【正文】 每一個 material X代表是一個材質(zhì)單元。設(shè)置并且渲染場景中的陰影。剔除不可見物體并且將可見物體放入渲染隊列。載入和布置世界地圖（ World geometry，與活動實體不同，世界地圖是巨大且可以延伸的，通常情況下是不可移動的，比如一個完整的 BSP地圖）。圖中展示了經(jīng)過幾次掛接后場景圖的層次結(jié)構(gòu)。任何從場景管理器得到的對象必須由同一個場景管理器銷毀：換句話說，不可以直接“刪除”任何有場景管理器創(chuàng)建返回給你的指針所指對象。 3 .2 .2 Ogre 場景管理器 對于程序的開發(fā)者而言，場景管理器的直接用途一般是用來創(chuàng)建場景中所使用的對象，比如：燈光、攝影機、實體、粒子系統(tǒng)以及公告欄這些活動物體，以及天空盒、靜態(tài)幾何體和世界地圖（ World geometry）這些非活動物體。一直下去經(jīng)渲染隊列RenderQueue,RenderQueueGroup,RenderPriorityGroup,QueuedRenderable Collection再通過訪問者到達 QueuedRenderableVisitor的子類 SceneMgrQueued RenderableVisitor，最終又回到 SceneManager，由 SceneManager再到 RenderSystem完成整個渲染過程 [4]。它們可以被場景管理器打開或關(guān)閉，與相機的距離也可 以設(shè)置。用戶不能 delete通過由場景管理器得到的指針。 。 3 .2 .1 Ogre 場景圖系統(tǒng) 在 OGRE中，場景大致由 cameras(攝影機 )、 lights(燈光 )、 materials(材質(zhì) )，entity(場景元素 )、 world geometry(靜態(tài)的場景 )、 particle system(粒子系統(tǒng) )等幾部分組成。在場景節(jié)點內(nèi)部，保存著一個可移動對象 (Moveable Object)列表，由于實體類(Entity)是從可移動對象類繼承過來，所以可以把實體附著在場景節(jié)點上，同時，第三章 Ogre 渲染引擎 19 實體內(nèi)部包含一個子實體對象 (Sub Entity)的列表，而子實體類是從可渲染對象繼承過來，這樣在場景更新時，首先調(diào)用場景節(jié)點類的 addToRenderQueue 方法，這個方法內(nèi)部遍歷可移動對象列表的每一項，調(diào)用可移動對象類的updateRenderQueue 抽象方法，每個從可移動對象類繼承而來的類都要實現(xiàn)此方法，比如在實體類的的 updateRenderQueue 方 法內(nèi)部，遍歷子實體對象列表的每一項 (子實體類從可渲染類繼承 )，將每個子實體送入渲染隊列中去，這樣就完成了渲染隊列的更新工作。分出透明對象和非透明對象及其它渲染方式對象，使渲染狀態(tài)切換最小。實體和子實體都不會被直接的創(chuàng)建出來，用場景的createEmity(傳遞一個模型的名字 )方法來創(chuàng)建它們。一種是大規(guī)模的雜亂的通常組成靜態(tài)場景的對象。 Entity：定義了一個離散的、基于網(wǎng)格的可移動對象的實例。此抽象類定義了基本的渲染目標第三章 Ogre 渲染引擎 18 屬性和操作的功能。一個相機只有一個視口，但一個渲染目標可以有多個視口。應(yīng)用一般不會與此對象直接進行交互，在 OGRE 內(nèi)部的其他重要對象， SceneManager 與它進行交互，整個過程是透明的。這個類定義了場景管理器的基本功能，應(yīng)用客戶端根據(jù)自己需要重新實現(xiàn)場景的組織功能。