物理教育游戏中的引擎设计与实现
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密 惠 保
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资料介绍：
游戏特点
2.2.1 游戏性
（1）挑战的乐趣。
整个游戏由许多关卡构成，关卡的难度是逐步提升的。每一个关卡对玩家来说都是一个挑战。只有利用自己所学的知识，经过一定的计算，才能够顺利的通关。通关之后，玩家会得到一个分数，这个分数决定了玩家的等级。也就是说，玩家不仅在一个关卡当中得到了挑战，同样他也接受着周围玩伴的挑战。当然，一个游戏的最大吸引力就是在于玩家顺利的通过挑战。得到应有的尊敬。
（2）探索的乐趣。
游戏的世界[5]对于玩家来说是未知的，玩家不知道下一个关卡的构成，以及出现的人物。游戏的过程并不是单一的，虽然每一个关卡只有一个开始点和一个结束点，但是玩家可以通过各种途径来得出结果。当然，通过最简便方式通关的玩家会得到相应的奖励。因此，在游戏中玩家永远保持着一个好奇的心。 （3）实践的乐趣。
相信许多人都有过过在课堂中所有的学习的目的只是为了做题目的感觉，而这个游戏为我们所掌握的知识提供一个可以利用他们的平台，没有一定的物理和数学的知识，是很难通关的。
只有当自己利用自己所学的知识，通过了关卡，那种胜利的感觉是不言而喻的。
2.2.2 益智性
益智性[6]是本游戏最大的亮点。而且本游戏和普通的益智游戏最大的不同是本游戏采用在物理课堂上所学习的知识作为本游戏的基础。也就是说没有一定的物理知识，是无法顺利的通关的。 本文来自think58 [来源：http://www.think58.com]
不同于其他教育类游戏，本游戏将所需要掌握的知识很好的融入到游戏当中，没有枯燥的答题，取而代之的是生动的游戏，玩家通过对游戏的操作，模拟在物理实验室中的活动。而且在游戏当中，可以模拟出在物理实验室当中无法实现的过程，比如说重力的改变等等。这样可以使玩家更全面，更灵活的掌握在物理课程中所学习的知识。
游戏的过程采用数字与动画相对应的模式。玩家如果不通过数字精确的计算是很难达到通关的要求。而动画对数字的模拟，可以最大程度的提升玩家的置入性。玩家不会因为枯燥的数字而拒绝游戏。
2.3游戏设定
2.3.1 世界设定
游戏中的世界是在最大限度上对现实物理运动的模拟。玩家所处的场所在飞船的研究实验室当中，玩家操纵机器人对滚珠进行传递。途中会经过不同特性的实验室，在不同的实验室当中，玩家都需要利用自己的知识去应付不同的物理环境。
2.3.2 游戏规则
玩家进入游戏之后，会有3次机会。必须在规定的时间当中，利用不同的机器人的不同特性，操纵滚珠从起始位置到达指定的地点。这样算做顺利的通关。玩家的通关分数为所剩生命数乘以所剩时间数。
当玩家3次机会使用完毕之后，算做游戏结束。玩家在通关过程当中如果采用最优化的路径或者算法，可以得到相应的奖励。 copyright think58
XNA 游戏开发技术
3.1 XNA 概述
微软在2006年发布了XNA Game Studio Express[7]，在XNA中，X代表微软掌握的技术资源，DirectX和Xbox；N代表次世代(Next Generation)；A代表架构(Architecture)。以DirectX为原型，微软希望把XNA发展为所有游戏开发平台的通用标准。如此一来将实现游戏开发工具的无缝嵌入和平滑过渡。而XNA Framework是一系列帮助开发人员编写游戏的类库。
XNA Framework的一个关键目标是实现游戏在Windows和Xbox 360分别运行的简易性，可以先在Windows上开发一个游戏，然后简单的移植到Xbox360上去。XNA Framework提供一系列可以涵盖大约95%功能的跨平台APIs。估计大部分游戏是跨平台的。
制作游戏是一项有难度的工作。任何人想要成为专业游戏开发人员都十分的困难。常常要在如何实现绘图，输入，运动等地方反复试验而浪费大量的时间和代码。XNA Framework的另一个目的就是使这一切变得容易起来，使你可以在头五分钟内开始编写你的游戏。不必要考虑创建窗口，消息事件队列的弹出和处理，不需要给出图片处理程序甚至掌握显示模式。不需要创建一个图形设备然后在窗口重新定义大小和最小化的时候管理它。XNA Framework替你处理了这一切。要做的第一件事就是为你的游戏逻辑写代码。
