浅议基于gpu实时非真实感渲染的研究与实现

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1、浙江大学硕士学位论文基于GPU实时非真实感渲染的研究与实现姓名：闫文申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：陈纯;卜佳俊20060501基于GPU实时非真实感渲染的研究与实现摘要非真实感绘制是与传统的真实感绘制相对应的一种图形学绘制技术．非真实感绘制追求的I：l标是模拟艺术作品的艺术效果，或对客观世界的主观描述与表达。作为图形学研究的热点，非真实感绘制已经发展成为一个独立的分支，拥有多个固定的研究方向和很多通用技术方法。从上世纪90年代起步至今，非真实感渲染吸收了真实感渲染所取得的大量研究成果，其绘制方法从简单的依靠CPU进行处理发展到今天广泛借助图形渲染流水线进行

2、处理。如今，非真实感绘制技术涉及的范围不荐局限于辅助绘制艺术画，还涉及到电影、卡通动画、游戏制作等娱乐行业，并且在教育领域也有很多应用前景。和真实感渲染一样，非真实感渲染向着复杂化、自动化、实时化等方向发展。从起初对单幅静态图像的处理发展到现在对视频和三维场景的绘制，从原先绘制过程需要大量人工交互发展到现在计算机自动识别、绘制，并且由于可编程图形硬件的支持，很多绘制技术经改进、加速已经可以实时的渲染视频或三维场景成为动画。虽然有GPU可变成流水线提供的强大帮助，实时非真实感渲染的研究还是遇到很多困难，特别是在动画过程中帧与帧的一致性。另外，现有的研究成果缺乏必要的整理，有些

3、问题的研究出现重复，为此需要对常用渲染技术归纳总结。文章对非真实感渲染的两个分支一—铅笔画渲染和艺术化风格渲染技术提出算法改进。借助可编程流水线提出一套三维场景实时铅笔风格动画渲染系统，采用基于图像的后处理的方法，达到较好的帧与帧一致性。艺术风格渲染则以视频为数据源，也是利用GPU替代传统的CPU，实现基于笔划的渲染流程，尽可能达到实时渲染的目的。在此基础上，提出一套实时非真实感渲染引擎框架，综合基丁-图像的后处理方法和基于三维的处理方法，构建动画渲染流水线，利用可编程图形硬件GPU将几种通用的非真实感渲染技术模块化，为以后这一领域的研究提供一个简便的工具。关键词：非真实感

4、渲染GPU可编程流水线实时渲染铅笔画艺术风格画苎王望型壅堕!!塞塞壁堕鲞塑里壅兰壅墨AbstractNPR(Non-PhotorealisticRendering)hasbecomeanimportantbranchofgraphicsrendering．ComparativetoRealisticRendering,NPRismorefocusedonartisticeffectasat]artworkorthesubjectivedescriptionoftheobjectivewodd．Asthehotspotofgraphics，NPRhasgrowntoanind

5、ependentresearcharea，asithasseveralfixedresearchdire．O．ionandmanyuniversaltechnicalmemod．Sincethe90’Sof20mcentury,NPRhasabsorbedlotsofresearchachievementsinrealisticrendering．Before，researchofNPRWasbasedonimageandmostofalgorithmwasimplementedonCPU．Today,thegraphicsrenderingpipelinehasbeenw

6、idelyusedinresearchandimplementationofNPR．Forapplication，NPRtechniqueCancoverlotsoffieldslikemoviemaking,cartoonanimationandgamedesign，ratherthanjustartisticpainting．Andalso，NPRCanmakei乜contributiontoeducation．Today,NPRUSeSthesamerenderingpipelineasrealisticrendering．Theyarebothdevelopingt

7、owardscomplication，automationandreal-time．TheobjectsofNPRhavetransferredfromasinglestaticimagetovideosand3Dscenes，fromlotsofhumaninteractiontoautomation．Andbythevirtueofprogrammablegraphicshardware，manyrenderingtechniqueshavebeenimprovedanddeveloped，andmakeitp