【摘要】： 近年來,群體動畫在多個領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用,比如城市規(guī)劃、電影動漫、游戲創(chuàng)作、訓(xùn)練系統(tǒng)以及火災(zāi)等災(zāi)難現(xiàn)場模擬與輔助指揮中。但是,從目前的研究情況來看,群體動畫渲染方面存在兩個比較突出的問題:一是采用的角色群體太過單一,大都是由一個或幾個角色模板變換而來,大量相似的角色并沒有一個人群的感覺,缺乏真實感。另一個問題是要實現(xiàn)數(shù)量龐大的群體動畫的實時渲染,以當(dāng)前的計算機硬件繪制能力來說,采用直接繪制的方法很難達到實時性要求。因此,人們更加重視角色建模技術(shù)的研究和群體動畫實時渲染技術(shù)的研究,使得這一領(lǐng)域成為極富挑戰(zhàn)性的研究課題。 本文首先研究了多樣化角色建模技術(shù),在大規(guī)模群體渲染技術(shù)的研究中,大量的人群僅僅是幾個角色模板的簡單重復(fù),給人一種單調(diào)乏味的感覺。針對這一問題,本文研究了創(chuàng)造大量高真實感虛擬群體的方法,該方法能夠由一個角色模板產(chǎn)生數(shù)量眾多但互不相同的虛擬角色。通過對現(xiàn)實生活中的真實人體型進行建模,產(chǎn)生體態(tài)各異的真實群體體型。然后對單個角色模板進行不同身體部分的紋理顏色混合,實現(xiàn)了大量各具特色的人群的效果。 為了能以交互性的幀率實現(xiàn)大規(guī)模群體的實時渲染,必須要研究大規(guī)模群體的實時加速技術(shù)。隨著DirectX10新一代的渲染管線引入了流出(stream out)操作,本文提出了一種基于GPU流出操作的角色裁剪算法,在GPU中對大規(guī)模群體依次進行視錐體裁剪,閉塞裁剪以及LOD劃分,減少了GPU到CPU信息傳遞的處理時間,提高了渲染效率。同時,為了保證近視點角色的高真實感要求,本文提出對粗糙的原始角色模型應(yīng)用鑲嵌技術(shù)進行實時動態(tài)細分,在使用了最小量的三角形面片的前提下滿足了真實感需求。 為了能對經(jīng)過裁剪與LOD劃分后的大規(guī)模群體實施快速的渲染,本文針對群體LOD等級的不同,提出使用多層次實例化技術(shù)對不同等級的角色采用不同的實例化渲染方法。對低LOD等級的角色使用實例化技術(shù)進行批渲染;對中間LOD等級的角色使用蒙皮實例化技術(shù)進行動畫渲染,對高LOD等級的角色,使用蒙皮實例化與細分鑲嵌技術(shù)相結(jié)合的方法進行動態(tài)實時細分渲染。通過使用層次實例化技術(shù),進一步減少了繪制調(diào)用與模型切換次數(shù),同時也減少了內(nèi)存需求,提高了大規(guī)模群體渲染的實時幀率。實驗結(jié)果表明,相對于傳統(tǒng)的單個角色分別渲染,本文提出的加速方法以及渲染方法將平均幀率提高了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.
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2009
【分類號】：TP391.41

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 許鐵心;陳啟祥;;三維水面模擬的研究與實現(xiàn)[J];湖北工業(yè)大學(xué)學(xué)報;2010年05期

2 姚春暉;王斌;雍俊海;;基于分治采樣的實時復(fù)雜光源照明[J];計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報;2011年01期

3 夏彬;高晨;;主持人證券行情分析系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用[J];電視工程;2011年02期

4 翁樂煒;鐘亦平;;實時虛擬舞臺系統(tǒng)燈光效果的實現(xiàn)[J];計算機應(yīng)用與軟件;2007年10期

5 韋歡;蘇延輝;費廣正;石民勇;;基于硬件的實時地平映射[J];計算機應(yīng)用與軟件;2007年11期

6 王磊;陳福民;歐陽慧琴;;基于投影網(wǎng)格的水面實時渲染[J];計算機應(yīng)用與軟件;2008年11期

7 奚海蛟;張曉林;;飛行模擬器視景系統(tǒng)中實時地形的研究與實現(xiàn)[J];計算機應(yīng)用與軟件;2009年04期

8 楊延;張建中;何曉曦;;基于GPU編程的真實感水面模擬繪制[J];電腦知識與技術(shù);2009年13期

9 鐘林海;王小銘;;基于GPU加速的三維水面模擬[J];現(xiàn)代計算機(專業(yè)版);2009年06期

10 黃炳;陳俊麗;萬旺根;;飛行仿真中三維云場景的渲染[J];上海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2009年04期

相關(guān)會議論文 前10條

1 安寧宇;袁春;鐘玉琢;;一種對象空間的軟陰影實時渲染方法[A];第六屆和諧人機環(huán)境聯(lián)合學(xué)術(shù)會議（HHME2010)、第19屆全國多媒體學(xué)術(shù)會議（NCMT2010）、第6屆全國人機交互學(xué)術(shù)會議（CHCI2010）、第5屆全國普適計算學(xué)術(shù)會議（PCC2010）論文集[C];2010年

