Luận Văn Xây dựng game engine đa nền tảng mô phỏng tự nhiên

tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới Thạc sĩ Vũ Quang Dũng người
trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình hoàn thành khóa luận này.
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến các thầy cô đã giảng dạy tôi trong suốt
bốn năm học vừa qua, đã cung cấp cho tôi những kiến thức quý báu và phương pháp tư
duy đúng đắn để tôi có thể có được nền tảng vững chắc bước đi trên con đường của
mình.
Tôi xin gửi lời cảm ơn tới các bạn trong nhóm làm khóa luận đã giúp đỡ tôi thực
hiện khóa luận này. Tôi cũng xin cảm ơn phòng thí nghiệm Toshiba đã giúp đỡ vào tạo
cho tôi môi trường làm việc và học tập trong quá trình thực hiện khóa luận của mình.
Và lời cuối cùng, tôi xin tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến gia đình, bạn bè và những
người thân đã luôn ở bên cạnh động viên, ủng hộ tôi trong những lúc khó khăn nhất,
giúp tôi vượt qua được nhưng khó khăn trong học tập cũng như trong cuộc sống.
Hà Nội, ngày 22 tháng 05 năm 2009
Sinh viên
Trần Thái Dương
TÓM TẮT
Ngày nay, Game Engine là thành phần không thể thiếu trong bất cứ một quy trình
phát triển trò chơi điện tử nào. Sức mạnh của trò chơi phụ thuộc chính vào sức mạnh
của Game Engine được sử dụng để phát triển nó.
Trong khóa luận này, tôi sẽ giới thiệu sơ lược kiến trúc chung của Game Engine
đang được phát triển nằm trong dự án “Xây dựng Game Engine đa nền tảng” trong
chương 1 và chương 2. Chương 3, sẽ được dành để trình bày các phương pháp triển
khai các kĩ thuật được sử dụng để cung cấp khả năng mô phỏng các hiện tượng tự
nhiên cho Game Engine, dựa trên mô hình quản lí khung cảnh 3D được trình bày trong
khóa luận của bạn Trương Đức Phương và mô hình quản lí tài nguyên được trình bày
trong khóa luận của bạn Hoàng Tuấn Hưng.
Cuối khóa luận sẽ đưa ra một số thông tin chạy thử của các ứng dụng demo cho
các kĩ thuật đã được triển khai. Qua đó đánh giá bước đầu về hiệu quả ứng dụng của
các kĩ thuật đó. Cuối cùng tôi sẽ đưa ra định hướng tiếp theo sau khi hoàn thành khóa
luận này.
MỤC LỤC
Chương 1. Đặt vấn đề 2
1.1. Bối cảnh nghiên cứu .2
1.2. Mục tiêu .2
1.3. Giới thiệu chung .3
Chương 2. Kiến trúc tổng thể .4
2.1. Thành phần Các kiểu dữ liệu cơ bản .5
2.2. Thành phần Giao tiếp với hệ điều hành .6
2.3. Thành phần Render Engine .7
2.3.1. Khái quát về Render Engine 7
2.3.2. Kiến trúc của Render Engine .8
2.4. Các thành phần còn lại 9
Chương 3. Mô phỏng Tự nhiên 10
3.1. Khái Quát .10
3.2. Mô phỏng mặt nước 11
3.2.1. Thiết kế cơ bản 11
3.2.2. Thiết kế chức năng . 14
3.2.3. Triển khai lớp đề xuất: .21
3.3. Hệ thống hạt .24
3.3.1. Thiết kế cơ bản 25
3.3.2. Thiết kế chức năng . 26
3.3.3. Triển khai lớp đề xuất 28
3.4. Địa hình 31
3.4.1. Thiết kế cơ bản 33
3.4.2. Thiết kế chức năng . 34
3.4.3. Triển khai lớp đề xuất 38
Chương 4. Kết luận 42
4.1. Kết quả .42
4.1.1. Mô phỏng mặt nước . 42
4.1.2. Hệ thống hạt 43
4.1.3. Địa hình .44
4.2. Hướng phát triển . 44
Danh Mục Hình Vẽ
Hình 1: Kiến trúc phân tầng của GEM .3
Hình 2: Kiến trúc tổng thể .4
Hình 3: Sơ đồ lớp của thành phần Các kiểu dữ liệu cơ bản 5
Hình 4: Quá trình điều phối event. .7
Hình 5: Kiến trúc phân tầng của Render Engine .8
Hình 6: Biểu đồ gói của Render Engine. 8
Hình 7: Sơ đồ lớp cơ bản của package Mô phỏng Mặt Nước .12
Hình 8: Quá trình hoạt động của package Mô Phỏng Mặt Nước . 13
Hình 9: Sơ đồ luồng thực hiện chức năng Tiền khởi tạo .14
Hình 10: Sơ đồ luồng thực hiện việc khởi tạo đối tượng WaterSceneNode . 16
Hình 11: Sơ đồ tạo hiệu ứng tăng giảm cường độ sóng theo thời gian 17
Hình 12: Quá trình render normal map .18
Hình 13: Sơ đồ hoạt động của chương trình Render mặt nước .20
Hình 14: Sơ đồ lớp WaterParameters .21
Hình 15: Sơ đồ triển khai lớp WaterEffect .22
Hình 16: Sơ đồ triển khai lớp WaterSceneNode . 23
Hình 17: Thiết kế lớp cơ bản của hệ thống hạt . 25
Hình 18: Sơ đồ thực hiện chức năng Khởi tạo đối tượng ParticleSystemSceneNode 26
Hình 19: Sơ đồ cập nhật vị trí hạt .27
Hình 20: Sơ đồ hoạt động của chức năng Render Hệ thống hạt 28
Hình 21: Sơ đồ triển khai Lớp ParticleParameters 28
Hình 22: Sơ đồ triển khai lớp ParticleEffect . 29
Hình 23: Sơ đồ quan hệ Lớp mô đun Hệ thống hạt . 31
Hình 24: Kiến trúc cơ bản của mô đun Địa hình 33
Hình 25: Sơ đồ hoạt động của mô đun Địa hình . 34
Hình 26: Luồng thực hiện chức năng khởi tạo 35
Hình 27: Sơ đồ hoạt động của chức năng Cập nhật Clipmap 36
Hình 28: Sơ đồ hoạt động chương trình Render Block .37
Hình 29: Triển khai Lớp TerrainParameters . 38
Hình 30: Lớp TerrainEffect 39
Hình 31: Sơ đồ lớp TerrainSceneNode và các lớp thành phần. .40
Hình 32: Hình ảnh demo hệ thống hạt 43
Hình 33: Hình ảnh chương trình demo Mô phỏng mặt nước