• <tr id="yyy80"></tr>
  • <sup id="yyy80"></sup>
  • <tfoot id="yyy80"><noscript id="yyy80"></noscript></tfoot>
  • 99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

    基于BSP樹的三維場景渲染方法研究

    2014-09-17 02:01:06喬云婷
    渭南師范學(xué)院學(xué)報 2014年15期
    關(guān)鍵詞:多面體視野預(yù)處理

    喬云婷,張 弘

    (渭南師范學(xué)院數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院,陜西渭南714099)

    0 引言

    在虛擬現(xiàn)實(shí)場景漫游中,觀看者移動視點(diǎn)的位置就需要計(jì)算機(jī)以實(shí)時的速度對場景進(jìn)行處理.通常計(jì)算機(jī)通過對隱藏面的消除來提高渲染速度,常用的方法有z緩沖算法、畫家算法,但這些方法都有一定的局限性,而BSP樹能夠?qū)崿F(xiàn)三維場景的快速分割,提高場景的預(yù)處理速度.對較大規(guī)模三維場景渲染來說,整體分割較為復(fù)雜,如果將場景中的物體進(jìn)行預(yù)處理,經(jīng)處理后的模型表面作為分割平面建立BSP樹,就能夠快速構(gòu)造BSP樹,快速確定視野體里的模型,使得視野體內(nèi)的模型能參加觀察變換和象素填充.

    1 預(yù)處理三維場景方法

    1.1 包圍體的概念

    包圍體就是將物體組合完全包容起來的一個封閉空間.將復(fù)雜物體封裝在簡單的包圍體中,能夠提高幾何運(yùn)算的效率[1].包圍體的常見類型有包圍盒、包圍球、包圍柱、離散定向多面體等,在一般的網(wǎng)絡(luò)游戲或虛擬現(xiàn)實(shí)世界三維場景中,遇到的物體形狀十分復(fù)雜,需要將多種包圍體的類型加以靈活運(yùn)用,表1是幾種包圍體的比較.

    表1 幾種不同的包圍體

    包圍體的幾何形狀數(shù)量有限而且相對簡單,然而實(shí)際遇到的物體一般由多邊形或者通過處理成為近似多邊形的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)組成,[1]因此對包圍體的檢驗(yàn)一般要比直接對于物體的檢驗(yàn)速度快.為了得到復(fù)雜物體的包圍體,首先需要分析場景中物體的形狀特征,運(yùn)用不同類的包圍體將場景中的物體進(jìn)行分解.如圖1所示,我們對一組三維場景用包圍體進(jìn)行處理.

    圖1 用包圍體對場景進(jìn)行處理的效果

    1.2 備選平面法向量列表的構(gòu)建

    這里,我們以包圍盒(AABB)為例[2].

    Step1:建立場景中要以包圍盒處理的物體模型.

    Step2:通過平面中三個不共線的點(diǎn),作出兩個相交的向量求出該平面的法向量,針對重復(fù)的面,可能會有兩個相反的法向量,只選取一個平面法向量即可.

    Step3:求出該平面的法向量并將求得的向量加入到備選平面法向量列表中.

    Step4:在一個完整的模型中需要定義一個變量Face關(guān)聯(lián)該模型所有的備選法向量.

    1.3 分割面的選擇

    分割平面必須是對凹多面體而言的,如果已經(jīng)形成了凸多面體的空間就不必分割.對于一個凹體而言[3],分割平面必須在平面的正負(fù)方向均出現(xiàn)三角形.如此遞歸分割下去,就能保證將空間最終分割成大量凸多面體集合,分割出來的結(jié)果最好是讓一棵樹平衡,平衡二叉樹的操作較快,冗余度?。臅r間復(fù)雜度為O(n2)[4](n是量備選平面法向量列表中平面法向量的數(shù)量).通常在實(shí)際的應(yīng)用中加上相應(yīng)的限制條件,其時間復(fù)雜度會小于O(n2).

    1.4 建立BSP樹

    空間二分就是遞歸地通過直線對平面進(jìn)行分割[4].如圖2所示,l1分割整個平面,然后l2分割l1上方的平面,l3分割下方的平面,以此繼續(xù)分割.分割線不僅會分割平面,也將物體分割成若干碎片,像這樣一直分割下去最終每個子區(qū)域中只包含一個碎片.這個過程,就將平面的物體表示成一個二叉樹.在這個二叉樹中,每片葉子分別對應(yīng)的是最終所得子區(qū)域劃分中的一個面,即就是落在這個面中的物體的碎片,將存儲在該片葉子中.每個二叉樹的節(jié)點(diǎn)則分別對應(yīng)一條分割線,這條分割線也就存儲在這個節(jié)點(diǎn)中,如果場景中包含一維的物體,這個物體就有可能被包含在一條分割線中,此時,對應(yīng)的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)需要存儲一個列表,記錄這個物體.

    圖2 空間二分樹及其對應(yīng)的樹形表示

    樹的遍歷 對于潛在的可見模型可以通過 樹的遍歷來獲得 這樣能夠減少可見性檢測時的模型數(shù)量[5].本方法中雖沒有對模型進(jìn)行遮擋剔除的處理,但通過包圍盒的簡化,已經(jīng)使得該BSP中的三角數(shù)極大地減少.在BSP的遍歷過程中只需要判斷視野中模型的頂點(diǎn)在當(dāng)前節(jié)點(diǎn)所包含的分割面中的正面或者是負(fù)面,對于物體模型跨越分割面這類情況,可以先遍歷當(dāng)前節(jié)點(diǎn)的左子樹,后遍歷右子樹.通過判斷模型包圍體與視野體之間的關(guān)系,就能夠確定視野內(nèi)的模型.通過上述方法,可以得到渲染后的三維場景模型.

