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3D游戏引擎中的室外大场景渲染技术研究与实现 3D游戏特别是网络在线游戏中，室外大场景渲染是一块非常重要的内容，它也是3D图形引擎的核心。它是图形学和图像处理理论最直接的应用，其涉及的技术还可以应用于其它领域，比如虚拟现实、3D GIS、数据可视化等，其重要性不容置疑。随着硬件的不断发展，行业对渲染场景的规模和真实感提出了更高的要求。 　　第四章 场景的真实感渲染技术 　　第三章讨论了怎样有效绘制地形的三角形面片，关于怎么在面片上表现真实的地表(草地、沙粒)，以及怎么表现光照、天空、植物等，这一系列问题涉及的就是场景的真实感渲染技术。 　　4.1纹理映射技术 　　4.1.1概念 　　在游戏设计中，由于客观世界千变万化、错综复杂，要把真实世界的各种细微结构直接用几何模型表示出来，不仅模型难以建立，而且计算量庞大，难以满足实时显示的需要，比如一张曲面可以用许多微小的多边形(或曲面片)表示其表面细节，假定每个微小多边形具有近似相同的表面特征，要显示这样一个曲面，就必须对这些微小多边形(或曲面片)进行分别处理，这将需要大量的存储空间和处理时间，因此在实际应用中，为了获得比较高的显示速度，往往以牺牲图形的真实感为代价。尽管这样，显示一幅比较复杂的图像仍然需要很长时间。于是，人们就想象是否可以用“贴墙纸的方法将反映物体表面的细节的图案贴到物体表面，从而开辟了一个新的研究领域一纹理映射(Texture Mappirig)。处理过程如下图： 　　纹理映射的方式主要分为三种： 　　颜色纹理映射：最简单和最基本的应用是将一幅花纹图案映射到物体表面，采用与表面上点的位置有关的值(如：参数曲面上一点的参数值)来确定纹理坐标并采样包含图案的纹理，采样值用定义该点的颜色。通过此类方法在图案和表面点之间建立的固定联系，不会因视线的改变而改变。当花纹或图案绘上之后，表面仍光滑如故，这种纹理称为颜色纹理，形如在物体表面绘制了一些花纹图案。 　　凸凹纹理映射：根据粗糙表面的光反射原理，通过一个扰动函数扰动物体表面法向量，使光滑表面得到调制，并在光线下呈现出凸凹不平的形状，这种纹理称为凸凹纹理(或几何纹理)。利用扰动函数可以很好的模拟皮毛、头发、衣服之类的物体。 　　过程纹理映射：过程纹理映射属于三维纹理，它就是将三维的纹理函数映射到三维物体上。也就是说在物体的内部也会受到纹理的影响。例如，木材和大理石的纹理，需要考虑每一个相邻面的纹理映射，通常每个面分别进行颜色纹理映射时，由于面的边界处纹理不连续，往往难以表现出自然的纹理，这种场合定义三维的纹理函数进行立体纹理映射是非常有效的。用过程纹理模拟物体表面细节，能够在非常复杂的曲面上表现连续的纹理，且纹理效果不受物体表面形状的影响，可以很大程度的解决纹理走样问题。 　　4.1.2 OpenGL实现纹理映射的步骤 　　(1)指定纹理 　　在最简单的情况下，纹理是单个图像。利用称为MipMap的技术，程序员可以指定同一纹理的多级分辨率图像，在进行纹理映射过程中，该技术可以按照景物表面在屏幕上所占区域分大小，自动选择合适分辨率的纹理图像对景物表面进行映射，以避免因纹理映射中的点采样方式所导致的纹理走样。另外，图像的定义可以包括边界值，以防止物体的纹理坐标超出有效区域。边界值允许程序员把多个纹理映射平滑的粘贴在一起，从而增加最大可用纹理的有效尺寸。相关函数：glTexImage2D()，glTexGen()。 　　(2)纹理如何作用于每个像素点 　　OpenGL根据片元的颜色和纹理图像数据中的颜色来计算最终的RGBA值。程序员可以选择下面三种功能中的一种：a.可以简单的使用纹理颜色作为最终的颜色，这种方法如同贴花一样，纹理被粘贴在片元的表面上；b.可以用纹理来调整片元的颜色和颜色比例，该技术对光照和纹理的综合效果非常有用；C.用纹理值将一个固定的颜色和片元的颜色混合在一起。相关函数：glTexParameter(···)，glTexEnv(···)。 　　(3)激活纹理颜色 　　在绘制场景之前需激活纹理映射。相关函数：glEnable()，glDisable()。 　　(4)利用纹理坐标和几何坐标绘制几何场景 　　在粘贴纹理之前，必须说明纹理相当于片元是如何排列的。也就是说，必须指定场景中物体的纹理坐标和几何坐标。对于二维纹理图可指定其两个方向上的纹理坐标均为[O.0，1.0]，而要粘贴纹理的物体坐标可以是任意的。相关函数：glTexCoord*()。 　　4.2 用多层纹理混合贴图模拟融合性地表 　　4.2.1纹理混合贴图 　　对于小的地形，我们可以考虑在整个地形上贴一张纹理。比如65×65的地形贴上一张128×128的图片。但是当地形很大时，我们的贴图不可能很小。当贴图很小时，地形会被拉伸产生失真；当把贴图选得