三維場景的渲染技術研究與實現.pdf

1、渲染技術,即圖形數據的計算與輸出,用于繪制三維場景。畫面最低幀速是30幀/秒,高于該標準才不產生跳幀現象或內存耗盡死機。渲染技術近年來已成為計算機圖形學、虛擬現實、圖像處理等領域的研究熱點。
　　 三維場景的渲染技術主要解決計算機系統(tǒng)資源的有限性與場景數據的海量性之間的矛盾。本文的研究目標是同時兼顧可接受的渲染誤差和良好的渲染效果這兩者。目前針對上述矛盾的解決方案主要是地形場景渲染細節(jié)程度分級,近景細節(jié)多,遠景細節(jié)少,減輕CPU

2、渲染負擔;天空場景采用靜態(tài)天空體模型。但地形場景渲染細節(jié)程度分級容易產生網格裂縫,靜態(tài)天空體真實度比較有限。
　　 本文在總結以前研究成果的基礎上,結合自己的研究,具體工作內容如下:
　　 (1)地形模擬:首先對同一組地形數據分別實現直接渲染和基于LOD的渲染。直接渲染適用小規(guī)模地形,但渲染場景較犀利。基于LOD的渲染可以適用大規(guī)模地形,同時渲染場景較符合現實,故本文選用基于LOD的地形渲染技術。之后,針對LOD算法需要

3、經常重組網格的特性,采用易于訪問的四叉樹LOD地形數據格式。基于四叉樹的結構,介紹了本文所用的LOD算法節(jié)點評價標準。
　　 (2)地形網格優(yōu)化:基于LOD的地形渲染容易產生網格裂縫。本文對傳統(tǒng)網格裂縫處理方法的加點法和跳點法進行優(yōu)化,采用當一個節(jié)點的子節(jié)點中有任何一個需要繼續(xù)被剖分時,該節(jié)點的所有子節(jié)點都繼續(xù)進行剖分的思路,實驗結果表明使用此思路需要程序判斷的語句大幅度減少,但得到的地形細節(jié)卻多了,在耗時和效果上都很理想。

4、r>　　 (3)天空模擬:實現了基于SilverLining的動態(tài)天空渲染,并與OpenGL集成,相較傳統(tǒng)天空模擬,這里并非是通過簡單的藍色漸變背景繪制來模擬天空,而是基于實時物理模擬與太陽光譜天文計算太陽的相對位置,從視點的地平線數據開始,模擬散射光線穿過地球大氣層而產生的漸變效果。所得到的效果更加真實,同時所增加的資源消耗也并不多。
　　 基于Visual C++6.0和OpenGL開源庫,SimNatuor開源庫設計并實