專利名稱：一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)的制作方法
一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu) 本發(fā)明涉及一種三維游戲弓I擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)。隨著計(jì)算機(jī)虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、三維游戲技術(shù)的發(fā)展，三維游戲引擎成為三維游戲開(kāi)發(fā)必不可少的環(huán)節(jié)。逼真的游戲場(chǎng)景及三維效果需要復(fù)雜的三維渲染功能實(shí)時(shí)顯示支持，對(duì)于三維游戲引擎的設(shè)計(jì)，其所包含的三維游戲引擎子功能的實(shí)現(xiàn)和封裝就成了引擎實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵部分。在三維圖形和3D游戲場(chǎng)景中，每個(gè)像素最終顯示出來(lái)的顏色都是經(jīng)過(guò)大量計(jì)算 得到的，真實(shí)感圖形繪制是三維模型的一個(gè)重要組成部分，它綜合利用數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)和其他科學(xué)知識(shí)生成具有真實(shí)感的圖形。同時(shí)場(chǎng)景中的模型還依賴于場(chǎng)景中的光照以及場(chǎng)景中物體對(duì)光線的反射和吸收情況。模型動(dòng)畫(huà)是游戲引擎的一個(gè)重要功能，在設(shè)計(jì)游戲引擎的時(shí)候，會(huì)將一些基本的動(dòng)畫(huà)功能封裝植入引擎，方便用戶的調(diào)用。引擎的另一個(gè)重要功能是碰撞檢測(cè)，它可以檢測(cè)游戲中各物體的物理邊緣。當(dāng)兩個(gè)3D物體撞在一起的時(shí)候，這種技術(shù)可以防止它們相互穿過(guò)。材質(zhì)渲染也是引擎的重要功能，當(dāng)3D模型制作完成后，需要按照不同的面把材質(zhì)貼圖賦予模型，最后再通過(guò)渲染引擎把模型、動(dòng)畫(huà)、光影、特效等所有效果實(shí)時(shí)計(jì)算出來(lái)顯示在屏幕上。目前比較成熟的三維游戲引擎，如果用于商業(yè)領(lǐng)域，成本過(guò)高，而且規(guī)模大耗用計(jì)算機(jī)資源大，對(duì)于設(shè)計(jì)一些簡(jiǎn)單三維游戲的應(yīng)用，不需要涉及如此高的成本；同時(shí)，不同的三維游戲會(huì)在某個(gè)引擎功能方面使用較多，而有的引擎功能使用較少，針對(duì)不同的應(yīng)用，需要有不同功能針對(duì)性的三維游戲引擎，而這主要取決于三維游戲引擎內(nèi)核的封裝，結(jié)合實(shí)際需求進(jìn)行三維游戲引擎內(nèi)核的封裝，內(nèi)核功能的可擴(kuò)展及滿足后續(xù)的補(bǔ)充和修改成為了必要。本發(fā)明克服了上述技術(shù)的不足，提供了一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)引擎內(nèi)核中子算法單元的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功能的劃分，自定義出與引擎外部接口進(jìn)行通訊的自定義功能接口模塊，便于上層接口的功能調(diào)用，通過(guò)其上的功能調(diào)用接口單元進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)用管理，功能屬性接口單元或動(dòng)態(tài)功能更新接口單元進(jìn)行相應(yīng)的功能調(diào)用運(yùn)算，提高處理效率。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，包括有劃分封裝了三維引擎底層各子算法功能單元、實(shí)現(xiàn)三維游戲引擎底層渲染的引擎功能模塊1，以及作為引擎內(nèi)核對(duì)外接口用于引擎功能模塊I中各子算法功能單元與引擎外部接口進(jìn)行通訊連接的自定義功能接口模塊2。所述引擎功能模塊I包括有通過(guò)對(duì)特定功能屬性的參數(shù)值的設(shè)定或修改就能表現(xiàn)場(chǎng)景模型功能特征的靜態(tài)功能模塊11，以及需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的動(dòng)態(tài)功能模塊12。所述自定義功能接口模塊2包括有用于在功能調(diào)用時(shí)負(fù)責(zé)傳遞靜態(tài)功能模塊11靜態(tài)功能所對(duì)應(yīng)的特定功能屬性參數(shù)給引擎外部接口的功能屬性接口單元21，負(fù)責(zé)對(duì)引擎內(nèi)核動(dòng)態(tài)功能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和更新的動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22，以及用于實(shí)現(xiàn)對(duì)引擎功能模塊I的靜態(tài)功能和動(dòng)態(tài)功能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用管理的功能調(diào)用接口單元23，所述功能調(diào)用接口單元23分別與功能屬性接口單元21、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22控制連接。所述靜態(tài)功能模塊11包括有三維模型建模單元111、光源節(jié)點(diǎn)添加單元112、材質(zhì)功能添加單元113、渲染功能添加單元114、粒子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)單元115。
