群體動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究.pdf

1、近年來(lái)，群體動(dòng)畫技術(shù)在多個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。但是，以當(dāng)前的計(jì)算機(jī)硬件繪制能力來(lái)說(shuō)，如果采用直接繪制的方法，則很難實(shí)現(xiàn)數(shù)量龐大的群體動(dòng)畫的實(shí)時(shí)渲染。因此，人們更加重視群體動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究，使得這一領(lǐng)域成為極富挑戰(zhàn)性的研究課題。本文研究群體動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染技術(shù)，重點(diǎn)提高群體渲染的速率。本文對(duì)基于CPU的矩陣調(diào)色板蒙皮技術(shù)(Skinning)、混合層次細(xì)節(jié)(LevelOfDetail，LOD)和替代物(Impostors)的群體動(dòng)畫渲

2、染技術(shù)以及基于GPU的實(shí)例化(Instancing)群體動(dòng)畫渲染技術(shù)進(jìn)行了比較深入的研究。 群體動(dòng)畫的渲染實(shí)際上是由單個(gè)動(dòng)畫角色的渲染組成的。對(duì)于單個(gè)動(dòng)畫角色的渲染，在應(yīng)用程序是GPU受限時(shí)，將優(yōu)化工作交給CPU，會(huì)取得非常不錯(cuò)的優(yōu)化效果。本文使用Intel處理器上的流式SIMD擴(kuò)展(SSE)，在CPU上對(duì)群體動(dòng)畫中常用的矩陣調(diào)色板蒙皮動(dòng)畫技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)表明，使用基于CPU的群體動(dòng)畫渲染技術(shù)，在角色頂點(diǎn)受多個(gè)骨骼權(quán)重影響時(shí)

3、，具有非常好的性能提升。同時(shí)，本文還研究了一種通用的針對(duì)復(fù)雜網(wǎng)格模型的優(yōu)化方法。 三維復(fù)雜場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究課題很多，但是大多都是局限于靜態(tài)場(chǎng)景對(duì)象。針對(duì)群體動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染，本文結(jié)合了LOD和基于圖像渲染的Impostors技術(shù)，根據(jù)虛擬角色在最后屏幕中的細(xì)節(jié)信息來(lái)選擇恰當(dāng)?shù)慕巧硎?，平衡了基于圖像的渲染方法在渲染質(zhì)量上的不足和幾何渲染方法在效率上的缺陷，有效地提升了群體動(dòng)畫的渲染效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該方法可以用較小的渲染代價(jià)

4、獲得較高的渲染質(zhì)量，滿足實(shí)時(shí)渲染的要求。 圖形硬件加速器的不斷發(fā)展給實(shí)時(shí)群體動(dòng)畫的廣泛應(yīng)用帶來(lái)了新的機(jī)會(huì)。本文針對(duì)群體動(dòng)畫渲染中，大多數(shù)動(dòng)畫角色的模型完全相同的特點(diǎn)，從減少繪制調(diào)用與狀態(tài)改變的次數(shù)，降低對(duì)內(nèi)存存儲(chǔ)的需求著手，提出了基于GPU中實(shí)例化技術(shù)的群體動(dòng)畫實(shí)時(shí)渲染算法。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)使用實(shí)例化技術(shù)渲染這類群體動(dòng)畫時(shí)，隨著角色數(shù)量的不斷增加，渲染性能將明顯得到提高，平均幀率比逐個(gè)角色單獨(dú)渲染時(shí)高出40％以上。 最后本文