基于场景结合的大规模动态群体可见性计算方法

动态场景的可见性计算对于大规模场景的实时渲染具有重要意义,其中运动中的大规模群体更给可见性计算带来了很大的开销.针对大规模动态群体在建筑物场景内部运动的情况,提出一种与场景结合的动态群体可见性计算方法.在预处理时,根据个体在不同仿真时刻的位置,将其绑定到相应的场景节点中;在实时绘制时,结合场景的可见性判断结果对动态群体中的个体进行可见性判断.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态群体中的不可见个体,使大规模动态场景的实时绘制效率得到明显提高.     

大规模复杂场景的可见性问题研究

大规模复杂场景的快速绘制技术是虚拟现实、实时仿真以及三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术,也是诸多研究领域面临的一个基本问题．作为其中一个技术解决手段,可见性问题在近年来得到了高度重视并取得了一系列研究成果．通过对相关可见性算法进行分析与总结,阐述了可见性问题的研究内容,提出了方法的优劣判别标准,给出了可见性判断算法所应包含的基本组成部分和步骤,最后指出未来仍然需要重点研究的若干关键问题．     

大规模外存场景的交互绘制

在场景分割的基础上,提出一种连续分层层次细节模型组织场景,并对视点空间进行划分,为每个视点单元计算恰好满足单元内任意视点屏幕像素误差的场景图节点列表,称为cell-front;然后利用cell-front对外存模型的存储进行重新设计.在绘制时采用多线程技术,绘制线程对当前cell-front进行可见性剔除和视点相关的选择绘制;预取线程采用一种基于视点单元的预取策略,利用视点单元之间cell-front的变化控制预取数据的调度.该算法能够在保证场景绘制质量的前提下,在普通的PC机上实现大规模外存场景的实时交互显示.     

大规模雪场景的实时绘制

大规模雪场景的真实感实时绘制在虚拟现实、雪灾的预防和救援、军事仿真及游戏设计等领域有着广泛的应用价值,但现有方法难以同时生成大规模动态雪场景的积雪及飘雪效果.为此提出并实现了一种交互式大规模雪场景建模与实时绘制的新方法.为了精细地模拟场景的积雪效果,提出一种基于视点的自适应降雪遮挡图模型,能在实时更新地物的遮挡关系的同时大大减少大规模雪场景中积雪的计算量,并提高了计算精度;对于场景的飘雪,采用一种基于视点的雪粒子分层建模技术来减少雪粒子数量,将视点变换及降雪粒子系统移至GPU中进行加速计算;采用动态多旋转纹理来模拟飘落雪花的形状以增加其真实感;采用几何与纹理混合绘制的方式来减少大场景的复杂度.最终成功地实现了野外和城市两个大规模雪场景的实时漫游,在场景中可看到压雪累累的树枝雪挂景象及轿车上厚厚积雪等冬天美景.     

大规模复杂场景交互绘制技术综述

大规模复杂场景的快速绘制是虚拟现实、实时仿真和三维交互设计等许多重要应用的底层支撑技术,也是诸多研究领域面临的一个基本问题.随着近几年三维扫描和建模技术的飞速发展,三维场景的规模和复杂度不断增大,大规模复杂场景的交互绘制受到了国内外研究者越来越多的重视并取得了一系列研究成果.首先简要回顾了大规模复杂场景交互绘制的研究进展情况;然后通过对其中涉及的主要关键技术进行总结分析,并对国内外典型的绘制系统进行比较和分类,阐述了大规模复杂场景交互绘制的主要研究内容,给出了大规模复杂场景交互绘制系统所应包含的基本组成部分和一般框架;最后对今后的发展方向做出了展望.     

论实时绘制大规模场景的各种技术

近年来实时图形设计已经成为计算机图形学的研究重点.本文详细地为大家介绍开发一个实时绘制大规模三维场景的程序系统所用到的各种技术.     

三维虚拟场景绘制加速技术综述

加速三维图形的绘制对三维虚拟场景的交互式生成有重要作用。该文结合三维图形绘制流水线，概括了提高绘制性能的途径，综述了可见性处理、细节层次方法、基于图象的绘制以及大型几何数据库的操纵等主要的绘制加速技术。     

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

三维游戏场景中动态物体的遮挡剔除算法

在游戏场景中使用遮挡剔除技术后会比不使用的场景提高30%到70%不等的FPS,所以应尽量将遮挡剔除技术加入到游戏引擎中,而且遮挡剔除技术并不是只能使用到portal引擎中,它可以被使用到任意技术构建的引擎中。而由于现存的遮挡剔除算法对动态物体达不到真正的剔除,本文提出了一种剔除场景中动态物体的算法——区间扫描线Z缓冲器算法,并阐述了该算法的基本原理及实现步骤。     

一种复杂场景遮挡剔除的优化算法

采用GPU的遮挡查询功能提出了一种复杂场景的层次遮挡剔除算法,通过交替进行遮挡查询和可见节点的绘制,有效地减少了由于遮挡查询延迟造成的空闲等待时间.为了减少场景中不必要的遮挡测试,将遮挡查询问题描述为最优化决策问题,通过对每一帧遮挡查询的选择进行优化,能够使整个场景绘制的效率近似达到最优.实验结果表明,对于不同复杂度的场景,该算法可以明显地提高场景的绘制速度.     

