在此次WWDC的游戲相關(guān)視頻中，蘋果再一次展現(xiàn)了它非凡的技術(shù)整合和持續(xù)創(chuàng)新能力。除了繼續(xù)完善已有的2D游戲框架SpritKit，  3D游戲框架SceneKit和全新的圖形渲染API Metal 外，今年還新增加了GamePlayKit，ReplayKit和Model  I/O三個(gè)新框架。

　　GamePlayKit給游戲開發(fā)者帶來(lái)了全新的游戲架構(gòu)（“實(shí)體組件系統(tǒng)”）和一些通用模式（比如：狀態(tài)機(jī)， Goal-agent-behavior  系統(tǒng)等），同時(shí)它還提供了大量游戲算法，比如尋路算法，模糊邏輯和規(guī)則系統(tǒng)等。

　　ReplayKit可以讓玩家在游戲中錄制游戲視頻，并且可以添加語(yǔ)音評(píng)論，然后通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)分享出去。

　　而Model I/O框架，主要是用來(lái)處理3D資源和數(shù)據(jù)，同時(shí)可以給一些資源做離線處理，提高游戲運(yùn)行時(shí)性能。

　　SpriteKit新功能

　　SpriteKit是蘋果在2013年推出來(lái)的2D游戲開發(fā)框架，它最初的設(shè)計(jì)很多來(lái)自Cocos2D-iPhone項(xiàng)目，特別是API方面，幾乎和Cocos2D-iPhone沒(méi)有差別。得益于此，Cocos2D用戶可以用很小的成本轉(zhuǎn)到SpriteKit上面來(lái)。

　　在去年的WWDC中，蘋果推出了一系列重磅級(jí)功能特性：物理集成，XCode資源打包、實(shí)時(shí)編輯器，SceneKit  3D框架，Metal圖形API等，這讓SpriteKit成為了開發(fā)iOS/OS X平臺(tái)上的游戲的首選游戲框架。

　　今年，蘋果繼續(xù)發(fā)力，添加了3個(gè)新的節(jié)點(diǎn)類型，同時(shí)還完善了整個(gè)游戲開發(fā)流程和工具鏈支持。

　　SKCameraNode

　　此類模擬游戲里面的照相機(jī)，它可以定義游戲的可見(jiàn)視圖，同時(shí)它也是一個(gè)node，可以對(duì)它進(jìn)行縮放，旋轉(zhuǎn)和平移等操作。此類是開發(fā)者繼去年  WWDC后最希望實(shí)現(xiàn)的功能，對(duì)于實(shí)現(xiàn)一些大地圖的冒險(xiǎn)類游戲和RPG游戲非常有幫助，可以給主角添加一個(gè)SKCameraNode子節(jié)點(diǎn)，然后游戲視角  就會(huì)跟隨主角的移動(dòng)而移動(dòng)了。另外，游戲里面可以支持多個(gè)SKCameraNode.

　　SKAudioNode

　　此類可以實(shí)現(xiàn)基于位置的音效，環(huán)境音效和沉浸性音效?？梢韵胂褚幌?，一顆導(dǎo)彈向你的主角飛過(guò)來(lái)，聲音由遠(yuǎn)及近，當(dāng)導(dǎo)彈離你的主角很近時(shí)，甚至可以聽(tīng)到導(dǎo)彈尾部噴氣的聲音，這種游戲音效會(huì)給玩家?guī)?lái)非凡的聽(tīng)覺(jué)感受。

　　SKReferenceNode

　　此類是SpriteKit的一個(gè)亮點(diǎn)，它可以實(shí)現(xiàn)已有組件的序列化，支持?jǐn)?shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)式的游戲開發(fā)。

　　配合XCode，序列化的組件可以被當(dāng)作游戲資源在各個(gè)不同的工程和游戲里面重用。

　　而且它會(huì)自動(dòng)Cache，同樣的文件不會(huì)被加載多次。對(duì)于一些復(fù)雜的場(chǎng)景和組合動(dòng)作序列，當(dāng)需要重用它們的時(shí)候，SKReferenceNode是個(gè)大殺器。

　　Metal支持

　　目前iOS 9全面支持Metal，已有的SpriteKit游戲跑在iOS  9上面，不需要做任何修改即可享受Metal帶來(lái)的性能提升。如果你的設(shè)備支持Metal，那么它就會(huì)使用Metal，反之則切換到OpenGL ES.

