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实时渲染技术在三维动画设计中的应用

鞋类工艺与设计 2022年第18期2卷 118-120页

作者：王成马鞍山学院安徽马鞍山243100

近些年,国产动画迅速崛起,让人对动画界关注度不断提升。动画的成功不单归功于剧情设计,还体现在精致视觉效果的呈现,现如今的动画电影基本都应用了三维技术,使得动画更具视觉欣赏性,人们的观看体验也达到更好。渲染技术已被广泛纳入到... 详细信息

近些年,国产动画迅速崛起,让人对动画界关注度不断提升。动画的成功不单归功于剧情设计,还体现在精致视觉效果的呈现,现如今的动画电影基本都应用了三维技术,使得动画更具视觉欣赏性,人们的观看体验也达到更好。渲染技术已被广泛纳入到动画制作当中,其在动画制作领域的应用价值已被高度认可。实时渲染指的是借助计算机运算来实时输出图像内容,当前大部分三维游戏都是通过优化游戏引擎进行实时渲染,旨在让用户体验更加真实,和现实世界没有多大的差异,可见实时渲染技术在精致的视觉效果上的应用很有价值,同时也增加观感的真实性。本文主要对实时渲染技术在三维动画设计的作用进行阐释,并探究具体的应用。

关键词：实时渲染技术三维动画设计应用

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基于改进光线追踪算法的自动驾驶模拟路试系统

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计算机工程与设计 2022年第11期43卷 3279-3286页

作者：张博为崔鹏贵州财经大学信息学院贵州贵阳550025

现有自动驾驶模拟路试系统对车载激光雷达等传感器的模拟效果不佳、部署环境受限制较大,影响了自动驾驶仿真技术在真实应用场景中的应用。对此,提出一种基于光线追踪算法的自动驾驶模拟路试系统架构,通过使用改进光线追踪算法实现对激... 详细信息

现有自动驾驶模拟路试系统对车载激光雷达等传感器的模拟效果不佳、部署环境受限制较大,影响了自动驾驶仿真技术在真实应用场景中的应用。对此,提出一种基于光线追踪算法的自动驾驶模拟路试系统架构,通过使用改进光线追踪算法实现对激光雷达的高效实时仿真,通过分离模拟路试模块和算法部署模块的功能,提升整个系统的并发能力。实验结果表明,在对激光雷达的仿真上,该方法相较传统的基于实时渲染技术的自动驾驶仿真架构平均提升了1倍的帧率和最高6倍的点云输出数量,且方便进行集群部署。

关键词：自动驾驶模拟路试系统光线追踪算法边缘计算实时渲染技术激光雷达仿真传感器

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基于复合结构的GPU渲染技术研究与实现

基于复合结构的GPU渲染技术研究与实现

作者：谢智歌国防科学技术大学

学位级别：硕士

近年来,随着数字电影、游戏及计算机辅助制造产业的高速发展,人们对于高质量的计算机生成图像的需求越来越迫切。业界人士和研究人员将足以以假乱真的高质量数字图像称作照片级真实感图像。计算机生成照片级真实感图像是一个广泛而又深... 详细信息

近年来,随着数字电影、游戏及计算机辅助制造产业的高速发展,人们对于高质量的计算机生成图像的需求越来越迫切。业界人士和研究人员将足以以假乱真的高质量数字图像称作照片级真实感图像。计算机生成照片级真实感图像是一个广泛而又深入的研究课题。渲染是绘制计算机真实感图像的关键,渲染系统的渲染效果直接影响了图像的逼真程度,其速度的快慢制约着整个系统的帧速。传统的离线渲染系统采用逐帧渲染的方式,侧重图像的渲染质量,但是渲染速度较慢。而实时渲染系统侧重系统的可交互性,渲染速度较快,但是渲染的质量相对较差。如何将两者的优点加以结合,避免各自的劣势已经成为研究者关注的焦点。从20世纪末开始,GPU(graphics Processing units,图形处理器)的诞生给高质量的实时渲染系统带了生机和活力。在最近几年的SIGGRAPH、EUROGRAPH等会议上,与基于GPU实时渲染技术相关的论文日趋增多。本文在前人已有工作的基础之上,对基于GPU的光线跟踪和基于GPU的渲染系统进行了深入的研究,并实现了一个完整的GPU渲染系统。完成的主要工作和主要贡献如下: 1.在GPU上有效地结合了BVH(Bounding Volume Hierarchies,层次包围体)和kd-tree(k-dimensional tree,k维二叉树)两种空间数据结构,实现了实时的光线跟踪算法。采用GPU统一编程架构,提出了一种新的基于CUDA编程模型的结合BVH和kd-tree的光线跟踪算法。算法中首先对场景进行启发式的层次包围体分割,随后在每一个层次包围体上做启发式的kd-tree剖分,这样就形成了一种新的空间划分,有利于建立高效的空间数据结构,提高光线与场景中物体的求交速度。新设计的算法易于扩展到动态场景的光线跟踪,而且具有更快的渲染速度。 2.设计了一个将REYES算法和全局光照算法结合在同一个渲染框架下的高效算法。算法采用两路渲染框架,基于将渲染任务合理地映射到GPU的基础之上,实现了高效的渲染算法。算法首先将扩展后的RLB(RenderMan Interface Bytestream,Renderman接口字节流文件)场景文件读取,对场景进行自适应QMC采样,随后将基于REYES算法计算的部分和基于全局光照引擎计算的部分分别送入多线程任务分配器。多线程任务分配器将计算的任务合理调度送入CUDA,最终在CPU上对所有线程计算的结果进行合成,得到最终渲染的图片。 3.实现了一个基于复合结构的GPU渲染系统。在GPU编程平台CUDA上,将REYES算法和全局光照算法融合在一个系统中进行了实现,实验结果表明本渲染系统能够很好地融合两种渲染算法的优缺点,充分利用了GPU的计算能力,在渲染速度和质量之间取得平衡。最后,作者总结了自己在GPU渲染领域的体会,提出了下一步研究的方向。

