由于我国游戏产业发展迅猛,而游戏引擎在游戏开发中起着至关重要的作用,它具有很强的重用性、独立性、通用性。另外游戏引擎可以非常方便的移植到其它同类型游戏开发中,极大的缩短游戏开发周期,提高游戏开发的效率。本文对游戏引擎的特点进行了详细分析,在此基础上设计了一种游戏引擎的原型体系,并将其分为引擎内核和引擎外部接口。引擎内核主要提供场景管理,资源管理,渲染模块,物理系统,数学通用库,人工智能等主要功能。引擎外部接口提供输入模块,脚本模块和音频模块。本文对此框架下3D游戏引擎的各个模块做了研究和探讨,并实现了其中的部分功能。本文所做的主要研究工作和创新性体现在以下几个方面：1)采用基于人物骨架的骨骼蒙皮方式实现人物动画。该方法解决了关节动画中的裂痕和关键帧动画的存储空间过大问题,同时兼顾了灵活性和真实感。此外,本文在骨骼动画的融合和过渡做了一些探讨。2)随着现在游戏中的物体越来越多,如果采用单一的碰撞检测算法,对于游戏场景中的物体进行碰撞检测效率比较低。在本文中尝试使用多种算法相结合,并使用逐步求精的方式进行碰撞检测。3)由于图形界面在一个游戏中有着非常重要的作用和地位,本文设计并实现了一个基于静态脚本语言的GUI系统,从而使GUI编辑器和游戏引擎可以有机的结合起来。4)在文中介绍了基于DirectSound的音频模块的设计和实现过程,包括对于声音的混合和播放,使用软件的方式实现了3D声音效果。此外,在研究分析的基础上,本文对一些关键问题提出了一些可能改进或实现的假设。本文实现了游戏引擎中的部分模块,经过测试,这些模块的性能基本满足实时性的要求。