虛擬現(xiàn)實中的自然場景渲染算法研究與實現(xiàn).pdf

1、虛擬現(xiàn)實(Virtual Reality，簡稱VR)是一種基于可計算信息的沉浸式交互環(huán)境。實時、逼真的虛擬環(huán)境建立是虛擬現(xiàn)實技術(shù)的核心內(nèi)容。開展虛擬場景實時生成與實時顯示支撐技術(shù)的研究，并將研究成果以算法形式融合到各虛擬仿真環(huán)境中，以進一步實現(xiàn)真實感和臨場感無疑具有重要的研究意義。 本文首先圍繞虛擬現(xiàn)實平臺顯示系統(tǒng)設(shè)計做簡要的介紹，主要針對兩個方面：圖形底層模塊和上層擴展模塊的設(shè)計；然后提出了基于可編程圖形硬件來實時生成真實水面

2、的渲染方法，通過實現(xiàn)水面建模和水面折射和反射效果來完成整個渲染的過程。在正弦波疊加的同時，利用兩個凹凸紋理實現(xiàn)水面的動畫效果，通過實時的紋理映射技術(shù)實現(xiàn)水面的反射、折射和菲涅爾等水面光照效果。 在大規(guī)模地形設(shè)計上傳統(tǒng)的算法是四叉樹結(jié)合LOD技術(shù)將大規(guī)模數(shù)字高程模型數(shù)據(jù)(DEM)進行分塊，并對塊內(nèi)數(shù)據(jù)按照分辨率的大小分層存儲。本文基于限制性四叉樹LOD算法提出了預(yù)編譯算法，提高了地形讀取速度，增強了實時顯示效果。該算法是基于限制性

3、四叉樹的一種高效的規(guī)則網(wǎng)格劃分方法，內(nèi)存開銷少，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 森林植被的實時可視化技術(shù)是復(fù)雜虛擬環(huán)境渲染的重要組成部分，也是影響虛擬環(huán)境逼真度的重要因素之一。本文提出了一種基于離散LOD-Imposter技術(shù)的森林實時渲染算法，該算法利用像素作為LOD選擇參數(shù)，通過像素閾值判定對不同面數(shù)的模型進行選擇渲染，使用二叉樹遍歷算法對場景中樹的節(jié)點進行遍歷，利用Imposter技術(shù)對距離較遠(yuǎn)的模型用一張texture進行渲染。通