虚拟沙画实时绘制与渲染技术研究
发布时间：2020-12-03 13:46
随着虚拟现实技术与真实感渲染技术的日渐成熟,在社会的各个领域已变得不可或缺,尤其给人们的日常生活带来巨大的变化,接踵而来的是日益增加的相关研究需求。沙画表演是21世纪开始兴起的一种新型艺术,伴随着携带美好祝愿的沙画艺术在国内越来越受追棒。但是沙画是一种即兴的、难以复制的艺术创作过程,并且由于沙画设备工具的专业性及携带不方便等原因,使得沙画在民众间的传播受到了限制。在此背景下,本课题通过沙画现场调研,基于虚拟现实技术、计算机图形学中真实感实时渲染技术,高度逼真的模拟沙画创作表演过程,为沙画爱好者提供更方便、节约成本的沙画体验机会,使得沙画艺术更好的传播。本文的主要工作如下:(1)观摩艺术家即兴创作,研究沙画的创作轨迹与堆积区域之间关系。首先针对沙画各绘制手法进行深入研究分析,根据不同绘制手法创作时不同区域沙粒的分布状态,构建沙粒的分布状态与在画布上产生的不同视觉之间关系,进而实现对堆积区域进行约束计算。然后通过获取真实沙画颜色数据,根据画布上亮度值与沙柱高度值之间的数学关系,不同亮度对应的颜色值用于不同沙柱高度区域。以实时完成对艺术家不可预测的创作轨迹产生不同效果堆积区域的约束计算。(2...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用沙画绘制手法
图 2.1 常用沙画绘制手法技术染管线形学中，图形渲染管线是指从一个 3D 场景出发、渲染、生成 2D 场景可以现出的一系列步骤。图形渲染管线可以说是实时渲染技术的核心组成部分，线阶段如图 2.2 所示，其中实线表示图形渲染管线经历的三个阶段，虚线表过度时输出的信息。
图 2.3 基于 GPU 的渲染阶段渲染管线曾经是在 CPU 上编程实现，后来出现的硬件加速器，加快了渲染管线中计算的处理速度。随着硬件的不断发展，逐渐实现更多的渲染管线功能。最早的 3D 游戏都是由 CPU 实现了大部分的渲染管线步骤，这样实现速度非常慢；专门的图像处理硬件出现后，渲染管线被映射到图形硬件加速器中，以加速图形处理。渲染时，将顶点信息数据传送到 GPU，然后在 GPU 上进行一系列操作，顶点信息或者像素信息在 GPU上能够高效快速的被并行处理，大大加快了渲染管线运行速度。3D 图形发展早期，由于硬件设备的限制，通常都是在固定渲染管线中实现所有的管线步骤，程序员无法对固定渲染管线进行优化渲染质量和提高运行速度；然而伴随硬件 GPU 的发展，GPU 流水线越来越朝着更高灵活性和可控性方向发展，可编程渲染管线应运而生，可以根据需要优化渲染管线。2.2.2 常用的图形系统 API
【参考文献】：
期刊论文
[1]张力与表现——现代水墨绘画语言研究[J]. 燕萍,胡是平,何建波. 黑河学院学报. 2017(07)
[2]多点触控的沙画手势识别[J]. 席晓晨,况立群,韩燮,杨晓文. 计算机工程与应用. 2017(01)
[3]交互式沙画模拟算法[J]. 杨猛,贺晓宇,胡成,王天雪,杨刚. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(07)
[4]沙画图像特征的可计算美学分析[J]. 吴涛,杨俊杰,冉国洪. 计算机科学与探索. 2016(07)
[5]基于Unity 3D的虚拟家具商城的设计与实现[J]. 杨漾,姚杭飞,杨琛,许淑华. 计算机时代. 2014(06)
[6]基于场景几何特性的单视图建模技术研究[J]. 董兰芳,郑月平. 计算机仿真. 2013(11)
[7]基于Unity3D的虚拟漫游系统[J]. 朱惠娟. 计算机系统应用. 2012(10)
[8]审美视角下的沙画艺术[J]. 王海鸥,曹娟. 艺术探索. 2012(04)
[9]基于CUDA的高速并行高斯滤波算法[J]. 卢文龙,王建军,刘晓军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]利用GPU进行实时大规模3D地形渲染的方法研究[J]. 韩永红,刘文清,叶斌. 计算机工程与应用. 2011(05)
博士论文
[1]基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D]. 毛华庆.武汉大学 2010
[2]基于物理模型的自然景物真实感绘制[D]. 王长波.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于多点触控的沙画虚拟系统[D]. 席晓晨.中北大学 2017
[2]以沙动画的美学特征分析其创新发展趋势[D]. 戴荣.南京艺术学院 2016
