3D游戲引擎構(gòu)架及游戲動畫渲染技術(shù)的相關(guān)探討

艾香君　吳昊霖

摘要：為提高3D游戲應(yīng)用的質(zhì)量和水平，游戲的設(shè)計、開發(fā)人員需要應(yīng)用各種各樣的技術(shù)和方式。其中，3D游戲引擎構(gòu)架、游戲動畫渲染技術(shù)就是其中的代表。因此，本文主要就這兩種方式進(jìn)行重點研究。

關(guān)鍵詞：3D游戲；引擎構(gòu)架；游戲動畫；渲染技術(shù)

中圖分類號：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1005-5312（2018）03-0279-01

一、引言

3D游戲引擎合理化架構(gòu)有利于提高游戲開發(fā)、設(shè)計的質(zhì)量和水平，縮短開發(fā)的周期、大大降低有關(guān)開發(fā)人員的工作量和工作難度。原因在于，游戲引擎對通用的技術(shù)細(xì)節(jié)、有關(guān)的封裝問題形成一個具有應(yīng)用程序的游戲接口函數(shù)，使得有關(guān)的游戲設(shè)計、開發(fā)人員不再關(guān)注游戲?qū)崿F(xiàn)的細(xì)節(jié)問題。同時，這種引擎具有完整性的特點、獨立性的特點，對眾多的新型技術(shù)方式進(jìn)行了應(yīng)用提高了游戲應(yīng)用的水平。

二、Direct 3D硬件訪問方式

Direct 3D硬件訪問主要是通過對具有實時性、三維方式的構(gòu)圖等進(jìn)行有效性應(yīng)用，提供一個有效性的硬件接口，通過必要的程序設(shè)計來結(jié)束圖形設(shè)備應(yīng)用的相關(guān)性。隨著時代的發(fā)展，基于PC圖形和專業(yè)化圖形學(xué)基礎(chǔ)知識的Direct 3D硬件應(yīng)用程序已經(jīng)獲得應(yīng)用。此系統(tǒng)主要是通過對Open GL和Direct3D技術(shù)進(jìn)行高質(zhì)量的應(yīng)用，提供更加專業(yè)化的圖形硬件訪問接口，應(yīng)用好三維重建功能直接性的訪問DD I，然后通過對Direct 3D訪問圖形立即模式的應(yīng)用提高硬件抽象層的效率，最終使得圖形的硬件在游戲的渲染等方面保留了自身獨特的性能，提高游戲應(yīng)用的水平和實際效果①。

三、游戲動畫構(gòu)成原理和渲染技術(shù)

（一）游戲動畫構(gòu)成原理

3D游戲動畫在具體的應(yīng)用中需要應(yīng)用好自身的原理，對三維實體、三維地形圖進(jìn)行有效性應(yīng)用，進(jìn)行紋理的映射，最終將游戲中的人物、其它類型的物體、色彩等進(jìn)行有機結(jié)合，具有連貫性的邏輯動作、清晰的畫面圖形。具體來講，3D游戲動畫需要進(jìn)行以下的設(shè)計：

第一，進(jìn)行游戲的初始化，使得游戲的圖形、聲音等裝入系統(tǒng)程序。

第二，進(jìn)入到游戲的循環(huán)系統(tǒng)，對于游戲動畫、動作、情節(jié)等方面進(jìn)行合理化設(shè)計，有利于游戲的應(yīng)用者可以通過對循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用自動性的進(jìn)入和退出游戲。

第三，游戲玩家的信息輸入，獲得信息并且存儲到緩存設(shè)備中，為下一步的人工智能和游戲邏輯應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

第四，需要執(zhí)行游戲邏輯和人工智能。比如：游戲代碼的主體部分、執(zhí)行人工智能、常規(guī)的游戲邏輯、物理系統(tǒng)等，為進(jìn)一步的屏幕圖像應(yīng)用打好基礎(chǔ)。

第五，進(jìn)行下一幅圖像的渲染。比如：將人工智能和游戲邏輯應(yīng)用結(jié)果在后備存儲區(qū)進(jìn)行渲染，產(chǎn)生游戲的下一幅動畫。

第六，同步顯示。主要是應(yīng)用好等待函數(shù)、定時器等，以一秒鐘30幀為最佳的幀速，使得游戲畫面刷新。

第七，可以返回游戲的循環(huán)入口進(jìn)行以上步驟的重新操作。

第八，可以結(jié)束游戲，對所有的資源進(jìn)行刷新、釋放。

（二）游戲動畫渲染技術(shù)

游戲動畫渲染技術(shù)的應(yīng)用主要是通過以下的方式來完成的。首先，應(yīng)用好Direct 3D方法調(diào)用動畫模型。步驟為：

第一，進(jìn)行D3D的初始化、創(chuàng)建有關(guān)的對象、設(shè)備。

第二，從X文件中進(jìn)行模型讀入。比如：應(yīng)用3DMAX制作的三維動畫模型文件在應(yīng)用前需要進(jìn)行合理化格式轉(zhuǎn)換，然后再應(yīng)用D3D進(jìn)行調(diào)試。

第三，需要進(jìn)行世界矩陣坐標(biāo)設(shè)置。在游戲的世界中需要確定好物體在其中的坐標(biāo)體系，以此來進(jìn)行游戲中物體的位置變換和朝向的改變。

第四，進(jìn)行透視投影設(shè)置。在此過程中主要是通過對二維顯示器進(jìn)行應(yīng)用，將三維場景投影在其上面進(jìn)行顯示，對視域角進(jìn)行定義、來明確好視圖的高度、寬度、確定好物體的大小、應(yīng)用照相機的遠(yuǎn)近，提高游戲中物體運動的效率。

第五，對于矩陣進(jìn)行觀察。

第六，進(jìn)行燈光的設(shè)置。

第七，進(jìn)行模型渲染。

其次，游戲動畫的顯示模型。在此過程中，主要是通過對主畫面的操作來對每一個屏幕畫面進(jìn)行渲染。Direct X主要是采用后備緩沖技術(shù)或者是雙緩沖技術(shù)來進(jìn)行頁面翻轉(zhuǎn)，有利于多臺計算機的運用實現(xiàn)動畫在緩沖區(qū)域中進(jìn)行備用，對圖像進(jìn)行快速切換、有利于提高游戲動畫的畫面呈現(xiàn)效果。

最后，紋理映射技術(shù)和畫面緩存技術(shù)的應(yīng)用。這兩項技術(shù)主要的功能是提高動畫畫面的真實感和藝術(shù)的渲染效果，增強人們對游戲應(yīng)用的興趣@。

四、結(jié)語

對于3D游戲引擎構(gòu)架及游戲動畫渲染技術(shù)進(jìn)行合理化應(yīng)用，有利于游戲的設(shè)計開發(fā)人員提高3D游戲動畫設(shè)計的質(zhì)量和水平，增強了游戲畫面應(yīng)用的效果，實現(xiàn)了良好效益和價值。