例如動態(tài)改變一個帶防護罩的飛船的顏色值。 支持高效的插件體系結(jié)構(gòu)，它允許你不重新編譯就擴展引擎的功能。支持并自動管理粒子池，從而提升粒子系統(tǒng)的性能。 提供的 BspSceneManager 插件是快速的室內(nèi)渲染器，它支持加載 Quake3 關(guān)卡和 shader 腳本分析。 Meshes 高效的網(wǎng)格數(shù)據(jù)格式 第三章 Ogre 渲染引擎 16 提供插件支持從 Milkshape3D導(dǎo)出 OGRE本身的 .mesh和 .skeleton文件格式。 材質(zhì)可以擁有足夠多的紋理層，每層紋理支持各種渲染特效，支持動畫紋理。 3D API 支持 支持 Direct3D 和 OpenGL 支持 Windows 平臺，用 Visual C++ 6（或 Visual C++.Net）和 STLport 來編譯。 OGRE 特點 ： 簡單、易用的面向?qū)ο蠼涌谠O(shè)計使你能更容易地渲染 3D 場景，并使你的實現(xiàn)產(chǎn)品獨立于渲染 API（如 Direct3D/OpenGL/Glide 等等）。當然，如果要開發(fā)一款功能強大的引擎，那還有很多很多的功能需要滿足，其中一些功能將在后面的章節(jié)中有詳細的描述。在這種設(shè)計前提下，幾何體一級的數(shù)據(jù)不會過于詳細，例如物體表面的 BRDF，折射率，紋理坐標空間的變化率，切線空間的變化率（當然隨著硬件能力的提 升和 Shader能力的發(fā)展，這些數(shù)據(jù)也會出現(xiàn)在一些比較高級的 游戲引擎 中），這時候即使你在設(shè)計初期就考慮到這些數(shù)據(jù)需求，并將它們表現(xiàn)在了 Render 中，最后也不會有任何意義。通過一個一對多的樹形結(jié)構(gòu)已經(jīng)可以滿足要求，當然考慮到數(shù)據(jù)層的共享和維護，允許子樹進行 Clone 也是前期設(shè)計時需要考 慮的一個方面實際上在整個引擎中你所涉及到的各種算法和設(shè)計，都或多或少的會和場景管理發(fā)生聯(lián)系。常有朋友問我場景管理是用的哪種算法。這些功能包括：場景管理，對象系統(tǒng)，序列化，數(shù)據(jù)與外部工具的交互，底層 3 維數(shù)據(jù)的組織和表示。你可以把它看成是對 3D API 的封裝，對一些圖形通用算法的封裝，對一些底層工具的封裝。可以說，從建模到動畫，到速度， Maya 都非常出色。 3dsmax 軟件應(yīng)用主要是動畫片制作、游戲動畫制作、建筑效果圖、建筑動畫等。 Maya 和 3dmax 的區(qū)別 ： MAYA 是高端 3D 軟件， 3dsmax 是中端軟件，易學(xué)易用，但在遇到一些高級要求時（如角色動畫 /運動學(xué)模擬）方面遠不如 MAYA 強大。 Autodesk 3ds Max 20212021 年 10 月 17 號在加利福尼亞 圣地亞哥 Siggraph 2021 上發(fā)布，該版本正式支持 Windows Vista 操作系第二章 3D 渲染引擎簡介 13 統(tǒng) ?，F(xiàn)在 maya 有三種版本： maya 終極版 (Maya Unlimited)、 maya完全版 (Maya Complete)、個人學(xué)習(xí)版 (maya personal learning edition).Maya Complete 包含了 Maya 的大部分功能， Maya Unlimited 則包含了 Maya 的所有功能。曾獲奧斯卡科學(xué)技術(shù)貢獻獎等殊榮。