于开源图形库的游戏引擎研究与实现

浙江大学硕士学位论文基于开源图形库的游戏引擎研究与实现姓名：刘晓华申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：张三元20060530基于开源图形库的游戏引擎研究与实现作者：刘晓华学位授予单位：浙江大学参考文献(26条)1.参考文献2.AndreLaMothe3D游戏编程大师技巧20053.MasonWoo.JackieNeiderF.TomDavis.DaveShreiner,OpenGLProgrammingGuide20014.SametHSpatialdatastructures:quadtree,octreesandotherhierarchicalmethods19895.NaylorBF.AmanatidesJA.ThibaultWCMergingBSPtreesyieldpolyhedralmodelingresults19906.ThibaultW.NaylorBSetoperationsonpolyhedrausingbinaryspacepartitioningtrees1987(04)7.BoumaW.VanecekGCollisiondetectionandanalysisinaphysicallybasedsimulation19918.Garcia-AlonsoA.SerranoN.FlaquerJSolvingtheCollisionDetectionProblem1994(03)9.HamadaK.HoriKOctree-basedapproachtoreal-timecollision-freepathplanningforrobotmanipulator199610.AgarwalPK.KreveldMVIntersectionqueiesforcurvedobjects199111.BoylesM.FangSFSlicingBasedVolumetricCollisionDetection1999(04)12.CameronSCollisiondetectionbyfour-dimensionalintersectiontesting1990(03)13.CameronS.EnhancingGJKComputingminimumandpenetrationdistancesbetweenconvexpolyhedron199714.ChungK.WangWQuickcollisiondetectionofpolytopesinvirtualenvironments199615.DinglianaJ.O'SullivanCGracefuldegradationofcollisionhandlinginphysicallybasedanimation2000(03)16.GovindarajuNK.RedonS.LinMC.ManochaDCULLIDE:Interactivecollisiondetectionbetweencomplexmodelsinlargeenvironmentsusinggraphicshardware200317.HamadaK.HoriKOctree-basedapproachtoreal-timecollision-freepathplanningforrobotmanipulator199618.HubbardPMReal-timecollisiondetectionandtime-criticalcomputing199519.KimHS.KoH.LeeK.LeeCAcollisiondetectionforinteractivemechanicalassemblysimulation199720.KlosowskiJ.HeldM.MitchellJSB.SowizralH,ZikanKEfficientcollisiondetectionusingboundingvolumehierarchiesofk-DOPs1998(01)21.KrishnanS.PattekarA.LinMC.ManochaDSphericalshell:Ahigherorderboundingvolumeforfastproximityqueries22.ZachmannGReal_timeandexactcollisiondetectionforinteractivevirtualprototyping199723.ZachmannGRapidcollisiondetectionbydynamicallyalignedDOP-Trees199824.ZachmannGOptimizingthecollisiondetectionpipeline200125.EhmannS.LinMCAccurateandfastproximityqueriesbetweenpolyhedrausingconvexsurfacedecomposition200126.WattA.PolicarpoF3DGames:Real_timeRendingandSoftwareTechnology2001相似文献(10条)1.