【正文】 游戲丌發(fā)商無(wú)法承受之重；第二：國(guó)外廠商對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)重視程度不夠，很難保證良好的售后服務(wù)；第三：人員的溝通不便，出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題不能得到及時(shí)的解決。 3D 游戲是當(dāng)前游戲的主流，其核心技術(shù)是 3D 圖形的渲染。因此，三維虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)也開(kāi)始越來(lái)越受到開(kāi)發(fā)者們的關(guān)注 [1]。渲染引擎的作用就是要優(yōu)化遍歷和展示三維模型，三維渲染引擎編輯系統(tǒng)是渲染引擎的輔助工具，它能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)三維模型、三維場(chǎng)景等三維數(shù)據(jù)的編輯，并能夠?qū)⒕庉嫼蟮臄?shù)據(jù)保存以便供基于該款渲染引擎的三維應(yīng)用程序所使用。 在作品中簡(jiǎn)單介紹了 OGRE 的特性及基于它的三維仿真場(chǎng)景建模原理 ,在此基礎(chǔ)上闡述一個(gè)簡(jiǎn)單三維仿真場(chǎng)景的實(shí)現(xiàn)過(guò)程 ,其中包括地形創(chuàng)建、天空設(shè)置 、模型導(dǎo)入 實(shí)現(xiàn)的部分代碼。摘要 I 基于 Ogre 的三維場(chǎng)景渲染 專 業(yè)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 摘要 三維渲染引擎編輯系統(tǒng)主要包括三維場(chǎng)景的構(gòu)建和三維場(chǎng)景的編輯以及場(chǎng)景文件的載入和保存。 關(guān)鍵詞 ： Ogre 圖像渲染引擎；三維場(chǎng)景； 模型Abstract II 3DScene Rendering based on Ogre Engine Abstract Editing system of threedimensional rendering engine is an important research content in 3D games， virtual reality, puter animation， and puter graphics． And it is also seemed as the research focus and difficulty in this field． It has broad application prospects in areas such as 3D games， film special effects production and multimedia creation． This article briefness introduces the character of OGRE and the principium of the threedimensional emultional scence based on it . It also explains a scence39。如果沒(méi)有渲染引擎編輯系統(tǒng)，那么所有的三維數(shù)據(jù)都要通過(guò)代碼實(shí)現(xiàn)，這不僅對(duì)開(kāi)發(fā)人員水平有很高的要求，而且效率也很低下。目前，通過(guò)上層高度抽象封裝調(diào)用底層驅(qū)動(dòng) API，組織資源，并對(duì) I/O， UI進(jìn)行完善的響應(yīng)，并基于 GPU運(yùn)算產(chǎn)生實(shí)時(shí)場(chǎng)景的 3D程序，正成為其中一個(gè)熱門(mén)的開(kāi)發(fā)方向 [2]。一般說(shuō)來(lái)，從事 3D 游戲開(kāi)發(fā)不外乎兩種方法，一種是利用已有的具有世界項(xiàng)級(jí)水平的 3D 引擎進(jìn)行開(kāi)發(fā)；另一種是自行開(kāi)發(fā) 3D 引擎。 OGRE 渲染引擎是國(guó)外的開(kāi)源渲染引擎，它在三維渲染方面表現(xiàn)出了良好的性能和渲染效果，還有龐大的社團(tuán)長(zhǎng)期支持著渲染引擎的升級(jí)更新。 1 .2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) 在國(guó)外，開(kāi)始研究三維圖形渲染的時(shí)間比較早，而三維圖形編輯的歷史也比較悠久，三維圖形編輯軟件中最成功的莫過(guò)于 3Ds Max了。 同時(shí)3ds max9提供了與高級(jí)渲染器的連接，比如 Mentalray和 Renderman，來(lái)產(chǎn)生更好渲染效果如全景照亮，聚焦及分布式渲染 [3]。