三维技术在电子游戏的应用

麦豪发

摘  要：电子游戏可谓是当今时代最受人们欢迎的活动之一。最开始时，电子游戏最初诞生于电子研究实验，开始并没有立即拥有其概念，且由其延展开来的游戏类型，艺术题材，承载技术等区分亦是随发展而获得成型，在电子游戏最具代表性的特点之一画面图像表现中，技术支持则起着顶梁柱的作用，其中的三维技术则在电子游戏后期至今发展中起着引擎般的重要作用，从二维空间到三维空间，它使得虚拟空间中模拟的扁平的世界进一步地靠近了我们的现实世界，冲击我们的感官体验。

关键词：三维技术;电子游戏;游戏

1三维技术给游戏界带来变革

1.1三维游戏初现如新世界

1976年，雅达利发明第一个主视角的三维游戏《夜晚驾驶者》。

1990年，《星际恶棍》与《地下创世纪》的游戏开发出来，这两个游戏在当时刚起步的计算机时代实现了全3D游戏画面，

1992年，id software的《德军总部3D》一定程度上画好现代第一人称设计游戏的雏形，并深远影响该类型游戏后期发展。

但是随后，1996年id software再发行了一款叫《雷神之锤》的第一人称射击游戏后，再次在电子游戏产业界中掀起波澜。

并且在现时代衍生出一个问题，伪三维与真三维游戏的区分，到底哪一个才称得上是史上第一个三维游戏。

而1996年的《雷神之锤》这部作品，则是id software的主心骨程序员潜心研究图像技术之久，公司运作状况经历跌宕起伏过后，终于诞生的产物。无论是玩家操控的角色还是敌对的怪物角色，都是用三维建模实现，并且在光效上，这款游戏也真正使用了动态光源，让火光和射击的场景更加逼真了些：玩家初次体验到在虚拟世界中架构的三维空间的明暗对比。在那一刻，宛如人们打开了虚拟新世界的大门。

1.2游戏引擎的工具概念

游戏开发技术已从三维图像处理拓展至更广更高的层面，也使得游戏的制作变得复杂起来，从而出现了游戏引擎这一概念。游戏引擎，并不是制作游戏一定需要的，但是绝对有利的工具。如同一辆车子，虽然没有引擎，你也可以去推，去拉，让他动起来。但一辆有引擎的车，能轻易地就能开动。

三维电子游戏引擎开发，实际上就是采用当前系统开发的成熟的主流技术，结合C++和OpenGl技术，设计并开发了一个新的游戏引擎系统。

此后游戏产业界与游戏引擎开发或图像技术开发可以说是紧密联系着携手进步，每一次惊为天人的作品出现皆是背后有着技术支持革新，或者说技术更新背后亦有着游戏推动。

1.3各具特色的游戏引擎应运而生

在1996年的《雷神之锤》，id software公司将用以制作此游戏的引擎开源了，推动20世纪末游戏引擎的发展，衍生出各个后来知名的引擎。

例如：

虚幻引擎，兼容性优异，可用于制作各种平台的游戏，无论是网页的，单机的还是手机游戏，受各大独立制作者欢迎，相对友好。

寒霜引擎，擅长运行庞大复杂的游戏场景地图，而且可以尽可能低程度地占用机器能力处理物体破坏效果。

起源引擎，拥有优秀的角色动画，高度智能的AI。

诸如此类等等还有许多各色游戏引擎，游戏引擎的发展也代表着电子游戏文明的推进、丰富。

2三维技术在游戏图像上的各方面体现

2.1三维建模为基础对象

随着现代科技水平的不断提高，游戏制作越来越精美，使得大众游戏玩家的视觉审美要求也越来越高，原有的传统二维视觉游戏画面效果，简单的代表性、符号性图像已经无法满足现代游戏玩家的视觉审美需求。

目前大体来说建模方式有这几种，

人手利用三维软件设计、构建。这类软件众多如Maya，3dmax等，在这些软件中利用各种基础几何体进行各种人工修改，从而创作出自己想要的物体，电子游戏所需的角色，场景，道具等。

使用三维扫描仪，能将现实世界中的真实物体的立体彩色信息转换为计算机中的数字信号，将实物数字化，从而立马获得其数字物体模型，而后亦可进行再处理，模型修改等。

模型作为三维游戏里最重要的基础，模型的精度高低水平控制对于游戏优化的影响，角色的建模造型，影响着角色的印象、神态等，而场景则影响着整个游戏世界观，环境、氛围渲染。起着影响整个游戏基调的作用。

2.2材质贴图起辅助作用

指附加在某物体或物体上某个面的单个或多种特性，如颜色，光亮程度，不透明度等。材质贴图在计算机图形学中是把存储在内存里的位图包裹到3D渲染物体的表面。纹理给物体提供了丰富的细节，用简单的方式模拟出了复杂的外观一般情况这些特征即是模拟现实物体的材质例如木材，石头等不同物质拥有不同的特点，将其附加于三维建模中的多边形上以获得效果则为其用途。一般情况可以说是用以辅助三维建模实现效果的技术，但在有的时候，会出现用贴图伪装三维效果如将一张拥有五官的二维贴图贴在一个球体上便可充当人的脸部，这种旧时代的做法虽在现在看来并不叫好，但确实省人力时间成本。

2.3动作捕捉标志革新发展

在传统三维电子游戏中，游戏角色等模型运动的实现，一般来说是由动画师来负责设计动作并慢慢调整绑定模型的骨架以实现理想中要获得的效果。当然这是需要漫长的工作进展，且需要理想的动作构思经验，对物体运动规律的熟练度等。然而，在电子游戏中，这尚是一份吃苦不讨好的工作，投入再多，最后得出的效果还是让人觉得不自然的、违和的情况大有常在。渐渐一个新技术映入游戏开发者眼中，动作捕捉。他是在现实运动物体中的关键部位设置跟踪器，以获得这些关键部位在运动中的参数，再将这些参数在机器中的三维空间中重现，这样即可以获得自然可谓完美的运动效果，既节省慢慢用模型做动画的人力时间，只是在此阶段仍属初生阶段，距离普及推广此说还很远，自然技术成本问题还是存在着。运动动画是三维电子游戏的动态属性，其表现着游戏三维空间中的立体活力。或许在不久的未来，当条件充足允许后，整个游戏业界将基本普及应用动作捕捉此一技术完成变革。

2.4光影渲染的重要作用

渲染作为着图像处理的最后阶段，大致展现出该电子游戏最终的三维效果，在三维软件中此渲染有着两个概念shade（着色）render（渲染），一般来说shade是作为一种显示形式，作用于软件的应用窗口中，可以理解為预览模式，根据不同的三维软件，该shade模式会有着不同的显示质量，灯光效果、阴影效果、纹理效果的程度区别。而要实现高质量的图像，则要将制作的三维模型、场景经过render工序输出。

而在玩家实际体验的电子游戏中，三维技术提供了优秀的游玩效果，如渲染中的灯光效果，光源的衰减，游戏画面摄像机与被摄主体、游戏场景的景深效果，光照在不同材质纹理上的效果，最后这个可以说是一大重点。

结论

电子游戏在电子科研中的应运而生，仿佛已说明其与科学技术不可或缺的缘。而如今，三维图像技术作为新生代电子游戏派别的重要科技支撑已毋庸置疑，在游戏业界，绝大部分情况下所有对业界的新冲击的产品，都是与科技、图像技术挂钩着。在、不到半个世纪的时间里，电子游戏无论从硬件和软件都发生了翻天覆地的变化，并且电子游戏也一直行走在科技的前沿。

参考文献

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