交互式自然場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染的研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、自然場(chǎng)景實(shí)時(shí)交互技術(shù)是一種能表達(dá)自然場(chǎng)景的真實(shí)感,同時(shí)給用戶極強(qiáng)的沉浸感的元素。自然場(chǎng)景的交互式實(shí)時(shí)渲染已成為目前的研究熱點(diǎn),盡管目前已取得了不少成果,但是早期的研究工作主要集中在草體外形的真實(shí)感表現(xiàn)上,而其它交互性和光影效果的模擬成果較少。直到2006年Kevin Boulanger實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)光照下的自然場(chǎng)景的實(shí)時(shí)真實(shí)感渲染,雖然真實(shí)感的實(shí)現(xiàn)幾乎完美,但是沒有涉及多少交互,而已有的交互實(shí)現(xiàn)還不是很完善,還有很大的研究前景。此外,很多自

2、然景物還沒有統(tǒng)一的建模方法,已經(jīng)存在的建模方法各有其優(yōu)缺點(diǎn),還可以繼續(xù)完善。因此,如何實(shí)現(xiàn)自然場(chǎng)景的真實(shí)感、可交互性和實(shí)時(shí)性渲染,是本文將要解決的問題。
　　 首先,本文在irrlicht圖形引擎的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一個(gè)草地渲染系統(tǒng)。該系統(tǒng)以irrlicht圖形引擎為平臺(tái),主要包括草體建模模塊,草體交互模塊,草體陰影模塊等。具體每一模塊的內(nèi)容后續(xù)章節(jié)再一一進(jìn)行詳細(xì)介紹。
　　 其次,本文實(shí)現(xiàn)了草地場(chǎng)景的LOD顯示。雖然草體的幾

3、何建模方法很多,但是如果要實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)自然場(chǎng)景的幾何建模,則數(shù)據(jù)量很大,重復(fù)性高。因此本文將整個(gè)草地根據(jù)離視點(diǎn)的距離分為三級(jí)LOD顯示,其中第一級(jí)LOD作者借鑒了已有的改進(jìn)的粒子系統(tǒng)草體建模的方法實(shí)現(xiàn)了近距離草體的幾何建模,通過實(shí)驗(yàn)我們發(fā)現(xiàn)這種建模方法得到的草體真實(shí)感強(qiáng),并且能方便地用于交互。在保證渲染質(zhì)量的前提下,我們將星形布告板進(jìn)一步簡(jiǎn)化作為第二級(jí)LOD的草體建模。
　　 再次,本文針對(duì)基于改進(jìn)的粒子系統(tǒng)建模的草體,提出了一種

4、改進(jìn)的基于過程的草體碾壓算法,實(shí)現(xiàn)了球體碾壓草體的動(dòng)態(tài)過程。碾壓效果的實(shí)現(xiàn)有兩種方法:基于過程的方法和基于物理的方法。前者采用經(jīng)驗(yàn)公式來模擬交互的過程,適用于實(shí)時(shí)應(yīng)用;后者則采用精確的物理公式來計(jì)算,可以模擬出逼真的效果,但計(jì)算量大。本文通過采用基于過程的方法,達(dá)到了實(shí)時(shí)性的要求,同時(shí),考慮了草體之間的碰撞檢測(cè),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該方法能較真實(shí)地模擬球體與草體的交互過程,是實(shí)現(xiàn)草體碾壓效果的一種簡(jiǎn)單有效的方法。
　　 最后,本文利用一