比如目標(biāo)軟件的 GFX3D 引擎，盛大的 3D 引擎，網(wǎng)易的“風(fēng)魂”引擎，錦天科技的 AURORA 引擎，可樂(lè)吧的 FancyBox 等，還有一些游戲工作組的 3D引擎，比如 Origo 系列等等168。各大游戲公司也加大了自主研發(fā)的力度；同時(shí)國(guó)家 863項(xiàng)目也明確將自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)通用游戲引擎的研發(fā)列入其中，這都將大大推動(dòng)我國(guó) 3D 引擎開(kāi)發(fā)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)場(chǎng)景的設(shè)計(jì)，天空、地面、景物的構(gòu)建， Ogre引擎的渲染操作獲得場(chǎng)景的呈現(xiàn)。由于地表場(chǎng)景小草較多，需要較高顯示硬件配置。 論文的主要結(jié)構(gòu)也源于以上 思想結(jié)構(gòu) ： 第一章主要介紹了國(guó)內(nèi)外渲染引擎以及渲染引擎編輯系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀。 第四章講述渲染引擎編輯系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)過(guò)程。模型是用嚴(yán)格定義的語(yǔ)言或者數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)對(duì)于三維物體的描述，它包括幾何、視點(diǎn)、紋理以及照明信息。 渲染是三維計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的最重要的研究課題之一，并且在實(shí)踐領(lǐng)域它與其它技術(shù)密切相關(guān)。作為產(chǎn)品來(lái)看，現(xiàn)在已經(jīng)有各種不同的渲染工具產(chǎn)品，有些集成到更大的建?；蛘邉?dòng)畫(huà)包中，有些是獨(dú)立產(chǎn)品，有些是開(kāi)放源代碼的產(chǎn)品。 渲染的圖像有許多顯著的特性，渲染研究的領(lǐng)域，也主要集中在尋找：高效模擬這些特性的方法。如果沒(méi)有采樣進(jìn)行很好的約束，即使是一部分光線的跟蹤以生成圖像也需要非常大量的時(shí)間。 圖 21 渲染系統(tǒng)實(shí)現(xiàn) 一個(gè)典型的三維渲染程序包括渲染系統(tǒng)和外部應(yīng)用模塊。 其自誕生至今已催生了各種計(jì)算機(jī)平臺(tái)及設(shè)備上的數(shù)千優(yōu)秀 應(yīng)用程序 。 IRIS GL 是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 3D 圖形 軟件接口 ，功能雖然強(qiáng)大但是移植性不好，于是 SGI 公司便在 IRIS GL 的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)了 OpenGL。因此，支持 OpenGL 的軟件具有很好的移植性，可以獲得非常廣泛的應(yīng)用。其中， Open Inventor應(yīng)用最為廣泛。 1995 年 OpenGL 的 版本面市，該版本比 的性能有許多提高，并加入了一些新的功能。 ，同時(shí)在頂點(diǎn)與像素及 內(nèi)存管理 上與 DirectX 共同合作以維持均勢(shì)。 OpenGL 是一個(gè)開(kāi)放的三維圖形 軟件包 ，它獨(dú)立于窗口系統(tǒng)和操作系統(tǒng)，以它為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序可以十分方便地在各種平臺(tái)間移植； OpenGL 可以與Visual C++緊密接口，便于實(shí)現(xiàn)機(jī)械手的有關(guān)計(jì)算和圖形算法，可保證算法的正確性和可靠性； OpenGL 使用簡(jiǎn)便，效率高。其變換方法有利于減少算法的運(yùn)行時(shí)間，提高三維圖形的顯示速度。場(chǎng)景（ Scene）中物體最終反映到人眼的顏色是光的紅綠藍(lán)分量與材質(zhì)紅綠藍(lán)分量的反射率相乘后形成的顏色。以上三條可使被仿真物更具真實(shí)感，增強(qiáng)圖形顯示的效果。 OpenGL 設(shè)備運(yùn)用，目前瑞芯微 2918 芯片和英偉達(dá)芯片 Tegra2 就是采用 OpenGL 技術(shù)進(jìn)行圖形處理，而基于瑞芯微 2918芯片方案代表是臺(tái)電 T760 和微蜂 X7 平板電腦所采用到 [8]。最新版本為 DirectX 11，創(chuàng)建在最新的 Windows 7 上。