【硕士论文】基于LOD的三维游戏渲染引擎场景绘制技术的研究.pdf

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1、基丁LOD的■维游成演染引擎场景绘制技术的研究摘要目前，LOD(LevelofDetail，层次细节)算法多被用于地形可视化领域，没有为游戏场景做专门优化，且游戏地形渲染中所采用的LOD算法并没有为最新的GPU(GraphicProcessingUnit，图形处理器)做特定优化。传统的场景绘制算法为了达到性能的要求，往往采用低精度的地形模型，因而无法营造形象、逼真、震撼的游戏场景。基于以上事实，本文所做研究工作如下：首先，设计并实现了优化的基于几何裁切图(Geoclipmap)框架的LoD场景绘制算法。该算法以Hoppe提出的几何裁切图算法为基础，结合最新GPU的特点，将地形

2、几何信息以纹理形式存储，使得几乎所有的计算都在GPU上进行，这样便可以腾出大量CPU(CentralProcessingUnit，中央处理器)计算时间来处理游戏中的其它计算。运用引擎中常用的球体裁切和雾化方法，解决了游戏场景中非地形模型渲染复杂度的问题。通过与游戏引擎中常用的地形渲染算法进行实验对比分析，说明本算法确实能够加速游戏场景的渲染。接着，提出了基于模板混合透明显示被遮挡三维人物的方法。在该方法中首先利用投影像素的覆盖测试建立一个遮挡查询队列，该队列用于查询障碍物，然后按场景绘制的次序设置好人物所占像素的模板缓存，接下来设计了一个混合公式，用于混合人物像素与障碍物像素

3、，以达到透明显示的效果。通过实验表明运用本方法后，游戏玩家可以很好地控制游戏角色，而同时遮挡游戏角色的建筑物也能够得到正确地显示。然后，本文介绍了三种布告板技术及其优缺点，提出了使用动态布告板技术来渲染游戏场景中树的算法。算法先在窄间中对三维树进行预计算采样，然后通过视点所在方位对预计算图像进行插值操作来得到最后的显示图像。这种算法采用了预计算技术，因而算法的渲染代价非常小。最后，对本文所做工作进行了总结，阐明了本文所做研究的实用价值。同时，对本文工作的后续研究进行了展望。关键词：游戏引擎；场景绘制；层次细节；模板缓存；混合；布告板II第1章绪论l，1研究背景及意义网络游戏近

4、年来在国内飞速发展，据2008年度中国游戏产业年会上由主办方中国出版工作者协会游戏出版物工作委员会和JDc(国际数据公司)联合调查的‘2008年度中国蝣戏产业调查报告摘要》显示．2008年中国游戏产业发展势头继续强劲。见图l1，2008年中国网络游戏市场实际销售收入为1838亿元人民币，比2007年同比增长76．6％。预计2013年巾围网络游戏市场实际销售收入将达到3976亿元人民币，2007年到2013年的年复合增长率为16．7％。2008年我国自主研发的民族网络游戏进一步扩大竞争优势，市场实际销售收入达110l亿元，占网络游戏市场实际销售收入总规模的59．9％．比2007

5、年增长了60O％。照位亿图Il2005至2008年罔游市场销售收^围lO年来中国游戏产业发展迅速，近4．5年的时间每年产业平均增长在50％以上。但相较于日韩和欧美等圈家和地区仍有一段差距，中周游戏产业仍处于初期发展阶段。目前，国家有关部门也开始意识到游戏引擎的重要性，并且于2003年将网络游戏技术研究这类文化产业纳入“863计划”，隶属于“中文处理与人机交互技术综合示范应用”专题，也是“十五”期间，863项目在信息技术领域、计算机软硬件技术主题下的课题之一。一些重点院校也在积极筹备开设游戏引肇设计方面的专业。游戏引擎好比蝣戏的“心脏”，要提升游戏的品质，拥有一套优秀的游戏引擎

6、必不可少。玩家所体验到的剧情、关卡、美工、音乐、操作等内容都是南游戏的jjd斗地主http://www.live-in-gz.com/jjd斗地主http://www.live-in-gz.com/幕丁I．0D的■维游戏渲染引擎场景绘制技术的研究引擎直接控制的，它扮演着中场发动机的角色，把游戏中的所有元素捆绑在一起，在后台指挥它们同时、有序地工作。简单地说，引擎就是“用于控制所有游戏功能的主程序，从计算碰撞、物理系统和物体的相对位置，到接受玩家的输入，以及按照正确的音量输出声音等等。”渲染引擎是三维游戏引擎中最重要的部分，当三维模型制作完毕之后，美工会按照不同的面把材质贴图赋

7、予模型，这相当于为骨骼蒙上皮肤，最后再通过渲染引擎把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。渲染引擎在引擎的所有部件当中是最复杂的，它的强大与否直接决定着最终的输出质量。然而，目前国内三维游戏引擎的研究还处于初级阶段，缺乏技术沉淀，尚无法与国外成熟的商用三维游戏引擎相比。虽然，在目前国内三维网络游戏市场中，民族网游占六成左右，但是其多采用国外开发的三维游戏引擎(如网易采用Unreal引擎开发的《天下贰》)，导致了游戏开发成本的增加，影响了民族网游打入国际市场。因此对三维游戏引擎的研究