所述動(dòng)態(tài)功能模塊12包括需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的子算法功能單元有矩陣變換功能單元121、攝像機(jī)漫游單元122、拾取交互功能單元123、模型動(dòng)畫(huà)功能單元124、碰撞檢測(cè)單元125。本發(fā)明的有益效果是I、引擎內(nèi)核功能即引擎功能模塊中各子算法功能單元進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的劃分，擴(kuò)展性和兼容性好，容易滿足后續(xù)的補(bǔ)充和修改，通過(guò)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)子算法功能的調(diào)用。2、自定義功能接口模塊兼容性好，便于與引擎外部接口的銜接，提高三維引擎對(duì)外的兼容能力。3、通過(guò)功能調(diào)用接口單元對(duì)功能屬性接口單元、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元統(tǒng)一調(diào)用控制，對(duì)各子功能算法單元進(jìn)行有序管理和組織，提高整個(gè)引擎內(nèi)核處理數(shù)據(jù)的效率。4、通過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元負(fù)責(zé)對(duì)引擎內(nèi)核動(dòng)態(tài)功能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和更新，使整個(gè)場(chǎng)景顯示的效果更加逼真。5、整個(gè)三維游戲引擎內(nèi)核封裝結(jié)構(gòu)容易實(shí)現(xiàn)，耗用計(jì)算機(jī)資源少，成本低。圖I為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明的引擎功能模塊結(jié)構(gòu)示意圖。下面結(jié)合附圖
與本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖I所示，一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其特征在于包括有劃分封裝了三維引擎底層各子算法功能單元、實(shí)現(xiàn)三維游戲引擎底層渲染的引擎功能模塊1，以及作為引擎內(nèi)核對(duì)外接口用于引擎功能模塊I中各子算法功能單元與引擎外部接口進(jìn)行通訊連接的自定義功能接口模塊2。在本設(shè)計(jì)中，結(jié)合具體引擎功能的特征，所述引擎功能模塊I將三維引擎子功能劃分成兩類，通過(guò)對(duì)特定功能屬性的參數(shù)值的設(shè)定或修改就能表現(xiàn)場(chǎng)景模型功能特征的靜態(tài)功能模塊U，以及需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的動(dòng)態(tài)功能模塊12。如圖2所示,所述的靜態(tài)功能模塊11包括的子算法功能單元有三維模型建模單元111、光源節(jié)點(diǎn)添加單元112、材質(zhì)功能添加單元113、渲染功能添加單元114、粒子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)單元115，上述單元經(jīng)設(shè)定參數(shù)后會(huì)表現(xiàn)出應(yīng)有的靜態(tài)功能特征。所述的動(dòng)態(tài)功能模塊12包括需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的子算法功能單元有矩陣變換功能單元121、攝像機(jī)漫游單元122、拾取交互功能單元123、模型動(dòng)畫(huà)功能單元124、碰撞檢測(cè)單元125,這些單元的功能需要實(shí)時(shí)顯示更新數(shù)據(jù)，才能逼真表現(xiàn)其功能。雖然在實(shí)時(shí)三維引擎顯示中，所有模型都是動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)的，但此處的靜態(tài)功能模塊11與動(dòng)態(tài)功能模塊12中子算法功能單元的劃分歸類是相對(duì)于在如何表現(xiàn)功能特征上來(lái)說(shuō)的，靜態(tài)功能模塊11中的子算法功能單元只需要通過(guò)設(shè)定一些特定參數(shù)就可以使功能持續(xù)呈現(xiàn)的子功能，這種靜態(tài)功能的調(diào)用只需與引擎外部接口進(jìn)行一兩次通訊就能完成，而動(dòng)態(tài)功能模塊12中的子算法功能單元?jiǎng)t需要根據(jù)當(dāng)前數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)功能特征。如，在場(chǎng)景中有一頭牛，當(dāng)調(diào)用渲染功能添加單元114將其變成紅色時(shí)，只需調(diào)用一次渲染功能添加單元114對(duì)應(yīng)渲染功能參數(shù)將其顏色參數(shù)改成紅色對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)值即 可，因此，渲染功能添加單元114被劃分進(jìn)靜態(tài)功能模塊11中的功能單元。