3D場(chǎng)景中大規(guī)模群體角色實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來,群體動(dòng)畫作已被廣泛地應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域,包括數(shù)字娛樂、訓(xùn)練系統(tǒng)、城市規(guī)劃和人工智能研究等各個(gè)方面,因此作為群體動(dòng)畫重要組成部分的群體實(shí)時(shí)渲染也成為眾多專家學(xué)者研究的對(duì)象。目前,大家研究的重點(diǎn)主要集中在兩個(gè)大的方面:一方面是對(duì)群體角色規(guī)模的追求,另一方面又要尋求群體角色外觀的真實(shí)性。但是,群體的數(shù)量和真實(shí)感卻是相互矛盾的兩個(gè)方面,因?yàn)槿绻布阅芩胶腿后w渲染技術(shù)暫時(shí)無法改進(jìn)的話,提高角色渲染的真實(shí)感就必然會(huì)增加運(yùn)算量,從而減少能夠渲

2、染的角色個(gè)數(shù),反之,如果增加群體角色個(gè)數(shù),則只有降低單個(gè)角色外觀的真實(shí)性。于是,要保證實(shí)時(shí)要求的基礎(chǔ)上,同時(shí)增加群體角色數(shù)量和提升視覺外觀真實(shí)感的問題,已經(jīng)成為極富挑戰(zhàn)性的研究。
　　 為了增加群體角色的數(shù)量,可以采用多種大規(guī)模群體加速技術(shù),如幾何模型簡(jiǎn)化、剔除算法和實(shí)例化技術(shù)等。本論文在對(duì)傳統(tǒng)的幾何建模技術(shù)和模型簡(jiǎn)化方法研究的基礎(chǔ)上提出了一種多分辨率角色幾何建模技術(shù)。該技術(shù)采用多層次LOD思想,將整個(gè)場(chǎng)景的所有虛擬角色按距離遠(yuǎn)

3、近分為三個(gè)粗略的LOD等級(jí),分別使用替代物、點(diǎn)模型和多邊形網(wǎng)格模型,然后將多邊形網(wǎng)格分為三個(gè)細(xì)LOD,形成一個(gè)近似連續(xù)性的LOD建模。另外,本文還提出了一個(gè)基于DirectX10幾何著色器的對(duì)點(diǎn)模型進(jìn)行預(yù)處理和渲染的技術(shù),該技術(shù)利用幾何著色器在一定程度上提高了點(diǎn)模型的渲染效率。
　　 在群體外觀的真實(shí)感研究方面,主要體現(xiàn)在角色外觀的多樣性和光照計(jì)算。對(duì)于大規(guī)模群體角色來說,如果所有的虛擬角色外觀都是一模一樣,那么無論渲染再多數(shù)量

4、都是給人簡(jiǎn)單復(fù)制品的感覺,毫無真實(shí)感可言。故本文對(duì)群體角色外觀的多樣性,分別從角色的建模、體型和紋理外觀方面進(jìn)行討論,提出了一種掩碼網(wǎng)格技術(shù),它可以根據(jù)少數(shù)幾個(gè)網(wǎng)格模板生成較多的外觀各異的角色。在改變角色體型方面,本文還提出了一種基于程序邏輯的骨骼變形技術(shù),該方法可以在程序運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)改變骨骼蒙皮動(dòng)畫模型中的骨骼變換矩陣,從而通過控制矩陣來改變角色的外觀。
　　 本文還實(shí)現(xiàn)了一種群體動(dòng)畫渲染系統(tǒng)來驗(yàn)證上述理論,實(shí)驗(yàn)中可以實(shí)時(shí)繪制上