使用多重纹理实时绘制Phong高光表面

物体表面的高光现象均由镜面反射的一个复杂的非线性表达式描述,这为实时绘制带来了困难,由此本文提出了一种使用纹理映射技术绘制高光表面的方法。首先将具有镜面反射表达式的Phong模型分解成多个预计算的函数,然后存储为纹理图,最后使用多重纹理技术将这些纹理组合起来,实现高光表面的绘制。实验结果表明,本文算法大大提高了绘制的性能。     

环境贴图在VR系统中的应用研究

为了把环境贴图应用于VR系统中，实现场景对象的真实感绘制，首先从分析球面调和函数入手，提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法。在研究镜面反射模型时，提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法，从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算。在实现阶段，采用立方体环境纹理图表示场景光照环境，并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率。实验表明，该方法实现了物体漫反射和镜面反射的快速绘制，非常适合虚拟现实应用。     

一种面向视景仿真的快速环境贴图方法

环境贴图是绘制物体表面漫反射和镜面反射效果的一种有效方法.为了把环境贴图应用于视景仿真中,实现场景对象的真实感绘制,首先从分析球面调和函数入手,提出了漫反射环境纹理图的快速计算方法;然后在研究镜面反射模型时,提出采用箱式滤波器代替Phong余弦函数滤波的方法,从而简化了镜面反射环境纹理图的滤波计算;最后在实现阶段,采用立方体环境纹理图表示场景光照环境,并对纹理图进行分级细化从而提高了绘制效率.实验表明,该方法在增强对象真实感的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求,非常适合视景仿真应用.     

基于样图的木材体纹理绘制方法

传统的体纹理绘制方法采用函数模型定义体纹理空间的颜色,模拟不同的纹理特征需要反复调整与测试相关参数,且在多数情况下不能获得令人满意的结果.以木材体纹理绘制为例,提出了一种基于样图的体纹理绘制新方法.该方法针对木材纹理的结构特点构造样图空间与体纹理空间的几何映射关系,采用木纹样图的像素纹理值定义体纹理空间的颜色.实验结果表明,绘制的纹理不仅较好地模拟了木纹样图中的纹理特征,而且在物体各表面交界处保持连续.由于纹理样图可根据用户需要任意选取,基于样图的体纹理绘制方法显著提高了计算机生成木纹的真实感与多样性.     

二次曲面反射和折射场景的快速光线跟踪

镜面反射和折射场景的真实感图形绘制一直是计算机图形学领域具有挑战性的研究课题之一.虽然传统的光线跟踪算法可以绘制出逼真的效果,但是计算量大、耗时长.为了快速地进行真实感图形的绘制,基于光学映射虚对象的概念,提出了一种基于二次曲面(球体、圆柱体等)反射折射场景的快速绘制技术,并给出了求解二次曲面物体反射和折射虚物体的计算公式,由于该技术可利用图形硬件像绘制实际物体一样绘制这些虚物体,从而可实现基于图形硬件加速的快速光线跟踪.实验证明,这种方法可以在普通图形加速卡上实现镜面反射和折射现象的快速绘制,从而极大地提高了真实感图形绘制的速度,特别适用于建筑物漫游、动画和虚拟现实等要求快速绘制的领域.     

逐像素偏移纹理坐标的视差映射改进方法

视差映射技术可以通过沿着视点方向平移纹理坐标来实现纹理图像的真实感绘制,然而不正确的纹理坐标偏移量将导致纹理图像的滑动现象.根据视差映射技术原理,通过定义纹理坐标值与高度值之间的映射函数得到偏移量与当前视点坐标的对应关系;利用GPU技术计算得到正确的纹理坐标偏移量,使得在视点动态变换时纹理图像的绘制不会产生滑动现象.实验结果表明,与传统视差映射方法及现有GPU技术校正纹理坐标偏移量方法相比,在没有增加算法复杂度的前提下,采用文中方法可改善纹理图像真实感绘制的效果.     

运用层次纹理映射的基于图像绘制算法

提出一种基于图像绘制(image-basedrendering,简称IBR)的算法,以发挥图形卡的纹理映射功能,并能表现物体表面的三维凹凸细节.首先将深度图像的像素按其相关深度分为多层纹理图像,然后利用纹理映射的硬件支持,将这些层次纹理图像依次投影到与视点相关的成像面上,以得到所需目标图像.为了避免目标图像上出现空洞,在生成时,将纹素在深度层次上进行扩展.由于层次纹理图像需要较大的存储空间,并且在装入纹理缓冲时要花费大量时间,为此还提出一种基于压缩层次纹理图像的目标图像生成算法.实验表明新算法是有效的,尤其适于处理与整个物体大小相比深度层次不太多的三维景物,如有表面凹凸纹理(浮雕、门窗等)的建筑物表面等.     

