【正文】 音效 ........................................................................................................................................ 26 游戲場景隨機地形 ...................................................................................................................... 28 5 運行游戲 ................................................................................................................................................. 30 結(jié)論 ............................................................................................................................................................... 36 參考文獻 ....................................................................................................................................................... 37 致謝 ............................................................................................................................................................... 38 附錄 ............................................................................................................................................................... 39 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 1 1 引 言 課題的背景及意義 隨著社會的進步，人們生活節(jié)奏在逐漸加快，在工作學習之余，游戲娛樂成為了人們釋放壓力的一種途徑，而電子游戲所具有的操作多樣、內(nèi)容豐富、不受場地限制等特點，成為了人們業(yè)余生活的一部分。而伴隨著電子產(chǎn)品的不斷發(fā)展，家用計算機的配置越來越高，越來越多的人們對于游戲的要求已經(jīng)不僅僅只是好玩而已。游戲的耐玩程度，內(nèi)容的豐富程度，操作的復雜程度， 畫面的逼真程度等，都是一款游戲好壞的判定依據(jù)。3D游戲作為集立體感、真實感于一身的強表現(xiàn)力游戲，已經(jīng)占據(jù)了電腦游戲領(lǐng)域絕大部分市場。 3D游戲的設(shè)計與開發(fā)則會成為當下游戲發(fā)展的一種趨勢。 OpenGL作為一個專業(yè)的圖形程序接口，配合 C++等開發(fā)語言，對于 3D 游戲的設(shè)計與實現(xiàn)是非常占優(yōu)勢的。 OpenGL 是一個與硬件無關(guān)的軟件接口，它具有非常良好的移植性，而且它是行業(yè)領(lǐng)域中最為廣泛接納的 2D/3D 圖形 API，這些特點都使它深受大部分 3D游戲開發(fā)者的喜愛?；?OpenGL 三維場景的強大功能是它的實時觀察與漫游 技術(shù)能夠繪制高真實三維圖形和實現(xiàn)交互式視景仿真和虛擬現(xiàn)實，因此被廣泛應用與三維游戲、虛擬現(xiàn)實等領(lǐng)域。 畢業(yè)設(shè)計的任務(wù) 在此次畢業(yè)設(shè)計中，需要完成的任務(wù)有： 閱讀計算機圖形學和相應的動畫設(shè)計技術(shù)、用 OpenGL/3DMax實現(xiàn)三維場景建模和游戲設(shè)計、 VC或 VB圖形編程等文獻和技術(shù)資料。 分析一些典型的基于 OpenGL/3DMax的三維場景游戲設(shè)計實例的特點，掌握三維場景建模和游戲動畫設(shè)計技術(shù)，以及在游戲開發(fā)中的交互式技術(shù)。 掌握用 VC 或 VB、 OpenGL/3DMax 建模工具等開發(fā)交互式三維場景游戲軟 件的基本方法。 開發(fā)相應的軟件系統(tǒng)，建立交互式三維場景游戲模型，設(shè)計并實現(xiàn)各游戲的功能和任務(wù)模塊，要求有良好的交互性和 3D 視覺效果。軟件中應包括各游戲開發(fā)的基本原理說明和實例功能演示。 根據(jù) 3D 游戲設(shè)計的實際需求，以及基于 OpenGL 的特點上，此次應用 C++與 OPenGL來設(shè)計開發(fā) 3D游戲。 系統(tǒng)設(shè)計的基本內(nèi)容：本文以基于游戲擁有虛擬性這一特性來設(shè)計開發(fā)。