計算機圖形學(xué)與角色群組仿真

內(nèi)容概要

　　本書以群組仿真技術(shù)的實現(xiàn)過程為主線，綜合群組仿真涉及的幾大模塊，針對模型變形技術(shù)、動作驅(qū)動技術(shù)、快速繪制技術(shù)以及硬件加速技術(shù)進行探討和闡述。書中包含了大量的實例介紹和代碼示例，具有一定的視角廣度和技術(shù)深度。
　　本書可以作為運動仿真和角色群組仿真方面的參考書，還可以作為計算機圖形學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員的提高性參考書，對于圖形硬件編程人員也具有參考與實用意義。

書籍目錄

前言
第1章　群組仿真相關(guān)技術(shù)概論
　1.1計算機圖形學(xué)
　　1.1.1計算機二維圖形學(xué)
　　1.1.2計算機三維圖形學(xué)
　1.2計算機動畫技術(shù)
　1.3虛擬現(xiàn)實技術(shù)
　1.4群組仿真技術(shù)
　1.5計算機圖形、圖像、虛擬現(xiàn)實、群組仿真之間的關(guān)系
　1.6群組仿真技術(shù)的應(yīng)用實例
　1.7本章小結(jié)
第2章　群組仿真的關(guān)鍵技術(shù)
　2.1運動角色仿真流程
　2.2角色動作驅(qū)動技術(shù)
　2.3角色模型變形技術(shù)
　　2.3.1傳統(tǒng)變形方法
　　2.3.2最新的模型變形方法
　2.4角色快速繪制技術(shù)
　2.5圖形硬件加速技術(shù)
　　2.5.1硬件加速機制
　　2.5.2硬件加速的編程實現(xiàn)方法
　2.5.3GPGPU通用編程
　2.6本章小結(jié)
第3章　二維運動角色變形技術(shù)研究
　3.1相關(guān)工作
　3.2基于自適應(yīng)網(wǎng)格的二維角色變形
　　3.2.1自適應(yīng)網(wǎng)格的原理
　　3.2.2自適應(yīng)網(wǎng)格的關(guān)節(jié)點旋轉(zhuǎn)角計算
　　3.2.3自適應(yīng)網(wǎng)格的構(gòu)建
　　3.2.4自適應(yīng)網(wǎng)格的面積保持
　3.3二維角色變形的硬件加速
　　3.3.1自適應(yīng)網(wǎng)格的圖形硬件加速
　　3.3.2相鄰自適應(yīng)網(wǎng)格的無縫連接
　3.4基于自適應(yīng)網(wǎng)格的二維角色變形算法實現(xiàn)
　　3.4.1簡化骨骼標(biāo)定
　　3.4.2變形過程初始化
　　3.4.3交互變形及渲染
　3.5二維角色變形關(guān)鍵代碼
　　3.5.1角色關(guān)節(jié)點數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　3.5.2角色動作驅(qū)動部分代碼
　　3.5.3圖形硬件GPU加速接口程序代碼
　3.6實驗結(jié)果與分析
　　3.6.1基于自適應(yīng)網(wǎng)格的二維角色變形結(jié)果
　　3.6.2自適應(yīng)網(wǎng)格精細(xì)度對變形結(jié)果的影響
　　3.6.3變形計算時間與網(wǎng)格精細(xì)度的關(guān)系
　　3.6.4變形計算時間與角色個數(shù)的關(guān)系
　3.7本章小結(jié)
第4章　三維運動角色變形技術(shù)研究
　4.1相關(guān)工作
　4.2基于統(tǒng)一基礎(chǔ)模型的角色變形方法
　　4.2.1規(guī)則網(wǎng)格的統(tǒng)一基礎(chǔ)模型構(gòu)建
　　4.2.2統(tǒng)一基礎(chǔ)模型的變形計算
　　4.2.3統(tǒng)一基礎(chǔ)模型變形的表面積保持
　　4.2.4基于統(tǒng)一基礎(chǔ)模型的細(xì)節(jié)保持變形
　4.3基于統(tǒng)一基礎(chǔ)模型的三維角色變形算法實現(xiàn)
　4.4三維角色變形關(guān)鍵代碼
　　4.4.1主網(wǎng)格采樣算法
　　4.4.2計算控制網(wǎng)格的放縮系數(shù)
　　4.4.3面積保持網(wǎng)格的計算
