图形图像处理技术游戏课件

图形图像处理技术图形图像处理技术是游戏开发的重要组成部分。它涉及图像的创建、修改和显示，为玩家呈现逼真的游戏世界。课程介绍11.课程概述本课程涵盖图形图像处理技术的原理和实践，并结合游戏开发案例进行深入讲解。22.课程目标帮助学生掌握图形图像处理技术的核心知识和技能，为游戏开发和相关领域奠定基础。33.课程内容涵盖2D和3D图形处理技术，包括图形基础、绘制算法、渲染技术、游戏引擎等。44.课程形式理论讲解、案例分析、实践操作相结合，并提供丰富的学习资源和技术支持。课程目标掌握图形图像处理技术学习2D和3D图形图像处理基础理论和实践方法，掌握图形绘制、变换、渲染等技术。了解游戏开发流程学习游戏开发的基本流程，包括创意构思、策划设计、美术制作、程序开发、测试发布等环节。熟悉游戏引擎使用掌握Unity游戏引擎的基本操作，学会使用引擎提供的工具进行游戏开发，并能够独立完成简单的游戏项目。图形图像基础知识像素像素是构成数字图像的基本单元，它代表了图像中的一个点。颜色颜色模型定义了图像中每个像素的颜色表示方法，如RGB，CMYK。图像格式各种图像格式，如JPEG，PNG，BMP，GIF，用于存储和传输数字图像。分辨率图像分辨率表示每英寸的像素数量，影响图像的清晰度和细节。2D图形基础概念像素和点2D图形由像素组成，像素是图像的基本单元。每个像素都有自己的颜色，这些像素排列在一起形成图像。分辨率和尺寸图像的分辨率指的是像素的数量，尺寸指的是图像的物理大小。高分辨率的图像包含更多像素，因此图像更加清晰。颜色模型RGB，CMYK和HSV是常见的颜色模型，它们用于表示颜色。不同的模型适合不同的用途，例如，RGB模型用于显示器，CMYK模型用于印刷。位图和矢量图位图图像由像素组成，而矢量图由数学方程定义。矢量图可以无限放大而不会失真，位图图像则会变得模糊。2D图形基本元素点点是构成图形的最小单位。它没有大小和形状，只有位置。线线是由多个点连接而成的。线可以是直线，也可以是曲线。面面是由多条线围成的闭合区域。多边形多边形是由多条线段首尾相连组成的封闭图形。2D图形绘制算法1直线绘制算法Bresenham算法，DDA算法等2圆形绘制算法中点圆算法，Bresenham圆算法等3多边形填充算法扫描线算法，种子填充算法等4曲线绘制算法贝塞尔曲线，B样条曲线等2D图形绘制算法是计算机图形学中的重要组成部分，用于将抽象的几何图形转化为屏幕上的像素点。各种算法根据不同的特点，适用于不同的图形绘制场景。2D变换基础平移沿坐标轴移动物体，改变物体位置。旋转绕固定点旋转物体，改变物体方向。缩放按比例改变物体大小，改变物体尺寸。剪切沿某个方向拉伸物体，改变物体形状。2D图形渲染技术光栅化将几何图形转换为像素，并将像素绘制到屏幕上，形成图像。纹理映射将纹理图像应用于几何图形表面，增加图形细节和视觉效果。着色器程序代码控制像素的渲染方式，实现各种特殊效果。混合和透明度将多个渲染结果混合在一起，实现透明物体和半透明效果。3D图形基础概念坐标系和向量3D图形处理需要使用三维坐标系表示空间位置，并使用向量来描述方向和大小。坐标系通常采用右手坐标系，向量则用于表示点、线、面等几何元素的位移、方向和大小。几何体3D图形中常见的几何体包括点、线、三角形、四边形、球体、立方体、圆柱体、圆锥体等。这些几何体通过顶点、边、面等元素构成，并使用相应的数学公式进行描述。材质和纹理材质用于定义物体表面特性，例如颜色、反射率、透明度等。纹理则提供更精细的表面细节，例如图案、材质、凹凸等。通过材质和纹理的组合，可以创建更逼真的3D物体。3D几何建模基础多边形3D模型的构建基础，用多边形网格来表示物体的表面。顶点多边形网格的组成元素，定义了模型的形状和位置。边连接相邻顶点的线段，构成多边形网格的框架。面由多个边组成的封闭区域，代表模型的表面。3D图形变换1平移改变物体的位置，通过移动向量实现。2旋转改变物体方向，通过旋转轴和角度实现。3缩放改变物体大小，通过缩放比例实现。3D场景渲染1模型加载将3D模型数据导入场景2光照计算模拟光线照射效果3材质渲染根据材质属性生成画面4阴影生成模拟物体遮挡效果3D场景渲染是将虚拟世界转化为图像的过程。游戏引擎会根据3D模型、材质、灯光等信息进行计算，最终输出图像。渲染技术直接影响游戏的画面质量和视觉体验。光照模型和阴影处理1光照模型模拟真实世界光线照射物体，例如方向光、点光源和聚光灯，以及环境光。2阴影生成阴影计算需要根据光源位置、物体形状以及遮挡关系来确定。3阴影效果阴影效果可以提高场景的真实感，增强视觉效果，增强深度感。