3D游戲圖形渲染引擎的實現分析

【摘 要】文章主要針對3D游戲圖形渲染引擎的實現進行分析，結合當前社會發展以及電子游戲的不斷革新等為出發點，積極從游戲圖形渲染引擎概述、3D游戲圖形渲染引擎具體設計、3D游戲圖形渲染引擎設計的應用實現等方面進行深入研究探索，主要研究目的在于進一步加強電子游戲中3D游戲圖形渲染引擎技術，更好的提高電子游戲設計質量，促進電子游戲的革新進步。

【關鍵詞】3D游戲；圖形渲染引擎；實現分析

在科學技術不斷發展進步基礎上，電子游戲逐漸開始向數字游戲形式上靠攏，數字游戲成為計算機科學技術發展產業中潛力巨大的發展技術領域，在很多國家中，對這種技術形式非常重視，并且游戲產業的收入逐漸超出傳統的娛樂產業數倍。在游戲研究開發期間，游戲引擎非常重要，當前電子游戲中非常重視圖形渲染引擎的應用以及革新，特別是在3D技術發展基礎下，游戲圖形渲染引擎越來越復雜，從客觀上來講，游戲圖形渲染引擎的應用，對游戲畫面以及視覺具有直接影響。

一、淺析游戲引擎

游戲引擎對游戲的畫面非常重要，在電子游戲不斷發展基礎上，游戲玩家對游戲的畫面要求越來越嚴格，同時游戲畫面設計在也逐漸復雜，在這種發展基礎上，需要不斷提升游戲的實時響應特點，游戲代碼的長度也在不斷增加，在不斷減少游戲研究開發成本基礎上，需要將游戲中一些常用代碼設置成模塊的形式，并且確定模塊的應用接口，這樣就形成一種引擎，帶動游戲畫面的運行，這種方式被稱之為游戲引擎。在正常情況下，游戲的引擎可以為一個，也可以為多個，，模塊代碼能夠重復使用，對游戲中的一些功能進行處理，激發出不同游戲中的性能。不同的模塊數據庫中能夠包含不同功能上的模塊形式，每個模塊自身的程序包含一個程序接口，通過這個接口接受到模塊，將模塊中的模型、關卡以及動畫等數據進行處理，還能夠同時和其他的模塊同時運行，組成固定的游戲程序。從整體上來講，游戲的引擎在游戲中屬于重要的API。

游戲引擎的種類主要分為兩種，一種是根據代碼在程序中的編寫應用為主，引擎主要是應用在游戲硬件上。當然這種引擎方式在編寫以及運行上非常復雜，對代碼的要求也非常高，需要不同的硬件運行不同的程序代碼，這種引擎主要應用在通用圖形驅動運行中。再者是在SDL技術的興起以及應用到API中，引擎開始引入到數據庫中，這些代碼數據庫幫助代碼進行歸類，更理想的開展游戲，同時還能降低編碼編輯工作的壓力，提高整體的運行效率。

二、3D游戲圖形引擎的應用實現分析

（一）游戲坐標變換

坐標變化應用過程中，包含局部坐標變換、世界坐標變換、相機坐標變換、透視坐標變換四種。局部坐標變換期間主要是將其向世界坐標變換進行移動，這個過程中需要建立相應的矩形函數，將函數計算之后用作變換的參數。在建設局部坐標向世界坐標之間的函數，保證局部坐標變換到世界坐標過程中能夠保持圖形渲染的穩定，變化過程更加簡潔。具體函數形式如下所示：

void Modelse Toee Worldee OBJECT（）；

void Model Tora Worldse RENDERLIST（）；

利用這種函數形式，能夠幫助局部坐標向世界坐標轉變，并且在轉變過程中將具體的數據結構進行固定，保證圖形渲染的穩定。

再者是世界坐標向相機坐標變換。世界坐標從局部坐標變換之后還需要向相機坐標變換，這個變換過程主要包含兩個步驟，首先是平移，再者是旋轉。具體操作步驟為：設定相機坐標具體位置，將相機目標中的所有物件進行平移，在利用歐拉模型形式設定三個角，用這三個角作為項目目標的方向，朝著不同的角度分別進行移動，將其轉為矩形，這樣世界坐標的函數就會轉變為：

void Init_ CAMERA（）；

void Build CAM4DV1 Matrixwe Euler（）；

void Buildse CAM4DV1 Matrix_ UVN（）；

再者是相機坐標向透視坐標之間進行變換，相機坐標向透視坐標變化期間，需要掌握透視坐標主要將物體自身的頂點進行投影，將其投影到平面中，確定平面的距離變化，計算出物體移動的速度與視覺感受之間的連線，保證能夠與平面產生交點。具體函數為：

void Camera Towe Perspective OBJECT（）；

void Camera_To_Perspectiveee_RENDERLIST（）；

最后是將透視坐標專向屏幕坐標中，在這次變化中主要的函數形式為：

void Camera Toee Screen_ OBJECT（）；

void Cameraes Tose Screen RENDERLIST（），

這其中需要注意，保證函數之間的變化，對數據形式的位置變向一定要及時進行確定，這樣才能保證變換的順利。

（二）游戲圖形物體剔除

對于游戲中的物體剔除主要指的是將包圍的球體進行測試，對游戲中的每個空間都進行測量，同時根據測量再次建立一個相應的球體。針對球體中的球心進行確定，結合其中的單點，將坐標值進行變換，準確判定球體變化是否確定在玩家的視野中，若是球體變化不在視景體中，就需要充分進行確定，將其全部包圍起來，再次進行測試。

（三）背面消除應用

背面消除技術主要是針對圖形的畫面處理為基礎，利用統一的形式，進行逆時針或是順時針旋轉，當然旋轉的順利以及方向一定要保證一致，對物體的變化以及多變運行進行標記，在根據標記內容計算出多邊形的線條變化，結合線條變化觀察，這樣能夠理想的達到畫面處理的效果，提高畫面的清晰度。

三、結束語

綜上所述，文章中對游戲圖形渲染引擎進行了詳細介紹，在介紹游戲引擎基礎上，詳細闡述了其中的游戲圖形渲染技巧，以及怎樣將3D圖形處理技術融入到游戲中，提高游戲畫面清晰度，促進電子游戲的發展。

作者簡介：陳志敏（1986-），女，湖南益陽人，民族：漢族，職稱：助教，學歷：本科，研究方向：動畫。

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