随着中国数字娱乐产业的发展,作为网络游戏技术核心的游戏引擎,尤其是3D 游戏引擎的研究就显得非常有价值。游戏引擎就是用于控制所有游戏功能的主程序,从图形图像处理,计算碰撞、物理系统和物体的相对位置,到接受玩家的输入,以及按照正确的音量输出声音等等。3D 引擎即以全3D 的视角,表现渲染游戏中的各种物件,实现3D 游戏的各种功能,提供3D 游戏开发的各种接口与工具。3D 引擎的研究与实现,在游戏开发中,将拥有非常重要的作用。3D 引擎技术的难点主要体现在几个方面:1)3D 引擎的渲染技术,尤其是大规模场景的渲染技术。包括渲染优化设计与真实感渲染技术。2)3D 引擎的网络通讯同步问题。3)3D 引擎的物理仿真与实现。4)3D 引擎系统的架构设计与集成。本文将首先深入分析3D 引擎的一些特点,包括国外两款主流3D 图形引擎,以及3D 图形引擎中的渲染技术。然后设计基于LOD 方式的大规模场景渲染技术,达到渲染优化;同时通过引擎光照仿真、动态随机场景过程式建模仿真、场景不规则物件仿真、场景特效仿真等方式,实现图形引擎的真实感渲染。在大规模的地形渲染技术的设计上,本文使用了一种基于四叉树的LOD算法来解决大规模地形渲染中的三角形数目问题。该LOD算法中,通过设计数据存储系统,节点评价系统,网格渲染生成系统,采用四叉树信息二维数组存储、单遍四叉树遍历,和动态网格计算等方式,实现了在大规模场景中的地形渲染技术,并通过优化和测试获得了一些具体数值,明显提高了渲染速度。在场景真实感渲染设计上,通过多种光照仿真机制、纹理映射、基于图像的建模和绘制等多种技术,较为真实地表现了场景光照计算、不规则物件仿真、水质模拟、光影特效和运动模糊等多种游戏中必须的场景真实效果。综合应用上述描述基础,本论文研究专题最终实现了大规模场景下的3D 图形渲染引擎。