重點討論了 3D虛擬游戲與現(xiàn)實的人機交互方式、數(shù)據(jù)的分析處理以及 3D游戲開發(fā)底層的支持，本文中我們的主要研究內(nèi)容如下： 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 3D 游戲數(shù)據(jù)處理設(shè)計：針對現(xiàn)實游戲與 3D 游戲的區(qū)別，設(shè)計合適虛擬游戲開發(fā)技術(shù)的游戲數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，對玩家的動作數(shù)據(jù)進行捕獲，傳輸和計算； 3D 游戲人機交互設(shè)計：針對 3D 游戲特點以及玩家對人機交互需求的變化，對游戲人機交互進行設(shè)計； 3D游戲三維底層支持設(shè)計：提供對 3D游戲系統(tǒng)開發(fā)和實現(xiàn)的技術(shù)支持； 我們對 3D虛擬游戲系統(tǒng)的設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，不同功能之間使用接口方式相互調(diào)用，方便對游戲系統(tǒng)的連接，調(diào)試和擴展。 國內(nèi)外現(xiàn)狀的研究 3D 游戲開發(fā)方面：從技術(shù)上來看，國外的 3D 游戲開發(fā)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟， 3D 游戲引擎也日漸完善，大多數(shù)高質(zhì)量 的 3D 游戲均產(chǎn)于國外。無論從畫面的真實細膩程度上講，還是從整個游戲操作的流暢程度來講，亦或者從游戲的故事情節(jié)上來看，國外的 3D游戲均已達到一個很高的境界。反觀國內(nèi)， 3D游戲近年來在剛剛起步，技術(shù)不夠成熟，也沒有很好的游戲引擎，要達到國外的水平， 3D 游戲的開發(fā)在國內(nèi)還是有很多要解決的問題。 從經(jīng)濟上來看，國外的 3D游戲制作公司規(guī)模大，不僅有商品的收入，而且版權(quán)上也有法律的保障。在國內(nèi)，由于盜版軟件的泛濫，版權(quán)問題很難得到保障，游戲開發(fā)商制作出來的游戲很難保證不被破解，開發(fā)商損失嚴重，經(jīng)濟利益難以保證。 從社會 的支持上來看，對于 3D游戲的發(fā)展，由于文化區(qū)域的不同，社會上對這不是采取一種打壓的態(tài)度，這使得游戲的開發(fā)有一個很安穩(wěn)的環(huán)境。而國內(nèi)，因為文化原因，大多數(shù)的家長害怕自己的孩子沉迷于游戲，而荒廢正業(yè)，這使得 3D 游戲的開發(fā)處在一個艱難的階段，因為有絕大多數(shù)的家長還是希望自己的孩子能遠離這些東西。 無論從技術(shù)上、還是經(jīng)濟上，還是社會的態(tài)度上，相比于國外， 3D游戲的制作開發(fā)都有非常長的一段路要走。 OpenGL 方面：在國外 OpenG 是具有一定的生命力的，唯一能夠取代微軟對 3D 圖形技術(shù)的完全控制的 API。但是由于 Silicon Graphics 公司已經(jīng)不再以任何讓微軟不悅的方式推廣 OpenGL，所以采用 OpenGL開發(fā)游戲還是具有一定風險。鑒于 OpenGL的特點，還是有許多非常重要的開發(fā)人員仍然在使用 OpenGL 進行游戲的開發(fā)與創(chuàng)作。因此，硬件開發(fā)商目前正在想法設(shè)法地加強硬件對 OpenGL 的技術(shù)支持?，F(xiàn)階段， OpenGL 在圖形設(shè)備以及相關(guān)專業(yè)占據(jù)著統(tǒng)治地位，這是因為 Direct3D 目前還不能支持這些領(lǐng)域的應用。 目前，國內(nèi)的 3D游戲開發(fā)技術(shù)正處于趕超國外的發(fā)展時期，從游戲的創(chuàng)意、游戲的策劃、游戲的研究開發(fā)與游戲的實現(xiàn)，再 到到游戲的運營與維護，都需要大量的知識值得學習?，F(xiàn)階段，由于 Linux 操作系統(tǒng)免費開放源碼，以及在程序開發(fā)方面有很大的西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 優(yōu)勢，所以在開發(fā)領(lǐng)域 Linux 平臺被大力推廣，基于 Linux 的各種應用軟件也層出不窮，因此跨平臺 3D游戲開發(fā)也越來越受重視。由于 OpenGL是一種與平臺無關(guān)的三維圖形開發(fā)庫，在各種語言結(jié)合應用 OpenGL 函數(shù)進行主框架開發(fā)并都可以開發(fā)出 3D游戲。但是由于框架開發(fā)的平臺相關(guān)性使得開發(fā)出來的游戲無法跨平臺編譯運行，因此glut+OpenGL 的方式成了一種很好的選擇。 開發(fā)技術(shù) 與開發(fā)平臺 開發(fā)技術(shù) 3D游戲設(shè)計是以計算機三維圖形學作為游戲的技術(shù)基礎(chǔ)。在游戲的設(shè)計制作階段，3D游戲世界里所有物體都是以模型的方式建立的，游戲中的立體感和光影效果都是通過對不同的光源和光照的特點進行實時 3D 渲染而成。 3D 游戲把游戲世界中的每個物體都看作是一個立體的對象，三維圖形可以包含對象 360度的信息，能從各個角度去觀察游戲場景。 