学位论文何剑琪三维游戏引擎中刚体模型的研究与设计2005本文以2003年广东省关键领域重点突破项目：“互联网文化娱乐软件开发”为背景，在参与开发三维游戏引擎的过程中，研究了在三维游戏引擎中实现刚体运动模拟的若干理论与方法，重点研究了刚体碰撞检测与碰撞响应两方面内容。本文考虑到3D网络游戏场景的复杂性与实时性，做了以下几个工作：(1)建立三维游戏引擎中的刚体模型。本文根据需要选取适当的物理量来建立简化的物理模型。结合刚体的几何模型和物理模型，建立三维游戏引擎中的刚体模型。(2)设计、实现三维游戏引擎中刚体模型的碰撞检测算法。本文采用离散碰撞检测算法。碰撞检测算法效率的关键是物体间的相交测试检测，本文针对胶囊体设计基于等价类划分的相交测试算法。本文还采用了包围盒方法对算法进行优化。本文给出了碰撞点求解的快速算法，结合前面的刚体碰撞响应算法，在进行碰撞检测的同时求解出碰撞点。同时，使用基于冲量的方法求解出接触冲量。本文整合刚体的碰撞检测算法，碰撞响应算法，再加上刚体一般运动模拟、重力场模拟、摩擦力模拟，完成对简单刚体的运动模拟。本论文的大量工作是在《剑侠情缘网络版Ⅲ》三维游戏引擎的基础上开展的，部分研究成果已应用于三维游戏引擎的演示系统，主要包括：刚体碰撞检测和碰撞响应的实现，在三维游戏引擎中基于物理特性建立了一些简单的刚体运动表示，取得了较好的效果。2.学位论文吴海宾手机三维游戏引擎研究与实现2006手机游戏市场的需求渐渐从2D过渡到3D，但是由于占市场大份额的中低档手机处理器性能的限制，目前很少有能在中低档手机运行的3D游戏，因此在这些手机上研究并开发3D引擎将具有广阔的市场。嵌入式3D游戏引擎就是处理运行在嵌入式设备上的3D游戏的底层技术平台，它为游戏开发者提供了一套核心的、可复用的代码和系列工具。目前，3D游戏通常运行的嵌入式设备主要包括：高性能手机、高端PDA(PersonalDigitalAssistant)、GameBoy等。嵌入式3D游戏引擎技术的出现是嵌入式3D游戏程序设计发展的里程碑之一，它也是软件工程、专业化分工和游戏产品的独特文化性要求在游戏开发中的综合体现。游戏引擎是软件工程中的软件复用思想在游戏开发中的表现形式之一。它把游戏中最常见、最核心的功能进行集成，形成通用的框架平台。这样，在进行具体的游戏产品开发时，游戏编程人员就不需要从头做起，而是可以直接调用游戏引擎提供的强大功能，在短时间内高质量地开发出新游戏，适应游戏产业的激烈市场竞争。游戏引擎也促使游戏编程人员进行更为专业化的分工。游戏往往受限于硬件性能，尤其是运行在嵌入式设备上的3D游戏，因此游戏往往要追求高效率和高性能，这对游戏开发人员提出了很高的要求。这种高要求产生了更专业的分工，一部分高水平的开发人员从事性能要求很高的游戏引擎的开发，而一般水平的开发人员则利用引擎进行具体游戏产品的开发。游戏产品的核心特点是创意和可玩性。这就使得游戏的开发要变得比较容易和简单，使得不懂编程的游戏创作人员也能快速的实现他们的创意。这也是促进游戏引擎发展的一个方面。本文较全面地介绍了3D游戏引擎的主要内容和基础理论，而研究的重点是放在游戏引擎的核心部分室外图形渲染引擎和碰撞检测。实现了一个简单的手机3D游戏引擎。3.学位论文樊翠三维游戏引擎的设计及关键技术的实现2006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。4.期刊论文周卫荣.朱天相.ZHOUWei-rong.ZHUTian-xiang碰撞检测引擎模块的设计-南华大学学报（自然科学版）2005,19(z1)对游戏引擎中最重要的功能模块--碰撞检测模块,进行了重点的研究和尝试性的开发;对碰撞检测涉及到的几何计算及相关的计算机图形学算法进行了深入研究,在此基础上我们对计算机游戏中所涉及到的各种碰撞现象进行了分析,提出了相应的解决方案,并详细说明了涉及到的重要数据结构.我们实现了基于包围盒算法的碰撞检测引擎的设计,同时设计好了该引擎的接口.最后我们在这个引擎的基础上开发了一个示例程序.5.学位论文王树军三维游戏引擎中物理引擎关键技术的研究2007游戏引擎是一个处理游戏底层技术的平台。使用游戏引擎，游戏开发人员可以集中精力处理游戏的设计，忽略游戏的系统架构、内存管理、图形图像的渲染绘制、物理碰撞检测等一些底层技术。物理引擎是游戏引擎中的子模块，它根据牛顿力学定律，计算游戏中物体的合理的物理位置，并将计算结果提供给渲染引擎，从而向使用者展示出真实性的渲染效果。物理引擎的核心是碰撞检测算法。本文对开源游戏引擎Nebula2进行深入研究，分析其系统架构及主要模块功能作用；并对开源的物理引擎ODE进行分析；研究常用的碰撞检测算法：AABB、OBB、k-dop等，进而在游戏引擎以及物理引擎技术方面做了一些有益的研究。⑴.分析了对比几种常用碰撞检测算法：AABB、OBB、k-dop，在此基础上，对AABB算法进行了改进，提高了其碰撞检测的效率。⑵.构建了通用游戏引擎的架构；参考现有的开源游戏引擎Nebula2，根据分层思想，自底向上搭建了通用游戏引擎系统的架构，并设计各层的基本模块；归纳物理引擎的功能，在此基础上设计了具备刚体和柔体的统一物理引擎的基本架构。⑶.设计了一个柔性物体物理模型；在研究常用的水面模拟方法和布料模拟方法的基础上，建立质子-刚性杆的物理模型，用来进行水面和布料的模拟；并以此为柔体世界的基本模型，完成了统一物理引擎的