面向復(fù)雜三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制的高效紋理壓縮技術(shù).pdf

1、在復(fù)雜三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制中，實(shí)現(xiàn)優(yōu)秀的光照效果是評(píng)判繪制質(zhì)量的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今的高真實(shí)感光照通常使用全局光照模型，本文以光子映射算法為例闡述高真實(shí)感光照信息的預(yù)計(jì)算，并介紹預(yù)計(jì)算光照信息的存儲(chǔ)到紋理技術(shù)(Render to Texture技術(shù))，通過(guò)該技術(shù)可明顯改善復(fù)雜三維場(chǎng)景的實(shí)時(shí)繪制效果。但該技術(shù)存在著紋理信息利用率較低的問(wèn)題，預(yù)存儲(chǔ)紋理的大量區(qū)域是未被利用的黑暗區(qū)域。如何去除這些未被利用的黑暗區(qū)域，提高紋理信息的利用率，減少內(nèi)存

2、與顯存的負(fù)荷，是復(fù)雜三維場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制需要解決的問(wèn)題。 傳統(tǒng)的紋理壓縮拼接方法主要有三種：第一種是降低紋理圖片存儲(chǔ)在硬盤(pán)時(shí)的尺寸，以JPEG2000為代表，其優(yōu)點(diǎn)是能極大地減少硬盤(pán)存儲(chǔ)空間的使用量，其局限性則是無(wú)論算法如何對(duì)圖片進(jìn)行壓縮，圖片在最終繪制載入內(nèi)存和顯存時(shí)的尺寸并不會(huì)縮??；第二種是降低紋理圖片在顯存中展開(kāi)所占用的空間，以S3TC及其后的若干改進(jìn)算法(DXTC、ATI-3DC等)為代表，其優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了顯存的空間，而其局限

3、性則是過(guò)于依賴(lài)硬件，如果本機(jī)的顯卡不支持該技術(shù)，就無(wú)法達(dá)到壓縮的目的。而且對(duì)于光照信息預(yù)存儲(chǔ)紋理的浪費(fèi)部分也無(wú)能為力；第三種是簡(jiǎn)單若干小幅紋理合并成大幅紋理，通過(guò)PHOTOSHOP、3DSMAX等編輯工具能夠?qū)崿F(xiàn)合并功能，其優(yōu)點(diǎn)是能減少顯存換入換出紋理的次數(shù)(即“抖動(dòng)次數(shù)”)，提高繪制的效率，其局限性則是依然無(wú)法消除紋理本身就存在的浪費(fèi)部分，無(wú)法達(dá)到節(jié)省內(nèi)存與顯存資源的目的。 為了彌補(bǔ)上述傳統(tǒng)方法的不足，本文分析了紋理拼接壓縮問(wèn)

4、題與經(jīng)典的裝箱問(wèn)題之間的相似性，然后研究比較了當(dāng)前流行的幾種裝箱問(wèn)題近似算法，最后提出一種針對(duì)復(fù)雜三維場(chǎng)景光照信息紋理的拼接壓縮方法，并詳細(xì)闡述了該方法的五個(gè)階段的處理工作。最后通過(guò)杭州全城景觀數(shù)字化工程項(xiàng)目的其中三個(gè)景觀模型作為復(fù)雜三維場(chǎng)景測(cè)試數(shù)據(jù)，利用Mental Ray渲染器的光子映射功能進(jìn)行全局光照預(yù)計(jì)算，并利用3DS MAX里的Render to Texture功能將光照信息保存為新的紋理。然后應(yīng)用本文算法對(duì)紋理進(jìn)行拼接壓縮，