而如果顯示這頭牛在場(chǎng)地中走來(lái)走去，則需要實(shí)時(shí)調(diào)用牛的當(dāng)前位置坐標(biāo)信息，并調(diào)用矩陣變換功能單元121計(jì)算其坐標(biāo)值，然后不斷地通過(guò)引擎外部接口回傳給場(chǎng)景，使牛能夠逼真的顯示到位置處理后的坐標(biāo)點(diǎn)，這樣的數(shù)據(jù)需要計(jì)算機(jī)一直實(shí)時(shí)做大量的數(shù)據(jù)處理，因此，矩陣變換功能單元121被劃分進(jìn)動(dòng)態(tài)功能模塊12中的功能單元。如上所述，引擎功能模塊I中各子算法功能單元進(jìn)行靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的劃分，擴(kuò)展性和兼容性好，容易滿足后續(xù)的補(bǔ)充和修改。如圖I所示，在本設(shè)計(jì)中，所述自定義功能接口模塊2是結(jié)合引擎功能模塊I的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功能劃分方式而設(shè)計(jì)的，其包括功能屬性接口模塊21、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22和功能調(diào)用接口單元23。所述的功能屬性接口模塊21負(fù)責(zé)傳遞三維引擎功能的靜態(tài)功能變量給外部接□。所述功能調(diào)用接口單元23負(fù)責(zé)引擎外部接口與三維引擎子功能實(shí)現(xiàn)調(diào)用的雙向傳遞。所述動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22負(fù)責(zé)對(duì)于引擎內(nèi)核動(dòng)態(tài)功能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和更新。所述功能調(diào)用接口單元23分別與功能屬性接口單元21、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22控制連接。結(jié)合上述引擎功能模塊I靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功能的劃分，所述靜態(tài)功能模塊11在功能調(diào)用中，只需要把設(shè)置相應(yīng)靜態(tài)功能單元的功能屬性參數(shù)通過(guò)自定義功能接口模塊2傳遞給引擎外部接口即可完成其功能的調(diào)用，因此將靜態(tài)功能模塊11中各靜態(tài)功能單元的功能屬性參數(shù)接口進(jìn)行統(tǒng)一并與功能屬性接口單元21相接，同時(shí)各靜態(tài)功能單元是否調(diào)用通過(guò)功能調(diào)用接口單元23進(jìn)行統(tǒng)一管理。比如對(duì)于光源節(jié)點(diǎn)功能的調(diào)用，首先通過(guò)功能調(diào)用接口單元23調(diào)用光源節(jié)點(diǎn)添加單元112，然后通過(guò)功能屬性接口單元21設(shè)置光源在場(chǎng)景中的類型、顏色、聚光指數(shù)、光源衰減因子等參數(shù)，所述光源類型如定向光源、定位光源或者聚光燈等，所述顏色包括環(huán)境光顏色、漫反射光顏色、鏡面反射光顏色，所述光源衰減因子包括常數(shù)衰減因子、線性衰減因子、平方衰減因子等，經(jīng)過(guò)設(shè)置以后，光源即在場(chǎng)景中以此狀態(tài)一直存在，直到通過(guò)功能調(diào)用接口單元23停止對(duì)光源節(jié)點(diǎn)的調(diào)用。而對(duì)于動(dòng)態(tài)功能模塊12中功能的調(diào)用，同樣通過(guò)功能調(diào)用接口單元23調(diào)用所需要的子算法功能單元，需要引擎內(nèi)核實(shí)時(shí)更新計(jì)算外部場(chǎng)景數(shù)據(jù)，因此還需要通過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22與其相接，首先通過(guò)功能調(diào)用接口單元23啟用某一功能，然后通過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22傳遞場(chǎng)景中的數(shù)據(jù)給相應(yīng)的子功能單元，子功能單元對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后再將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞給動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)計(jì)算，因此在運(yùn)行時(shí)會(huì)占用大量的內(nèi)存資源。比如需要調(diào)用模型之間的碰撞檢測(cè)功能時(shí)，首先通過(guò)功能調(diào)用接口單元23啟用碰撞檢測(cè)單元125，此時(shí)需要通過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22將場(chǎng)景中的模型數(shù)據(jù)傳遞給碰撞檢測(cè)單元125，碰撞檢測(cè)單元125對(duì)模型套用碰撞檢測(cè)盒，然后對(duì)模型與模型的檢測(cè)盒是否相交進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算和檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到檢測(cè)盒相交時(shí)，即認(rèn)定為模型發(fā)生了碰撞，然后再通 過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元22傳遞給其他功能模塊做出相應(yīng)的處理。