　　4.4.4各部分網(wǎng)格合并算法
　4.5實驗結(jié)果與分析
　　4.5.1基于統(tǒng)一基礎(chǔ)模型的三維角色變形結(jié)果
　　4.5.2變形計算時間與基礎(chǔ)模型精細(xì)度的關(guān)系
　　4.5.3變形計算時間與原始模型頂點數(shù)的關(guān)系
　4.6本章小結(jié)
第5章　運動角色動作驅(qū)動技術(shù)研究
第6章　角色群組快速繪制技術(shù)研究
第7章　大規(guī)模角色群組場景仿真方案
第8章　群組仿真技術(shù)在森林場景中的應(yīng)用
第9章　總結(jié)與展望
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：插圖：1.圖形學(xué)中的幾何變換在計算機圖形學(xué)中，無論是二維圖形學(xué)還是三維圖形學(xué)，都離不開幾何變換，以三維圖形學(xué)的觀點看來，二維變換是三維變換的特例。在幾何變換算法中，變換是通過矩陣對向量的操作實現(xiàn)的。每一次幾何變換都可以對應(yīng)為一個變換矩陣，每一個頂點的坐標(biāo)使用一個向量來表示，頂點的位置改變相當(dāng)于將其坐標(biāo)與變換矩陣相乘，從而得到一個新的坐標(biāo)向量。當(dāng)一個物體的所有頂點位置發(fā)生了同樣的位置改變，而頂點之間的相對位置不變，那么就相當(dāng)于針對該物體完成了位置改變。當(dāng)物體的各個頂點相對位置發(fā)生了不同的改變，則該物體發(fā)生了變形操作。2.裁剪算法裁剪算法是計算機圖形學(xué)中的一個重要部分，對于計算機圖形學(xué)的執(zhí)行速度有重大影響。裁剪是針對一個場景中物體可見性進行判斷的算法，對于一個計算機所顯示的場景來說，在邏輯上可能有上千上萬件物體，但在計算機屏幕上，能同時被看到的可能只有幾件，那么，對于本次計算機繪制來說，看不到的這些物體，就可以排除在當(dāng)前的顯示計算過程之外。對于一個二維平面圖像來說，看不到的部分包括屏幕外上下左右四個部分。由于圖形系統(tǒng)中的每一個圖形基本元素，都需要進行裁剪判斷工作，因此，能否快速地判斷物體是否位于窗口內(nèi)，直接影響整個圖形系統(tǒng)的效率。裁剪算法有很多，效率的高低常常與所渲染的場景情況有關(guān)，因此需要根據(jù)實際情況選擇裁剪算法。Sutherl and.cohen算法是一種針對直線的快速裁剪算法，該算法通過計算線段的兩個端點與屏幕的位置關(guān)系，獲取直線是否位于屏幕內(nèi)。梁友棟－Barsky算法是另一種經(jīng)典的圖形裁剪算法，它不再考慮線段與屏幕邊界的位置關(guān)系，而是直接將線段所在的直線與四條屏幕邊界線方程進行求交，根據(jù)交點排序而決定裁剪結(jié)果。3.多邊形的掃描變換在計算機圖形學(xué)的內(nèi)部表示中，物體使用點、線、面、體表示，如三角形的圖形只需要存儲其三個頂點的位置即可。而要在計算機屏幕上顯示，需要轉(zhuǎn)換成像素表示，也稱為點陣表示。頂點表示是用多邊形的頂點序列來表示多邊形，該方法幾何意義強，占有內(nèi)存少，但它不利于在屏幕顯示時進行像素著色。點陣表示是用位于多邊形內(nèi)的像素的集合來表示多邊形，該方法不包含多邊形的幾何信息，但便于使用幀緩沖器存儲圖像，并在屏幕上顯示。圖形由頂點表示轉(zhuǎn)換為點陣表示的過程稱為光柵化。以多邊形為例，圖形的光柵化，即求出多邊形內(nèi)部的各個像素，并在幀緩沖器的對應(yīng)元素上設(shè)置相應(yīng)的灰度和顏色。這個過程也稱為多邊形的掃描轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換算法主要有逐點判斷法、掃描線算法、邊緣填充算法、邊界標(biāo)志算法等。

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《計算機圖形學(xué)與角色群組仿真》由機械工業(yè)出版社出版的。

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