這部分的設(shè)置不僅讓玩家傷透腦筋，而且對(duì)游戲開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)就更頭痛了，因?yàn)闉榱俗層螒蚰軌蛟诒姸嚯娔X中正確運(yùn)行，開(kāi)發(fā)者必須在游戲制作之初，便需要把市面上所有聲卡硬件數(shù)據(jù)都收集過(guò)來(lái)，然后根據(jù)不同的 API（應(yīng)用編程接口）來(lái)寫(xiě)不同的驅(qū)動(dòng)程序，這對(duì)于游戲制作公司來(lái)說(shuō)，是很難完成的，所以說(shuō)在當(dāng)時(shí)多媒體游戲很少。 顯示部分 第二章 3D 渲染引擎簡(jiǎn)介 9 顯示部分擔(dān)任圖形處理的關(guān)鍵，分為 DirectDraw（ DDraw）和 Direct3D（ D3D），前者主要負(fù)責(zé) 2D 圖像加速。我們前面所舉的聲卡兼容的例子，就是利用了 DirectSound 來(lái)解決的。 2 .2 3D 建模簡(jiǎn)介 3D 建模 通俗來(lái)講就是通過(guò)三維制作軟件通過(guò)虛擬 三維空間 構(gòu)建出具有三維數(shù)據(jù)的模型。 建模方法 使用計(jì)算機(jī)描述一個(gè)系統(tǒng)的行為。 應(yīng)用程序 和數(shù)據(jù)建模是為應(yīng)用程序確定、記錄和實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和進(jìn)程要求的過(guò)程。確保數(shù)據(jù)的完整性（使用業(yè)務(wù)規(guī)則和驗(yàn)證檢查）。例如，當(dāng)對(duì)哪些數(shù)據(jù)元素應(yīng)由哪些組織來(lái)維護(hù)有新的見(jiàn)解時(shí)，數(shù)據(jù)所有權(quán)（以及數(shù)據(jù)維護(hù)、準(zhǔn)確性和及時(shí)性的隱含責(zé)任）通常會(huì)遭到質(zhì)疑。 2 .2 .1 3Ds Max 簡(jiǎn)介 3D Studio Max，常簡(jiǎn)稱為 3ds Max或 MAX，是 Autodesk公司開(kāi)發(fā)的基于 PC系統(tǒng)的 三維動(dòng)畫(huà) 渲染和制作軟件。 在應(yīng)用范圍方面，廣泛應(yīng)用于廣告、影視、工業(yè)設(shè)計(jì)、建筑設(shè)計(jì)、多媒體制作、游戲、輔助教學(xué)以及工程可視化等領(lǐng)域 。根據(jù)不同行業(yè)的應(yīng)用特點(diǎn)對(duì) 3DS MAX 的掌握程度也有不同的要求，建筑方面的應(yīng)用相對(duì)來(lái)說(shuō)要局限性大一些，它只要求單幀的渲染效果和環(huán)境效果，只涉及到比較簡(jiǎn)單的動(dòng)畫(huà)；片頭動(dòng)畫(huà)和視頻游戲應(yīng)用中動(dòng)畫(huà)占的比例很大，特別是視頻游戲?qū)巧珓?dòng)畫(huà)的要求要高一些；影視特效方面的應(yīng)用則把 3DS MAX 的功能發(fā)揮到了極致 [12]。 Maya 功能完善，工作靈活，易學(xué)易用，制作效率極高，渲染真實(shí)感極強(qiáng)，是電影級(jí)別的高端制作軟件。在目前市場(chǎng)上用來(lái)進(jìn)行數(shù)字和三維制作的工具中， Maya 是首選解決方案。 Maya 將他們的標(biāo)準(zhǔn)提升到了更高的層次。因?yàn)樗鞘澜缟媳皇褂米顝V泛的一款三維制作軟件。 電影特技 目前 Maya 更多的應(yīng)用于電影特效方面。曾獲奧斯卡科學(xué)技術(shù)貢獻(xiàn)獎(jiǎng)等殊榮。 2021 年 10 月 4 日，生產(chǎn) 3D Studio Max的 Autodesk(歐特克 )軟件公司宣布正式以 億美元收購(gòu)生產(chǎn) Maya 的 Alias。 Maya Unlimited 剛推出時(shí)，價(jià)錢(qián)貴到令一般家庭使用者卻步，但目前的價(jià)錢(qián)已經(jīng)跟其他三維運(yùn)算軟件不相上下。 Vista? 32 位和 64 位操作系統(tǒng)以及 Microsoft DirectXamp。 3Ds Max 的工作方向主要是面向 建筑動(dòng)畫(huà) ，建筑漫游及室內(nèi)設(shè)計(jì)。 MAYA 的 基礎(chǔ)層次更高， 3dsmax 屬于普及型三維軟件，有條件當(dāng)然學(xué) MAYA。Maya 主要是為了影視應(yīng)用而研發(fā)的。我無(wú)法準(zhǔn)確的定義 3D 引擎的含義和作用，因?yàn)獒槍?duì)不同的用戶和開(kāi)發(fā)項(xiàng)目， 3D 引擎完成的功能可能都有不同。 第二章 3D 渲染引擎簡(jiǎn)介 14 場(chǎng)景管理：這個(gè)名稱相信對(duì) 3D 引擎有一定認(rèn)識(shí)的朋友都很熟悉了。從我的理解來(lái) 講，場(chǎng)景管理是一種設(shè)計(jì)模式，而不是一個(gè)具體的算法，也許你會(huì)最終選擇 BSP/QuadTree/Portal/...