基于质点-弹簧系统的短毛实时动态模拟

把质点-弹簧系统应用到基于shell层的短毛绘制方法中,提出了一种新的计算shell层偏移量的方法,以实现毛发动画并真实地模拟了毛发的自然弯曲效果。该方法设计了一种最简单的质点和弹簧的布局方式,即分别在最内和最外shell层的顶点上附着质点并以一根弹簧进行连接,并且只考虑质点-弹簧系统中的位移力。当外力作用于质点时,首先计算出最外shell层的偏移量,然后通过顶点绘制器由里到外分别计算各shell层的偏移量,以新的位置绘制各shell层,从而实现了短毛动画效果。由于利用了GPU的加速功能,达到了实时的要求。     

一种可扩展的图形绘制引擎的体系结构

基于对目前图形绘制引擎的特点的分析,针对目前图形绘制引擎应用中的突出问题,给出一种新的绘制引擎体系结构SREA,并在此基础上讨论了基于场景图的扩展机制、基于回调的扩展机制、Shader渲染框架以及基于IO管理器的模型读取组件扩展机制这四类扩展机制。通过这些机制,应用开发者可以快速方便的对于图形绘制引擎的绘制对象描述能力和绘制能力进行扩展,引入现有模型读取组件对于不同格式的模型进行读取,提高开发效率。     

基于法向映射的复杂模型的实时绘制技术

为了达到绘制实时，通过用简化的、带有法向映射的三角形模型来逼近原始复杂模型是一种非常有效的方法。算法针对地形模型和一般的三角形网格模型，提出了不同的法向映射的构造方法。这些方法能充分利用现今图形卡的加速功能来快速地生成法向映射纹理。对于已生成的带有法向映射的简化模型，算法给出了两种实时绘制技术，一种方法是适用于一般图形卡，另一种是适用于具有硬件加速的像素渲染功能的图形卡。实验结果显示，算法能在保持较高的绘制帧率的同时保留与原始模型相近的细节。     

GPU上的实时三维云仿真

云的建模和绘制-直是计算机图形领域研究的挑战之一.提出了一种全在GPU上的三维云模拟和渲染的框架,从面片生成、排序和渲染全在GPU内完成.云建模采用编制的云模型编辑器对云的形状和颜色等属性进行编辑,通过面片组合生成三维云几何模型.云的渲染方面,采用GPU上实现的bitonic排序方法对组成三维云的面片进行排序以实现正确的alpha混合;并将图形引擎特性-几何着色器引入到GPU上的三维云渲染中,实现三维云几何形体在GPU中的生成.开发了三维云生成和渲染模块,实现了可视化仿真应用中大规模和实时渲染的三维云仿真模块.     

大规模地形动态快速绘制技术研究

大规模地形的快速绘制是目前的研究热点,如何有效地进行地形数据组织及模型简化,关系到渲染的速度和效果。为解决这个问题,结合现有算法提出了一种基于灵活简化准则的分块连续LOD模型构造算法,以及相应的模型预裁减调度绘制算法,将大规模地形转换为小块地形进行处理,并利用视点运动的连续性和前后帧的相关性,管理调度细节层次模型。实验结果表明,该算法有效地解决了绘制速度与质量之间的矛盾,较好地实现了大规模地形场景的实时快速漫游。     

一种基于现代GPU的大地形可视化算法

地形渲染在计算机游戏,飞行模拟和视景仿真等领域的应用越来越广泛,随着渲染场景复杂度的增加,每次需要绘制的地形数量也越来越庞大。同时,新一代的显卡绘制能力的不断增强,原有的许多地形渲染算法已经不能很好的满足用户需求。在总结现有算法的基础上,提出了一种基于现代GPU的地形渲染算法。该算法同样使用高程图作为地形数据,将地形分成很多小块,每次渲染时以块为单位,所有小块使用四叉树组织成一个层次化结构,不同层次的节点代表了不同细节层次的地形范围,并且采用了与Mipmap类似的细节简化方式,渲染时不需要对分块重新简化。为了保证CPU和GPU的负载平衡,将一些复用率高的地形分块缓存到显卡中,大大降低带宽需求。实验证明该算法可以更为充分利用图形处理器的加速能力,既能满足渲染精度要求也能达到一个较高的帧率。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

基于SPN模型的分布式动漫渲染系统架构分析

对分布式动漫渲染系统的建模技术进行了研究,首先,分析了分布式动漫渲染系统中的两种典型架构--集中式架构和分布式架构的渲染过程,并在此基础上分别建立了集中式架构和分布式架构的sPN(Stochastic Petri Nets,随机Petri网)模型,然后进一步采用SPNP(Stochastic Petrt Nets Package)6.0软件对两种架构的平均时延进行了模型仿真分析,最后,得出了2种架构的性能优劣比较结论,为渲染系统在构建和设计阶段提供重要的理论依据.     