纹理物体表面反射参数的恢复

物体表面反射参数的恢复是新兴的逆向绘制技术的核心问题，提出一种恢复物体表面BRDF模型参数的方法，假定物体表面的BRDF模型可以近似分解为漫射纹理和整体不变的镜面反射分量，则每一点的反射参数可以用Phong模型来近似计算，首先选取物体表面的一片区域，利用该区域在不同视点光照条件下采样的几幅图像，计算得到该区域的平均镜面反射分量，作为整个物体表面的镜面反射分量，然后据此从物体表面各点的采样中分离出漫射分量，计算各点的漫反射参数，得到近似的BRDF模型，实验数据表明算法是有效的。     

基于CUDA海量空间数据实时体绘制研究

针对海量空间科学数据的精细及实时三维绘制需求,提出并实现了一种基于CUDA语言的并行化光线投射体绘制加速算法,利用传统体绘制算法中光线投射法的可并行特点和GPU中高速的纹理查询的优点,通过一个实际坐标到纹理坐标的转换函数实现了对不规则采样数据的准确采样,并完成了绘制算法的CUDA并行化改造,通过CUDA语言利用GPU强大的并行计算能力实现了对海量空间数据的实时三维光线投射绘制.     

基于GPU的交互式体数据切割

为实现实时高效的体数据切割操作,提出一种将人机交互和基于GPU的体绘制相结合的切割方法.先通过人机交互生成多个切割体的几何形状并三角化,将其作为基于GPU的光线投射算法的代理面,然后利用深度剥离算法获得光线在所有代理面上的出入射点坐标,并用多个通道完成体绘制.该方法在单个3D纹理上进行,可以实现多个任意形状的切割体切割,在节省GPU内存空间的同时,提高了切割后的绘制效率.     

不同材质色彩真实表现的光照模拟

为了研究不同材质的色彩真实表现,应用了图形学中对非镜面反射材质和镜面反射材质的不同计算方法,以及直接光照模型和全局光照模型的不同计算方法.进行了两种材质在两种光照模型中的渲染实验,实验结果分析表明非镜面反射材质颜色在直接光照模型中可以得到比较好的表达,镜面反射材质颜色在全局光照模型中的表达更真实.     

Volumetric texture synthesis for non-photorealistic volume rendering of medical data

This paper presents a novel technique, called volumetric texture synthesis, for non-photorealistic volume rendering. It extends texture synthesis from 2D areas/3D surfaces to volumes. By selecting different texture samples, it allows for a wide variety of stylized rendering for the target volume. As a preprocessing step, volume data analysis is used to identify texture orientations for the volume. This is followed by volumetric texture synthesis, which generates 3D non-photorealistic textures along the identified texture orientations. Finally, standard volume rendering is applied to display the volume data decorated by the texture. Experimental results are provided in the paper.     

基于打包索引纹理的大规模数据体绘制算法

针对大规模数据体绘制效率低下的问题,提出一种算法：对体数据进行纹理分块打包,移除空数据块,并创建数据块的索引数据,绘制时通过索引访问打包后的纹理实现大规模数据完全载入显存,同时在索引中标记空数据及高密度数据块的位置,绘制前生成其有效的立方体数据表达,结合早期光线终止与空域跳过等加速技术,有效地实现了大规模的体数据的实时绘制,同时保证了结果图像的质量。     

Texturing 3D Models of Real World Objects from Multiple Unregistered Photographic Views

As the efficiency of computer graphic rendering methods is increasing, generating realistic models is now becoming a limiting factor. In this paper we present a new technique to enhance already existing geometry models of real world objects with textures reconstructed from a sparse set of unregistered still photographs. The aim of the proposed technique is the generation of nearly photo-realistic models of arbitrarily shaped objects with minimal effort. In our approach, we require neither a prior calibration of the camera nor a high precision of the user's interaction. Two main problems have to be addressed of which the first is the recovery of the unknown positions and parameters of the camera. An initial estimate of the orientation is calculated from interactively selected point correspondences. Subsequently, the unknown parameters are accurately calculated by minimising a blend of objective functions in a 3D-2D projective registration approach. The key point of the proposed method of registration is a novel filtering approach which utilises the spatial information provided by the geometry model. Second, the individual images have to be combined yielding a set of consistent texture maps. We present a robust method to recover the texture from the photographs thereby preserving high spatial frequencies and eliminating artifacts, particularly specular highlights. Parts of the object not seen in any of the photographs are interpolated in the textured model. Results are shown for three complex example objects with different materials and numerous self-occlusions.     

基于动态纹理载入的大规模数据场体绘制

为克服图形硬件对传统纹理映射体绘制的限制,提出了一种在普通PC上进行大规模数据场体绘制的有效方法。该方法中,体数据被划分为合适大小的数据块,这些数据块被动态的载入图形硬件,并利用3维纹理映射进行绘制。在整个绘制过程中,仅有一个数据块存储在图形硬件上,有效地提高了对大规模体数据的绘制能力。同时,充分利用目前PC图形硬件成熟的可编程特性,通过对梯度的实时计算来减少在传统纹理映射体绘制中巨大的内存消耗。实验结果表明,该方法在普通PC上可以对超过纹理内存容量的大规模体数据进行交互式体绘制。     

高质量图像绘制的LDI改进算法

对于漫反射场景,LayeredDepthImage(LDI)能够产生很好的绘制效果,但对于高光的场景,它存在绘制图像失真的问题。文章提出一种能够有效地绘制漫反射和高光场景的LDI改进算法。该算法对LDI的每个深度像素增加一个方向向量,对位于同一深度的像素采用加权平均的方法生成新视点下的目标图像。同时采用将方向向量离散化的方法,有效地降低了存储量。实验表明,新算法在绘制速度和绘制质量方面都取得了比较理想的效果。