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                    如何使用 DirectSound 完成游戲引擎聲音系統設計

                    添加時間:2019/08/24 來源:華南理工大學 作者:易巧玲
                    在本次畢業設計中,對游戲產業的發展歷史做了較為深入的學習,并對其現狀特別是在中山本地的發展情況進行相應的調查。目前電子游戲產業基本上是處于由網絡游戲一統天下的時代,其它形式的游戲發展都相對艱難。
                    以下為本篇論文正文:

                    摘要

                      隨著電子計算機硬件與軟件技術的飛速發展,電子游戲在今天也得到很大的發展,人們從以前的一談到游戲就覺得是不務正業到現在游戲已經形成一個產業鏈并得到大多數人的認可和政府的大力支持,在國家經濟中占據到非常重要的地位,游戲開發技術的發展也經歷了幾個不同的時代。

                      隨著游戲規模的擴大,游戲引擎在游戲開發中占據著越來越重要的位置。而隨著計算機硬件的進步,玩家對游戲的要求也越來越高,缺乏聲音要素的游戲顯然是不完整的,因此,聲音系統在游戲引擎中的作用也顯得越來越重要。

                      DirectSound 是 DirectX 的一個跟聲音編程相關的重要組建,它提供了聲音編程所需要的兩個重要特性:極快的速度和極強的可控制性。因此,在進行游戲引擎設計的過程中,經常用 DirectSound 來幫助進行聲音編程。DirectSound 可以直接控制硬件緩沖區的分配,實現全雙工,在游戲編程中,幫我們輕松的實現混音、循環播放、各種常見的聲音效果并對緩沖區進行管理等多種操作。

                      但是,在游戲引擎中,聲音系統要完成的功能不僅僅是這些簡單的操作,它還必須完成和其它系統的交互。游戲中的聲音并不是獨立的,所以,聲音系統要做的另外一個工作就是完成各個系統間的交互。為了達到這個目的,需要設置在各個系統間進行信息傳遞的量來達到這個目的,如用物體的位置變量來對聲音的大小和效果進行控制??在本文中,研究如何使用 DirectSound 完成游戲引擎聲音系統的制作。

                      關鍵詞:電子游戲、引擎、音頻、DirectSound

                    Abstract

                      In nowadays,with the progress computer hardware and software technology, electronic games have also been developed greatly. Totally different from the impression it gave to people in the past, the electronic game has become an industry chain and accepted by most people. Furthermore, it obtains the government's strong support. Now, electronic games occupy a very important position in the national economy. Until now, game developping technology has gone though several different stages.

                      With the expansion of the game, the game engine becomes more and more important in the game development. In the same time, with advancements of the computer hardware, the game players demand more and more. The games which lack of sound elements have been unable to meet the requirements of the players, so the sound system in the game engine has become increasingly important role.

                      DirectSound is an important part for sound programming in DirectX. It provides two important features needed for sound programming: fast speed and strong controllability.Therefore, in the game engine designing process, it is often used to help us for sound programming. DirectSound can directly control the hardware buffer allocation and it is full-duplex. In the game programming, it helps us to achieve mixing, looping, sound effects and a variety of common buffer management and other operations easily.

                      However, in the game engine, the sound system should complete not only these simple operations, but also the interaction with other systems. The sound in the game is not independent, so the sound system must do another job--completing the interaction between various systems. To achieve that, variables should be set to deliver information between different systems, such as variable of the location of the object can be used to control the volume and the effect of the sound? In this paper, how to complete the sound engine with DirectSound will be researched.

                      Keywords: electronic game, engine, Audio, DirectSound

                      1958 年 10 月 8 日,核科學家 William Higinbotham 制作了《雙人網球》,它采用電子屏幕來表現比賽,這成為比較公認的電子游戲前身。而與它同樣廣為人知的由 ThomasT.Goldsmith Jr 和 Estle R.Mann 于 1948 年創建的“陰極射線管游樂設備”,則被認為是電子游戲的鼻祖?梢钥匆,即使是從 1958 年開始計算,電子游戲的發展也不過經歷了短短的六十多年的時間,顯然,它的發展歷史比現代意義上的電子計算機的歷史更短一些。但是,它確實已經得到極大地發展。如果我們來仔細考證一下早期所謂的電子游戲,會發現,包括 1951 年,費倫蒂國際一個研究小組建成的“尼姆羅德”計算機(這臺計算機是專門為一個世紀老游戲《尼姆》設計的,他使用燈光表示位置)以及次年,劍橋大學的 AS.Douglas 制作的《OXO》他們的設計目的都不是單純的為了娛樂,所以,他們都不能稱之為真正意義上的電子游戲。

