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特效编辑器及相关技术研究与应用

作　者: 赵银岭
导　师: 何明耘
学　校: 电子科技大学
专　业: 软件工程
关键词: 图形处理器景深运动模糊后处理特效特效编辑器
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 41次
引　用: 0次
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内容摘要

随着中国网络游戏产业的发展,网络游戏的市场规模不断扩大,这就使得网络游戏的核心部分游戏引擎成为计算机图形图像研究领域的热点问题。网络游戏是属于虚拟现实模拟系统的一种,它们都具有在计算机系统中创建出具有沉浸性、真实感的场景的强大功能。随着计算机软硬件水平的不断发展,特别是图形处理器(GPU)的不断发展,基于图形图像引擎渲染的场景的真实感就成为衡量图形图像引擎功能和性能的一个重要标准。本文对三维图形图像引擎和基于图形图像引擎的编辑工具进行深入研究,主要内容包括:在提高虚拟场景的沉浸性和真实感方面,研究了基于三维图形图像引擎的后处理特效的一些关键问题和基于后处理特效的特效编辑器的研究与实现。其中包括景深、运动模糊两个特效,并在已有的引擎上开发了插件,本文的课题研究主要集中在以下三个方面:一、本文从透镜成像原理出发,对国内外的景深算法进行研究,并在此基础上提出了一种在计算机虚拟场景成像时实时的进行“自动变焦”景深的算法。该算法利用了MRT(Multiple Render Targets)技术和GPU可编程技术,通过对清晰图,灰度图,模糊图的融合,实现了实时“自动变焦”景深模拟。二、本文在研究成像机制的基础上,对国内外运动模糊的研究现状进行深入研究,并在此基础上实现了通过速度缓存实现运动模糊的算法。算法是通过在GPU上对前后两帧图像的处理,得到物体的运动速度和方向,并在此基础上进行插值模糊,模拟了真实的运动模糊效果,并使得模拟的性能得到了提高。三、在模拟了景深和运动模糊后,本文基于这两种特效开发了两个插件,并在插件的基础上进行了特效编辑器的设计与实现。特效编辑器是一种可视化地对后处理特效进行编辑的工具,并把编辑的结果存储为特效文件的编辑工具。它可以方便快捷地对后处理特效进行编辑和属性的设置,并且具有很好的扩展性。特效场景编辑器可以通过使用特效文件在场景中加入特效文件中具有的特效效果。最后对本文所涉及的算法和思路进行总结并提出改进建议和做进一步展望。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章绪论  10-15
  1.1 课题背景  10-12
  1.2 课题研究意义  12-13
  1.3 本文工作  13-14
  1.4 论文的章节安排  14-15
第二章背景知识介绍  15-34
  2.1 图形编程接口及图形语言介绍  15-19
  2.2 图形处理器介绍  19-28
    2.2.1 可编程管线  21-27
    2.2.2 高级管线编程语言介绍  27
    2.2.3 后处理特效  27-28
  2.3 景深介绍  28-30
    2.3.1 景深的概念  28-29
    2.3.2 景深技术与游戏  29-30
  2.4 运动模糊介绍  30-32
    2.4.1 运动模糊概念  30-31
    2.4.2 运动模糊技术与游戏  31-32
  2.5 特效编辑器介绍  32-33
    2.5.1 编辑器国外研究现状  32
    2.5.2 编辑器国内研究现状  32
    2.5.3 特效编辑器  32-33
  2.6 本章小结  33-34
第三章系统总体设计  34-43
  3.1 游戏引擎  34-38
    3.1.1 游戏引擎介绍  34-35
    3.1.2 游戏引擎架构  35-37
    3.1.3 图形图像引擎渲染流程  37-38
  3.2 场景编辑器介绍  38
  3.3 特效编辑模块  38-39
  3.4 特效编辑器模块需求  39-41
  3.5 系统类结构  41-42
  3.6 本章小结  42-43
第四章特效编辑器功能设计  43-54
  4.1 特效编辑器的设计与结构  43-47
    4.1.1 特效编辑器的界面模块设计  43-44
    4.1.2 特效编辑器的逻辑模块设计  44-47
  4.2 特效编辑器与各个特效功能之间的关系  47
  4.3 特效编辑器模块图  47-48
  4.4 特效编辑器流程图  48-50
  4.5 特效编辑器框架图  50-51
  4.6 特效文件的存储与读取  51-53
    4.6.1 特效文件的存储  51-52
    4.6.2 特效文件的读取  52-53
  4.7 本章小结  53-54
第五章特效编辑器的界面设计  54-66
  5.1 引言  54
  5.2 游戏引擎及编辑工具中的GUI 模块  54-55
  5.3 Qt  55-59
    5.3.1 Qt 概述  55-56
    5.3.2 信号  56-57
    5.3.3 槽  57
    5.3.4 信号与槽的关联  57-59
  5.4 特效编辑器界面的设计与实现  59-64
    5.4.1 特效编辑器界面功能设计  59-60
    5.4.2 编辑器主界面  60-63
    5.4.3 特效编辑器界面逻辑模块设计  63-64
  5.5 特效编辑器效果演示  64-65
  5.6 本章小结  65-66
第六章景深特效实现与编辑  66-76
  6.1 景深的现实与数学模型  66-67
  6.2 景深的相关研究现状  67-69
  6.3 景深模拟系统的设计  69-71
    6.3.1 设计目标  69-70
    6.3.2 渲染流程  70-71
    6.3.3 数据结构  71
  6.4 景深模拟在特效编辑器框架中的实现  71-75
    6.4.1 图像预模糊  71
    6.4.2 灰度图的生成  71-72
    6.4.3 清晰图、模糊图的融合  72-73
    6.4.4 试验结果  73-75
    6.4.5 景深插件的设计  75
  6.5 本章小结  75-76
第七章运动模糊特效实现与编辑  76-87
  7.1 运动模糊的相关研究现状  76-81
  7.2 运动模糊系统的设计  81-82
    7.2.1 设计目标  81
    7.2.2 渲染流程  81-82
    7.2.3 数据结构  82
  7.3 运动模糊在特效编辑器框架中的实现  82-86
    7.3.1 将场景渲染至纹理  82-83
    7.3.2 得到顶点的窗口坐标和速度  83
    7.3.3 利用速度因子进行模糊  83-84
    7.3.4 模拟效果分析  84-85
    7.3.5 运动模糊插件设计  85-86
  7.4 本章小结  86-87
第八章总结与展望  87-88
致谢  88-89
参考文献  89-93
个人简历及读硕期间研究成果  93-94

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