游戏引擎是游戏的心脏,决定游戏的各方面性能,在玩游戏时,玩家所体验到的剧情、关卡、美工、音乐、操作等内容都是由游戏的引擎直接控制的,它扮演着中场发动机的角色,把游戏中的所有元素捆绑在一起,在后台指挥它们实时、有序地工作。 图形渲染器子系统是游戏引擎的最重要组成部分,当3D模型制作完毕之后,美工会按照不同的面把材质贴图赋予模型,这相当于为骨骼蒙上皮肤,最后再通过渲染器子系统把模型、动画、光影、特效等所有效果实时计算出来并展示在屏幕上。渲染器子系统在游戏引擎的所有部件当中是最复杂的,它的强大与否直接决定着图像的最终输出质量。 本文将对游戏引擎的组成架构做系统的探索研究,并对3D游戏引擎的核心部件所采用的技术进行详细分析。通过对渲染器的实现做详细研究,初步建立起一个3D游戏引擎的图形渲染器子系统。 第一章 绪论。主要介绍3D游戏引擎的基本组成部分,并对国内外在3D游戏引擎技术上的发展水平及现状做一定研究,此外还分析了做此类研究工作的目的及意义。 第二章 系统的核心技术。先介绍图形算法中常用的数学理论基础:矩阵变换,三维向量代数,四元数基础,随后介绍了图形硬件和图形应用编程接口的发展,并从应用角度分析了图形软硬件的发展趋势。目前主要的图形编程接口API是OpenGL及DirectX Graphics,本文着重介绍了这两种图形编程接口API,分析了DirectX Graphics的体系结构。 第三章 图形渲染器子系统。着重从图形渲染器的系统架构、常用功能及算法方面进行详细分析,具体讲解3D图形管线、层次场景的组织与表现形式、LOD多层次细节纹理技术的应用和角色动画。图形渲染器包括了坐标系统,投影变换,摄像机模型和顶点与面的属性管理等主成部分。 第四章 研究工作总结。对以上各个章节中所提到的技术方法进行总结并指出系统的创新点,今后的发展方向及有待改进的地方。