基于GPU的大規(guī)模點(diǎn)模型實(shí)時渲染技術(shù).pdf

1、基于點(diǎn)的圖形學(xué)是計算機(jī)圖形學(xué)的一個新興研究領(lǐng)域。由于基于點(diǎn)的繪制具有獨(dú)特的優(yōu)越性和實(shí)際應(yīng)用價值，因此，點(diǎn)模型的繪制技術(shù)已經(jīng)成為近年來的一個研究熱點(diǎn)。本文主要探討了基于GPU的大規(guī)模點(diǎn)模型的實(shí)時渲染問題，包括其真實(shí)感渲染(如真實(shí)感光照實(shí)時渲染、紋理映射)、非真實(shí)感渲染(如風(fēng)格化輪廓線繪制、帶輪廓線的點(diǎn)畫風(fēng)格繪制、浮雕風(fēng)格繪制、卡通渲染等)和其他若干特效渲染(如景深、運(yùn)動模糊、柔化邊緣的陰影渲染)。 首先，本文概述了基于點(diǎn)的繪制技術(shù)

2、和可編程圖形硬件技術(shù)，并詳細(xì)介紹了點(diǎn)模型的真實(shí)感渲染技術(shù)(包括真實(shí)感光照渲染和紋理映射)。由于已有的PhongSplatting技術(shù)和光線跟蹤技術(shù)具有效率局限性，因此，本文采用了基于QSplat算法和GPU光照計算實(shí)現(xiàn)大規(guī)模點(diǎn)模型的真實(shí)感光照、材質(zhì)實(shí)時渲染，從而平衡了質(zhì)量和效率問題。在點(diǎn)模型的紋理映射方面，分析了兩種常用的方法：基于點(diǎn)云的網(wǎng)格重建及紋理映射和點(diǎn)模型曲面的參數(shù)化及紋理映射。這兩種方法都需要一個參數(shù)化的過程，其工作量較大，效

3、率也不高。本文提出了一種基于GPU的可編程紋理映射實(shí)現(xiàn)大規(guī)模點(diǎn)模型的紋理映射方法，從而達(dá)到了實(shí)時渲染的要求，同時給出了幾種紋理映射實(shí)例，如木質(zhì)紋理映射、方格子紋理映射、花斑紋理映射、鏤空紋理映射等。 然后，本文重點(diǎn)論述了點(diǎn)模型的非真實(shí)感渲染技術(shù)。先簡述了非真實(shí)感圖形渲染技術(shù)及點(diǎn)模型的非真實(shí)感渲染的研究現(xiàn)狀，著重分析了目前已有的幾種點(diǎn)模型輪廓線繪制及風(fēng)格化輪廓線繪制方法的缺點(diǎn)(如Xu方法的基于對象空間的兩遍繪制，Zakaria方法

4、的基于圖像空間的象素連接、修剪及其局部特征輪廓線丟失問題等)。由于這些方法無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時繪制，因而本文提出了基于GPU實(shí)現(xiàn)大規(guī)模點(diǎn)模型的風(fēng)格化輪廓線實(shí)時繪制方法。該方法在對象空間中提取得到的輪廓線基礎(chǔ)上，通過圖像空間中的一遍卷積濾波后處理，就能實(shí)現(xiàn)多種風(fēng)格化繪制(如松散風(fēng)格化的輪廓線繪制、浮雕風(fēng)格繪制等)，并利用QSplat等點(diǎn)繪制方法的LOD數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，用細(xì)分程度較低的一遍點(diǎn)繪制得到帶輪廓線的點(diǎn)畫風(fēng)格繪制效果。 最后，本文探討