虛擬現(xiàn)實(shí)中的自然場(chǎng)景渲染算法研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(shí)(Virtual Reality，簡稱VR)是一種基于可計(jì)算信息的沉浸式交互環(huán)境。實(shí)時(shí)、逼真的虛擬環(huán)境建立是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的核心內(nèi)容。開展虛擬場(chǎng)景實(shí)時(shí)生成與實(shí)時(shí)顯示支撐技術(shù)的研究，并將研究成果以算法形式融合到各虛擬仿真環(huán)境中，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)真實(shí)感和臨場(chǎng)感無疑具有重要的研究意義。 本文首先圍繞虛擬現(xiàn)實(shí)平臺(tái)顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)做簡要的介紹，主要針對(duì)兩個(gè)方面：圖形底層模塊和上層擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì)；然后提出了基于可編程圖形硬件來實(shí)時(shí)生成真實(shí)水面

2、的渲染方法，通過實(shí)現(xiàn)水面建模和水面折射和反射效果來完成整個(gè)渲染的過程。在正弦波疊加的同時(shí)，利用兩個(gè)凹凸紋理實(shí)現(xiàn)水面的動(dòng)畫效果，通過實(shí)時(shí)的紋理映射技術(shù)實(shí)現(xiàn)水面的反射、折射和菲涅爾等水面光照效果。 在大規(guī)模地形設(shè)計(jì)上傳統(tǒng)的算法是四叉樹結(jié)合LOD技術(shù)將大規(guī)模數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)進(jìn)行分塊，并對(duì)塊內(nèi)數(shù)據(jù)按照分辨率的大小分層存儲(chǔ)。本文基于限制性四叉樹LOD算法提出了預(yù)編譯算法，提高了地形讀取速度，增強(qiáng)了實(shí)時(shí)顯示效果。該算法是基于限制性

3、四叉樹的一種高效的規(guī)則網(wǎng)格劃分方法，內(nèi)存開銷少，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 森林植被的實(shí)時(shí)可視化技術(shù)是復(fù)雜虛擬環(huán)境渲染的重要組成部分，也是影響虛擬環(huán)境逼真度的重要因素之一。本文提出了一種基于離散LOD-Imposter技術(shù)的森林實(shí)時(shí)渲染算法，該算法利用像素作為LOD選擇參數(shù)，通過像素閾值判定對(duì)不同面數(shù)的模型進(jìn)行選擇渲染，使用二叉樹遍歷算法對(duì)場(chǎng)景中樹的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行遍歷，利用Imposter技術(shù)對(duì)距離較遠(yuǎn)的模型用一張texture進(jìn)行渲染。通