　　SpriteKit 相關(guān)工具

　　一個(gè)好的游戲框架離不開一個(gè)好用的工具支持，游戲開發(fā)者可以通過(guò)工具快速地進(jìn)行迭代式開發(fā)。蘋果一直致力于完善SpriteKit的工作流，讓開發(fā)者可以更快速地開發(fā)游戲，同時(shí)讓玩家可以不用關(guān)心技術(shù)細(xì)節(jié)，只需要專心游戲玩法即可。

　　今年WWDC XCode工具支持方面主要有以下幾點(diǎn)：

　　資源分類（ Asset catalog  ）支持，開發(fā)者可以更精確地控制不同設(shè)備使用的資源分辨率，最重要的是，玩家在下載游戲到設(shè)備里面時(shí)，只會(huì)下載與其設(shè)備分辨率匹配的資源。

　　按需加載資源，通過(guò)給不同的資源設(shè)備Tag，可以指定某些場(chǎng)景和關(guān)卡只加載特定Tag的資源。

　　XCode快速預(yù)覽：支持在Playgound里面使用Swift編寫一些測(cè)試代碼，然后快速預(yù)覽效果。不需要額外的編譯，立馬就可以看到API的使用效果，這對(duì)于測(cè)試一些API和驗(yàn)證一些想法非常有幫助。

　　2D時(shí)間軸動(dòng)作編輯器：這個(gè)應(yīng)該算是SpriteKit的大殺器了，它是一個(gè)功能完善的2D動(dòng)作編輯器，可以支持實(shí)時(shí)預(yù)覽動(dòng)作效果，并且同時(shí)支持2D和3D。

　　數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)：SKReferenceNode可以讓可重用的游戲組件數(shù)據(jù)化，讓玩家可以用更少的代碼來(lái)完成游戲開發(fā)。

　　小結(jié)：

　　整個(gè)SpriteKit在性能，工具和易用性方面都有了較大的提升，另外，配合SceneKit，開發(fā)者可以更容易地開發(fā)3D休閑類游戲了。

　　SceneKit新功能

　　SceneKit是蘋果為了讓游戲開發(fā)者更方便地開發(fā)3D游戲而推出來(lái)的，它支持iOS和MacOS X。

　　同時(shí)，它還完美支持粒子系統(tǒng)，物理集成和SpriteKit。今年，蘋果改進(jìn)了場(chǎng)景編輯器，同時(shí)對(duì)Metal的支持也更加完善了。

　　新的場(chǎng)景編輯器

　　新的場(chǎng)景編輯器的功能總結(jié)如下：

　　支持更多的3D文件格式： DAE，OBJ，Alembic， STL和PLY文件格式。

　　新的原生文件格式，使用NSKeyedArchiver來(lái)存取

　　Shader修改器和環(huán)境光遮蔽（Ambient Occlusoni）

　　天空盒（Skybox）和幾何修改器

　　SCNTechnique 支持

　　支持聲音節(jié)點(diǎn)

　　支持Model I/O（后面會(huì)具體介紹Model I/O是什么）

　　除了這7點(diǎn)以外，還有諸如compute shader， relfective cub map等功能。

　　Metal支持和 SKTransitions

　　新的SceneKit可以根據(jù)設(shè)備類型自動(dòng)匹配是否使用OpenGL或Metal作為渲染后端，同時(shí)它支持SpriteKit的切換場(chǎng)景切換，制作SceneKit場(chǎng)景切換效果更容易了。

　　Metal 新功能及性能優(yōu)化

　　今年WWDC游戲相關(guān)視頻中，蘋果用了3個(gè)視頻介紹了Metal的新特性以及性能優(yōu)化方法，同時(shí)SpriteKit和SceneKit在iOS  9中都是默認(rèn)使用Metal作為渲染API。Metal作為蘋果生態(tài)圈的高性能圖形渲染API，大有可能在將來(lái)某一天取代OpenGL的趨勢(shì)。