3.2 XNA 素材管道
XNA Framework素材管道[8]用来简化把外部数字素材转化到XNA Framework工程的过程。从一件游戏素材被创建（比如一辆车或者人物模型），到素材可以被实际游戏代码访问的过程可以分为四个主要的步骤。 和素材管道的概念相对应，在开发过程中以下这些步骤会按顺序发生：
3.2.1 导入器
导入器是由第三方开发的，用来转换特定工具创建的素材文件。 例如，素材管道包含了两个导入器以支持主流的素材格式：DirectX的 X文件（.x）和Autodesk FBX格式(.fbx)。 这个导入器导入基本的几何体类型，如:网格和顶点，并转换成相关素材处理器使用的中间格式。
当素材第一次被编译的时候，导入器读入外部导入的原始文件，然后把数据转换成所支持的“文档对象模型”（DOM）类型。这些类型包括了多种作为表示资源的强类型，例如表示网格，顶点，还有材质资源的类型。 一旦导入器为导出的游戏对象读入数据，数据将被传给素材和图象的DOM。这些 DOM 将作为素材和图象对象的强类型来负责表示这些导出的数据。
3.2.2 素材处理器
素材处理器接收在上一步中为每一个标准DOM类型而生成的托管对象作为输入参数。但是，如果素材处理器生成了一个自定义的托管对象，任何的功能(包括加载和保存到二进制文件)都必须由开发者自己编写。素材处理器依赖于特定类型的资源。举个例子，如果资源包含了网格对象，那么将生成基于 MeshContent 的对象。 think58
3.2.3 序列化
在游戏资源加入到工程以后，素材管理器会生成托管代码。托管代码被序列为一个精简二进制格式。这个格式仅为XNA Framework设计，无法应用于其他的运行端。
3.2.4 加载器
最后一步是的加载器类。 它负责在游戏运行时加载和卸载托管代码。从一个高级层次来看，一次编译操作就可以协调和控制素材管道，它协调所有组件的执行，并且看起来和Visual C# Express编译相似。 它生成相应的二进制，并提供错误处理和其他常见的编译功能。
2.2.1 游戏性
（1）挑战的乐趣。
整个游戏由许多关卡构成，关卡的难度是逐步提升的。每一个关卡对玩家来说都是一个挑战。只有利用自己所学的知识，经过一定的计算，才能够顺利的通关。通关之后，玩家会得到一个分数，这个分数决定了玩家的等级。也就是说，玩家不仅在一个关卡当中得到了挑战，同样他也接受着周围玩伴的挑战。当然，一个游戏的最大吸引力就是在于玩家顺利的通过挑战。得到应有的尊敬。
（2）探索的乐趣。
游戏的世界[5]对于玩家来说是未知的，玩家不知道下一个关卡的构成，以及出现的人物。游戏的过程并不是单一的，虽然每一个关卡只有一个开始点和一个结束点，但是玩家可以通过各种途径来得出结果。当然，通过最简便方式通关的玩家会得到相应的奖励。因此，在游戏中玩家永远保持着一个好奇的心。 （3）实践的乐趣。
相信许多人都有过过在课堂中所有的学习的目的只是为了做题目的感觉，而这个游戏为我们所掌握的知识提供一个可以利用他们的平台，没有一定的物理和数学的知识，是很难通关的。
只有当自己利用自己所学的知识，通过了关卡，那种胜利的感觉是不言而喻的。
2.2.2 益智性
益智性[6]是本游戏最大的亮点。而且本游戏和普通的益智游戏最大的不同是本游戏采用在物理课堂上所学习的知识作为本游戏的基础。也就是说没有一定的物理知识，是无法顺利的通关的。 本文来自think58 [来源：http://www.think58.com]
不同于其他教育类游戏，本游戏将所需要掌握的知识很好的融入到游戏当中，没有枯燥的答题，取而代之的是生动的游戏，玩家通过对游戏的操作，模拟在物理实验室中的活动。而且在游戏当中，可以模拟出在物理实验室当中无法实现的过程，比如说重力的改变等等。这样可以使玩家更全面，更灵活的掌握在物理课程中所学习的知识。
游戏的过程采用数字与动画相对应的模式。玩家如果不通过数字精确的计算是很难达到通关的要求。而动画对数字的模拟，可以最大程度的提升玩家的置入性。玩家不会因为枯燥的数字而拒绝游戏。
2.3游戏设定
2.3.1 世界设定
