3D游戏开发技术设计与应用

阎梦真 陈宏利

【摘要】 如今随着经济水平的提高，生活质量的提升，人们对于娱乐方面的需求也在不断增加。目前，网络游戏广受欢迎，也属于大众化的娱乐方式之一，其中随着时代的进步，有较高技术含量的3D网络游戏被推出，受到人们的喜爱。本文共分为四个部分，首先介绍了3D游戏的具体内容、研究背景以及研究现状，其次对3D游戏开发技术设计与应用进行较为详细地阐述，最后对此进行总结。

【关键词】 3D游戏 游戏开发 技术设计与应用

一、前言

1、3D游戏。3D游戏，也被称为三维游戏，具体是指设计者使用空间立体计算技术，利用三维立体模型来设计基础模型，利用空间立体变成算法来控制人物角色，从而实现操作的游戏。相比二维游戏，三维游戏能够为玩家提供更加真实的游戏体验，从而广受游戏玩家的喜爱[1]。2、研究背景。21世纪，计算机技术高速发展，开发商设计和推出游戏软件或项目的规模也在日益扩大。在这其中网络游戏的开发规模大约是其他同类型单机游戏的开发规模的三倍，成为难度最高的游戏项目。国外对于网络游戏软件的开发经历了一个长期发展以及积累的过程，其技术较为成熟；相比之下，由于国内网络游戏开发的时间较短，还有很多需要完善之处以及进步的空间。3、研究现状。游戏软件技术开发和设计是一项工作量浩大的项目，需要及时把握玩家的喜好并随之作出游戏设计上的改变，以引起游戏玩家的兴趣。目前，网络游戏是游戏开发商主要致力于研究和设计的对象。从纯技术角度来看，网络游戏开发的核心技术大多是在国外；从服务器技术角度来看，由于国内网络游戏玩家数量较多，较为优秀的网络游戏的服务器承载量都是比较大的[2]。

二、3D游戏开发技术设计

3D游戏引擎是开发和设计游戏软件中的核心部分，具体是指某些完成编写的可编辑游戏系统或是某些交互式实时图像应用程序的重要组件。那么游戏引擎在抽象层的功能设计上起到十分重要的作用，它的好坏对于最终游戏的程序运行有着直接的联系。1、渲染器。渲染器由两部分组成：一是硬件渲染器，二是软件渲染器。它是3D游戏引擎中最关键的部分，其主要工作是将3D物体通过绘图的方式显示到游戏画面上。3D游戏世界是模拟现实世界的，那么在设计的时候可以想象成一个由离散采样的顶点构成的一个数据流，数据流包括了3D世界数据，然后将其转交至渲染器，渲染器经过对数据流进行一定的数据处理后，最后生成一个二维游戏平面，显示在游戏玩家的显示器上。这一过程就是渲染器工作的各个步骤[3]。2、场景组织系统。场景图具体是指由一系列节点构成的一个树形图。它将3D世界的物体保存在计算机的存储体的一种空间组织形式，具有层次结构丰富的优点。场景图中的每个节点都会由自身的模型空间坐标向游戏世界坐标进行转换。3、运动系统。3D游戏是一个动态的游戏，其场景图内中各个节点的属性都会随时变化，而这些运动是以一个抽象的时间控制器为基础进行的，并且这一层是最高层。时间控制器的基本工作内容如下：第一，标记运动时间；分为两种方式，跟随应用程序或是以自己的开始和结束来进行标记。第二，将运动分为循环运动和反向运动。4、碰撞系统。碰撞系统也是以场景图为基础的，那么对于碰撞系统的检测也是基于场景图节点的，分为不同的层次。碰撞检测一般情况下分静态与动态两种，静态碰撞检测只在当前桢是做几何形态上的碰撞检测，动态碰撞检测则需要考虑到间隔的时间片，基本在前后2桢左右，再进行碰撞计算处理[4]。

三、3D游戏开发技术应用

1、应用程序框架。在完成的3D游戏引擎上的建立一个游戏框架，框架内容包括游戏窗口的建立，状态机和缓存机制的设计等。一般来说，客户端是指游戏显示逻辑，是一个比较广义的概念。那么要建立客户端结构首先要构造一个基于当前操作系统的游戏程序窗口，并且需具备几点功能：接受和处理系统消息、控制输入与输出以及与操作系统实现交互[5]。2、状态机。状态机被广泛用于编程设计的各个部分。由于客户端的逻辑存在多种状态，可以通过状态机协调其高层的抽象设计，把客户端设计成一个对于接收到服务器消息所对应的状态切换响应的状态机。3、客户缓存机制。客户缓存机制用于帮助客户端的状态之间进行切换的平稳。作为状态机，客户端在切换姿态是需要过渡期，比如处理系统消息等过程，因此客户缓存机制就相当必要了。另外，具有缓存机制的状态机可以在客户端和服务器中同步使用。

四、小结

3D游戏软件技术的设计与应用不仅是顺应着时代的发展，满足游戏玩家的需求，其对于现代计算机技术的发展也有着不可忽视的影响力和促进作用。最后，希望我国3D游戏开发技术的设计与应用能够持续发展，不断更新！

参 考 文 献

[1]朱晴. 3D游戏开发技术设计与应用[D].上海交通大学，2009.

[2]江峰. 3D游戏引擎研究与实现[D].浙江大学，2005.

[3]陈路. 3D游戏引擎技术—大规模场景实时图形渲染的研究与实现[D].电子科技大学，2005.

[4]周宇辉. 分布式网络游戏的设计与开发及相关技术研究[D].吉林大学，2006.

[5]莫军. 基于嵌入式的3D游戏引擎技术的研究与实现[D].电子科技大学，2006.