Lua游戏AI开发指南

游戏AI可以很容易地拆分成决策制定、动画处理和战术等
各种组件，但各个系统间的平衡和交互决定了良好的AI和糟糕
的AI之间的区别。
本书首先介绍AI沙箱，然后依次介绍、实现和扩展了游
戏AI的各个新领域。更进一步，读者还将学习使用一些开源
库，如Ogre3D、Bullet物理引擎、OpenSteer、Recast、
Detour以及Lua，并利用一个可以扩展和运行的完整代码库来
创建AI沙箱。
本书采用一种循序渐进的方法，从学习移动一个简单物体
开始，到实现一个带有完整动画的战士。学习完本书，你的AI
将能够导航、寻路、管理动画回放、彼此交流并能感知它所处
的环境。
如果你是游戏开发者，或者是一位想专注于实现自己的游
戏AI系统和技术，而又不想创建游戏引擎的底层接口的普通程
序员，这本书正是为你量身打造的。C++语言知识对于调试整
个AI沙箱和扩展本书提供的功能十分有用，但并非必需的。

读完本书，你将能够：
■ 创建动画状态机以便在Lua代码中驱动AI
动画；
■ 构建导航网格并在其中寻路；
■ 使用全功能的Lua IDE编写和调试Lua脚本；
■ 使用行为树、状态机和决策树开发决策逻
辑，构建模块化、可重用的AI；
■ 使用黑板数据结构管理短期和长期的知识
表示；
■ 添加感官知觉让AI能看能听；
■ 基于影响力地图开发多个AI的高级战术。

游戏人工智能（游戏AI）是游戏开发的一个重要方面，在很大程度上决定了游戏产品的逼真程度和对玩家的吸引力，由此也得到游戏开发工程师越来越多的重视。
本书秉承把动画和运动系统直接集成到AI系统的方法，详细介绍了如何使用Lua语言及相关的技术和工具，编写和实现高质量的游戏AI。全书共9章，分别介绍了沙箱基础、创建和移动智能体、角色动画、意识控制、导航、决策制定、知识表达、感知和策略等主题。
本书适合于游戏开发工程师，特别是想要详细了解游戏AI开发的程序员阅读参考。

