3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

閻夢(mèng)真 陳宏利

【摘要】 如今隨著經(jīng)濟(jì)水平的提高，生活質(zhì)量的提升，人們對(duì)于娛樂(lè)方面的需求也在不斷增加。目前，網(wǎng)絡(luò)游戲廣受歡迎，也屬于大眾化的娛樂(lè)方式之一，其中隨著時(shí)代的進(jìn)步，有較高技術(shù)含量的3D網(wǎng)絡(luò)游戲被推出，受到人們的喜愛(ài)。本文共分為四個(gè)部分，首先介紹了3D游戲的具體內(nèi)容、研究背景以及研究現(xiàn)狀，其次對(duì)3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用進(jìn)行較為詳細(xì)地闡述，最后對(duì)此進(jìn)行總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 3D游戲 游戲開(kāi)發(fā) 技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用

一、前言

1、3D游戲。3D游戲，也被稱(chēng)為三維游戲，具體是指設(shè)計(jì)者使用空間立體計(jì)算技術(shù)，利用三維立體模型來(lái)設(shè)計(jì)基礎(chǔ)模型，利用空間立體變成算法來(lái)控制人物角色，從而實(shí)現(xiàn)操作的游戲。相比二維游戲，三維游戲能夠?yàn)橥婕姨峁└诱鎸?shí)的游戲體驗(yàn)，從而廣受游戲玩家的喜愛(ài)[1]。2、研究背景。21世紀(jì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)高速發(fā)展，開(kāi)發(fā)商設(shè)計(jì)和推出游戲軟件或項(xiàng)目的規(guī)模也在日益擴(kuò)大。在這其中網(wǎng)絡(luò)游戲的開(kāi)發(fā)規(guī)模大約是其他同類(lèi)型單機(jī)游戲的開(kāi)發(fā)規(guī)模的三倍，成為難度最高的游戲項(xiàng)目。國(guó)外對(duì)于網(wǎng)絡(luò)游戲軟件的開(kāi)發(fā)經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)期發(fā)展以及積累的過(guò)程，其技術(shù)較為成熟；相比之下，由于國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)的時(shí)間較短，還有很多需要完善之處以及進(jìn)步的空間。3、研究現(xiàn)狀。游戲軟件技術(shù)開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)是一項(xiàng)工作量浩大的項(xiàng)目，需要及時(shí)把握玩家的喜好并隨之作出游戲設(shè)計(jì)上的改變，以引起游戲玩家的興趣。目前，網(wǎng)絡(luò)游戲是游戲開(kāi)發(fā)商主要致力于研究和設(shè)計(jì)的對(duì)象。從純技術(shù)角度來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)游戲開(kāi)發(fā)的核心技術(shù)大多是在國(guó)外；從服務(wù)器技術(shù)角度來(lái)看，由于國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)游戲玩家數(shù)量較多，較為優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)游戲的服務(wù)器承載量都是比較大的[2]。

二、3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)

