《基于Unity3D的汽车驾驶游戏的设计与实现(毕业论文)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《基于Unity3D的汽车驾驶游戏的设计与实现(毕业论文)（39页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 目 录 摘摘 要要 .I ABSTRACTII 一、一、绪论绪论 1 （一）研究背景和研究意义1 （二）国内外研究现状1 （三）论文组织结构2 二、二、3D 游游戏戏技技术术的知的知识识系系统统.2 （一）3D 图形库2 （二）物理引擎5 （三）UNITY3D 8 三、三、车辆驾驶车辆驾驶游游戏戏的的设计设计 11 （一）游戏创意11 （二）游戏框架结构设计13 （三）游戏层次结构设计14 四、四、车辆驾驶车辆驾驶游游戏戏的的实现实现 15 （一）场景渲染实现15 （二）场景物理仿真实现21 （三）汽车动力学模拟22 （四）用户图形界面实现24 （五）网络联机模块实现27 五、五、游游戏戏展
2、示与性能分析展示与性能分析 28 （一）游戏展示28 （二）性能分析30 六、六、项项目目总结总结 32 （一）总结32 （二）下一步工作的展望33 参考文献参考文献.34 华东师范大学学士学位论文 基于 Unity 的车辆模拟游戏的设计与实现 I 摘 要 随着计算机技术的发展，电子游戏的形式越来越丰富，用户对于电子游戏的娱乐性需求也越 来越高，追求更加真实的感官体验成为电子游戏的一条发展趋势。作为虚拟现实领域的一项的综 合应用，3D 游戏已经在电脑、手机、机顶盒等多平台得到了普及，相对于传统的 2D 游戏，3D 游 戏让用户感觉更融入，更加享受，但所依赖的计算机技术也更加复杂，计算机图形学、
3、物理仿真等 都成为 3D 游戏开发所需要的重点研究方向。我国在电子游戏领域的发展与领先国家还具有一定 的差距，为了振兴本国电子游戏行业，对这一项综合应用所涉及的技术进行整体的梳理是完全有 必要的。 论文按照从设计到实现，从理论到应用。首先介绍了 3D 游戏的一般技术框架，之后围绕一款 基于 Unity3D 的小型的汽车驾驶游戏，使用 Unity3D 支持多个平台，可方便引入各方面插件。在 游戏设计和实现阶段，先简单介绍了游戏的创意，接着设计了整个游戏的的整体结构，并将游戏 系统主要分为图形渲染、物理仿真、网络同步等模块，图形渲染使用 Unity3D 中 OpenGL 插件，使 得游戏可以运行到
4、手机平台，为了更精确、更快速处理汽车的物理仿真，使用了 PhysX 来对车身 及场景进行物理设计，着重涉及到碰撞检测、车身刚体及轮胎的悬挂系统的概念及算法，并且增 加界面设计及网络模块使得用户增加互动性。论文的最后对游戏做了一定的分析，在执行效率及 可玩性做出了改进展望。 整个游戏系统各模块之间接口灵活且耦合性低，且运行效率高，虽然属于小型游戏，但涉及 的技术点较为全面，可以为同类问题提供参考。 关键字：Unity3D，游戏，图形引擎，物理引擎，PhysX，汽车驾驶 华东师范大学学士学位论文 基于 Unity 的车辆模拟游戏的设计与实现 II Abstract With the develop
5、ment of the electronic science,forms of electronic games are becoming richer and richer,meanwhile that users need to more real sense judgment has been an important progress trend.As an application of the virtual reality,3D games is available on all the major computer,mobile platforms, set-top boxes
6、and so on.3D games make users easier immerse in enjoying it compared with 2D games,but require more complex technique,so that Computer Graphic and Collider detection have been key research fields.The industry level of 3D games falls behind in China at present,it is a meaning work to go through the t
7、echnology of the comprehensive application. The thesis is order from theory to application.Firstly this paper introduces the base framework of 3D games,and then develop a vehicle game by Unity3D,which supports multiple platforms and easier to develop by the plugin.In the specific game,introduce the
8、idea of this game and discuss the overall design of the integral structure.This game is broken down into modules such as graphic rending,physical simulation and network.Graphic rendering uses OpenGL plugin in Unity3D,which makes game run in mobilephone. Physical simulation depends on PhysX which can