游戏开发人员、编程爱好者游戏开发人员、编程爱好者游戏开发人员、编程爱好者游戏开发人员、编程爱好者游戏开发人员、编程爱好者游戏开发人员、编程爱好者

第1章　从构建沙箱开始　1
1　AI沙箱简介　1
1．1　理解沙箱　2
1．2　项目文件组织　2
1．3　预先做好的构建　4
1．4　使用Visual Studio 2008/2010/2012/2013编译沙箱项目　5
1．5　开源库　5
1．6　开源工具　6
1．7　Lua IDE-Decoda　6
1．8　在Decoda中运行AI沙箱　6
1．9　创建一个新的Decoda项目　7
1．10　调试Lua脚本　8
1．11　Decoda的Watch窗口　9
1．12　Decoda的Call Stack窗口　9
1．13　Decoda的Virtual Machines窗口　9
1．14　同时调试Lua与C\++代码　10
1．15　Visual Studio-附加到进程　10
1．16　Decoda-附加到进程　11
1．17　Decoda-附加到系统调试器　11
1．18　关联Lua脚本代码到Decoda　12
1．19　Lua虚拟机　12
1．20　Lua堆栈　13
1．21　Lua基础类型　13
1．22　元表　14
1．23　元方法　14
1．24　自定义类型　15
1．25　C/C++调用Lua函数　15
1．26　Lua调用C/C++函数　16
1．27　创建自定义数据类型　18
1．28　Demo框架　20
2　小结　24
第2章　创建并移动智能体　25
1　新建一个沙箱项目　25
2　创建文件结构　26
3　扩展SandboxApplication类　26
4　首次运行你的沙箱　28
5　新建一个Decoda项目　29
6　配置Decoda运行的可执行程序　29
7　创建一个沙箱Lua脚本　30
7．1　创建地板　31
7．2　添加光源　31
7．3　添加天空盒　32
7．4　在沙箱中添加网格　33
7．5　创建沙箱对象　34
8　发射方块　35
9　创建智能体Lua脚本　37
9．1　创建视觉表象　38
9．2　更新智能体的位置　39
9．3　更新智能体的朝向　39
10　智能体的属性　40
10．1　朝向　40
10．2　定位　40
10．3　大小　41
10．4　物理　41
10．5　知识　42
10．6　智能体的移动　43
10．7　智能体转向力　44
10．8　规避　56
10．9　规避障碍物和其他智能体　57
10．10　群组移动　59
10．11　创建一群追随者　59
10．12　转向力合计　63
11　小结　64
第3章　角色动画　65
1　骨骼和网格　65
1．1　网格骨骼　66
1．2　加载一个动画网格　66
1．3　显示骨骼　66
2　附加网格到骨骼上　67
给战士附加武器　67
3　动画片段　69
3．1　播放战士动画　69
3．2　战士动画　70
4　战士的姿势　72
武器姿势　74
5　操作动画　75
5．1　启用和禁用动画　75
5．2　循环动画　75
5．3　动画的长度　76
5．4　动画时间　76
5．5　归一化时间　76
5．6　重新开始动画　76
5．7　播放非循环动画　77
5．8　动画速率　78
6　动画混合　78
6．1　动画权重　79
6．2　混合窗口　79
6．3　混合曲线　79
6．4　线性混合　79
6．5　处理混合权重　80
7　动画状态机（ASM）　83
7．1　状态　83
7．2　转换　84
7．3　创建动画状态机　84
7．4　创建辅助函数　85
7．5　添加状态　86
7．6　添加转换　86
7．7　添加外部辅助函数　87
7．8　强制设置状态　88
7．9　请求状态　89
7．10　更新动画状态机　89
7．11　处理状态转换和状态请求　89
7．12　更新运行中的动画　91
7．13　动画状态机实例　92
8　构造一个武器动画状态机　92
9　构建战士的动画状态机　95
10　更新动画状态机　97
11　处理状态　98
12　小结　100
第4章　意识体控制　101
1　创建身体　101
1．1　创建战士　102
1．2　附加动画网格到智能体　104
1．3　创建障碍训练场　105
2　为动画状态机添加回调　107
2．1　处理回调　108
2．2　为ASM添加回调　108
2．3　更新ASM以调用回调函数　109
3　让战士射击　111
3．1　骨骼位置　111
3．2　骨骼旋转　111
3．3　创建粒子效果　111
3．4　粒子方向　112
3．5　对象删除　112
3．6　碰撞效果回调　112
3．7　发生子弹　113
3．8　处理子弹碰撞效果　113
3．9　射击　114
4　让战士奔跑　116
4．1　设置穿越障碍训练场的路线　116
4．2　跑过障碍训练场　117
5　创建大脑　118
实现意识体控制的方法　118
6　直接动画控制　119
6．1　死亡状态　119
6．2　空闲状态　121
6．3　下落状态　122
6．4　移动状态　123
6．5　射击状态　124
7　一个简单的有限状态机　125
7．1　初始化智能体　126
7．2　智能体FSM状态处理　127
8　间接动画控制　128
8．1　动画控制器　129
8．2　命令　129
8．3　命令队列　130
8．4　操作命令　131
8．5　姿势改变命令　131
8．6　死亡命令　132
8．7　下落命令　133
8．8　空闲命令　134
8．9　移动命令　136
8．10　射击命令　137
8．11　赋值成员函数　139
8．12　初始化控制器　139
8．13　添加命令处理函数　140
8．14　更新控制器　141
9　运行障碍训练场　142
9．1　创建直接控制智能体　143
9．2　创建间接控制智能体　144
9．3　间接控制智能体初始化　145
9．4　间接控制智能体更新　145
9．5　间接控制智能体的控制　146
9．6　产生一个间接控制的智能体　146
10　动作延迟　147
11　小结　148
第5章　导航　149
1　寻路　149
2　创建导航网格　149
2．1　配置导航网格　150
2．2　可通行高度　151
2．3　可通行半径　152
2．4　可通行的攀爬高度　153
2．5　可通行的斜坡角度　154
2．6　最小区域面积　154
2．7　构建导航网格　156
2．8　绘制导航网格　156
3　在导航网格中寻路　157
