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树木的真实感建模与绘制综述

计算机辅助设计与图形学学报 2018年第2期30卷 191-216页

作者：杨垠晖王锐浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310058

在一些娱乐以及虚拟现实等应用中需要对现实世界进行真实感地建模和绘制,从而提升自然场景的逼真度,使用户具有更佳的沉浸感.然而,由于树木在形态结构上所具有的复杂性和多样性,给真实感建模和绘制树木带来了诸多挑战.文中回顾了过去几... 详细信息

在一些娱乐以及虚拟现实等应用中需要对现实世界进行真实感地建模和绘制,从而提升自然场景的逼真度,使用户具有更佳的沉浸感.然而,由于树木在形态结构上所具有的复杂性和多样性,给真实感建模和绘制树木带来了诸多挑战.文中回顾了过去几十年中,在树木的枝干、树叶以及树皮的真实感建模和绘制方面所取得的主要成果.首先将树木枝干的建模工作分为四大类进行分析和讨论;然后介绍树叶和树皮在精确几何建模及真实感绘制方面的工作;最后总结这些工作各自的特点及主要适用的场合,并进一步探讨了当前存在的问题及今后的研究方向.

关键词：树木建模树叶建模树皮建模真实感绘制

基于红外物理学和流体动力学的海面船只红外尾迹真实感绘制

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计算机辅助设计与图形学学报 2017年第7期29卷 1227-1234页

作者：廖惟博赵霄洋张繁郑尚达王章野浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310058 北京空间飞行器总体设计部北京100094 浙江工业大学计算机科学与技术学院杭州310023

随着红外热像仪成像分辨率的提高,已能观察越来越多新的目标红外成像特征.为探究航拍海面船只红外尾迹的形成原因和具体成像特征,基于流体动力学和红外物理学原理,提出一种海面船只红外尾迹建模与绘制新算法.首先使用体素化将船体转化... 详细信息

随着红外热像仪成像分辨率的提高,已能观察越来越多新的目标红外成像特征.为探究航拍海面船只红外尾迹的形成原因和具体成像特征,基于流体动力学和红外物理学原理,提出一种海面船只红外尾迹建模与绘制新算法.首先使用体素化将船体转化为固体粒子,以实现固-液耦合效果模拟;然后提出一种海水垂直面的温度变化模型,以确定液体粒子的初始温度值分布;为模拟海上行驶船只的运动及其场景的红外成像特性变化,提出一种新的结合光滑粒子流体动力学(SPH)模型及海水热传导机制的模型;最后通过红外成像模型,成功绘制出海面船只的红外尾迹场景特征图像.文中所提出的海水热传导机制SPH模型除了能模拟船只尾迹的几何形状变化外,还能求得尾迹区域海水的红外物理特征变化,并从实验模拟的角度证明了红外尾迹的成像原因.该算法在海面目标的探测与救援、军事上的红外隐身与对抗等领域都有重要的应用价值.

关键词：自然景象模拟海面船只红外尾迹仿真真实感绘制红外物理学 SPH热传导机制模型

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镜头重影效果的真实感绘制

计算机辅助设计与图形学学报 2015年第5期27卷 883-891页

作者：郑权郑昌文吴付坤尹华飞中国科学院软件研究所天基综合信息系统重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

针对现有镜头重影效果绘制方法存在的光线追踪效率低和绘制效果差的问题,提出一种基于物理的真实感镜头重影效果绘制方法.该方法以精确的相机镜头模型为基础,首先计算镜头入射光瞳的位置和孔径,并利用入射光瞳进行初始光线采样来减少无... 详细信息

针对现有镜头重影效果绘制方法存在的光线追踪效率低和绘制效果差的问题,提出一种基于物理的真实感镜头重影效果绘制方法.该方法以精确的相机镜头模型为基础,首先计算镜头入射光瞳的位置和孔径,并利用入射光瞳进行初始光线采样来减少无效光线数量,提高光线追踪效率;其次采用确定序列光谱光线追踪方法绘制重影的色差,并考虑了孔径光阑形状、镜头镀膜以及镜头遮挡对镜头重影的影响;最后将镜头重影绘制与光线追踪绘制框架融合,构成镜头重影场景绘制的统一框架,并在三维场景中实现了镜头重影效果的绘制.实验结果表明,文中方法能够有效地模拟具有较强真实感的镜头重影效果.

