3D游戏图形渲染引擎的设计与实现

图形渲染是3D图形引擎的重要组成部分,是评价3D引擎的一个重要标志。首先,简要地介绍3D游戏引擎;接着,分析3D游戏图形引擎设计;最后,论述3D游戏图形引擎实现过程。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法，即将现有的关节动画与单一网格动画相结合，利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果，并具有较好的实时性，且占用的存储空间不大，能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法*

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法,即将现有的关节动画与单一网格动画相结合,利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果,并具有较好的实时性,且占用的存储空间不大,能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

基于嵌入式的3D游戏图形渲染引擎的设计

介绍了游戏图形渲染引擎的常用方法,其次采用BREW和OpenGL ES技术,重点分析了图形渲染引擎的流程设计及关键技术实现,这样的图形渲染引擎真正地实现了高效性、灵活性和与硬件设备的无关性。     

物理引擎与图形渲染引擎绑定的研究与实现

近年来,物理引擎在计算机仿真模拟和游戏应用等领域扮演着越来越重要的角色.一款专业的图形渲染引擎与物理引擎相融合,能够更好地体现出虚拟现实场景的逼真性.在对国外专业的面向对象图形渲染引擎和牛顿物理引擎的基本内容和设计原理进行研究的基础上,分析了如何有效地将物理引擎与图形渲染引擎相互绑定,并给出了绑定系统的类库结构及实现方法.最后在实现的绑定平台下构建出了两个体现物体物理特性的虚拟场景.     

基于OSG三维引擎的数字地球模型设计与实现

针对三维数字地球模型的建设需求,结合场景图形管理技术和软件构件化设计思想,进行了面向实际工程应用的三维数字地球模型框架结构设计和关键技术及解决途径分析.该模型将三维地理信息、虚拟现实、粒子效果、立体声效、流媒体视频等进行一体化集成实现,便于适应复杂环境的模拟、分析和监视,应用前景广阔.     

基于可编程图形处理器的骨骼动画算法及其比较

骨骼动画相对于之前的动画方法具有占用空间小的优点,但是其代价是计算量的增加,从而导致绘制效率的降低.另一方面,近年来可编程图形处理器技术在计算机图形处理领域已得到广泛研究.因此,提出了基于可编程图形处理器实现骨骼动画的方法,采用了最先进的可编程处理管线.使用多种不同的方法在可编程图形处理器中实现了骨骼动画,并对其性能进行了分析与比较.该方法借助可编程图形处理器强大的计算能力,分担了骨骼动画中的顶点更新的计算任务,从而大大提升了骨骼动画的绘制效率.     

基于三维结构的骨骼动画技术在二维动画中的应用

动画造型的运动控制是二维动画由传统手绘向计算机辅助制作转变过程中的重点、难点问题之一。针对这一问题,研究分析三维骨骼动画技术的数据结构和运动原理,并将其应用到二维动画制作过程中,同时结合二维动画的数据特点,提出三维骨骼和二维图形之间的绑定方法,实现基于三维骨骼的二维动画过程。应用结果表明三维结构的骨骼动画技术能够有效提高二维动画制作效率和动画质量。     

浅析3D动漫造型协同创新设计方法

动漫造型的设计是一项依赖于脑力、创造力以及想象力的活动,能够体现出知识经济的特点,其中需要交互式的图形系统和分析计算为主的计算机辅助设计系统,这样才能为设计人员提供工具,实现人机交互．但是这并不能为设计人员的创造性思维有所帮助,也不能支持协同设计。本文首先对3D动漫造型的发展情况进行简述,之后分析3D动漫造型协同创新设计研究现状,结合现状提出3D动漫造型协同创新设计方法,从而引发动漫产业在国际市场上的发展,保证期发展前景的广阔性。     

可微绘制技术研究进展

可微绘制技术是当前虚拟现实、计算机图形学与计算机视觉领域研究的热点,其目标是改造计算机图形学中以光栅化或光线跟踪算法为主的真实感绘制流程,支持梯度信息回传以计算由输出图像的变化导致的输入几何、材质属性变化,通过与优化及深度学习技术等相结合支持从数据中学习绘制模型和逆向推理,是可微学习技术在计算机图形学绘制技术中的应用的具体体现,在增强/虚拟现实内容生成、三维重建、表观采集建模和逆向光学设计等领域中有广泛的应用前景。本文对可微绘制当前的发展状况进行调研,重点对该技术在真实感绘制、3维重建和表观采集建模中的研究和应用情况进行综述,并对可微绘制技术发展趋势进行展望,以期推动可微技术在学术界和产业界的进一步发展。     

