游戏引擎是一个处理游戏底层技术的平台,使用游戏引擎,游戏开发人员可以不用花过多精力去处理系统架构、内存管理、图形渲染等一些底层的技术,可以直接使用引擎提供的API来进行游戏开发,从而大大缩短游戏开发时间。同欧美和韩国相比较,中国国内游戏引擎特别是三维游戏引擎的研发比较落后。为此,在2003年,三维游戏引擎的研究被列入中国国家863发展计划。 本论文针对“三维游戏引擎的研究”这一热点课题,做了以下几个方面的工作: 1、设计了三维游戏引擎的系统架构。分别对三维游戏引擎的功能设计、引擎模块调用关系的设计、引擎线程的设计和引擎的安全性和易开发性相关模块的设计做了详细的论述。 2、为了提高游戏开发者们的效率和游戏引擎的高隐藏性,本文设计和实现了游戏引擎的场景接口。 3、深入研究了D3D的图形渲染管道,并对图形渲染系统作了总体设计,包括对类Camera、ViewPort、RenderTarget和RenderSystem的设计,同时对渲染系统的主要模块(纹理渲染和模型渲染)作了详细的设计。 4、通过LOD算法、多层纹理映射技术、光照贴图和光线跟踪等技术的联合应用,实现了适用于三维游戏的真实感地形,并通过雾对地形渲染的材质数量做了优化,使得渲染速度更快。 5、通过研究基于层次包围盒的碰撞检测问题,实现了一种改进的适用于三维游戏的碰撞检测算法,并解决了游戏中的人物上斜坡实际问题即人物与斜坡的碰撞检测问题。