4阴影类型阴影类型包括硬阴影和软阴影，以及其他技术，例如阴影贴图。纹理贴图技术细节和深度纹理贴图是游戏中赋予物体表面真实感的关键技术，添加纹理可以呈现丰富的细节和材质效果。环境氛围纹理贴图可以为游戏场景营造更真实的视觉效果，例如墙面、地面、物体表面等。材质和光照纹理贴图可以用来模拟不同材质的表面，例如木头、金属、布料等，并可以影响光照效果，营造更真实的视觉效果。粒子系统和特效粒子系统粒子系统模拟各种自然现象，如烟雾、火焰、水流等。在游戏中，粒子系统可以用来创建逼真的特效，如爆炸、魔法效果等。特效设计特效设计是游戏开发的重要组成部分，可以增强游戏体验。特效可以分为两种类型：视觉特效和音效特效。游戏引擎概述游戏引擎是游戏开发的核心，它提供了构建游戏所需的基础框架和工具。游戏引擎负责处理游戏逻辑、图形渲染、物理模拟、音频管理、输入输出等各种功能。Unity基础跨平台游戏引擎Unity支持多种平台，包括PC、移动设备、网页和主机。丰富的游戏功能Unity提供多种游戏功能，例如物理引擎、图形渲染、音效、动画和网络功能。C#脚本语言Unity使用C#语言编写游戏逻辑和功能。Unity编辑器操作创建项目在UnityHub中创建新项目，选择合适的游戏引擎版本和项目类型。选择项目文件夹路径并命名项目。场景视图场景视图用于构建和编辑游戏场景，包含场景中的所有游戏对象。可以通过拖动和缩放来浏览场景视图。游戏视图游戏视图用于预览游戏运行效果，可以实时查看游戏场景和对象的行为。层次视图层次视图显示场景中所有游戏对象的层次结构。可以方便地查看、选择和管理游戏对象。检视面板检视面板用于查看和修改所选游戏对象的属性，包括组件和脚本。GameObject和组件GameObject游戏中的所有对象都是GameObject，如玩家、敌人、道具等。组件组件是附加在GameObject上的功能模块，如渲染器、碰撞器、脚本等。组件关系GameObject可以包含多个组件，组件之间可以互相影响。重要性GameObject和组件是构建游戏场景的核心元素，需要熟练掌握。资源管理Unity资源商店丰富的资源库，提供各种模型、纹理、脚本、音效等资源，满足游戏开发需求。项目资源管理合理组织项目资源，提高工作效率，方便资源查找和更新。资源优化优化资源大小和加载速度，提高游戏性能和用户体验。脚本编程基础11.语言选择C#语言是Unity首选，它易于学习且功能强大，支持面向对象编程.22.基本语法掌握变量、数据类型、运算符、流程控制等基本语法，为编写游戏逻辑奠定基础.33.函数和方法学会定义函数和方法，将代码模块化，提高代码可读性和可维护性.44.面向对象编程了解类、对象、继承和多态等面向对象编程概念，编写更结构化和可扩展的代码.事件和输入管理游戏控制面板游戏控制面板接收用户输入，例如键盘按键、鼠标点击和触控操作，并将其转换为游戏逻辑可识别的事件。玩家角色控制游戏开发人员需要将输入事件与游戏对象的行为关联起来，例如将键盘方向键映射到角色的移动，实现玩家的控制。场景交互事件游戏场景中的物件、角色以及环境元素都能触发事件，例如碰撞检测、触发器，玩家与场景的交互行为也会产生事件。界面按钮点击游戏界面元素的点击事件，例如游戏菜单中的选项选择、道具使用、关卡切换等都需要进行事件处理。碰撞检测和物理引擎1碰撞检测判断游戏物体是否发生碰撞2物理引擎模拟现实世界的物理规律3应用角色移动、物体互动碰撞检测是判断游戏物体是否发生接触的关键技术。物理引擎则在碰撞的基础上模拟现实世界的物理规律，例如重力、摩擦力等，从而使游戏中的物体表现得更加真实。摄像机和UI系统摄像机摄像机控制游戏的视角和画面呈现，影响玩家的体验。UI系统UI系统负责与玩家交互，包括菜单、按钮、提示等界面元素。交互游戏玩家通过UI系统与游戏进行交互，例如选择选项、操作角色、控制游戏进程。特效和后期处理特效制作特效能够提升游戏视觉效果，增强沉浸感。使用粒子系统、动画和脚本，可以创建逼真的火焰、爆炸、烟雾和雨雪效果。后期处理后期处理可以改善游戏画面质量，营造特定氛围。通过色调调整、模糊、锐化和景深等技术，可以增强画面深度和美感。游戏开发流程1需求分析和策划确定游戏类型、目标玩家群体、游戏玩法和核心机制。设计游戏世界观、剧情、角色、关卡、道具等内容。2原型设计和开发使用游戏引擎或工具创建游戏原型，测试和调整游戏玩法。编写代码、设计游戏界面和音效。3测试和优化进行游戏内部测试和外部测试，收集反馈并进行优化调整。优化游戏性能，修复bug，提升游戏体验。4发布和推广选择合适的平台发布游戏，并进行推广宣传。收集玩家数据和反馈，持续更新和维护游戏。实战案例分享本节课将分享一些游戏开发的实战案例，例如简单的