曲面造型在游戲引擎中的應用.pdf

1、曲面造型在計算機圖形學、計算機輔助幾何設計等領(lǐng)域已有很長的研究歷史，近幾十年來，隨著虛擬現(xiàn)實、計算機游戲等領(lǐng)域的不斷發(fā)展，基于曲面重建的曲面造型逐漸成為人們的研究熱點。它通過計算三維掃描儀得到的采樣數(shù)據(jù)點集，重新建立數(shù)學模型，構(gòu)造曲面，從而更加真實、逼真的表現(xiàn)三維場景中的復雜物體。 本文以復雜物體表面為研究對象，解決了邊界為任意形狀的曲面的重建問題，最終實現(xiàn)了一個基于參數(shù)化算法的B樣條曲面重建系統(tǒng)，并將其作為游戲引擎功能集的一個

2、擴展。本文就曲面重建的實現(xiàn)步驟和實現(xiàn)流程中的一系列重要算法進行了詳細的分析和研究，并有效改進了整個系統(tǒng)中最關(guān)鍵的參數(shù)化算法。因此，本文的主要工作有以下兩個方面： 第一，設計了基于參數(shù)化的B樣條曲面重建系統(tǒng)，在對各類曲面重建技術(shù)的全面了解、透徹分析的基礎(chǔ)上，選擇了基于參數(shù)化的曲面重建技術(shù)作為整個系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。因為參數(shù)化符合三維場景物體模型制作的基本原則，將對三維空間的操作轉(zhuǎn)換成對二維平面的操作，減小了操作的復雜度，并且參數(shù)化的結(jié)

3、果還能進一步應用到提高模型真實感的紋理映射等操作中。同時選擇了B樣條曲面作為復雜曲面的數(shù)學模型來表現(xiàn)真實物體表面，取代了傳統(tǒng)的三角網(wǎng)格模型，曲面模型的靈活性高，渲染速度快，并且能以任意精度表示物體表面。最后實驗證明了系統(tǒng)的可行性。 第二，整個系統(tǒng)的實現(xiàn)過程中采用線性參數(shù)化算法提高系統(tǒng)的效率。結(jié)合對凸曲面線性化算法的高效實現(xiàn)，本文還提出針對非凸曲面的一種改進算法，該算法首先為非凸曲面增加虛擬凸邊界，再采用最優(yōu)的凸曲面的線性參數(shù)化方