关键词：镜头重影镜头模型孔径光阑入射光瞳真实感绘制

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基于GPU真实感毛发绘制

软件学报 2006年第3期17卷 577-586页

作者：杨刚孙汉秋王文成吴恩华中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室香港中文大学计算机科学与工程学系

基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的... 详细信息

基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的真实感效果.实验结果表明,该方法能够实时处理中等规模的模型,这对于毛发物体在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用具有重要的价值.

关键词：毛发软影真实感绘制基于硬件的绘制

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大规模海浪场景的真实感绘制

计算机辅助设计与图形学学报 2008年第12期20卷 1617-1622页

作者：任鸿翔尹勇金一丞浙江大学CAD&CG国家重点实验室杭州310058 大连海事大学航海动态仿真与控制实验室大连116026

针对计算机图形学中大规模海浪场景绘制的难题,提出一种实时绘制高真实感海浪的方法.首先提出同心圆网格模型来模拟海浪表面;然后利用基于GPU的快速傅里叶变换方法生成海浪高度图,并模拟了Choppy波,减轻了磁砖效应.分别采用立方体纹理... 详细信息

针对计算机图形学中大规模海浪场景绘制的难题,提出一种实时绘制高真实感海浪的方法.首先提出同心圆网格模型来模拟海浪表面;然后利用基于GPU的快速傅里叶变换方法生成海浪高度图,并模拟了Choppy波,减轻了磁砖效应.分别采用立方体纹理映射、平面反射及Phong镜面反射技术模拟海面对天空、景物、太阳的反射效果,并在海面的折射效果中考虑了海水深度的影响.最后模拟了海浪中的泡沫以及景物在海面上的阴影效果.该方法已成功地应用在航海模拟器中.

关键词： GPU 海浪场景真实感绘制快速傅里叶变换高度图

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宇宙演化的真实感绘制

科技通报 2012年第11期28卷 116-122页

作者：金哲凡浙江传媒学院新媒体学院杭州310018

Millennium-2是目前规模最大的宇宙演化数值模拟项目。用光滑粒子动力学描述粒子对空间的影响,并用辐射传输方程构建光照模型,可绘制宇宙演化的真实感图像。由算法的能量合成保持线性形式的特点得到一种粒子并行的并行办法。将粒子足迹... 详细信息

Millennium-2是目前规模最大的宇宙演化数值模拟项目。用光滑粒子动力学描述粒子对空间的影响,并用辐射传输方程构建光照模型,可绘制宇宙演化的真实感图像。由算法的能量合成保持线性形式的特点得到一种粒子并行的并行办法。将粒子足迹沿扫描线细分,可缓解程序分支扩散和粒度不均匀的问题,使该办法可以在CUDA平台上实现。测试数据证明本文的方法是有效的。

关键词： Millennium-2 真实感绘制粒子并行 CUDA

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面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案

系统工程理论与实践 2011年第S2期31卷 146-149页

作者：王修晖温俊芹王欢陆慧娟中国计量学院信息工程学院杭州310018 浙江经济职业技术学院数字信息技术学院杭州310018

在大规模复杂场景的真实感绘制中,如何在简化效果与简化速度之间进行折衷一直是各种简化算法所面临的重要技术难题.基于快速局域网链接的多主机系统,提出了一种面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案.该方案根据各绘制通道的实时负载情... 详细信息

在大规模复杂场景的真实感绘制中,如何在简化效果与简化速度之间进行折衷一直是各种简化算法所面临的重要技术难题.基于快速局域网链接的多主机系统,提出了一种面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案.该方案根据各绘制通道的实时负载情况,对共享简化池中的硬件资源进行自动分配,在一定程度上实现了动态负载平衡.同时,在每个绘制通道内部,对应已经集成的各种简化算法,基于"简化率/简化时间"历史数据进行动态调度,以实现最优"简化率/简化时间".最后,使用火电厂模型在实际环境下验证了算法的有效性,取得了较好的并行简化效果.