一种适合多分辨率网格渐进绘制的简单存储结构

多分辨率模型常常消耗很大的储藏空间,从CPU到图形系统的传输是模型绘制的瓶颈问题。给出了一种多分辨率模型表示和一种绘制单元,能够应用于模型的存储阶段和绘制阶段,以降低模型的存储量和绘制传输量,实验结果验证了提出的方法。     

一种基于数字地球的运动模型与地形匹配方法

三维模型与地形的匹配问题涉及到模型控制矩阵与模型与地形接触点高程值的计算。其中接触点高程值的计算问题与地形渲染采取的数据组织和绘制算法密切相关,采用规则网格构建地形的数字高程模型,在此基础上提出了弱网格实现数据结构的地形匹配算法。首先为三维模型在三维GIS视景中建立了数学控制匹配模型,然后基于规则网格像素坐标系计算模型与地形接触点的高程值。方法不考虑规则网格的具体绘制实现技术,在采用规则网格的地形下具有较强的适用性。     

电磁环境数据场多频段绘制算法

针对现有电磁环境绘制研究中未考虑频段信息的情况,提出了一种多频段电磁环境绘制算法。基于光线投射算法实现,对传递函数进行了多频段设计,各频段颜色可以交互设置,同时定义了频段颜色增强因子,能够提高不同频段的颜色对比效果。最后,在统一计算设备架构下并行实现本算法,完成了实时交互的多频段电磁环境绘制。实验证明该算法能够方便、有效的展示电磁环境的频段信息,同时用户可以交互控制绘制及频段对比结果,便于观察和理解电磁环境。     

基于Perlin噪音绘制云的方法

天空中的云对于构造逼真的室外虚拟环境是必不可少的。如何对云进行建模和绘制是计算机图形学研究的热点问题。本文首先详细介绍了Perlin噪音的概念和生成方法，并以此为基础绘制出3D云的图像；然后论述了使用所绘制的云的图像，运用基于图像的绘制技术在3D虚拟环境中实时绘制云的方法，我们生成的云的位置和方向能够随用户漫游时视点的变化而变化。     

基于T样条拼接的彩椒果实可视化研究

彩椒果实表面具有沟痕深、凹凸性强等特征,难以获取曲面造型所需控制点。为克服以上缺点,提出利用T样条无缝拼接的方法进行彩椒果实几何建模。首先根据形态特征将彩椒分为若干片段,利用三维扫描仪获取各片段三维数据点,然后应用NURBS曲面分别建立各个片段的模型,最后使用T样条的无缝拼接算法将各片段组合为完整的彩椒模型,并在VC++和OpenGL平台得到了真实感较强的彩椒果实可视化模型。实验表明,该方法不仅能够拼接片段之间的缝隙,还能极大地增加模型的真实感。     

软计算求解并行多机成组工件调度问题

自从Zade将模糊理论引入求解组合优化问题以来，出现了很多基于模糊规则与智能优化算法相结合的软计算方法，文章尝试将这种方法用于解决并行多机成组工件flow-time问题，本问题中，设有n个工件计划在M台并行一致的机器上加工，这n个工作根据相似性分为b组，开始加工时，需要一个准备时间，当工件接续在同组工件之后加工时，不需要准备时间，反之，接续在不同组工件之后加工时，需要一个准备时间，本问题的目标是找到一个工件加工的调度顺序序列，使M台机器总的流水时间最小，在文章中，作者首次利用模糊规则量化结合遗传算法的软计算方法求解这类复杂的组合优化问题，最后给出计算实例及仿真结果。     

基于着色Petri网的复杂产品开发多项目调度建模研究

建立多项目调度模型已经成为复杂产品开发多项目计划和控制的基础。分析了复杂产品开发多项目调度的特点，指出目前已经提出的多项目调度建模方法不能全面的体现和描述上述特点，提出了用着色Petri网建立多项目调度模型的具体思路和方法，即在着色Petri网颜色定义的基础上，利用着色网的颜色、层次等特点描述多项目调度的相似性、开放性争层次性，利用着色网的守卫函数、孤函数和双向孤等方法描述多项目调度的冲突性、技术关联性争遮代性，文章简要阐述了模型实例和分析方法，最后给出结论和下一步工作。     

"数字矿山"三维可视化研究

构建了“数字矿山”三维可视化框架模型,主要分为数据操纵、映射和绘制三个子过程。设计了“数字矿山”可视化系统模型,以集成式混合策略为基础,根据不同的应用目分别采用互补式和转换式混合策略。将体视化技术引入“数字矿山”三维可视化领域,针对“数字矿山”实体对象的不同特征和构模方式建立了光线投射方法、MarchingCubes方法和基于OpengGL技术几何绘制方法的适用条件并进行了实例验证,取得了逼真的效果。     

高质量保形三角网格简化算法

网格简化算法在多分辨率模型显示、三角网格模型重构、网络传输等领域应用广泛,但是目前的简化算法简化后的网格,经常会出现极大、极小、狭长的三角片,质量不高。在基于QEM(QuadricErrorMetric)简化方法的基础上,提出了在点对折叠代价中引入折叠点对关联形状因子、法向量的夹角因子、边长的非线性加权因子3种优化因子,并配合虚折叠回退操作,对简化过程中网格质量进行综合优化,并取得了较好的简化结果。     

基于GPU的自由立体显示器通用渲染算法

自由立体显示器作为三维显示器中的一种,能够产生具有空间感的三维映像,但在显示虚拟的三维场景时,需要对场景进行多视角渲染,渲染和数据传输次数都数倍增加,因而实时渲染成为难题。与传统的多视角渲染方法不同,提出的加速算法改变了渲染流程,把每个视角渲染后用于合成的子图像不再存回系统主存中,而是将这些子图像传入纹理内存。同时程序中采用了多处最新的OpenGL扩展功能,通过FBO将场景直接渲染到三维纹理,极大提高了纹理传输和多层纹理混合的效率,从而加速了整个渲染过程。另外,由于本方法保留了对各视角图像的独立渲染运算,对渲染场景具有很强的通用性。通过与其他算法的实验比较,证明了提出方法的通用性和稳定性,达到了实时显示的要求。