基于GPU的大規(guī)模點模型實時渲染技術.pdf

1、基于點的圖形學是計算機圖形學的一個新興研究領域。由于基于點的繪制具有獨特的優(yōu)越性和實際應用價值，因此，點模型的繪制技術已經成為近年來的一個研究熱點。本文主要探討了基于GPU的大規(guī)模點模型的實時渲染問題，包括其真實感渲染(如真實感光照實時渲染、紋理映射)、非真實感渲染(如風格化輪廓線繪制、帶輪廓線的點畫風格繪制、浮雕風格繪制、卡通渲染等)和其他若干特效渲染(如景深、運動模糊、柔化邊緣的陰影渲染)。 首先，本文概述了基于點的繪制技術

2、和可編程圖形硬件技術，并詳細介紹了點模型的真實感渲染技術(包括真實感光照渲染和紋理映射)。由于已有的PhongSplatting技術和光線跟蹤技術具有效率局限性，因此，本文采用了基于QSplat算法和GPU光照計算實現大規(guī)模點模型的真實感光照、材質實時渲染，從而平衡了質量和效率問題。在點模型的紋理映射方面，分析了兩種常用的方法：基于點云的網格重建及紋理映射和點模型曲面的參數化及紋理映射。這兩種方法都需要一個參數化的過程，其工作量較大，效

3、率也不高。本文提出了一種基于GPU的可編程紋理映射實現大規(guī)模點模型的紋理映射方法，從而達到了實時渲染的要求，同時給出了幾種紋理映射實例，如木質紋理映射、方格子紋理映射、花斑紋理映射、鏤空紋理映射等。 然后，本文重點論述了點模型的非真實感渲染技術。先簡述了非真實感圖形渲染技術及點模型的非真實感渲染的研究現狀，著重分析了目前已有的幾種點模型輪廓線繪制及風格化輪廓線繪制方法的缺點(如Xu方法的基于對象空間的兩遍繪制，Zakaria方法

4、的基于圖像空間的象素連接、修剪及其局部特征輪廓線丟失問題等)。由于這些方法無法實現實時繪制，因而本文提出了基于GPU實現大規(guī)模點模型的風格化輪廓線實時繪制方法。該方法在對象空間中提取得到的輪廓線基礎上，通過圖像空間中的一遍卷積濾波后處理，就能實現多種風格化繪制(如松散風格化的輪廓線繪制、浮雕風格繪制等)，并利用QSplat等點繪制方法的LOD數據結構優(yōu)勢，用細分程度較低的一遍點繪制得到帶輪廓線的點畫風格繪制效果。 最后，本文探討