被廣泛用于電影、電視、廣告、電腦游戲和電視游戲等的數(shù)位特效創(chuàng)作。同時 Maya 的強大功能可以更好的開闊平面設(shè)計師的應(yīng)用視野，讓很多以前不可能實現(xiàn)的技術(shù)，能夠更好的、出人意料的、不受限制的表現(xiàn)出來。而使用Maya 無疑是最好的選擇。 Maya 軟件的強大功能正是那些設(shè)計師、廣告主、影視制片人、游戲開發(fā)者、視覺藝術(shù)設(shè)計專家、網(wǎng)站開發(fā)人員們極為推崇的原因。 Maya 可在 Windows NT 與 SGI IRIX 操作系統(tǒng)上運行。 與強大的功能相比， 3ds max 可以說是最容易上手的 3D 軟件 3．和其它相關(guān)軟件配合流暢 4．做出來的效果非常的逼真 2 .2 .2 Maya 簡介 Maya 是美國 Autodesk 公司出品的世界頂級的三維動畫軟件，應(yīng)用對象是專業(yè)的影視廣告，角色動畫，電影特技等。而第二章 3D 渲染引擎簡介 11 在國內(nèi)發(fā)展的相對比較成熟的建筑效果圖和 建筑動畫制作 中， 3DS MAX 的使用率更是占據(jù)了絕對的優(yōu)勢。 3D Studio Max + Windows NT組合的出現(xiàn)一下子降低了 CG制作的門檻，首選開始運用在電腦游戲中的動畫制作，后更進一步開始參與影視片的 特效制作。 3D建模常用的軟件主要有 Autodesk公司的 3ds max和Maya[10]。一定要知道建模通常會以意想不到的方式涉及公司的管理。 定義數(shù)據(jù)（如數(shù)據(jù)類型、大小和默認值）。例如， 計算機輔助設(shè)計 (CAD) 程序可在屏幕上生成物體，使用方程式產(chǎn)生直線和形狀，依據(jù)它們相互之間及與所在的二維或三維空間的關(guān)系精確放置。多邊形網(wǎng)格建模是靠拉面方式，適合做效果圖與復(fù)雜場景動畫 .綜合說來各有長處。 網(wǎng)絡(luò)部分： 網(wǎng)絡(luò)部分 DirectPlay 主要就是為了具有網(wǎng)絡(luò)功能游戲而開發(fā)的，提供了多種連接方式， TCP/IP， IPX， Modem，串口等等，讓玩家可以用各種連網(wǎng)方式來進行對戰(zhàn)，此外也提供網(wǎng)絡(luò)對話功能及保密措施 [9]。 聲音部分： 聲音部分中最主要的 API 是 DirectSound，除了播放聲音和處理混音之外，還加強了 3d 音效，并提供了錄音功能。 DirectX 是由很多 API組成的，按照性質(zhì)分類，可以分為四大部分，顯示部分、聲音部分、輸入部分和網(wǎng)絡(luò)部分。 舉個例子，骨灰級玩家以前在 DOS下玩游戲時，可不像我們現(xiàn)在，安裝上就可以玩了，他們往往首先要先設(shè)置聲卡的品牌和型號，然后還要設(shè)置 IRQ（中斷）、I/O（輸入與輸出）、 DMA（存取模式），如果 哪項設(shè)置的不對，那么游戲聲音就發(fā)不出來。被廣泛使用于 Microsoft Windows、Microsoft Xbox 和 Microsoft Xbox 360 電子游戲開發(fā)，并且只能支持這些平臺[2]。從而實現(xiàn)了消隱算法。 6:位圖顯示和圖象增強圖象功能除了基本的拷貝和像素讀寫外，還提供融合第二章 3D 渲染引擎簡介 8 （ Blending）、反走樣（ Antialiasing）和霧（ fog）的特殊圖象效果處理。材質(zhì)是用光反射率來表示。基本變換有平移、旋轉(zhuǎn)、變比 鏡像 四種變換，投影變換有平行投影（又稱正射投影）和透視投 影兩種變換。