随着中国数字娱乐产业的发展，网络游戏逐步成为一种重要的休闲娱乐和教育手段，游戏开发技术迅猛发展，作为核心，游戏引擎是一个处理游戏底层技术的平台，使用游戏引擎，游戏开发人员可以不用花过多精力去处理系统架构、内存管理、图像绘制等一些底层的技术，可以直接使用引擎提供的API来进行游戏开发，从而大大缩短游戏开发时间。3D游戏引擎通过各种接口与工具，以全3D视角表现游戏中的渲染物体，实现游戏的各种功能。因此，3D游戏引擎的研究在游戏开发中拥有非常重要的地位。 本论文介绍了3D游戏引擎的基本概念、构成、特点，详细回顾了国内外的发展状况。针对3D游戏引擎存在结构设计、真实感实时渲染、仿真等技术难点，我们在对插件技术的原理进行详细阐述的基础上，采用C++抽象接口设计并实现了一种可灵活调整、扩展的树状插件结构。它最终以DLL方式存在，我们以此来构建游戏引擎框架。在此框架中对于如何处理多类型插件，如何管理插件；在此框架外对于如何实现插件接口以及如何加、卸载插件，我们作了详细阐述。在真实感实时渲染、仿真方面，应用二维Perlin噪声结合相机视点裁减技术，我们对大面积水体的实时仿真提出了一种解决算法，这包括相应的相机视点裁减算法，得到封闭可视区域；可视区域内随视点变化的平面网格划分算法；以变化的二维Perlin噪声作为高度场来计算网格采样点高度值；最后施加光照，辅以CubeMap映射，渲染得到的几何体。应用基于三维Perlin噪声扰动的粒子弹簧模型，我们对于布料随风飘舞的特效给出了一种快速有效的实时模拟算法。