圖形引擎中大規(guī)模草本植被渲染研究與實現.pdf

1、隨著計算機硬件性能的提升，游戲、影視、動畫等行業(yè)中的各種圖形應用軟件功能越發(fā)完善，其渲染出來的場景在真實度和復雜度上都在不斷進步。然而，軟件結構復雜度的提升導致了開發(fā)周期和開發(fā)難度呈幾何增長。圖形引擎作為當前大型圖形應用的核心，無論是在優(yōu)化軟件結構還是在降低開發(fā)難度上都有著極其重要的作用。針對此現狀，論文首先介紹了一個面向大型圖形應用軟件的圖形引擎架構的設計方案和實現細節(jié)。此外，本文還針對當前戶外大規(guī)模自然景觀實時渲染這一熱點領域，著重

2、研究了大規(guī)模草本植被實時渲染的算法和相關實現。 首先，論文借鑒已有的研究成果，將圖形引擎技術、軟件工程和軟件設計模式的理論原理充分應用到實踐過程中，從具體需求入手設計和實現了一個面向大型圖形應用軟件開發(fā)的圖形引擎Gingko。Gingko是一個完全自主研發(fā)的、面向對象并且易于擴展的引擎架構。與流行的大型開源游戲引擎，如：OGRE、OSG等相比，Gingko除了具備場景管理、渲染管理、資源管理、消息機制等重要功能之外還實現了一種易

3、于用戶進行簡單功能擴展的架構模式。通過該架構，用戶一些獨特的功能擴展需求可以很方便的實現而不必依賴編寫插件這類復雜的過程。此外，針對當前圖形應用強調的真實感渲染和流行的GPU編程模式，引擎在設計之初便采用了適合流式渲染的架構可自然地契合GPU編程的優(yōu)化和管理。 其次，本文研究了大規(guī)模草本植被渲染的算法和相關實現。在大規(guī)模草本植被的渲染中，如何兼顧渲染真實感和渲染效率一直是研究的熱點領域。本文在第四章中對近20年來在大規(guī)模草本植被

4、場景渲染領域的各項研究成果做出了詳細的介紹、歸納和總結。同時，在草體幾何的建模領域中，論文討論了一種基于2D草圖勾勒和3D變形的建模方法。與其它幾何建模相比，該方法在真實感和草體交互動畫方面有較大的優(yōu)勢。此外，我們在課題研究過程中實現了一個基于Gingko圖形引擎基礎上的大規(guī)模草本植被渲染系統(tǒng)，并在本文的第五章中對其進行了詳細的介紹和討論。 最后，本文對當前圖形學發(fā)展的方向和戶外真實感場景渲染的領域進行了展望，并針對圖形技術應用