问题

做游戏不仅要编程能力还要计算机其它方面的知识吗?

回答
游戏开发这趟旅程,就像建造一座宏伟的数字王国,光有“编程”这一个工具,就像只有一把锤子,很多精细活儿和坚固的基础就难以顾及了。所以,是的,除了编程,还需要不少计算机其他方面的知识,而且这些知识往往是相辅相成的,能让你的游戏王国既漂亮又好用。

咱们就来掰扯掰扯,为啥编程之外的知识这么重要,以及具体是哪些方面:

1. 计算机图形学:让你的游戏“看得见”

为啥重要? 游戏最直观的魅力就在于它的视觉表现。编程是实现这些画面的“骨架”,但图形学才是给它“穿上华丽外衣”的关键。如果你想做出逼真的3D场景、流畅的动画、炫酷的光影效果,或者 even 风格化的2D像素画,图形学知识是绕不过的坎。
具体包含啥?
三维几何与变换: 理解物体是怎么在三维空间里摆放、旋转、缩放的。比如,你写代码让一个角色往前走,背后就是坐标系的移动和矩阵运算。
渲染管线: 计算机是如何一步步把三维场景变成我们屏幕上看到的二维画面的?这涉及到顶点处理、光栅化、纹理映射、着色(Shader)等等。Shader编程(比如HLSL、GLSL)就是用代码来控制光照、材质、特效的,那是真·魔法。
纹理与材质: 物体表面看起来是什么材质?光滑还是粗糙?反光还是吸光?这些都是通过纹理(贴图)和材质属性来控制的。UV展开、贴图采样这些都属于范畴。
光照与阴影: 游戏里的光源是怎么工作的?物体之间的光影关系怎么计算?实时阴影的绘制技术(如阴影贴图)是游戏逼真度的重要体现。
动画: 骨骼动画、蒙皮、关键帧动画,这些都涉及计算机如何根据数据驱动物体变化,让它动起来。

2. 计算机体系结构与操作系统:让你的游戏“跑得快”

为啥重要? 游戏往往需要处理海量的数据和复杂的计算,如果不知道计算机底层是怎么工作的,很容易写出效率低下、卡顿的游戏。了解这些能让你写出更优化的代码,充分发挥硬件性能。
具体包含啥?
CPU与内存: 游戏逻辑、AI计算、物理模拟都离不开CPU。内存如何管理,数据如何存储,直接影响到游戏加载速度和运行时占用的资源。你得知道什么叫栈、堆,什么时候会发生内存泄漏。
多线程与并发: 现代游戏都需要利用多核CPU,把任务分配给不同的线程并行处理。怎么安全有效地进行多线程编程,避免死锁、竞态条件,是提高游戏性能的关键。
GPU原理: GPU是图形渲染的“主力军”,了解GPU的工作方式,比如它的并行计算能力,能帮助你更好地编写Shader,设计高效的渲染流程。
文件系统与I/O: 游戏需要加载模型、纹理、音频、配置等大量文件。高效的文件读写、数据压缩、缓存机制,都能影响游戏的启动时间和加载速度。

3. 数据结构与算法:让你的游戏“聪明”且“高效”

为啥重要? 无论是在游戏逻辑、AI设计,还是在优化渲染、物理模拟,数据结构和算法都是基础中的基础。好的算法能让游戏在处理大量信息时依然保持流畅,坏的算法则可能成为性能的“绞肉机”。
具体包含啥?
常用数据结构: 数组、链表、栈、队列、哈希表、树(二叉树、B树)、图等等。比如,在一个大型开放世界游戏中,如何快速查找附近的敌人?用空间划分的数据结构(如四叉树、八叉树)就很重要。
核心算法: 排序(快速排序、归并排序)、搜索(二分查找)、图算法(寻路算法A)、动态规划、随机化算法等。游戏AI中的寻路、路径规划,战斗中的策略计算,都离不开它们。
性能分析与优化: 了解各种算法的时间和空间复杂度,知道如何在特定场景选择最合适的算法,并且能用工具分析代码瓶颈,进行针对性优化。

4. 软件工程与设计模式:让你的游戏“稳定”且“易维护”

为啥重要? 游戏项目通常规模庞大,参与的开发者也很多。良好的软件工程实践和设计模式能保证代码的可读性、可维护性、可扩展性,减少bug,让团队协作更顺畅。
具体包含啥?
面向对象编程(OOP)/面向数据编程(DOP)/ECS(实体组件系统): 不同的编程范式有不同的优缺点。比如,ECS模式在现代游戏引擎中非常流行,因为它能很好地管理大量游戏对象和它们的行为。
设计模式: 单例模式、工厂模式、观察者模式、状态模式、策略模式等等。这些模式是解决常见设计问题的“套路”,能让你的代码结构更清晰、更灵活。
版本控制(Git): 必须掌握,否则多人协作会变成灾难。
测试与调试: 编写单元测试、集成测试,熟练使用调试工具,是保证游戏质量的关键。