                      無論如何,在計算機發展的早期,由于各種條件的限制,計算機本身就是一件相當奢侈的東西,它的使用受到很大的限制,且用途一般都集中在軍事或者大量的科學計算,個人機還沒有出現。從很大程度上依賴于個人計算機的電子游戲的發展自然也并不樂觀,出現的游戲種類等都是非常有限的。

                      到上個世紀 70 年代末期,個人電腦開始出現,電子游戲產業才逐漸的形成一種愛好文化,并進而形成一種產業。該產業伴隨著計算機技術的提高而發展,并對計算機的發展產生巨大的反作用,二者互相促進,在最近的三十年中,都得到了極大地發展。

                      從上個世紀的剛剛興起,到現在發展到很大規模,電子游戲的發展也經歷了幾個不同的時代,其中最主要的表現為:最初,玩家主要是跟機器玩,單機游戲盛行,游戲開發公司大多通過出售軟件版權獲取利潤,人工智能在游戲中得到廣泛的利用;隨著游戲產業的發展,人們開始不滿足于和機器的對站中。恰好在此時,計算機網絡開始普及。

                      人們很快意識到,與電腦玩,樂趣是有限的,而無限的樂趣存在于人與人之間的互動中,因此,網絡游戲逐漸開始盛行。

                      一直到上個世紀末,國產游戲都處于一個讓人覺得很不樂觀的狀況。一方面由于眾所周知的原因:國內軟件市場本身不夠規范,盜版軟件的廣泛存在給游戲行業的發展埋下了難以排除的障礙;另一方面,國產游戲制作技術從本身上來說存在極大的問題。

                      很多資深的玩家應該都還記得 1997 年 4 月 27 日這個日子,相當多的人都把這一天當作國產游戲恥辱的里程碑:在這一天,發行了一款叫作《血獅》的國產游戲。在這一款游戲發行之前,進行了鋪天蓋地的廣告宣傳。從 97 年初開始,國內各大游戲媒體上就開始刊登《血獅》的彩版廣告,封面是一個身穿迷彩服的中國士兵,下面是一些很有煽動性的話和一些靜態圖片。當時絕大多數玩家的熱血都被煽動起來了,廣大的玩家對這款游戲寄予了極大的期望,認為它一定可以是一部劃時代的巨著。因此,這個游戲在首發前創造了 4 萬多套的驚人的訂貨量,這是一個非常了不起的數字。

                      《血獅》終于正式與玩家見面了!

                      有玩家對這款游戲做了這樣的描述:游戲中平民房與其它物體并不成比例;什么 3D模型很差勁,經常見到坦克頭變為坦克底座,即有兩個坦克底座層疊在一起……士兵的動作更是少,像素級的移動使得士兵的移動超級緩慢……兩國交戰,士兵們竟在悠閑地散步,有的竟在近距離接受敵人的洗禮而不還手,連基本的防衛 AI 都沒有?刂萍夹g也十分差勁,遠離真實,士兵的進攻路線無任何的軌跡,士兵沒有什么所謂的智能狀態方案。例如:命令士兵前去某地,通常有 50%是不聽命令的;命令一群士兵去攻擊敵方士兵,有的南轅北轍,有的呆站想入非非,有的趴在地上睡大覺,有的卻原地亂扔手榴彈,有的倒是挺勤力地在原地繞圈子做熱身運動……只有一個士兵去近距離扔手榴彈……當你指揮坦克去攻擊某物體(如敵坦克)的時候,該己方坦克卻"聰明"地攻擊兵營,命令士兵到某地,常常因中間有障礙物而停下,而不會繞道而行,敵人的 AI 與己方一樣低,游戲根本就無法進行下去。

                      這個游戲徹底打擊了國內玩家的信心,從此,國產游戲陷入一個低谷。只有很少一部分人還在堅持(這很少一部分人包括了游戲開發者和游戲玩家)。但總的說來,加上國內盜版猖獗等基本情況,國產游戲就處于一個相當羸弱的狀態。還在苦苦堅持的那一部分開發者,也只能是入不敷出的一種狀態。

