试析3d场景中大规模群体角色实时渲染技术的研究与实现

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1、f-、●J分类号UDCttz密级_I814062学位论文3D场景中大规模群体角色实时渲染技术的研究与实现(题名和副题名)王文献(作者姓名)指导教师姓名塑造亘!!邋电子科技大学成都(职务、职称、学位、单位名称及地址)申请专业学位级别硕士专业名称计算机应用技术论文提交日期2010．03论文答辩日期2010．05学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席评阅人≥。／o年j月计日注1：注明《国际十进分类法UDC)的类号。％；：≥巴：：1-为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

2、贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：互塞毹日期：bfD年s乒jz,tE]论文使用授权本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后应遵守此规定)签名：至立赦导师签名：El期：弘，一t，摘要近年来，群体动画作已被广泛地应用在多个领域，包括数字娱乐、训练系统、城市规划和人工智能

3、研究等各个方面，因此作为群体动画重要组成部分的群体实时渲染也成为众多专家学者研究的对象。目前，大家研究的重点主要集中在两个大的方面：一方面是对群体角色规模的追求，另一方面又要寻求群体角色外观的真实性。但是，群体的数量和真实感却是相互矛盾的两个方面，因为如果硬件性能水平和群体渲染技术暂时无法改进的话，提高角色渲染的真实感就必然会增加运算量，从而减少能够渲染的角色个数，反之，如果增加群体角色个数，则只有降低单个角色外观的真实性。于是，要保证实时要求的基础上，同时增加群体角色数量和提升视觉外观真实感的问题，已经成为极富挑战性的研究。

4、为了增加群体角色的数量，可以采用多种大规模群体加速技术，如几何模型简化、剔除算法和实例化技术等。本论文在对传统的几何建模技术和模型简化方法研究的基础上提出了一种多分辨率角色几何建模技术。该技术采用多层次LOD思想，将整个场景的所有虚拟角色按距离远近分为三个粗略的LOD等级，分别使用替代物、点模型和多边形网格模型，然后将多边形网格分为三个细LOD，形成一个近似连续性的LOD建模。另外，本文还提出了一个基于DirectX10几何着色器的对点模型进行预处理和渲染的技术，该技术利用几何着色器在一定程度上提高了点模型的渲染效率。在群体外

5、观的真实感研究方面，主要体现在角色外观的多样性和光照计算。对于大规模群体角色来说，如果所有的虚拟角色外观都是一模一样，那么无论渲染再多数量都是给人简单复制品的感觉，毫无真实感可言。故本文对群体角色外观的多样性，分别从角色的建模、体型和纹理外观方面进行讨论，提出了一种掩码网格技术，它可以根据少数几个网格模板生成较多的外观各异的角色。在改变角色体型方面，本文还提出了一种基于程序逻辑的骨骼变形技术，该方法可以在程序运行时动态改变骨骼蒙皮动画模型中的骨骼变换矩阵，从而通过控制矩阵来改变角色的外观。本文还实现了一种群体动画渲染系统来验证

6、上述理论，实验中可以实时绘制上万个高质量的群体虚拟角色，并且该渲染系统已在交通模拟、剧场火灾模拟等多个应用中采用。摘要关键词：群体动画，掩码网格，多分辨率建模，实时渲染，管线优化Ⅱcrowdanimation，hasbecomeastudyobjectofmanyexpertsandscholars．Atpresent，thestudiesmainlyfocusontwomajoraspects：oneisthescaleofthevirtualhumansofcrowd，andtheotheristherealityofth

7、eappearanceofthecharactersincrowd．However,thequantityandrealismofthevirtualhumansinthearemutualcontradiction．Becauseiftemporarilyunabletoimprovetheperformancelevelsofthehardwareandthetechniqueofreal-timerendering，increasingtherealismoftheroleisboundtoincreasecomputa

8、tionworkload，thuswhichwillreducethenumberoftherole．Conversely,onlyreducingtherealityoftheappearanceofasinglerolecanincreasethenumberofthec