未来游戏设计的十大技术挑战--1

    1.硬件处理能力 processing power

    courtesy IBM，图片：PS3的Cell处理器
    用神奇处理器重绘西斯廷教堂的天花板
    问题：如果电脑的运算速度跟不上游戏指令，画面会跳帧，彻底毁掉玩家的游戏体验。计算能力的限制始终是游戏制作中最令人头痛的问题。此外，它跟本文提到的其他问题都有关系，从实现人工智能到创造真实的物理引擎。
    现状：多核技术同时使用多个处理器或者图形处理单元来提高计算能力，可以加速游戏的运行。但是现在的程序员还没有掌握多核处理器上的编程技术——使他们无法有效地利用这项技术。（PS3的包含8个3.2GHz处理器，可惜现在很少有程序员掌握了相应的编程技术）传统的程序设计思维是如此的根深蒂固，程序员还是习惯用会计师的语言（啊！这个雨的特效消耗资源太高啦）来表述问题，并未掌握已有的工具。
    未来：摩尔定律——芯片上集成的晶体管数目每两年翻一番——意味着未来将会有更强的计算能力。（图形处理芯片巨人Nvidia宣称一直以超过摩尔定律的速度更新它的芯片，在不到一年的时间内使芯片的处理能力翻倍）但是程序员的雄心总是走在硬件发展的前面，正如一位设计师指出的：“我们的能力越强，获得的成功越大，我们期望也越大” 对更强计算能力的渴求将永远伴随着CPU和GPU处理能力的快速发展。
    2. 水

    Courtesy Sony，图片：龙潭虎穴（Lair）中，真实的水面效果让玩家体验到身临其境的驭龙飞行效果。水特效是一个主要的计算难题
    描绘出流动的海水
    问题：数学方法已经能奠定了计算最精细的液体流动的基础，比如一毫米见方以内的水面特效。游戏必须通过所有这些细节组合成整个海洋的效果。“不到一年以前，硬件的处理能力还不足以让我们动态生成游戏中水的运动效果，”Lee Bamber（李。巴姆博）说，他是游戏创造者（The Game　Creators）公司的创始人，一位有20年从业经验的程序员。
    现状：“黏度是关键，”罗恩。法第奎（Ron Fedkiw）表示。罗恩是斯坦福大学计算机科学系的助理教授（associate professor），他致力于电影特效的研究，像星球大战前传三：西斯的复仇，以及现在的变形金刚。现在他正在与工业光魔公司合作。“高黏度”——类似于固体之间的摩擦——“比较容易表现，黏度稍微降低，表现会变难；而对于水，难度更大。”数学模型能够描述水的运动，法第奎承认，但是只有超级计算机才能满足其运算需要。
    未来：游戏开发者正在试验粒子系统，一种由一组颗粒组合而成的系统，所有粒子都以特定的规则对外界做出反应。然后，随着处理器性能的慢慢地增强和算法的改进，使用湍流模型——计算物理学中模糊预测（BallPark Estimate）的等价模型——能够绘制出更加真实的液体飞溅、气泡和波浪效果。——J. W.
    3. 人脸

    Courtesy Bioware，图片：Bioware大作《质量效应》中人脸的逼真程度已经接近引起“深谷效应”的程度
    用提线木偶模仿活人
    问题：分析和重现人类最熟悉同时也是最微妙的面部表情已经困扰了艺术家和科学家数百年时间。现在，游戏制作者为了创造更加可信的游戏角色，正试图改进前人的成果。如果角色的面部过于真实，玩家会感到难以接受，这种现象被称为“深谷效应”：由于人眼对熟悉的物体观察更加细致，导致拟真的人物在极像人类的阶段引起观察者的强烈反感。“太真实的物体让人起鸡皮疙瘩，”比尔。范。伯恩解释道，比尔是Valve的半条命2（half-life 2）的制作人员，“你会注意任何一个微小的细节（让人不适）。”
    现状：Valve的开发人员希望给出一套规则，按照这套规则来产生游戏角色的表情，以表达真实的情感。心理学家保罗。艾克曼（Paul Ekman）和沃勒斯。佛莱森（Wallace V. Friesen）在研究解剖学和人类交流时定义了人类面部活动的分类，包括60中基本的面部活动。Valve的开发人员以此为基础来构建人类的面部表情。他们发现，恰当的眼部活动对生成逼真的人脸至关重要。“如果眼睛不对劲，人物看上去就像死人，”Valve的资深软件工程师肯。波德维尔（Ken.Birdwell）指出。他曾经花一年时间来研究眼球的生理结构、学习相关的知识，比如角膜的弧度如何影响光的反射，以及为何瞳孔偏心不是4度会使人被认为是斜视。
    未来：克服“深谷效应”相当困难。程序员正致力于增加人脸表情的多样性，赋予不同部位的面部皮肤以不同的光泽（sheen of skin stretched across facial muscle）。当然，在游戏开发商钻研心理学和仿真机器人的同时，处理器的速度必须跟上新技术的需求。
    4.人工智能

    Courtesy Ubisoft，图片：游戏《刺客信条》中的行人独立活动。发生冲突时不同的人会有不同的反应：大打出手或者胆小畏缩。
    让1000个孩子一夜之间学会独立思考
    问题：曾经，游戏中的坏蛋仅仅是毫无目的地漫游，在快要被你打死的时候才开枪射击。现在玩家对此已经不再满足啦，他们希望对付更狡诈的敌人，还要有可以协助他们的可靠的同伴。尽管当前的人工智能已经复杂到能够满足这样的需要，但是处理器速度限制了它们的应用。“我们只能尽量让角色看起来聪明一些，”马修。梅泽罗（Mathieu Mazerole）说，他是育碧《刺客信条（Assassin’s Creed）》的首席工程师。