3D游戲開發(fā)技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用

閻夢真 陳宏利

【摘要】 如今隨著經(jīng)濟水平的提高，生活質(zhì)量的提升，人們對于娛樂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方式之一，其中隨著時代的進步，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。本文共分為四個部分，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3D游戲開發(fā)技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用進行較為詳細地闡述，最后對此進行總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】 3D游戲 游戲開發(fā) 技術(shù)設(shè)計與應(yīng)用

一、前言

1、3D游戲。3D游戲，也被稱為三維游戲，具體是指設(shè)計者使用空間立體計算技術(shù)，利用三維立體模型來設(shè)計基礎(chǔ)模型，利用空間立體變成算法來控制人物角色，從而實現(xiàn)操作的游戲。相比二維游戲，三維游戲能夠為玩家提供更加真實的游戲體驗，從而廣受游戲玩家的喜愛[1]。2、研究背景。21世紀，計算機技術(shù)高速發(fā)展，開發(fā)商設(shè)計和推出游戲軟件或項目的規(guī)模也在日益擴大。在這其中網(wǎng)絡(luò)游戲的開發(fā)規(guī)模大約是其他同類型單機游戲的開發(fā)規(guī)模的三倍，成為難度最高的游戲項目。國外對于網(wǎng)絡(luò)游戲軟件的開發(fā)經(jīng)歷了一個長期發(fā)展以及積累的過程，其技術(shù)較為成熟；相比之下，由于國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)游戲開發(fā)的時間較短，還有很多需要完善之處以及進步的空間。3、研究現(xiàn)狀。游戲軟件技術(shù)開發(fā)和設(shè)計是一項工作量浩大的項目，需要及時把握玩家的喜好并隨之作出游戲設(shè)計上的改變，以引起游戲玩家的興趣。目前，網(wǎng)絡(luò)游戲是游戲開發(fā)商主要致力于研究和設(shè)計的對象。從純技術(shù)角度來看，網(wǎng)絡(luò)游戲開發(fā)的核心技術(shù)大多是在國外；從服務(wù)器技術(shù)角度來看，由于國內(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游戲開發(fā)技術(shù)設(shè)計

3D游戲引擎是開發(fā)和設(shè)計游戲軟件中的核心部分，具體是指某些完成編寫的可編輯游戲系統(tǒng)或是某些交互式實時圖像應(yīng)用程序的重要組件。那么游戲引擎在抽象層的功能設(shè)計上起到十分重要的作用，它的好壞對于最終游戲的程序運行有著直接的聯(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物體通過繪圖的方式顯示到游戲畫面上。3D游戲世界是模擬現(xiàn)實世界的，那么在設(shè)計的時候可以想象成一個由離散采樣的頂點構(gòu)成的一個數(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)過對數(shù)據(jù)流進行一定的數(shù)據(jù)處理后，最后生成一個二維游戲平面，顯示在游戲玩家的顯示器上。這一過程就是渲染器工作的各個步驟[3]。2、場景組織系統(tǒng)。場景圖具體是指由一系列節(jié)點構(gòu)成的一個樹形圖。它將3D世界的物體保存在計算機的存儲體的一種空間組織形式，具有層次結(jié)構(gòu)豐富的優(yōu)點。場景圖中的每個節(jié)點都會由自身的模型空間坐標(biāo)向游戲世界坐標(biāo)進行轉(zhuǎn)換。3、運動系統(tǒng)。3D游戲是一個動態(tài)的游戲，其場景圖內(nèi)中各個節(jié)點的屬性都會隨時變化，而這些運動是以一個抽象的時間控制器為基礎(chǔ)進行的，并且這一層是最高層。時間控制器的基本工作內(nèi)容如下：第一，標(biāo)記運動時間；分為兩種方式，跟隨應(yīng)用程序或是以自己的開始和結(jié)束來進行標(biāo)記。第二，將運動分為循環(huán)運動和反向運動。4、碰撞系統(tǒng)。碰撞系統(tǒng)也是以場景圖為基礎(chǔ)的，那么對于碰撞系統(tǒng)的檢測也是基于場景圖節(jié)點的，分為不同的層次。碰撞檢測一般情況下分靜態(tài)與動態(tài)兩種，靜態(tài)碰撞檢測只在當(dāng)前楨是做幾何形態(tài)上的碰撞檢測，動態(tài)碰撞檢測則需要考慮到間隔的時間片，基本在前后2楨左右，再進行碰撞計算處理[4]。

三、3D游戲開發(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游戲框架，框架內(nèi)容包括游戲窗口的建立，狀態(tài)機和緩存機制的設(shè)計等。一般來說，客戶端是指游戲顯示邏輯，是一個比較廣義的概念。那么要建立客戶端結(jié)構(gòu)首先要構(gòu)造一個基于當(dāng)前操作系統(tǒng)的游戲程序窗口，并且需具備幾點功能：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)實現(xiàn)交互[5]。2、狀態(tài)機。狀態(tài)機被廣泛用于編程設(shè)計的各個部分。由于客戶端的邏輯存在多種狀態(tài)，可以通過狀態(tài)機協(xié)調(diào)其高層的抽象設(shè)計，把客戶端設(shè)計成一個對于接收到服務(wù)器消息所對應(yīng)的狀態(tài)切換響應(yīng)的狀態(tài)機。3、客戶緩存機制。客戶緩存機制用于幫助客戶端的狀態(tài)之間進行切換的平穩(wěn)。作為狀態(tài)機，客戶端在切換姿態(tài)是需要過渡期，比如處理系統(tǒng)消息等過程，因此客戶緩存機制就相當(dāng)必要了。另外，具有緩存機制的狀態(tài)機可以在客戶端和服務(wù)器中同步使用。

四、小結(jié)

3D游戲軟件技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用不僅是順應(yīng)著時代的發(fā)展，滿足游戲玩家的需求，其對于現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展也有著不可忽視的影響力和促進作用。最后，希望我國3D游戲開發(fā)技術(shù)的設(shè)計與應(yīng)用能夠持續(xù)發(fā)展，不斷更新！

參 考 文 獻

[1]朱晴. 3D游戲開發(fā)技術(shù)設(shè)計與應(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)模場景實時圖形渲染的研究與實現(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)計與開發(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)的研究與實現(xiàn)[D].電子科技大學(xué)，2006.