实时爆炸效果的真实感模拟

文中给出了一个利用粒子系统模拟爆炸效果的实时生成算法。爆炸时产生许多大小不一的碎片 ,用粒子系统来模拟这些碎片时 ,考虑到图像的绘制和实时动态效果 ,采用了两级粒子的方法 ,并利用OpenGL编程实现 ,得到了比较真实的三维效果。     

真实感树木绘制技术研究

真实感树木绘制技术的研究是计算机真实感图形学的一个热点领域,因为树木复杂的细节结构使其在绘制上存在着相当大的困难.主要讨论了真实感树木的绘制方法,对国内外在该领域的工作成果进行了较为系统的介绍,并对各种绘制方法的优缺点进行了分析,最后展望了该技术的发展.     

真实感植物绒毛建模和实时绘制

提出了一种植物绒毛建模方法,通过定义一组参数来控制在植物造型表面生成各种形态的绒毛。该方法利用Poisson-disk分布模式确定器官曲面上绒毛的分布,并根据网格曲面的面积确定绒毛的密度,避免了在不规则曲面网格模型上生成不均匀的绒毛。绒毛的实体可用曲线或圆柱体表示,绒毛的长度、半径、卷曲度、方向和密度等参数都考虑了植物器官的位置信息。该方法对植株规模的模型达到了实时的处理要求,能够有效地生成各种具有真实感的植物表面绒毛效果。     

基于IFS的树木形态模拟真实感的研究

为了更加真实模拟树木的形态，探讨了几种基于IFS的彩色树木模拟技术：主要包括彩色树木自然着色的方法；自然光照状态下各种树影的绘制方法。此外，为了模拟树木的各种不同形态，研究了随机因素和迭代概率对树木形态的影响。模拟实验验证了文中提出方法的可行性和有效性。     

真实感雨线绘制

雨线的真实感绘制极具挑战性.雨滴在下落过程中会发生快速的震荡,由于光线在其中的反射和折射而具有复杂的光学效果,在人眼和摄像机观察时会产生运动模糊形成雨线.提出一种基于Monte Carlo光线跟踪的方法用于绘制真实感雨线.通过预先对雨滴震荡周期内每个离散时间点的雨滴三角形网格建立加速结构,并利用雨滴运动包围盒与采样光线的相交计算,大大加速了光线与雨滴的相交测试;使用自适应采样技术避免了对图像中每个像素点都使用大的采样数,提高了采样效率,加速了图像的绘制.将本文方法集成于离线绘制器(PBRT)中,生成了具有真实感的雨线图像和雨景动画.实验结果表明,本文方法能真实地模拟雨滴的震荡和光线在雨滴中的多次反射和折射,并能在包含任意类型光源的场景中有效地绘制真实感雨线.     

基于粒子系统的实时雨模拟

基于流体动力学和粒子系统理论，给出了一种实时生成三维雨的方法。算法以矩形基本粒子对雨粒子进行造型，采用动态纹理映射技术和透明度扰动方法，根据雨滴的降落运动方程，来描述不同大小雨粒子受到重力和空气浮力、阻力影响时的运动效果，采用与视点相关技术动态生成三维降雨场景。与传统的雨模拟算法相比，该算法既正确模拟了雨的运动行为，又降低了计算复杂性，真实再现了雨的三维视觉效果，在满足实时交互漫游的前提下表现出较强的真实感，具有一定的实用价值。     

基于IFS的树木形态模拟真实感的研究

为了更加真实模拟树木的形态,探讨了几种基于IFS的彩色树木模拟技术:主要包括彩色树木自然着色的方法;自然光照状态下各种树影的绘制方法.此外,为了模拟树木的各种不同形态,研究了随机因素和迭代概率对树木形态的影响.模拟实验验证了文中提出方法的可行性和有效性.     

雪场景真实感的实时建模与绘制

针对计算机图形学中雪场景的真实感渲染的难题,提出了一种实时绘制高真实感雪景的方法。首先采用类衰减正弦函数模拟雪花运动轨迹,在保证真实性的同时大大提高其实时性;然后基于温度变化与不同地表类型影响,提出了实时积雪-融雪模型,通过计算无损失的热传递积雪方程,提高了交互积雪场景动态渲染的真实性;最后采用GPU图形硬件加速技术提高了整个过程的计算效率,绘制效果逼真。     

虚拟场景中的实时降雪模拟

降雪是一种重要的自然现象,对降雪的模拟可以大大提高虚拟场景的逼真度。文中在分析粒子系统建模方法的基础上,给出了一种雪粒子模型,该模型对雪的物理模型进行了适当简化:通过控制雪粒子的大小、形状、密度(数量)来实现雪强度的模拟;通过控制雪粒子的运动来模拟风对雪的影响,并对雪粒子的产生域进行了讨论,使其满足视点运动的要求。实践表明,该粒子系统模型可在复杂的三维场景中实时地模拟降雪现象,仿真效果逼真。     

真实感雾的实时绘制

提出了一种真实感雾的实时绘制新方法,该方法对以刻画光能穿过雾这类参与介质发生的吸收、自发射、散射和内散射等光学现象的光能传输方程进行一定的近似,利用余弦函数并通过改变其中的相位参数作为衰减系数实现了非均匀、多层次的静态与动态真实感雾的实时绘制。     