[3]3D实时渲染技术研究与实现[D]. 苏靖新.昆明理工大学 2015
[4]沙动画创作研究[D]. 吴嘉宝.南京艺术学院 2014
[5]传播美学视域中的沙画广告研究[D]. 邢美艳.湖南工业大学 2013
[6]场景转换在沙画动画中的运用研究[D]. 蔡莹莹.东华大学 2012
[7]基于GPU的真实感实时渲染技术研究与实现[D]. 张煜君.电子科技大学 2011
[8]实时渲染中HDR技术的研究与应用[D]. 钟坚成.浙江大学 2008
[9]基于GPU的大规模地形快速渲染技术研究[D]. 高辉.国防科学技术大学 2006
[10]中国水墨画仿真中毛笔模型的研究与设计[D]. 孙美君.天津大学 2005
本文编号：2896361
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常用沙画绘制手法
图 2.1 常用沙画绘制手法技术染管线形学中，图形渲染管线是指从一个 3D 场景出发、渲染、生成 2D 场景可以现出的一系列步骤。图形渲染管线可以说是实时渲染技术的核心组成部分，线阶段如图 2.2 所示，其中实线表示图形渲染管线经历的三个阶段，虚线表过度时输出的信息。
图 2.3 基于 GPU 的渲染阶段渲染管线曾经是在 CPU 上编程实现，后来出现的硬件加速器，加快了渲染管线中计算的处理速度。随着硬件的不断发展，逐渐实现更多的渲染管线功能。最早的 3D 游戏都是由 CPU 实现了大部分的渲染管线步骤，这样实现速度非常慢；专门的图像处理硬件出现后，渲染管线被映射到图形硬件加速器中，以加速图形处理。渲染时，将顶点信息数据传送到 GPU，然后在 GPU 上进行一系列操作，顶点信息或者像素信息在 GPU上能够高效快速的被并行处理，大大加快了渲染管线运行速度。3D 图形发展早期，由于硬件设备的限制，通常都是在固定渲染管线中实现所有的管线步骤，程序员无法对固定渲染管线进行优化渲染质量和提高运行速度；然而伴随硬件 GPU 的发展，GPU 流水线越来越朝着更高灵活性和可控性方向发展，可编程渲染管线应运而生，可以根据需要优化渲染管线。2.2.2 常用的图形系统 API
【参考文献】：
期刊论文
[1]张力与表现——现代水墨绘画语言研究[J]. 燕萍,胡是平,何建波. 黑河学院学报. 2017(07)
[2]多点触控的沙画手势识别[J]. 席晓晨,况立群,韩燮,杨晓文. 计算机工程与应用. 2017(01)
[3]交互式沙画模拟算法[J]. 杨猛,贺晓宇,胡成,王天雪,杨刚. 计算机辅助设计与图形学学报. 2016(07)
[4]沙画图像特征的可计算美学分析[J]. 吴涛,杨俊杰,冉国洪. 计算机科学与探索. 2016(07)
[5]基于Unity 3D的虚拟家具商城的设计与实现[J]. 杨漾,姚杭飞,杨琛,许淑华. 计算机时代. 2014(06)
[6]基于场景几何特性的单视图建模技术研究[J]. 董兰芳,郑月平. 计算机仿真. 2013(11)
[7]基于Unity3D的虚拟漫游系统[J]. 朱惠娟. 计算机系统应用. 2012(10)
[8]审美视角下的沙画艺术[J]. 王海鸥,曹娟. 艺术探索. 2012(04)
[9]基于CUDA的高速并行高斯滤波算法[J]. 卢文龙,王建军,刘晓军. 华中科技大学学报(自然科学版). 2011(05)
[10]利用GPU进行实时大规模3D地形渲染的方法研究[J]. 韩永红,刘文清,叶斌. 计算机工程与应用. 2011(05)
博士论文
[1]基于GPU优化的三维实时渲染技术的研究[D]. 毛华庆.武汉大学 2010
[2]基于物理模型的自然景物真实感绘制[D]. 王长波.浙江大学 2006
硕士论文
[1]基于多点触控的沙画虚拟系统[D]. 席晓晨.中北大学 2017
[2]以沙动画的美学特征分析其创新发展趋势[D]. 戴荣.南京艺术学院 2016
[3]3D实时渲染技术研究与实现[D]. 苏靖新.昆明理工大学 2015
[4]沙动画创作研究[D]. 吴嘉宝.南京艺术学院 2014
[5]传播美学视域中的沙画广告研究[D]. 邢美艳.湖南工业大学 2013
[6]场景转换在沙画动画中的运用研究[D]. 蔡莹莹.东华大学 2012
[7]基于GPU的真实感实时渲染技术研究与实现[D]. 张煜君.电子科技大学 2011
[8]实时渲染中HDR技术的研究与应用[D]. 钟坚成.浙江大学 2008
[9]基于GPU的大规模地形快速渲染技术研究[D]. 高辉.国防科学技术大学 2006
[10]中国水墨画仿真中毛笔模型的研究与设计[D]. 孙美君.天津大学 2005
本文编号：2896361
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