三維渲染引擎編輯器的研究

1 引言
    近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)游戲的發(fā)展日新月異，這離不開(kāi)游戲引擎，而游戲引擎中最重要的莫過(guò)于渲染引擎，因?yàn)樗苯佑绊懹螒虻漠?huà)面質(zhì)量和視覺(jué)效果。渲染引擎編輯器是針對(duì)某款渲染引擎而開(kāi)發(fā)的工具，通過(guò)渲染引擎編輯器，開(kāi)發(fā)人員無(wú)需了解渲染引擎的內(nèi)部構(gòu)架、工作原理，無(wú)需編碼便可創(chuàng)作出效果良好的場(chǎng)景供三維應(yīng)用程序使用，大大提高了開(kāi)發(fā)效率，節(jié)省了開(kāi)發(fā)成本。

2 OGRE簡(jiǎn)介
    開(kāi)源圖形渲染引擎OGRE(Open－source Graphics Rendering Engine)是一款開(kāi)源的、面向?qū)ο蟮娜S圖形渲染引擎，由一個(gè)小型核心團(tuán)隊(duì)編寫和維護(hù)，并依靠其不斷成長(zhǎng)的社區(qū)提供支持。由于是一款開(kāi)源引擎，所以得到各種團(tuán)體組織的改造和擴(kuò)充，從而能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用領(lǐng)域并擁有更強(qiáng)大的功能。
    OGRE的特點(diǎn)有：平臺(tái)無(wú)關(guān)性，它支持Windows和Linux以及Mac OSX平臺(tái)；可擴(kuò)展的例子框架，使程序運(yùn)行更快更簡(jiǎn)單；接受靈活的網(wǎng)格數(shù)據(jù)格式?？梢詮脑S多三維建模工具中導(dǎo)出模型，包括Milkshape3D，3D Studio Max，Maya，Blender和Wings3D；強(qiáng)大的材質(zhì)聲明語(yǔ)言允許在代碼外維護(hù)材質(zhì)資源，支持多材質(zhì)技術(shù)，允許根據(jù)顯卡能力的不同設(shè)計(jì)不同的材質(zhì)，OGRE會(huì)自動(dòng)選擇當(dāng)前顯卡支持的使渲染效果最好的技術(shù)；高度靈活的場(chǎng)景管理機(jī)制，由使用者決定采用何種場(chǎng)景類型，并允許使用者通過(guò)插人開(kāi)發(fā)的子類來(lái)獲取對(duì)場(chǎng)景的完全控制，場(chǎng)景圖結(jié)構(gòu)化，允許實(shí)體對(duì)象附加在場(chǎng)景節(jié)點(diǎn)上并隨節(jié)點(diǎn)移動(dòng)。

3 主要模塊介紹
    (1)CAELUM它是OGRE的第三方插件，其目標(biāo)是生成似照片般效果的大氣場(chǎng)景，其中包括天空顏色，云和各種氣象效果(雨，雪等)，能繪制太陽(yáng)、月亮(月相)、星空，并能根據(jù)當(dāng)前時(shí)間和攝像機(jī)角度實(shí)時(shí)更新這些對(duì)象在場(chǎng)景中的位置和狀態(tài)。
    (2)ETL可編輯地形管理器它是OGRE的第三方插件庫(kù)，它能夠基于高位圖來(lái)管理和展示地形，可以作為地形場(chǎng)景管理工具使用，但其更大的優(yōu)點(diǎn)是能夠編輯地形，通過(guò)它可以實(shí)時(shí)的改變或設(shè)置地形的高度。該捕件庫(kù)的設(shè)計(jì)非常精巧，各個(gè)組成部分相互獨(dú)立，所以使用者可隨機(jī)選擇需要的部分，而不會(huì)因?yàn)槟承┎糠值娜笔Ф绊懻w。[!--empirenews.page--]
    (3)PagedGeometry分頁(yè)幾何體引擎它是OGRE的第三方插件，用來(lái)優(yōu)化渲染覆蓋無(wú)限區(qū)域的巨大數(shù)量的微小實(shí)體。該引擎非常適合用來(lái)渲染戶外場(chǎng)景。如擁有成千上萬(wàn)顆樹(shù)的茂密森林。分頁(yè)幾何體引擎與平面實(shí)體引擎相比具有很多優(yōu)勢(shì)，其中最重要的是速度，如果細(xì)節(jié)層次使用得當(dāng)，由分頁(yè)幾何體管理的戶外場(chǎng)景比平面實(shí)體渲染速度要快100倍。另一個(gè)優(yōu)勢(shì)是分頁(yè)技術(shù)的使用，即只有當(dāng)實(shí)體需要立即被顯示在場(chǎng)景中時(shí)，才會(huì)將該頁(yè)的實(shí)體載人內(nèi)存，這樣就可以幾乎無(wú)限放大虛擬場(chǎng)景。
    (4)Hydrax它也是OGRE的第三方插件，提供一個(gè)易用的庫(kù)用來(lái)渲染漂亮的水紋場(chǎng)景。Hydrax提供的所有渲染效果都是可配置的，包括深水效果、平滑過(guò)渡效果、泡沫效果及水下光線效果等，這些效果還可以根據(jù)需要實(shí)時(shí)變化。

