基于实时渲染技术的CAD虚拟产品工作室研究与实现

论文摘要

实时计算机图形学是CAD系统的一项核心技术，可以满足设计人员对场景的真实感和实时交互性的要求。虚拟现实则是CAD的发展新方向。本文主要讨论了实时计算机图形学和虚拟现实技术在三维机械CAD中的应用。在对机械产品造型特征分析的基础上，提出了一种基于实时渲染技术的虚拟机械产品设计工作室系统，为产品设计人员提供了交互式实时操作产品模型几何信息、表面渲染信息、虚拟漫游装配场景和立体显示等功能。对提高设计人员和用户的交流效率，优化设计质量有较重要的作用。主要研究工作概括如下：1．设计了一种基于构件的虚拟工作室体系结构，包括数据库、功能构件以及界面管理，是一个开放性的软件架构。2．建立了新的文件结构，将场景数据和模型数据统一保存、分别处理，并对模型进行了层次划分，满足不同的选择策略要求。3．设计了集成视窗，提供给设计人员四种不同的交互操作模式，适用于不同的场合，可以顺畅地进行浏览、操作。4．提出了模型几何变换操作重新组合的概念，设计并实现了变换子集的实时交互式操作器。5．设计并实现了三维模型实时渲染功能，包括场景的实时光照、阴影、雾效以及模型的材质和纹理，并提供了图形输出功能。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 课题的背景和意义
• 1.1.2 实时渲染技术
• 1.2 国内外研究现状分析
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状和动态
• 1.3 本论文研究内容
• 第二章 系统框架及结构设计
• 2.1 需求分析和功能划分
• 2.1.1 输入处理
• 2.1.2 场景管理
• 2.1.3 模型管理
• 2.1.4 数据管理
• 2.1.5 输出处理
• 2.2 框架结构
• 2.2.1 开发平台
• 2.2.2 系统层次结构
• 第三章 系统关键技术研究及实现
• 3.1 系统数据结构设计
• 3.1.1 文件结构
• 3.1.2 场景数据结构
• 3.1.3 模型数据结构
• 3.2 场景管理
• 3.2.1 视窗管理
• 3.2.1.1 视窗模式
• 3.2.1.2 观察角度
• 3.2.1.3 背景管理
• 3.3.2 三维显示
• 3.3.2.1 实时光照
• 3.3.2.2 实时阴影
• 3.3.2.3 实时大气效果
• 3.3.2.4 立体显示
• 3.3 模型管理
• 3.3.1 几何信息
• 3.3.1.1 几何信息特征
• 3.3.1.2 交互策略
• 3.3.2 基于GPU的材质和纹理映射技术
• 3.3.2.1 材质
• 3.3.2.2 纹理
• 3.3.2.3 透明
• 3.3.2.4 选择策略
• 3.4 输出格式
• 3.4.1 图像格式
• 3.4.2 HTML格式
• 第四章 系统实施与测试
• 4.1 系统实施
• 4.2 测试
• 第五章 结论与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 系统的创新
• 5.3 系统的改进及研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表论文