Visibility Driven Rasterization

We present a new visibility driven rasterization scheme that significantly increases the rendering performance of modern graphic subsystems. Instead of rasterizing, texturing, lighting, and depth-testing each individual pixel, we introduce a two-level visibility mask within the rasterization stage which facilitates the removal of groups of pixels and triangles from rasterization and subsequent pipeline stages.
Local visibility information is stored within the visibility mask that is updated several times during the generation of a frame. The update can easily be accomplished by extending already available (in hardware) occlusion culling mechanisms (i.e. those of HP and SGI), where it is possible to integrate the additional functionality without any additional delay cycles. In addition to these existing hardware based occlusion culling approaches—which cull only geometry contained in bounding volumes determined as occluded —we are able to significantly accelerate the rendering of the geometry determined as visible . However, our approach does not specifically rely on such occlusion culling hardware.The proposed new rasterization scheme is well suited for hardware implementation, can easily be integrated into low-cost rasterizers, and its scalability can vary upon available chip real estate. Only incremental modifications of modern graphics subsystems are required to achieve a significant improvement in rendering performance.     

层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速绘制

大规模地表模型的实时绘制是虚拟现实技术中重要的研究课题之一。为了加速地表模型的绘制，人们采用视点相关的动态多分辨率层次细节模型方法，但是算法效率依然有待提高。该文提出一种层次可见性与层次细节地表模型相结合的快速地形绘制方法。算法旨在利用地表模型所具有的horizon特性在预处理中为地表多分辨率块模型建立相应的层次“块”可见性结构，快速判定地形块相对于当前视点的可见性，以减少多分辨率模型中模型细节的处理和绘制三角形的数目。同时为消除地表模型层次变化所带来的可见性错误，算法提出一种层次结构可见性计算方法，以修正多分辨率模型所带来的可见性动态变化。实验结果表明算法有效地提高了绘制效率，是可行的。     

高度复杂植物场景的构造和真实感绘制

绘制高度真实感的自然场景是计算机图形学研究领域的一个富有挑战性的难题,植物对象比如草地和树木是虚拟自然场景的重要组成部分,植物类繁多,形态各异,复杂的结构使其无论在造形、存储还是在绘制上都存在相当的困难,为了解决这个难题,根据植在特点,分别采用多边形,纹元和体纹理作为工餐来构成了不同的植物,并且分别给出了不同植物场景的简单构造方法,绘制的结果证明了这些构造和绘制方法是有效可行的。     

全局遮挡图

基于一种有效的全局可见性的紧凑数据表示形式——全局遮挡图,文章给出了一种新的针对视点活动区域的遮挡剔除算法,对一个视点活动区域,全局遮挡图表示了一组位于空间各个方向上的可见性临界面,这些可见性临界面提供了一个不可见性判据——凡是位于该临界面后的物体必是不可见的,全局遮挡图的优点在于：(1)大小与场景复杂度无关,仅取决于空间方向的离散精度;(2)可用深度图像的方式压缩存储;(3)判断遮挡性时计算量小,同时,文章提出一种自适应构建全局遮挡图的方法,该方法综合利用了图像空间和景物空间技术的优势,适用于普遍的三维场景模型,该文在一个城市场景中对算法效率进行了测试,结果显示遮挡剔除算法可有效地提高绘制效率。     

点集模型的直接可见性测试与基于视点的绘制

点集模型作为一种新兴的三维几何形体表示形式,近年来备受关注.本文运用点集法向计算与凸包构建等技术,对原始点集模型进行直接可视性计算,并利用可见性计算的结果对点集模型进行基于视点的绘制.算法首先对原始模型进行基于视点的精简,剔除大部分不可见点;再对精简后的模型进行球面对称变换,并构建变换后点集的凸包,进而提取出可见点集;最后运用真实感图形绘制技术实现可见点集的快速绘制.实验证明,本文算法能够快速地计算点集模型中采样点的可见性.该算法可应用于点集模型基于视点的绘制与曲面重建,以及点集模型的阴影绘制等领域.