3D游戲設(shè)計主要的功能模塊有： 3D引擎模塊：除了對游戲提供異常處理、日志系統(tǒng)、資源管理等功能，主要是對游戲提供 3D圖形的效果渲染以及 3D圖形的顯示。 系統(tǒng)支 持模塊：主要提供了包括定時器管理、窗口管理等功能在內(nèi)，操作系統(tǒng)功能使用的封裝以及引擎在當前操作系統(tǒng)下驅(qū)動的功能。 場景管理模塊：主要提供了對 3D游戲引擎中的場景的管理與維護功能，采用多叉樹的方法對總場景進行管理與分割的功能。 人機交互模塊：主要提供了對輸入設(shè)備的管理，獲取記錄輸入設(shè)備產(chǎn)生的響應，例如鍵盤管理、手柄管理、鼠標管理等功能。 數(shù)學庫：主要提供了對 3D游戲游戲引擎所需要的數(shù)學庫的支持，包括三角函數(shù)計算、四元數(shù)、矩陣、向量等； 音頻處理模塊：主要提供了對音頻文件相關(guān)支持，如音頻效果的處理、音頻文件的播 放等。 開發(fā)平臺 關(guān)于 3D游戲開發(fā)，一般是使用 C++與 OpenGL 結(jié)合或是采用 C++與 DirectX 結(jié)合的方式進行設(shè)計開發(fā)，這對程序員有很高的要求。當開發(fā)大型 3D 游戲時，這種方式的工作量與困難程度會達到一個令人難以想象的地步。如今最有效的開發(fā)還是利用游戲引擎進行游戲的開發(fā)。 本文主要是研究 3D 射擊游戲的制作，設(shè)計開發(fā)一個很簡單的 3D 射擊類游戲。利用VC++ OpenGL結(jié)合，進行游戲制作，模型則是采用的 MD2模型。 OpenGL（全寫 Open Graphics Library）是個定義了 一個跨編程語言、跨平臺的編程接口的規(guī)格，它用于三維圖象（二維的亦可）。 OpenGL 是個專業(yè)的圖形程序接口，是西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 4 一個功能強大，調(diào)用方便的底層圖形庫。 Visual C++ ，是微軟推出的一款 C++編譯器，簡稱 VC或者 ，是一款將“高級語言（編程序言）”翻譯為“低級語言（機器語言）”的程序。 Visual C++是一個功能強大的可視化軟件開發(fā)工具。自微軟公司推出 Visual C++后，隨著其版本的更新?lián)Q代，Visual C++已經(jīng)成為專業(yè)程序員開發(fā)軟件的首選工具。 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 5 2 OpenGL簡介與 3D圖 形學相關(guān) OpenGL 簡介 OpenGL（全寫 Open Graphics Library）是個定義了一個跨編程語言、跨平臺的編程接口的規(guī)格，它用于三維圖象（二維的亦可）。 OpenGL 是個專業(yè)的圖形程序接口，是一個功能強大，調(diào)用方便的底層圖形庫。 OpenGL 適用于從普通 PC 到大型圖形工作站等各種計算機，并可與各種主流操作系統(tǒng)兼容，從而成為占據(jù)主導地位的跨平臺專業(yè) 3D圖形應用開發(fā)包，進而也成為該領(lǐng)域的行業(yè)標準。 OpenGl 特點 OpenGL作為一個性能卓越的圖形應用編程接口（ API）， 適用于廣泛的計算機環(huán)境，并已成為目前三維圖形開發(fā)標準，是從事三維圖形開發(fā)工作的技術(shù)人員所必須掌握的開發(fā)工具。 OpenGL 的應用領(lǐng)域十分廣泛，如軍事、電視廣播、 CAD/CAM/CAE、娛樂、藝術(shù)造型、醫(yī)療影像、虛擬現(xiàn)實等。它具有以下特點 ,如圖 21： 圖 21 OpenGL 特點 圖形質(zhì)量好、性能高：無論是三維動畫、 CAD，還是可視化計算機、視覺模擬等，都利用了 OpenGL 高性能、高圖形質(zhì)量的特點。這個特點使得程序員在醫(yī)學圖像、虛擬現(xiàn)實、 CAM/CAD/CAE、廣播和等領(lǐng)域中創(chuàng)造和顯示出超乎想象的圖形。 行 業(yè)標準： OpenGL ARB 作為獨立的聯(lián)合委員會，制定了 OpenGL 的規(guī)范文檔。伴隨硬件廠商對 OpenGL 的硬件支持， OpenGL 成為了是唯一獨立于供應商的、真正開放的跨平臺圖形標準。 穩(wěn)定性：在任何平臺上都能執(zhí)行 OpenGL，而且它高版本兼容低版本，用來保證已經(jīng)開發(fā)完成的應用程序不會失效。 可靠性和可移植性：利用 OpenGL技術(shù)開發(fā)的應用圖形軟件與硬件無關(guān)，只要硬件支持 OpenGL API標準就可以了，也就是說， OpenGL 應用可以運行在支持 OpenGL API 標準的任何硬件上。 可擴展性： OpenGL是低級的圖形 APi，它具有充分的可擴展性。只要廠商提供 OpenGL 特點 圖形質(zhì)量好 行業(yè)標準 穩(wěn)定性 可適應性 可移植性 可靠性 易用性 高性能 西安石油大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 擴展，就可以輕松實現(xiàn)硬件特有功能。利用 OpenGL 擴展， OpenGL 實現(xiàn)者可以添加新的處理算法。 可適應性：基于 OpenGL API 的圖形應用程序可以運行在許多系統(tǒng)上，有次， OpenGL應用程序可以適應開發(fā)人員選擇的各種目標平臺。 易用性： Open