虚拟战场环境中纹理技术应用研究

论文摘要

纹理技术已经渗透到科技发展的各个角落。伴随着需求的增加,区域性的战场环境仿真越来越不能满足用户的要求,建立全球虚拟地形环境是技术发展的大势所趋,而全球多分辨率纹理数据的组织与预处理是其构建的关键性工作。指挥员对计算机生成图形的逼真度和速度要求越来越提高,可以显著提高图形的真实感而代价适中的纹理映射技术逐渐成为人们关注的研究方向。本文对虚拟战场环境中纹理技术应用问题进行了深入研究,主要工作体现在以下几个方面:(1)在深入分析国内外全球虚拟地形环境研究现状的基础之上,运用金字塔模型,提出了全球多分辨率纹理数据的分层分块方案;采用面向对象的思想,设计出了一种高效的数据处理算法,对其中涉及的文件组织、纹理压缩和Mipmap等关键技术进行了研究;运用投影理论和影像几何变换等知识,初步实现了影像的投影纠正。(2)对纹理技术在战场特殊效果表达方面进行了研究,详细论述了粒子系统构造火焰效果的实现过程。结合纹理映射和动态纹理以及色彩融合知识,实现了烟火、爆炸、飞行尾迹和雪花雨滴等特殊效果。构建了虚拟战场的效果管理模型,实现了对各种效果的方便快捷的管理。(3)对多重纹理等技术在提高场景逼真度、增加地面细节等方面进行了讨论。对目前图形学领域的热点—凹凸纹理和三维纹理等技术进行了深入研究,分析了其基本原理,介绍了实现的流程,运用GPU技术,实现了法线贴图的实例和三维实体云的渲染。使用双包围盒的方式实现了真实感天空的渲染。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状及课题研究的意义
• 1.2.1 全球虚拟地形环境的研究现状
• 1.2.2 纹理技术在虚拟环境中的相关研究
• 1.2.3 课题研究的意义
• 1.3 论文的研究内容和章节结构
• 第二章 纹理与纹理映射技术
• 2.1 纹理及纹理映射概念的引入
• 2.2 纹理映射的实现
• 2.2.1 纹理映射的实现步骤
• 2.2.2 纹理映射的方法分类
• 2.3 纹理映射的反走样问题
• 2.3.1 纹理走样产生的原因
• 2.3.2 Mip-map
• 2.3.3 纹理滤波方式
• 2.4 虚拟战场环境中的纹理技术的应用形式
• 2.4.1 纹理在地表模拟中的应用
• 2.4.2 纹理在地物模拟中的应用
• 2.4.3 纹理在非地形环境要素模拟中的应用
• 2.4.4 纹理在特殊效果模拟中的应用
• 2.5 本章小节
• 第三章 全球多分辨率纹理数据的转换与预处理研究
• 3.1 基本概念
• 3.1.1 多分辨率纹理数据
• 3.1.2 金字塔模型
• 3.1.3 四叉树
• 3.1.4 层次细节模型
• 3.2 纹理的分层分块方案
• 3.3 文件的组织
• 3.3.1 纹理压缩和Mipmap 技术
• 3.3.2 存储格式的设计
• 3.4 影像的几何变换
• 3.4.1 图像的缩放
• 3.4.2 图像的插值
• 3.5 影像的投影纠正
• 3.5.1 相关概念及意义所在
• 3.5.2 算法的设计
• 3.5.3 试验结果
• 3.6 处理方法的设计与实现
• 3.6.1 算法的需要和性能
• 3.6.2 算法的层次结构
• 3.6.3 程序设计与实现
• 3.6.4 多幅图像拼接问题的优化处理
• 3.7 试验结果与分析
• 3.8 本章小结
• 第四章 基于粒子系统和纹理映射技术的战场特殊效果的实现
• 4.1 概述
• 4.2 基于粒子系统战场特殊效果的实现
• 4.2.1 火焰的模拟
• 4.2.2 其他效果的模拟
• 4.3 纹理动画技术运用
• 4.3.1 纹理动画的原理
• 4.3.2 基于纹理动画技术实现爆炸效果
• 4.4 场景中效果管理框架的设计与实现
• 4.4.1 整体思路
• 4.4.2 整体框架的设计
• 4.4.3 模块组成与设计
• 4.4.4 实现效果分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 扩展纹理技术在虚拟环境仿真中的应用
• 5.1 凹凸纹理映射技术研究
• 5.1.1 凹凸纹理映射的提出
• 5.1.2 凹凸纹理映射的原理
• 5.1.3 凹凸贴图的实现
• 5.2 三维纹理技术在体渲染中的应用研究
• 5.2.1 图形学的两大方向
• 5.2.2 三维纹理
• 5.2.3 基于硬件的三维纹理体渲染
• 5.2.4 由三维纹理技术实现实体云的渲染
• 5.3 运用扩展纹理技术增强地形仿真效果
• 5.3.1 多重纹理映射的运用
• 5.3.2 地表纹理的实时合成
• 5.4 纹理技术在天空模拟中的应用
• 5.4.1 双包围盒方式的天空渲染
• 5.4.2 性能分析与对比
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 研究工作总结
• 6.2 下一步的工作
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间的主要工作介绍
• 致谢