3D游戲引擎是開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)游戲軟件中的核心部分，具體是指某些完成編寫(xiě)的可編輯游戲系統(tǒng)或是某些交互式實(shí)時(shí)圖像應(yīng)用程序的重要組件。那么游戲引擎在抽象層的功能設(shè)計(jì)上起到十分重要的作用，它的好壞對(duì)于最終游戲的程序運(yùn)行有著直接的聯(lián)系。1、渲染器。渲染器由兩部分組成：一是硬件渲染器，二是軟件渲染器。它是3D游戲引擎中最關(guān)鍵的部分，其主要工作是將3D物體通過(guò)繪圖的方式顯示到游戲畫(huà)面上。3D游戲世界是模擬現(xiàn)實(shí)世界的，那么在設(shè)計(jì)的時(shí)候可以想象成一個(gè)由離散采樣的頂點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)數(shù)據(jù)流，數(shù)據(jù)流包括了3D世界數(shù)據(jù)，然后將其轉(zhuǎn)交至渲染器，渲染器經(jīng)過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)流進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理后，最后生成一個(gè)二維游戲平面，顯示在游戲玩家的顯示器上。這一過(guò)程就是渲染器工作的各個(gè)步驟[3]。2、場(chǎng)景組織系統(tǒng)。場(chǎng)景圖具體是指由一系列節(jié)點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)樹(shù)形圖。它將3D世界的物體保存在計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)體的一種空間組織形式，具有層次結(jié)構(gòu)豐富的優(yōu)點(diǎn)。場(chǎng)景圖中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都會(huì)由自身的模型空間坐標(biāo)向游戲世界坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。3、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。3D游戲是一個(gè)動(dòng)態(tài)的游戲，其場(chǎng)景圖內(nèi)中各個(gè)節(jié)點(diǎn)的屬性都會(huì)隨時(shí)變化，而這些運(yùn)動(dòng)是以一個(gè)抽象的時(shí)間控制器為基礎(chǔ)進(jìn)行的，并且這一層是最高層。時(shí)間控制器的基本工作內(nèi)容如下：第一，標(biāo)記運(yùn)動(dòng)時(shí)間；分為兩種方式，跟隨應(yīng)用程序或是以自己的開(kāi)始和結(jié)束來(lái)進(jìn)行標(biāo)記。第二，將運(yùn)動(dòng)分為循環(huán)運(yùn)動(dòng)和反向運(yùn)動(dòng)。4、碰撞系統(tǒng)。碰撞系統(tǒng)也是以場(chǎng)景圖為基礎(chǔ)的，那么對(duì)于碰撞系統(tǒng)的檢測(cè)也是基于場(chǎng)景圖節(jié)點(diǎn)的，分為不同的層次。碰撞檢測(cè)一般情況下分靜態(tài)與動(dòng)態(tài)兩種，靜態(tài)碰撞檢測(cè)只在當(dāng)前楨是做幾何形態(tài)上的碰撞檢測(cè)，動(dòng)態(tài)碰撞檢測(cè)則需要考慮到間隔的時(shí)間片，基本在前后2楨左右，再進(jìn)行碰撞計(jì)算處理[4]。

三、3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)應(yīng)用

1、應(yīng)用程序框架。在完成的3D游戲引擎上的建立一個(gè)游戲框架，框架內(nèi)容包括游戲窗口的建立，狀態(tài)機(jī)和緩存機(jī)制的設(shè)計(jì)等。一般來(lái)說(shuō)，客戶(hù)端是指游戲顯示邏輯，是一個(gè)比較廣義的概念。那么要建立客戶(hù)端結(jié)構(gòu)首先要構(gòu)造一個(gè)基于當(dāng)前操作系統(tǒng)的游戲程序窗口，并且需具備幾點(diǎn)功能：接受和處理系統(tǒng)消息、控制輸入與輸出以及與操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互[5]。2、狀態(tài)機(jī)。狀態(tài)機(jī)被廣泛用于編程設(shè)計(jì)的各個(gè)部分。由于客戶(hù)端的邏輯存在多種狀態(tài)，可以通過(guò)狀態(tài)機(jī)協(xié)調(diào)其高層的抽象設(shè)計(jì)，把客戶(hù)端設(shè)計(jì)成一個(gè)對(duì)于接收到服務(wù)器消息所對(duì)應(yīng)的狀態(tài)切換響應(yīng)的狀態(tài)機(jī)。3、客戶(hù)緩存機(jī)制。客戶(hù)緩存機(jī)制用于幫助客戶(hù)端的狀態(tài)之間進(jìn)行切換的平穩(wěn)。作為狀態(tài)機(jī)，客戶(hù)端在切換姿態(tài)是需要過(guò)渡期，比如處理系統(tǒng)消息等過(guò)程，因此客戶(hù)緩存機(jī)制就相當(dāng)必要了。另外，具有緩存機(jī)制的狀態(tài)機(jī)可以在客戶(hù)端和服務(wù)器中同步使用。

四、小結(jié)

3D游戲軟件技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用不僅是順應(yīng)著時(shí)代的發(fā)展，滿(mǎn)足游戲玩家的需求，其對(duì)于現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也有著不可忽視的影響力和促進(jìn)作用。最后，希望我國(guó)3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用能夠持續(xù)發(fā)展，不斷更新！

參 考 文 獻(xiàn)

[1]朱晴. 3D游戲開(kāi)發(fā)技術(shù)設(shè)計(jì)與應(yīng)用[D].上海交通大學(xué)，2009.

[2]江峰. 3D游戲引擎研究與實(shí)現(xiàn)[D].浙江大學(xué)，2005.

[3]陳路. 3D游戲引擎技術(shù)—大規(guī)模場(chǎng)景實(shí)時(shí)圖形渲染的研究與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2005.

[4]周宇輝. 分布式網(wǎng)絡(luò)游戲的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)及相關(guān)技術(shù)研究[D].吉林大學(xué)，2006.

[5]莫軍. 基于嵌入式的3D游戲引擎技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2006.