3D游戲圖形引擎設(shè)計(jì).pdf

1、數(shù)字游戲是計(jì)算機(jī)行業(yè)中最有價(jià)值和發(fā)展?jié)摿Φ念I(lǐng)域之一，它同時(shí)有著非常高的技術(shù)要求。它集中體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)科學(xué)在圖形處理、網(wǎng)絡(luò)通信、實(shí)時(shí)運(yùn)算和人工智能等方面的最新成就，它的需求反過來又推動(dòng)了這幾個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展。由于數(shù)字游戲的廣泛普及和巨大利潤，從它誕生以來，資金和技術(shù)在這里就一直呈現(xiàn)出高速增長的趨勢(shì)，這一趨勢(shì)還在繼續(xù)。3D游戲是數(shù)字游戲發(fā)展的趨勢(shì)，它已漸漸開始成為主流。它在體現(xiàn)逼真現(xiàn)實(shí)世界的同時(shí)對(duì)技術(shù)提出了巨大的挑戰(zhàn)。3D游戲?qū)崿F(xiàn)的關(guān)鍵在于游戲引

2、擎技術(shù)，而圖形引擎是其中最重要的部分之一。 本文在分析3D游戲引擎的結(jié)構(gòu)及工作流程的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了一個(gè)完整的3D游戲圖形引擎Trial3D，它以三角形為建模和處理的基本幾何圖元，可以接受應(yīng)用廣泛的QuakeII模型及WorldCraft關(guān)卡編輯器生成的關(guān)卡，渲染和管理室內(nèi)和室外的動(dòng)態(tài)、靜態(tài)場(chǎng)景，支持多種類型的光源，支持Gouraud著色方式，支持透視修正紋理映射，支持碰撞檢測(cè)。Trial3D主要采用了以下技術(shù)實(shí)現(xiàn)較高的渲染速度和

3、幀頻：對(duì)室內(nèi)場(chǎng)景，用BSP樹實(shí)現(xiàn)在世界坐標(biāo)空間中的多邊形級(jí)剔除和碰撞檢測(cè)，并將其與掃描線技術(shù)結(jié)合實(shí)現(xiàn)無重繪；對(duì)室外場(chǎng)景采用分區(qū)算法，同時(shí)用OSP技術(shù)實(shí)現(xiàn)世界坐標(biāo)空間中的物體剔除和碰撞檢測(cè)；在世界空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了物體及多邊形的剔除、背面消除；實(shí)現(xiàn)了空間裁剪和像素裁剪。此外，Trial3D以1/z緩沖代替z緩沖實(shí)現(xiàn)正確的深度緩沖和透視紋理映射，并將該技術(shù)用到動(dòng)態(tài)場(chǎng)景管理中，彌補(bǔ)了BSP樹和OSP樹只能針對(duì)靜態(tài)場(chǎng)景管理的缺陷。它還將仿射紋理映射和

4、完美透視修正紋理映射分段混合使用，實(shí)現(xiàn)了表面紋理真實(shí)性和效率的兼顧。 Trial3D是一個(gè)采用軟件渲染方式的引擎，所有的空間變換、光照、紋理映射以及光柵化都用程序代碼實(shí)現(xiàn)。它使用了DirectX的2D圖形API和輸入API。Trial3D可以用于Windows平臺(tái)的3D游戲。 本文對(duì)引擎各部分的多種實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了比較和討論，并對(duì)實(shí)際運(yùn)行的效果作出了評(píng)測(cè)。在文章最后，本文對(duì)后續(xù)工作的內(nèi)容，包括Mipmapping、陰影、廣