3D游戲圖形引擎設計.pdf

1、數(shù)字游戲是計算機行業(yè)中最有價值和發(fā)展?jié)摿Φ念I域之一，它同時有著非常高的技術要求。它集中體現(xiàn)了計算機科學在圖形處理、網絡通信、實時運算和人工智能等方面的最新成就，它的需求反過來又推動了這幾個領域的發(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，資金和技術在這里就一直呈現(xiàn)出高速增長的趨勢，這一趨勢還在繼續(xù)。3D游戲是數(shù)字游戲發(fā)展的趨勢，它已漸漸開始成為主流。它在體現(xiàn)逼真現(xiàn)實世界的同時對技術提出了巨大的挑戰(zhàn)。3D游戲實現(xiàn)的關鍵在于游戲引

2、擎技術，而圖形引擎是其中最重要的部分之一。 本文在分析3D游戲引擎的結構及工作流程的基礎上，構建了一個完整的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，可以接受應用廣泛的QuakeII模型及WorldCraft關卡編輯器生成的關卡，渲染和管理室內和室外的動態(tài)、靜態(tài)場景，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。Trial3D主要采用了以下技術實現(xiàn)較高的渲染速度和

3、幀頻：對室內場景，用BSP樹實現(xiàn)在世界坐標空間中的多邊形級剔除和碰撞檢測，并將其與掃描線技術結合實現(xiàn)無重繪；對室外場景采用分區(qū)算法，同時用OSP技術實現(xiàn)世界坐標空間中的物體剔除和碰撞檢測；在世界空間內實現(xiàn)了物體及多邊形的剔除、背面消除；實現(xiàn)了空間裁剪和像素裁剪。此外，Trial3D以1/z緩沖代替z緩沖實現(xiàn)正確的深度緩沖和透視紋理映射，并將該技術用到動態(tài)場景管理中，彌補了BSP樹和OSP樹只能針對靜態(tài)場景管理的缺陷。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，實現(xiàn)了表面紋理真實性和效率的兼顧。 Trial3D是一個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現(xiàn)。它使用了DirectX的2D圖形API和輸入API。Trial3D可以用于Windows平臺的3D游戲。 本文對引擎各部分的多種實現(xiàn)方式進行了比較和討論，并對實際運行的效果作出了評測。在文章最后，本文對后續(xù)工作的內容，包括Mipmapping、陰影、廣