2 國雯;邊志琨;王子建;;探析北京奧運會中央電視臺奧運報道系統(tǒng)在線包裝[A];2009中國電影電視技術(shù)學(xué)會影視技術(shù)文集[C];2010年

3 余燁;劉曉平;;虛擬現(xiàn)實環(huán)境中的場景管理技術(shù)研究[A];計算機技術(shù)與應(yīng)用進展——全國第17屆計算機科學(xué)與技術(shù)應(yīng)用（CACIS）學(xué)術(shù)會議論文集（上冊）[C];2006年

4 劉顏;金一丞;尹勇;任鴻翔;;航海模擬器中基于GPU的雨的實時渲染[A];第十四屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

5 聶青;戰(zhàn)守義;;基于流體動力學(xué)的建模及實時渲染技術(shù)[A];系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用（第7卷）——'2005系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)交流會論文選編[C];2005年

6 趙婭;劉賢梅;解紅濤;梁金鈐;;虛擬變電系統(tǒng)中實時渲染算法的研究與應(yīng)用[A];'2008系統(tǒng)仿真技術(shù)及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集[C];2008年

7 李鋒;萬剛;韓陽;姚霄飛;;視景仿真中云的建模與實時渲染技術(shù)研究[A];第十三屆全國圖象圖形學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2006年

8 宋玲芝;宋志明;程有英;劉麗萍;;海洋氣象環(huán)境的可視化技術(shù)研究[A];中國造船工程學(xué)會電子技術(shù)學(xué)術(shù)委員會2011年海戰(zhàn)場電子信息技術(shù)學(xué)術(shù)年會論文集[C];2011年

9 梅賽;高金耀;楊春國;金肖兵;方銀霞;楊勇;;沖繩海槽虛擬海底視景仿真初探[A];中國地球物理·2009[C];2009年

10 趙立新;彭望t-;;北京師范大學(xué)珠海分校室外場景實時渲染系統(tǒng)的研究和初步試驗[A];全國地圖學(xué)與GIS學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 ;實時渲染電影效果的夢想[N];中國計算機報;2004年

2 Ray;未來王者NV30蓄勢待發(fā)[N];中國計算機報;2002年

3 長江水利委員會 劉運增;web3d——圖形技術(shù)革命的中心[N];計算機世界;2002年

4 宋海洋 王瑩;西安宏源 以高端產(chǎn)品打開廣闊市場[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2005年

5 記者 馬坤;國家動漫園吸附作用顯現(xiàn)[N];濱海時報;2010年

6 本報記者　周蓉蓉;“傻瓜”的背后[N];計算機世界;2002年

7 重慶 Campreal;AMD的聲音[N];電腦報;2005年

8 黃晶晶;AMD—ATI發(fā)布五款 FireGL工作站顯卡[N];電腦商報;2007年

9 欣聞;睿聯(lián)嘉業(yè)仿真機為服裝研發(fā)提供科技支撐[N];中國紡織報;2009年

10 Jim;重返王座[N];中國電腦教育報;2002年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 陳大煒;基于場景圖系統(tǒng)的虛擬環(huán)境生成真實感問題研究[D];華中科技大學(xué);2006年

2 趙磊;面向復(fù)雜對象的實時虛擬展示關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2009年

3 施松新;大規(guī)模流域三維可視化研究[D];浙江大學(xué);2007年

4 毛華慶;基于GPU優(yōu)化的三維實時渲染技術(shù)的研究[D];武漢大學(xué);2010年

5 曹巍;三維地形場景實時渲染技術(shù)相關(guān)算法的研究與改進[D];中國地質(zhì)大學(xué)（北京）;2009年

6 陳思遠;數(shù)字娛樂軟件系統(tǒng)及關(guān)鍵技術(shù)研究[D];南開大學(xué);2009年

7 李文慶;VV-Ocean海洋環(huán)境仿真與海洋數(shù)據(jù)動態(tài)可視化系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[D];中國海洋大學(xué);2011年

8 羅元;城市道路交通流智能化模擬虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)研究[D];清華大學(xué);2012年

9 杜瑩;全球多分辨率虛擬地形環(huán)境關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];中國人民解放軍信息工程大學(xué);2005年

10 曾鴻;視景仿真技術(shù)在輪機模擬器中的應(yīng)用研究[D];大連海事大學(xué);2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 孫艷英;三維場景建模及其實時渲染方法[D];武漢理工大學(xué);2004年

2 趙晶;真實感大規(guī)模草地實時渲染技術(shù)[D];吉林大學(xué);2011年

3 陳健;群體動畫實時渲染技術(shù)的研究[D];電子科技大學(xué);2008年

4 孫正;三維圖形引擎大規(guī)模場景實時渲染技術(shù)研究與應(yīng)用[D];電子科技大學(xué);2010年

5 馬雷;可變形透明物體的實時渲染[D];上海交通大學(xué);2010年

6 王文獻;3D場景中大規(guī)模群體角色實時渲染技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2010年

7 梅繼峗;基于Flash流媒體的地理信息實時渲染框架技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2010年

8 謝晶妮;基于多PC機的虛擬演播室系統(tǒng)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2001年

9 王翔;多自主地面無人車輛系統(tǒng)的三維圖形仿真[D];浙江大學(xué);2008年

10 閆文;基于GPU實時非真實感渲染的研究與實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2006年

，

本文編號：2405077