关键词：并行简化层次细节模型真实感绘制

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考虑大气折射的天空场景真实感绘制

计算机学报 2005年第6期28卷 939-949页

作者：王长波王章野曾运彭群生浙江大学CAD&CG国家重点实验室浙江大学数学系杭州310027

传统的天空场景绘制方法大都是基于大气对天空光和太阳光的散射,它们没有细致考虑大气折射的影响,因此无法绘制出太阳和月亮场景在不同观测条件下形状、色泽、光晕的变化.文章提出了一种考虑大气折射的天空光模型,首先基于大气光学知识... 详细信息

传统的天空场景绘制方法大都是基于大气对天空光和太阳光的散射,它们没有细致考虑大气折射的影响,因此无法绘制出太阳和月亮场景在不同观测条件下形状、色泽、光晕的变化.文章提出了一种考虑大气折射的天空光模型,首先基于大气光学知识推导出大气折射率与气压、温度和水汽压的定量关系,详细计算了光线在大气中的折射轨迹,采用一种考虑折射的路径跟踪方法计算天空光强度的分布,并绘制出不同时间、不同季节、不同观测地点下更具真实感的太阳、月亮和星星的天空场景.

关键词：天空场景真实感绘制大气折射路径跟踪

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基于轮廓线的非真实感绘制技术研究

基于轮廓线的非真实感绘制技术研究

作者：蒋宝吉辽宁师范大学

学位级别：硕士

自上世纪90年代开始，在计算机图形学中，非真实感绘制技术走进人类的视野并迅速的发展起来。和真实感绘制相比较，真实感绘制主要是人类对真实世界的模拟，而非真实感绘制技术是建立在人类感知的基础上的，利用计算机绘制出与真实感绘... 详细信息

自上世纪90年代开始，在计算机图形学中，非真实感绘制技术走进人类的视野并迅速的发展起来。和真实感绘制相比较，真实感绘制主要是人类对真实世界的模拟，而非真实感绘制技术是建立在人类感知的基础上的，利用计算机绘制出与真实感绘制截然不同的效果，不需要绘制出“像照片一样”的效果，主要利用某种艺术风格对物体进行绘制，可以表现出艺术特性，可以用于模拟艺术作品。并且可以利用某种艺术效果对场景信息进行视觉抽象，忽略次要细节，集中描绘关键部分，简化物体的形状并突出场景中重要信息，能够很好的集中表现所示物体的信息;能够节省大量的时间来完成艺术效果的生成和动画的创作。非真实感应用在身边的各个领域，科技文献插图、建筑设计、动漫游戏、以及美术创作等等，并发挥着重要作用。本文主要讨论的是非真实感绘制中的一个最基本的问题，模型的轮廓线线条的绘制和合成。在对三维模型的非真实感绘制中，模型的轮廓线绘制扮演着重要的角色，一条虚线可以暗示一种无形的对象，而草图轮廓可以表示强调或运动。在我们对一个三维模型进行绘制的过程中，我们可以选择使用轮廓线对大致轮廓和形状进行勾画，勾画出的模型不仅仅可以让人一目了然，而且还可以突出重点。艺术家为了达到自己的设计想法，常常显式地加强绘制轮廓线，寥寥几笔轮廓线线条就可以完整的描述一个模型的形状特征，通过略去没有表现效果的局部细节，突出关键的信息。轮廓线在非真实感绘制中不仅仅是最基本的，而且起到了至关重要的作用。本文提出了一种新的利用图形硬件GPU绘制笔划和可见性测试的方法，提供了更多对模型进行绘制的风格化选项并能很好的处理曲线笔划。利用先进的可编程图形流水线技术，可以支持轮廓线线条可见性和广泛的风格化选项。实验结果表明，运算速度能够满足交互系统的实时性需求。

关键词：真实感绘制风格化轮廓线 GPU