论文部分内容阅读
本人通过研究和分析了大量的虚拟现实视景仿真系统的开发实例和其中的相关技术后,结合当今主流的3D赛车游戏的应用特点,利用其相似性设计了一套3D赛车游戏实时场景系统的开发模型。设计这套模型的目的是想通过应用虚拟现实视景仿真技术和动力学仿真技术,提高赛车游戏的拟真度,使得玩家能够尽可能的感觉到真实的驾驭感。也希望能为还在正在积极探索或者苦苦摸索的游戏开发人员提供有价值的参考。
出于对质量和效率的考虑,并没有选择使用Direct3D和OpenGL从点、线、面开始建立三维模型,然后进行坐标变换、材质填充、光照处理、粒子渲染等一系列传统三维可视化系统设计方案,而是使用交互式三维建模工具MultiGen Creator建造、修改高质量的三维模型数据库;使用专业的高层虚拟现实/视景仿真管理软件Vega,利用它们提供的场景管理功能进行图形编程,开发高层的虚拟现实视景仿真系统;在三维图形接口设计上使用Directx作为实现设备与系统的实时通信接口。 该系统主要包括:三维模型实体和地图环境数据库(包含赛道和景物几何信息和物理属性)、场景地形数据查询模块、虚拟现实场景仿真管理程序、视景仿真动力学查询模块(配合各种不同赛道路面的汽车动力学模型完成各种赛道路面车辆动力学仿真)。
系统的工作原理:首先,实时场景系统进行初始化,虚拟现实实时场景管理程序和场景仿真地形数据查询模块从三维模型实体和地图环境数据库加载赛道地图的三维图形数据进行模拟仿真。虚拟现实场景仿真管理程序通过动力学模型得到汽车当前的运动状态(当前的坐标位置、欧拉角等),用于实时控制汽车的运动姿态。同时动力学查询模快实时地获取用户的输入信息向场景仿真地形数据查询模块查询各种赛道的路面信息(包括轮胎接地平面位置的高度、轮胎接地平面的法向量、路面摩擦系数等),用以进行动力学模型的仿真计算。最后,虚拟现实场景仿真管理程序根据动力学模型实时计算当前汽车的运动状态,动态的刷新图形生成动画显示给用户(玩家)。
由于受到各方面因素(人力、物力、财力等)的限制和影响,该系统在现阶段无法获得具体的实现,研究工作也只能停留在模块结构和功能的理论设计,以及各关键性技术环节的方案开发上。而且就系统本身而言还有很多不完善的地方,如:没有设计声音模块;系统的动力学查询模块内部结构还不够清晰,可能会影响到系统的执行效率等。今后,会通过进一步研究与实践工作去不断完善这套系统方案。也希望这套系统的设计方案能给有关的游戏开发与设计人员带来帮助,早日开发出一套能够媲美欧美日大作而且完全具备自主知识产权的赛车游戏出来。