什么是游戏引擎
既然要设计游戏引擎，所以我们首先得知道什么是游戏引擎。但是在了解游戏引擎的概念之前，我先探讨一下什么是游戏呢？
什么是游戏
现在我们说的游戏可能是比较狭隘的游戏了，只是单纯指video game，也就是我们运行在电子产品上的视频游戏。但是游戏这个词本身是一个比较宽泛的概念，在我们小时候科技还没还未发展，电子产品还没有兴起的时候，我们也是可以呼朋引伴的玩游戏，诸如丢手绢、跳皮筋、打沙包等等。我也称这些活动为游戏。所以什么是游戏呢？
我个人对游戏理解是：
- 明确的规则
- 一个和多个参与其中的玩家
- 一个或是多个目的
- 玩家在规则下使用各种方法和策略到达目的
但是人为什么会想去玩游戏呢，我把它称之为体验。
在游戏中把自己代入角色体会现实中无法得到的体验（沉浸式体验）；打磨技术完成挑战（学习精进体验）；交友和放松心情（温暖舒心体验）。
所以这就是游戏，它在我们的现实社会中扮演着非常重要的角色，使我们生活必不可少的元素。
什么是游戏引擎
游戏是对现实世界的一个模拟，模拟世界的花花草草、高山大川、高楼大厦、车水马龙等等；还有对时间的模拟，随着时间的流逝，各种事物的状态就会改变；还有一些自然规律的模拟，比如一些物理理论：自由落体、流体力学、刚体力学等等。
这样一看游戏之间有很多共通点，这些共通点可以打包成一个模块供很多游戏使用，这其实就是一个游戏引擎的概念。
最早的游戏引擎是id Software开发DOOM时提出的，他们把软件的一些核心组件进行划分，使得其中一部分可以经由id soft授权使用。那么这个就是早期游戏引擎的概念了。
游戏引擎的多样性
首先游戏有不同的类型，所以不同游戏类型对游戏引擎的要求也不一样。就拿图形渲染来说，渲染室内和渲染广阔场景要求是不一样的。而且不仅是游戏类型导致的游戏引擎的多样性，硬件平台也是其中的因素，不同游戏引擎可能针对不同的硬件平台优化力度和偏向不同。所以通用的游戏引擎往往在性能表现上吃亏，因而设计出一款可以制作任何游戏的引擎可以说是天方夜谭。
现有知名游戏引擎
- Unreal 非常全能的游戏引擎，支持可视化开发，几乎可以完成任何FPS和第三人称的3D游戏。
- unity3D 几乎兼容所有的平台，易于学习和上手。
- CryEngine 让你的游戏更美丽，输出非常优质的画面。
- RAGE 复杂人工智能管理，可以去GTAV体验一下。
还有好多非常优秀的游戏引擎，在这里就不一一举例了。
运行时引擎架构
此图是出自《游戏引擎结构》这本书，它非常全面的为我们展示了游戏引擎的各个组件的划分和层级关系。
对于硬件、驱动、操作系统都不是游戏引擎主要关注的部分，但是不同平台的游戏引擎设计思路还是有一定区别的，咱们下按下不表。
第三方软件开发包和中间件
- 数据结构及算法：STL、Boost、Loki。
- 图形：硬件接口库OpenGL/DirectX、libgcm、Edge
- 碰撞和物理：Havok、PhysX、ODE
- 动画：Granny、Havok Animation、Edge
- 人工智能： Kynapse
- 生物力学角色模型：Endorphin和Euphoria
平台独立层
包装常用的标准C语言库、操作系统调用以及其他基础API，保证封装的接口在不同的平台上都一样。
核心系统
- 单元测试
- 数学库
- 内存管理
一些实用性软件集合。
资源管理
为各种各样的资源：贴图、网格、音频、字幕等资源提供一个统一的管理入库。
渲染引擎
游戏引擎中最大最复杂的一个组件之一。
低阶渲染器：实用各种图形设备接口DirectX和OpenGL等，摄像机、光照几何图元的提交。
场景剔除与优化：空间剖析
视觉效果：粒子效果、动态阴影、HDR、FSAA等
前端：HUD、fMV、IGC、内置菜单
剖析和调试工具
内存以及性能统计工具
碰撞和物理
- 力以及约束
- 刚体
- 物理碰撞
Havok和PhysX
动画
- 刚体层次结构动画
- 骨骼动画
- 每顶点D动画
人体接口设备
- 键盘鼠标
- 手柄
- 其他游戏设备
检测输入和判断一下复杂的组合输入
音频
管理游戏里面的音频文件
在线多人
- 单屏多人
- 切割屏多人
- 网络多人
- 大型多人在线游戏
游戏基础系统
游戏性指游戏内进行的活动、支配游戏世界的规则、玩家新角色能力、其他玩家的能力和玩家长期和短期的目标。
可以利用一些开发效率较高的脚本语言来设计实现。
个别游戏系统
这个是在游戏引擎没有包含，而游戏需要，所以为了个别游戏定制的系统。
工具和资产管道
游戏中存在各种数据，都是可以使用专有的工具设计出来的，但是这些数据包含了工具本身一些数据，所以游戏引擎不能直接使用，所以可以利用资产管道把这些数据处理成游戏引擎可以使用的数据。
还有一种工具就是世界编辑器，可以让玩家自定义游戏世界。
工具可以独立架构，或是和运行时库使用同样的框架构建。