当前位置:主页 > 文艺论文 > 动漫艺术论文 >

大规模群体的角色建模与实时渲染技术研究

发布时间:2019-01-08 20:27
【摘要】: 近年来,群体动画在多个领域中得到了广泛的应用,比如城市规划、电影动漫、游戏创作、训练系统以及火灾等灾难现场模拟与辅助指挥中。但是,从目前的研究情况来看,群体动画渲染方面存在两个比较突出的问题:一是采用的角色群体太过单一,大都是由一个或几个角色模板变换而来,大量相似的角色并没有一个人群的感觉,缺乏真实感。另一个问题是要实现数量庞大的群体动画的实时渲染,以当前的计算机硬件绘制能力来说,采用直接绘制的方法很难达到实时性要求。因此,人们更加重视角色建模技术的研究和群体动画实时渲染技术的研究,使得这一领域成为极富挑战性的研究课题。 本文首先研究了多样化角色建模技术,在大规模群体渲染技术的研究中,大量的人群仅仅是几个角色模板的简单重复,给人一种单调乏味的感觉。针对这一问题,本文研究了创造大量高真实感虚拟群体的方法,该方法能够由一个角色模板产生数量众多但互不相同的虚拟角色。通过对现实生活中的真实人体型进行建模,产生体态各异的真实群体体型。然后对单个角色模板进行不同身体部分的纹理颜色混合,实现了大量各具特色的人群的效果。 为了能以交互性的帧率实现大规模群体的实时渲染,必须要研究大规模群体的实时加速技术。随着DirectX10新一代的渲染管线引入了流出(stream out)操作,本文提出了一种基于GPU流出操作的角色裁剪算法,在GPU中对大规模群体依次进行视锥体裁剪,闭塞裁剪以及LOD划分,减少了GPU到CPU信息传递的处理时间,提高了渲染效率。同时,为了保证近视点角色的高真实感要求,本文提出对粗糙的原始角色模型应用镶嵌技术进行实时动态细分,在使用了最小量的三角形面片的前提下满足了真实感需求。 为了能对经过裁剪与LOD划分后的大规模群体实施快速的渲染,本文针对群体LOD等级的不同,提出使用多层次实例化技术对不同等级的角色采用不同的实例化渲染方法。对低LOD等级的角色使用实例化技术进行批渲染;对中间LOD等级的角色使用蒙皮实例化技术进行动画渲染,对高LOD等级的角色,使用蒙皮实例化与细分镶嵌技术相结合的方法进行动态实时细分渲染。通过使用层次实例化技术,进一步减少了绘制调用与模型切换次数,同时也减少了内存需求,提高了大规模群体渲染的实时帧率。实验结果表明,相对于传统的单个角色分别渲染,本文提出的加速方法以及渲染方法将平均帧率提高了4倍以上。
[Abstract]:In recent years, group animation has been widely used in many fields, such as city planning, movie animation, game creation, training system, fire and other disaster scene simulation and auxiliary command. However, from the current research situation, there are two outstanding problems in group animation rendering: first, the role groups used are too single, most of them are transformed by one or more role templates. A large number of similar characters do not have the feeling of a crowd and lack a sense of reality. Another problem is to realize the real-time rendering of a large number of group animations. In view of the current computer hardware rendering ability, it is difficult to achieve real-time requirements by using direct rendering method. Therefore, people pay more attention to the research of role modeling technology and real-time rendering technology of group animation, which makes this field a challenging research topic. In this paper, we first study the diverse role modeling technology. In the large-scale group rendering technology, a large number of people are only a few role templates simple repetition, giving people a monotonous feeling. To solve this problem, this paper studies the method of creating a large number of high realistic virtual populations, which can generate a large number of different virtual characters from a single role template. By modeling the real human body in real life, the real group body with different posture is produced. Then a single role template is mixed with different body texture and color to achieve the effect of a large number of people with different characteristics. In order to realize the real-time rendering of large scale groups with interactive frame rate, it is necessary to study the real time acceleration technology of large scale groups. With the introduction of outflow (stream out) operation into the new generation of DirectX10 rendering pipeline, a role clipping algorithm based on GPU outflow operation is proposed in this paper. In GPU, the large groups are clipped in turn, block clipped and LOD partitioned. The processing time of GPU to CPU information transmission is reduced, and the rendering efficiency is improved. At the same time, in order to ensure the high realistic requirement of the role of the myopic point, this paper proposes a real-time dynamic subdivision of the rough primitive role model by using the mosaic technology, which satisfies the need of reality on the premise of using the minimum number of triangular patches. In order to quickly render large groups after clipping and LOD partitioning, this paper proposes a multi-level instantiation technique to render different roles with different LOD levels. Batch rendering of low LOD level roles using instantiation techniques; The middle LOD class characters are rendered by the skinning instantiation technique, and the high LOD level characters are rendered by the method of the combination of the skin instantiation and the subdivision mosaic technique to carry out the dynamic real-time subdivision rendering. By using hierarchical instantiation technology, the number of rendering calls and model switching is further reduced, and the memory requirement is also reduced, and the real-time frame rate of large-scale group rendering is improved. The experimental results show that the proposed acceleration method and rendering method can increase the average frame rate by more than four times compared with the traditional single role rendering method.
【学位授予单位】:电子科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2009
【分类号】:TP391.41

