3D手机游戏开发的演变外文翻译资料

 2023-02-17 18:34:36

3D手机游戏开发的演变

抽象的3D计算机图形已经游戏开发中的重要特征首先介绍在80年代初和毫无疑问基于3D的内容通常被视为更具吸引力在游戏中比更抽象的2D图形。许多游戏发行商都渴望利用他们的成功在控制台市场进入手机平台。但是，移动的资源限制手机和环境的碎片性质

给游戏开发者带来了巨大的挑战。在本文中，我们考虑一些当前的约束以及当前和可能的未来在软件和硬件方面的发展手机。作为这个过程的一部分，我们基准一些最新和最流行的软件和硬件设备来确定两者的质量图形产生和对电池寿命的影响。虽然我们的测试结果突出了当前市场确实提出挑战，我们的研究未来的发展突出了我们的事实接近更大的标准化，这将是一个成功发展3D的重要因素手机游戏。

1简介

手机游戏被视为一项重要的服务许多手机用户都是由网络运营商和游戏行业。运营商目前试图提高每个用户的平均收入（ARPU），鼓励更多地使用数据服务和游戏被看作是一种手段，这可以是实现。游戏行业也看到了巨大的机会增加销售额及其客户群。事实上，手机游戏已经占据43美元的14％十亿总世界博彩收入[1]和许多当前预测会建议移动平台将成为游戏中的主导力量行业。然而，目前的证据表明，增长在下载的游戏相对慢[2]和许多传统游戏发行商的质量很差的生产和太多的开发者分发市场为主要原因。但是，这是不解释为什么所谓的休闲游戏，如俄罗斯方块，主导市场。许多手机游戏开发商引用的事实，有一个普遍缺乏创新在市场和许多传统控制台游戏开发商无法掌握创新机会的社会互动，已经是一个重要的元素的手机使用，在设计中的游戏。例如，2006年6月谈到休闲游戏到好莱坞记者，数字巧克力CEO，创始人EA，Trip Hawkins说：“公司正在对待手机，就像是一个第二流的游戏机，我不这么认为真正做到正义“部分问题可能是游戏行业已经采用了热门和休闲的流行配置文件。玩家[3]来定义其受众群体这些定义无疑对行业产生了影响对移动游戏玩家的期望。铁杆玩家：

bull;购买和玩很多游戏。

bull;享受更长的游戏时间并定期玩游戏长期。

bull;被游戏中提出的挑战激发。

bull;将容忍用户的高水平功能接口和经常享受掌握的复杂性。

bull;经常玩游戏作为生活偏好或优先。

休闲玩家：

bull;购买更少的游戏，购买热门游戏或玩游戏推荐给他们。

bull;享受较短的播放时间 - 短时间播放。

bull;喜欢玩耍，或沉浸在自己身上大气经验。

bull;通常需要一个简单的用户界面（例如益智游戏）。

bull;考虑玩游戏作为另一个时间娱乐，如电视或电影。

它通常被认为在游戏行业内休闲玩家形成了大多数移动游戏玩家这可能是一个过于简单的性质的移动环境是主要贡献者形成更休闲的游戏习惯。有一个强有力的论证，游戏产业必须建立新的定义专门为移动。在采访中为2006年2月的游戏日报，Jason福特，定义为Sprint娱乐公司总经理两种特定类型的硬核移动游戏玩家：“首先是cardcore手机游戏玩家。这些是以硬核方式玩休闲游戏的人。可能花费数小时和数小时的类型获得一个宝石般的高分，但不拥有一个游戏安慰“第二是”艰难的“。这些是你的更多典型的硬核玩家，谁在打他们的正常平台。它们是更可能检查的类型出了手机版本的命中控制台标题，因为他们知道并喜欢品牌的“此外，在2006年CES小组讨论的未来的移动游戏“，IDG的首席执行官Dan Orum说那：“我们看到了”社交游戏玩家“的出现，他们就像典型的“硬核玩家”，但与社交生活“那么问题是这些移动休闲/社交玩家真的关心3D？从当前来自传统游戏行业的证据。显然3D动画将是最初的驱动程序销售，因为它无疑产生更好的体验比2D，但游戏体验将证明是

确保重复购买的关键。这是一个类似关于客户是否需要颜色或单色手机 - 而单色可以生产一旦用户拥有相同的功能体验使用彩色终端，他们不太可能改变背部。鉴于移动电话的人口众多手机用户基本不太可能一两个游戏类型将主宰他们在控制台市场，但3D在最大化中发挥了重要作用用户体验。已经把3D的重要性的情况有用的检查已经出现的游戏市场。可以看出，直到相对最近许多游戏在手机上交付已被限制为2D游戏，3D外观游戏（不是真正的3D，即等距）或游戏非常差的3D效果。这是因为完全实现手机上的3D功能标题是一项艰巨的任务两者在物理约束等方面都很小屏幕尺寸，有限的处理能力，小内存脚印和临界功耗

