文档介绍：电子科技大学
硕士学位论文
3D图形渲染引擎的设计与实现
姓名:刘皓
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:张建中
20070420
摘要三维图形技术是近年来得到众多关注和发展较快的技术之一,在虚拟现实、实时仿真、数字城市等领域有着广泛的应用。尤其数字娱乐产业在我国发展迅速,然而其中的核心技术三维图形引擎大部分被国外所占领,因此对它的研究变得十图形渲染是三维图形引擎的重要组成部分,是评价三维引擎的一个重要标志。本文在分析和研究三维图形引擎的结构和工作流程的基础上,自己建立了一个完整的三维渲染引擎,它以三角形为建模和处理的基本几何图元。另外本文在建立三维渲染引擎的同时还建立了一个支持三维引擎运行的数学库,该数学库主要提供了向量、矩阵和四元数的运算。本文的研究首先以三维图形引擎的流水线为主线,分析了流水线的各个步骤,接下来重点讨论了两个重要的渲染部分:光照着色和纹理映射。它们在三维渲染方面非常重要,是模拟真实世界的关键技术。最后引擎加入了对捍娴闹持,使得多边形能够按照正确的顺序绘制。本文所实现的渲染引擎是采用软件渲染的方式,所有的空间变换、光照、纹理映射以及光栅化都用程序代码实现。本论文的特色和创新之处包括:实现了一个完整而简单渲染引擎,代码部分不使用任何的图形支持库,可以方便的在各种不同的平台下移植,仅在输入控制时调用了提供运算需要的一套数学函数,整套函数在实现过程中在算法上进行了一定的优化。该引擎提供从文件读取模型信息的功能。本论文最后,作者对后续工作的内容,包括痾缓存、、阴影等技术作出了探讨。关键词:三维图形引擎,渲染,光照,纹理,捍分有意义。。
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嗽乎妒~独创性声明关于论文使用授权的说明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。确的说明并表示谢意。签名:本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使甩学位论文
研究背景和研究意义第一章绪论随着计算机软、硬件突飞猛进的发展,计算机图形学在各个行业的应用也得到迅速普及和深入。目前,计算机图形学已进入三维时代,三维图形在人们周围无所不在。科学计算可视化、计算机动画和虚拟现实已经成为近年来计算机图形学的三大热门话题,而这三大热门话题的技术核心均为三维图形。三维图形技术在建筑虚拟、城市规划、场景漫游、效果场景制作、城市规划、房地产开发、虚拟教育、展馆展示、古迹复原、交通线路设计、游戏等各方面都有广泛的实际应用。特别是近两年,中国的网络游戏产业目前正处于一个迅猛发展的时期,网络游戏已经形成为一个巨大的产业。从整体上来看,目前中国网络游戏产业的发展里现出统一性和协调性,并且逐渐形成了完整的产业链,网络游戏出版产业的价值链涉及到了电信行业、行业、媒体、传统出版行业、批发与零售行业等。目前国内的三维图形引擎开发比较落后,没有自己的品牌引擎,因此研究三维图形引擎中的关键技术是一次有意义的尝试。年,国家苹擎的研发纳入了高技术发展计划,现在一些高校和研究所也加入了研究三维图形引擎的行列,这无疑将对我国三维引擎方面的进步起到积极的作用。场景渲染是三维引擎中最重要的子模块之一,负责实现基本图元的绘制,光线处理和纹理处理等,实际上是三维真实感图形的再现过程。在许多应用领域都对场景的实时性有很高的要求,如果达不到一定的显示速率,就会丧失实际应用的价值。因而如何在三维图形引擎中控制场景复杂度,加速图形绘制速度就成为当前研究的一个重点【俊?梢运等嫘实母叩停涤眯缘那咳踉诤艽蟪潭上取决于图形的绘制速度。
,等大公司,它们研究开发三维引擎,如盗泻蚒盗械代表着三维游戏引擎最新技术和发展。年以后,随着游戏引擎的发展,相继有多个开源游戏引擎的组织成立,并且开发了几款优秀的开源的游戏引擎,如取K淙徽庑┛T匆娴乃讲患吧逃靡妫涿夥押涂T吹挠势使之拥有了一