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1、 3D赛车游戏的设计与实现摘 要3D赛车游戏是整个游戏行业的重要组成，随着游戏行业的快速发展，2D游戏的市场份额已经大幅下降，目前3D游戏越来越受广大玩家的喜爱，特别是3D赛车游戏，一直是玩家的宠儿。本文实现了一款赛车游戏，该游戏分为场景渲染、赛车渲染、天空渲染、赛车在场景中的漫游、赛车的地形跟踪系统和碰撞检测等六部分。场景渲染、赛车渲染和天空渲染构成游戏的渲染画面，基于DirectX技术实现。赛车在场景中的漫游、赛车的地形跟踪系统和碰撞检测构成了游戏的主要逻辑。本文在一款游戏引擎的基础上，通过将第三方软件制作的游戏场景模型和赛车模型导入到游戏中，完成对游戏的初始化；使用天空盒技术实现一个比较
2、逼真的天空；通过输入模块完成对赛车的控制；通过摄像机类来实现漫游效果，通过汽车类来实现汽车的刚体运动，通过地形跟踪保持汽车始终位于地形之上来避免赛车穿透地形，通过碰撞系统使汽车始终行驶在赛道上，再将这些整合形成了三维赛车游戏。论文最后对全文进行总结，并对后续工作进行了展望。关键词：三维，DirectX，赛车，游戏，地形碰撞检测Design and Implementation of the 3D racing gameAbstract3D racing game is an important component of the gaming industry.With the developm
3、ent of the game industry, the market share of 2D game has dropped,and now more and more players love 3D game,especially the 3D racing game what alway is players pet.We achieved a racing game, the game can be divided into the scene rendering, car rendering, sky rendering, car roaming,car tracking sys
4、tem and collision detection.Scene rendering, car rendering and sky rendering make up of the game screen, based on DirectX technology.Car roaming,car tracking system and collision detection make up of the main logic of the game.The game base on a third-party game engine,through a third-party software
5、 to make game scenes models and car models,then import into game to complete the game initialization;To using the sky box technology to achieve a realistic sky;Through the input module to complete the control of the car;Through the class of camera to achieve the effect of roaming;Through the class o
6、f car to achiece the rigid body motion,through the terrain following to holding the car always located above the terrain,through the collision detection system to holding the car always running on the track.And then integrated to form a 3D racing game.Key Words: 3D, DirectX, Car, Game, Collision Sys
7、tem 目 录摘 要IIIAbstractIV1绪论11.1课题来源、背景和目的11.2与课题相关的国内外研究综述21.3本文的内容安排42 DirectX、游戏引擎和游戏结构52.1 DirectX概述52.2游戏引擎62.2.1 游戏引擎概述62.2.1 选用的游戏引擎结构62.3游戏结构82.4本章小结93游戏的汽车类模块、场景渲染、输入控制103.1输入检测和响应103.2场景渲染103.2.1天空盒技术113.2.2模型运用123.2.3光照技术153.3汽车类模块153.4本章小结154赛车的碰撞检测和测试174.1碰撞检测的相关技术174.1.1包围盒算法184.1.2 游戏引擎
8、使用的BSP碰撞检测简要解析214.2本文采用的碰撞检测技术224.2.1 顶点/索引缓冲区234.2.2 地形的碰撞检测244.2.3 汽车与物体的碰撞检测264.3测试264.4本章小结275结论28致谢29参考文献30附录31 湖南大学毕业论文 第40页1绪论三维赛车游戏是当前流行的游戏，是速度与激情的代表，也代表着当今游戏界最顶尖的画面表现，拥有广大的玩家支持。本文基本实现了一个赛车游戏，该游戏有着较为逼真的游戏场景和简单的赛车操作。1.1课题来源、背景和目的随着社会的发展进步，游戏逐步成为一种重要的休闲娱乐和教育手段。这种被称为是第九艺术的电子游戏起源于西方，是基于电子技术发展起来的
