保持三维模型内在属性特征的水墨绘制

为了解决非真实感渲染方法中三维模型的细节特征保持不足的问题,提出一种基于三维模型内在属性特征绘制图的带水墨画效果的非真实感渲染方法.将模型曲面的平均曲率转化为表面材质,使用帧缓冲对象渲染到纹理,经过像素变换、高斯模糊等处理得到水墨效果;再经过非线性映射得到黑白分明的内在属性特征绘制图,然后在图像空间通过GPU进行图像处理;通过调节光源位置可以实时地调整水墨笔画的分布,调整阈值以改变特征细节的展示层次.大量实例结果表明,文中方法是高效、可靠的.     

结合动力学模拟的手绘服装动画生成

手绘服装动画是艺术化绘制风格与服装运动规律的结合体,将手绘风格与服装运动模拟相融合,提出一种高效生成具有手绘效果的服装动画方法.通过手绘图来指定服装动画的艺术效果,并基于逆向动力学原理,采用非线性优化方法从用户输入的手绘图中恢复出服装运动的动力学参数;在此基础上,设计实现了基于广义的中间帧插值方法和结合显式动作数据的外推方法,自动生成用户所期望的、与手绘图风格一致的服装动画序列.实验结果表明,该方法可有效地生成融合服装物理运动属性并保留动画师手绘风格的服装动画,显著提高了手绘服装动画的制作效率.     

基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法

为了充分利用GPU的海量线程并行架构,提高等值面可视化效率,提出一种基于区间树硬件加速索引的Marching Cubes算法.该算法在预计算阶段利用GPU构造多区域的区间树作为体数据体素的值域索引;在实时运行阶段根据用户给定的阈值,通过该索引并行地搜索活跃体素,并生成活跃体素的多级索引,然后分配线程处理活跃体素,抽取并绘制等值面.将文中算法应用到不同体数据上的实验结果表明,其能够显著地提高现有Marching Cubes算法的效率;与现有的GPU基准算法相比,最高能达到4～10倍的加速比.     

自适应多采样扫描转换算法

随着片元着色器的可编程能力不断提高和新型图元的出现,扫描转换必须加强多采样时的处理能力.经典的边方程扫描转换算法便于实现多采样,但采样点测试的计算量大并且存在冗余测试,为此提出一种自适应多采样扫描转换算法.该算法的多采样集中在"边界片元",并结合点采样和区域采样技术根据自适应细分规则细分边界片元进行采样点的测试;避免了边方程算法中进行采样点测试时的乘法运算,减少了采样点的冗余测试,提高了多采样时扫描转换的性能.实验结果表明,文中算法在较小代价下达到或接近有相同采样点数的超采样反走样能力.     

多分辨率点状地标实时渲染研究

大规模点状地标的高性能实时渲染是地理信息系统和计算机图形技术面临的一项具有挑战性的难题。采用多分辨率的技术是解决上述问题的有效方法,其本质是通过动态控制显示的规模获得最佳的显示效果和性能。根据不同层次分辨率的点状地标的空间分布特点,提出一种基于空间分割和视点高度的显示规模控制方法,推导了帧时间计算公式,由此确定最佳空间分割尺寸。通过两个不同层次点状地标的空间分割和性能测试,给出了最佳空间分割尺寸,验证了基于空间分割的多分辨率点状地标渲染方法的正确性和有效性。     

基于物理模型的三维火焰实时渲染

火焰等无规则物体的模拟近年来成为计算机图形学中的一个研究热点。传统的基于粒子和纹理技术生成的火焰,并不能真实地反映物体的运动过程,生成的火焰效果图具有随机和生硬的特点。为了解决火焰模拟过程中难以实现的实时性和真实感的问题,文中采用一种基于物理模型的火焰实时渲染方法,应用有限差分法求解Navier-Stokes方程,采用半拉格朗日法求解平流项,扩散方程则利用隐式迭代方法进行求解,利用GPU强大的并行计算能力对求解过程进行加速,利用光线投射算法对火焰进行渲染,最后生成了逼真的火焰图像。实验结果表明该方法实现简单,渲染速度快,显示的效果真实。     

意大利RIS-2K探地雷达数据解密及其快速可视化方法

RIS-2K探地雷达数据结构一直不公开,给利用RIS-2K雷达实测数据带来了极大的困难。为此,对RIS-2K探地雷达数据进行了分析与多方测试,基本摸清其数据结构,并编程实现了对RIS-2K探地雷达数据的读取。在常规可视化方法基础上,应用GPU并行技术实现了RIS-2K探地雷达数据快速可视化,有效解决了常规可视化速度慢及界面冻结问题,满足了对实测探地雷达资料进行实时处理解释工作的需要。试验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

火焰动画快速模拟的新方法

针对火焰动画难以快速建模和绘制的问题,提出了完全利用GPU过程化生成火焰动画的高效算法。先用建模工具在预处理阶段构建一个由平面正方形组成的三维模型,在绘制阶段通过GPU编程对这些方形进行Billboard方式的变换,并用一些简单公式对他们的运动方式、大小和颜色来用过程化方式进行控制,最后通过alpha混合得到最终结果。算法完全在GPU里实现,能满足实时的绘制要求。     

渲染天空 重现大地

需要软件：Adobe Photoshop软件你会学到：通过Raw格式调整照片反差,利用渐变为天空增加层次需要时间：约15分钟想拍摄拥有大面积天空的照片时,曝光总是摄影师的一个大麻烦。我们既想将天空拍出更多层次,还希望地面不在一片漆黑之中。     

3DGIS环境下雨雪天气实时仿真

3D GIS最重要的特征之一就是虚拟现实表现,其本质是可视化技术与GIS数据库的整合,以满足各种应用如生态农业、灾害预测等方面的需求。以GIS数据库的环境数据和气象数据为基础,通过对雨雪的效果模拟,将GIS气象数据以实时的可视化形式逼真地表现出来。实验方法采用粒子系统,对单个点元赋予利用Photoshop制作的大面积纹理,这样采用的粒子数减少到普通粒子系统的十分之一,渲染速度为普通粒子系统的十倍以上,以较小的系统资源消耗达到了更加实时逼真的效果,对雪的动态堆积和雨水地面效果采用GPU加速3维渲染,原型系统同时能接受用户对实验环境如粒子纹理、雨雪量的设置。提出根据气象数据进行天气模拟的自适应策略,从而更加适应实际应用需要。