关键词： REYES算法实时渲染技术图形处理器全局光照 CUDA

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基于三维虚拟现实技术的公路辅助设计研究

基于三维虚拟现实技术的公路辅助设计研究

作者：陈军武汉理工大学

学位级别：硕士

虚拟现实出现于20世纪80年代末,是近几年来国内外科技界关注的一个热点,其发展也是日新月异,各种软硬件的虚拟设施更是层出不穷,同时虚拟现实不仅是作为一种技术,也是计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的一种重要手段,本文利用虚拟现实技... 详细信息

虚拟现实出现于20世纪80年代末,是近几年来国内外科技界关注的一个热点,其发展也是日新月异,各种软硬件的虚拟设施更是层出不穷,同时虚拟现实不仅是作为一种技术,也是计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）的一种重要手段,本文利用虚拟现实技术,研究了虚拟技术在公路辅助设计中的应用,为可视化的公路设计提出了一种可行的方法。可视化的公路设计涉及到许多知识,文中主要研究了其中的虚拟公路场景数据管理,场景渲染技术,碰撞仿真技术以及公路线形辅助计。虚拟场景中的公路设计必然包含很多的空间数据,既有地形地物的数据,又有公路设计时产生的大量数据,在文中针对这些数据的特性研究了一种高效可行的基于视点的管理方式。同时可视化必然会对图形处理技术有很高的要求,不仅是能正确的显示公路场景,而且要达到逼真再现真实场景,有时甚至是实时渲染方面的要求,为了满足这些应用的需求,基于图形处理器的实时渲染技术成为了本文的—个研究方向,本文中研究的图形显示技术都是基于图形处理器的实时渲染技术。虚拟三维场景的物理仿真是模拟现实世界不可缺少的部分,而碰撞检测更是这种仿真的核心部分,本文研究了一种可靠的基于空间线段求交的技术,为公路三维场景提供物理仿真。以下是文章各章节的内容简介: 第1章绪论。主要介绍三维虚拟场景技术的重要性、公路辅助设计的国内、外研究的现状、课题的来源、课题研究的目的和意义以及论文涉及的关键技术。第2章虚拟三维场景核心技术。主要介绍虚拟三维场景开发的核心技术,主要包括图形学的基础知识如向量、矩阵和四元数等,几种当前比较流行的光照和渲染技术,OpenGL和Direct3D编程接口和着色器模型,最后简单介绍了基本物理规律的仿真。第3章公路线形设计技术。主要介绍公路线形设计的方法,这里涉及一些专业的公路勘测设计技术。他们是系统中公路路线设计引擎的理论基础。第4章系统开发详细设计。主要介绍本文作者开发的VR＆R仿真引擎的每个模块和其中用到的一些核心技术及算法,比如用于公路设计的等高线生成算法,三维虚拟场景中的公路平面、纵断面、横断面以及平纵横组合设计,用于公路场景的渲染技术以及场景中的碰撞检测技术。第5章研究工作总结。对以上各章介绍的技术、方法进行了总结,指出其中的新意及有待改进的地方。

关键词：虚拟现实公路辅助设计实时渲染技术碰撞检测

2008北京奥运会中央电视台奥运报道系统在线包装

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2008北京奥运会中央电视台奥运报道系统在线包装

中国新闻技术工作者联合会五届一次理事会暨2009年学术...

