3D場景中大規(guī)模群體角色實時渲染技術的研究與實現(xiàn).pdf

1、近年來,群體動畫作已被廣泛地應用在多個領域,包括數(shù)字娛樂、訓練系統(tǒng)、城市規(guī)劃和人工智能研究等各個方面,因此作為群體動畫重要組成部分的群體實時渲染也成為眾多專家學者研究的對象。目前,大家研究的重點主要集中在兩個大的方面:一方面是對群體角色規(guī)模的追求,另一方面又要尋求群體角色外觀的真實性。但是,群體的數(shù)量和真實感卻是相互矛盾的兩個方面,因為如果硬件性能水平和群體渲染技術暫時無法改進的話,提高角色渲染的真實感就必然會增加運算量,從而減少能夠渲

2、染的角色個數(shù),反之,如果增加群體角色個數(shù),則只有降低單個角色外觀的真實性。于是,要保證實時要求的基礎上,同時增加群體角色數(shù)量和提升視覺外觀真實感的問題,已經(jīng)成為極富挑戰(zhàn)性的研究。
　　 為了增加群體角色的數(shù)量,可以采用多種大規(guī)模群體加速技術,如幾何模型簡化、剔除算法和實例化技術等。本論文在對傳統(tǒng)的幾何建模技術和模型簡化方法研究的基礎上提出了一種多分辨率角色幾何建模技術。該技術采用多層次LOD思想,將整個場景的所有虛擬角色按距離遠

3、近分為三個粗略的LOD等級,分別使用替代物、點模型和多邊形網(wǎng)格模型,然后將多邊形網(wǎng)格分為三個細LOD,形成一個近似連續(xù)性的LOD建模。另外,本文還提出了一個基于DirectX10幾何著色器的對點模型進行預處理和渲染的技術,該技術利用幾何著色器在一定程度上提高了點模型的渲染效率。
　　 在群體外觀的真實感研究方面,主要體現(xiàn)在角色外觀的多樣性和光照計算。對于大規(guī)模群體角色來說,如果所有的虛擬角色外觀都是一模一樣,那么無論渲染再多數(shù)量

4、都是給人簡單復制品的感覺,毫無真實感可言。故本文對群體角色外觀的多樣性,分別從角色的建模、體型和紋理外觀方面進行討論,提出了一種掩碼網(wǎng)格技術,它可以根據(jù)少數(shù)幾個網(wǎng)格模板生成較多的外觀各異的角色。在改變角色體型方面,本文還提出了一種基于程序邏輯的骨骼變形技術,該方法可以在程序運行時動態(tài)改變骨骼蒙皮動畫模型中的骨骼變換矩陣,從而通過控制矩陣來改變角色的外觀。
　　 本文還實現(xiàn)了一種群體動畫渲染系統(tǒng)來驗證上述理論,實驗中可以實時繪制上