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3D图形引擎的研究与实现

作　者: 周思远
导　师: 郑岩
学　校: 北京邮电大学
专　业: 计算机科学与技术
关键词: 3D图形引擎 Direct3D OpenGL 计算机图形学 算法
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


3D图形引擎广泛地被应用于各种领域,例如游戏开发、虚拟现实、工业设计等等。尤其是3D游戏设计,其最核心的组件就是3D图形引擎。3D图形引擎已经发展成为一套由多个子系统共同构成的复杂系统,包含建模、动画、阴影、粒子特效、物理检测、文件管理等子系统,几乎涵盖了开发过程中的所有环节。使用3D图形引擎,游戏开发人员不用将过多精力放在底层的图形效果实现上,而是可以直接使用引擎来进行游戏开发,从而大大缩短游戏的开发时间,显著地提高了开发的效率。本3D图形引擎是基于Direct3D和OpenGL的图形引擎,具有很好的跨平台性和可扩展性等优点。3D图形引擎将3D计算机图形学的各种算法整合起来,提供便捷的SDK接口方便开发人员调用来高效地开发游戏。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章 绪论  8-13
  1.1 研究背景和意义  8-11
    1.1.1 图形引擎的定义  8-9
    1.1.2 图形引擎的发展历史  9-10
    1.1.3 图形引擎的意义  10-11
  1.2 国外3D图形引擎的最新研究成果  11-12
    1.2.1 BigWorld  11
    1.2.2 Unreal3  11
    1.2.3 CryEngine  11-12
  1.3 论文内容和章节安排  12-13
第二章 3D图形引擎相关技术  13-20
  2.1 3D API  13-15
    2.1.1 OPENGL  14
    2.1.2 DIRECT3D  14-15
  2.2 3D几何流水线变换  15-17
  2.3 3D渲染硬件加速支持  17
  2.4 3D图形引擎采用的设计模式  17-20
    2.4.1 单件模式  17-18
    2.4.2 观察者模式  18
    2.4.3 迭代器模式  18-19
    2.4.4 工厂模式  19-20
第三章 3D图形引擎架构设计  20-23
  3.1 面向对象设计的3D图形引擎  20
  3.2 3D图形引擎的架构设计  20-23
    3.2.1 3D图形引擎作为中间层存在  20-21
    3.2.2 3D图形引擎的架构设计  21-23
第四章 3D图形引擎的实现  23-89
  4.1 数学模块  23-28
  4.2 Root为中心的引擎体系结构  28-30
  4.3 场景对象体系  30-37
  4.4 渲染系统模块  37-53
    4.4.1 渲染队列  42-48
    4.4.2 引擎渲染流程  48-53
  4.5 动画模型模块  53-59
    4.5.1 骨骼动画  54
    4.5.2 模型模块的架构  54-59
  4.6 材质模块  59-62
  4.7 阴影模块  62-69
    4.7.1 两种主流的动态阴影技术  62-63
    4.7.2 阴影模块的架构设计  63-65
    4.7.3 模板阴影的渲染  65-68
    4.7.4 纹理阴影的渲染  68-69
  4.8 插件动态加载系统  69-70
  4.9 资源管理模块  70-80
    4.9.1 Archive档案管理  70-71
    4.9.2 Resource父类  71-73
    4.9.3 DataStream父类  73-75
    4.9.4 ResourceGroupManager为核心的类  75-77
    4.9.5 ScriptLoader父类  77
    4.9.6 Serializer父类  77-78
    4.9.7 ConfigFile配置文件类  78-79
    4.9.8 Log日志管理类  79-80
  4.10 粒子模块  80-81
  4.11 公告板模块  81-82
  4.12 场景管理器模块  82-86
    4.12.1 场景管理器的功能  82-83
    4.12.2 场景管理器的类型  83
    4.12.3 二叉树、四叉树和八叉树的空间分割策略  83-85
    4.12.4 二叉树场景管理器  85
    4.12.5 八叉树场景管理器  85-86
  4.13 3D API模块  86-89
    4.13.1 Direct3D9 API的封装  86-87
    4.13.2 OpenGL API的封装  87-89
第五章 3D图形引擎的应用  89-98
  5.1 动画模块  89-90
  5.2 粒子模块  90-91
  5.3 阴影模块  91-92
  5.4 二叉树场景管理器  92-94
  5.5 八叉树场景管理器  94-95
  5.6 材质模块  95-96
  5.7 公告板模块  96-98
第六章 总结与展望  98-99
  6.1 本文工作总结  98
  6.2 下一步工作展望  98-99
参考文献  99-100
致谢  100-101
攻读硕士学位期间发表的论文  101

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 计算技术、计算机技术 > 计算机的应用 > 信息处理（信息加工） > 模式识别与装置 > 图像识别及其装置
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