4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。此編輯器是基于插件的針對(duì)O-GRE的所見(jiàn)即所得編輯器，通過(guò)它能夠快速構(gòu)建一個(gè)場(chǎng)景模型，也可以把這些場(chǎng)景作為內(nèi)容載入OGRE應(yīng)用程序。

4．1 插件技術(shù)原理
    插件的本質(zhì)在于不修改程序主體(平臺(tái))而對(duì)軟件功能進(jìn)行擴(kuò)展與加強(qiáng)。當(dāng)插件的接口公開(kāi)后，任何公司或個(gè)人都可以制作自己的插件來(lái)解決一些操作上的不便或增加新的功能，實(shí)現(xiàn)真正意義上的“即插即用”軟件開(kāi)發(fā)。“平臺(tái)+插件軟件”結(jié)構(gòu)是將一個(gè)待開(kāi)發(fā)的目標(biāo)軟件分為兩部分，一部分為程序的主體或主框架，可定義為平臺(tái)，另一部分為功能擴(kuò)展或補(bǔ)充模塊，即定義為插件。
4．2 插件的實(shí)現(xiàn)方法
    該編輯器的插件實(shí)現(xiàn)方法是在框架代碼中創(chuàng)建接口，這些接口使框架與動(dòng)態(tài)庫(kù)解耦。插件提供接口的實(shí)現(xiàn)。把插件與動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)區(qū)分開(kāi)是因?yàn)樗鼈兊募虞d方式不同：程序不會(huì)直接鏈接插件，而是在某些目錄下查找，如果發(fā)現(xiàn)便按照配置文件中定義的方式進(jìn)行加載。
    插件實(shí)現(xiàn)過(guò)程涉及很多類。下面僅介紹5個(gè)類CBaseEditor，CBaseEditorFactory，OgreEditorRoot，CTerrainEdi-tor，CETLEditorFactory，并列出部分代碼闡述捕件實(shí)現(xiàn)過(guò)程，見(jiàn)圖2。

    CBaseEditor是定義的接口，由其派生的CTerrainEditor是接口的實(shí)現(xiàn)，即插件。當(dāng)點(diǎn)擊主界面的ETL按鈕時(shí)，O- greEditorRoot能夠監(jiān)聽(tīng)到點(diǎn)擊該按鈕事件的發(fā)生，隨后調(diào)用dllStartPlugin函數(shù)。dllStartPlugin函數(shù)負(fù)責(zé)調(diào)用創(chuàng)建 CTer-rainEditor對(duì)象的工廠，由工廠(CETLEditorFactory)編輯器對(duì)象(CTerrainEditor)實(shí)例。 [!--empirenews.page--]

  CTerrainEditor對(duì)象創(chuàng)建完成后，dllStartPlugin會(huì)向OgreEditorRoot注冊(cè)該編輯器對(duì)象實(shí)例。 OgreEditorRoot由Singleton繼承而來(lái)，為保證程序中只存在一個(gè)實(shí)例，OgreEditorRoot負(fù)責(zé)插件的載入和卸載，并提供 RegisterObjectName函數(shù)，供編輯器插件注冊(cè)使用。

5 結(jié)束語(yǔ)
    開(kāi)發(fā)三維游戲或其他三維應(yīng)用程序是非常耗費(fèi)人力的工作，利用此編輯器可快速構(gòu)建三維場(chǎng)景供三維應(yīng)用程序所用，提高開(kāi)發(fā)效率，降低開(kāi)發(fā)成本。基于平臺(tái)加插件的設(shè)計(jì)方式能夠在不修改編輯器平臺(tái)的情況下，方便擴(kuò)展編輯器功能。