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快速绘制角色技术-计算机图形学与角色群组仿真

时间:2023-10-31 理论教育 版权反馈
【摘要】:角色绘制根据对实时性的要求可分为非实时绘制和实时绘制[87]。LOD技术将一个模型简化为多个不同的三角形分辨率层次,在实际绘制过程中,根据对视觉的贡献率选择不同的分辨率层次。目前LOD技术有离散LOD、连续LOD、视点相关的LOD和层次LOD几种[17]。Schaufler[102,103]提供一种动态替代板技术实现快速绘制,通过重新渲染原多边形模型更新Billboard的纹理,但重新渲染多边形模型需要消耗很多时间。

快速绘制角色技术-计算机图形学与角色群组仿真

角色绘制根据对实时性的要求可分为非实时绘制和实时绘制[87]。非实时绘制侧重于角色模型的真实感,为了追求真实感不惜增加时间开销,主要应用于电影电视动画等方面。实时绘制侧重于交互性和绘制速度,真实感被放在次要位置,主要应用于虚拟战场、实时仿真、紧急疏散演习、城市管理和群体性行为仿真等领域

计算机能够达到实时绘制取决于两点:

(1)所采用的计算机平台具有很高的运算速度;

(2)所绘制的目标模型拥有尽量少的面片数。

在固定帧速率条件下,一台计算机所能绘制的原始几何面片数是有限的,因此简化绘制目标的复杂度是实现复杂模型实时绘制的主要方法,即通过减小计算量来实现实时性能。常用的模型简化方法有LOD简化技术和基于图像的渲染技术。(www.xing528.com)

LOD技术将一个模型简化为多个不同的三角形分辨率层次,在实际绘制过程中,根据对视觉的贡献率选择不同的分辨率层次。目前LOD技术有离散LOD、连续LOD、视点相关的LOD和层次LOD几种[17]。离散LOD将模型预处理为互相独立的细节层次模型,连续LOD在运行时计算LOD细节模型,视点相关的LOD可能会对一个单独的物体使用几个不同的LOD层次,层次LOD将若干个小物体组合为一个整体进行简化而不是对每个物体进行简化,解决了小模型的显示问题。Heok[17]和何晖光[88]分别给出了一个LOD方法的综述和网格模型简化的综述,潘志庚[89]给出了多细节层次模型自动生成技术的综述,Chadwick[90]给出了一种动画角色的层次化创建方法,Hoppe[91,92]给出了一种不规则网格的离散简化与渐进式简化方法,Cignoni[93]比较了各种网格简化算法的优劣,Ogren[94]给出了一种基于连续LOD的实时地形渲染算法,2005年张昌明等[95]给出了一种基于边折叠的多边形网格模型简化算法,在减少屏幕误差的前提下提高图形绘制速度。

基于图像的绘制(Image-Based Rendering,IBR)技术[19,96,97]又分为无几何、基于隐式几何和基于准确几何三类。无几何图像渲染使用全景图来构建虚拟环境,在虚拟环境中漫游相当于选择不同的全景图。基于Billboard的渲染方法则是一种基于隐式几何的图像渲染方法。而传统的纹理映射方法是一种依赖于准确的几何模型但只需要少量图像的方法。图像渲染方法的优越性是生成图像的质量与场景的复杂性无关,不必通过使用专门的硬件加速就能获得很强的真实感和实时的交互速度。

Billboard是一种常用的复杂模型简化和渲染技术,它将模型投影成一幅图像,使用以该图像作为纹理的平面板代替模型进行快速渲染。BillBoard技术与Alpha-Texture结合,可以显示如烟、雾、火、爆炸、云[98,99,100]树木[101]等多种难以描述的物体。这类物体采用多边形建模需要大量的多边形,而采用BillBoard技术只需少量的多边形,但Billboard只能渲染静态的图像,不能在三维场景中展现模型的动态效果,这样就很大地限制了它的应用范围。Schaufler[102,103]提供一种动态替代板技术(Dynamic Impostors)实现快速绘制,通过重新渲染原多边形模型更新Billboard的纹理,但重新渲染多边形模型需要消耗很多时间。Max[104]通过预计算获得离散视点位置的纹理图像,然后通过插值使这些纹理图像生成连续的纹理。2004年Anton[105]通过图像简化,使用15~50个纹理三角形表示树木模型,采用离散LOD方法渲染森林场景。2007年Deng[106]根据树木模型建立多分辨率Billboard云层次,并通过视点距离与重要性选择层次实现交互式植物渲染。

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