基于 GPU的实时景深模拟 *

在研究透镜成像模型与针孔成像模型的基础上 ,在计算机三维场景成像中实时地模拟出景深效果。算法利用了 MRT( multiple render targets)技术及 GPU的可编程性 ,在渲染时将场景存为纹理 ,并输出了像素的深度值和模糊因子 ,利用模糊因子计算每像素模糊圈大小并对图像进行滤波 ,最终在模糊圈内对清晰图像和模糊图像进行融合 ,模拟出景深效果。以一个场景的景深模拟为例 ,展示了不同聚焦时的景深效果。     

简化的后处理快速景深效果

基于几何光学中透镜成像模型, 在保持景深真实特点的同时,采用后处理实现景深效果,提出一种易于在图形处理器上实现的简化算法,以进一步提高景深效果计算速度.相对于已有的后处理景深在图形处理器上的实现,该方法使用帧缓存对象(FBO)通过一遍模型绘制和一遍后处理实现景深效果.该算法可以在不改动固定图形管线渲染代码的情况下对给定场景实现快速的景深效果.实验表明,在通用的硬件条件下该后处理耗时0.3 毫秒左右.     

改进的后置处理景深算法

根据作为后置处理的景深对实时性、真实性等特性的需求,提出改进的方法处理景深特效.在计算散光圈半径时,使用线性化的深度,使各处深度的精度统一,并以此作为优化遮挡关系问题的基础；由于聚焦对象和非聚焦对象存在互相影响,使用平滑的散光圈插值,并把像素颜色外推的散射操作较好的模拟成GPU可直接识别的聚集操作,降低遮挡像素间的相互影响；改进散光圈内的随机采样,提高采样像素的有效性；增加一个大型模糊和小型模糊,分别应对需要过多模糊和需要较多细节处,改进模糊图像和未模糊图像的插值函数,使其能得到更好的效果.     

基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性,在剖析影响真实感和实时性的因素基础上,提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起,即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟,用OpenGL显示列表技术提高绘制效率,简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性,利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明,该方法满足实时性和真实感的要求。     

基于粒子系统的蜡烛火焰实时模拟

应用粒子系统模拟模糊不规则物体的关键问题是真实感和实时性，在剖析影响真实感和实时性的因素基础上，提出了提高粒子系统真实感和实时性的有效方法。为提高真实感而将粒子、粒子源、力产生器统一在一起，即将粒子源、力产生器和可视化粒子看作都由力驱动。用合适的力类产生较好的火、烟、云及爆炸的实时模拟，用OpenGL显示列表技术提高绘制效率，简化粒子的碰撞处理来减少计算复杂性，利用层次空间减少计算工作量。实验结果表明，该方法满足实时性和真实感的要求。     

基于粒子系统与LOD技术的实时雨雪效果模拟

在虚拟场景中加入雨雪的效果可以大大增加虚拟现实的真实性.粒子系统是模拟雨雪效果的有效方法,但是数量众多的粒子却增加了场景中的顶点数目,给仿真增添了许多困难.通过对粒子系统与LOD技术的深入研究,提出了一种新的应用于大规模场景的雨雪模拟实时算法.该算法的基本思想是结合粒子系统,根据人体视觉深度原理,采用LOD技术,根据粒子与观测点的距离对雨雪的密度进行分级,并对粒子发射器进行优化,提高粒子的利用效率,达到高效仿真的效果.     

基于纹理映射和粒子系统的三维喷泉实时模拟

将纹理映射和粒子系统理论相结合,给出一种基于粒子系统的喷泉系统模型,同时分析模型中粒子的属性及其变化,加入风力和阻力等粒子属性,绘制三维喷泉系统,实现粒子在复杂受力情况下的实时动态模拟.实验结果表明,该方法不仅有效地保证了图像的真实感,而且提高了系统的灵活性和实时性.     

采用正向光线跟踪的照相机成像实时模拟

模拟了理想透镜模型和真实透镜模型的成像过程,采用从场景到底片的正向光线跟踪,计算底片所接收的光照度,真实地模拟底片的曝光过程．在改变透镜参数时,利用光线连贯性加快了绘制速度,这对于真实透镜模拟效果尤为明显．文中以两个几何场景和一幅景深很大的深度图像的摄像效果模拟为例,展示了不同参数下不同的景深和聚焦效果．     

虚拟现实中一种基于运动混合的实时同步算法

在虚拟现实中,采用运动捕获系统建立基本运动库,然后通过运动编辑技术对基本运动进行处理。运动混合技术是编辑技术中最为实用也最为复杂的一种。提出了基于运动混合的实时同步算法,以便更好地动态混合运动,避免产生未预期的效果,以创建复杂的虚拟动画。     

