一种非真实感的水墨画渲染方法

非真实感渲染是图形学的重要研究领域。本文利用Opengl实现了一种非真实感的水墨渲染的方法,方法首先通过模型定点的视线矢量和法线矢量的点乘积计算其夹角的余弦值,然后根据计算的余弦值进行纹理映射,最后进行显示完成了水墨渲染效果。     

保持三维模型内在属性特征的水墨绘制

为了解决非真实感渲染方法中三维模型的细节特征保持不足的问题,提出一种基于三维模型内在属性特征绘制图的带水墨画效果的非真实感渲染方法.将模型曲面的平均曲率转化为表面材质,使用帧缓冲对象渲染到纹理,经过像素变换、高斯模糊等处理得到水墨效果;再经过非线性映射得到黑白分明的内在属性特征绘制图,然后在图像空间通过GPU进行图像处理;通过调节光源位置可以实时地调整水墨笔画的分布,调整阈值以改变特征细节的展示层次.大量实例结果表明,文中方法是高效、可靠的.     

基于粒子系统的书法书写仿真系统

水墨风格渲染是非真实感渲染的一个研究分支.利用CPU、GPU配合实现的粒子系统,结合纹理融合技术来实现书法书写字迹仿真.利用鼠标实现用户交互,鼠标按键、位移方向和位移速度控制墨滴的走向,实现了书法书写的仿真.系统采用实时渲染方式,用户可根据需要对场景和系统进行配置并实时调整视角和缩放.实验表明运算速度能够满足交互系统的实时性需求.     

一种浓淡远近效果的3D水墨渲染算法

在美术作品研究中,提出一种对三维模型实现水墨效果的渲染方法,可以对水墨画中浓淡远近的绘画技法进行仿真。首先构建二维水墨纹理,然后利用模型的轮廓线信息控制纹理的水平分量映射,最后通过属性函数控制纹理垂直分量的坐标,调整水墨颜色色调。分别采用线性属性函数、二次属性函数以及加入光源因子的属性函数进行仿真。结果表明,在三维场景的水墨仿真中,利用上述方法可以使画面更具层次感,更符合画家的实际手法,为三维模型的水墨渲染提供了一种可行的技术手段。     

三维模型表面特征的水墨效果渲染算法

提出一种对三维模型实现水墨效果渲染的两步二维纹理映射方法.该方法首先通过模型顶点的视线向量和法线向量的点乘积计算其夹角的余弦值,作为第一步的纹理坐标进行映射;再通过欧拉公式计算径向曲率及其方向导数值,作为第二步映射的纹理坐标.为达到实时的交互浏览,在第二步映射时还可采用基于视点无关的曲率特征的映射策略(如平均曲率、高斯曲率、主曲率等).在快速生成水墨画效果的同时也显示出更多的特征细节.     

基于纹理合成的水墨山水画自动绘制

通过分析中国山水画的一般创作技法,提出了基于纹理合成的水墨山水画绘制方法.将一幅图像作为控制图像,用于控制要绘制的区域轮廓和明暗色调;采集画家的手稿作为样本图像,通过纹理合成绘制出国画绘画中的各种皴、染笔触;在传统的纹理合成方法上,提出了一种目标控制的多级纹理合成算法,该算法能利用控制图像有效地控制纹理合成的结果.从而可以将一幅数字照片或简单的手绘图自动地转换成各种中国水墨画效果的图像.仿真结果证明了该方法对于各种山水画的绘制具有良好的效果.     

基于可编程流水线的水墨画效果实时绘制

为了提高对三维模型进行实时水墨渲染的效率,同时扩展水墨效果在计算机动画中的应用,利用先进的可编程图形流水线技术,结合多种纹理贴图技术,边缘评估算法,多种图像空间内的后期处理算法,实现了水墨风格生物动画的高效率实时渲染.用户可根据需要对场景和系统进行配置并实时调整视角和缩放.实验结果表明,运算速度能够满足交互系统的实时性需求.     