                      也是在這個時候,游戲市場出現了一個重大的變化:游戲的盈利模式從根本上發生了改變。此前,游戲大多是通過賣版權獲取利潤,這在中國的國情下,顯然很難生存,游戲企業也需要盈利,當沒有利潤時,就難以支持進一步的開發。單機游戲包括早期通過出賣版權獲取利益的網絡游戲的利潤被盜版游戲搶占到只剩下很可憐的一點,根本無法維持自身的生存。而現在,游戲的盈利模式發生了改變,玩家都可以免費的下載游戲客戶端,免費注冊,游戲從單機游戲,從人與電腦間的互動轉向網絡游戲,人與人之間的互動,然后,再采取游戲時間收費(如《魔獸世界》《EVE》都是時間收費方式的),或者道具收費(如《征途》《穿越火線》《雅典娜 2》等都是這種收費方式)的模式來獲得利潤,此外,還有一種客戶端收費的模式:通過付費客戶端或者序列號綁定戰網賬號進行銷售的游戲,這種情況多見于個人電腦普及的歐美以及家用機平臺網絡。像《戰地叛逆連隊 2》《反恐精英起源》《星際爭霸 2》《使命召喚現代戰爭 2》都是序列號綁定賬號收費的。中國的游戲行業也開始有了新的起色,這一切,以 2001 年 9 月,盛大開始代理韓國網游《傳奇》為轉折點。

                      這在很大程度上解決了盜版對游戲產業的影響,由于客戶端本來就由運營商免費提供,盜版不再有意義。所以,中國的游戲企業迎來了它的黃金時代。游戲產業得到迅速發展,并帶動一系列相關產業的發展。

                    如何使用 DirectSound 完成游戲引擎聲音系統設計:

                    游戲引擎聲音系統用例分析
                    游戲引擎聲音系統用例分析

                    DirectX 頭文件和庫文件路徑設置
                    DirectX 頭文件和庫文件路徑設置

                    Win32 Application 工程建立示意圖
                    Win32 Application 工程建立示意圖

                    建立 MFC AppWizard 工程示意圖
                    建立 MFC AppWizard 工程示意圖

                    建立基于對話框的程序示意圖
                    建立基于對話框的程序示意圖

                    設置 DirectSound 連接函數庫和頭文件
                    設置 DirectSound 連接函數庫和頭文件

                    目 錄

                      摘 要
                      ABSTRACT
                      第一章 緒論
                        1.1 電子游戲的發展背景
                          1.1.1. 電子游戲的起源
                          1.1.2. 國產游戲的發展
                        1.2 電子游戲開發技術
                          1.2.1 電子游戲開發技術的發展
                          1.2.2 游戲引擎的功能
                          1.2.3 引擎技術
                      第二章 游戲開發簡介
                        2.1 游戲引擎開發工具介紹
                          2.1.1 開發工具比較
                          2.1.2 DirectX 功能簡介
                        2.2 游戲中的聲音編程
                          2.2.1 聲音基礎
                          2.2.2 計算機中的聲音表示
                          2.2.3 游戲中的聲音處理
                          2.2.4 DirectSound 和 DirectMusic 比較
                      第三章 游戲平臺設計
                        3.1 游戲架構
                          3.1.1 游戲硬件架構
                          3.1.2 游戲軟件框架
                          3.1.3 聲音平臺框架
                        3.2 DIRECTSOUND 的使用介紹
                          3.2.1 DirectSound 的播放對象
                          3.2.2 DirectSound 設備
                          3.2.3 其它相關概念
                          3.2.4 DirectSound 緩沖區
                          3.2.5 標準音效
                        3.3 使用 DIRECTSOUND 搭建游戲聲音處理組件
                          3.3.1 游戲聲音組件應完成的功能
                          3.3.2 DirectSound 的使用環境
                          3.3.3 建立 DirectSound 工程
                          3.3.4 使用 DirectSound 的一般步驟
                          3.3.5 具體功能實現
                          3.3.6 與其它部分的交互
                      第四章 結論
                        4.1 本地游戲產業發展概況
                        4.2 游戲開發技術
                        4.3 效果展示
                      參考文獻
                      附錄
                      致謝

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