基于虚拟实现的展览平台的研究与实现

在分析会展行业应用虚拟实现技术构建虚拟会展的需求基础上,提出虚拟展览平台的体系结构模型,并以南宁平方软件公司研制成功的产品“新视界”为例,介绍了其设计方案、实现原理以及关键技术。     

基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统

在六自由度运动平台的测控系统中,既需要满足控制的实时性和较高的定时精度,又需要有较强的图形图像交互功能。针对现有测控系统采用的上下位机分开实现方式带来的缺点,设计了一种基于INtime的六自由度运动平台实时测控系统。该测控系统通过INtime进程对数据采集和控制板卡的直接操作实现实时性,同时在Windows进程中并行运行非实时任务,能够在一台工业控制计算机上实现测控系统的要求。实际运行测试结果显示,该系统具有高实时性能,满足实时控制的要求,图形渲染流畅,验证了该方案的可行性和有效性。     

CAD模型转换到VR模型的实时可视性研究

实时3D 可视化是机械产品设计当中的一个主要问题,针对CAD几何学和装配以及机械产品的高可视化提出了MEMPHIS中间件框架,目的是连接实时虚拟现实应用,特别是CAD模型的管理操作设计。同时还保证了当进行模型转换时,在CAD模型上必须作相应的几何改变,系统会同步变化,这样避免了传统的从CAD模型转换到VR模型转换时人工加入虚拟现实特殊信息,如光照设置、材质、纹理、行为这些刻画VR模型可视化特性的信息属性后才能实现这种转换。从而大大提高了机械产品协同设计的效率和可视性性能。     

基于Web的虚拟现实的开发与应用

简要介绍了基于Web的虚拟现实技术的概念,给出了基于Web的虚拟现实的开发流程,然后对几种基于Web的虚拟现实技术方案进行分析比较,在此基础上,选择其中两种技术方案软家装定制的虚拟现实系统,并对出现的问题进行探讨,指出目前基于Web的虚拟现实开发存在的主要问题及发展方向等。     

爆炸冲击波对桥梁毁伤的实时模拟

文章介绍了一种模拟爆炸冲击波对桥梁毁伤过程的方法。该方法用3DMAX建立桥梁的表面模型并用VRML格式保存，然后使用Delaunay三角剖分算法对表面模型进行三角剖分，并构造出一种由三菱柱组成的三维实体模型来模拟桥梁的断裂及碎片的产生和运动，文中采用了简单的冲击波－球形冲击波，结合随机函数求解各碎片的初始速度，计算出每帧内各碎片的位置，最后生成桥梁毁伤的动画效果，该方法能逼真地表现出桥梁受冲击波毁的效果，并能满足虚拟战场的实时性要求。     

三维虚拟学习环境的研究与应用

虚拟现实（VR）技术在教育领域的应用和发展丰富了现有教育体系中教与学的表现形式,它为建立以建构理论为理论基础的学习环境和学习模式起到了重要的推动作用。结合现有工作,阐述了以建构理论为理论基础的三维学习环境在远程教育上的运用。首先分析理论基础,而后探讨三维学习模式,最后以实例描述了建立三维虚拟学习环境的关键技术。     

基于多智体多库协同的一种虚拟现实仿真界面构建技术

一、引言计算机仿真接口界面,随着计算机软硬件的不断提高也在快速地变化着。从其发展趋势中我们不难看出这一点:从早期的命令行提示编辑Command Line,到全屏幕菜单编辑(Menu based Editor),再到图形用户界面Graphic User In-terface(GUI),界面在不断追求如何更好地适应用户、与用户更直接地交互。其具体特点包括自然而又丰富的色彩、逼真而又完美的几何造型、柔和而又动听的环境声响、质感而又具有力反馈的实物等。这些人们所需要的真实感,一种技术是难以胜任的,它需要各种软、硬件技术的综合与集成。从目前的趋     

基于三维视觉指导的运动想象训练性能分析

为提高视觉指导下运动想象（MI）的训练效率和脑机接口（BCI）的分类准确率,研究了虚拟现实（VR）环境对MI训练的影响以及不同视觉指导下脑电（EEG）分类模型的差异。首先,设计了三种三维手部交互动画及其EEG采集程序;然后,分别在头戴式头盔（HMD）和平面液晶屏（LCD）的呈现环境下,对5名健康被试进行了标准（单次实验5min）和长测（单次实验15min）两种实验方案的左右手MI训练;最后,通过对EEG数据的模式分类,分析了呈现环境和内容形式对分类准确率的影响。实验结果表明,在视觉指导的MI训练中,HMD与LCD的呈现方式存在显著性差异。HMD所呈现的VR环境能够提高MI分类准确率,延长单次训练时长;此外,不同视觉指导内容下的分类模型存在较大差别,当测试样本与训练样本为同一视觉指导内容时,其平均分类准确率较之不同情况高出16.34%。