3D山水畫水墨線條的實(shí)時(shí)渲染研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域研究的不斷發(fā)展，各種渲染技術(shù)和水墨畫仿真渲染方法不斷出現(xiàn)。在這些技術(shù)方法的基礎(chǔ)上，本文針對(duì)山水風(fēng)格的三維渲染進(jìn)行研究，取得了實(shí)時(shí)有效、自然合理的渲染效果。
　　本文針對(duì)山水技法和特征進(jìn)行歸納和總結(jié)，得到能夠在三維仿真渲染中應(yīng)用的特征信息。根據(jù)這些特征信息，將研究?jī)?nèi)容分為三維特征線的生成和基于紋理映射的多層渲染兩部分。
　　根據(jù)山水畫具有的技法和風(fēng)格，本文將三維特征線分為動(dòng)態(tài)特征線和靜態(tài)特征線，并利用微分幾

2、何等知識(shí)生成特征線。在動(dòng)態(tài)特征線方面，提取傳統(tǒng)的三維輪廓線和能夠與輪廓線緊密配合的啟發(fā)式輪廓線作為特征線，這兩類特征線計(jì)算速度適中，能夠?qū)崟r(shí)有效的表示三維山體模型的動(dòng)態(tài)特征，并且能夠利用距離來(lái)設(shè)置啟發(fā)式輪廓線的生成范圍；在靜態(tài)特征線方面，利用最大主曲率以及所在主方向構(gòu)造靜態(tài)特征線，用來(lái)表示實(shí)際山巒存在的溝壑。在動(dòng)態(tài)渲染中，靜態(tài)特征線表示山水畫中特有的內(nèi)部線條特征。
　　本文采用擴(kuò)展的卡通渲染技術(shù)XToon，使用改進(jìn)的紋理和多層渲染

3、機(jī)制，對(duì)兩種特征線進(jìn)行不同方式的紋理映射處理。由于動(dòng)態(tài)特征線實(shí)時(shí)改變，本文采用兩步二維紋理映射，依據(jù)視線向量和三維模型幾何特征構(gòu)建紋理映射坐標(biāo)，保證動(dòng)態(tài)特征渲染的連續(xù)穩(wěn)定；在靜態(tài)特征線渲染方面，依據(jù)山體模型的固定幾何特征計(jì)算線條的寬度信息和基本映射關(guān)系，并在渲染時(shí)對(duì)紋理映射做動(dòng)態(tài)調(diào)整，保證渲染效果的生動(dòng)自然。
　　實(shí)驗(yàn)表明，本文算法實(shí)現(xiàn)了三維山體模型的實(shí)時(shí)渲染，幀內(nèi)特征線分布均勻，特征線渲染具有“形斷意不斷”等技法特征，幀間特征線