3．1　路径查询　157
3．2　查询结果　157
3．3　随机导航路点　158
4　路径信息　158
5　为战士添加随机寻路　158
5．1　更新智能体的路径　159
5．2　绘制路径　160
5．3　初始化导航网格　160
5．4　随意移动的智能体　162
6　创建更多的导航网格　163
7　小结　163
第6章　决策制定　164
1　创建自定义类型　164
2　智能体动作　165
2．1　添加数据成员　166
2．2　动作初始化　167
2．3　动作更新　167
2．4　动作清理　168
2．5　动作的成员函数　168
3　创建动作　169
3．1　空闲动作　169
3．2　死亡动作　170
3．3　换弹药动作　171
3．4　射击动作　172
3．5　随机移动动作　174
3．6　移动动作　175
3．7　逃跑动作　178
3．8　追逐动作　181
4　求值器　184
5　创建求值器　184
5．1　常数求值器　185
5．2　是否拥有弹药求值器　185
5．3　是否有生命危险求值器　185
5．4　是否有敌人求值器　186
5．5　是否移动求值器　187
5．6　是否存活求值器　187
5．7　能否射击敌人求值器　188
5．8　50比50机会求值器　188
6　决策结构　189
7　决策树　189
7．1　分枝　190
7．2　决策叶节点　191
7．3　分枝求值　191
8　构造一棵决策树　192
创建分枝　193
9　创建一个决策树智能体　196
9．1　决策树的优点　198
9．2　决策树的缺点　198
10　有限状态机　198
10．1　状态　198
10．2　转换　199
10．3　有限状态机结构　199
10．4　辅助函数　200
10．5　添加状态和转换　201
10．6　更新有限状态机　202
10．7　添加实例函数　203
11　构造有限状态机　204
11．1　空闲状态　204
11．2　移动状态　205
11．3　随机移动状态　206
11．4　射击状态　207
11．5　逃跑状态　208
11．6　死亡状态　209
11．7　追逐状态　209
11．8　换子弹状态　210
12　创建一个有限状态机智能体　211
13　有限状态机的优点　212
14　有限状态机的缺点　212
15　行为树　212
15．1　行为树结点　213
15．2　辅助函数　213
15．3　更新行为树结点　214
16　动作　215
17　条件　215
18　选择器　216
19　序列　216
20　创建行为树对象　216
20．1　行为树辅助函数　217
20．2　选择器计算　217
20．3　序列计算　219
20．4　结点计算　221
20．5　继续行为树计算　221
20．6　行为树的更新循环　222
20．7　更新行为树　223
21　构造一颗行为树　224
21．1　死亡行为　225
21．2　逃跑行为　226
21．3　战斗行为　226
21．4　换子弹行为　227
21．5　射击行为　228
21．6　追逐行为　228
21．7　移动行为　229
21．8　随机移动行为　230
21．9　空闲行为　230
22　创建行为树智能体　231
23　行为树的优点　232
24　行为树的缺点　232
25　小结　232
第7章　知识表达　233
1　知识源　233
1．1　创建知识源　233
1．2　知识源求值　234
2　黑板　235
2．1　创建黑板　235
2．2　添加和删除知识源　235
2．3　知识源求值　236
2．4　设置和返回黑板属性　237
2．5　黑板的成员函数　237
3　创建战士的知识源　238
3．1　选择敌人　238
3．2　选择逃离位置　239
4　构造战士的黑板　240
5　更新决策求值器　242
6　更新行为动作　243
6．1　死亡动作　243
6．2　逃离动作　243
6．3　空闲动作　244
6．4　移动动作　245
6．5　追逐动作　246
6．6　换子弹动作　246
6．7　射击动作　247
7　小结　247
第8章　感知　248
1　事件　248
1．1　属性　248
1．2　发送事件　249
1．3　接收事件　249
2　管理事件　250
2．1　分配智能体团队　250
2．2　处理智能体通讯　251
2．3　事件类型　253
3　创建智能体的官能　253
3．1　初始化官能　253
3．2　更新官能　253
4　智能体可见性　254
检测其他可见智能体　255
5　智能体视觉事件　257
5．1　看到新敌人的事件　257
5．2　看到新的敌人死尸事件　257
5．3　看到新的死亡队友事件　258
6　处理新看到的智能体　259
6．1　间歇性可见的智能体　260
6．2　限制智能体可视性的更新　261
6．3　创建事件处理　261
6．4　添加事件处理函数　263
7　智能体的听觉　263
8　听觉事件　264
8．1　子弹发射事件　264
8．2　子弹碰撞事件　264
9　处理听觉事件　265
10　清理黑板中的事件　266
11　清理听觉事件　267
12　团队交流　268
12．1　选择敌人事件　268
12．2　位置更新事件　269
12．3　撤退位置事件　269
13　更新智能体行为　270
13．1　选择敌人　270
13．2　评估危险位置　272
13．3　计算最佳逃离位置　275
14　小结　276
第9章　策略　277
1　影响力地图　277
1．1　单元格高度　278
1．2　单元格宽度　279
2　构造影响力地图　281
2．1　配置　281
2．2　导航网格的立体像素化　282
3　绘制影响力地图　283
4　访问影响力　284
4．1　设置影响力　284
4．2　获取影响力　285
5　清除影响力　285
6　传播影响力　286
6．1　单元格惯性　287
6．2　单元格衰减　289
7　影响力地图的图层　290
8　更新影响力地图　292
9　战士的策略　293
初始化和更新策略　294
10　团队影响力评分　295
10．1　初始化团队影响力　295
10．2　更新团队影响力　296
10．3　配置团队影响力　297
11　危险区域评分　298
11．1　利用智能体事件　298
11．2　添加事件处理器　300
11．3　初始化危险影响力　300
11．4　更新危险影响力　301
11．5　配置团队影响力　302
12　小结　303
后记　305