硬件支持下的实时毛发动画

长期以来，由于图形硬件提供的能力有限，毛发动画一直只能限制在非实时动画创作领域之中。现在，随着图形硬件技术的发展，特别是可编程图形硬件的出现，实时毛发动画技术已趋成熟，逐渐进入实用阶段。本文在回顾毛发动画技术发展历程的基础上，结合当前的图形硬件发展水平，从建模，渲染与动画三个方面分别论述了实现实时毛发动画的相关算法与技术。     

Unity引擎之实时渲染技术分析

本文对Unity引擎的实时渲染技术进行了简要介绍,针对实时渲染技术在游戏领域的应用进行分析,并对实时渲染技术的优缺点进行了总结. Unity引擎的实时渲染技术 与传统影视动画的瀑布流式制作方式不同,Unity可以让团队中不同的角色同步进行开发制作,不用相互等待.实时渲染工作流程所见即所得,导演可以在预演阶段直接进行场景中物体和摄像机的摆位,在Unity的Timeline中就可进行镜头的动态切换等工作.Unity还内置了功能丰富的后期处理模块,制作人员可以直接在Unity中进行动态模糊、景深、晕光、抗锯齿以及影视工业级画面调色的操作.某些版本的Unity还支持传统影视动画制作中所需的分层输出功能.     

ROAM动态地形渲染算法的改进

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,研究了基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法,采用了基于地形块包围盒的可见性投影剔除技术的实时优化策略,提出了嵌套包围球方法和屏幕空间误差法相结合的优化算法来改进误差判据,以提高地形绘制的快速性,给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法。实验证明,通过对实时优化自适应网格算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少了开销同时提高了实时渲染速度。     

ROAM动态地形渲染算法研究

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中关注的焦点课题 ,而基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法凭借其诸多的优点在军事仿真、GIS系统、VR系统、数字地球以及视频游戏等各个领域得到了广泛的运用。目前三维地形渲染技术主要包括体素渲染和层次细节渲染 ,该文在比较了这两种渲染方法的优缺点后 ,论述了基于后者的实时优化自适应网格算法的优势所在 ,详尽地剖析了其算法思想 ,并给出了该算法的一个具体的实现。     

基于LOD的三维作战地形实时渲染技术的研究

与视点相关的三维作战地形实时渲染技术一直是作战仿真领域的热点问题之一。三维作战地形渲染的主要问题是如何缩减三角形的数目问题。该文采用了一种基于四叉树的LOD算法,根据与视点以及和地形本身起伏程度相关的技术来决定地形应有的细节程度,然后递归的分割四叉树的每一个节点,直到到达需要的细节程度,从而较好地解决了实时渲染过程中的三角形数目问题。通过仿真试验,在保证渲染速度的前提条什下,该方法有效地实现了作战仿真系统中实时地形的漫游和不同视场的条件下的地形细节显示。并且具有较高的视觉真实程度。     

基于GPU投影网格的曲面渲染技术

研究曲面渲染技术对船舶、汽车、飞机造型虚拟的设计飞行器飞行实时仿真系统设计尢为重要.为了克服传统的曲面渲染方法的不足和提高实时性,充分利用图形处理器(GPU)不断提高的渲染能力,包括GPU的可编程性和高度并行计算特性,在GPU上实现了投影网格(Projected Grid)的视点相关的曲面渲染技术.从视点发出的投射光线穿过投影网格后,将根据可视化细节的重要程度,自动生成具有不同细节层次(Levels of Detail)的曲面网格,并且实时地更新网格的细节层次需求.在整个渲染过程中保持稳定的帧率,生成与视点相关的曲面光滑流畅.试验证明满足了实时交互性的要求,在工程虚拟仿真领域有广泛的应用前景.     

