大規(guī)模群體的角色建模與實(shí)時(shí)渲染技術(shù)研究.pdf

1、近年來，群體動畫在多個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用，比如城市規(guī)劃、電影動漫、游戲創(chuàng)作、訓(xùn)練系統(tǒng)以及火災(zāi)等災(zāi)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(shí)感。另一個問題是要實(shí)現(xiàn)數(shù)量龐大的群體動畫的實(shí)時(shí)渲染，以當(dāng)前的計(jì)算機(jī)硬件繪制能力來說，采用直接繪制的方法很難達(dá)到實(shí)時(shí)性要求。因此，人們更加重視

2、角色建模技術(shù)的研究和群體動畫實(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。 本文研究了多樣化角色建模技術(shù)，在大規(guī)模群體渲染技術(shù)的研究中，大量的人群僅僅是幾個角色模板的簡單重復(fù)，給人一種單調(diào)乏味的感覺。針對這一問題，研究了創(chuàng)造大量高真實(shí)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(shí)生活中的真實(shí)人體型進(jìn)行建模，產(chǎn)生體態(tài)各異的真實(shí)群體體型。然后對單個角色模板進(jìn)行不同身體部分的紋理顏色

3、混合，實(shí)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(shí)現(xiàn)大規(guī)模群體的實(shí)時(shí)渲染，必須要研究大規(guī)模群體的實(shí)時(shí)加速技術(shù)。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(jìn)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(shí)間，提高了渲染效率。同時(shí)，為了保證近視點(diǎn)角色的高真實(shí)感要求，本文提出對粗糙的原始角色模型應(yīng)用鑲

4、嵌技術(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)細(xì)分，在使用了最小量的三角形面片的前提下滿足了真實(shí)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(shí)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(shí)例化技術(shù)對不同等級的角色采用不同的實(shí)例化渲染方法。對低LOD等級的角色使用實(shí)例化技術(shù)進(jìn)行批渲染；對中間LOD等級的角色使用蒙皮實(shí)例化技術(shù)進(jìn)行動畫渲染，對高LOD等級的角色，使用蒙皮實(shí)例化與細(xì)分鑲嵌技術(shù)相結(jié)合的方法進(jìn)行動態(tài)實(shí)時(shí)細(xì)分渲染。通過使用層次實(shí)例化技術(shù)，進(jìn)