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 许铁心;陈启祥;;三维水面模拟的研究与实现[J];湖北工业大学学报;2010年05期

2 姚春晖;王斌;雍俊海;;基于分治采样的实时复杂光源照明[J];计算机辅助设计与图形学学报;2011年01期

3 夏彬;高晨;;主持人证券行情分析系统的设计与应用[J];电视工程;2011年02期

4 翁乐炜;钟亦平;;实时虚拟舞台系统灯光效果的实现[J];计算机应用与软件;2007年10期

5 韦欢;苏延辉;费广正;石民勇;;基于硬件的实时地平映射[J];计算机应用与软件;2007年11期

6 王磊;陈福民;欧阳慧琴;;基于投影网格的水面实时渲染[J];计算机应用与软件;2008年11期

7 奚海蛟;张晓林;;飞行模拟器视景系统中实时地形的研究与实现[J];计算机应用与软件;2009年04期

8 杨延;张建中;何晓曦;;基于GPU编程的真实感水面模拟绘制[J];电脑知识与技术;2009年13期

9 钟林海;王小铭;;基于GPU加速的三维水面模拟[J];现代计算机(专业版);2009年06期

10 黄炳;陈俊丽;万旺根;;飞行仿真中三维云场景的渲染[J];上海大学学报(自然科学版);2009年04期

相关会议论文 前10条

1 安宁宇;袁春;钟玉琢;;一种对象空间的软阴影实时渲染方法[A];第六届和谐人机环境联合学术会议(HHME2010)、第19届全国多媒体学术会议(NCMT2010)、第6届全国人机交互学术会议(CHCI2010)、第5届全国普适计算学术会议(PCC2010)论文集[C];2010年

2 国雯;边志琨;王子建;;探析北京奥运会中央电视台奥运报道系统在线包装[A];2009中国电影电视技术学会影视技术文集[C];2010年

3 余烨;刘晓平;;虚拟现实环境中的场景管理技术研究[A];计算机技术与应用进展——全国第17届计算机科学与技术应用(CACIS)学术会议论文集(上册)[C];2006年

4 刘颜;金一丞;尹勇;任鸿翔;;航海模拟器中基于GPU的雨的实时渲染[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年

5 聂青;战守义;;基于流体动力学的建模及实时渲染技术[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年

