基于GPU的实时云景渲染技术的实现

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随着计算机硬件的不断提升,游戏、影视、动画等行业中的各种图形应用软件功能越发完善,虚拟现实技术逐渐成为计算机图形学研究的主要研究内容之一。在虚拟现实研究领域中自然景物的虚拟场景模拟是不可或缺的一部分,自然景物模拟,如河流、大海、云景等的模拟,是虚拟世界中真实感体现的一个亮点,然而自然景物具有运动性,复杂性,随机性等特点,这些自然景物并不能通过简单的几何体建模创建而成,往往需要考虑复杂的物理模型以及光照模型,以动态行为来模拟实现。本论文针对云景渲染技术,通过GPU编程,以插件方式实现数字媒体内容创作平台中的一个功能模块;并设计该平台上的脚本系统,通过脚本系统完成对云景模拟的动态配置。在系统分析了云景模拟相关理论与实现技术的基础上,论文首先讨论了数字内容创作平台的架构设计,以及系统组成。然后进一步设计了相应的脚本系统,通过脚本系统封装,实现对功能模块的动态调用。系统具有良好的层次性,封装性,易理解性。最后,在云景建模阶段,采用可编程管线实现了基于元胞自动机的实时云景渲染模拟,并对逻辑变量的转换规则进行了添加,使云层的消逝模拟只发生在边界区域,增加了其真实性。在光照阶段,采用多重散射光照模型模拟云层所受光照作用,引入光照关联表和关照纹理数据库加速计算。在渲染阶段,采用Point Spirit技术,减少了系统内存消耗,提高了程序执行效率。
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