ODE游戲引擎在3D游戲中的應(yīng)用研究
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摘 要

ODE是一個免費的具有工業(yè)品質(zhì)的剛體動力學(xué)的庫，一款優(yōu)秀的開源物理引擎，它為主程序員Russell Smith和幾位開源社區(qū)貢獻(xiàn)者共同努力下開發(fā)的。它能很好地仿真現(xiàn)實環(huán)境中的可移動物體，它是快速，強健和 可移植的。而且它有內(nèi)建的碰撞檢測系統(tǒng)。本人的主要工作是研究 ODE物理引擎在3D游戲中的應(yīng)用。研究主要是通過學(xué)習(xí)ODE的用戶手冊、閱讀和理解ODE的代碼然后掌握ODE的編程接口從而使用ODE剛體游戲引擎編寫3D游戲場景來體現(xiàn)ODE的應(yīng)用。3D游戲場景的編寫主要使用了3D圖形API－OpenGL 和ODE引擎等游戲仿真技術(shù)?？偣矊崿F(xiàn)了以下基本的剛體物理運動游戲場景：
（1）單擺運動：主要體現(xiàn)了球連接的具體使用。
（2）撞球：主要體現(xiàn)了碰撞的處理。
（3）汽車：主要體現(xiàn)了Hinge－2連接的使用。
（4）拋物線運動：主要體現(xiàn)了剛體方向和速度具體處理方法。
文章介紹現(xiàn)在物理引擎的最新動態(tài)—物理引擎的硬件支持和分別詳細(xì)解釋三種不同的技術(shù)：Havok FX、ATI通用方案、physX，提出了ODE應(yīng)用的前景和可能的發(fā)展途徑。

關(guān)鍵字：游戲引擎，OpenGL，ODE，仿真技術(shù)


目 錄

摘 要 II
Abstract III
1 引言 1
1.1 背景 1
1.2 應(yīng)用研究 1
1.2.1 ODE User Guide V0.5 1
1.2.2 3D 游戲場景 1
1.3 論文安排 2
2 什么是游戲引擎 3
2.1 光影效果 3
2.2 動畫 3
2.3 渲染 3
2.4 交互 4
2.5 物理系統(tǒng) 4
3 OpenGL 5
3.1 簡介 5
3.2 OpenGL特點及功能 5
3.2.1 建模 6
3.2.2 變換 6
3.2.3 顏色模式設(shè)置 6
3.2.4 光照和材質(zhì)設(shè)置 6
3.2.5 紋理映射(Texture Mapping) 6
3.2.6 位圖顯示和圖象增強 6
3.2.7 雙緩存(Double Buffering)動畫 6
4 ODE(Open Dynamics Engine) 8
4.1 剛體 8
4.2 綜合 8
4.3 力綜合器 8
4.4 關(guān)節(jié)和約束 8
4.5 關(guān)節(jié)組 9
4.6 關(guān)節(jié)誤差和誤差恢復(fù)參數(shù)（ERP） 9
4.7 碰撞處理 9
4.8 典型的模擬過程 10
4.9 基本數(shù)據(jù)類型和對象 10
4.9.1 基本數(shù)據(jù)類型 10
4.9.2 對象和標(biāo)識 11
4.9.3 World 11
4.9.4 Body 12
4.9.5 Joint 12
4.9.6 Geometry 12
4.9.7 Space 13
4.10 碰撞檢測 13
4.10.1 檢測函數(shù) 13
4.10.2 為什么有三個碰撞函數(shù) 14
4.10.3 典型的碰撞處理—callback函數(shù) 14
4.10.4 基于AABB的碰撞檢測 15
5 ODE demo 17
5.1 Demo 的主體框架 17
5.2 單擺（pendulum） 17
5.2.1 單擺原理圖和坐標(biāo)參數(shù) 18
5.2.2 編程要點 18
5.2.3 仿真效果圖 20
5.3 撞球（billiards） 20
5.3.1 用戶控制 21
5.3.2 仿真主循環(huán) 21
5.3.3 仿真效果圖 23
5.4 汽車（CAR） 23
5.4.1 Hinge-2基本知識 23
5.4.2 編程要點 24
5.4.3 運行效果圖 25
5.5 拋物線運動(parabola) 26
5.5.1 編程要點 26
5.5.2 效果圖 26
6 物理引擎的現(xiàn)在與未來 28
6.1 Nvidia的SLI Physics 28
6.2 ATI的通用解決方案 30
6.3 Ageia的新硬件PhysX 32
6.4 物理API大戰(zhàn) 33
6.5 ODE的生存和發(fā)展之道 35
6.5.1 低成本 35
6.5.2 開源 35
6.5.3 硬件支持?－奇思異想 35
總結(jié) 36
致謝 37
參考文獻(xiàn) 38

參考文獻(xiàn)

1. Russell Smith. Open Dynamics Engine v0.5 User Guide,
2. 唐澤圣,周嘉玉,李新友. 計算機圖形學(xué)基礎(chǔ). 清華大學(xué)出版社. 2000年10月
3. Jackie Neider, Tom Davis, Mason Woo. OpenGL Programming Guide.
4. Jeff Molofee ( NeHe ). NeHe OpenGL Lessons.
5. hardspell. 3D渲染再加速！物理加速技術(shù)深度解析.