收藏本站
《华中科技大学》 2006年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于场景图系统的虚拟环境生成真实感问题研究

陈大炜  
【摘要】: 虚拟环境生成是虚拟现实应用的基础和保障,实时性和真实感是虚拟环境生成的两个基本要求。即使在计算机硬件处理能力,特别是图形硬件性能突飞猛进的今天,虚拟环境的真实感和实时性要求之间也必须采取某种程度的折衷。在虚拟环境生成领域,保留模式下的场景图系统已经成为事实上的主流解决方案。本文的主要研究目的就是面向场景图系统在保证实时性的前提条件下,尽可能的提高虚拟环境生成的真实感。 本文主要研究内容包括虚拟环境生成中的光照真实感和运动真实感两个关键问题:在光照真实感方面,本文又将其分为两个子问题来解决,一是研究如何在场景图系统中利用基于可编程图形处理器的像素级着色处理技术进行实时渲染以获得更好的视觉外观,二是研究如何在保留模式下的虚拟环境中实时的生成高质量的动态阴影效果。对于虚拟环境的运动真实感方面的研究,主要解决如何面向场景图系统针对虚拟环境中刚体对象的动力学建模问题,从而保证虚拟环境中的运动一致性。 本文的主要贡献包括以下几个方面: 1)面向通用场景图系统,引入了一种新的支持高级着色语言的可编程节点类型,基于可编程图形硬件设计并实现了一种实时像素级光照方法,弥补了仅能支持传统顶点光照的通用场景图系统的不足,在很大程度上改善了虚拟环境中模型对象光滑表面的视觉外观。 2)利用本文提出的基于图形处理器的实时像素级光照技术,通过对标准局部光照模型的改进,在场景图系统中实现了一种增强的基于法线贴图的实时凸凹映射方法,从而极大的改善了通用场景图系统生成的虚拟环境中模型对象粗糙表面的表现能力。 3)对实时阴影生成算法,特别是基于图像空间的阴影图算法进行了深入研究,针对虚拟环境动态阴影实时生成的实际问题,通过对光源空间透视阴影图算法的改进和优化,面向场景图系统提出并实现了一套完整的实时阴影生成算法,同时充分利用本文实现的场景图中的可编程节点功能,在很大程度上改善了虚拟环境生成中的光照真实感问题。 4)借鉴场景图的思想,对基于场景图系统的刚体运动建模方法进行了研究,提出了面向刚体碰撞处理的物理空间场景图概念。面向通用场景图系统提出并设计了一个实时刚体动力学仿真模拟框架,最后针对通用场景图系统给出了基于开源动力学引擎的模块化实现,解决了虚拟场景中的刚体动力学模拟问题,对虚拟环境的运动真实感进行了有益的探索。
【学位授予单位】:

知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张德政;吴婧;阿孜古丽;;基于OpenGL的虚拟现实技术在遥操作机器人系统的研究与实现[J];东南大学学报(自然科学版);2009年S1期
2 许耀昌;;身临其境的虚拟现实技术[J];石油工业计算机应用;1995年04期
3 王晨;郝冰;欧剑;;应用于虚拟环境的动态实时特效研究[J];计算机仿真;2010年07期
4 曹非;罗雪莹;;基于VRML97标准的混合渲染模型研究[J];计算机与数字工程;2008年10期
5 范鹏轩;孙静;;一种Web3D虚拟现实系统的场景数据调度方法[J];科技广场;2010年01期
6 须晖,马雪英,叶澄清;硬件支持下的实时毛发动画[J];计算机应用与软件;2005年08期
7 黄彩娥;虚拟现实技术及应用[J];韶关学院学报;2004年12期
8 陈剑赟,吴玲达,张茂军;分布式虚拟环境[J];计算机工程与应用;2002年07期
9 刘玉海,米剑,张锡恩;虚拟环境下装备的装配和分解信息模型[J];系统仿真学报;2001年S2期
10 董晨,张桦;AO方法在Jini平台DVE下的协同服务设计中的应用[J];天津理工学院学报;2004年03期
11 任佳;干静;;不同材质色彩真实表现的光照模拟[J];微计算机应用;2010年02期
12 曾芬芳,何祖军,田炜;虚拟环境产生器中立体图像的生成算法[J];计算机应用研究;1996年03期
13 王兆其,赵沁平,汪成为;面向对象碰撞检测方法及其在分布式虚拟环境中的应用[J];计算机学报;1998年11期
14 孙济洲,杨涛;面向建筑的虚拟巡游系统[J];计算机应用;1999年05期
15 ;国防科大计算机学院工学博士学位论文摘要[J];计算机工程与科学;1999年05期
16 张秋菊,童明;虚拟环境下力觉交互的实现[J];机械设计与制造工程;2001年05期
17 胡社教,陈宗海;虚拟现实技术及应用[J];合肥工业大学学报(自然科学版);2001年02期
18 周纬杰,王辉;基于辐射度与Phong模型的高级光照模型及光线跟踪实现[J];计算机工程与应用;2002年17期
19 熊伟,毛善君,马蔼乃;基于观察者的碰撞检测技术在虚拟环境漫游中的应用[J];计算机应用;2002年11期
20 魏孝斌,王宁生,冷晟;虚拟环境下制造设备模型建立方法的研究[J];机械设计与制造工程;2002年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 史海龙;李焱;贺汉根;;一种基于图像的月面虚拟环境建模方法[A];系统仿真技术及其应用(第7卷)——'2005系统仿真技术及其应用学术交流会论文选编[C];2005年
