粒子系统优化方法与特效库设计研究

在模拟大规模虚拟战场环境时,粒子系统可以用来模拟战场中不规则模糊物体.粒子系统的扩展性和执行效率直接决定了系统的实用性和适用性.应用面向对象思想和设计模式构建基于粒子系统的特效库,以提高系统的可扩展性和易维护性;同时对对视景体裁剪、层次细节模型(LOD)、公告板和纹理映射等粒子系统优化方法进行分析研究,最终给出了实验结果.     

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.     

基于虚拟现实技术的地球太空环境仿真

描述了一种地球太空环境的仿真,采用几何计算构建地球形状模型,将地球划分为128块（经线方向16块和纬线方向8块）,计算得到每块区域顶点坐标,法向量,纹理坐标;使用MipMap技术根据视点与每块区域距离变化选择不同精度纹理粘贴;实时判断该区域的可见性,剔除不可见区域减少绘制开销;并采用cg和NormalMap技术将normal图与地球纹理图进行处理,实现地球表面的轮廓凹凸效果,同时添加云层纹理,得到了由地球纹理,云层纹理及NormalMap的多层混合纹理,达到比较逼真的效果;另外采用Billboard技术和纹理融合技术实现地球大气层光晕效果,使用了LensFlare技术实现太阳照射效果,最后采用skybox技术实现星空背景效果。

Abstract：

A simulation of earth and space environment was describedr.The whole earth was cut into 128 parts,16 in longitude,8 in latitude,and the position of vertices,normal vectors,texture coordinate were computed by geometry.Different resolutions of texture were chosen according to the distance from the eye to the area presented by the technique MipMap.The unvisible parts were eliminated by judging the parts’ visibility in realtime.Using the techniques of Cg,NormalMap and the mixture of the textures of the earth,the clouds and the multi-layered clouds,the relatively vivid result for representing the surface of the earth was achieved.Moreover,the technique of Billboard,Lensflare,SkyBox and texture blending were used to show the shine of atmosphere,sunshine,and the background of space.     

森林场景中太阳与阴影实时动态可视化模拟

【目的】为真实地模拟森林场景中太阳与阴影的实时动态效果,将优化计算资源与自然光照的可视化模拟相结合,实现大规模森林场景阴影实时动态绘制。【方法】用子节点旋转方法分别构建太阳和阴影场景,采用Billboard技术进行太阳场景绘制,使用PSSM算法绘制阴影。建立各自子节点并绑定于共同的根节点上,通过在世界坐标系统中同时旋转子节点实现树木阴影形态随太阳一日升降的实时变化过程,并对有无阴影时的渲染效率进行了比较。【结果】加载5 000棵树以内,阴影绘制效率高达70.0 帧/s; 加载超过6 000棵树时,有无阴影的绘制效率都呈相对平缓下降趋势,且有阴影是无阴影时平均绘制效率的70%; 加载19 000棵树时,阴影绘制效率为16.0帧/s。【结论】子节点旋转方法试验数据容易获取,算法简单快速,效率较高,绘制效果使森林场景更加逼真,可以达到较好的视觉效果并满足实时可视化要求。