视景仿真系统中三维地形的实时生成方法

三维地形是虚拟自然环境中不可缺少的因素,也是虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分.三维地形的巨大数据量一直是视景仿真研究中的难点与热点.本文提出用函数曲面来保存地形顶点数据,在渲染开始前预先载入和计算生成地形数据,而在渲染阶段则利用视点相关LOD(Level of Detail)模型来简化渲染数据,实现大规模地形网格的绘制.实验结果表明,该方法能有效减少实时绘制时的计算量,提高绘制速度,较好地保证了大规模三维地形的实时生成效果.     

大规模场景中实时阴影的绘制

为解决大规模场景中绘制实时阴影的问题,提出优化的阴影体算法.通过访问场景模型的最简单LOD,获得轮廓边缘的检测数据.采用删除面内边的方法有效提高轮廓边缘的检测效率.根据模型的位置,选用基于CPU的Z-Pass方法或基于顶点着色器的Z-Fail方法渲染阴影.优化算法在航海模拟器大规模场景的应用表明,利用该算法绘制的阴影效果满足实时性和真实感的要求.     

一种基于动态纹理的运动场景可视化方法

为实现大规模角色运动场景的高真实感快速仿真,提出了一种基于动态纹理的可视化方法. 使用基于关节点旋转角的动作迁移方法,获取角色的运动动作;使用基于曲线式骨骼的变形方法,实现运动角色变形;将角色运动过程,通过渲染到纹理技术,生成内容可以实时更新的动态纹理;将角色的动态纹理应用到Billboard上,替代运动角色,实现快速绘制;使用GPGPU(General Purpose on GPU)技术加速角色变形和绘制,进一步提高仿真速度. 对于包含1万个角色的大规模场景,可以实现30FPS的实时渲染,实验结果表明该可视化方法能够快速仿真大规模角色的运动场景.     

基于投影网格上的Phillips谱真实感海浪仿真模拟

针对如何有效利用现代图形硬件渲染大规模真实感海浪场景的难题,构建了一种基于投影网格上的Phillips谱海浪模型,利用GPU得到的海面浪高渲染为实时高度浮点纹理图,对每个像素进行求梯度得到海水法向纹理图。提出了基于GLSL语言的海水光照算法,实现动态海面光照效果,通过对程序参数的调节,进行不同风向风速下海面浪高的控制以及能见度、太阳高度角等不同气象要素下的真实感海浪绘制。仿真结果表明,该模型及渲染方法能够获得逼真的场景特效。     

基于GPU纹理查找的彩虹实时渲染技术

在实时应用中渲染彩虹不容易,要适应环境变化又要有合理的真实感.文章在Lee图纹理查找表方法的基础上,通过GPU加速彩虹渲染效率,避免了直接应用空气中光的散射方程计算彩虹像素值,取得实时逼真的效果,同时将该方法应用于副虹生成、雾虹生成、潮湿空气等,拓展了它的应用范围.     

基于实时LOD简化绘制的渲染优化方法

随着虚拟展示应用在移动网络中的不断发展,在面对大量移动智能终端的并发请求时,服务端的计算负载成为了实时渲染的主要瓶颈,针对如何优化服务端渲染计算提高渲染效率,提出一种基于场景实时LOD简化绘制的渲染优化方法.方法在服务端实时绘制过程中根据用户的交互状态,实时简化绘制三维模型的相应分辨率细节层次模型,控制渲染图像质量,避免不必要的图形绘制,降低渲染计算负载.三维模型简化由CUDA实现并行处理,通过空间八叉树进行划分并按照顶点重要程度进行模型并行简化,控制场景渲染过程中的几何复杂度.实验证明,方法能够有效降低渲染耗时,保证用户进行交互浏览时的实时性.在移动网络环境中,方法能够有效降低服务端负载压力,提高渲染效率.     

大规模室外场景中漫游实时渲染技术研究

大规模室外场景中漫游并实时渲染问题是目前图形学和虚拟现实中研究的热点,其中如何有效地剔除场景中无关物体,将关系到实时渲染的速度和质量.基于现有算法,提出地形采用分块管理和对场景中物体进行视锥扫描的方法来绘制整个室外场景.实验结果表明,该方法在大规模室外场景中漫游并实时渲染上能取得较好效果.     

大规模室外场景中漫游实时渲染技术研究

大规模室外场景中漫游并实时渲染问题是目前图形学和虚拟现实中研究的热点,其中如何有效地剔除场景中无关物体,将关系到实时渲染的速度和质量.基于现有算法,提出地形采用分块管理和对场景中物体进行视锥扫描的方法来绘制整个室外场景.实验结果表明,该方法在大规模室外场景中漫游并实时渲染上能取得较好效果.     

基于OpenGL的海底地形三维渲染方法

在海底地形的三维可视化表达中,三维颜色渐变渲染方法能够直观、方便地表达海底地形的起伏变化。本文分析比较了颜色模型与光照模型,提出基于HSL颜色模型的海底地形多色渐变渲染与配色方法,基于OpenGL进行了真实感光照模型的设置,并分析了影响光照效果的相关因素,最终实现了以海底数字高程模型为数据基础并叠加颜色及光照渲染真实感三维海底场景的建立。文中基于MFC平台进行了程序实现,并与常见海底地形成图软件的渲染效果进行了比较,对比结果证明本文所提出的渲染方法地形显示准确,渲染效果美观。     

面向实时虚拟游戏的GPU真实感草地绘制

在满足虚拟游戏实时性要求的前提下,绘制具有一定视觉真实感的草地,以增强游戏场景的真实感.将草地抽象成一块均匀、连续的透明体,提出一种简化层状算法,利用图形处理器(GPU)支持功能,计算穿过草丛的光的能量衰减,高效地模拟草的自阴影效果,并通过加入Perlin噪声进一步增加草地阴影杂乱交错的效果.结果表明,该方法能以极小的性能代价绘制草地阴影,实现具有一定真实感的大面积草地的实时绘制.     