　　新功能介紹

　　這里簡(jiǎn)單給大家介紹一下Metal的新功能，具體的細(xì)節(jié)還需要查看相關(guān)文檔和視頻。

　　新的內(nèi)存模型：它一共支持3種內(nèi)存模型，分別是共享內(nèi)存模型，私有內(nèi)存模型和托管內(nèi)存模型。

　　新的紋理壓縮格式（ASTC）：

　　設(shè)備GPU 類型判斷：自動(dòng)根據(jù)設(shè)備的GPU類型來(lái)判斷支持的特性集合。

　　MetalKit框架：讓Metal應(yīng)用開發(fā)更加簡(jiǎn)單方便。

　　Metal performance shader框架：提供了一系列數(shù)據(jù)并行算法。

　　Metal調(diào)試工具：更方面地調(diào)試Metal圖形應(yīng)用。

　　Metal應(yīng)用程序瘦身：這一點(diǎn)和上面介紹的SpriteKit瘦身原理是一樣的。

　　MetalKit框架

　　MetalKit對(duì)于一些常見(jiàn)的應(yīng)用場(chǎng)景提供了高效的實(shí)現(xiàn)，開發(fā)者可以用更少地代碼來(lái)開發(fā)應(yīng)用，并且開發(fā)出來(lái)的應(yīng)用性能和穩(wěn)定性會(huì)更高。

　　MetalKit提供了一個(gè) MTKView  類，它統(tǒng)一處理了渲染一個(gè)Metal場(chǎng)景所需要的設(shè)置代碼，另外，它提供了一個(gè)紋理加載器，它可以從一個(gè)圖片文件中創(chuàng)建一個(gè)Metal紋理。最后，MetalKit完美支持Model  I/O，讓3D模型的處理更加簡(jiǎn)單。

　　Metal performance shader框架

　　Metal performance shader是一個(gè)為GPU提供數(shù)據(jù)并行算法的一個(gè)框架，目前只支持A8處理器。

　　它定義了一些類似操作CPU風(fēng)格的API，這樣可以讓GPU編程變得更加簡(jiǎn)單。它提供了很多內(nèi)置的并行算法，比如蘭索斯重新取樣（Lanczos  resampling），卷積函數(shù)（比如高斯濾鏡等），直方圖等。

　　Metal調(diào)試工具和最佳實(shí)踐

　　眾所周知，圖形應(yīng)用是非常難以調(diào)試的，而Metal在設(shè)計(jì)之初就考慮了多線程，而多線程的調(diào)試也是很困難的。因此，如果沒(méi)有好用的工具支持，調(diào)試Metal應(yīng)用將會(huì)變得非常困難。

　　此次，蘋果圍繞Metal提供了一系列好用的工具。比如：一個(gè)可視化的幀調(diào)試器，一個(gè)資源和狀態(tài)查看器，shader性能分析工具，集成的離線Metal編譯器等。

　　讀者可以根據(jù)WWDC中關(guān)于Metal性能優(yōu)化的視頻去了解更多詳細(xì)的信息。

　　另外，蘋果給我們定義了一些最佳實(shí)踐：

　　要盡早分析和經(jīng)常分析代碼

　　在最合適的時(shí)機(jī)去獲得Drawable對(duì)象。

　　盡可能基于GPU去考慮多線程渲染。

　　提前創(chuàng)建好一些耗時(shí)的對(duì)象并盡可能地重用這些對(duì)象，提前編譯好著色器程序。

　　小結(jié)：

　　Metal已經(jīng)成了蘋果在3D圖形渲染的一張王牌，它的性能遠(yuǎn)超OpenGL，開發(fā)者應(yīng)該全面擁抱它，利用它來(lái)開發(fā)出性能更好的圖形應(yīng)用和游戲。同時(shí)，使用Metal，也可以用更少的代碼來(lái)編寫圖形應(yīng)用，另外，它也會(huì)讓你的程序會(huì)更容易維護(hù)。

　　GamePlayKit介紹

　　GamePlayKit是今年WWDC游戲開發(fā)方面最大的亮點(diǎn)，它提供的實(shí)體組件系統(tǒng)將直接改變之前以繼承為主的開發(fā)游戲方式。另外，還為游戲開發(fā)提供了大量實(shí)用的算法與設(shè)計(jì)模式，iOS游戲開發(fā)從未如此簡(jiǎn)單。

