基于點(diǎn)采樣的大規(guī)模虛擬人群實(shí)時(shí)繪制技術(shù).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的不斷發(fā)展，作為虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的重要研究方向，大規(guī)模虛擬人群的實(shí)時(shí)繪制逐漸成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)并廣泛應(yīng)用于商業(yè)、娛樂(lè)、軍事、建筑、公共安全等眾多領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)層出不窮。人們從簡(jiǎn)化繪制、加速繪制以及快速繪制等多方面進(jìn)行了研究與分析，提出了一系列用于群體實(shí)時(shí)繪制的技術(shù)。
　　本文首先對(duì)現(xiàn)階段的大規(guī)模虛擬人群實(shí)時(shí)繪制的相關(guān)代表技術(shù)進(jìn)行了深入的研究，包括基于點(diǎn)的簡(jiǎn)化繪制技術(shù)、基于GPU的繪制加速技術(shù)以及

2、大規(guī)模群體快速繪制技術(shù)。接著，對(duì)大規(guī)模城市交通仿真系統(tǒng)進(jìn)行了簡(jiǎn)要的描述，并對(duì)系統(tǒng)中的虛擬群體渲染模塊進(jìn)行了初步設(shè)計(jì)，然后引入了在設(shè)計(jì)中需要使用到的主要關(guān)鍵技術(shù)。
　　在這些關(guān)鍵技術(shù)中，模型簡(jiǎn)化技術(shù)占據(jù)著十分重要的位置。引入它的目的在于簡(jiǎn)化復(fù)雜模型及場(chǎng)景的繪制，將無(wú)法通過(guò)顯示設(shè)備完全表現(xiàn)的細(xì)節(jié)部分進(jìn)行簡(jiǎn)化或者以近似物代替。本文在前期研究工作的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了基于點(diǎn)采樣的模型簡(jiǎn)化生成技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)結(jié)合八叉樹進(jìn)行射線追蹤采樣，以生成采樣

3、層次結(jié)構(gòu)。然后通過(guò)用戶設(shè)置參數(shù)建立起多個(gè)層次細(xì)節(jié)的樣本數(shù)據(jù)，得到原始復(fù)雜模型的多分辨率簡(jiǎn)化逼近表示。而為了滿足大規(guī)模虛擬人群動(dòng)畫的實(shí)時(shí)性與多樣性要求，本文還對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，引入基于GPU的調(diào)色板蒙皮骨骼動(dòng)畫方法作為樣本點(diǎn)的動(dòng)畫驅(qū)動(dòng)方式。
　　為了能夠有效地利用硬件資源，提高繪制速度，本文在對(duì)大規(guī)模群體實(shí)時(shí)繪制加速技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，引入了基于可編程圖形硬件的繪制加速技術(shù)，并結(jié)合常見的視錐體裁剪與LOD策略，通過(guò)GPU可編程渲染管線來(lái)

4、完成加速技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，以充分利用GPU的高速處理能力，并最大程度地解放CPU。
　　而在大規(guī)模群體快速繪制技術(shù)方面，本文引入了Skinned Instancing技術(shù)。通過(guò)將場(chǎng)景中的所有實(shí)例劃分為若干個(gè)幾何批次，每個(gè)繪制批次重復(fù)利用幾何體數(shù)據(jù)進(jìn)行多次繪制來(lái)達(dá)到降低內(nèi)存需求，減少渲染調(diào)用次數(shù)的目的。
　　最后，本文提出了一種用于支持仿真系統(tǒng)中虛擬群體渲染模塊實(shí)現(xiàn)的大規(guī)模虛擬人群實(shí)時(shí)繪制方法，并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)與流程設(shè)計(jì)。