3D游戲引擎構(gòu)架及游戲動(dòng)畫(huà)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(jì)、開(kāi)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(dòng)畫(huà)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(diǎn)研究。

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

中圖分類(lèi)號(hào)：TP391.41 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，縮短開(kāi)發(fā)的周期、大大降低有關(guān)開(kāi)發(fā)人員的工作量和工作難度。原因在于，游戲引擎對(duì)通用的技術(shù)細(xì)節(jié)、有關(guān)的封裝問(wèn)題形成一個(gè)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(jì)、開(kāi)發(fā)人員不再關(guān)注游戲?qū)崿F(xiàn)的細(xì)節(jié)問(wèn)題。同時(shí)，這種引擎具有完整性的特點(diǎn)、獨(dú)立性的特點(diǎn)，對(duì)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(wèn)方式

Direct 3D硬件訪問(wèn)主要是通過(guò)對(duì)具有實(shí)時(shí)性、三維方式的構(gòu)圖等進(jìn)行有效性應(yīng)用，提供一個(gè)有效性的硬件接口，通過(guò)必要的程序設(shè)計(jì)來(lái)結(jié)束圖形設(shè)備應(yīng)用的相關(guān)性。隨著時(shí)代的發(fā)展，基于PC圖形和專(zhuān)業(yè)化圖形學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)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(guò)對(duì)Open GL和Direct3D技術(shù)進(jìn)行高質(zhì)量的應(yīng)用，提供更加專(zhuān)業(yè)化的圖形硬件訪問(wèn)接口，應(yīng)用好三維重建功能直接性的訪問(wèn)DD I，然后通過(guò)對(duì)Direct 3D訪問(wèn)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(dú)特的性能，提高游戲應(yīng)用的水平和實(shí)際效果①。

三、游戲動(dòng)畫(huà)構(gòu)成原理和渲染技術(shù)

（一）游戲動(dòng)畫(huà)構(gòu)成原理

3D游戲動(dòng)畫(huà)在具體的應(yīng)用中需要應(yīng)用好自身的原理，對(duì)三維實(shí)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(lèi)型的物體、色彩等進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，具有連貫性的邏輯動(dòng)作、清晰的畫(huà)面圖形。具體來(lái)講，3D游戲動(dòng)畫(huà)需要進(jìn)行以下的設(shè)計(jì)：

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(duì)于游戲動(dòng)畫(huà)、動(dòng)作、情節(jié)等方面進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，有利于游戲的應(yīng)用者可以通過(guò)對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的應(yīng)用自動(dòng)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(chǔ)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(chǔ)區(qū)進(jìn)行渲染，產(chǎn)生游戲的下一幅動(dòng)畫(huà)。

第六，同步顯示。主要是應(yīng)用好等待函數(shù)、定時(shí)器等，以一秒鐘30幀為最佳的幀速，使得游戲畫(huà)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(duì)所有的資源進(jìn)行刷新、釋放。

（二）游戲動(dòng)畫(huà)渲染技術(shù)

游戲動(dòng)畫(huà)渲染技術(shù)的應(yīng)用主要是通過(guò)以下的方式來(lái)完成的。首先，應(yīng)用好Direct 3D方法調(diào)用動(dòng)畫(huà)模型。步驟為：

第一，進(jìn)行D3D的初始化、創(chuàng)建有關(guān)的對(duì)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(dòng)畫(huà)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(lái)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(guò)程中主要是通過(guò)對(duì)二維顯示器進(jìn)行應(yīng)用，將三維場(chǎng)景投影在其上面進(jìn)行顯示，對(duì)視域角進(jìn)行定義、來(lái)明確好視圖的高度、寬度、確定好物體的大小、應(yīng)用照相機(jī)的遠(yuǎn)近，提高游戲中物體運(yùn)動(dòng)的效率。

第五，對(duì)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(dòng)畫(huà)的顯示模型。在此過(guò)程中，主要是通過(guò)對(duì)主畫(huà)面的操作來(lái)對(duì)每一個(gè)屏幕畫(huà)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(lái)進(jìn)行頁(yè)面翻轉(zhuǎn)，有利于多臺(tái)計(jì)算機(jī)的運(yùn)用實(shí)現(xiàn)動(dòng)畫(huà)在緩沖區(qū)域中進(jìn)行備用，對(duì)圖像進(jìn)行快速切換、有利于提高游戲動(dòng)畫(huà)的畫(huà)面呈現(xiàn)效果。

最后，紋理映射技術(shù)和畫(huà)面緩存技術(shù)的應(yīng)用。這兩項(xiàng)技術(shù)主要的功能是提高動(dòng)畫(huà)畫(huà)面的真實(shí)感和藝術(shù)的渲染效果，增強(qiáng)人們對(duì)游戲應(yīng)用的興趣@。

四、結(jié)語(yǔ)

對(duì)于3D游戲引擎構(gòu)架及游戲動(dòng)畫(huà)渲染技術(shù)進(jìn)行合理化應(yīng)用，有利于游戲的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)人員提高3D游戲動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)的質(zhì)量和水平，增強(qiáng)了游戲畫(huà)面應(yīng)用的效果，實(shí)現(xiàn)了良好效益和價(jià)值。