基于网络游戏中3D技术的应用

摘要：随着网络游戏的发展，玩家的要求越来越高，不再满足于平面游戏， 3D游戏逐渐成为玩家的首选，成为主流的趋势。如何提高3D游戏的质量，在游戏中所使用的3D技术有哪些方面，本文分别从场景建模、角色建模、粒子系统及3D引擎的使用进行介绍。

关键词：3D游戏 建模 粒子 3D引擎

网络游戏指以互联网为传输媒介，以游戏运营商服务器和用户计算机为处理终端，以游戏客户端软件为信息交互窗口的旨在实现娱乐、休闲、交流和取得虚拟成就的具有可持续性的个体性多人在线游戏，也称之为网游。

网络游戏的种类分成三种：一种是2D游戏，最显著的特征是所有图形元素是以平面图片的形式制作的，其地表、建筑都是单张的地图元素构成的。另一种是3D游戏，3D技术把游戏世界中由若干个几何多边体构成的立体对象。3D网游采取了立体空间的概念，画面显得更为真实，不仅如此，它在对空间操作的随意性也较强。另外，3D技术优点是玩家可以通过任意的角度来看人物和环境，在动画制作方面也有独特的优势，并且3D对象容易修改。此外，市场也出现了一种2D+3D的伪3D，也被成为2.5D的技术，其实就是通过2D与3D技术的结合来满足不同需求的客户。目前3D游戏已经成为了时下主流的游戏类型。

如何在网络上提高3D游戏的速度和质量，须得了解3D技术在三维网游中的应用有哪几个方面：

1、场景建模

由于情节的需要在游戏中创建场景，虚拟室内场景和室外场景制作。 虚拟现实中场景的生成对实时性要求很高， 逼真地模拟人在自然环境中视觉、听觉、触觉及运动等行为的人机交互技术。它融合了计算机图形学、多媒体技术、人工智能、人机接口技术、数字图像处理、网络技术、传感器技术以及高度并行的实时计算技术等多个信息技术分支，而LOD技术可以有效地解决这些问题。

LOD技术在不影响画面视觉效果的条件下，通过逐次简化景物的表面细节来减少场景的几何复杂性，从而提高绘制算法的效率。该技术通常对每一原始多面体模型建立几个不同逼近精度的几何模型。与原模型相比，每个模型均保留了一定层次的细节。在绘制时，根据不同的标准选择适当的层次模型来表示物体。LOD技术具有广泛的应用领域。目前在实时图像通信、交互式可视化、虚拟现实、地形表示、飞行模拟、碰撞检测、限时图形绘制等领域都得到了应用，已经成为一项实用的技术。很多造型软件和VR开发系统都开始支持LOD模型表示。

2、 角色建模

随着虚拟现实技术的日趋成熟，人们己经不再满足于构建只有景色、建筑物等一般视景信息的虚拟环境，迫切需要在虚拟环境中加入有生命的对象。 所以，人在虚拟环境中的建模与动作的研究逐渐成为新的研究热点。 虚拟人物是游戏的核心，是一个游戏的灵魂。虚拟人物模型分成两个分支，一是人脸的表情动画，手部的变形，以及虚拟人的附属物例如服装、头发等为主；二是人体建模及变形的研究，人的行走、抓取等动作的研究，以及运动控制系统，如：运动捕获、人体动画工具的开发、人体平衡控制等部分。 虚拟人体模型是运动控制技术的基础，常用的建模方法有：棒状建模方法、表面建模方法、实体建模方法和多层次建模方法等。表面建模相对简单，分成多边形建模、面片建模、NUBRS建模等，我们所熟悉的CS魔兽世界（左图）等均使用多边形建模方法。使用多边形建模方法，可以在子对象模式下对模型进行编辑，完成任何形状的模型，多边形建模能够用一个简单的长方体，通过对其子对象的编辑，完成复杂模型的创建。

3、粒子系统

在虚拟场景中需要做些特效来吸引玩家的眼球，比如绚丽的光效、瀑布、雪花飘落、闪烁的火焰、火焰的喷射、冲出枪管的子弹和物体的爆炸等等效果，而这些用粒子系统可以很好地完成。粒子系统制作出来的特效绚丽夺目， 能够给人耳目一新的感觉和强烈的视觉震撼效果，其快速、方便的功能及有趣、多样化的效果，其所创造的视觉效果，可让人叹为观止。

粒子系统基本原理是将大量相似的微小的基本粒子图元按照一定的规律组合起来，以描述和模拟一些不规则的模糊物体。属于粒子系统的每个粒子图元具有确定的生命值和各种状态属性，如大小、形状、位置、颜色、透明度以及速度等。并且这些粒子要经过“产生”、“运动变化”和“消亡”三个生命历程，所有存活着的粒子的生命值、形状大小等属性一直都在随着时间的推移而变化，其他属性都将在其限定的变化范围内随机变化，这些粒子的各种属性变化就组成一幅连续变化的动态画面，从而充分模拟出了模糊物体的随机性和动态性。

粒子系统描述物体的步骤如下：

（a）新的粒子诞生；

（b）新诞生粒子被赋予独自的初始属性；

（c）销毁粒子系统中生命周期到期的粒子；

（d）被保留的粒子根据其动态属性运动和更新；

（e）渲染存活的粒子到帧缓存。

4、3D引擎使用

3D引擎是将现实中的物质抽象为多边形或者各种曲线等表现形式，在计算机中进行相关计算并输出最终图像的算法实现的集合。

3D引擎根据是否能够被主流计算机即时计算出结果分为即时3D引擎和离线3D引擎。PC机及游戏机上的即时3D画面就是用即时3D引擎运算生成的，而电影中应用的3D画面则是用离线3D引擎来实现以达到以假乱真的效果。根据开发的过程又分为图形引擎、声音引擎和物理引擎等方面。

3D引擎对物质的抽象主要分为多边形和NURBS两种。在即时引擎中多边形实现已经成为了事实上的标准，因为任何多边形都可以被最终分解为容易计算和表示的三角形。而在离线引擎中为了追求最好的视觉效果会使用大量的NURBS曲线来实现多边形很难表现出的细节和灵活性。

随着网络和虚拟世界的开发和应用，3D技术所开发的三维游戏将要求越来越高，而本文所介绍的建模、粒子系统和3D引擎等技术是开发三维游戏所采用的关键点，将为相关软件设计和程序编码人员提供参考。

参考文献

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