浅论3d游戏引擎中场景绘制及光照渲染技术的研究与实现

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1、中南大学硕士学位论文3D游戏引擎中场景绘制及光照渲染技术的研究与实现姓名：胡维和申请学位级别：硕士专业：计算机软件与理论指导教师：曾巧明20080530摘要3D游戏引擎包括几个方面：场景绘制、光照渲染、动画技术、碰撞检测以及网络管理。其中，三维场景的绘制与光照的渲染是它的核心与关键。另外，计算机游戏对游戏场景要求有较高的真实度与实时性。其真实度要求全局光照效果的逼真渲染，实时性则要求对场景进行快速绘制。如何提高游戏与用户的交互速度而又不影响场景的真实效果，一直以来是一个研究热点。针对这一现象而进行了研究与改进。首先，介绍了3D游戏引擎的发展与加速绘制三维游戏场景及全局光照

2、渲染的相关技术。然后，研究了如何利用三角形网格为三维游戏场景中的几何体进行建模。通过结合光学中的视域衰减模型，提出了一个基于视域衰减的LOD地形快速生成算法。最后，通过对全局光照模型的各个分枝地研究，并结合预计算技术，提出了一个基于预计算静态场景的间接光照路径而实现的全局光照明的动画算法。通过研究与实现，对3D游戏引擎中的场景绘制及全局光照有了深入的了解。基于视域衰减算法生成了三维LOD地形三角形网格，绘制帧频达到了实时的要求，并且具有相当的真实性。预计算静态场景的全局光照而实现的动画算法，在加速游戏场景光照效果渲染上有非常实用的价值和意义。关键词三维建模，地形生成，非规

3、则三角网格，实时绘制，预计算ABSTRACTAvideogameisagamethatinvolvesinteractionwithauserinterfacetogeneratevisualfeedbackonavideodevice．Thewordvideoinvideogametraditionallyreferredtoarasterdisplaydevice．Inthelastyearstrianglemesheshavebecomeincreasinglypopularandarenowadaysintensivelyusedinmanydifferentar

4、easofcomputergraphicsandgeometryprocessing．Moreover,theconsequentuseoftrianglemeshesassurfacerepresentationavoidserror—proneconversions，besidesclassicalgeometricmodeling，othermajorareasfrequentlyemployingtrianglemeshesarecomputergamesandmovieproduction．Thisthesisdiscussesthewholegeometryp

5、rocessingpipelinebasedontrianglemeshes．Renderingistheprocessofgeneratingallimagefromamodel，hasusesinarchitecture，computergame，simulatorsandmovieorTVspecialeffects，eachemployingadifferentbalanceoffeaturesandtechniques．Inthecaseof3Dgraphics，renderingmaybedoneslowly,asinpre-rendering，orinrea

6、ltime．Pre—renderingisacomputationallyintensiveprocessthatistypicallyusedformoviecreation，whilereal-timerenderingisoftendonefor3Dvideogameswhichrelyontheuseofgraphicscardswith3Dhardwareacceleratorsorbasedsomeacceleratedalgorithms．Ontheinside，arendererisacarefullyengineeredprogram,basedonas

7、electivemixtureofdisciplinesrelatedto：lightphysics，visualperception，mathematics，andsoftwaredevelopment．Manyrenderingalgorithmshavebeenresearched，andsoftwareusedforrenderingmayemployanumberofdifferenttechniquestoobtainafinalimage．Inthispaper，weresearchsomekeyproblemo