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3D Game Development

3D游戏开发

Principles for 3D game systems.

3D游戏系统开发原则

1. Rendering Pipeline

1. 渲染管线（Rendering Pipeline）

Stages

阶段

1. Vertex Processing → Transform geometry
2. Rasterization → Convert to pixels
3. Fragment Processing → Color pixels
4. Output → To screen

1. Vertex Processing → 变换几何图形
2. Rasterization → 转换为像素
3. Fragment Processing → 为像素上色
4. Output → 输出到屏幕

Optimization Principles

优化原则

Technique	Purpose
Frustum culling	Don't render off-screen
Occlusion culling	Don't render hidden
LOD	Less detail at distance
Batching	Combine draw calls

技术	目的
Frustum culling	不渲染屏幕外的对象
Occlusion culling	不渲染被遮挡的对象
LOD	远处对象使用低细节模型
Batching	合并绘制调用

2. Shader Principles

2. Shader 原理

Shader Types

Shader 类型

Type	Purpose
Vertex	Position, normals
Fragment/Pixel	Color, lighting
Compute	General computation

类型	用途
Vertex	处理位置、法线
Fragment/Pixel	处理颜色、光照
Compute	通用计算

When to Write Custom Shaders

何时编写自定义 Shader

Special effects (water, fire, portals)
Stylized rendering (toon, sketch)
Performance optimization
Unique visual identity

特殊效果（如水、火、传送门）
风格化渲染（卡通、手绘风格）
性能优化
打造独特视觉风格

3. 3D Physics

3. 3D 物理系统

Collision Shapes

碰撞形状

Shape	Use Case
Box	Buildings, crates
Sphere	Balls, quick checks
Capsule	Characters
Mesh	Terrain (expensive)

形状	使用场景
Box	建筑物、板条箱
Sphere	球体、快速检测
Capsule	角色
Mesh	地形（性能开销高）

Principles

核心原则

Simple colliders, complex visuals
Layer-based filtering
Raycasting for line-of-sight

碰撞器用简单形状，视觉模型用复杂细节
基于层级的过滤
用射线检测实现视野判断

4. Camera Systems

4. 相机系统

Camera Types

相机类型

Type	Use
Third-person	Action, adventure
First-person	Immersive, FPS
Isometric	Strategy, RPG
Orbital	Inspection, editors

类型	用途
Third-person	动作、冒险类游戏
First-person	沉浸式、FPS游戏
Isometric	策略、RPG类游戏
Orbital	场景检查、编辑器

Camera Feel

相机体验优化

Smooth following (lerp)
Collision avoidance
Look-ahead for movement
FOV changes for speed

平滑跟随（使用lerp插值）
碰撞避让
移动时提前预判视角
根据速度调整FOV（视野）

5. Lighting

5. 光照系统

Light Types

光照类型

Type	Use
Directional	Sun, moon
Point	Lamps, torches
Spot	Flashlight, stage
Ambient	Base illumination

类型	用途
Directional	模拟太阳、月亮光照
Point	台灯、火把等光源
Spot	手电筒、舞台聚光灯
Ambient	基础环境照明

Performance Consideration

性能注意事项

Real-time shadows are expensive
Bake when possible
Shadow cascades for large worlds

实时阴影性能开销高
尽可能使用烘焙阴影
大型场景使用级联阴影

6. Level of Detail (LOD)

6. 细节层级（LOD）

LOD Strategy

LOD 策略

Distance	Model
Near	Full detail
Medium	50% triangles
Far	25% or billboard

距离	模型细节
近处	全细节模型
中距离	保留50%三角形
远处	保留25%三角形或使用公告板

7. Anti-Patterns

7. 反模式

❌ Don't	✅ Do
Mesh colliders everywhere	Simple shapes
Real-time shadows on mobile	Baked or blob shadows
One LOD for all distances	Distance-based LOD
Unoptimized shaders	Profile and simplify

Remember: 3D is about illusion. Create the impression of detail, not the detail itself.

❌ 错误做法	✅ 正确做法
到处使用网格碰撞器	使用简单碰撞形状
移动端使用实时阴影	使用烘焙阴影或 blob 阴影
所有距离使用同一LOD	基于距离设置LOD
使用未优化的Shader	分析并简化Shader

要点提示： 3D游戏的核心是营造视觉错觉，无需真实还原所有细节，只需让玩家感受到细节即可。