水墨画笔触的快速渲染算法及其应用

针对基于物理的水墨扩散模型计算复杂、效率低、难以实现图像的水墨画自动转换等问题,提出一种基于图像的水墨笔画合成方法.将水墨笔画分为基本笔画区、主扩散区和不规则边界区.首先从基本笔画区的边缘向四周等距离放大形成主扩散区,然后根据水墨的含水量和纸张特性合成不规则的扩散边界;为了表现笔画的粗糙效果,通过画家手绘的笔触样本统计颜色变化误差,将误差叠加到笔画上.最后,给出了该方法在水墨画渲染中的应用实例和应用方法.实验结果表明,该方法效率高、合成效果好,并具有良好的时间连续性,可应用于交互式绘画系统、图像的水墨画风格转换以及三维水墨画的渲染.     

GPU上的水彩画风格实时渲染及动画绘制

论文提出了一种基于GPU 的对三维场景进行实时水彩画效果渲染的方法。 该方法的大部分过程使用图像空间的技术实现。算法将画面分为细节层、环境层、笔触层分 别渲染,再进行合成。在过程中使用环境遮挡、shadow mapping 等技术进行快速的阴影计算, 并使用图像滤镜的方法模拟水彩的多种主要特征。由于该方法以图像空间的技术为主,因此 可以利用GPU 并行处理的特点对计算过程进行加速,进而达到实时的渲染速度。最后建立 动画脚本分析系统,进行实时动画渲染,表明该方法在计算机动画、游戏等数字娱乐产业领 域有较大的应用潜力。     

基于定向滤波的水墨图像线条渲染方法仿真

针对当前水墨图像线条渲染运行时间长、分辨率低的问题,提出基于定向滤波的水墨图像线条渲染方法.首先利用滤波函数对水墨图像进行去噪,可以得到经过去噪后的图像坐标,再利用Lab彩色模型对水墨图像做分割处理,根据聚类方法完成对图像的聚类处理,按照浮点方法将彩色水墨图像转为灰度图像,结合直方图阈值法将灰度图像转为二值图像,通过对水墨图像的去噪、分割以及预处理,完成了对水墨图像的轮廓提取,为图像线条渲染做准备.其次,利用水墨图像像素在RGB中的分量,计算输出和输入水墨图像间的关系,完成对水墨图像颜色的提取以及均一化处理.最后利用定向滤波方法计算水墨图像的相位偏移序列,对水墨图像正交滤波核的基函数进行求解,最终实现了对水墨图像线条的渲染.实验结果表明,在对水墨图像线条进行渲染时,提出方法不仅运行时间短、效率高,还具有较高的图像分辨率,图像的渲染效果较好.     

基于定向滤波的水墨图像线条渲染方法仿真

针对当前水墨图像线条渲染运行时间长、分辨率低的问题,提出基于定向滤波的水墨图像线条渲染方法.首先利用滤波函数对水墨图像进行去噪,可以得到经过去噪后的图像坐标,再利用Lab彩色模型对水墨图像做分割处理,根据聚类方法完成对图像的聚类处理,按照浮点方法将彩色水墨图像转为灰度图像,结合直方图阈值法将灰度图像转为二值图像,通过对水墨图像的去噪、分割以及预处理,完成了对水墨图像的轮廓提取,为图像线条渲染做准备.其次,利用水墨图像像素在RGB中的分量,计算输出和输入水墨图像间的关系,完成对水墨图像颜色的提取以及均一化处理.最后利用定向滤波方法计算水墨图像的相位偏移序列,对水墨图像正交滤波核的基函数进行求解,最终实现了对水墨图像线条的渲染.实验结果表明,在对水墨图像线条进行渲染时,提出方法不仅运行时间短、效率高,还具有较高的图像分辨率,图像的渲染效果较好.     

基于多重网格法的实时流体模拟

在GPU上实现了多重网格法,并用该方法改进了二维的实时流体模拟,更充分地利用GPU的并行计算能力.使用4层网格,依靠渲染到纹理的计算方式、帧缓存扩展的纹理管理方法,提高了图形硬件的利用率.实验对比表明,在同样的帧数下该方法能提高GPU实时流体模拟的精度.尤其在较大规模的问题上,与同等精度的基于一般迭代方法的GPU实时流体模拟相比,该方法在速度上可有成倍地提高.     

