三维游戏引擎中刚体模型的研究与设计

作     者：何剑琪 

作者单位：中山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗笑南

授予年度：2005年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：三维游戏引擎 刚体模型 碰撞检测 碰撞响应 相交测试 软件开发 

摘      要：本文以2003年广东省关键领域重点突破项目：“互联网文化娱乐软件开发为背景，在参与开发三维游戏引擎的过程中，研究了在三维游戏引擎中实现刚体运动模拟的若干理论与方法，重点研究了刚体碰撞检测与碰撞响应两方面内容。本文考虑到3D网络游戏场景的复杂性与实时性，做了以下几个工作：(1)建立三维游戏引擎中的刚体模型。本文根据需要选取适当的物理量来建立简化的物理模型。结合刚体的几何模型和物理模型，建立三维游戏引擎中的刚体模型。(2)设计、实现三维游戏引擎中刚体模型的碰撞检测算法。本文采用离散碰撞检测算法。碰撞检测算法效率的关键是物体间的相交测试检测，本文针对胶囊体设计基于等价类划分的相交测试算法。本文还采用了包围盒方法对算法进行优化。本文给出了碰撞点求解的快速算法，结合前面的刚体碰撞响应算法，在进行碰撞检测的同时求解出碰撞点。同时，使用基于冲量的方法求解出接触冲量。本文整合刚体的碰撞检测算法，碰撞响应算法，再加上刚体一般运动模拟、重力场模拟、摩擦力模拟，完成对简单刚体的运动模拟。\n 本论文的大量工作是在《剑侠情缘网络版Ⅲ》三维游戏引擎的基础上开展的，部分研究成果已应用于三维游戏引擎的演示系统，主要包括：刚体碰撞检测和碰撞响应的实现，在三维游戏引擎中基于物理特性建立了一些简单的刚体运动表示，取得了较好的效果。