论文摘要
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。
论文目录
相关论文文献
- [1].虚拟环境下的计算机取证分析[J]. 机电工程技术 2019(11)
- [2].虚拟环境下的广告传播[J]. 新闻传播 2017(23)
- [3].李普曼“虚拟环境”理论浅析[J]. 新闻研究导刊 2017(12)
- [4].浅述影响儿童身心发展的虚拟环境[J]. 教育教学论坛 2015(01)
- [5].在虚拟环境中生发见识[J]. 中学数学月刊 2015(01)
- [6].虚拟环境视频表现研究[J]. 明日风尚 2017(05)
- [7].虚拟环境对健身者步行中身心状况的影响研究[J]. 人类工效学 2020(04)
- [8].基于虚拟现实的康复医学模式[J]. 医学与哲学(B) 2016(11)
- [9].积极和消极虚拟环境对大学生情绪的影响[J]. 中国运动医学杂志 2013(08)
- [10].3维虚拟环境下场景专题信息表达方法研究[J]. 测绘与空间地理信息 2012(01)
- [11].协同虚拟环境构建中的云计算应用研究[J]. 测绘与空间地理信息 2012(06)
- [12].基于集合论思想的协同虚拟环境交互研究[J]. 计算机工程与应用 2010(18)
- [13].虚拟环境中的广告传播探析[J]. 现代传播(中国传媒大学学报) 2010(08)
- [14].协作虚拟环境在远程教育中的应用研究[J]. 中国教育信息化 2008(01)
- [15].一种基于移动网络的协同虚拟环境[J]. 计算机工程 2008(05)
- [16].基于角色的协同虚拟环境研究[J]. 计算机与信息技术 2008(05)
- [17].教育视角下的多用户虚拟环境初探[J]. 浙江现代教育技术 2008(02)
- [18].计算机虚拟现实技术的关键点及其应用研究[J]. 网络安全技术与应用 2020(06)
- [19].教育合作虚拟环境中情感的表达[J]. 软件导刊(教育技术) 2013(08)
- [20].一种适用于大规模协同虚拟环境的兴趣管理方法[J]. 系统仿真学报 2008(03)
- [21].虚拟环境下面向装配培训的人机交互技术[J]. 兵器装备工程学报 2018(12)
- [22].虚拟环境中的定向越野训练[J]. 地理空间信息 2016(07)
- [23].基于虚拟环境的外语角问题研究[J]. 安徽文学(下半月) 2011(01)
- [24].虚拟环境中虚拟化身的设计与实现[J]. 电脑知识与技术 2009(09)
- [25].基于机器人力控制表面跟踪的遥控焊接虚拟环境标定[J]. 机器人 2008(02)
- [26].数字雕塑在虚拟环境中的应用[J]. 艺术科技 2019(03)
- [27].空间存在:虚拟环境中何以产生身临其境之感?[J]. 心理科学进展 2018(08)
- [28].次时代游戏技术在虚拟环境交互设计中的应用研究[J]. 影像技术 2017(05)
- [29].虚实有别,交往有道[J]. 福建教育 2019(43)
- [30].虚拟环境在计算机专业教学中的应用研究[J]. 当代教研论丛 2015(01)
标签:虚拟环境论文; 场景图系统论文; 实时渲染论文; 光照模型论文; 凸凹映射算法论文; 实时阴影算法论文; 刚体动力学论文;