三维图形引擎中多重纹理与凹凸映射技术研究

摘要

在计算机图形学中，三维场景中图形的真实感实现是一个重要内容，也是一个极具挑战性的课题。为了能用计算机模拟物体各种表面细节，纹理映射就成为真实感图形生成必不可少的方法。纹理映射过程是先在一个二维空间中制作纹理图案，然后确定三维空间中物体表面的点与纹理空间中点的映射关系，按一定的算法将纹理空间的纹理图案映射到三维物体上。 在三维图形引擎中，凹凸映射技术是三维图形绘制中常用的关键技术，在表现物体表面的细节方面有着其他技术无法替代的作用。凹凸映射技术在3D绘图中的运用可增强3D物体的质感和层次感，极大地提高了3D画面的真实度。这种技术已成为近年来3D领域中研究的热点，常用的技术包括浮雕凹凸映射技术、环境凹凸映射技术和点乘凹凸映射技术，其中点乘凹凸映射技术是当前主流的凹凸映射技术，但是这种技术也有它固有的缺陷。当视点改变时，所观察到的效果是一样，这种现象与现实世界不相符合。本文旨在实现一种表现效果能够随着视点改变而改变的技术，来提高绘制场景的真实感。另外，人们发现在物体上加上多重纹理，能让场景具有更佳的光影效果，更加精细的背景。于是便开始应用双重纹理，之后又增加到四重、八重。然而，纹理数目不能超过硬件管道的处理能力，否则多次渲染会降低性能。本文在深入研究多重纹理技术和GPU编程技术的基础上，实现一种单周期单纹理通道多重纹理SSM(SinglePass Single Unit MultiTexture)技术，节省掉了多次渲染造成的资源浪费，并且拥有自动优化的优点。

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用的授权的说明

第一章绪论

1.1论文选题的目的和意义

1.2论文研究内容和各章安排

第二章相关技术与基础知识

2.1 3D图形引擎技术

2.2多重纹理与凹凸映射技术现状

2.2.1凹凸纹理映射技术

2.2.2多重纹理映射技术

2.3 凹凸纹理映射算法

2.4视差映射技术

2.4.1基本概念

2.4.2实现方法

第三章视差纹理映射改进方法

3.1调整高度值

3.2校正偏移值

3.3添加自遮挡和自阴影

3.4使用光泽图

3.5运用LOD技术

第四章视差映射改进的实现方法

4.1实现流程图

4.2定义切平面空间

4.3偏移纹理坐标

4.3.1处理高度图

4.3.2偏移纹理坐标

4.4对法线图进行纹理采样

4.5对颜色图进行纹理采样

4.6进行光照计算

第五章SSM算法和实现方法

5.1可编程数据流模型

5.1.1图形硬件流水线

5.1.2可编程图形流水线

5.2 SSM算法基本思路

5.3 SSM的实现方法

5.3.1指定纹理

5.2.2初始化纹理优先级

5.2.3纹理分组

5.2.4合并纹理组

5.2.5混合纹理

5.4实验结果分析

第六章结束语

致谢

参考文献