多Kinect实时室内动态场景三维重建

采用多个Kinect从不同角度同时捕获场景,将它们的深度图和彩色图结合在一起,通过数据预处理、顶点构建、点云注册和表面重建等步骤得到场景三维模型.整个流程均在GPU上实现以加速运算,实现了基于GPU的迭代最近点算法、基于GPU的八叉树构建、基于有向距离函数的表面重建等关键算法.试验中,整个算法运行帧率达到8.74f/s;重建分辨率达到约5.9 mm.试验表明,算法基本满足实时动态场景重建的要求,重建模型的精度满足非精确计算类应用的需求.     

GPU上具有复杂光照烟雾动画的绘制

采用Navier Stokes方程作为烟雾的物理模型方程, 基于图形处理器(GPU)实现了具有复杂光照效果和简单光照效果的烟雾动画实时绘制. 通过体素遍历整数算法加速烟雾的渲染并实现了烟雾的复杂光照. 实验结果对比表明, 复杂光照比简单光照模拟出的烟雾真实感更强. GPU远高于CPU对物理方程的求解速度, 使烟雾模拟实时性更强.     

基于信息熵的分块地表模型无缝绘制方法

设计一种视点相关的地形分块调度处理框架,针对大规模分块地形的实时载入和渲染时不同层次细节之间的缝隙,提出一种基于信息熵的实时缝隙填充方法,将三维场景绘制结果转换到图像空间,根据地形之间的缝隙与周围纹理的差异定位缝隙,通过在全局范围内使用确定的邻域搜索最佳匹配像素对缝隙中的每个像素进行填充;在填充时使用纹理颜色信息熵筛选需要检索的像素以降低计算量,并结合GPU图形硬件对算法进行加速。实验表明,该方法能够对大规模的地形进行实时漫游同时对分块间的缝隙进行平滑填充。     

面向飞行模拟的大气效果实时绘制技术

针对飞行模拟器视景仿真系统特点,提出了一种适用于大规模场景、基于物理的大气效果实时绘制方法。介绍了大气效果的基本概念、实时绘制的简化模型和图形处理器(GPU)加速方法;修正了光照模型,使大气散射效果随高度而变化;使用开源视景仿真软件OSG(OpenSceneGraph),实现了大场景单散射大气效果的实时绘制。结果表明,基于物理的大气效果绘制,能增加飞行模拟视景仿真的真实感。     

基于地形特征重要度的地形网格简化与调整

山地是应急决策过程的主要场景之一,面向移动终端和WEB展示等资源受限平台上的大场景优化显示方法是图形学和可视化领域的研究热点。文章在已有的DEM地形网格简化算法的基础上,提出了一种基于地形特征重要度的地形网格简化与调整算法。通过K-means算法将地形网格顶点进行聚类,并且引入地形特征重要度来调整特定区域地形网格的大小,达到突出特定地形的效果;采用细节层次(levels of detail,LOD)算法指导地形网格的细分和简化,提高地形网格的绘制效率。实验结果表明,该算法有效地保留且突出了山地区域地形地貌,并且减少了顶点数量,提高了地形绘制和渲染的效率。     

基于镶嵌的无缝大规模地形生成实现

针对大规模地形生成计算量大和模拟效果欠理想的问题,用DirectX 11镶嵌和两次贴图置换实现地形渲染.运用合理的镶嵌因子计算方法解决非均匀大小面片裂缝问题,可以生成与视点相关连续细节层次简化技术结合良好的无缝地形.发挥了GPU的计算优势,取得较好模拟效果并显著提高了运算速度.     

柔性物体实时可视化仿真

柔性物体形状的变化通常很复杂,如何实现柔性物体形状的实时更新是一个难点,以随风飘扬的旗子为 例,给出了一种联合使用粒子系统和弹簧结构实时构造柔性物体的方法,为了提高场景渲染速度,又提出了一种快 速计算顶点法线的简化算法,还介绍了柔性物体实时可视化仿真所涉及到的关键技术。     

基于公告牌云团的森林场景快速渲染方法

数字化虚拟场景中对森林场景的实时渲染是计算机图形学一项重要的内容。渲染方法从森林场景的搭建入手,在研究相关主流方法的基础上,分析了原始公告牌云团算法的优势及裂缝与连通性的问题,并在阐述过程中对原有的简化算法加以改进。提出顶点连接、双纸板模式和平面预调整的方法,避免上述问题以实现上万株树木的高质量渲染。最后的实验数据表明方法的解决方案在保证快速渲染速度的同时也获得了场景在视觉上的逼真性。     

一种基于XNA的无限大地形生成方法

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键。利用VS 2008和c#语言,以XNA为工具,用中点偏移算法生成的值与高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组快速生成了三维网格地形。在渲染便的应用到虚拟现实系统中。     

改进的分块ROAM的地形简化生成算法

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问题.而基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染凭借其诸多的优点在地理信息系统、虚拟现实系统、数字地球以及三维游戏等各个领域得到了广泛的运用.本文介绍了其中ROAM算法的基本原理及其特点,进一步针对实际应用提出了分块算法的改进,提出了细化边界的概念,增加了地形的真实感,提高了虚拟现实系统及三维游戏中视觉效果.