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3D游戏图形渲染引擎的实现分析

浏览377次时间：2017年9月30日 09:26

【摘要】文章主要针对3D 游戏图形渲染引擎的实现进行分析，结合当前社会发展以及电子游戏的不断革新等为出发点，积极从游戏图形渲染引擎概述、3D 游戏图形渲染引擎具体设计、3D 游戏图形渲染引擎设计的应用实现等方面进行深入研究探索，主要研究目的在于进一步加强电子游戏中3D 游戏图形渲染引擎技术，更好的提高电子游戏设计质量，促进电子游戏的革新进步。

【关键词】3D 游戏；图形渲染引擎；实现分析

在科学技术不断发展进步基础上，电子游戏逐渐开始向数字游戏形式上靠拢，数字游戏成为计算机科学技术发展产业中潜力巨大的发展技术领域，在很多国家中，对这种技术形式非常重视，并且游戏产业的收入逐渐超出传统的娱乐产业数倍。在游戏研究开发期间，游戏引擎非常重要，当前电子游戏中非常重视图形渲染引擎的应用以及革新，特别是在3D技术发展基础下，游戏图形渲染引擎越来越复杂，从客观上来讲，游戏图形渲染引擎的应用，对游戏画面以及视觉具有直接影响。

一、浅析游戏引擎

游戏引擎对游戏的画面非常重要，在电子游戏不断发展基础上，游戏玩家对游戏的画面要求越来越严格，同时游戏画面设计在也逐渐复杂，在这种发展基础上，需要不断提升游戏的实时响应特点，游戏代码的长度也在不断增加，在不断减少游戏研究开发成本基础上，需要将游戏中一些常用代码设置成模块的形式，并且确定模块的应用接口，这样就形成一种引擎，带动游戏画面的运行，这种方式被称之为游戏引擎。在正常情况下，游戏的引擎可以为一个，也可以为多个，，模块代码能够重复使用，对游戏中的一些功能进行处理，激发出不同游戏中的性能。不同的模块数据库中能够包含不同功能上的模块形式，每个模块自身的程序包含一个程序接口，通过这个接口接受到模块，将模块中的模型、关卡以及动画等数据进行处理，还能够同时和其他的模块同时运行，组成固定的游戏程序。从整体上来讲，游戏的引擎在游戏中属于重要的API。游戏引擎的种类主要分为两种，一种是根据代码在程序中的编写应用为主，引擎主要是应用在游戏硬件上。当然这种引擎方式在编写以及运行上非常复杂，对代码的要求也非常高，需要不同的硬件运行不同的程序代码，这种引擎主要应用在通用图形驱动运行中。再者是在SDL 技术的兴起以及应用到API 中，引擎开始引入到数据库中，这些代码数据库帮助代码进行归类，更理想的开展游戏，同时还能降低编码编辑工作的压力，提高整体的运行效率。

二、3D游戏图形引擎的应用实现分析

（一）游戏坐标变换

坐标变化应用过程中，包含局部坐标变换、世界坐标变换、相机坐标变换、透视坐标变换四种。局部坐标变换期间主要是将其向世界坐标变换进行移动，这个过程中需要建立相应的矩形函数，将函数计算之后用作变换的参数。在建设局部坐标向世界坐标之间的函数，保证局部坐标变换到世界坐标过程中能够保持图形渲染的稳定，变化过程更加简洁。具体函数形式如下所示：

void! Modelse! Toee! Worldee! OBJECT();void! Model! Tora! Worldse! RENDERLIST();利用这种函数形式，能够帮助局部坐标向世界坐标转变，并且在转变过程中将具体的数据结构进行固定，保证图形渲染的稳定。再者是世界坐标向相机坐标变换。世界坐标从局部坐标变换之后还需要向相机坐标变换，这个变换过程主要包含两个步骤，首先是平移，再者是旋转。具体操作步骤为：设定相机坐标具体位置，将相机目标中的所有物件进行平移，在利用欧拉模型形式设定三个角，用这三个角作为项目目标的方向，朝着不同的角度分别进行移动，将其转为矩形，这样世界坐标的函数就会转变为：void! Init_! ! CAMERA();void! Build! CAM4DV1! Matrixwe! Euler();void! Buildse! CAM4DV1! Matrix_! UVN();再者是相机坐标向透视坐标之间进行变换，相机坐标向透视坐标变化期间，需要掌握透视坐标主要将物体自身的顶点进行投影，将其投影到平面中，确定平面的距离变化，计算出物体移动的速度与视觉感受之间的连线，保证能够与平面产生交点。具体函数为：void! Camera! Towe! Perspective! OBJECT();void! Camera_To_Perspectiveee_RENDERLIST();最后是将透视坐标专向屏幕坐标中，在这次变化中主要的函数形式为：void! Camera! Toee! Screen_! OBJECT();void! Cameraes! Tose! Screen! RENDERLIST(),这其中需要注意，保证函数之间的变化，对数据形式的位置变向一定要及时进行确定，这样才能保证变换的顺利。

（二）游戏图形物体剔除

对于游戏中的物体剔除主要指的是将包围的球体进行测试，对游戏中的每个空间都进行测量，同时根据测量再次建立一个相应的球体。针对球体中的球心进行确定，结合其中的单点，将坐标值进行变换，准确判定球体变化是否确定在玩家的视野中，若是球体变化不在视景体中，就需要充分进行确定，将其全部包围起来，再次进行测试。

（三）背面消除应用

背面消除技术主要是针对图形的画面处理为基础，利用统一的形式，进行逆时针或是顺时针旋转，当然旋转的顺利以及方向一定要保证一致，对物体的变化以及多变运行进行标记，在根据标记内容计算出多边形的线条变化，结合线条变化观察，这样能够理想的达到画面处理的效果，提高画面的清晰度。