真实感眩光效果实时绘制

针对现有眩光效果绘制方法的真实感和速度问题,提出一种基于GPU的真实感眩光效果绘制方法.首先根据光圈和镜头生成带有随机镜头噪声的二维衍射光栅图像;其次考虑夫琅禾费和菲涅耳2种不同的衍射效果,利用预存算法系数的快速傅里叶变换模拟衍射效果的光学过程,并通过衍射效果的光谱模型实现真实感绘制,同时利用2个独立的一维高斯卷积核加速实现bloom效果;再通过随机小角度旋转和混合操作进行真实感增强;最后采用实时光线跟踪渲染框架,在三维场景中实现了真实感眩光效果的实时绘制.该方法的主要步骤采用CUDA实现,充分利用了GPU强大的并行计算能力并兼顾考虑存储器优化策略.实验结果表明,文中方法绘制结果具有较强的真实感和实时性.     

虚拟现实系统实时性的研究与综合运用

一个成功的虚拟环境将是极其复杂的,有必要提供某种框架或者平台使得新的应用可以在已有的虚拟环境系统开发工具的基础上进行开发。本文在对系统实时性研究的基础上,介绍了利用Creator建模工具来实现实时视景的具体方法。     

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。     

真实感实时绘制技术综述

真实感实时绘制是在当前图形算法和硬件条件限制下提出的在一定时间内完成真实感绘制的技术。由于要描述的真实世界的复杂性和软、硬件等条件的约束，在真实感和实时 之问采取折衷处理是不可避免的。本文深入阐述了该领域内的首要问题及相应的解决方案，并研究了提高真实感实时绘制的软件技术。     

虚拟现实中基于图象的绘制技术

对目前出现的各种基于图象的绘制方法进行分类介绍和综述，同时结合作者的研究工作，指出了需要进一步研究的内容。     

虚拟现实应用中的并行渲染技术

虚拟现实应用要求图形系统具备实时渲染复杂、精细场景的能力。基于PC机群的并行渲染系统具有性价比高、扩展性好的特点,适合虚拟现实应用。该文针对虚拟现实应用设计并实现了一个保留模式的sort—first并行实时渲染系统,对影响渲染性能的关键因素进行研究,给出具体实现步骤、试验验证数据和结论。应用表明,该方法能够实现系统的高效并行计算及虚拟现实应用中的复杂场景实时处理。     

大规模真实感固流交互实时绘制方法

针对大规模水面固流交互模拟过程中物体运动和水波扩散不真实且实时性差的问题,提出一种大规模水环境实时交互绘制方法.首先采用分区模拟的方法取代传统的整体高度细节方法,实时模拟大型水域环境,降低计算复杂度;然后在物体运动过程中引入波浪力,结合自定义风力因子实现物体随波逐流的运动效果;在交互波生成过程中,引入正态分布函数对物体三角形面片进行计算,以增强水面波生成的真实感;最后采用结合流体黏度和表面污染形成的衰减公式来改进波动方程,使水波扩散效果更加平滑稳定.实验结果表明,在保证实时性的基础上,该方法能更真实地模拟物体在水面上的运动,同时有效地表现交互过程中水波的生成与扩散过程.     

基于虚拟现实的渲染优化算法

随着虚拟现实技术的不断发展，对虚拟场景的真实度要求也越来越提高.然而在虚拟场景中，复杂的地形、大量的植被和建筑使需要渲染的数据量大得惊人，故渲染速度成为了虚拟现实技术的一大瓶颈.现有的研究并不能很好的提升虚幻引擎中的渲染速度，还会出现“突越”和对视野外模型剔除效果差的问题.本文提出一种游戏线程与渲染线程并行和双层裁剪算法.首先在虚幻引擎中将游戏线程与渲染线程并行以提升渲染速度，然后使用淡入淡出细节层次算法进行第一层裁剪，最后使用缓慢剔除算法进行第二层裁剪，提升剔除效果.实验证明，该方法与串行线程相比渲染速度提升了40%，与传统单层裁剪算法相比，帧率也达到了55.     

虚拟演播三维实时渲染引擎控制器

研究了虚拟演播三维实时渲染引擎控制器的设计中架构、通信方式以及控制协议等相关问题.虚拟演播三维实时渲染引擎是虚拟演播技术核心技术部件,除了在渲染功能上与普通三维图形渲染引擎的区别,更重要的一个区别的在于面向虚拟演播的应用的控制器的设计.控制器的架构设计满足演播的要求,同时演播过程中对场景的控制需要通过控制器传输到渲染模块,控制器与渲染模块的通信方式设计为协议驱动的TCP方式,它保障了渲染的实时性同时也能保证控制协议的可扩展性,便于后续的研究及开发.     

RayCaching: Amortized Isosurface Rendering for Virtual Reality

Real-time virtual reality requires efficient rendering methods to deal with high- resolution stereoscopic displays and low latency head-tracking. Our proposed RayCaching method renders isosurfaces of large volume datasets by amortizing raycasting over several frames and caching primary rays as small bricks that can be efficiently rasterized. An occupancy map in form of a clipmap provides level of detail and ensures that only bricks corresponding to visible points on the isosurface are being cached and rendered. Hard shadows and ambient occlusion from secondary rays are also accumulated and stored in the cache. Our method supports real-time isosurface rendering with dynamic isovalue and allows stereoscopic visualization and exploration of large volume datasets at framerates suitable for virtual reality applications.