如何使用 DirectSound 完成游戏引擎声音系统设计

摘要

　　随着电子计算机硬件与软件技术的飞速发展，电子游戏在今天也得到很大的发展，人们从以前的一谈到游戏就觉得是不务正业到现在游戏已经形成一个产业链并得到大多数人的认可和政府的大力支持，在国家经济中占据到非常重要的地位，游戏开发技术的发展也经历了几个不同的时代。

　　随着游戏规模的扩大，游戏引擎在游戏开发中占据着越来越重要的位置。而随着计算机硬件的进步，玩家对游戏的要求也越来越高，缺乏声音要素的游戏显然是不完整的，因此，声音系统在游戏引擎中的作用也显得越来越重要。

　　DirectSound 是 DirectX 的一个跟声音编程相关的重要组建，它提供了声音编程所需要的两个重要特性：极快的速度和极强的可控制性。因此，在进行游戏引擎设计的过程中，经常用 DirectSound 来帮助进行声音编程。DirectSound 可以直接控制硬件缓冲区的分配，实现全双工，在游戏编程中，帮我们轻松的实现混音、循环播放、各种常见的声音效果并对缓冲区进行管理等多种操作。

　　但是，在游戏引擎中，声音系统要完成的功能不仅仅是这些简单的操作，它还必须完成和其它系统的交互。游戏中的声音并不是独立的，所以，声音系统要做的另外一个工作就是完成各个系统间的交互。为了达到这个目的，需要设置在各个系统间进行信息传递的量来达到这个目的，如用物体的位置变量来对声音的大小和效果进行控制??在本文中，研究如何使用 DirectSound 完成游戏引擎声音系统的制作。

　　关键词：电子游戏、引擎、音频、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，核科学家 William Higinbotham 制作了《双人网球》，它采用电子屏幕来表现比赛，这成为比较公认的电子游戏前身。而与它同样广为人知的由 ThomasT.Goldsmith Jr 和 Estle R.Mann 于 1948 年创建的“阴极射线管游乐设备”，则被认为是电子游戏的鼻祖。可以看见，即使是从 1958 年开始计算，电子游戏的发展也不过经历了短短的六十多年的时间，显然，它的发展历史比现代意义上的电子计算机的历史更短一些。但是，它确实已经得到极大地发展。如果我们来仔细考证一下早期所谓的电子游戏，会发现，包括 1951 年，费伦蒂国际一个研究小组建成的“尼姆罗德”计算机（这台计算机是专门为一个世纪老游戏《尼姆》设计的，他使用灯光表示位置）以及次年，剑桥大学的 AS.Douglas 制作的《OXO》他们的设计目的都不是单纯的为了娱乐，所以，他们都不能称之为真正意义上的电子游戏。

　　无论如何，在计算机发展的早期，由于各种条件的限制，计算机本身就是一件相当奢侈的东西，它的使用受到很大的限制，且用途一般都集中在军事或者大量的科学计算，个人机还没有出现。从很大程度上依赖于个人计算机的电子游戏的发展自然也并不乐观，出现的游戏种类等都是非常有限的。

　　到上个世纪 70 年代末期，个人电脑开始出现，电子游戏产业才逐渐的形成一种爱好文化，并进而形成一种产业。该产业伴随着计算机技术的提高而发展，并对计算机的发展产生巨大的反作用，二者互相促进，在最近的三十年中，都得到了极大地发展。

　　从上个世纪的刚刚兴起，到现在发展到很大规模，电子游戏的发展也经历了几个不同的时代，其中最主要的表现为：最初，玩家主要是跟机器玩，单机游戏盛行，游戏开发公司大多通过出售软件版权获取利润，人工智能在游戏中得到广泛的利用；随着游戏产业的发展，人们开始不满足于和机器的对站中。恰好在此时，计算机网络开始普及。

　　人们很快意识到，与电脑玩，乐趣是有限的，而无限的乐趣存在于人与人之间的互动中，因此，网络游戏逐渐开始盛行。

　　一直到上个世纪末，国产游戏都处于一个让人觉得很不乐观的状况。一方面由于众所周知的原因：国内软件市场本身不够规范，盗版软件的广泛存在给游戏行业的发展埋下了难以排除的障碍；另一方面，国产游戏制作技术从本身上来说存在极大的问题。

　　很多资深的玩家应该都还记得 1997 年 4 月 27 日这个日子，相当多的人都把这一天当作国产游戏耻辱的里程碑：在这一天，发行了一款叫作《血狮》的国产游戏。在这一款游戏发行之前，进行了铺天盖地的广告宣传。从 97 年初开始，国内各大游戏媒体上就开始刊登《血狮》的彩版广告，封面是一个身穿迷彩服的中国士兵，下面是一些很有煽动性的话和一些静态图片。当时绝大多数玩家的热血都被煽动起来了，广大的玩家对这款游戏寄予了极大的期望，认为它一定可以是一部划时代的巨着。因此，这个游戏在首发前创造了 4 万多套的惊人的订货量，这是一个非常了不起的数字。

