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虚拟群体模拟中的大规模场景简化技术

作　者: 曾维薇
导　师: 陈雷霆
学　校: 电子科技大学
专　业: 计算机应用技术
关键词: 群体动画实时渲染点采样层次细节模型层次实例化
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 77次
引　用: 1次
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内容摘要

大规模群体动画一直是虚拟现实技术研究的热点之一。群体动画技术广泛应用于游戏、电影动漫、建筑规划以及火灾等灾难现场模拟与辅助指挥。通过群体行为的真实模拟,可以辅助电影动漫产生真实宏大场景效果;可以在公共场所(商场、体育场馆、娱乐场所等)规划设计中模拟验证安全通道等设计的合理性;可以为智能交通管理(红绿灯有效设置,主干路口的交通流量管理)提供模拟环境;也可以为灾难现场指挥提供指导和训练平台。目前这个方面的研究得到了广泛的重视,对群体动画的研究和创作工具产生了极大的需求,同时一套完整高效的群体动画设计与制作工具也将促进影视动画等方面数字媒体产业的发展。作为群体动画技术的一个关键技术,模型简化占据着不可替代的重要位置。要实现大规模的场景,必然会涉及要绘制和渲染大量的模型,而对于实时场景渲染来说,渲染速度和模型的视觉逼真度是两个非常重要的指标。要达到两个指标的和谐统一,那么就必须选择一个很好的算法来实现渲染速度和模型显示逼真度的折中。对于静态模型,现有技术已经很好的实现了模型简化。根据简化算法的简化方式可将其分为四大类:顶点聚类算法、增量式简化算法、采样算法和自适应细分算法。在这四类模型简化算法的基础上发展起来的静态大规模场景简化技术也比较完善,如基于细节层次模型的大规模场景简化技术和基于点采样的大规模场景简化技术等。本文就以上算法和技术做了具体的研究和分析,并生成了一种新的算法:一种基于点采样的模型简化算法和大规模场景简化技术。虽然静态大规模场景简化技术已经比较完善,但动态的大规模场景的简化技术才刚起步,实现效果也不理想。针对这种情况,在提出的新算法中,加入了动态模型的简化新方法。实验结果表明:在保证场景的渲染速度和视觉真实性的条件下,能很好的实现30000人的实时动画。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-21
  1.1 课题来源  9-10
  1.2 课题背景和研究意义  10-11
  1.3 虚拟群体模拟技术的国内外现状  11-16
  1.4 群体动画的广泛应用前景  16-19
  1.5 论文的主要工作和创新点  19
  1.6 论文的章节安排  19-21
第二章网格模型简化技术综述  21-35
  2.1 顶点聚类  21-23
  2.2 增量式简化  23-27
  2.3 采样算法  27-28
  2.4 自适应细分  28-29
  2.5 网格简化技术在大规模场景中的应用  29-35
    2.5.1 几何细节层次技术  30-31
    2.5.2 基于采样点的大规模场景简化技术  31-35
      2.5.2.1 历史和发展  31-32
      2.5.2.2 基于点采样的大规模场景简化技术分类  32
      2.5.2.3 基于点采样的大规模场景算法基础  32-35
第三章一种基于采样点的大规模场景简化算法设计  35-46
  3.1 模型表面的点采样  35-37
  3.2 过度采样点的去冗余  37-38
  3.3 三角形面片和采样点的折中  38-41
  3.4 动画的实现  41-42
  3.5 大规模场景的建立  42-43
  3.6 算法总框架  43-46
第四章群体动画系统设计  46-54
  4.1 群体动画系统框架描述  46-48
  4.2 群体实时渲染子系统  48-49
  4.3 场景简化模块  49-52
  4.4 场景绘制模块  52-54
第五章群体动画系统的实现  54-60
  5.1 群体动画系统的基本配置  54-55
  5.2 基于点采样的模型简化技术实现和效果展示  55-58
  5.3 群体动画系统的实现和效果展示  58-60
第六章总结和展望  60-62
  6.1 总结  60-61
  6.2 展望  61-62
致谢  62-63
参考文献  63-68
攻读硕士期间取得的研究成果  68-69

虚拟群体模拟中的大规模场景简化技术

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