三維復雜場景實時繪制技術(shù).pdf

1、隨著計算機用戶對圖形逼真度與實時性需求的不斷提高，三維場景日益復雜，使用直接繪制方法則會遠遠超過計算機硬件繪制能力。因此，人們更加重視三維復雜場景的圖形繪制的算法與軟件加速技術(shù)，使得這一領(lǐng)域成為重要的研究領(lǐng)域和極富挑戰(zhàn)性的課題。本文研究三維復雜場景的實時繪制技術(shù)，并注意兼顧場景畫面的真實感。文中對大面積植物的實時繪制技術(shù)、復雜自然環(huán)境中的水與光照及基于物理的實時布料運動仿真等內(nèi)容進行了深入研究。 目前基于L-System的植物生

2、長模型主要針對單一植物的生長過程，不適合描述復雜的群體在生長過程中的交互及與環(huán)境的交互問題，因此，提出了面向?qū)ο驦-System模型，它具有更強的描述植物個體之間、植物與環(huán)境之間的交互能力。大范圍森林繪制一直是一個非常復雜的研究領(lǐng)域，在諸如游戲這類應用系統(tǒng)中，既要表現(xiàn)森林的真實性，又要解決實時性問題，還涉及物理模擬、人工智能等計算，這更是一個巨大的挑戰(zhàn)。本文針對這種問題提出了多層次大范圍森林繪制模型，根據(jù)人視覺感知的多層次原理與視覺感知

3、重要性度量，融合了場景分割、Slicing技術(shù)、MMI技術(shù)和替代物紋理管理技術(shù)等，利用高動態(tài)范圍調(diào)度解決同一場景中樹木視覺真實感精細與實時性繪制之間的平衡問題。對大面積草地的繪制技術(shù)，本文采用簡單的多邊形繪制每株草，通過線性排列形成草地，并基于LBM模型引入了風力場，模擬了草地的波動，并研究了基于GPU的加速繪制方法。這種實現(xiàn)算法的實時性好，在對草地真實感要求不高的應用中有非常好的效果。 復雜自然環(huán)境涉及的研究課題很多，本文主要

4、研究水與光照。對于水面的模擬，使用GPGPU對二維波動方程進行快速求解，實現(xiàn)了效果良好的水面模擬。文中在研究光照模型的基礎(chǔ)上，重點分析了延遲光照技術(shù)和HDR技術(shù)，研究了基于HDR的延遲光照技術(shù)，在延遲光照的后處理階段引入HDR，發(fā)揮兩者的優(yōu)點，并基于GPU實現(xiàn)了加速繪制。實驗表明，使用基于HDR的延遲光照技術(shù)，表現(xiàn)的場景更加真實，細節(jié)表現(xiàn)更加豐富。在延遲光照中，使用HDR技術(shù)，雖然降低了繪制速度，但仍然可以達到25FPS。 實時