6 赵娅;刘贤梅;解红涛;梁金钤;;虚拟变电系统中实时渲染算法的研究与应用[A];'2008系统仿真技术及其应用学术会议论文集[C];2008年

7 李锋;万刚;韩阳;姚霄飞;;视景仿真中云的建模与实时渲染技术研究[A];第十三届全国图象图形学学术会议论文集[C];2006年

8 宋玲芝;宋志明;程有英;刘丽萍;;海洋气象环境的可视化技术研究[A];中国造船工程学会电子技术学术委员会2011年海战场电子信息技术学术年会论文集[C];2011年

9 梅赛;高金耀;杨春国;金肖兵;方银霞;杨勇;;冲绳海槽虚拟海底视景仿真初探[A];中国地球物理·2009[C];2009年

10 赵立新;彭望t-;;北京师范大学珠海分校室外场景实时渲染系统的研究和初步试验[A];全国地图学与GIS学术会议论文集[C];2004年

相关重要报纸文章 前10条

1 ;实时渲染电影效果的梦想[N];中国计算机报;2004年

2 Ray;未来王者NV30蓄势待发[N];中国计算机报;2002年

3 长江水利委员会 刘运增;web3d——图形技术革命的中心[N];计算机世界;2002年

4 宋海洋 王莹;西安宏源 以高端产品打开广阔市场[N];中国高新技术产业导报;2005年

5 记者 马坤;国家动漫园吸附作用显现[N];滨海时报;2010年

6 本报记者 周蓉蓉;“傻瓜”的背后[N];计算机世界;2002年

7 重庆 Campreal;AMD的声音[N];电脑报;2005年

8 黄晶晶;AMD—ATI发布五款 FireGL工作站显卡[N];电脑商报;2007年

9 欣闻;睿联嘉业仿真机为服装研发提供科技支撑[N];中国纺织报;2009年

10 Jim;重返王座[N];中国电脑教育报;2002年

相关博士学位论文 前10条

1 陈大炜;基于场景图系统的虚拟环境生成真实感问题研究[D];华中科技大学;2006年

2 赵磊;面向复杂对象的实时虚拟展示关键技术研究[D];浙江大学;2009年

3 施松新;大规模流域三维可视化研究[D];浙江大学;2007年

4 毛华庆;基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D];武汉大学;2010年

5 曹巍;三维地形场景实时渲染技术相关算法的研究与改进[D];中国地质大学(北京);2009年

6 陈思远;数字娱乐软件系统及关键技术研究[D];南开大学;2009年

7 李文庆;VV-Ocean海洋环境仿真与海洋数据动态可视化系统的研究与实现[D];中国海洋大学;2011年

8 罗元;城市道路交通流智能化模拟虚拟现实系统研究[D];清华大学;2012年

9 杜莹;全球多分辨率虚拟地形环境关键技术的研究[D];中国人民解放军信息工程大学;2005年

10 曾鸿;视景仿真技术在轮机模拟器中的应用研究[D];大连海事大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 孙艳英;三维场景建模及其实时渲染方法[D];武汉理工大学;2004年

2 赵晶;真实感大规模草地实时渲染技术[D];吉林大学;2011年

3 陈健;群体动画实时渲染技术的研究[D];电子科技大学;2008年

4 孙正;三维图形引擎大规模场景实时渲染技术研究与应用[D];电子科技大学;2010年

5 马雷;可变形透明物体的实时渲染[D];上海交通大学;2010年

6 王文献;3D场景中大规模群体角色实时渲染技术的研究与实现[D];电子科技大学;2010年

7 梅继峗;基于Flash流媒体的地理信息实时渲染框架技术研究[D];浙江大学;2010年

8 谢晶妮;基于多PC机的虚拟演播室系统研究[D];国防科学技术大学;2001年

9 王翔;多自主地面无人车辆系统的三维图形仿真[D];浙江大学;2008年

10 闫文;基于GPU实时非真实感渲染的研究与实现[D];浙江大学;2006年



本文编号:2405077

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/wenyilunwen/dongmansheji/2405077.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户dbb8c***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com