【硕士论文】基于OpenGL的三维游戏引擎的研究.pdf

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1、河北工业大学硕士学位论文基于OpenGL的三维游戏引擎的研究摘要游戏引擎是最近十年出现的新名词，也是当前计算机应用技术领域倍受关注的一个研究方向。游戏引擎是同一类游戏中经过规范化的可复用部件，它有机结合了多种子引擎，包括图形、声音、脚本、数据库、网络、设备等模块，开发者可以使用这些模块定制游戏。使用游戏引擎，游戏开发人员可以不用花过多精力去处理系统架构、内存管理、图像绘制等一些底层的技术，可以直接使用引擎来进行游戏开发，从而大大缩短游戏开发时间。课题研究背景是基于OpenGL的3D游戏引擎，OpenGL是一个性能优越的图形应用程序接口，有很好的跨平台性

2、和可扩展性等优点，却没有提供任何交互手段，也没有音乐音效处理功能；当前基于OpenGL的3D游戏引擎在骨骼动画方面是以md2、md3格式为主，在逼真度和灵活性上有缺陷。课题在上述问题上引入了相应的解决方案，并在其它方面做了一些扩展，主要研究内容如下：1、研究了用于支持三维建模与动画的计算机图形学基本知识、与三维游戏引擎相关的虚拟现实技术、以及专门的三维编程软件包OpenGL。2、分析了整个3D引擎的框架结构，并深入研究了各主要模块的功能。3、课题引入了DirectX中DirectInput、DirectMusic和DirectSound技术、引入了先进

3、的mdl骨骼动画编程技术、粒子特效技术，并在目前的碰撞检测技术基础上提出了圆柱体包围盒碰撞检测技术。课题利用上述技术优化了三维游戏引擎，并最终以三维游戏加以实现。关键词：OpenGL，3D引擎，计算机图形学，mdl骨骼动画，碰撞检测i河北工业大学硕士学位论文第一章绪论§1-1研究背景三维游戏引擎技术，简单来说就是把一个三维游戏程序中可以重复利用的部分，以精巧的模块组织起来，将其规格化与最佳化，以利于程序重用的技术。三维游戏引擎目前在很多领域内都有很广泛的应用，如军方的模拟实战系统，以及三维网络游戏等,三维游戏引擎的发展代表了计算机硬件和软件开发[1]的

4、最新技术，实时性，交互性以及强大的漫游功能是其主要特点。游戏引擎是指为制作游戏需要而事先编制好的一系列初始化、图形处理、角色控制、碰撞检测等有关的API函数，它相当于游戏程序员的开发工具包，有些商业化的游戏引擎同时还提供了关卡和角色编辑器。这样游戏程序员就不必从最低层开始编写游戏，只需要调用游戏引擎中相关的API函数。同样在游戏里，剧情的进行、形形色色的角色衬托、各种场景的变换，也都不是外行人想象中的用什么高层的程序语言一字一句控制写成的，而是由游戏引擎事先就约定俗成一种模式，一个大体的框架，然后[2]依靠一些复杂的数据库来组织完成的。可以把游戏的引擎

5、比作赛车的引擎，而众所周知，引擎是赛车的心脏，决定着赛车的性能和稳定性，赛车的速度、操纵感这些直接与本车手相关的指标都是建立在引擎的基础上。游戏也是如此，玩家所体验到的剧情、关卡、美工、音乐、操作等内容都是由游戏引擎直接控制的，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，在后台指挥它们同步、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[3]的音量输出声音等”。无论是2D游戏还是3D游戏，无论是角色扮演游戏、即时战略游戏、冒险解谜游戏或者是动作射击游戏，都有

6、这样一段起控制作用的代码。只是经过不断的进化，如今的游戏引擎已经发展为一套由多个子系统共同构成的复杂系统，从建模、动画，到光影、粒子特效；从物理系统、碰撞，到文件管理、网[4]络特性；还有专业的编辑工具和插件，几乎涵盖了开发过程中所有重要环节。三维图形技术、虚拟现实技术是三维游戏设计中最重要的技术领域，也是其发展的关键技术之一。而随着虚拟现实、分布式计算、分布式仿真和网络三维游戏的发展，对游戏设计提出更高的要求，不仅要求模型在图形上高度逼真、具有实时响应能力，而且也要求模型具有物理属性和行为能力即模型能够[5]按照客观规律自主运动。因此本文将主要针对游

7、戏3D技术中实现三维场景的技术、mdl骨骼动画编程技术、粒子特效、和场景中的碰撞检测与碰撞反应的技术进行深入研究。1jjd斗地主http://www.live-in-gz.com/基于OpenGL的三维游戏引擎的研究§1-2国内外研究现状游戏是一种教育方式，大量青少年在享受游戏的同时，也不自觉地接受了其中的世界观和价值观，因此，游戏实际上是一种文化推广的途径。如果不重视游戏的这一项功能，国家就有可能受到前所未有的文化侵略。游戏的关键在于游戏引擎。游戏引擎包括了一套完整的游戏开发工具与运行基础，包含了开发一套游戏所需的最核心的技术。自主知识产权的游戏通用

8、引擎是我国游戏企业参与国际竞争的核心竞争力。高性能的游戏引擎是游戏企业技术积累的最好方式，它通