基于GPU的真实感毛发快速绘制

提出一种基于图形处理器(GPU)加速的真实感毛发快速绘制方法.方法通过混合绘制多层次的半透明纹理层来表示物体表面的毛发效果,并在绘制过程充分运用了GPU的可编程功能.其中采用GPU的顶点绘制器来完成多层网格层顶点位置的计算;采用像素绘制器来实现毛发特殊光照效果的计算.实验表明,通过采用GPU可编程计算,毛发的绘制速度得到了明显提高.方法对中等规模的模型达到了实时的毛发绘制速度,并具有逼真的仿真效果.     

基于多项式纹理的Lengyel毛发实时绘制

针对普通绘制毛发光照效果方法存在的实时性较差的问题,提出一种基于多项式纹理的Lengyel毛发实时绘制方法,将多项式纹理融入Lengyel绘制毛发方法中。在预处理阶段,对毛发模型进行采样,并计算纹元的多项式纹理系数,利用该系数计算不同光照下纹元的亮度信息,通过所得亮度信息确定当前光照下纹元的颜色值,并由内到外对毛发网格层进行融合绘制。实验结果表明,该方法可以满足中等规模物体的实时绘制需求。     

基于层状纹理切片表示法的短毛造型系统

提出了一个真实感短毛的实时绘制与造型系统。该系统采用快速的层状纹理切片技术进行毛发表示,保证了真实感短毛绘制和造型的实时性。在毛发造型方面,系统采用倒伏向量场和长度标量场来控制模型表面短毛的形态变化,并提供了多种造型工具,如梳理、吹风、引力棒、插值、扰动等。利用这些造型工具,用户可以灵活、直观地对短毛形态进行编辑与设计。系统还提供了一个毛发纹理生成器,使用户可以通过设计毛发纹理来对毛发的粗细、疏密和颜色等属性进行整体控制。实验结果表明,本文系统具有较强的短毛造型能力,并具有非常好的可操作性和用户交互性。     

基于Wang Tiles的几何纹理合成

提出了一种基于Wang Tiles的几何纹理合成方法来在不同物体表面上即时地生成几何纹理.首先根据给定的几何纹理预计算出一组Wang Tiles,然后用这组Wang Tiles在不同的目标物体上即时生成新的几何纹理.尽管基于Wang Tiles的方法已经应用于图像纹理,但由于几何纹理采用了与图像纹理完全不同的表示方式,因此需要用完全不同的方法来处理.采用了基于约束的几何纹理合成技术自动生成几何纹理Wang Tiles,从而保证了生成的几何纹理Wang Tiles在所有排列下都能保持其几何连续性.与现有的方法相比,生成的几何纹理Wang Tiles可以重用到不同的目标物体上,同时占用的存储空间及计算量更小,速度更快.     

环形物体的两步纹理映射算法

鉴于现有的两步纹理映射技术对环形物体表面的纹理映射均不适用,为此提出了一种两步纹理映射方法,用于解决环形物体的纹理映射问题。该算法选择圆环表面为中介曲面,首先运用面积等比约束方法将两块相同类型的纹理分别映射到圆环的上下两侧表面,并通过对纹理拼接区域进行插值预处理来消除纹理接缝;然后采用中介表面法向法将圆环表面的纹理进一步映射至物体表面。实验结果表明,该算法可将平面纹理映射至多种环形物体表面,不仅纹理形变小,且保持连续,能够较好地满足虚拟现实与真实感绘制对环形物体表面的纹理映射要求。     

基于GPU真实感毛发绘制

基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的真实感效果.实验结果表明,该方法能够实时处理中等规模的模型,这对于毛发物体在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用具有重要的价值.     

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.     

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。     

基于图形硬件的辐照度环境纹理图的计算方法

辐照度环境纹理图是绘制任意光照环境下漫反射物体表面的一种有效的方法。为了实现动态光照环境下辐照度环境纹理图的实时绘制,基于当前的通用图形硬件,提出了一种采用顶点着色器快速计算辐照度环境纹理图的方法。该方法从分析球面调和函数入手,首先得出环境贴图的二次多项式表达形式;然后用顶点着色程序对多项式系数和球面调和函数进行加速计算,以快速生成辐照度环境纹理图;最后对于动态光照环境,则通过对环境纹理图的分级细化来加快光照系数的计算,进而实现了动态光照环境下辐照度环境纹理图的重新绘制。实验表明,在动态光照条件下,采用该方法在获取真实感光照效果的同时,其运算速度也能满足交互系统的需求。     

