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三维图形技术是目前得到众多关注和快速发展的技术之一,在虚拟现实、实时仿真以及交互式三维设计等领域有着广泛的应用。编辑工具是3D数字媒体引擎中的重要组成部分,目前国内对它的研究与开发相对落后。编辑工具包含了众多内容,包括场景编辑器、特效编辑器、界面编辑器、逻辑编辑器等。本文针对3D数字媒体引擎,对编辑工具中的部分关键技术进行了深入的研究,主要内容包括:天气特效的模拟、阴影渲染、界面编辑器、地形编辑四个方面,以上工作对三维数字娱乐产品和内容的开发具有重大意义和实际应用价值。
在天气特效模拟中,作者主要针对雨雪特效以及雾的特效进行了模拟,并将其作为编辑器中的一个模块提供给数字媒体引擎。雨雪模拟基于粒子系统,作者将LOD技术应用到粒子系统当中,根据雨雪粒子到观察点的距离合理调整粒子发射器发射雨雪粒子的概率,提高了粒子的利用效率。同时针对雨雪模拟的特点对粒子发射器进行了优化设计,进一步提高了场景渲染速度。在雾效模拟方面,作者将雾效进行统一封装,留出应用接口,方便引擎的使用。
光影模块实现了三维场景的阴影预渲染。阴影预渲染技术利用射线跟踪算法将三维场景的阴影信息在场景编辑器中计算完毕,并保存于阴影纹理当中,待场景载入时再与物体进行混合,从而在实时场景渲染过程中不必实时计算阴影,提高了场景渲染速度。
为使三维虚拟场景的人机交互界面开发更加便捷,作者在论文中设计和实现了界面编辑器。界面编辑器基于TinyXML以及引擎中的GUI模块,可使用户方便地编辑出自己想要的交互界面,包括对GUI控件的贴图、位置、大小进行编辑等,而不需编写任何程序,从而提高了产品开发的效率。
地形编辑是场景编辑器中的一个重要组成部分,能够对地形的高低起伏进行编辑,通过它用户能够编辑出草地、山峰、沙漠、森林等各种地貌,实现了真实感的场景编辑功能,增强了场景编辑器的实用性。