互动数字娱乐平台显示引擎的研究与实现

摘要

3D互动数字娱乐引擎在网络游戏设计、虚拟现实技术等领域有着广泛的应用，具有重要的应用价值。互动数字娱乐引擎是用于控制所有游戏功能的主程序，从图形图像处理、碰撞计算、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。3D引擎以全3D的视角，表现渲染游戏中的各种物件，实现3D游戏的各种功能，提供3D游戏开发的各种接口与工具。3D引擎的研究与实现，在游戏开发中，具有非常重要的作用。 本文围绕3D互动数字娱乐引擎的显示引擎展开设计，主要工作针对两个方面：图形底层基础模块和上层扩展模块的设计。论文设计出了各个层次中的功能模块，以及各个模块之间的相互关系，它是整个客户端平台的核心。此外，论文中还给出了部分模块的具体实现方法，如：视见约束体模块、动画模块、特效管理模块、内存管理模块等。 在超大规模地形系统设计上，论文提出了改进的地形LOD算法和地形拼接方法，用于解决地形渲染的瓶颈问题。该地形系统中，通过设计数据存储结构、网格生成顺序、潜在可见集和地形拼接技术等，实现了超大规模场景中的地形渲染技术，并通过优化和测试获得了一些具体数值，实验表明提高了渲染速度。 为提高引擎对于各种模型文件的兼容性，论文中还设计了对于通用文件格式COLLADA的转换器。能够载入包括3DS MAX，Maya等建模工具得到的原始模型文件，从而提高美工的工作效率。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1 课题来源

1.2 课题研究的目的和意义

1.3 国内外研究概况

1.3.1 国外研究概况

1.3.2 国内研究概况

1.4 论文的主要研究内容

第二章3D显示引擎设计

2.1 引言

2.2 系统开发平台

2.3 显示引擎概述

2.4 显示引擎特点与技术特性

2.5 显示引擎架构

2.6 显示引擎底层设计

2.6.1系统模块

2.6.2数学库模块

2.6.3资源管理模块

2.6.4场景管理模块

2.6.5 内存管理模块

2.7 显示引擎上层设计

2.7.1 图形设备驱动模块

2.7.2 图形资源管理模块

2.7.3 图形场景管理模块

2.7.4图形渲染模块

2.8 本章小结

第三章引擎部分模块的具体实现

3.1 引言

3.2 视见约束体设计

3.2.1 传统算法设计

3.2.2快速算法设计

3.2.3 视见体剔除算法设计

3.2.4 实验结果

3.3 动画模块

3.3.1 基于关键帧的网格动画

3.3.2使用结果分析

3.4 Shader特效模块

3.4.1 Shader技术

3.4.2 改进的渲染到纹理技术

3.4.3 柔光效果设计

3.4.4环境映射效果设计

3.4.5 卡通效果设计

3.4.6实验结果

3.5 内存管理模块

3.5.1 传统内存管理算法分析

3.5.2 内存管理器的实现与算法改进

3.5.3 实验结果及讨论

3.6 本章小结

第四章地形引擎的设计

4.1 引言

4.2 主要算法研究

4.2.1 ROAM算法

4.2.2 SOAR算法

4.2.3 Geo-Mipmapping算法

4.3 LOD算法改进设计

4.4 地形系统框架

4.5 地形相关技术研究与实现

4.5.1 地形分块

4.5.2地形缝合

4.5.3潜在可见集

4.5.4细节地形

4.6 实验结果及讨论

4.7 本章小结

第五章数据转换器的设计

5.1 引言

5.2 COLLADA简介

5.3 COLLADA DOM简介

5.3.1 COLLADA DOM的概念

5.3.2 COLLADA DOM的功能

5.4 数据转换器的实现

5.4.1 主要原理

5.4.2 实现方案

5.5 本章小结

第六章结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

参考文献

作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文

作者在攻读硕士学位期间所开展的项目

致 谢

附录