基于可编程图形硬件的实时图形技术研究

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计算机实时图形技术是计算机三维游戏,计算机辅助设计与制造(CAD/CAM),.数字媒体创作(DCC)、虚拟现实等领域中的基本问题。最近几年,随着这些应用领域的飞速发展,人们对实时图形的要求也越来越高,提出了更为复杂的,能逼真再现真实场景的实时渲染要求。为了满足这些应用领域的需求,基于图形处理器((Graphic Processing Unit)的实时渲染技术成为了计算机图形学的一个重要的研究方向。 文章主要研究了基于最新GPU的实时渲染技术,主要涉及以下方面:逐像素光照计算、实时阴影、材质与丝绸材质的渲染及蒙皮网格体的渲染。此外,文章还结合作者将来的工作,简要阐述了基于硬件优化的基本原则。考虑到实时图形技术近几年一的飞速发展,文章涉及到的图形处理器都是支持Shader Model 2.0及以上版本的。上述均体现文章紧密结合日新月异的实时图形渲染技术,跟上时代前进的步伐。以下是文章各章节的内容简介: 第1章绪论。主要介绍实时图形技术的重要性、国内、外研究的现状、课题研究的目的和意义以及论文涉及的关键技术。 第2章系统开发的核心技术。主要介绍计算机实时图形及软硬件平台相关的技术。其中首先介绍了计算机图形学及三维向量代数的基础知识,随后介绍了图形硬件和图形应用编程接口((API)的发展,并从应用角度分析了图形软硬件的发展趋势。 第3章系统开发的详细设计。首先介绍了逐顶点光照和逐像素光照的区别,以及逐像素光照在本系统中的实现,然后介绍了几种经典的阴影生成方式以及它们的改进和实现,提出基于shadow mapping的软阴影,改进基于GPU的shadow volume技术。随后是在本系统中实现的基于光学的玻璃与基于BRDF理论的丝绸材质渲染技术,最后介绍了蒙皮网格体动画的渲染技术,并使用GPU加速技术提高了性能。文章还结合具体实现细节提出了一些基于图形硬件的渲染优化技术。 第4章研究工作总结。对以上各章介绍的技术、方法进行了总结,指出其中的创新点及有待改进的地方。
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