9、 obtain more accurate results to design the rigid body of the car,the suspension of the wheels and the scene.In order to add interactivity we add network and UI module.In the end,this paper analysis this game to put forward the next improvement. This vehicle game is mini,but owns some advantages suc
10、h as flexible module interfaces,low coupling and fast executing.Most importantly this paper refers to most aspects of a 3D game and provide a reference for developers who has a similar requirement. Keywords: Unity3D, game,graphic engine, physical engine, PhysX, automobilism 华东师范大学学士学位论文 基于 Unity 的车辆
11、模拟游戏的设计与实现 1 一、绪论 一一一 研究背景和研究意义 这几年，中国经济以 8%左右的速度持续平稳的增长，而在刚刚过去的 2012 年中 国游戏市场实际销售收入 602.8 亿元，同比增长率为 35.1%，首次突破 600 亿规模1。 游戏产业己经成为经济市场中增长速度最快的热点，是众所关注的焦点。游戏是文化 创意产业里的一部分，创意经济是知识经济的核心内容，更是其经济的重要表现形式， 没有创意就没有新经济。游戏设计是文化艺术创意和商品生产的结合，游戏产业的发 展在中国的经济发展中具有十分重要的意义2: 1.有利于保护民族的文化传统和价值观，抵制文化入侵; 2.推动创意产业的快速发展，
12、提升我国经济产业发展水平; 3.提供健康快乐的大众娱乐方式，提升消费者的休闲体验感受。 游戏的发展从表现方法上经历了 2D 游戏和 3D 游戏两个阶段。游戏设计，特别 是 3D 游戏开发综合运用了计算机图形学、物理仿真和网络通讯等技术，并且移动平 台技术在这几年得到迅猛发展，轻量级、微创新、时间碎片化一直是移动游戏的发展 趋势，如愤怒的小鸟、 顽皮鳄鱼爱洗澡、 神庙逃亡的用户数都已经过亿。论文通 过一个简单的“碰碰车”创意予以实现，涵盖了 3D 游戏涉及到的一些基本技术，能深 入理解这些领域的底层技术并熟练掌握成熟的引擎使用，对于将来开发具有自主知 识产权的游戏提供了参考。 一一一 国内外研究
13、现状 国外的 3D 游戏起步在 90 年代初，美国的卡马克的重返德军总部 3D是第一部 3D 第一人称射击游戏，由其开发的 Doom 引擎也成为最早 3D 游戏引擎。国内首款自 华东师范大学学士学位论文 基于 Unity 的车辆模拟游戏的设计与实现 2 主研发的 3D 游戏始于 2003 年，到目前为止，国内在 3D 游戏已经有了很多的研究， 但由于 3D 游戏开发的复杂性及经济效益的考虑，国内只有屈指可数的互联网公司拥 有自主研发的 3D 游戏引擎，中小型公司还是使用国外较为成熟的游戏引擎和工具， 如虚幻，Unity3D，寒霜。虽然近年来国内涌现一些优秀的 3D 网游诸如剑侠情缘 3、 九阴
14、真经，但一直无法像产出世界级的 3D 游戏大作，大部分游戏公司还是以代理 国外优秀产品为主，导致资金外流及本土文化缺失。 随着移动硬件设备的日益强大，移动平台上的游戏也出现了惊人的增长，3D 互动 娱乐在手机领域的应用也逐渐增加。而移动领域存在诸多的操作系统，常用的有 Android、Windows Mobile、iOS 等，而在各个平台上的移植和实现对于开发商来说是 不经济的，而目前国外优秀的成熟引擎已经成功解决这类需求，最为突出的要数 Unity3D 引擎，Unity3D 中使用虚拟机技术使游戏编译结果独立于平台执行。国内对 于跨平台引擎技术的研究还处于起步阶段，但熟练掌握和理解这些引擎的
15、使用依然 具有一定意义。 一一一 论文组织结构 论文按照从设计到实现，从理论到应用，主要围绕一款基于 Unity3D 的小型的汽 车驾驶游戏，对一些 3D 游戏设计的技术进行相关的研究，并予以设计实现。本文共 分为六章，各章节安排如下： 第一部分：绪论，阐述了论文的研究背景和意义、国内外研究现状以及本文主要研 究内容； 第二部分：介绍了 3D 游戏开发的一般技术框架，及相关的第三方引擎，主要有图 形渲染库、物理引擎及 Unity3D 的概述； 第三部分：汽车驾驶游戏的创意以及游戏系统的整体设计，并根据 Unity3D 框架 华东师范大学学士学位论文 基于 Unity 的车辆模拟游戏的设计与实现
16、 3 规范设计了一种 MVC 层次结构； 第四部分：讨论游戏中各模块的技术研究和实现过程，主要的核心模块是场景渲 染和物理仿真； 第五部分：展示当前的游戏并对效率、玩法等方面做一定分析； 第六部分：结论，对该设计进行总结并指出其中的不足，提出下一步展望。 二、3D 游戏技术的知识系统 一一一 3D 图形库 1. 3D 图形库简介 3D 图形库被定义为显卡与应用程序直接的接口。编程人员只要调用 3D 图形库中 的 API(Application Programming Interface)函数，从而与硬件的驱动程序沟通，启动 3D 芯片内强大的 3D 图形处理功能，制作具有 3D 图形效果的软件。 3D 图形库的执行具有非常快速的特点，并且具有高度的可移植性，其中的 API 函数定义为独立于任何程序设计语言的一组规范，在特定语言中的实现描述由国际 标准化组织来制定。严格按照计算机图形学原理设计而成，符合光学和视觉原理，编
