)橐紤]到老百姓的PC配置都是參差不齊的。頂點(diǎn)著色器和片段著色器，現(xiàn)在大部分的顯卡都至少支持最基本的功能，而Geometry shader，就仍未普及,即只有近幾年內(nèi)的顯卡才有這個(gè)能力。
對(duì)于二維平面游戲，圖形圖像技術(shù)通常是用來(lái)做特效，完全用貼圖的游戲已經(jīng)過(guò)時(shí)了。例如可以用shader做模糊(Blur)、扭曲、灰度圖化、強(qiáng)光等等PS中的濾鏡效果，還有利用3D API來(lái)增強(qiáng)畫(huà)面效果，如3D旋轉(zhuǎn)菜單、游戲場(chǎng)景三維化（實(shí)際上只是起美化的作用，如東方Project的一系列彈幕作）。并且存在有二維游戲中的貼圖是通過(guò)把由三維模型壓到二維平面而得到的。
三維游戲，就復(fù)雜太多了，甚至比做計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)還復(fù)雜，因?yàn)椴粌H要考慮效果、還要考慮效率（達(dá)到60幀/秒左右的圖像輸出能力就是實(shí)時(shí)渲染）。在效果上有非真實(shí)渲染和真實(shí)性渲染。真實(shí)性渲染就是盡可能地仿真，如如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)實(shí)中的鏡面反射、次表面散射、霧、鏡頭光暈、陰影等。非真實(shí)渲染就是將人物、場(chǎng)景渲染成卡通效果。利用shader就可以實(shí)現(xiàn)這些效果。
如果是小團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)游戲，而且打算自己做一個(gè)商業(yè)級(jí)的3D游戲引擎，那這個(gè)小團(tuán)隊(duì)處境堪憂。首先技術(shù)硬實(shí)力要過(guò)關(guān)，這不是一件個(gè)人英雄可以辦到的事（3D算法、渲染算法，沒(méi)有潛心學(xué)習(xí)個(gè)幾年，做出來(lái)的引擎不會(huì)強(qiáng)到哪里去）。全3D游戲涉及的技術(shù)太多，與其冒風(fēng)險(xiǎn)自己開(kāi)發(fā)一個(gè)引擎，不如花錢(qián)買(mǎi)一個(gè)商業(yè)級(jí)的或者使用開(kāi)源引擎（LGPL license的應(yīng)該有）。而如果是做2D游戲，應(yīng)用一些shader特效來(lái)強(qiáng)化視覺(jué)沖擊力倒是可以。
圖形只是游戲的一個(gè)方面，還有很多方面需要重視，像游戲引擎架構(gòu)（可擴(kuò)展性）、
腳本引擎、聲音引擎、GUI系統(tǒng)、游戲編輯器、資源管理、版本更新方法等，網(wǎng)游的話就是另一個(gè)話題了。本人對(duì)網(wǎng)游暫無(wú)研究，最難的部分可能是網(wǎng)絡(luò)安全和數(shù)據(jù)傳輸，同步等。
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一不小心扯了2000+字了，也不知我的這篇經(jīng)驗(yàn)總結(jié)對(duì)讀者有沒(méi)有啟發(fā)作用。現(xiàn)在說(shuō)說(shuō)我自己。我是在大學(xué)時(shí)開(kāi)始接觸編程，興趣不算太濃，只是因?yàn)槲易约合矚g玩游戲，所以才報(bào)了軟件工程專(zhuān)業(yè)..一開(kāi)始總是在想學(xué)編程是否有前途，是不是真的很難學(xué)。而其實(shí)現(xiàn)在還是在想。畢竟誰(shuí)也不想隨隨便便就過(guò)了一生。對(duì)于游戲開(kāi)發(fā)，我也僅僅是個(gè)初學(xué)者，我不奢望能掌握游戲開(kāi)發(fā)的全部知識(shí)，只是夢(mèng)想著有一天，能拿著自己的游戲，在某個(gè)游戲展上介紹自己的游戲~
工科專(zhuān)業(yè)，任何一個(gè)學(xué)起來(lái)都不會(huì)輕松，如果是要成為領(lǐng)域高手。大學(xué)本科，確實(shí)是打基礎(chǔ)（不只是專(zhuān)業(yè)課程學(xué)習(xí)）的時(shí)期，而也是尋找人生方向的時(shí)期。這個(gè)時(shí)候很容易浮躁，可能因?yàn)椴幌矚g自己的專(zhuān)業(yè)還是沒(méi)有信心。個(gè)人認(rèn)為，無(wú)論你的打算是怎樣，只要生活態(tài)度是好的，學(xué)習(xí)態(tài)度是向上的，對(duì)自己所作的每一個(gè)決定都負(fù)責(zé)，每一天都過(guò)得充實(shí)、健康，那就夠了。不要為明天憂慮。