2 鲍平;孙道恒;王一菊;;VR技术综述[A];福建省科协第三届学术年会装备制造业专题学术年会论文集[C];2003年
3 张文君;付光远;缪栋;杨小冈;;军事训练DIS建模研究[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
4 雷小永;戴树岭;王行仁;;基于VR技术的肩射导弹仿真训练系统[A];第五届全国仿真器学术会论文集[C];2004年
5 王乐;陈定方;尹念东;;基于VIRTOOLS的分布式虚拟现实技术研究[A];2005年十二省区市机械工程学会学术年会论文集(湖北专集)[C];2005年
6 何水军;;虚拟现实在乘车辐射侦察模拟训练中的应用[A];全国第六届核仪器及其应用学术会议论文集[C];2007年
7 陈华;乌日娜;刘志芳;孙立;李东霞;田华;朱秀兰;;3D虚拟环境中小耳畸形整复手术研究方法的建立[A];中华医学会第14次全国皮肤性病学术年会论文汇编[C];2008年
8 张征;林珏;;基于虚拟环境的机器人装配精度分析[A];制造业与未来中国——2002年中国机械工程学会年会论文集[C];2002年
9 杨书卷;李宝进;;网络虚拟环境中学术交流的现状研究[A];学术交流与学术生态建设——中国科协第二届学术交流理论研讨会论文集[C];2007年
10 李伯衡;;西线南水北调虚拟环境研究与环境效益评估的方法论[A];第十三届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2001年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 本报记者 逢丹;PKI与IBE结合构建可信虚拟环境[N];通信产业报;2011年
2 本报记者 郭涛;Vision Solutions强健虚拟环境[N];中国计算机报;2011年
3 美《InfoWorld》专栏作家 Eric Knorr;云安全的真正含义是什么?[N];网络世界;2011年
4 ;构建平稳而灵活的IT环境[N];网络世界;2009年
5 甘泉;虚拟化技术主宰存储未来[N];计算机世界;2005年
6 谢;优化虚拟环境性能VMware DRS提高应用整合率[N];电脑商报;2009年
7 马庆胜 赵清;虚拟环境下存储系统的选择[N];网络世界;2010年
8 ;安装、使用易上手[N];网络世界;2006年
9 ;迎接虚拟化管理挑战[N];网络世界;2006年
10 赵强;虚作实时实亦虚[N];中华读书报;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈大炜;基于场景图系统的虚拟环境生成真实感问题研究[D];华中科技大学;2006年
2 张威巍;虚拟环境中阴影的实时绘制算法研究[D];解放军信息工程大学;2009年
3 陈岭;分布式虚拟环境关键问题研究[D];浙江大学;2004年
4 曾鸿;视景仿真技术在轮机模拟器中的应用研究[D];大连海事大学;2012年
5 程成;虚拟环境人机交互技术研究[D];中国科学院研究生院(软件研究所);2002年
6 邹湘军;虚拟环境下基于知识融合的机械产品建模与设计研究[D];广东工业大学;2005年
7 唐秋华;分布式虚拟环境建模研究[D];武汉理工大学;2005年
8 周兰凤;在虚拟环境中月球车智能导航研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
9 宋汉辰;虚拟环境中图像对象的建模与表现技术研究[D];国防科学技术大学;2004年
10 罗熊;机器人轨迹规划算法及其在虚拟环境下的投射式实现研究[D];中南大学;2004年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈超;用OpenGL技术在虚拟环境中构建三维模型的实践[D];电子科技大学;2007年
2 张翔;虚拟环境下汽车驾驶安全主动干涉控制技术研究[D];广东工业大学;2011年
3 孙艳英;三维场景建模及其实时渲染方法[D];武汉理工大学;2004年
4 陈月凤;基于虚拟环境的工程图学三维建模系统的开发[D];山东大学;2010年
5 赵晶;真实感大规模草地实时渲染技术[D];吉林大学;2011年
6 杨桂华;基于PC的虚拟环境建模技术的研究[D];广东工业大学;2002年
7 孙正;三维图形引擎大规模场景实时渲染技术研究与应用[D];电子科技大学;2010年
8 崔炳荣;分布式虚拟环境应用研究[D];电子科技大学;2003年
9 胡晓琛;Web3D虚拟环境交互设计[D];中国美术学院;2008年
10 马雷;可变形透明物体的实时渲染[D];上海交通大学;2010年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978