真实感树木实时绘制研究

摘要

真实感树木实时绘制研究一直以来都是计算机图形学的一个热点领域，因为树木复杂的细节结构使其无论是在建模、存储还是绘制上都存在相当大的困难。真实感实时绘制有两个指标：真实感和实时性，而这两个指标往往又是一对矛盾。 在真实感方面，本文根据树木在宏观形态结构上是由主干、分枝和树叶构成的分层结构，提出了一种描述树木各枝条之间关系的拓扑结构。在此基础上，利用三次B样条曲面中光滑闭合曲线的绘制功能来构造枝条的表面。将每棵树枝的表面视为一个柱面，按照枝条间的关系将不同柱面连接在一起形成一棵完整的树木。树木的纹理主要通过表面颜色纹理来完成。树叶则采用纹理映射以及bmp图透明处理相结合的方法来绘制，能够达到较高的真实感效果。 在实时性方面，本文提出了一种基于动态impostor技术的树木绘制方法。这种方法首先基于树木模型进行平面投影去创建impostor平面，然后将纹理映射到已经创建好的impostor平面上，最后通过绘制impostor纹理平面形成树木图像；并且当参考视点进行移动时，可以根据误差来决定是否动态更新impostor平面的内容。此外，利用存点的思想，将一棵树木的模型视图坐标、纹理坐标、基本面的法线坐标等存入数组然后改变其树木的模型视图坐标，读出数组的点建立一棵新树木从而完成多棵树木的快速绘制工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1真实感实时绘制概述

1.2真实感实时绘制研究现状

1.3真实感实时绘制的应用价值

1.4论文的研究内容及安排

第二章树木建模方法

2.1 IFS方法

2.1.1基本原理

2.1.2一般IFS的树木建模

2.1.3单轴分枝

2.1.4合轴分枝

2.2 L系统

2.2.1字符串替换

2.2.2龟形(turtle)

2.2.3 L系统树木生成的实现

2.3粒子系统

2.3.1枝干生成模型

2.3.2树叶生成模型

2.4本章小结

第三章真实感树木建模

3.1 B样条曲线曲面

3.1.1 B样条的定义

3.1.2 B样条曲线曲面的定义

3.1.3光滑闭合曲线的构造

3.2树木模型的形态结构

3.3树木模型的拓扑结构

3.4树木的几何模型与形态控制

3.4.1几何模型

3.4.2枝条的形态控制

3.5树木的纹理映射

3.6树叶的真实感绘制

3.7本章小结

第四章树木实时绘制

4.1树木绘制概述

4.1.1基于几何的绘制

4.1.2基于图像的绘制

4.1.3体纹理技术

4.1.4点绘制技术

4.1.5混合技术

4.2 Impostor技术简介

4.2.1 Impostor技术定义

4.2.2 Impostor技术基础

4.2.3 Impostor技术优缺点

4.3创建impostor平面以及绘制过程

4.3.1 Impostor技术的适用范围

4.3.2创建impostor平面

4.3.3绘制过程

4.4 Error Metric以及动态更新

4.4.1静态Error Metric

4.4.2动态更新

4.4.3动态更新算法

4.5绘制结果

4.6多棵树木的快速绘制

4.6.1显示列表

4.6.2多棵树木的显示

4.7本章小结

第五章实验环境

5.1 OpenGL简介

5.2 OpenGL基本特点

5.3 OpenGL工作机制

5.4本章小结

第六章总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的论文