一种大型场景表示方法及其加速绘制技术的研究与应用

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hnnydbw2007
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随着虚拟现实技术和可视化技术的实用化,虚拟场景中需要建造大量逼真、复杂的三维模型,因而该三维场景的规模也就很大。用传统的方法建造大型场景、组织和存储大型场景的三维模型数据以及在大型场景中进行实时交互漫游,都变得非常地困难。因此,开发大型场景漫游系统时都需要解决两个关键问题:如何表示大型场景以及如何实现大型场景的实时交互漫游。目前还没有较好的方法来解决这两个难题。本文对大型场景的表示方法和加速绘制技术作了一定的研究。 首先,在研究三维模型的转化方法的基础上,本文提出了一种基于导出插件的Maya多边形模型移植方法,即先开发Maya导出插件,再利用插件从Maya软件内部提取模型数据,最后根据实际需求组织存储这些模型数据。相比较从现有图形文件格式提取数据的模型移植方法而言,用这种移植方法构造数据模型可以从Maya软件中获取模型的更多信息并且组织信息的方法也更加灵活。有了这种模型移植的新方法,用户先根据M3D的数据采集模型开发一个Maya导出插件,就可以把Maya中制作的多边形模型转化为一个M3D数据模型了。 第二,在研究大型场景的特性及数据组织存储结构的基础上,本文设计了一种规范、优化且有空间数据结构的M3D数据模型。在开发大型场景漫游系统时利用这种数据模型构造数据引擎,既有助于提高复杂模型的建造质量和建造效率,又有助于实现实时渲染精细场景的目标。 第三,在研究地平线特性以及视觉特性的基础上,本文提出了一种基于局部细分地平线的遮挡裁减算法(PODHOC)。该算法设计了一种局部细分地平线,可以积累物体细节产生的遮挡信息,并且又设计了一种基于时间、空间以及光照度的自适应贡献因子β。β既可以用来平衡局部细分地平线时的精度和构造速度之间的矛盾,实现高效的遮挡裁减;又可以用来为场景中的每个物体选择适当的LOD,进一步加快场景的绘制速度。 最后,利用VC6.0和OpenGL1.2实现了一个大型场景漫游系统原型。这个漫游系统的数据引擎部分是基于M3D数据模型构造的,且系统的图像引擎部分也应用了PODHOC+LOD加速绘制算法。
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