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基于开源引擎的3D赛车系统的研究与实现

作　者: 柯玉玲
导　师: 魏臻
学　校: 合肥工业大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 开源引擎 3D赛车 OGRE ODE 碰撞检测
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 134次
引　用: 2次
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内容摘要

随着人类社会的发展和科学技术的进步,游戏逐渐成为一种重要的娱乐方式和教育途径。目前3D游戏越来越受广大玩家的喜爱,尤其是3D赛车游戏,一直是玩家的宠儿。若能营造出逼真的视听效果和具有模拟驾驶感觉的赛车系统,将能给玩家和车迷带来身临其境的感觉。因此我们必须深入研究开发3D赛车游戏所需要的各项关键技术。本课题首先介绍游戏引擎概念,并阐述它在整个游戏开发中的重要作用。然后分别深入的研究渲染引擎OGRE和物理引擎ODE,并将二者集成到一起形成了3D赛车系统的核心。OGRE引擎是将场景中内容实时的渲染出来,而ODE引擎是根据场景中模型的物理属性对模拟对象的运动和交互过程进行模拟和计算。最后架构了新型游戏引擎用于3D赛车系统的研发。本课题在架构的新型游戏引擎基础上,通过将第三方软件制作的赛车模型和游戏场景模型导入到游戏中,完成对游戏的初始化;通过输入模块完成对赛车的控制;通过改变摄像机的相对距离和朝向来实现视角切换;通过赛车类来实现赛车的刚体运动;通过3D音效系统提高了赛车系统的沉浸感;通过粒子系统模拟出赛车尾气和爆炸效果等,并将这些整合形成了三维赛车游戏。为了提高赛车系统的真实性和效率,本文重点对引擎中用到的碰撞检测技术进行了深入研究,在从初略检测阶段到精细检测阶段碰撞检测算法的过程中提出了复合包围盒碰撞检测算法。最后,本课题详细分析了3D赛车系统的赛车驾驶设计和客户端、服务器端的逻辑架构。3D赛车系统运行效果表明,通过系统实时产生的赛车行驶虚拟环境、3D音响效果和赛车运动仿真,使玩家具有较真实的视觉、听觉、触觉等驾驶感受。同时,课题以开放源代码的开发包为基础,因此大大降低了软件成本和有效缩短了研发周期,有利于推广。此外,本课题为进一步研究更加复杂和更具有吸引性的3D赛车类游戏打下了良好的基础。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-8
致谢  8-12
第一章绪论  12-17
  1.1 课题研究背景  12-14
    1.1.1 游戏产业现状  12-13
    1.1.2 3D游戏和3D引擎  13-14
  1.2 课题研究目的和意义  14-15
  1.3 课题研究的主要内容  15-17
第二章基于OGRE和ODE的新型游戏引擎架构  17-33
  2.1 OGRE开源图形渲染引擎简介  17-25
    2.1.1 OGRE场景渲染系统  18-20
    2.1.2 OGRE场景管理系统  20-22
    2.1.3 OGRE文件系统  22-23
    2.1.4 OGRE图形界面系统  23-24
    2.1.5 OGRE材质和实体系统  24-25
  2.2 ODE开源动力学引擎简介  25-30
    2.2.1 ODE中的重要类  26-28
    2.2.2 OGRE和ODE集成  28-29
    2.2.3 赛车动力学建模  29-30
  2.3 新型游戏引擎的架构  30-32
  2.4 本章小结  32-33
第三章基于碰撞检测3D赛车系统研究  33-43
  3.1 碰撞算法简介  33-36
    3.1.1 轴对齐包围盒（AABB)  34-35
    3.1.2 离散有向多面体（K-Dop）  35-36
  3.2 碰撞检测的两个阶段  36-38
    3.2.1 初略检测阶段  36-38
    3.2.2 精确检测阶段  38
  3.3 复合包围盒碰撞检测算法  38-42
  3.4 本章小结  42-43
第四章 3D赛车系统的设计  43-58
  4.1 赛车驾驶设计  43-44
  4.2 网络模型  44-50
    4.2.1 客户端  45-48
    4.2.2 通讯架构  48-49
    4.2.3 服务器  49-50
  4.3 赛车类设计  50-55
  4.4 系统运行环境介绍和运行效果  55-57
    4.4.1 系统运行环境  55
    4.4.2 系统运行效果  55-57
  4.5 本章小结  57-58
第五章总结与展望  58-60
  5.1 课题研究总结  58
  5.2 课题研究展望  58-60
参考文献  60-63
攻读硕士学位期间完成的论文  63
攻读硕士研究生期间参加的项目  63-64

基于开源引擎的3D赛车系统的研究与实现

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