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1、基于OPENGL的3D游戏设计摘要：随着时代进步，从简单的色块堆砌而成的画面到数百万多边形组成的精细人物，游戏正展示给我们越来越真实且广阔的世界。对于近几年游戏的发展来说，老式2D游戏的画面、游戏性、互动性已经无法满足各类玩家的需要，而3D游戏无论是在游戏画面的真实程度、操作的流畅程度、以及故事背景方面的优越性都非常突出。在这种发展趋势下，2D游戏所占领的市场将会变得微乎其微，3D游戏的开发将会成为整个游戏制作领域的一种趋势。针对于3D游戏开发，OpenGL作为一个3D的应用程序编程接口（API）来说，是非常合适的。OpengGL作为与硬件无关的软件接口，只要操作系统使用了OpengGL适配器
2、就可以打到相同的效果。它又是一个开放图形库，在跨平台领域上非常便利。并且它具有优良的移植性，是广大3D游戏开发者的首选。本论文为利用OpengGL进行3D射击游戏的设计与开发，采用碰撞检测、粒子系统、MD2模型绘制、3D声效等技术，最终实现一个射击游戏。关键词：游戏, 基于OpengGL,三维, 射击游戏2Design The 3D Game Based on OpenGLAbstract: Along with the progress of the times,fine characters from simple color swatch built the picture to the
3、 millions of polygons, the game is to show us more and more real and the wide world.For the development of the game in recent years, the old 2D games screen ,games andinteractive have been unable to meet all kinds of game player needs, while 3D regardless of the game on the game screen reality, smoo
4、th operation, and the background of the story of the superiority is very prominent.In this trend, 2D game occupied market will become very little, the development of 3D games will become the game made a trend in the field.For 3D game development, OpenGL as the application programming interface of a
5、3D (API), is a very suitable. OpengGL as the interface of the software and hardware independence, as long as the operating system uses the OpengGL adapter can reach the same effect. It is also an open graphics library, cross-platform in areas very convenient. And it has good transplantation, is the
6、3D game developers choice.In this paper, the design and development of 3D shooting game is to use OpengGL, the collision detection, particle system, MD2 model, 3D sound rendering technology, the ultimate realization of a shooting game.Keywords game, OpengGL, 3D, shooting game 38目录1 引言.11.1 课题的背景及意义1
7、1.2 毕业设计的任务11.3 国内外现状的研究21.4 开发技术与开发平台31.4.1 开发技术31.4.2 开发平台32 OpenGL简介与3D图形学相关52.1 OpenGL简介52.1.1 OpenGl特点52.1.2 OpenGL功能62.1.3 OpenGL渲染72.2 3D图形学相关82.2.1 向量与矩阵82.2.2 变换82.2.3 投影92.2.4 3D裁剪93 游戏设计113.1 游戏的组成113.2 游戏的结构123.3 本游戏设计124 关键技术154.1 摄像机漫游154.2 碰撞检测164.3 粒子爆炸194.4 云雾效果204.5 简易AI214.6 3D模型2
