基于GPU的非真实感图形学水墨渲染

摘要

目前，非真实感图形学发展非常迅速，在影视、游戏和动画制作等诸多领域都有广泛的应用。本文研究了基于GPU的水墨风格渲染，运用了当前流行的图形硬件技术，将中国传统艺术形式与非真实感图形学技术相结合，研究成果对推进中国水墨风格的计算机应用以及相关影视娱乐产业的发展具有一定现实意义。 通过对中国水墨画特点的深入观察分析，调查当前非真实感图形学技术发展以及深入了解了当前图形处理硬件的相关知识后，本论文提出了利用可编程图形处理硬件将三维模型实时转换为水墨画效果非真实感图形的渲染方法，并做了多种水墨风格的研究以及泼墨动画和关键帧动画的研究。 对模型内部着色渲染上,实现了过渡自然的水墨效果;对轮廓线绘制上，找到适合于中国水墨画风格的轮廓线渲染方法，通过双层纹理和多遍绘制的方法实现更真实的水墨轮廓线效果，将亦虚亦实的水墨效果较好的表现出来。 本文在已经建立的算法基础上还研究了多种水墨效果的实现，包括工笔画效果、彩绘效果、水墨浸润效果、背景融合效果等。 本文用到的主要算法是可以利用可编程硬件(GPU)加速的纹理查找算法和向量点积乘法,算法优点在于处理速度较快。此外，渲染前纹理预处理也保证了渲染过程高效快速。 对比该领域的相关研究成果，本文的研究实现了更具备视觉效果的渲染算法和较高效的处理技术。