    2 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

    通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證預(yù)處理之后BSP樹的加速渲染效果.

    2.1 實(shí)驗(yàn)平臺

    實(shí)驗(yàn)軟件平臺為Autodesk 3D Studio Max 2012,硬件平臺如表2.

    表2 實(shí)驗(yàn)平臺的配置

    2.2 實(shí)驗(yàn)對象

    我們用一組虛擬的建筑模型場景作為實(shí)驗(yàn)對象.如圖3所示,實(shí)驗(yàn)中的物體模型主要為3DS模型,實(shí)驗(yàn)中場景的長和寬均為1024,視野體的近平面和遠(yuǎn)平面分別為1000和3000.

    圖3 實(shí)驗(yàn)的三維效果圖

    在該三維場景條件下,通過移動視點(diǎn)獲得測試數(shù)據(jù)如表3所示.由表3中數(shù)據(jù)可以看出,通過預(yù)處理的BSP樹的渲染與一般BSP樹的渲染,前者通過對模型的預(yù)處理的BSP遍歷得到潛在可見模型的數(shù)量要小于一般的BSP樹渲染,它最終只渲染在視野體內(nèi)出現(xiàn)的模型.而后者需要對場景內(nèi)的所有模型進(jìn)行處理.通過上述實(shí)驗(yàn)可以看出,在由許多小模型所組成的大規(guī)模場景中,用包圍體處理后的BSP樹的方法,能夠大大提高渲染效率.

    表3 一般BSP樹與模塊化BSP樹渲染時間對比

    3 結(jié)語

    本文通過對由許多小模型所組成的三維場景漫游特點(diǎn)的分析,給出了一種提高渲染效率的方法,并通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)了在三維場景中運(yùn)用包圍盒將物體模塊化分類,有助于提高對場景BSP樹的劃分效率,提高三維場景的顯示速度.需要指出的是,這種方法對小規(guī)模的三維場景渲染速度提高較多,但是對大規(guī)模的場景提高并不顯著,需要進(jìn)一步將該方法進(jìn)行擴(kuò)展,使其能夠應(yīng)用在其他大規(guī)模場景的渲染和建筑群的全景虛擬.

    (指導(dǎo)教師 劉 軍)

    [1]李儒茂,郭翠翠.虛擬現(xiàn)實(shí)編輯器標(biāo)準(zhǔn)教程[M].北京:印刷工業(yè)出版社,2013.

    [2]孫巍,劉金義.基于物體級BSP樹的大規(guī)模室外場景渲染[J].微處理機(jī),2010,(6):68-69.

    [3]羅運(yùn)和,戴青.計(jì)算機(jī)圖形學(xué)基礎(chǔ)[M].北京:中國計(jì)量出版社,2003.

    [4]Berg de M,Kreveld van M,Overmars M,etal.Computational Geometry Algorithms and Applications[M].第2 版.鄧俊輝,譯.北京:清華大學(xué)出版社,2005.280 -294.

    [5]陶志良,成遲薏,潘志庚,等.多分辨率 BSP樹的生成及應(yīng)用[J].軟件學(xué)報,2001,12(1):118-125.

    [6]耿國華.?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu):用C語言描述[M].北京:高等教育出版社,2011.155-161.

    [7]呂旭東.基于畫家算法的多面體的消隱方法[J].計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與圖形學(xué)學(xué)報,1999,11(2):125-128.

    [8][美]卡斯?fàn)柭當(dāng)?shù)字圖像處理[M].朱志剛,譯.北京:電子工業(yè)出版社,1998.

    猜你喜歡
    多面體視野預(yù)處理
    整齊的多面體
    獨(dú)孤信多面體煤精組印
    居· 視野
    中華民居(2020年3期)2020-07-24 01:48:04
    具有凸多面體不確定性的混雜隨機(jī)微分方程的鎮(zhèn)定分析
    基于預(yù)處理MUSIC算法的分布式陣列DOA估計(jì)
    淺談PLC在預(yù)處理生產(chǎn)線自動化改造中的應(yīng)用
    傅琰東:把自己當(dāng)成一個多面體
    金色年華(2016年11期)2016-02-28 01:42:38
    絡(luò)合萃取法預(yù)處理H酸廢水
    視野
    科學(xué)家(2015年2期)2015-04-09 02:46:46
    基于自適應(yīng)預(yù)處理的改進(jìn)CPF-GMRES算法
    丘北县| 昌江| 凤阳县| 桂阳县| 循化| 慈溪市| 收藏| 金溪县| 左云县| 临澧县| 凤城市| 黔西县| 峡江县| 万源市| 酉阳| 达拉特旗| 许昌县| 定结县| 霍州市| 望江县| 兴宁市| 秭归县| 商水县| 松江区| 尉氏县| 沭阳县| 昆山市| 龙泉市| 德化县| 池州市| 宁海县| 万荣县| 呼伦贝尔市| 太和县| 通河县| 吉安市| 五寨县| 淅川县| 宜良县| 岳阳市| 临潭县|