試析3d游戲引擎中大規(guī)模室外場(chǎng)景渲染技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)

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1、中南大學(xué)碩士學(xué)位論文3D游戲引擎中大規(guī)模室外場(chǎng)景渲染技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)姓名：曹敏申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：碩士專業(yè)：計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)教師：楊長(zhǎng)興20080527摘要經(jīng)過(guò)不斷的進(jìn)化，如今的3D引擎己經(jīng)發(fā)展為一套由多個(gè)子系統(tǒng)共同構(gòu)成的復(fù)雜系統(tǒng)。其中最重要的部分是渲染系統(tǒng)，而一個(gè)3D游戲技術(shù)水平的高低，往往是體現(xiàn)在它的渲染引擎上。3D引擎技術(shù)的難點(diǎn)之一就是大規(guī)模室外場(chǎng)景的渲染技術(shù)，它的研究與實(shí)現(xiàn)，在游戲開(kāi)發(fā)中，擁有非常重要的作用。本文首先分析了3D引擎的一些特點(diǎn)，然后介紹了大規(guī)模室外場(chǎng)景的渲染相關(guān)技術(shù)，包括地形渲染技術(shù)與真實(shí)感場(chǎng)景渲染技術(shù)兩方面。在大規(guī)模的地形渲染技術(shù)的設(shè)計(jì)上，本文提出了一種基于二叉

2、樹(shù)的LOD改進(jìn)算法來(lái)解決大規(guī)模地形渲染中的三角形數(shù)目問(wèn)題。該LOD算法中，使用了視點(diǎn)相關(guān)以及和地形本身起伏程度相關(guān)的技術(shù)來(lái)決定地形應(yīng)有的細(xì)節(jié)程度。在每次渲染前，都動(dòng)態(tài)的更新地形網(wǎng)格，只渲染需要的節(jié)點(diǎn)。因此地形網(wǎng)格是不規(guī)則的。離觀察者越遠(yuǎn)，細(xì)節(jié)越少，離觀察者越近，細(xì)節(jié)越多。算法遞歸的分割每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到到達(dá)需要的細(xì)節(jié)程度。這種分割依賴于節(jié)點(diǎn)的大小，節(jié)點(diǎn)內(nèi)地形的起伏程度，以及觀察者離節(jié)點(diǎn)的距離。地形的起伏程度事先被計(jì)算出來(lái)以提高速度。．：在場(chǎng)景真實(shí)感渲染設(shè)計(jì)上，通過(guò)光照仿真機(jī)制、紋理映射、基于圖像的建模和繪制等多種技術(shù)，較為真實(shí)地表現(xiàn)了場(chǎng)景光照計(jì)算、天空體、水質(zhì)模擬、光影特效和運(yùn)動(dòng)模糊

3、等多種游戲中必須的場(chǎng)景真實(shí)效果。最后，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于上述算法地形繪制系統(tǒng)，并指出進(jìn)一步的研究方向。t．關(guān)鍵詞3D游戲引擎，地形渲染，LOD技術(shù)，真實(shí)感渲染技術(shù)ABSTRACTWiththeconstantdevelopment，currentgameenginehasbecomeacomplicatedsystemconsistsofmanysubsystems，andtherenderingsystemisthemostimportantpartofwhichAsaresult，thetechnicallevelofarenderingsystemimplieswhicho

4、fthegameitself．Thelargescaleoutdoorscenerenderingisoneofthedifficultproblemsof3Dgameengine，theresearchandimpliesofwhichacoretaskingamedevelopmentis．。Thisdissertation，atfirst，willanalyzethecharacterof3Denginethen，introducesometechnologyofthelargescalescenerendering，whichincludetheterrainrenderi

5、ngandrealizationofdrawing．．Thedissertationutilizesanamelioratiedtwo．branchbasedLODalgorithmcalculatingmethodtosolvetheproblemoftrianglequantitiesinlargescaleterrainrendering．Inthispaper,theview-dependentandterrain’Sroughnessisusedtodeterminetheterraindetail．Theterrainmeshisrefinedbeforerender,

6、onlytheverticesareneededwillberendered．Sothemeshgridisirregular．Thefarfromtheviewer,thelessdetail．Theterrainnodesubdivideduntilthedesiredetail．Thesubdividingdependsonthenodelevel，theterrain’Sroughnessandthedistancebetweentheviewerandthenode．Theroughnessfactorispre—calculatedtoimprovespeed．Inor

7、dertodesigntherealizedscene，severallight—warecalculatingmodel，paintingmodelandtexturereflectingmodel，thatwellsimulatethesky,earth’Ssurface，water,movementblurandothereffects，whichmustbeenachievedinthegamescene．’Atlast，aterrainrenderingsy