【硕士论文】基于DirectX的三维游戏特效技术的研究与实现.pdf

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1、哈尔滨T程大学硕十学位论文摘要游戏特效技术是三维虚拟游戏中实现图像逼真感，空间场景真实感的主要技术特征，它为合理的模拟真实环境以及环境中某些重要因素起到了不可替代的作用，为解决机器性能和视觉效果之间存在的瓶颈提供了重要的技术支持。同时也为传统的图像处理技术更为实际灵活的实现进行了扩展。因此在实际的游戏开发过程中，有必要将游戏所涉及的特效和支持这些特效的相关技术单独提炼出来，并予以实现和研究。依据基本的特效实现技术，本文首先讨论了DirectX开发环境的光照模型、粒子系统、雾化、凹凸贴图、非真实感渲染、环境的反射和折射技术的基本实现原理，分析了其实

2、现过程的常用算法，探讨了各种技术在不同情况下的实现和解决方案。然后在此基础上，针对实际三维游戏开发实现的需要，提出了游戏特效实现的改进方法即：合理的光照和天空盒、粒子系统支持的动态云层、基于法线贴图的高级水面效果、动态纹理贴图的瀑布、雾效、烟雾和雨雪以及真实感建筑外观技术，同时在实验过程中特别研究了将非真实感渲染技术实现于游戏场景风格化的新方法，对游戏整体场景特效技术进行了深入的扩展。最后在VT引擎中实现了一个实时的各种特效技术共存的三维游戏场景演示，并对实验获得的数据进行了合理的比较分析。为开发三维游戏特效提供了更多的方法和更好的技术，具有现实

3、的研究意义。关键词：游戏特效；光照模型；粒子系统；非真实感渲染哈尔滨T程大学硕士学何论文第1章绪论1．1引言以虚拟现实、交互式、仿真模拟以及三维空间展示产品等为代表的三维游戏产业在全球经济中的地位迅速提高，逐步成为继软件产业之后的支柱产业【¨。在21世纪，三维游戏产业必将成为引导世界知识经济整体发展的主导产业。三维游戏是多领域研究成果结合的产物，它的技术含量直接反映着一个国家其它众多计算机研究领域的发展状况。同时，三维游戏凭借其自身高效、通用的图形图像处理能力和其与虚拟现实仿真技术息息相关的转化能力，在其它研究领域(如CAD，地理，军事，生活等等

4、)亦能大展拳脚，从而极大程度地促进了其它相关研究领域的发展【2，-31。所以，不论是从经济发展的角度还是从各领域协调发展的角度来看，研究三维游戏的相关技术都有着极大的必要性和重要性。游戏特效是三维游戏中实现图像逼真感，空间场景真实感的主要技术特征，是近年来计算机图形学研究领域中最前沿的研究和实现方向之一，它为合理的模拟真实环境以及环境中某些重要因素起到了不可替代的作用，为解决机器性能和视觉效果之间存在的瓶颈提供了重要的技术支持。同时也将传统的图像处理技术进行了更为实际灵活广泛的应用进行了扩展。在计算机图形学中，引人注目的研究方向之一是图形的真实感

5、问题。所谓图形的真实感是指计算机所生成的图形反映客观世界的程度【4】。长期以来，图形真实感问题一直是计算机图形学研究的一个主要课题。其实现越来越广泛，某些实现领域(计算机艺术造型、计算机制作、三维游戏、广告动画设计等)己把高度真实感的图形作为其发展的目标，要求能逼真地在计算机屏幕上再现真实世界。三维游戏营造的虚拟空间如何能够在现有硬件系统上流畅合理的模拟出高质量级的近乎真实的感觉和效果，如何模拟渲染出三维游戏适用的特效系统的研究更具有其实际的意义。jjd斗地主http://www.live-in-gz.com/jjd斗地主http://www.l

6、ive-in-gz.com/哈尔滨丁程大学硕十学位论文1．2研究的背景和意义以虚拟现实、交互式、仿真模拟以及三维空间展示产品等为代表的三维游戏产业在全球经济中的地位迅速提高，逐步成为继软件产业之后的支柱产业。三维游戏产业具有消费群广、市场需求大、产品生命周期长、高附加值等特点，属于资金密集型、科技密集型、知识密集型和劳动密集型的文化产业。目前在许多发达国家已经成为重要的支柱性产业【51。在2l世纪，三维游戏产业必将成为引导世界知识经济整体发展的主导产业。三维游戏的开发在我国属于新兴的一个产业，起步较晚，发展较快，普遍存在着缺乏对新技术的实现和研发

7、创新的周期较长等情况，产品的开发与国内市场需求还有很大的距离，继而引发了一系列的问题，使国产游戏无法适应市场的需要，解决这些问题，不仅对游戏开发的各个环节提出了更高的要求，也对游戏本身相关的理论研究、系统结构、框架支持和各种技术提出了更高的要求。近年来，随着图形学领域的飞速发展，以及各大游戏引擎厂商推出的更为复杂全面的引擎框架，游戏开发已经开始着重于实时真实感渲染、逼真环境效果和游戏特殊效果的实现上，所开发的游戏主要立足于三维空间环境，并将游戏特效作为其中的一个主要研究方向。如果说引擎技术是三维游戏的心脏，那么特效技术就是三维游戏的灵魂。处于发展

8、期的中国三维游戏产业在高速成长的同时也面临诸多问题，产业政策配套体系、原创力量薄弱、传播渠道不通畅、产业链不完整及人才不足等都限制了中国