基于二维纹理映射的镜面反射加速绘制

针对物体表面镜面反射现象的绘制,提出了一种新的基于二维纹理映射技术的加速算法。将具有镜面反射表达式的Phong模型分解成多个简单的数学函数,预先离散采样计算后作为纹理对象传给显卡。使用OpenGL多重纹理技术,将每个纹理对象放入相应的纹理单元,分别设置其组合函数,将多个纹理的运算组合起来。将三角片顶点坐标及多组纹理坐标传入,从而实现了物体镜面反射现象的实时绘制。实验结果表明,该算法大大提高了绘制的性能。     

基于Lengyel方法的动态毛发模拟研究

分析各种基于Lengyel方法模拟动态毛发技术。通过忽略质点-弹簧系统中的剪应力和折叠力,并假定提供位移力的弹簧不发生伸缩,得到一种“质点-刚性杆系统”,把它引入到Lengyel方法中,结合非线性插值计算shell层偏移量的方法来控制各s     

Curling and clumping fur represented by texture layers

Fur is present in most mammals which are common characters in both movies and video-games, and it is important to model and render fur both realistically and quickly. When the objective is real-time performance, fur is usually represented by texture layers (or 3D textures), which limits the dynamic characteristics of fur when compared with methods that use an explicit representation for each fur strand. This paper proposes a method for animating and shaping fur in real-time, adding curling and clumping effects to the existing real-time fur rendering methods on the GPU. Besides fur bending using a mass-spring strand model embedded in the fur texture, we add small scale displacements to layers to represent curls which are suitable for vertex shader implementation, and we also use a fragment shader to compute intra-layer offsets to create fur clumps. With our method, it becomes easy to dynamically add and remove fur curls and clumps, as can be seen in real fur as a result of fur getting wet and drying up.     

实时绘制带斑纹的毛发

提出一种将reaction-diffusion过程纹理与Lengyel的毛发绘制算法相结合，实时生成带有斑纹的毛发的方法。利用vertexshader和pixel shader等硬件扩展功能对Lengyel方法进行了改进，不但提高了绘制速度，而且使得毛发的光照计算更为准确．     

虚拟手术中的模型实时绘制

实时的视觉反馈在虚拟手术中可以加强操作者的沉浸感。该文分析了体绘制和面绘制的优缺点,在系统实时性的要求下,实现了基于立体纹理映射的三维体模型的面绘制。算法在容许实时交互的同时,为操作者提供了真实感较强的视觉反馈。由于文中立体纹理生成及纹理坐标计算的特殊性,对虚拟手术中的拉压变形和切割等操作也能很好地处理。     

半透明三维物体表面光泽真实感实时渲染方法

针对具有半透明特性玉石的真实感渲染问题,提出一种利用高光层、漫反射层、透射层三层光照模型叠加的解决方法。首先对散射层结合漫反射剖面来模拟半透明玉石的次表面散射效果,提出一种可改变漫反射剖面的散射方法,表达不同种类玉石漫反射剖面的特点;然后对透射层利用预计算的本地厚度贴图结合高斯线性和,实现基于表面厚度光的透射效果,再在能量守恒的基础上与基于微平面的高光反射项进行叠加,得到一个基于三层光照模型的真实感半透明材质表现。实验结果表明,所提出的方法能实现不同种类半透明玉石真实感渲染,且在片面数达160万时可保证30帧/秒的实时效率。     

高精度高速度曲面建模的3维地表模拟和漫游算法

三维真实感地形场景是生态系统模拟、虚拟地理环境和三维GIS不可或缺的要素,而高精度高速度曲面建模方法可以动态实时构建高精度曲面模型。论文引入高精度高速度曲面建模方法,提出了一种可以动态生成地表模型并实时绘制和漫游三维真实感地表的方法。该方法实时动态建立高精度DEM,结合改进的视点依赖多分辨率绘制方法,随视点改变动态重建并绘制当前DEM。首先建立当前可见场景的DEM,然后通过依赖于视点的简化等处理建立层次细节模型,进行实时场景绘制和漫游,随视点改变,在当前场景基础上动态加点和减点更新DEM及层次细节模型,生成当前可见场景,以次循环。实例测试表明,算法可产生真实感较强的场景,实时漫游效率较高,模拟精确。