基于OGRE引擎的森林场景渲染研究

森林场景的实时渲染仍然是图形学领域的一大难题。针对森林场景的复杂性和大数据量等特点,该文在OGRE图形引擎的基础上,通过八叉树结合OGRE中的静态几何体的方法实现大规模森林场景的实时渲染。实验结果表明通过这种方法能够在实时渲染的基础上仍能保持较好的视觉效果。     

基于物理模型的实时海面模拟

海洋模拟是计算机图形学中的一个重要分支。在过去的数年中，由于海洋模型本身的复杂和计算机硬件性能的限制，无法实时的模拟出逼真的海面效果。但随着计算机硬件性能的飞速发展和物理工程等领域对海面模型研究的深入，在最近几年出现了多种实时渲染海面的技术。该文将介绍一种利用海洋物理模型模拟海面运动现象的技术。这种技术的实时不是特别复杂，而且能够拥有良好的性能，非常适合在实时三维引擎中生成大面积外观真实的海面。     

一种超大规模地形场景的实时渲染算法

超大规模地形场景包含大量的数据,无法一次性载入内存进行实时渲染.基于Geometrical Mipmapping算法,结合动态调度技术,提出一种高效的超大规模地形场景实时渲染算法.算法对海量地形数据进行分块,在实时运行时,根据视点的位置动态地载入所需的地形块和释放无用的地形块,使得内存中的地形数据维持在一定范围内.然后,通过LOD技术和视域剔除对内存中的地形数据进行简化,大量减少送入GPU的三角形数量,从而达到实时渲染.实验结果表明,算法渲染速度快,内存开销较小,适合于超大规模地形场景的实时渲染.     

一种实现超大规模地形的拼接技术研究

本文提出了一种适合于超大规模地形的渲染的实时拼接技术。其核心思想是基于地形动态载入技术,对地形可见部分实时载入、拼接和渲染。该方法解决了地形边界匹配的问题,使得缝合的地形不产生裂缝,实现自然还原。在PIV 2.2G、ATI 9550显卡、512MB RAM的硬件平台上,本技术可实现大约144平方公里的地形实时渲染。实现表明,该方法能够提高渲染速度,降低内存开销,适合于超大规模地形的实时可视化。此项设计也是游戏引擎中的一个功能模块。     

虚拟数字人实时卡通渲染研究

为了渲染虚拟数字人体各部位材质的特性,增加虚拟数字人仿真渲染的艺术表现力,提出了结合卡通渲染艺术表现力与仿真渲染材质特性的渲染方法。使用改进的Kajiya光照模型实现具有卡通风格和物理特性的头发渲染,利用有向距离场技术制作面部阴影贴图控制面部阴影的卡通化形状,运用视差贴图技术和材质捕获技术模拟眼球的折射和反射现象,使用色调映射技术模拟皮肤的次表面散射、散射光漫反射和皮肤的边缘透光效果,实现虚拟数字人重点部位的实时卡通渲染。实验结果表明,结合仿真渲染材质特性的卡通渲染方法能够实现虚拟数字人的实时渲染,同时能够兼顾材质真实特性与艺术效果。     

基于增强现实与异型屏实时互动系统的研究*

提出并实现了一种基于增强现实的多人实时互动的平台和系统。首次提出了在展览展示领域融合应用AR技术与多异型屏技术,研究并实现了AR系统多人实时互动相关技术,设计了AR交互系统的渲染平台、交互平台和网络通信平台。提出利用人工免疫算法解决AR系统实时碰撞检测的问题。系统将在世博会进行展示应用,具有良好的技术与经济效益前景。     

基于OPENGL的树木场景渲染分析与实现

研究了基于OPENGL的树木生成算法与树木场景渲染模式,针对自然界中的植被场景中植物的三维建模难以实现高效、快速、准确的实时渲染的难题,为改善树木形态结构建模与实时渲染的效果和速度,提出了一种面向GPU的针对叶簇的渲染架构,给出了树木建模与渲染的具体实现算法,并完成了三维替代物渲染技术,结合叶簇不同形态,采用基于几何模型的枝干渲染和基于2.5维替代物的叶簇渲染,较大地提升了视觉效果的真实性,使树木建模与实时渲染效率和准确性均得到明显提高。仿真结果表明,树木场景渲染实现模式能够较好的满足图像处理需求。     

