● 摘要
三维游戏要求很强的视觉效果和较高的图形绘制速率，随着计算机硬件性能的不断提高，网络游戏越来越普及，三维图形引擎成为游戏技术中的一项研究热点。根据游戏场景自身特点的不同，本文面向三维室外游戏，对室外场景真实感渲染技术及三维图形引擎架构展开研究： 一、设计一个三维室外游戏图形引擎的体系结构，给出面向室外场景的场景图设计方法，用不同类型节点组成的有向非循环图实现场景对象的组织管理。 二、研究真实感水面的绘制技术，提出一种基于置换纹理采样的真实感水面模拟方法，模拟了水面的反射、折射、高光和动态波纹等自然效果。引入景深因子，模拟水面景深效果，以增强水面逼真度。通过使用alpha水面边缘融合处理方法，解决了水面与地面相接处产生的生硬边界的失真效果。 三、研究三维地形多分辨率绘制方法，给出一种基于四叉树剖分的LOD(层次细节)地形绘制算法。采用将共享顶点唯一存储的四叉树网格表示方法，节省了内存的使用，并利用过程纹理合成方法，模拟地表多种地貌混合的真实效果。 基于上述研究内容，本文设计并实现了一个三维图形引擎系统，实现了包括粒子系统、视锥体剔除、模型格式解析及绘制、地形绘制、水面渲染、天空绘制和场景组织等主要功能。经实验验证，本文实现的图形引擎满足了课题项目需求，渲染速率和效果达到了游戏或仿真应用的一般要求。此外，本文还设计实现了三维游戏场景可视化编辑器和粒子系统编辑器两个辅助开发工具。