缺乏专门的软件支持。然而，改进一直在尽可能地在图1中清楚地看到。 1，显示了如何移动3D游戏在过去几年中有了显着的发展减少图像像素化和改善图像纹理。本文的目的是考虑一般要求在移动的3D游戏开发手机和手机的约束如何平台影响这些要求。此外，我们会

强调软件和硬件的改进支持3D游戏和通过性能说明测试其中一些的后果改进。

2 3D游戏的一般要求

电脑游戏是普遍接受的在最耗费资源的计算机应用程序中可以开发;基于3D的游戏

特别经常推动硬件的极限和程序员的技能到他们的最大。 3D电脑游戏需要大量的计算来执行功能如对象渲染，1应用照明，阴影和反射效果和碰撞检测等。对于这些任务要完成实时系统已经发展成利用强大图形处理器，高总线带宽和大内存空间实现平滑有效的3D对象操纵。高性能图形处理器方便高每秒的像素速率，每个多边形的顶点和三角形每秒渲染3D对象。同时一个高总线系统带宽对其有巨大的影响顶点每多边形计数和填充率，越高总线带宽，对象渲染速度越快并且从CPU发送到CPU的数据越少图形引擎（在软件或硬件中），从而缓解潜在的瓶颈[4]。允许游戏开发者获得最大值受益于所有这些硬件功能的高效应用程序之间的接口和那个特定硬件需要存在。有很多发展环境可用，有两个最常见的是OpenGL2和DirectX，3，但他们都瞄准产生一个可以减轻编程的开发环境并最大限度地利用硬件。

3影响3D游戏开发的电话约束

重要的是要注意软件和硬件3D游戏的开发已经演变了很多的年份;它们没有形成移动设备的一部分发展作为其主要职能直到现在已经作为通信设备。显示3D游戏对象在手机屏幕上需要[5]：顶点的旋转和平移游戏对象的多边形反映其方向和相对于相机的位置。2.然后必须将顶点投影到相机的XY平面。3.剪切每个多边形以删除任何区域位于相机视图外，任何多边形谎言完全在这个视图外被丢弃。4.将生成的多边形映射到屏幕。这个任务序列被称为渲染管线和渲染管线的所有四个阶段程序员遇到了基本的变化问题，这是需要维护的数值精度而不牺牲速度。精确和速度是制作游戏的重要因素世界有吸引力的球员。如果精度在任何一个中丢失流水线的步骤，对象似乎会改变随机地从一个显示帧到下一个显示帧，破坏牢固的幻觉。另一方面，如果处理器花费太长时间超过执行任何管道的步骤，帧速率将下降，破坏平稳运动的错觉。维护精度而不牺牲速度是困难的手机，因为数据类型和算术操作，使其最容易保持精度也是倾向于产生最慢执行的那些代码[5]。在本节中，我们将探讨一些的特别影响这种渲染的约束处理。

3.1手机处理器

目前大多数手机相对运行慢时钟速度，通常在100和之间500 MHz [4]。 他们也缺乏专用的图形处理器，这意味着所有速度的提高通常必须获得渲染管线通过软件[5]。但是，从数据发送处理器对这些软件例程很容易变成瓶颈因为总线带宽低可在手机上。这将影响顶点每多边形计数和帧每秒速率和开发人员必须意识到这个限制通过不重载数据来编程他们的游戏路径[5]。3.2定点运算一般大多数手机处理器不支持浮点运算由于它们过多功耗和利用定点算术。如果使用浮点数据类型移动应用程序他们将执行极慢因为它们是在软件仿真中实现的例程[4]。要获得尽可能最快的3D游戏代码它应该仅按照优先级顺序使用：bull;整数移位操作（lt;lt;和gt;gt;）bull;整数加，减和布尔运算（＆，|和^）bull;整数乘法（*）换句话说，在速度关键代码中，我们必须表示所有数量（坐标，角度等）由整数，偏好于乘法的移位操作，并避免完全分裂。这个策略会给我们想要的速度，但它会带来问题实施。更多的三角函数，如作为cos和sin，应使用预先计算的查找表[6，7]。3.3屏幕分辨率显然，手机有很小的屏幕相比于那些在PC和游戏必须应仔细设计以适合特定设备屏幕。一般来说，如果移动游戏要商业化成功他们必须以非常大的数量销售这意味着它们应该能够运行在尽可能多的设备，具有各种屏幕尺寸和颜色能力，尽可能。这是特别困难的当开发3D游戏，因为它更复杂导出3D游戏对象到不同的屏幕尺寸比a对应的2D对象[7,8]。