8、34.7 3D音效264.8 游戏场景随机地形285 运行游戏30结论36参考文献37致谢38附录. 391 引言1.1 课题的背景及意义随着社会的进步，人们生活节奏在逐渐加快，在工作学习之余，游戏娱乐成为了人们释放压力的一种途径，而电子游戏所具有的操作多样、内容丰富、不受场地限制等特点，成为了人们业余生活的一部分。而伴随着电子产品的不断发展，家用计算机的配置越来越高，越来越多的人们对于游戏的要求已经不仅仅只是好玩而已。游戏的耐玩程度，内容的丰富程度，操作的复杂程度，画面的逼真程度等，都是一款游戏好坏的判定依据。3D游戏作为集立体感、真实感于一身的强表现力游戏，已经占据了电脑游戏领域绝大部分市
9、场。3D游戏的设计与开发则会成为当下游戏发展的一种趋势。OpenGL作为一个专业的图形程序接口，配合C+等开发语言，对于3D游戏的设计与实现是非常占优势的。OpenGL是一个与硬件无关的软件接口，它具有非常良好的移植性，而且它是行业领域中最为广泛接纳的 2D/3D 图形 API，这些特点都使它深受大部分3D游戏开发者的喜爱。基于OpenGL三维场景的强大功能是它的实时观察与漫游技术能够绘制高真实三维图形和实现交互式视景仿真和虚拟现实，因此被广泛应用与三维游戏、虚拟现实等领域。1.2 毕业设计的任务在此次毕业设计中，需要完成的任务有：阅读计算机图形学和相应的动画设计技术、用OpenGL/3DMa
10、x实现三维场景建模和游戏设计、VC或VB图形编程等文献和技术资料。分析一些典型的基于OpenGL/3DMax的三维场景游戏设计实例的特点，掌握三维场景建模和游戏动画设计技术，以及在游戏开发中的交互式技术。掌握用VC或VB、OpenGL/3DMax建模工具等开发交互式三维场景游戏软件的基本方法。开发相应的软件系统，建立交互式三维场景游戏模型，设计并实现各游戏的功能和任务模块，要求有良好的交互性和3D视觉效果。软件中应包括各游戏开发的基本原理说明和实例功能演示。根据3D游戏设计的实际需求，以及基于OpenGL的特点上，此次应用C+与OPenGL来设计开发3D游戏。系统设计的基本内容：本文以基于游戏
11、拥有虚拟性这一特性来设计开发。重点讨论了3D虚拟游戏与现实的人机交互方式、数据的分析处理以及3D游戏开发底层的支持，本文中我们的主要研究内容如下：3D游戏数据处理设计：针对现实游戏与3D游戏的区别，设计合适虚拟游戏开发技术的游戏数据处理系统，对玩家的动作数据进行捕获，传输和计算；3D游戏人机交互设计：针对3D游戏特点以及玩家对人机交互需求的变化，对游戏人机交互进行设计；3D游戏三维底层支持设计：提供对3D游戏系统开发和实现的技术支持；我们对3D虚拟游戏系统的设计采用模块化设计思想，不同功能之间使用接口方式相互调用，方便对游戏系统的连接，调试和扩展。1.3 国内外现状的研究3D游戏开发方面：从技
12、术上来看，国外的3D游戏开发技术已经趋于成熟，3D游戏引擎也日渐完善，大多数高质量的3D游戏均产于国外。无论从画面的真实细腻程度上讲，还是从整个游戏操作的流畅程度来讲，亦或者从游戏的故事情节上来看，国外的3D游戏均已达到一个很高的境界。反观国内，3D游戏近年来在刚刚起步，技术不够成熟，也没有很好的游戏引擎，要达到国外的水平，3D游戏的开发在国内还是有很多要解决的问题。从经济上来看，国外的3D游戏制作公司规模大，不仅有商品的收入，而且版权上也有法律的保障。在国内，由于盗版软件的泛滥，版权问题很难得到保障，游戏开发商制作出来的游戏很难保证不被破解，开发商损失严重，经济利益难以保证。从社会的支持上来
13、看，对于3D游戏的发展，由于文化区域的不同，社会上对这不是采取一种打压的态度，这使得游戏的开发有一个很安稳的环境。而国内，因为文化原因，大多数的家长害怕自己的孩子沉迷于游戏，而荒废正业，这使得3D游戏的开发处在一个艰难的阶段，因为有绝大多数的家长还是希望自己的孩子能远离这些东西。无论从技术上、还是经济上，还是社会的态度上，相比于国外，3D游戏的制作开发都有非常长的一段路要走。OpenGL方面：在国外OpenG是具有一定的生命力的，唯一能够取代微软对3D图形技术的完全控制的API。但是由于Silicon Graphics公司已经不再以任何让微软不悦的方式推广OpenGL，所以采用OpenGL开发
14、游戏还是具有一定风险。鉴于OpenGL的特点，还是有许多非常重要的开发人员仍然在使用OpenGL进行游戏的开发与创作。因此，硬件开发商目前正在想法设法地加强硬件对OpenGL的技术支持。现阶段，OpenGL在图形设备以及相关专业占据着统治地位，这是因为Direct3D目前还不能支持这些领域的应用。目前，国内的3D游戏开发技术正处于赶超国外的发展时期，从游戏的创意、游戏的策划、游戏的研究开发与游戏的实现，再到到游戏的运营与维护，都需要大量的知识值得学习。现阶段，由于 Linux 操作系统免费开放源码，以及在程序开发方面有很大的优势，所以在开发领域Linux平台被大力推广，基于Linux 的各种应用软件也层出不穷，因此跨平台3D游戏开发也越来越受重视。由于OpenGL是一种与平台无关的三维图形开发库，在各种语言结合应用OpenGL 函数进行主框架开发并都可以开发出3D游戏。但是由于框架开发的平台相关性使得开发出来的游戏无法跨平台编译运行，因此glut+OpenGL 的方式成了一种很好的选择。1.4 开发技术与开发平台1.4.1 开发技术3D游戏设计是以计算机三维图形学作为游戏的技术基础。在游戏的设计制作阶段，3D游戏