5. 网络编程(多人游戏必备):让你的游戏“联网”

为啥重要? 如果你做的是多人在线游戏,网络编程就是你的“生命线”。如何保证数据的同步、低延迟、抗丢包,是技术难点。
具体包含啥?
TCP/UDP协议: 了解它们的区别和适用场景,比如TCP可靠但慢,UDP快但可能丢包。
网络通信模型: 客户端/服务器(C/S)架构,点对点(P2P)架构。
同步与状态管理: 如何让所有玩家看到一致的游戏状态?这是多人游戏的核心难题。
网络安全: 防作弊、加密等。

6. 游戏引擎内部原理:让你“事半功倍”

为啥重要? 现代游戏开发大多依赖成熟的游戏引擎,如Unity、Unreal Engine。但仅仅会用引擎的API是不够的,理解引擎内部的工作原理,能让你更深入地定制引擎、解决复杂问题,写出更高效的游戏代码。
具体包含啥?
引擎架构: 引擎是怎么组织各种系统(渲染、物理、音频、输入)的?
脚本系统与底层C++: 很多引擎提供脚本语言(C for Unity, C++ for Unreal),但了解引擎核心是用C++写的,以及它们是如何通过接口暴露给脚本的,很有帮助。
资源管理: 引擎如何加载、管理、卸载各种游戏资源。
物理引擎(Box2D, PhysX): 游戏中的碰撞检测、刚体模拟等。
AI系统: 导航网格(NavMesh)、行为树等。

总结一下,为什么要有这些“额外”的知识?

实现创意: 很多酷炫的游戏效果(比如逼真的水波、火焰粒子)需要图形学知识来实现。
性能保障: 游戏吃配置是常态,了解底层原理能让你写出更优化的代码,照顾到更广泛的玩家群体。
解决难题: 游戏中遇到的各种bug、性能瓶颈,往往需要结合多个领域的知识才能找到解决方案。
高效开发: 好的设计和工程实践能让你更快地开发出高质量的游戏,减少返工。
深入定制: 当你遇到引擎或工具的局限时,这些底层知识能帮助你进行更深入的修改和扩展。

所以,游戏开发不仅仅是写几行代码让一个方块动起来那么简单,它是一个综合性的技术活儿。从视觉的呈现、到运行的流畅、再到逻辑的严谨,每一个环节都需要不同的知识支撑。当然,没人能成为全能选手,但拥有这些更广泛的计算机基础知识,能让你在游戏开发的道路上走得更远,也更有底气去实现那些天马行空的游戏创意。

网友意见

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对于有这种想法的同学,我想和你说的是计算机只是工具,编程只是这种工具的使用相关的知识之一。

仅仅会工具的使用,几乎是干不成任何事情的。除了比赛谁工具使用得更熟练以外。

比如,标枪投得很远,也许你可以去参加运动会,甚至你可以成为奥运冠军。但是对于打猎,你依然一窍不通。你很可能压根就找不到猎物在哪里,何谈捕捉猎物。

我们当前的学习,很多时候都类似于在进行比赛,技巧的比赛,与生产生活脱离的比较严重。这还不是最为严重的问题,更为严重的是十几年学下来之后我们会以为这就是干事情的方法。

我建议学生朋友们时刻记得,学校和书本上的,只是基础和技巧。这些很重要,但是只是事情的一部分。

当然,感谢社会化组织分工,这让很多工作岗位的边界被清晰定义,很多时候作为打工人我们并不需要了解事情的全貌,从学校出来只要稍加熟悉就可以适应大部分的工作。

这并没有什么问题,毕竟大部分人,包括我自己都是这样活着的。这也是社会对大多数人的期待,教育体系也就是为此设计的。

但是,我知道这样活着,只能是帮助实现别人的梦想。我们也许可以努力寻找一致,使得实现别人梦想的同时能够(部分)实现自己的梦想,不过这需要很多运气。

如果真要实现自己的梦想,那比起具体的技巧和能力,你更加需要的是对于你想做的事情的整体的认知和能力。

比如,题主想做游戏。那么最为重要的是,搞清楚你为什么想要做游戏,想做什么样的游戏。即便你不会编程,即便你不懂计算机,也并不妨碍你将你的想法和构思以别的方式,比如纸笔描述出来。

将你的想法展现给你的朋友们看,聆听他们的反馈。看看他们是否会觉得这个游戏有意思。

注意你的想法要具体,而不是天花乱坠地写一通让别人脑补,十个朋友看了其实想到的是十个完全不同的游戏。

如果你的朋友们普遍觉得你的想法不错,那么接下来才是学习具体的技术技巧,或者找合作伙伴来帮助你实现你的梦想。

否则冒冒然学个编程,最终你会提出知乎上经典问题:编程我会,但是就是感觉啥都写不出来,这是为啥?

当然那也没啥,只要你活儿好,让别人告诉你要写啥,然后发你工资就好。从此过上幸福的工具人日子。

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