大規(guī)模群體的角色建模與實時渲染技術研究.pdf

1、近年來，群體動畫在多個領域中得到了廣泛的應用，比如城市規(guī)劃、電影動漫、游戲創(chuàng)作、訓練系統(tǒng)以及火災等災難現(xiàn)場模擬與輔助指揮中。但是，從目前的研究情況來看，群體動畫渲染方面存在兩個比較突出的問題：一是采用的角色群體太過單一，大都是由一個或幾個角色模板變換而來，大量相似的角色并沒有一個人群的感覺，缺乏真實感。另一個問題是要實現(xiàn)數(shù)量龐大的群體動畫的實時渲染，以當前的計算機硬件繪制能力來說，采用直接繪制的方法很難達到實時性要求。因此，人們更加重視

2、角色建模技術的研究和群體動畫實時渲染技術的研究，使得這一領域成為極富挑戰(zhàn)性的研究課題。 本文研究了多樣化角色建模技術，在大規(guī)模群體渲染技術的研究中，大量的人群僅僅是幾個角色模板的簡單重復，給人一種單調乏味的感覺。針對這一問題，研究了創(chuàng)造大量高真實感虛擬群體的方法，該方法能夠由一個角色模板產(chǎn)生數(shù)量眾多但互不相同的虛擬角色。通過對現(xiàn)實生活中的真實人體型進行建模，產(chǎn)生體態(tài)各異的真實群體體型。然后對單個角色模板進行不同身體部分的紋理顏色

3、混合，實現(xiàn)了大量各具特色的人群的效果。為了能以交互性的幀率實現(xiàn)大規(guī)模群體的實時渲染，必須要研究大規(guī)模群體的實時加速技術。隨著DirectX10新一代的渲染管線引入了流出(streamout)操作，本文提出了一種基于GPU流出操作的角色裁剪算法，在GPU中對大規(guī)模群體依次進行視錐體裁剪，閉塞裁剪以及LOD劃分，減少了GPU到CPU信息傳遞的處理時間，提高了渲染效率。同時，為了保證近視點角色的高真實感要求，本文提出對粗糙的原始角色模型應用鑲

4、嵌技術進行實時動態(tài)細分，在使用了最小量的三角形面片的前提下滿足了真實感需求。為了能對經(jīng)過裁剪與LOD劃分后的大規(guī)模群體實施快速的渲染，本文針對群體LOD等級的不同，提出使用多層次實例化技術對不同等級的角色采用不同的實例化渲染方法。對低LOD等級的角色使用實例化技術進行批渲染；對中間LOD等級的角色使用蒙皮實例化技術進行動畫渲染，對高LOD等級的角色，使用蒙皮實例化與細分鑲嵌技術相結合的方法進行動態(tài)實時細分渲染。通過使用層次實例化技術，進