【硕士论文】3D游戏场景中虚拟角色的智能寻径应用研究.pdf

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1、硕士学位论文⑨MASTER’STHESIS中文摘要近年来人工智能渐渐成为改善和提高游戏质量的热门研究课题之一，在游戏设计中开发者越来越重视虚拟角色的智能行为。在游戏开发中，人工智能是一个既重要而又复杂的模块，虚拟角色的寻径问题是人工智能运用于游戏的最基本问题之一。在当今游戏领域，A木算法是被使用最广泛的智能寻路算法，也是最有效的最短路径搜索算法。本文主要针对游戏开发过程中的智能寻径技相关术进行研究，并将智能寻径应用于3D游戏场景中；分析了在游戏设计中的寻路思想，游戏虚拟角色的智能行为以及三维场景中的路径规划系统；不同的寻路算法有不同的搜索策略、时间效率、空间消耗与应用场合，本

2、文分析对比了多种路径搜索算法，选择被广泛应用的A+算法进行寻路，并通过导航网格数据来形成搜索空间，针对场景的地形因素对地形和障碍物进行分类，生成用于寻路的导航网格。在此基础上应用A幸算法进行寻路，并分析了路径的优化技术，针对游戏中路径搜索的具体要求从搜索效率、路径的真实平滑性等方面对A幸算法进行了优化和改进。最后根据不同地形的特征参数设计了地形代价因子，改进了传统A幸算法的估价函数。本文通过生成和优化多边形导航网格，并基于导航网格实现了A幸寻路过程，从整体提高了路径搜索的效率，在实际应用中得到了较为理想的结果。关键词：智能寻径；导航网格；A木算法；地形代价硕士学位论文⑨MAS

3、TER’STHESIS第1章绪论20世纪70年代，随着视频游戏的出现，游戏中的人工智能(以下简称“游戏AI")领域也逐渐兴起。起初，游戏AI领域并没有引起人们的关注，而且对这一领域的认识仅限于七、八十年代简单的单机游戏的影响；近年来，游戏灿的发展和进步越来越快，在游戏设计中更加注重高质量的游戏AI，更加重视游戏的可玩性和丰富性，更加要求贴近于真实的世界。随着计算机软件硬件技术和游戏开发技术的发展，三维渲染硬件设备和游戏图形表现的发展，在游戏场景中应用智能寻径也逐渐成为研究的热门。智能寻径是游戏AI的基础，是游戏AI重要的组成部分，也是游戏中的虚拟角色应该具备的最基本的能力。同

4、时，寻径问题是一项非常具有挑战性的任务，这来源于游戏场景的复杂性，来源于游戏单元格的庞大性，来源于游戏环境的逼真性，同时来源于计算机资源和内存资源的限制性。本文主要针对智能寻径在3D游戏开发中的应用进行研究。1．1本文的研究背景和意义1．1．1研究背景人工智能是指人工建立的硬件或软件系统反映出的智能，具有非常广泛的表现形式，例如，接受来自周围环境的信息，理解事物之间内在的联系，发现和总结规律，主动学习使自己适应环境，根据经验来使自己不再犯同样的错误，思维创新等【IJ。游戏中的AI设计，目的是为了增加游戏的可玩性、增强玩家的挑战性，创造更加真实的虚拟世界，让游戏更加有趣。在游戏

5、中引入高质量的游戏AI不仅是从提高游戏运行速度方面去考虑的，如今游戏AI已经和图形或声音一样，是促进或影响游戏产品是否成功的一个决定性因素，成为了游戏没计过程中极为重要的一个部分。目前世界上各个地区的游戏开发设计者们都在尽力的探索和发掘新的游戏理念，研究新的游戏AI技术，用来建立更好、更加聪明的游戏AI。游戏m系统是从最基本的路径搜索系统开始，进行一步一步的修改和完善形成的。在游戏路径搜索系统的规划阶段，通常需要为一个虚拟角色在游jjd斗地主http://www.live-in-gz.com/⑨硕士学位论文MASTER‘STHESIS戏世界中规划出一条路径，使其从一个初始地点

6、到达另一个目的地点，传统的路径搜索系统是使用A宰算法对场景搜索空间进行搜索。根据需求的差异性，不同类型的游戏可以选择适合自身特点的搜索空间划分方法对游戏场景进行划分。早期的2D游戏和3D策略类游戏的游戏场景大多数是单层场景，单层场景在同一个水平位置上仅有一个高度与之对应。而目前较新的3D游戏(动作游戏、角色扮演游戏、第一入称射击游戏、冒险游戏等等)都开始使用复合场景，复合场景与单层场景不同之处在于，在同一个水平位置上存在着多个高度位置与之对应。因此在复合场景中，简单的空间划分方法变得不适应，需要选择更加复杂的空间划分方法，同时路径搜索系统的空问也更加的复杂，搜索效率及性能也将

7、受到场景复杂程度的影响。由于A宰算法已经被广泛的应用和研究，是比较经典的算法，从算法的角度基本己经达到了极限，因此优化路径搜索系统的重点就集中在搜索空间的表达与优化，即复杂场景的空间划分和地形表达。1．1．2研究意义现阶段，三维渲染的硬件设备和游戏的图形质量已发展到一定程度，游戏AI的应用已经成为决定一款游戏的成功以及相关的游戏开发工作室的开发水平的一个重要的评价因素。对于复杂的游戏场景，路径搜索是整个游戏体系中较慢的一个步骤，因此成为对游戏系统进行性能优化所关注的重点之一。在2D游戏中，由于角色的行动