此外硬件可編程能力的實現(xiàn)也提供了一個更好的方法以整合現(xiàn)有的擴展指令。 OpenGL 標準的主要制訂者并非原來的 SGI，而是逐漸在 ARB 中占據(jù)主動地位的 3DLabs。 1992 年 7 月， SGI 公司發(fā)布了 OpenGL第二章 3D 渲染引擎簡介 7 的 ，隨后又與 微軟公司 共同開發(fā)了 Windows NT 版本的 OpenGL，從而使一些原來必須在高檔圖形工作站上運行的大型 3D 圖形處理軟件也可以在微機上運用。 在 OpenGL 的基礎(chǔ)上還有 Open Inventor、 Cosmo3D、 Optimizer 等多種高級圖形庫，適應(yīng)不同應(yīng)用。 OpenGL 是個與硬件無關(guān)的軟件接口，可以在不同的平臺如 Windows 9Windows NT、 Unix、 Linux、 MacOS、 OS/2 之間進行移植。 圖 22 Windows 圖形 OpenGL 服務(wù) OpenGL 的前身是 SGI公司為其 圖形工作站 開發(fā)的 IRIS GL。 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。大多數(shù)高級軟件使用多種技術(shù)的組合，以在合理的開銷范圍內(nèi)，實現(xiàn)足夠好的結(jié)果 [7]。對場景中的每束光線進行跟蹤不太現(xiàn)實，并且需要耗費大得驚人的時間。預(yù)渲染的計算強度很大，通常是用于電影制作；實時渲染經(jīng)常用于三維視頻游戲，通常依靠帶有三維硬件加速器的圖形卡完成這個過程。 渲染的應(yīng)用領(lǐng)域有：計算機與視頻游戲、模擬、電影或者電視特效以及可視化設(shè)計，每一種應(yīng)用都是特性與技術(shù)的綜合考慮。另外渲染也用于描述：計算視頻編輯文件中的效果，以生成最終視頻輸出的過程。 第二章 3D 渲染引擎簡介 4 第二章 3D 渲染引擎簡介 2 .1 3D 渲染 簡介 渲染（ Render）在電腦繪圖中，是指：用軟件從模型生成圖像的過程。 第三章介紹渲染引擎簡介，介紹了渲染引擎的特性、框架結(jié)構(gòu)以及 Ogre引擎的簡介、渲染流程與管理以及 Ogre引擎的安裝與配置。三維渲染引擎編輯系統(tǒng)主要包括三維場景的構(gòu)建和三維場景的編輯以及場景文件的載入和保存。 天空的白云與綠色的地表通過貼圖平鋪實現(xiàn)，地表小草通過代碼隨機排列，吉普車是通過貼圖立體組成的 mesh文件。 第一章 緒論 3 1 .3 論文主要研究方案 本項目主要以目前最流行的 Microsoft Visual Studio 2021為開發(fā)環(huán)境， Ogre為主要渲染引擎。目前國內(nèi)網(wǎng)絡(luò)游戲雖然有著巨大的需求，但國人自主知識產(chǎn)權(quán)的 3D引擎卻很少；因此研發(fā)國人自主知識產(chǎn)權(quán)的 引擎是大勢所趨。 2021 年初，中國網(wǎng)絡(luò)游戲市場丌始發(fā)展起來，國內(nèi) 3D游戲引擎的研究也由之開始迅速發(fā)展起來。至今 3dsmax獲得過 65個以上的業(yè)界獎項，而 3ds max9將繼承以往的成績并加入新的角色動畫 IK體系，為下一代游戲設(shè)計提供交互圖形界面。 本課題是在研究國外開源渲染引擎 OGRE的基礎(chǔ)上開發(fā)渲染引擎編輯系統(tǒng)，本編輯系統(tǒng)充分利用了國外開源的 OGRE第三方插件庫，目的是最大限度的增強三維場景編輯效果和渲染效果 [2]。國內(nèi)的絕大部分 有影響力的游戲公司都是購買國外的高價引擎后再進行游戲開發(fā)，這樣有三個弊端：第一：成本昂貴，價格是大多數(shù)中小型