虚拟现实与室内设计

讨论了虚拟现实技术在室内设计中的应用，并结合实际开经验，对虚拟环境下的视景建模，实时渲染，漫游，音效，灯光等技术进行了探讨。     

一种基于GeoMipMaps的大规模地形实时可视化方法

针对海量地形数据无法一次性载入内存进行实时渲染的问题,本文提出一种高效的大规模地形场景实时可视化方法。该方法对GeoMipMaps算法进行了改进,利用地形数据分块技术和多线程技术来实现数据的动态调度。同时,利用LOD技术和视域剔除技术减少需要绘制的三角形数量;运用VBO技术将经常使用且不频繁变动的数据保存在显存中,避免大量数据在渲染时频繁地从内存传输到显存,从而达到实时渲染的效果。实验结果表明,该方法能有效地提高地形漫游的效率和可视化结果,实时地生成大规模地形。     

基于大气散射模型的航空场景实时渲染算法

针对航空仿真系统视景渲染真实性和实时性的问题,提出一种基于大气散射物理模型的室外场景实时渲染方法.首先,根据瑞利散射和米氏散射构建基于地球椭球体的大气散射数学模型,通过预先渲染并将渲染结果保存至纹理以便实时绘制调用;其次,利用基于密度积分的方法进行雾霾效果的模拟,并利用柏林噪声实现雾霾的动态变化效果;最后使用高动态范围技术优化渲染图像.实验结果表明,上述算法适用于场景分辨率较高的航空场景仿真,能够提供帧率稳定、逼真的实时场景渲染画面.     

超大屏幕实时交互分布式渲染平台关键技术

随着社会的发展,实时交互渲染越来越多地应用于类似游戏的虚拟现实中,在系统复杂度增加的同时,对系统硬件也提出了新的要求.实时分布式渲染可以较好地兼顾实时与成本问题,它一方面采用普通PC机降低成本,另一方面提高了系统实时性能和输出分辨率.在综合分析的基础上,设计并实现了一种通用的实时交互分布式渲染平台.     

基于LBM模型在GPU上实时草波动的实现研究

对室外复杂场景真实感的渲染的需求越来越高.越来越多能体现真实感渲染的物理模型用于实时渲染中.LBM(Lattice Boltzmann Model)模型在保证质量守恒和动量守恒的前提下,能模拟复杂流体运动.而图形硬件(GPU)的发展,使LBM模型能在GPU上实现,提高了算法的运行效率,使之能用于实时渲染.为了实现对室外复杂场景真实感的渲染,提出了基于物理模型实现实时渲染草地波动效果的算法.用LBM模型模拟风力场,用简单且实用的方法建模草地,实现实时渲染大规模草地的波动效果,且能达到比较真实的效果.     

3dsmax中对渲染速度问题的讨论

3dsmax发展的一个"瓶颈"问题就是渲染问题,图形领域对3dsmax的渲染合成技术的要求越来深高,而在当今众多的渲染合成技术中,全模型渲染是比较适合的方法之一。应用全模型渲染,在有限的计算机硬件资源条件下,加快制作流程,节省渲染时间,保证高质量的完成项目,成为每个三维动画制作领域面临的一项长期任务。通过多年的实践经验,从事VrayProxy工具的原理及应用技巧的研究,为解决以上问题提供了一种途径。     

一种基于采样点的大规模群体实时三维可视化方法

大规模群体的三维可视化是虚拟现实领域的研究热点之一.目前,由于驱动方法与渲染效率的问题,在虚拟空间中创建的大规模虚拟群体很难同时满足驱动与渲染过程的逼真与实时.该问题对于群体规模庞大,个体外形、动作具有一定程度个性化,需要进行独立运动控制的场景尤为明显.针对这一问题,提出了一个高效的大规模虚拟群体三维可视化方法:首先,通过使用模板派生技术从少量模板模型派生出大量外观各异的个体模型;其次,使用运动数据个性化变形技术实现了运动数据的重用;最后,使用基于采样点的渲染技术实现了大规模数据的实时显示.在上述工作基础上,研究并开发了一套大规模虚拟群体的三维可视化系统,能够方便的在普通PC机上实时、逼真的展示大规模的运动虚拟群体,并实现了60000群众紧急疏散过程的实时三维可视化.