　　實(shí)體組件系統(tǒng)

　　實(shí)體組件系統(tǒng)是一種非常流行和先進(jìn)的組織游戲邏輯的方式，采用它編寫的游戲代碼，更容易維護(hù)，更容易擴(kuò)展，同時(shí)也更加靈活。

　　GKEntity  在實(shí)體組件系統(tǒng)里面，所有的游戲?qū)ο蠖急唤M織成游戲?qū)嶓w（GKEntity），它只是一個(gè)組件（GKComponent）容器，可以在游戲過(guò)程中動(dòng)態(tài)地添加和刪除游戲組件。并且可以通過(guò)組件類型來(lái)訪問(wèn)組件并更新所有組件。

　　GKComponent  GKComponent是所有游戲組件的基類，它負(fù)責(zé)存儲(chǔ)游戲數(shù)據(jù)，同時(shí)會(huì)隨著實(shí)體的Update方法來(lái)更新自身的狀態(tài)。所有的游戲邏輯被放置在  updateWithDeltaTime 方法中。

　　GKComponentSystem  組件系統(tǒng)是處理組件的容器，它包含了所有同種類型的組件，并通過(guò)統(tǒng)一的邏輯來(lái)處理這些組件。組件系統(tǒng)并不關(guān)心實(shí)體，它會(huì)透明地對(duì)象所有同種類型的組件并更新其狀態(tài)。

　　尋路算法

　　尋路算法可以讓你指定一些節(jié)點(diǎn)生成一個(gè)雙向連接圖，然后可以通過(guò)簡(jiǎn)單的API調(diào)用找到任意兩個(gè)點(diǎn)之間的最優(yōu)路徑。所有的有向圖的基類是GKGraph，它是一個(gè)抽象類。它提供一些共用的邏輯，比如動(dòng)態(tài)地添加和刪除節(jié)點(diǎn)，連接這些節(jié)點(diǎn)并找到任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的路徑。

　　此外，GamePlayKit還提供了兩種特殊類型的圖節(jié)點(diǎn)： GKGridGraph 和 GKObstacleGraph  。GKGridGraph非常適合2D游戲里面的路徑查找。而GKObstacleGraph則可以設(shè)置一些障礙物，節(jié)點(diǎn)在尋路的時(shí)候，這些障礙物是無(wú)法穿越的。SKNode的邊界，物理剛體和紋理都可以當(dāng)作障礙物。

　　狀態(tài)機(jī)

　　狀態(tài)機(jī)是游戲玩法的骨架，游戲本身就是由一系列的狀態(tài)機(jī)組成的。比如主角動(dòng)畫，AI狀態(tài)，UI切換，關(guān)卡切換等，這些都可以使用狀態(tài)機(jī)巧妙地解決。

　　GamePlayKit通過(guò)封裝了 GKStateMachine 和 GKState  類，把一些共用的邏輯全部抽象出來(lái)了，開發(fā)者再也不用為每一個(gè)游戲去開發(fā)單獨(dú)的狀態(tài)機(jī)了。

　　Goal， Agent和Behavior

　　Agent指的是會(huì)自已移動(dòng)的游戲?qū)嶓w，它們通過(guò)Goal和Behavior來(lái)驅(qū)動(dòng)自身的邏輯。Behavior是由一系列的Goal組成的，每一個(gè)Goal都包含有相應(yīng)的權(quán)重。Agent在與玩家進(jìn)行游戲交互的時(shí)候，可以表現(xiàn)得更像人類，因?yàn)樗鼈円矔?huì)做決策。

　　以往只有在一些很復(fù)雜的游戲里面才會(huì)看到的AI，如今通過(guò)GamePlayKit，我們可以非常輕松地給自己的游戲也添加了。通過(guò)給游戲里面的怪物添加一些AI，能夠極大地增強(qiáng)游戲的趣味和粘性。

　　AI 策略（MinMax AI）

　　MinMax  AI主要用于一些回合類游戲，比如象棋，圍棋，Tic-Tac-Toe等。它還能給人類玩家提供一些建議，比如告訴你下一步棋該怎么下。另外，通過(guò)計(jì)算時(shí)間的設(shè)置，AI可以定義不同的難度等級(jí)。

