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3D图形引擎的研究与实现的中期报告
一、研究背景
随着计算机技术的快速发展，3D图形技术已成为计算机图形领域的重要分支之一。3D图形引擎是3D图形应用领域中不可或缺的重要组成部分，是支撑3D游戏、VR/AR等应用的核心技术。本文旨在研究和实现一款高效的3D图形引擎，为后续的3D应用开发提供高质量的技术支持。
二、研究内容
本人在研究和实现3D图形引擎的过程中，主要涉及以下内容：
1.3D图形渲染原理：研究3D图形渲染原理，包括多种光照模型和渲染技术，如Phong光照模型、纹理贴图、阴影处理等。
2.3D模型的处理：实现3D模型的读取和解析功能，支持多种模型格式，如OBJ、FBX等。
3.场景管理：实现场景管理功能，包括场景中物体的添加、删除、移动、旋转等。
4.相机控制：实现相机控制功能，支持相机位置的移动、旋转和缩放等操作。
5.渲染引擎：实现基于OpenGL或DirectX的渲染引擎，支持多种渲染技术，如基于RendingPipeline的渲染方式等。
三、研究进展
目前，我已完成了3D图形渲染原理、3D模型的处理、场景管理和相机控制等方面的研究，并完成了基于OpenGL的渲染引擎的实现。具体包括以下方面：
1.研究光照模型和渲染技术
我研究了Phong光照模型，并在渲染过程中使用了Blinn-Phong光照模型来提高速度和效果。在渲染中，我使用了基于PBR（PhysicalBasedRendering）的渲染方式，包括环境光、漫反射、镜面反射、高光、折射、阴影等。
2.实现3D模型的读取和解析功能
我实现了3D模型的读取和解析功能，支持多种模型格式，包括OBJ、FBX等。在读取模型的过程中，我使用了Assimp开源库来实现模型的解析操作。
3.实现场景管理功能
我实现了场景管理功能，包括场景中物体的添加、删除、移动、旋转等。在场景管理的过程中，我使用了基于场景图的管理方式。
4.实现相机控制功能
我实现了相机控制功能，支持相机位置的移动、旋转和缩放等操作。在相机控制的过程中，我使用了三维坐标系来实现对相机的控制操作。
5.实现OpenGL渲染引擎
我基于OpenGL实现了渲染引擎，支持多种渲染技术，如基于RendingPipeline的渲染方式等。在渲染引擎的实现过程中，我使用了GLFW和GLEW开源库，实现了OpenGL的初始化、绘制场景和渲染等操作。
四、下一步工作
本人将继续完成以下工作：
1.基于DirectX的渲染引擎的实现
2.优化渲染效果和速度，提高3D图形引擎的性能
3.实现更多的渲染技术，包括基于着色器的渲染技术等
4.支持更多的模型格式
5.完善3D图形引擎的文档和测试用例
五、参考文献
[1]FrancisSHillJr,StephenMKelley.ComputerGraphicsUsingOpenGL
[2]EduardoKac.3DGraphicsforGameProgramming
[3]J.BlinnandN.Greene.“Lightingandreflectionmodelsforcomputergraphics.”CommunicationsoftheACM,Vol.26,No.11,pp.25-34,Nov,1983.
[4]MortenNielsen.Real-time3DGraphicswithWebGL2:Buildinteractive3Dapplications[M].O'ReillyMedia,Inc.,2018.