　　《血狮》终于正式与玩家见面了！

　　有玩家对这款游戏做了这样的描述：游戏中平民房与其它物体并不成比例；什么 3D模型很差劲，经常见到坦克头变为坦克底座，即有两个坦克底座层叠在一起……士兵的动作更是少，像素级的移动使得士兵的移动超级缓慢……两国交战，士兵们竟在悠闲地散步，有的竟在近距离接受敌人的洗礼而不还手，连基本的防卫 AI 都没有。控制技术也十分差劲，远离真实，士兵的进攻路线无任何的轨迹，士兵没有什么所谓的智能状态方案。例如：命令士兵前去某地，通常有 50％是不听命令的；命令一群士兵去攻击敌方士兵，有的南辕北辙，有的呆站想入非非，有的趴在地上睡大觉，有的却原地乱扔手榴弹，有的倒是挺勤力地在原地绕圈子做热身运动……只有一个士兵去近距离扔手榴弹……当你指挥坦克去攻击某物体（如敌坦克）的时候，该己方坦克却"聪明"地攻击兵营，命令士兵到某地，常常因中间有障碍物而停下，而不会绕道而行，敌人的 AI 与己方一样低，游戏根本就无法进行下去。

　　这个游戏彻底打击了国内玩家的信心，从此，国产游戏陷入一个低谷。只有很少一部分人还在坚持（这很少一部分人包括了游戏开发者和游戏玩家）。但总的说来，加上国内盗版猖獗等基本情况，国产游戏就处于一个相当羸弱的状态。还在苦苦坚持的那一部分开发者，也只能是入不敷出的一种状态。

　　也是在这个时候，游戏市场出现了一个重大的变化：游戏的盈利模式从根本上发生了改变。此前，游戏大多是通过卖版权获取利润，这在中国的国情下，显然很难生存，游戏企业也需要盈利，当没有利润时，就难以支持进一步的开发。单机游戏包括早期通过出卖版权获取利益的网络游戏的利润被盗版游戏抢占到只剩下很可怜的一点，根本无法维持自身的生存。而现在，游戏的盈利模式发生了改变，玩家都可以免费的下载游戏客户端，免费注册，游戏从单机游戏，从人与电脑间的互动转向网络游戏，人与人之间的互动，然后，再采取游戏时间收费（如《魔兽世界》《EVE》都是时间收费方式的），或者道具收费（如《征途》《穿越火线》《雅典娜 2》等都是这种收费方式）的模式来获得利润，此外，还有一种客户端收费的模式：通过付费客户端或者序列号绑定战网账号进行销售的游戏，这种情况多见于个人电脑普及的欧美以及家用机平台网络。像《战地叛逆连队 2》《反恐精英起源》《星际争霸 2》《使命召唤现代战争 2》都是序列号绑定账号收费的。中国的游戏行业也开始有了新的起色，这一切，以 2001 年 9 月，盛大开始代理韩国网游《传奇》为转折点。

　　这在很大程度上解决了盗版对游戏产业的影响，由于客户端本来就由运营商免费提供，盗版不再有意义。所以，中国的游戏企业迎来了它的黄金时代。游戏产业得到迅速发展，并带动一系列相关产业的发展。

如何使用 DirectSound 完成游戏引擎声音系统设计：

游戏引擎声音系统用例分析

DirectX 头文件和库文件路径设置

Win32 Application 工程建立示意图

建立 MFC AppWizard 工程示意图

建立基于对话框的程序示意图

设置 DirectSound 连接函数库和头文件

目 录

　　摘 要
　　ABSTRACT
　　第一章 绪论
　　　　1.1 电子游戏的发展背景
　　　　　　1.1.1. 电子游戏的起源
　　　　　　1.1.2. 国产游戏的发展
　　　　1.2 电子游戏开发技术
　　　　　　1.2.1 电子游戏开发技术的发展
　　　　　　1.2.2 游戏引擎的功能
　　　　　　1.2.3 引擎技术
　　第二章 游戏开发简介
　　　　2.1 游戏引擎开发工具介绍
　　　　　　2.1.1 开发工具比较
　　　　　　2.1.2 DirectX 功能简介
　　　　2.2 游戏中的声音编程
　　　　　　2.2.1 声音基础
　　　　　　2.2.2 计算机中的声音表示
　　　　　　2.2.3 游戏中的声音处理
　　　　　　2.2.4 DirectSound 和 DirectMusic 比较
　　第三章 游戏平台设计
　　　　3.1 游戏架构
　　　　　　3.1.1 游戏硬件架构
　　　　　　3.1.2 游戏软件框架
　　　　　　3.1.3 声音平台框架
　　　　3.2 DIRECTSOUND 的使用介绍
　　　　　　3.2.1 DirectSound 的播放对象
　　　　　　3.2.2 DirectSound 设备
　　　　　　3.2.3 其它相关概念
　　　　　　3.2.4 DirectSound 缓冲区
　　　　　　3.2.5 标准音效
　　　　3.3 使用 DIRECTSOUND 搭建游戏声音处理组件
　　　　　　3.3.1 游戏声音组件应完成的功能
　　　　　　3.3.2 DirectSound 的使用环境
　　　　　　3.3.3 建立 DirectSound 工程
　　　　　　3.3.4 使用 DirectSound 的一般步骤
　　　　　　3.3.5 具体功能实现
　　　　　　3.3.6 与其它部分的交互
　　第四章 结论
　　　　4.1 本地游戏产业发展概况
　　　　4.2 游戏开发技术
　　　　4.3 效果展示
　　参考文献
　　附录
　　致谢

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