游戏中的世界是在最大限度上对现实物理运动的模拟。玩家所处的场所在飞船的研究实验室当中，玩家操纵机器人对滚珠进行传递。途中会经过不同特性的实验室，在不同的实验室当中，玩家都需要利用自己的知识去应付不同的物理环境。
2.3.2 游戏规则
玩家进入游戏之后，会有3次机会。必须在规定的时间当中，利用不同的机器人的不同特性，操纵滚珠从起始位置到达指定的地点。这样算做顺利的通关。玩家的通关分数为所剩生命数乘以所剩时间数。
当玩家3次机会使用完毕之后，算做游戏结束。玩家在通关过程当中如果采用最优化的路径或者算法，可以得到相应的奖励。 copyright think58
[版权所有：http://think58.com]
XNA 游戏开发技术
3.1 XNA 概述
微软在2006年发布了XNA Game Studio Express[7]，在XNA中，X代表微软掌握的技术资源，DirectX和Xbox；N代表次世代(Next Generation)；A代表架构(Architecture)。以DirectX为原型，微软希望把XNA发展为所有游戏开发平台的通用标准。如此一来将实现游戏开发工具的无缝嵌入和平滑过渡。而XNA Framework是一系列帮助开发人员编写游戏的类库。
XNA Framework的一个关键目标是实现游戏在Windows和Xbox 360分别运行的简易性，可以先在Windows上开发一个游戏，然后简单的移植到Xbox360上去。XNA Framework提供一系列可以涵盖大约95%功能的跨平台APIs。估计大部分游戏是跨平台的。
制作游戏是一项有难度的工作。任何人想要成为专业游戏开发人员都十分的困难。常常要在如何实现绘图，输入，运动等地方反复试验而浪费大量的时间和代码。XNA Framework的另一个目的就是使这一切变得容易起来，使你可以在头五分钟内开始编写你的游戏。不必要考虑创建窗口，消息事件队列的弹出和处理，不需要给出图片处理程序甚至掌握显示模式。不需要创建一个图形设备然后在窗口重新定义大小和最小化的时候管理它。XNA Framework替你处理了这一切。要做的第一件事就是为你的游戏逻辑写代码。
[资料来源：http://THINK58.com]
3.2 XNA 素材管道
XNA Framework素材管道[8]用来简化把外部数字素材转化到XNA Framework工程的过程。从一件游戏素材被创建（比如一辆车或者人物模型），到素材可以被实际游戏代码访问的过程可以分为四个主要的步骤。 和素材管道的概念相对应，在开发过程中以下这些步骤会按顺序发生：
3.2.1 导入器
导入器是由第三方开发的，用来转换特定工具创建的素材文件。 例如，素材管道包含了两个导入器以支持主流的素材格式：DirectX的 X文件（.x）和Autodesk FBX格式(.fbx)。 这个导入器导入基本的几何体类型，如:网格和顶点，并转换成相关素材处理器使用的中间格式。
当素材第一次被编译的时候，导入器读入外部导入的原始文件，然后把数据转换成所支持的“文档对象模型”（DOM）类型。这些类型包括了多种作为表示资源的强类型，例如表示网格，顶点，还有材质资源的类型。 一旦导入器为导出的游戏对象读入数据，数据将被传给素材和图象的DOM。这些 DOM 将作为素材和图象对象的强类型来负责表示这些导出的数据。
3.2.2 素材处理器
素材处理器接收在上一步中为每一个标准DOM类型而生成的托管对象作为输入参数。但是，如果素材处理器生成了一个自定义的托管对象，任何的功能(包括加载和保存到二进制文件)都必须由开发者自己编写。素材处理器依赖于特定类型的资源。举个例子，如果资源包含了网格对象，那么将生成基于 MeshContent 的对象。 think58
[资料来源：http://think58.com]
3.2.3 序列化
在游戏资源加入到工程以后，素材管理器会生成托管代码。托管代码被序列为一个精简二进制格式。这个格式仅为XNA Framework设计，无法应用于其他的运行端。
3.2.4 加载器
最后一步是的加载器类。 它负责在游戏运行时加载和卸载托管代码。从一个高级层次来看，一次编译操作就可以协调和控制素材管道，它协调所有组件的执行，并且看起来和Visual C# Express编译相似。 它生成相应的二进制，并提供错误处理和其他常见的编译功能。