3D游戲圖形渲染引擎的實現(xiàn)分析

【摘 要】文章主要針對3D游戲圖形渲染引擎的實現(xiàn)進(jìn)行分析，結(jié)合當(dāng)前社會發(fā)展以及電子游戲的不斷革新等為出發(fā)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(shè)計、3D游戲圖形渲染引擎設(shè)計的應(yīng)用實現(xiàn)等方面進(jìn)行深入研究探索，主要研究目的在于進(jìn)一步加強電子游戲中3D游戲圖形渲染引擎技術(shù)，更好的提高電子游戲設(shè)計質(zhì)量，促進(jìn)電子游戲的革新進(jìn)步。

【關(guān)鍵詞】3D游戲；圖形渲染引擎；實現(xiàn)分析

在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展進(jìn)步基礎(chǔ)上，電子游戲逐漸開始向數(shù)字游戲形式上靠攏，數(shù)字游戲成為計算機科學(xué)技術(shù)發(fā)展產(chǎn)業(yè)中潛力巨大的發(fā)展技術(shù)領(lǐng)域，在很多國家中，對這種技術(shù)形式非常重視，并且游戲產(chǎn)業(yè)的收入逐漸超出傳統(tǒng)的娛樂產(chǎn)業(yè)數(shù)倍。在游戲研究開發(fā)期間，游戲引擎非常重要，當(dāng)前電子游戲中非常重視圖形渲染引擎的應(yīng)用以及革新，特別是在3D技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)下，游戲圖形渲染引擎越來越復(fù)雜，從客觀上來講，游戲圖形渲染引擎的應(yīng)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(fā)展基礎(chǔ)上，游戲玩家對游戲的畫面要求越來越嚴(yán)格，同時游戲畫面設(shè)計在也逐漸復(fù)雜，在這種發(fā)展基礎(chǔ)上，需要不斷提升游戲的實時響應(yīng)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(fā)成本基礎(chǔ)上，需要將游戲中一些常用代碼設(shè)置成模塊的形式，并且確定模塊的應(yīng)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(fù)使用，對游戲中的一些功能進(jìn)行處理，激發(fā)出不同游戲中的性能。不同的模塊數(shù)據(jù)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(guān)卡以及動畫等數(shù)據(jù)進(jìn)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(jù)代碼在程序中的編寫應(yīng)用為主，引擎主要是應(yīng)用在游戲硬件上。當(dāng)然這種引擎方式在編寫以及運行上非常復(fù)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(yīng)用在通用圖形驅(qū)動運行中。再者是在SDL技術(shù)的興起以及應(yīng)用到API中，引擎開始引入到數(shù)據(jù)庫中，這些代碼數(shù)據(jù)庫幫助代碼進(jìn)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(yīng)用實現(xiàn)分析

（一）游戲坐標(biāo)變換

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

void Modelse Toee Worldee OBJECT（）；

void Model Tora Worldse RENDERLIST（）；

利用這種函數(shù)形式，能夠幫助局部坐標(biāo)向世界坐標(biāo)轉(zhuǎn)變，并且在轉(zhuǎn)變過程中將具體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行固定，保證圖形渲染的穩(wěn)定。

再者是世界坐標(biāo)向相機坐標(biāo)變換。世界坐標(biāo)從局部坐標(biāo)變換之后還需要向相機坐標(biāo)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(zhuǎn)。具體操作步驟為：設(shè)定相機坐標(biāo)具體位置，將相機目標(biāo)中的所有物件進(jìn)行平移，在利用歐拉模型形式設(shè)定三個角，用這三個角作為項目目標(biāo)的方向，朝著不同的角度分別進(jìn)行移動，將其轉(zhuǎn)為矩形，這樣世界坐標(biāo)的函數(shù)就會轉(zhuǎn)變?yōu)椋?/p>

void Init_ CAMERA（）；

void Build CAM4DV1 Matrixwe Euler（）；

void Buildse CAM4DV1 Matrix_ UVN（）；

再者是相機坐標(biāo)向透視坐標(biāo)之間進(jìn)行變換，相機坐標(biāo)向透視坐標(biāo)變化期間，需要掌握透視坐標(biāo)主要將物體自身的頂點進(jìn)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(chǎn)生交點。具體函數(shù)為：

void Camera Towe Perspective OBJECT（）；

void Camera_To_Perspectiveee_RENDERLIST（）；

最后是將透視坐標(biāo)專向屏幕坐標(biāo)中，在這次變化中主要的函數(shù)形式為：

void Camera Toee Screen_ OBJECT（）；

void Cameraes Tose Screen RENDERLIST（），

這其中需要注意，保證函數(shù)之間的變化，對數(shù)據(jù)形式的位置變向一定要及時進(jìn)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(jìn)行測試，對游戲中的每個空間都進(jìn)行測量，同時根據(jù)測量再次建立一個相應(yīng)的球體。針對球體中的球心進(jìn)行確定，結(jié)合其中的單點，將坐標(biāo)值進(jìn)行變換，準(zhǔn)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(jìn)行確定，將其全部包圍起來，再次進(jìn)行測試。

（三）背面消除應(yīng)用

背面消除技術(shù)主要是針對圖形的畫面處理為基礎(chǔ)，利用統(tǒng)一的形式，進(jìn)行逆時針或是順時針旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然旋轉(zhuǎn)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(jìn)行標(biāo)記，在根據(jù)標(biāo)記內(nèi)容計算出多邊形的線條變化，結(jié)合線條變化觀察，這樣能夠理想的達(dá)到畫面處理的效果，提高畫面的清晰度。

三、結(jié)束語

綜上所述，文章中對游戲圖形渲染引擎進(jìn)行了詳細(xì)介紹，在介紹游戲引擎基礎(chǔ)上，詳細(xì)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(shù)融入到游戲中，提高游戲畫面清晰度，促進(jìn)電子游戲的發(fā)展。

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

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