三维游戏引擎中物理引擎关键技术的研究

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1、天津大学硕士学位论文三维游戏引擎中物理引擎关键技术的研究姓名：王树军申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：刘艳20070601摘要游戏引擎是一个处理游戏底层技术的平台。使用游戏引擎，游戏开发人员可以集中精力处理游戏的设计，忽略游戏的系统架构、内存管理、图形图像的渲染绘制、物理碰撞检测等一些底层技术。物理引擎是游戏引擎中的子模块，它根据牛顿力学定律，计算游戏中物体的合理的物理位置，并将计算结果提供给渲染引擎，从而向使用者展示出真实性的渲染效果。物理引擎的核心是碰撞检测算法。在本文中，作者对开源游戏引擎Nebula2进行深入研究，分析其系统架构及主

2、要模块功能作用；并对开源的物理引擎ODE(OpenDynamicEngine)进行分析；研究常用的碰撞检测算法：AABB、OBB、k—dop等，进而在游戏引擎以及物理引擎技术方面做了一些有益的研究。首先本文分析对比几种常用碰撞检测算法：AABB、OBB、k—dop，在此基础上，对AABB(AxisAlignedBoundingBox)算法进行了改进，提高了其碰撞检测的效率。其次本文构建了通用游戏引擎的架构；参考现有的开源游戏引擎Nebula2，根据分层思想，自底向上搭建了通用游戏引擎系统的架构，并设计各层的基本模块；归纳物理引擎的功能，在此基础上设计了具

3、备刚体和柔体的统一物理引擎的基本架构。最后设计了一个柔性物体物理模型；在研究常用的水面模拟方法和布料模拟方法的基础上，建立质子一刚性杆的物理模型，用来进行水面和布料的．模拟；并以此为柔体世界的基本模型，完成了统一物理引擎的详细设计。物理引擎关键技术是三维游戏引擎技术的重要组成部分。对物理引擎关键技术的研究能够促进三维游戏引擎技术的发展，具有很重要的科研意义。关键词：游戏引擎物理引擎碰撞检测AABBABSTRACTGameengineisaplatformtechniqueingamedesign．Withtheengine，gamedevelopersc

4、anconcentrateongamedesignandignoregamearchitecture，storagesystem,renderinganddrawingofimageandgraphandcollisiondetectionetc．Physicsengineissub—partofgameengine，accordingtoNewton’Smechanicslaw,itcomputesrationalphysicalpositionofthebodyinthegame，andpassthisinformationtOrenderingen

5、gineSOastodisplayrealisticrenderingresulttotheusers．Collisiondetectionalgorithmisthekernelofphysicsengine．Inthispaper,accordingtotheresearchofopensourcegameengine-nebula2，analysesitsarchitectureandthefunctionsofmajormodules；andbytheanalysisonODE(OpenDynamicEngine)andcommoncollisi

6、ondetectionalgorithmsuchasAABB，OBB，k—dopetcandtheanalysisofODE(OpenDynamicEngine)andNebula2，Imadesomeinterestingstudiesonphysicalengineandgamearchitecture：’Firstly,thispaperanalyzesandcomparesseveralcommoncollisiondetectionalgorithm：AABB，OBB，k-dop；basedonthesealgorithm，improvethe

7、AABB(AxisAlignedBoundingBox)，enhancetheefficiencyofcollisiondetection；Secondly,thispaperconstructsauniversalmodelofgameengine；accordingtotheopensourcegameengine—Nebula2，bythehierarchicalthought，constructuniversalgameenginearchitecturefrombottomtOtop，anddesignthebasicmoduleofeachh

8、ierarchy,concludethefunctionofphysicalen