三维虚拟魔方游戏软件设计和实现

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1、华中科技大学硕士学位论文摘要取材于风靡全球的益智玩具魔方，针对当前电脑游戏软件领域以魔方为题材的产品较少的现状，使用3D程序开发技术，设计并实现一款三维界面的虚拟魔方游戏软件。三维魔方游戏软件主要由魔方建模、操作响应、动画显示、魔方求解等模块构成，魔方建模实现魔方逻辑状态与三维空间状态的数学表示以及程序表示；操作响应模块实现用户可通过鼠标点击屏幕中的立体画面以魔方或改变其方位；动画显示模块实现魔方被转动及求解时的动画效果；求解模块实现自动将被任意打乱的带不对称图案的魔方还原。在不考虑魔方三维形状等因素的前

2、提下，采用数据模型从逻辑意义上给出魔方的描述和操作；然后在此基础上对魔方进行三维空间的建模。应用三维投影的空间几何原理，将用户的鼠标操作变换成三维空间中的信息，并通过几何计算得出操作的响应，从而实现用户仅通过鼠标不同方式的点击以及拖动即可完成魔方全方位视角切换和变换操作；运用面向对象的设计思想，将画面显示模块以及数据实时更新模块定义为模型对象的行为，将嵌入到程序消息循环框架中从而实现动画效果。在深入分析HerbertKociemba提出的Two-phase还原算法的基础上，对Two-phase算法未完成的

3、中心方块方向修正部分进行补充，从而实现魔方的完全还原。基于VisualStudio2005C++开发环境，使用Win32API搭建程序框架，使用DirectXSDK组件库中的Direct3D技术，实现了三维魔方游戏软件，并对其进行了测试。测试证明，系统达到了设计的目标。关键词：魔方游戏，虚拟现实，三维建模，自动求解I华中科技大学硕士学位论文AbstractDesignsandimplementsathree-dimensionalgamesoftware,whichisbasedontheworld-wi

4、depopularbrain-trainingtoyRubik'sCube,inviewoftheexistingsituationthattherearefewcomputergamesorsoftwareofthissubject,withmycomputerbackground,andusingmainstream3Dinterfaceapplicationdevelopingtechnology.Thegamesoftwareconsistsofseveralmodules,includingth

5、emodelingmoduleof3Dcube,theoperationresponsemodule,theanimationeffectmodule,andthesolvingmoduleofRubik’sCube.AnalyzesthelogicalcubemathematicalmodelingwithoutconcerningaboutRubik'sCube’sthree-dimensionalgeometricalshape,givesamathematicaldescriptionofthec

6、ube.Afterthat,anadvanceddescriptionofthecubeisintroduced,whichincludesthethree-dimensionalgeometricalinformationofthecube.Thedatastructureandrelatedalgorithmsareanalyzedindetail.Theoperationresponsemoduleandtheanimationeffectmodulearetwoofthemainfeatureso

7、fthissoftware.Theoperationresponsemoduleanalyzestheusermousetrackandtransformsitsinformationintothe3Dworldcontainingthecubebyusinggeometricalcalculationtodeterminewhichoperationtoexecute.Theanimationmoduleworkswiththeoperationresponsemoduletogiveagoodvirt

8、ual-realityexperiencinguserinterface.AnotherfeatureissolvingRubik’sCubebyartificialintelligence.The“Two-phase”solvingalgorithmwhichisdesignedbyHerbertKociembawhoisanexpertonresearchofRubik’sCube’ssolvingisintroduced