3D實(shí)時渲染技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、在過去的三十年中。3D計算機(jī)圖形學(xué)得到了迅速的發(fā)展，特別是近些年來，在GPU半導(dǎo)體工藝和各種3D應(yīng)用的推動下，圖形學(xué)中的一個重要分支一實(shí)時圖形學(xué)發(fā)展尤為迅速。實(shí)時性已經(jīng)成為3D圖形應(yīng)用系統(tǒng)的一個重要指標(biāo)之一。 實(shí)時圖形學(xué)中所謂的3D實(shí)時渲染有兩個重要特點(diǎn)，即渲染的實(shí)時性和渲染結(jié)果的真實(shí)性。盡管現(xiàn)在的GPU已經(jīng)可以渲染每秒數(shù)以千萬計的多邊形數(shù)據(jù)，但在復(fù)雜場景環(huán)境下，若不采用一套合理高效的加速算法，仍將無法滿足實(shí)時性的要求。

2、 本文對3D實(shí)時渲染技術(shù)進(jìn)行深入的討論和研究，并結(jié)合作者在實(shí)踐工作中從事的3D游戲世界編輯器的開發(fā)工作，針對其中的一些要點(diǎn)，給出具體的工程應(yīng)用場合，應(yīng)用方法和結(jié)果。 文章以如何滿足3D實(shí)時渲染的兩個特性作為出發(fā)點(diǎn)，分析了3D圖形軟硬件的特點(diǎn)及渲染管線過程，系統(tǒng)的提出了一套處理方案。 采用高效的可見性算法的前提就是需要建立一套合理的場景組織和管理方法。BSP樹和八叉樹方法是近年來最流行的兩種場景管理方法。在傳統(tǒng)應(yīng)用中，BS

3、P樹與八叉樹主要用于可見性裁減和碰撞檢測，但它們兩者的特點(diǎn)決定了其還具有多種其他的應(yīng)用，文中我們提出了基于BSP的陰影生成算法和光線跟蹤算法以及基于八叉樹的體繪制方法。 通常渲染效率和渲染質(zhì)量兩者之間是互為矛盾的，一味地追求渲染效率或渲染質(zhì)量往往都不會得到令人滿意的渲染效果?；趫D像的渲染技術(shù)(IBR)就是為了使得兩者達(dá)到平衡，IBR能夠高效的實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量畫面效果，文中我們提出了一種采用IBR技術(shù)來渲染大規(guī)模森林場景的方法。

4、 除了一些專業(yè)的高效圖形算法之外，文中我們還提出了一種檢測GPU性能瓶頸的方法，以及從程序開發(fā)層面出發(fā)，研究如何提高程序效率。 開發(fā)實(shí)時圖形系統(tǒng)需要將各種3D實(shí)時渲染技術(shù)結(jié)合起來使用，不同的場景，所需要用到的方法也不盡相同。經(jīng)過長期的發(fā)展與研究，圖形學(xué)中各類算法都已經(jīng)比較成熟和穩(wěn)定，關(guān)鍵點(diǎn)在于策略的制定和實(shí)施。 總之，作者希望對于那些將來或正在從事實(shí)時圖形學(xué)工程領(lǐng)域工作的讀者，通過閱讀本文，可以深刻理解和掌握3D實(shí)時渲