[发明专利]一种三维游戏引擎的场景图设计方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种三维游戏引擎的场景图设计方法及系统，属于计算机游戏领域。

背景技术

大多数游戏均会涉及大量的对象，绘制方案颇为低效，其原因在于，某些对象可见，而多数对象均处于不可见状态。针对不可见对象，渲染器需花费大量的时间确认全部三角形是否位于视锥体外部，且主要时间均用于剔除背面三角形以及剪裁剔除正面三角形上。

即使可有效地测试对象是否部分或全部位于视锥体内部，然而，大多数游戏的方案仍缺乏应有的高效性，且未考虑空间一致性和渲染器状态一致性之特征。

发明内容

本发明的技术方案针对现有技术的缺陷，对一般游戏场景系统实现的现状与造成的原因加以深入分析，分析场景系统有哪些流程上的特点，以及有哪些小粒度可重用的组件，总结了一种三维游戏引擎的场景图设计方法及系统，以达到大大缩短场景系统开发周期，增强代码可维护性与可重用性，增强游戏的体验和表现，提高大量场景对象绘制效率的目的。

本发明的技术方案包括一种三维游戏引擎的场景图设计方法，其特征在于，该方法包括：对场景图进行空间处理，包括对场景图使用空间层次结构和/或空间树结构进行展开，其中空间层次结构和/或空间树结构中的各节点引入了当前子树的坐标系，同时，各节点还将维护相应的转换操作以及包围体；对场景图的渲染状态进行处理，构造潜在对象可见集，采用后处理操作并根据渲染状态对对象可见集执行排序操作，以及，分离剔除操作和绘制操作。

根据所述的三维游戏引擎的场景图设计方法，该方法还包括：更新几何状态，若场景几何状态发生变化时，更新用空间层次结构和/或空间树结构的空间信息，其中的空间信息包括顶点数据变化、转换变化及场景图拓扑结构变化；更新渲染器状态，若渲染器发生变化时，更新用空间层次结构和/或空间树结构提供的信息，其中提供的信息包括全局状态的绑定分离操作及场景图拓扑结构变化；剔除操作，当场景图几何状态发生变化时，实时确定场景图潜在对象可见集；绘制操作，绘制潜在可见对象集。

根据权所述的三维游戏引擎的场景图设计方法，该方法还包括：所述对场景图的渲染状态进行处理中的分离剔除操作和绘制操作包括单次处理生成潜在可见集，其中的生成过程无需渲染器对应绘制数据的参与。

根据所述的三维游戏引擎的场景图设计方法，该方法还包括：对几何体类、顶点和索引类、光照和视效类、空间类的场景图进行对应的空间及渲染状态处理。

本发明的技术方案还包括一种三维游戏引擎的场景图设计系统，其特征在于，该系统包括：空间处理模块，用于对场景图使用空间层次结构和/或空间树结构进行展开，其中空间层次结构和/或空间树结构中的各节点引入了当前子树的坐标系，同时，各节点还将维护相应的转换操作以及包围体；渲染状态处理模块，用于构造潜在对象可见集，采用后处理操作并根据渲染状态对对象可见集执行排序操作，以及，分离剔除操作和绘制操作。

本发明的有益效果为：大大缩短场景系统开发周期，增强代码可维护性与可重用性，增强游戏的体验和表现，提高大量场景对象绘制效率；考虑了空间一致性；若视见体远小于对象所处的场景世界，则可根据前述知识对大多数对象进行定位；可将场景世界划分为多个单元，若已知当前某一或多个单元包含视锥体，则只需遍历该单元或多个单元中的内容即可。该组织方案可有效地降低对象的可见测试数量；考虑了渲染器状态一致性，若对象根据其渲染状态进行排序，则可有效地改善渲染效率。

附图说明

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图；

图2a，2b所示为根据本发明实施方式的层次结构图；

图3a，3b所示为根据本发明实施方式的场景图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。本发明的三维游戏引擎的场景图设计方法及系统适用于游戏场景图的设计。

图1所示为根据本发明实施方式的总体流程图。对场景图进行空间处理，包括对场景图使用空间层次结构和/或空间树结构进行展开，其中空间层次结构和/或空间树结构中的各节点引入了当前子树的坐标系，同时，各节点还将维护相应的转换操作以及包围体；对场景图的渲染状态进行处理，构造潜在对象可见集，采用后处理操作并根据渲染状态对对象可见集执行排序操作，以及，分离剔除操作和绘制操作。进而生成对应的场景图。

其中还包括针对不同场景图的类型使用对应的接口进行处理，其详细如下(1)～(6)所示：