作者：国雯边志琨王子建中央电视台技术制作中心录制二部

在包装实施应用层面,模板化包装的操作方式引入了电视图形制作和播出的新概念,为整体化包装的有效实施提供了新的解决方案。借助于实时图形渲染技术和专门图形播出控制技术,模板化在线包装不止在实施层面保证了整体包装的一致性,还解决... 详细信息

在包装实施应用层面,模板化包装的操作方式引入了电视图形制作和播出的新概念,为整体化包装的有效实施提供了新的解决方案。借助于实时图形渲染技术和专门图形播出控制技术,模板化在线包装不止在实施层面保证了整体包装的一致性,还解决了以往包装时间周期与质量要求的矛盾。更重要的是,它突破了传统的电视图文应用理念,使电视在制播端把大量专业数据与可视化图像相结合,将数据信息实时地转换成图形呈现给电视观众,大大提高了观众对于大量信息的解读速度。这种突破性的创新技术为电视受众与电视节目制作方提供了良好的互动条件。中央电视台奥运转播在线包装系统通过在线包装模板,保证不同频道、不同时段节目的包装制作协调通畅,图文在线播出的信息流通,各个频道、栏目和节目的制作和播出不再是独立的个体。利用系统提供的各项管理和运行机制,我们可以方便地将整体设计应用到节目制作的制播一线,为节目创作提供了一流的包装跟踪支持和服务。奥运转播在线包装系统建设和成功运行,极大提高了中央电视台大型体育赛事转播信息的传达力度,为日后电视包装制作和播出形态发展进行了一次积极的探索。

关键词：整体包装在线包装包装维护服务模板设计与制作实时渲染技术数据连接模板推送管理

来源： cnki会议评论

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基于可编程图形硬件的实时图形技术研究

基于可编程图形硬件的实时图形技术研究

作者：付恺武汉理工大学

学位级别：硕士

计算机实时图形技术是计算机三维游戏,计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、数字媒体创作（DCC）、虚拟现实等领域中的基本问题。最近几年, 随着这些应用领域的飞速发展,人们对实时图形的要求也越来越高,提出了更 ... 详细信息

计算机实时图形技术是计算机三维游戏,计算机辅助设计与制造（CAD/CAM）、数字媒体创作（DCC）、虚拟现实等领域中的基本问题。最近几年, 随着这些应用领域的飞速发展,人们对实时图形的要求也越来越高,提出了更为复杂的,能逼真再现真实场景的实时渲染要求。为了满足这些应用领域的需求,基于图形处理器（Graphic Processing Unit）的实时渲染技术成为了计算机图形学的一个重要的研究方向。文章主要研究了基于最新GPU的实时渲染技术,主要涉及以下方面:三维几何模型的数据存储结构、逐像素光照计算、实时阴影、室内小范围水面的渲染及蒙皮网格体的渲染。此外,文章还结合作者将来的工作,简要阐述了基于硬件优化的基本原则。考虑到实时图形技术近几年的飞速发展,文章涉及到的图形处理器都是支持Shader Model 2. 0及以上版本的。上述均体现文章紧密结合日新月异的实时图形渲染技术,跟上时代前进的步伐。 Shader Model 2. 0是随Direct3D9的发布而引入的图形硬件着色器模型。与Shader Model 1. 1相比,Shader Model 2. 0支持更多指令种类及更长的顶点与像素处理程序。在像素处理上,计算精度由定点9位或12位整数变成了24 位浮点数,计算精度的提高使渲染出的图像质量得到了质的飞跃。Shader Model 2. 0不仅是软件编程接口,也是硬件标准,不同硬件厂商都在遵循Shader Model 2. 0的基础上开发了不同的硬件产品,但对于应用程序来说,只要按照 Shader Model 2. 0的规范编写,都可以保证正确运行在不同厂商的硬件上。文章所介绍的技术都是围绕Shader Model 2. 0展开。以下是文章各章节的内容简介: 第1章绪论。主要介绍实时图形技术的重要性、国内、外研究的现状、课题的来源、课题研究的目的和意义以及论文涉及的关键技术。第2章系统开发的核心技术。主要介绍计算机实时图形及软硬件平台相关的技术。其中首先介绍了计算机图形学及三维向量代数的基础知识,随后介绍了图形硬件和图形应用编程接口（API）的发展,并从应用角度分析了图形软硬件的发展趋势。第3章系统开发的详细设计。主要讨论大规模复杂光照情况下的实时渲染技术,文章基于现有的研究成果并结合目前先进的图形硬件,提出了几种新的实时图形渲染技术。首先介绍了逐顶点光照和逐像素光照的区别,以及

关键词： GPU Shader Model 实时渲染技术

基于UE4引擎的虚拟现实技术光影关系的探索与研究

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美术教育研究 2018年第4期 50-50页

作者：王保青李放大连东软信息学院

光对人视觉功能的实现具有非常重要的作用。如果没有光,就不能形成影和颜色,那么人就看不到绚丽多彩的世界,人们从身边的事物中捕捉光影、看到色彩,人们对周围世界的视觉认知也是由于有了光而产生的。该文以光影作为突破口,进一步研究... 详细信息

光对人视觉功能的实现具有非常重要的作用。如果没有光,就不能形成影和颜色,那么人就看不到绚丽多彩的世界,人们从身边的事物中捕捉光影、看到色彩,人们对周围世界的视觉认知也是由于有了光而产生的。该文以光影作为突破口,进一步研究虚拟现实渲染技术,希望有助于提升画面质量。

关键词：虚拟现实技术实时渲染技术光影关系 UE4

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