作為場(chǎng)景管理樹(shù)的結(jié)構(gòu)，但是這些已經(jīng)是實(shí)現(xiàn)層面的東西了，而且它們也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是場(chǎng)景管理的全部。比如在一個(gè)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光影的引擎中，物體之間如何實(shí)現(xiàn)相互遮擋，光源的影響范圍如何在場(chǎng)景圖上繼承，都是在設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮的問(wèn)題。 簡(jiǎn)單的說(shuō)，就是開(kāi)發(fā)工具。 第三章 Ogre 渲染引擎 15 第三章 Ogre 渲染引擎 3 .1 Ogre 引擎 3 .1 .1 Ogre 簡(jiǎn)介 OGRE（面向?qū)ο蟮膱D形渲染引擎）是用 C++開(kāi)發(fā)的面向?qū)ο笄沂褂渺`活的3D 引擎。 可擴(kuò)展的程序框架（ framework）使你能更快的編寫(xiě)出更好的程序。 支持 Linux 平臺(tái)，用 gcc 3+（或 gcc ）和 STLport 來(lái)編譯。 自動(dòng)應(yīng)用多通道渲染和多紋理，從而大幅度提高渲染質(zhì)量。 支持骨骼動(dòng)畫(huà)（可渲染多個(gè)動(dòng)畫(huà)的組合） 支持用貝賽爾樣條實(shí)現(xiàn)的曲面 擁有高效率和高度可配置性的資源管理器，并且支持多種場(chǎng)景類型。 優(yōu)秀的場(chǎng)景組織體系；場(chǎng)景結(jié)點(diǎn)支持物體的附屬（ attach），并帶動(dòng)附屬物體一起運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了類似于關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)繼承體系。 支持天空盒、天空面和天空?qǐng)A頂，使用非常簡(jiǎn)單。 運(yùn)用 39。 調(diào)試用的內(nèi)存管理器負(fù)責(zé)檢查內(nèi)存溢出。這個(gè)對(duì)象掌控了所有的可渲染對(duì)象。 ViewPort：渲染目標(biāo)區(qū)域。視口有 Z序?qū)傩?，如果渲染目?biāo)有多個(gè)視口，要對(duì)視口進(jìn)行 Z 排序． Camera：攝像機(jī)。渲染目標(biāo)可以是窗口、屏幕、或者離屏表面，如：渲染到一張紋理圖等等。 SceneNode：場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)。 Mesh 和 SubMesh 是處理那些在離散的可移動(dòng)對(duì)象中使用的圖元的定義。實(shí)體是被關(guān)聯(lián)他們的場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)對(duì)象包含在場(chǎng)景中的，使用 attachEntity 方法關(guān)聯(lián)。 RenderQueueGroup：渲染隊(duì)列組，按照渲染的優(yōu)先級(jí)別排列的渲染對(duì)象列表。以上說(shuō)明只是很粗略的描述，具體還有許多細(xì)節(jié)沒(méi)有說(shuō)明，比如進(jìn)行可視判斷，是否透明物體，是否為骨骼節(jié)點(diǎn)等等，但主要的流程大致如此。為了便于管理提高優(yōu)化系統(tǒng)，場(chǎng)景需要有序的組織，這是任何一個(gè) 3D引擎都必須解決的問(wèn)題。 場(chǎng)景對(duì)象創(chuàng)建： 場(chǎng)景中的所有對(duì)象，包括可移動(dòng)與不可移動(dòng)的： Camera、 Light、 SceneNode、Entity、 ManualObject、 BillboardChain、 RibbonTrail、 ParticleSystem、 BillboardSet、Animation、 AnimationState、 StaticGeometry、 MovableObject等 13種物體的 create、get、 has、 destroy方法都由場(chǎng)景管理器來(lái)創(chuàng)建。 場(chǎng)景實(shí)體主要的相同點(diǎn)是它們與相機(jī)保持一個(gè)常量的距離。 場(chǎng)景圖渲染過(guò)程： OGRE通過(guò) WinMain或 main調(diào)用 go，初始化 Root系統(tǒng)，再通過(guò) Root調(diào)用startRendering進(jìn)行主循環(huán)，然后調(diào)用 renderOneFrame ，通過(guò) RenderSystem的_updateAllRenderTargets方法，更新所有的 RenderTarget。 RenderQueueListener的作用