肖天意-计算机科学与技术(动画与游戏软件)- 一个基于C++的图形渲染引擎.doc

Liaoning Normal University （2015届） 本科生毕业论文(设计) 题 目：一个基于C++的图形渲染引擎 学 院： 计算机与信息技术学院 专 业： 计算机科学与技术 (动画与游戏软件) 班级序号： 05班01号 学 号： 20111118080007 学生姓名： 肖天意 指导教师： 徐本强 2015年5月 目 录 摘 要 1 Abstract 1 1背景 2 1.1三维图形渲染引擎概述 2 1.2 GPU加速渲染技术及立体显示技术简介 2 2三维图形渲染引擎的需求 2 2.1需求描述 2 2.2 需求分析 3 2.2.1 三维变换 3 2.2.2 光照着色 3 2.2.3 纹理映射 3 2.2.4 加载网格模型 3 2.2.5 GPU加速渲染 3 3三维图形渲染引擎的实现 3 3.1引擎的架构设计 3 3.2图形流水线的实现 4 3.2.1数学基础 5 3.2.2三维变换 7 3.2.3光照着色 8 3.2.4光栅化 11 3.3 纹理 12 3.3.1 BMP文件解析 12 3.3.2纹理过滤 13 3.4网格模型 13 3.4.1 网格模型的解析 14 3.4.2网格模型的加载及渲染 15 3.5雾化 16 3.6引擎的封装设计 17 4 GPU加速渲染 17 4.1 GPU编程开发工具 18 4.2图形流水线并行模块分析与实现 18 4.2.1 CUDA简介 18 4.2.2图形流水线的并行编程模型 18 4.3并行计算模块数据处理 19 5 图形渲染引擎的应用 22 5.1图形渲染引擎的编程模型 22 5.1.1设备对象 22 5.1.2编程模型 23 5.2图形渲染引擎的封装 24 5.2.1跨平台特性的实现 24 5.2.2子系统的实现 25 5.2.3三维场景中的物体 26 5.3立体成像在图形编辑器中的应用 27 5.3.1立体成像原理 27 5.3.2立体显示 27 6 运行结果与总结 28 6.1 运行结果 28 6.2 总结 32 参考文献 33 致 谢 34 一个基于C++的图形渲染引擎 摘要: 本文对三维图形渲染引擎的功能需求进行了分析，研究了3D图形流水线的基本工作原理，实现了一个简易的3D图形渲染引擎，并将其封装应用到一个跨平台3D图形编辑器中。该图形渲染引擎实现了对基本三维图形的构建和渲染，三维场景中的光照计算，三维场景雾化效果，加载BMP位图，并将其作为纹理映射到3D图形上，加载OBJ网格模型，并给模型设置材质和纹理等功能。通过对硬件加速技术的学习研究，实现GPU对图形渲染引擎的加速计算。使用立体成像技术实现3D立体显示效果。 关键词：三维图形引擎，渲染，三维变换，光照，纹理，网格模型，GPU加速，图形编辑器 Abstract: In this paper, three-dimensional graphics rendering engine needs were analyzed to study the basic principle of 3D graphics pipeline, and implement a simple 3D graphics rendering engine, and packaging applications to a cross-platform 3D graphics editor. The graphics rendering engine to achieve the basic constructing and rendering three-dimensional graphics, three-dimensional scene lighting calculations, the three-dimensional scene atomization loaded bitmap, and map as a texture to 3D graphics, loads mesh, and set up the material and texture to model functions. Through study and research on the hardware acceleration technology to achieve GPU accelerated computing for graphics rendering engine. Using three-dimensional imaging technology to achieve 3D stereoscopic display. Keywords: 3D Graphics Engine