4软件支持3D手机游戏

开发直到最近，启用3D图形的界面移动电话受到限制作为没有共同的标准可用，没有使用通用发动机和任何开发是基于个人实现的图形API。这个限制已经纠正与OpenGL ES的介绍M3G。它们与各种操作系统的关系在移动领域如图1所示。 2。OpenGL ES是一个轻量级定义的子集桌面OpenGL，它是通过删除进行优化的一些对于移动设备而言昂贵的类和API平台，并引入较小的数据类型和支持定点算术[9]。有三种版本的OpenGL ES当前可用。首先是v1.0，它是由2003年7月推出的Khronos集团，并强调软件渲染和移动3D的基本硬件加速图形。 Khronos集团是全球协会努力刺激OpenGL ES的增长其他图形技术的移动设备。在2004年年中，Khronos发布了更新的版本API，OpenGL ES v1.1，强调硬件加速度。后来在2005年Khronos介绍最新版本，OpenGL ES 2.0版本，提供创建着色器和使用写入顶点的能力OpenGL ES着色器语言，OpenSL ES [9]。OpenGL ES v1.0是目前唯一支持的版本由制造商。早在2004年诺基亚就是首先发布实现OpenGL的手机ES，诺基亚6630.现在，所有的Symbian-（v8.0及以上）和基于BREW-（v1.1及更高版本）的手机这个API，除了一些手机Linux手机。但是，有一个OpenGL ES实现基于Windows CE的掌上电脑和智能手机。微软已经剥离了DirectX 3D API（MDX，DirectX Mobile），以适应运行其最新的设备移动操作系统：Mobile Windows 5.0。M3G是第一个针对3D的Java特定标准在手机上的图形。 API是可选的包与要使用的配置文件像移动信息设备简档（MIDP）。它是基于OpenGL ES在底层和为J2ME精心制作开发平台。这意味着任何设备嵌入一​​个J2ME解释器，给定它的配置文件

与OpenGL ES对齐，将能够呈现和渲染3D图形[10]。虽然M3G是基于OpenGL ES，API不实现定点算术。它使用浮点运算，这导致编程效率的损失和额外资源消耗。第一个支持M3G的设备在软件是诺基亚6630和第一个加速在硬件是索尼的W900随身听手机爱立信于2005年10月发布[11]。

5硬件支持3D手机游戏开发

与软件API和操作系统，硬件不同架构的手机几乎是类似的。的大多数移动中央处理单元（CPU），和因此处理器指令集，都是基于ARM技术。所有Symbian操作系统，Microsoft Windows移动，移动Linux和Savaje4支持ARM架构[12]。目前有很多公司介绍针对移动平台优化的CPU。在下一个小节我们将只提到那些处理器专用于图形加速一般和3D图形随着对高品质的需求的爆炸式增长手机上的图形呈现，以及连续的呼吁复杂的多媒体服务，图形硬件技术提供商已经利用他们丰富的经验和知识开发新解决方案，以满足用户和公司“期望和要求。的PowerVR MBX图形处理器开发以满足日益增长的多媒体需求应用在功耗意识的移动设备上智能手机。它实现了OpenGL ES 1.0 / 1.1。PowerVR MBX引入了低内存的好处带宽，高图像质量，低功耗需求，填充速率为300万像素/秒，吞吐量为370万三角形/ s [12]和刷新率高达37帧/秒[12]。NVIDIA？ GoForce？ 3D 4800手持图形加工单元在另一方面提供令人印象深刻3D图形，多百万像素数字静止图像，视频捕获和播放以及延长电池寿命至高级手持设备。处理器能够渲染250和500万个三角形/ s同时一个帧速率为30帧/秒[12]。索尼爱立信W900Walkman手机，前面提到的，是第一个手机与NVIDIA GoForce交付？ 3D 4800开板。其他行业领导者如Bitboys，ATI和高通集中在开发硬件解决方案加速移动手机上的3D图形在硬件而不是纯粹在软件。

6 3D性能测试

如前所述，有各种各样的手机在市场上有很大的不同功能和大多数3D功能的移动手机只支持软件加速。在本文中我们将讨论限于那些手机具有通过软件支持的3D图形功能OpenGL ES 1.0 API。仅考虑此版本因为下一个版本，OpenGL ES 1.1，只是可用于原型手机，至今没有可商购。特别是测试将是应用于以下基于Nokia Symbian的Series60智能手机：3650，N-Gage，6600，N-Gage QD，6630和6680。对手机的性能进行了3D性能测试使用Futuremark SPMar04基准软件（http://www.futuremark.com），而不是我们的自己的内部测试，因为它是广泛可用的，因此结果可以容易地验证。基准是a全面的OpenGL ES 3D测试套件，如图所示图。 3，测量图形能力和包括2D和3D模块。 3D测试是高级的游戏场景包含模型，渲染，相机运动，碰撞检测，纹理和混合并持续110秒。 2D部分具有2D内容bliting和图像处理，持续30秒。的基准的结果显示每个的详细信息手机的帧/秒速率，纹理/秒点百万）和三角形/第二渲染特征（in千）。尽管测试的手机属于不同的事实版本的Symbian操作系统，只有那些版本8.0附带的OpenGL ES API，SPMark04在其包中提供了一个OpenGL ES实现所有其他被测设备。一个安装了包含OpenGL ES库的DLL5文件本地安装应用程序。因此，测试将在所有手机上运行，​​但性能会有所不同根据它集成的硬件。除了

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