基于引擎模式的三维巷道漫游系统的设计与实现

摘要

随着虚拟现实技术的迅猛发展,高真实感、逼真性的三维巷道漫游系统已成为业界和学术界的迫切要求。引擎在实现代码的重用和快速开发中已成为经典手段。因此,提供一个封装基本图形函数的、面向应用的、模块化的三维图形引擎成为开发虚拟现实漫游系统的关键。基于引擎模式构建三维巷道漫游系统仿真度高而且高效。
　　本文在分析3D引擎核心技术的基础上,对场景管理、裁剪消隐、动态光影、模型动画等方面最新的研究成果做了较为深入的研究,结合巷道系统实际的需求,引入3D引擎技术,设计和实现了一个面向大型图形应用软件开发的通用引擎Langway3DEngine(LW3D)的架构。巷道引擎架构总体分为引擎内核和引擎外部接口两层。引擎内核细分为渲染系统、物理系统、资源管理、数学等核心模块。渲染系统负责坐标转换、隐藏面消除、光照和着色、纹理映射和粒子特效部分,场景管理使用八叉树和遮挡剔除结合LOD;物理系统负责对物理规律的模拟碰撞检测和响应;资源管理系统负责管理纹理资源、模型资源等;数学通用模块提供点、向量、矩阵等三维数学运算。
　　在设计巷道引擎整体框架的时候,为保证系统的可扩展性和可复用性,综合使用到工厂、观察者、单例、职责链、外观、迭代器等经典的设计模式。最后在引擎基础上开发出三维巷道漫游系统,结果表明采用引擎模式开发三维巷道漫游系统等虚拟现实项目仿真度高而且高效。

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1 绪论

1.1 论文的研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 研究的目的和意义

1.4 研究内容及逻辑结构

1.5 本章小结

2引擎相关技术分析

2.1 引言

2.2 真实感图形渲染关键技术

2.3 引擎设计核心技术

2.4 引擎设计原则

2.5 引擎体系结构及相关流程

2.6 本章小结

3 巷道引擎的体系结构分析

3.1 引言

3.2 巷道引擎的组成

3.3 巷道引擎的架构

3.4 巷道引擎各模块作用与关联

3.5 本章小结

4 巷道引擎核心模块的设计

4.1 巷道引擎核心模块结构

4.2 主控制模块

4.3 数学模块

4.4 渲染系统模块

4.5 物理系统模块

4.6 资源管理模块

4.7 本章小结

5 三维巷道漫游系统的设计

5.1 设计模式概述

5.2 系统的设计模式

5.3 系统的运行结果

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

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