3维立体动画制作的视觉效果评价

目的 视觉效果评价是3维立体动画制作过程中不可忽略的一环。评价过程主要依靠专业人员的行业经验,受人员知识水平、测试环境等因素的影响。针对该问题,提出了一个主客观结合的评价模型。方法 首先建立了一个面向前期制作的三维动画场景数据集用以训练和测试,针对视觉效果评价的两个重要指标:立体感和视觉舒适度,进行主观实验得到相应的分数;提取全局视觉舒适度特征和感兴趣区域立体感特征,使用支持向量回归(SVR)方法,经过训练和测试得到舒适度评价模型和立体感评价模型。结果 通过将性能验证实验得到验证场景的主观分数与评价模型给出的结果进行比对,结果表明,运用评价模型得到的预测分数与观众主观分数基本一致,该模型可以对影响视觉效果的视觉舒适度和立体感予以5级量化评分。结论 本文所提出的视觉舒适度和立体感评价方法,能建立影响视觉效果的特征与主观评分间的关系,用得到的模型预测分数给制作人员一个及时直观的调节依据标准。     

Realistic modeling and animation of human body based on scanned data

In this paper we propose a novel method for building animation model of real human body from surface scanned data. The human model is represented by a triangular mesh and described as a layered geometric model. The model consists of two layers: the control skeleton generating body animation from motion capture data, and the simplified surface model providing an efficient representation of the skin surface shape. The skeleton is generated automatically from surface scanned data using the feature extraction, and then a point-to-line mapping is used to map the surface model onto the underlying skeleton. The resulting model enables real-time and smooth animation by manipulation of the skeleton while maintaining the surface detail. Compared with earlier approach, the principal advantages of our approach are the automated generation of body control skeletons from the scanned data for real-time animation, and the automatic mapping and animation of the captured human surface shape. The human model constructed in this work can be used for applications of ergonomic design,garment CAD, real-time simulating humans in virtual reality environment and so on.     

Using 2- and 2 -dimensional seed filling in view lattice to accelerate volumetric rendering

In this paper we propose new methods for calculating the projection of an opaque 3-dimensional 6-connected volumetric object into a two-dimensional view using 2- and 2 -dimensional seed-filling in the view space. When a 3-dimensional volumetric data set is sampled by parallel rays at a resolution exceeding the Nyquist ratio, the 6-connectivity of objects is maintained from volume lattice to view lattice. Given a seed point for each 6-connected object in the volumetric data set, a seed-filling algorithm may access all sample points in view lattice, while simultaneously composing the rendered view. The algorithms presented in this paper minimize the number of voxels that need to be processed. We implemented these methods on a general purpose computer architecture and tested them with several artificial and real-life medical volumetric data sets. It is shown that the algorithms may be used to speed up the parallel ray casting of opaque medical objects. The actual frame rate achieved by the combined method allows interactive (10 frames/sec) rotation of the object on a common single-processor personal computer without specialized hardware.     

三维人脸捕获建模和动画技术综述

从历史发展和当前的研究现状的角度对三维人脸建模和动画算法进行综述,通过对三维捕获、参数化人脸建模和动画、表情克隆等问题及其典型算法的基本原理、优缺点等的分析,对它们的特性进行描述和比较.展望进一步值得研究的问题和方向.以期读者对三维人脸建模和动画的主流技术有较全面的了解,并对未来的研究工作有所帮助.     

A coupled HMM approach to video-realistic speech animation

We propose a coupled hidden Markov model (CHMM) approach to video-realistic speech animation, which realizes realistic facial animations driven by speaker independent continuous speech. Different from hidden Markov model (HMM)-based animation approaches that use a single-state chain, we use CHMMs to explicitly model the subtle characteristics of audio-visual speech, e.g., the asynchrony, temporal dependency (synchrony), and different speech classes between the two modalities. We derive an expectation maximization (EM)-based A/V conversion algorithm for the CHMMs, which converts acoustic speech into decent facial animation parameters. We also present a video-realistic speech animation system. The system transforms the facial animation parameters to a mouth animation sequence, refines the animation with a performance refinement process, and finally stitches the animated mouth with a background facial sequence seamlessly. We have compared the animation performance of the CHMM with the HMMs, the multi-stream HMMs and the factorial HMMs both objectively and subjectively. Results show that the CHMMs achieve superior animation performance. The ph-vi-CHMM system, which adopts different state variables (phoneme states and viseme states) in the audio and visual modalities, performs the best. The proposed approach indicates that explicitly modelling audio-visual speech is promising for speech animation.     

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。