計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與角色群組仿真

內(nèi)容概要

　　本書(shū)以群組仿真技術(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程為主線，綜合群組仿真涉及的幾大模塊，針對(duì)模型變形技術(shù)、動(dòng)作驅(qū)動(dòng)技術(shù)、快速繪制技術(shù)以及硬件加速技術(shù)進(jìn)行探討和闡述。書(shū)中包含了大量的實(shí)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(shū)可以作為運(yùn)動(dòng)仿真和角色群組仿真方面的參考書(shū)，還可以作為計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域技術(shù)人員的提高性參考書(shū)，對(duì)于圖形硬件編程人員也具有參考與實(shí)用意義。

書(shū)籍目錄

前言
第1章　群組仿真相關(guān)技術(shù)概論
　1.1計(jì)算機(jī)圖形學(xué)
　　1.1.1計(jì)算機(jī)二維圖形學(xué)
　　1.1.2計(jì)算機(jī)三維圖形學(xué)
　1.2計(jì)算機(jī)動(dòng)畫(huà)技術(shù)
　1.3虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)
　1.4群組仿真技術(shù)
　1.5計(jì)算機(jī)圖形、圖像、虛擬現(xiàn)實(shí)、群組仿真之間的關(guān)系
　1.6群組仿真技術(shù)的應(yīng)用實(shí)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(yùn)動(dòng)角色仿真流程
　2.2角色動(dòng)作驅(qū)動(dòng)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(jī)制
　　2.5.2硬件加速的編程實(shí)現(xiàn)方法
　2.5.3GPGPU通用編程
　2.6本章小結(jié)
第3章　二維運(yùn)動(dòng)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(diǎn)旋轉(zhuǎn)角計(jì)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(wú)縫連接
　3.4基于自適應(yīng)網(wǎng)格的二維角色變形算法實(shí)現(xiàn)
　　3.4.1簡(jiǎn)化骨骼標(biāo)定
　　3.4.2變形過(guò)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(diǎn)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
　　3.5.2角色動(dòng)作驅(qū)動(dòng)部分代碼
　　3.5.3圖形硬件GPU加速接口程序代碼
　3.6實(shí)驗(yàn)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(duì)變形結(jié)果的影響
　　3.6.3變形計(jì)算時(shí)間與網(wǎng)格精細(xì)度的關(guān)系
　　3.6.4變形計(jì)算時(shí)間與角色個(gè)數(shù)的關(guān)系
　3.7本章小結(jié)
第4章　三維運(yùn)動(dòng)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(jì)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(shí)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(jì)算控制網(wǎng)格的放縮系數(shù)
　　4.4.3面積保持網(wǎng)格的計(jì)算
　　4.4.4各部分網(wǎng)格合并算法
　4.5實(shí)驗(yàn)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(jì)算時(shí)間與基礎(chǔ)模型精細(xì)度的關(guān)系
　　4.5.3變形計(jì)算時(shí)間與原始模型頂點(diǎn)數(shù)的關(guān)系
　4.6本章小結(jié)
第5章　運(yùn)動(dòng)角色動(dòng)作驅(qū)動(dòng)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(chǎng)景仿真方案
第8章　群組仿真技術(shù)在森林場(chǎng)景中的應(yīng)用
第9章　總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁(yè)：插圖：1.圖形學(xué)中的幾何變換在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中，無(wú)論是二維圖形學(xué)還是三維圖形學(xué)，都離不開(kāi)幾何變換，以三維圖形學(xué)的觀點(diǎn)看來(lái)，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(guò)矩陣對(duì)向量的操作實(shí)現(xiàn)的。每一次幾何變換都可以對(duì)應(yīng)為一個(gè)變換矩陣，每一個(gè)頂點(diǎn)的坐標(biāo)使用一個(gè)向量來(lái)表示，頂點(diǎn)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(gè)新的坐標(biāo)向量。當(dāng)一個(gè)物體的所有頂點(diǎn)位置發(fā)生了同樣的位置改變，而頂點(diǎn)之間的相對(duì)位置不變，那么就相當(dāng)于針對(duì)該物體完成了位置改變。當(dāng)物體的各個(gè)頂點(diǎn)相對(duì)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(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的一個(gè)重要部分，對(duì)于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的執(zhí)行速度有重大影響。裁剪是針對(duì)一個(gè)場(chǎng)景中物體可見(jiàn)性進(jìn)行判斷的算法，對(duì)于一個(gè)計(jì)算機(jī)所顯示的場(chǎng)景來(lái)說(shuō)，在邏輯上可能有上千上萬(wàn)件物體，但在計(jì)算機(jī)屏幕上，能同時(shí)被看到的可能只有幾件，那么，對(duì)于本次計(jì)算機(jī)繪制來(lái)說(shuō)，看不到的這些物體，就可以排除在當(dāng)前的顯示計(jì)算過(guò)程之外。對(duì)于一個(gè)二維平面圖像來(lái)說(shuō)，看不到的部分包括屏幕外上下左右四個(gè)部分。由于圖形系統(tǒng)中的每一個(gè)圖形基本元素，都需要進(jìn)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(gè)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(chǎng)景情況有關(guān)，因此需要根據(jù)實(shí)際情況選擇裁剪算法。Sutherl and.cohen算法是一種針對(duì)直線的快速裁剪算法，該算法通過(guò)計(jì)算線段的兩個(gè)端點(diǎn)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(jìn)行求交，根據(jù)交點(diǎn)排序而決定裁剪結(jié)果。3.多邊形的掃描變換在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的內(nèi)部表示中，物體使用點(diǎn)、線、面、體表示，如三角形的圖形只需要存儲(chǔ)其三個(gè)頂點(diǎn)的位置即可。而要在計(jì)算機(jī)屏幕上顯示，需要轉(zhuǎn)換成像素表示，也稱為點(diǎn)陣表示。頂點(diǎn)表示是用多邊形的頂點(diǎn)序列來(lái)表示多邊形，該方法幾何意義強(qiáng)，占有內(nèi)存少，但它不利于在屏幕顯示時(shí)進(jìn)行像素著色。點(diǎn)陣表示是用位于多邊形內(nèi)的像素的集合來(lái)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(chǔ)圖像，并在屏幕上顯示。圖形由頂點(diǎn)表示轉(zhuǎn)換為點(diǎn)陣表示的過(guò)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(gè)像素，并在幀緩沖器的對(duì)應(yīng)元素上設(shè)置相應(yīng)的灰度和顏色。這個(gè)過(guò)程也稱為多邊形的掃描轉(zhuǎn)換，其轉(zhuǎn)換算法主要有逐點(diǎn)判斷法、掃描線算法、邊緣填充算法、邊界標(biāo)志算法等。

編輯推薦

《計(jì)算機(jī)圖形學(xué)與角色群組仿真》由機(jī)械工業(yè)出版社出版的。

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