如上所述，自定義功能接口模塊2兼容性好，便于與引擎外部接口的銜接，提高三維引擎對(duì)外的兼容能力。如上所述，引擎功能模塊I中各子功能單元并非獨(dú)立存在，很多時(shí)候都會(huì)多個(gè)功能同時(shí)發(fā)生作用，此時(shí)通過(guò)功能調(diào)用接口單元對(duì)功能屬性接口單元、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元統(tǒng)一調(diào)用控制，對(duì)各子功能算法單元進(jìn)行有序管理和組織，提高整個(gè)引擎內(nèi)核處理數(shù)據(jù)的效率，通過(guò)動(dòng)態(tài)功能更新接口單元負(fù)責(zé)對(duì)引擎內(nèi)核動(dòng)態(tài)功能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和更新，使整個(gè)場(chǎng)景顯示的效果更加逼真。
權(quán)利要求
1.一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其特征在于包括有劃分封裝了三維引擎底層各子算法功能單元、實(shí)現(xiàn)三維游戲引擎底層渲染的引擎功能模塊(1)，以及作為引擎內(nèi)核對(duì)外接口用于引擎功能模塊(I)中各子算法功能單元與引擎外部接口進(jìn)行通訊連接的自定義功能接口模塊(2)； 所述引擎功能模塊(I)包括有通過(guò)對(duì)特定功能屬性的參數(shù)值的設(shè)定或修改就能表現(xiàn)場(chǎng)景模型功能特征的靜態(tài)功能模塊(11)，以及需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的動(dòng)態(tài)功能模塊(12 ); 所述自定義功能接口模塊(2)包括有用于在功能調(diào)用時(shí)負(fù)責(zé)傳遞靜態(tài)功能模塊(11)靜態(tài)功能所對(duì)應(yīng)的特定功能屬性參數(shù)給引擎外部接口的功能屬性接口單元(21 )，負(fù)責(zé)對(duì)引擎內(nèi)核動(dòng)態(tài)功能數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)計(jì)算和更新的動(dòng)態(tài)功能更新接口單元(22)，以及用于實(shí)現(xiàn)對(duì)引擎功能模塊(I)的靜態(tài)功能和動(dòng)態(tài)功能進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)用管理的功能調(diào)用接口單元(23)，所述功能調(diào)用接口單元(23)分別與功能屬性接口單元(21)、動(dòng)態(tài)功能更新接口單元(22)控制連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其特征在于所述靜態(tài)功能模塊(11)包括有三維模型建模單元(111)、光源節(jié)點(diǎn)添加單元(112)、材質(zhì)功能添加單元(113)、渲染功能添加單元(114)、粒子系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)單元(115)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，其特征在于所述動(dòng)態(tài)功能模塊(12)包括需要根據(jù)當(dāng)前場(chǎng)景模型數(shù)據(jù)坐標(biāo)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新計(jì)算才能逼真表現(xiàn)其功能特征的子算法功能單元有矩陣變換功能單元(121)、攝像機(jī)漫游單元(122)、拾取交互功能單元(123)、模型動(dòng)畫(huà)功能單元(124)、碰撞檢測(cè)單元(125)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種三維游戲引擎內(nèi)核結(jié)構(gòu)，包括有劃分封裝了三維引擎底層各子算法功能單元、實(shí)現(xiàn)三維游戲引擎底層渲染的引擎功能模塊，以及作為引擎內(nèi)核對(duì)外接口用于引擎功能模塊中各子算法功能單元與引擎外部接口進(jìn)行通訊連接的自定義功能接口模塊。本發(fā)明的目的是通過(guò)對(duì)引擎內(nèi)核中子算法單元的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)功能的劃分，自定義出與引擎外部接口進(jìn)行通訊的自定義功能接口模塊，便于上層接口的功能調(diào)用，通過(guò)其上的功能調(diào)用接口單元進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)用管理，功能屬性接口單元或動(dòng)態(tài)功能更新接口單元進(jìn)行相應(yīng)的功能調(diào)用運(yùn)算，提高處理效率。
文檔編號(hào)G06F9/44GK102880470SQ201210345770
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月18日
發(fā)明者劉福財(cái), 任雁鵬 申請(qǐng)人:中山市世宇動(dòng)漫科技有限公司