游戏引擎剖析(一) |
| 作者:Jake Simpson 来源:GameRes 发布时间:2005-12-19 3:20:57 |
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·3D 世界内容的描述 ·对象的可见性检查,包括可能的遮挡剔除 ·细节层次的选择 (LOD) 2. 几何 ·变换 (旋转,平移, 缩放) ·从模型空间到世界空间的变换 (Direct3D) ·从世界空间到观察空间变换 ·观察投影 ·细节接受/ 拒绝 剔除 ·背面剔除 (也可以在后面的屏幕空间中做) 光照 ·透视分割 - 变换到裁剪空间 ·裁剪 ·变换到屏幕空间 3. 三角形生成 ·背面剔除 ( 或者在光照计算之前的观察空间中完成) ·斜率/ 角度计算 ·扫瞄线变换 4. 渲染 / 光栅化 ·着色 ·纹理 ·雾 ·Alpha 透明测试 ·深度缓冲 ·抗锯齿 (可选择的) ·显示 通常你会把所有的多边形放到一些列表内, 然後根据纹理对这个列表排序(这样你只需要对显卡传送一次纹理, 而不是每个多边形都传送一次), 等等。在过去,会把多边形按照它们到相机的距离进行排序,首先绘制那些距离相机最远的多边形, 但现在由于 Z 缓冲的出现,这种方法就不是那么重要了。 当然那些透明的多边形要除外,它们要在所有的非半透明多边形绘制之后才能够绘制 ,这样一来,所有在它们后面的多边形就能正确地在场景中显现出来。 当然,象那样,实际上你必须得从后到前地绘制那些多边形。 但时常在任何给定的 FPS 游戏场景中, 通常没有太多透明的多边形。 它可能看起来像有,但实际上与那些不透明的多边形相比,其比率是相当低的。 一旦应用程序将场景传递到 API, API 就能利用硬件加速的变换和光照处理 (T&L), 这在如今的 3D 显卡中是很平常的事情。 这里不讨论涉及到的矩阵数学(参见Dave的 3D 管线导论),几何变换允许 3D 显卡按照你的尝试,根据相机在任何时间的位置和方向,在世界的正确角度和位置绘制多边形。 对于每个点或顶点都有大量的计算, 包括裁剪运算,决定任何给定的多边形实际上是否可见,在屏幕上完全不可见或部分可见。 光照运算,计算纹理色彩明亮程度,这取决于世界的灯光从什么角度如何投射到顶点上。 过去,处理器处理这些计算,但现在,当代图形硬件就能为你做这些事情, 这意谓着你的处理器可以去做其他的事情了。很明显这是件好事情 (tm) ,由于不能指望市面上所有的 3D 显卡板上都有T & L, 所以无论如何你自己将必须写所有的这些例程 (再一次从游戏开发者角度来说)。 你将在本文各处的不同段落看到 "好事情 ( tm)" 这个词汇。 我认为,这些特征为使游戏看起来更好作出了非常有用的贡献。 毫不令人吃惊,你也将会看见它的对立面;你猜到了,那就是“坏事情 (tm)”。 我正在尝试争取这些词汇的版权, 你要使用他们就得支付一笔小小的费用哟。 曲面片(高次表面) 除了三角形,曲面片的使用现在正变得更普遍。 因为他们能用数学表达式来描述几何 ( 通常涉及某种曲线的几何形体) ,而不仅仅只是列出大量的多边形以及在游戏世界中的位置, 所以曲面片 ( 高次表面的另一个名称) 非常好。 这样,你实际上就能够动态地根据方程式来建立( 和变形 )多边形网格, 并决定你实际想要从曲面片上看到的多边形数量。 因此,举例来说,你可以描述一个管道, 然后在世界中就可以有这种管道的许多样例。 在一些房间中, 你已经显示了 10,000个多边形,你可以说,"因为我们已经显示了大量的多边形,而且任何更多的多边形将会使幀速率下降, 所以这个管道应该只有 100 个多边形"。 但在另外一个房间中, 视野中只有 5,000个可见的多边形,你可以说,"因为我们还没有达到预算可以显示的多边形数量 , 所以,现在这个管道能有 500 个多边形"。 非常美妙的东西 --但你必须首先知道所有这些,并建立网格,这不是无足轻重的。 通过 AGP 传送同一个对象的曲面方程确实要比传送其大量顶点节省成本。 SOF2 就使用了这个方法的一种变体来建立它的地表系统。 事实上现在的 ATI 显卡具有 TruForm, 它能带一个以三角形为基础的模型,并将该模型转换为基于高次表面的模型,使其平滑 — 接着再用十倍三角形数量把模型转换回基于大量三角形的模型 (被称为retesselation)。然后模型送往管线做进一步的处理。 实际上 ATI 仅仅在 T & L 引擎之前增加了一个阶段来处理这个过程。这里的缺点是,要控制哪些模型需要被平滑处理而哪些又不需要。你常常想要一些边缘比较尖锐, 比如鼻子,但它却被不恰当的平滑过了。 这仍然是一种很好的技术,而且我能预见它在将来会被更多的应用。 这就是第一部份 -- 我们将会在第二部分继续介绍光照和纹理,下面的章节会更加深入。 |
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