　　規(guī)則系統(tǒng)

　　規(guī)則系統(tǒng)可以讓你制作更加復(fù)雜的游戲AI，游戲世界的交互不再是“黑即是黑，白即是白”，而是以事先定義好的一定的規(guī)則去交互。游戲AI可以實(shí)現(xiàn)所謂的模糊邏輯，游戲怪物的活動(dòng)可以根據(jù)定義好的規(guī)則系統(tǒng)去動(dòng)態(tài)地調(diào)整和評(píng)估自己的行為。

　　隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（Random Sources）

　　每個(gè)游戲都有一些特別的隨機(jī)數(shù)生成需求，而rand（）函數(shù)只能生成一些偽隨機(jī)數(shù)，并且可能跟平臺(tái)實(shí)現(xiàn)還有一些出入。作為開發(fā)者，我們需要一個(gè)與具體平臺(tái)無(wú)關(guān)的隨機(jī)數(shù)生成器，另外這個(gè)隨機(jī)數(shù)生成器還能產(chǎn)生符合一定數(shù)學(xué)分布的隨機(jī)數(shù)。

　　Demobots示例

　　這是一個(gè)非常有價(jià)值的游戲demo，里面幾乎涉及了GamePlayKit里面的大部分技術(shù)，是一個(gè)值得深入學(xué)習(xí)的游戲示例。這里是 下載鏈接

　　小結(jié)：

　　實(shí)體組件系統(tǒng)不是蘋果的原創(chuàng)，但是這一次GamePlayKit巧妙地整合了已有的游戲開發(fā)框架，iOS游戲開發(fā)變得從未如此簡(jiǎn)單和有效。配合強(qiáng)大的Swift和Xcode支持，更加如虎添翼。

　　ReplayKit和 Game Center

　　ReplayKit可以讓玩家在游戲中錄制游戲視頻，并且可以給這些視頻添加語(yǔ)音評(píng)論并且通過(guò)社交網(wǎng)絡(luò)分享出去。另外Game  Center允許訪客模式，并且整合了產(chǎn)品服務(wù)器和沙盒服務(wù)器，這樣測(cè)試和開發(fā)基于Game Center的游戲就變得更加簡(jiǎn)單了。

　　ReplayKit只有在iOS  9才能使用，另外開發(fā)者可以定制是自動(dòng)在某些游戲場(chǎng)景開啟視頻錄制還是讓玩家自己選擇錄制時(shí)機(jī)。錄制完的視頻還可以被編輯和預(yù)覽，從此玩游戲不再孤單。

　　另外，訪客模式是不需要取得認(rèn)證即可參與游戲的，訪客不會(huì)取得任何游戲成就，也不可以發(fā)布游戲得分。開啟訪客模式的游戲，玩家只能與其它運(yùn)行iOS  9的玩家進(jìn)行游戲。

　　Model I/O模塊介紹

　　Model I/O是用處理3D資源和數(shù)據(jù)的框架，我們可以通過(guò)Model  I/O快速地加載和導(dǎo)出3D資源文件。另外，它集成在Xcode里面并且和可以非常容易地與GameKit API配合。它的主要功能特性如下：

　　支持多種3D文件格式的

　　可以對(duì)資源進(jìn)行修改和Bake

　　支持3D模型三維像素化（Voxels）

　　集成Playground， Swift和Finder，并且能夠在Finder的Quick look里面預(yù)覽資源。

　　支持基于物理的材質(zhì)和光照

　　總結(jié)：

　　從本次蘋果對(duì)游戲開發(fā)所做的改進(jìn)來(lái)看，休閑社交游戲仍然是其主推的游戲類型。不過(guò)有了Metal的支持，在MacOS  X開發(fā)AAA游戲也是完全有可能的。另外，主流的游戲廠商Unity和Unreal都聲稱直接了Metal，相信以后蘋果生態(tài)圈里面會(huì)出現(xiàn)更多高品質(zhì)的游 戲。

　　另外，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)和現(xiàn)實(shí)增強(qiáng)的火爆，相信在不久的將來(lái)，蘋果也可能推出自家的VR設(shè)備。到時(shí)候，這些游戲開發(fā)框架和工具必將是您開發(fā)蘋果VR游戲的首選。