9、一种具有娱乐性质的产业。随着电子技术的不断发展和扩充，游戏产业的内容也不断得到丰富，目前的游戏产业已经成为包含计算机软硬件技术、网络技术以及无线技术等最新科技和各种文化艺术的新型娱乐产业。而其中，游戏引擎技术可谓重中之重，它是整个游戏产业的核心技术。目前中国的游戏产业正处在一个稳定上升的发展阶段，中国将成为全球最大的游戏市场，现在我们所看到的仅仅是冰山之一角。根据IDSA的统计结果，如图1-1可以看出喜爱游戏是人类的天性，不分年龄段1。图1-1：游戏用户年龄分布，性别分布，日常时间闲暇分配从游戏的市场规模来看，2000年中国的网络游戏销售额仅为0.38亿元，2001年即达3.25亿元，而200
10、2年中国网络游戏市场规模达到10.2亿元，增长率为213.8%。根据IDC 2003年12月的最新研究，2003年中国网络游戏用户数量达到1380万，比2002年增长63.8%，占同年Internet用户数的20.2%，到2007年中国网络游戏用户数将达到4180万，从2002年到2007年这5年的年复合增长率将达到37.8%，届时网络游戏用户将占到Internet用户的29.5% 2。赛车是世界上的顶级运动，它使人们充满对速度的渴望然而这项运动的赘用和危险同样高得惊人，以致令绝大多数爱好者望尘奠及，这些人不得不终日守在电视机前，借助想象力揣摩着车手究竟是如何驾驶赛车。80年代，电脑科技的迅猛
11、发展改变了人们的生活，初出茅庐的虚拟技术使全世界车迷依稀触摸到速度的魔影；进入90年代，赛车游戏也进入到一个高速发展时期，模拟度越来越高的优秀作品不断给玩家和车迷带来惊喜；到了21世纪，电脑赛车游戏产业已发展到一个相当完善的程度，某些高水平作品的模拟度甚至达到90以上。今天，就让我们踏上富于传奇色彩的速度之旅，来回顾那些拥有无上经典的电脑赛车游戏。1985年-1995年，对于刚刚诞生的电脑赛车游戏来说，这是一个相对幼稚的历史时期，落后的电脑硬件还不足以使程序员营造出逼真的视听效果和驾驶感觉。这一时代的经典赛车游戏有：风驰电掣，马达城市，名车志，世纪金冠军，印地大赛车，云斯顿赛车。1996年-1
12、999年，1996年，英特尔奔腾一代中央处理器掀起了电脑硬件革命，电脑赛车游戏也由此翻开了崭新的篇章。性能游戏的CPU使赛车游戏的表现力大为提升，程序引擎被个大公司大幅改进和优化，深奥的物理法则和高等数学也被引入其中。电脑赛车游戏进入高速发展时期。代表作有：世纪金冠军2，拉力冠军，FI方程式赛车，摩托英豪，虚拟一级方程式大奖赛，横冲直撞，星球大战前传之极速飞梭，F1传奇，世嘉拉力23。一款好的赛车是一个公司技术实力和策划能力的体现，能创造巨大的经济、社会效益。1.2与课题相关的国内外研究综述极品飞车目前可能是最受欢迎的赛车游戏，第一代作品诞生于1995，到目前已经诞生了13代作品。在极品飞车中
13、，玩家可以中仿照真实的地下改装车辆一般对自己的爱车进行从里到外的全面改造，当然，这是需要通过在游戏中获得比赛胜利，依靠奖金来实现的。高速奔驰下前方道路和环境移动的效果逼真绚丽。不论是黑夜中高楼林立的城市，眩目的霓虹灯残影，还是四周景物因高速而产生模糊效果都制作得非常细致。漂移、冲刺等等多种花样技巧的引入，使这款游戏具备了单纯竞速所不具备的快感。至于“辅助驾驶开关”也让游戏在驾驶和竞速方面得到了一定的平衡，给系统融入了新的活力。游戏的音响效果也非常好细腻，甚至连变速箱齿轮咬合的声音都被真实呈现，加上贯穿游戏的节奏感极强的摇滚乐，所有这些视觉、听觉上的高水准制作使得极品飞车逼真的刻画出深受西方年轻
14、人喜爱的改车、飚车世界。提供多种玩法，单人游戏分为快速模式、生涯模式两种。在快速模式中，玩家可以选择已解开的地图和车辆进行选定的比赛。而解开这些地图和车辆也需要在生涯模式中得到，所以生涯模式才是极品飞车的精髓所在。生涯模式就是故事模式，玩家扮演一个在乡村比赛中受伤的车手，养好伤之后来到城市里并且在各种比赛中赢取金钱和名声，最后终于让自己和之前让自己受伤的车手决一死战。在故事模式中，玩家可以享受到高自由度的车辆配件组专，车体商店可以更改车灯、车头、引擎盖、防撞栏之类的组件，可以在众多不同样式的组件中选择自己最喜欢的配件组装，组装后可以在画面右边看到评价星级。图案商店，主要为车辆进行喷涂油漆，以及
15、各种贴纸、花纹以及车灯等。除了车身外，车顶、后视镜、扰流板、刹车、轮圈等都可以分别涂上不同颜色。车身上的花纹可从许多花纹中选择一种或者几种进行自由搭配，可以将你的爱车打造得个性并且炫目。而车辆配件商店则负责定制车辆的仪表盘，霓虹灯，液压装置等。车展销售中心可以买到许多车型。有多种比赛方式，比赛分为平常比赛和地下赛车联盟的正式比赛（U.R.L），平常比赛可以选择参加，而U.R.L是必须参加而且只有完成U.R.L才能够进入下一个赛事。平常比赛中又包括“跑道赛”“竞速赛”“直线加速赛”“甩尾赛”“街道赛”等五个类型，各种类型所需要的技术和车辆都不同。跑道赛的赛场多是环城公路，甚至市区的街道，整个赛道为一个封闭的圆圈，车手们必须驾车行驶指定的圈数，以先完成全部圈道者为胜利。跑道赛对车的综合素质要求比较高，减速过弯、直线加速、车辆的闪避甚至道路的选择都对比赛结果有很大的影响。开跑道赛所选择的车必须是集速度和操控性于一身，任何一个方面有欠缺都会吃大亏。竞速赛和跑道赛基本相
