虚拟现实中层次细节技术研究及应用

摘要

虚拟现实中对复杂三维场景的实时绘制提出了越来越高的要求。本文采用层次细节技术来实现实时渲染，涉及了三个方面：网格模型层次细节技术、粒子系统层次细节技术、动画和碰撞的层次细节技术。 在网格模型层次细节技术部分，结合GLOD流程推广现有的网格层次细节算法，讨论了更为一般化的网格层次细节算法框架以及建立层次细节模型的简化算法，并研究了框架中可以扩展的一些算法，有效地提高了简化的质量。另外，本文还针对地形数据实现了实时层次细节处理。 在粒子系统层次细节技术部分，借鉴网格层次细节技术，针对粒子系统实时渲染的特点，本文提出了粒子系统层次细节系统框架，实现了对粒子系统的实时渲染。 影响实时渲染的因素不仅包括具体模型，还包括动画和碰撞。因此，本文将层次细节技术应用到动画和碰撞处理过程中，提高了对虚拟场景渲染的实时性。基于以上的层次细节技术，本文构建了虚拟现实绘制系统。系统对三维场景数据、动画数据、碰撞数据进行有效地设计和管理，使场景中的三维数据可以方便地进行各种操作，如建立、复制、剪切、粘贴、移动、删除、复用、查找、交互等。为了解决模型内存需求与实际内存不足之间的矛盾，本文引入了内联节点，使系统具备了对大型场景进行管理和渲染的能力。同时本文还提出了一种用关系数据库方式对虚拟现实中场景数据进行管理的方法，为可视化编辑、高效查询、三维数据维护提供了一种新的手段。实验表明，各项技术的应用明显地提高了系统的渲染效率，同时也有效地保持了场景渲染的真实感。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：图表目录

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1研究背景

1.2现状综述

1.3本文工作

1.4内容结构

第二章网格模型的层次细节技术研究

2.1概述

2.2建立LOD网格模型算法

2.2.1网格简化规则

2.2.2简化误差度量策略

2.2.3建立LOD网格模型算法

2.3动态管理LOD网格模型

2.3.1调整顶点树

2.3.2实时简化的视点规则

2.4层次细节的系统实现及实验结果

2.5地形网格的层次细节应用

2.5.1地形模型

2.5.2地形模型实时LOD算法

2.6小结

第三章粒子系统的层次细节技术研究

3.1概述

3.2粒子系统层次细节技术

3.3实验结果

3.4小结

第四章动画和碰撞的层次细节技术研究

4.1概述

4.2动画层次细节技术

4.3碰撞层次细节技术

4.4实验结果

4.5小结

第五章虚拟现实绘制系统

5.1场景数据的设计与管理

5.2核外存储技术应用

5.3动画数据的设计与管理

5.4碰撞数据的设计与管理

5.5用关系数据库存储场景数据

5.6系统框架

5.7系统类图

5.8实验结果

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