GPU单散射并行绘制算法

为了加快介质单散射绘制的速度,提出一种基于GPU的介质单散射并行绘制算法.首先利用光线与场景的交点链表以及光线与介质包围盒的交点计算光线在介质空间中的传播路径;然后进行Ray Marching计算介质单散射光照,使得绘制过程高度并行化.在此基础上,提出图像空间的插值加速算法,利用单散射只与Ray Marching的深度、采样点到光源的距离以及局部介质属性有关的特点,通过定义适当的插值函数在网像空间对像素进行插值,减少Ray Marching的次数,节省绘制时间开销.实验结果表明,文中算法可达到可交互的绘制效率,且不需要预计算,并支持用户在绘制过程中实时修改光照和介质属性,包括各向异性的均匀和非均匀介质.     

双向纹理函数的有效压缩与绘制

提出了一种有效的BTF压缩方法：对简单BTF样本区域用一个统一的低频函数模拟整个区域的整体光照效果,再对每个像素生成一个高频函数来表现细节;对复杂样本区域则首先进行像素聚类,再在各个像素类内对视线采样方向自适应地聚类,在各个视线类内分别拟合一个低频函数,并求像素在各个视线内的高频函数,利用低频函数与高频函数的和重建了像素在相应视线类内的视觉效果．与局部PCA方法的对比表明,该文的算法取得了较高的压缩效率和更快的绘制速度,能实现交互的软件绘制和实时硬件绘制．     

基于GPU的多分辨率体数据重构和渲染

基于小波变换的多分辨率压缩算法能够获得很高的压缩比,因而被广泛地用于压缩体数据.针对这种压缩策略,研究基于GPU的数据重构的方法,可以只从CPU向GPU传输少量的压缩数据,从而提高数据传输效率.因为好的数据结构是实现基于GPU的重构算法的关键,所以文中提出适合使用矩形纹理表示的数据结构--Nested Tileboard;然后给出基于该数据结构在GPU上实现多分辨率重构的方法,使用Nested Tileboard保存中间数据及重构结果;还提出了基于Nested Tileboard的多分辨率体绘制方法,直接对重构数据进行体绘制,从而实现数据重构和体绘制的无缝连接.     

GPU上计算流体力学的加速

本文将计算流体力学中的可压缩的纳维叶-斯托克斯(Navier-Stokes),不可压缩的Navier-Stokes和欧拉(Euler)方程移植到NVIDIA GPU上.模拟了3个测试例子,2维的黎曼问题,方腔流问题和RAE2822型的机翼绕流.相比于CPU,我们在GPU平台上最高得到了33.2倍的加速比.为了最大程度提...     

基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制

提出一种基于物理的海浪场景的真实感建模与绘制算法.基于平滑粒子流体动力学模型.首先提出一种压力状态方程以取代传统的理想气体状态方程,从而在保证系统稳定性的同时,最大程度地保证液体的体积守恒;为了实现对水面浪花飞溅和泡沫的模拟,提出自适应的表面张力模型,通过制定3类流体粒子状态的转化规则,实现了飞溅粒子和主水体之间的无缝连接;并采用GPU图形硬件加速技术大大地提高了整个过程计算效率.最终绘制出海浪行进、翻卷、破碎及拍岸等真实感较强的动态效果.     

基于纹理映射和GPU的焦点区域体绘制

利用图形硬件的纹理映射和可编程GPU功能,高效实现基于焦点区域的体绘制.使用模板缓存检测机制把体数据标记为3个不同的区域,然后对标记区域使用基于纹理映射的方法分别绘制;同时使用基于GPU方法实现了周围区域的体轮廓绘制以及体绘制中多个转换函数的指定过程.文中方法使得体绘制系统实现容易、可扩展性好.     

GPU中的流体场景实时模拟算法

为了实时模拟真实的大规模流体场景,提出一种基于平滑粒子流体力学(SPH)进行流体场景模拟的算法.首先提出了新的精细程度函数作为非均匀采样的依据,以减少实际模拟时所需的粒子数,提高模拟的速度;然后引入一种三维空间网格划分算法和改进的并行基数排序算法,以加快模拟过程中对邻域粒子和边界的查找及其相互作用的计算;最后使用最新的NVIDIA(CUDA(架构,将SPH的全部模拟计算分配到GPU流处理器中,充分利用GPU的高并行性和可编程性,使得对SPH方法的流体计算和模拟达到实时.实验结果表明,采用文中算法能对流体场景的计算模拟达到实时,并实现比较真实的模拟效果.与已有的SPH流体CPU模拟方法相比,其加速比达到2个数量级以上,同时相比已有GPUSPH方法,能模拟出更为丰富的细节效果.