基于OSG引擎的树木快速渲染技术.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号(10)申请公布号CNCN103646413103646413A(43)申请公布日2014.03.19(21)申请号201310524985.3(22)申请日2013.10.30(71)申请人北京邮电大学地址100876北京市海淀区西土城路10号(72)发明人贾庆轩王祖新宋荆洲高欣(51)Int.Cl.G06T13/20(2011.01)权权利要求书1页利要求书1页说明书3页说明书3页附图1页附图1页(54)发明名称基于OSG引擎的树木快速渲染技术(57)摘要虚拟现实场景中，树木的真实感快速绘制一直都是研究热点和难点。树木的真实感绘制在很大程度上取决于树木的阴影和树木的摇曳效果，因此，在树木的渲染中，添加树木的阴影效果和树木的摇曳效果是很必要的，然而，渲染大量的树木的时候，很难兼顾真实性和快速性，本文实现了基于OSG搜索引擎下利用LOD技术和Billboard技术的综合绘制方法，并通过GPU编程技术，实现了树木摇曳效果，同时，通过阴影的绘制进一步提高了树木的真实感。实验证明：本方法可以有效仿真1284株规模的树木的动态场景，帧速率可达到57fps。CN103646413ACN10364ACN103646413A权利要求书1/1页1.一种基于OSG引擎树木快速渲染的方法，其特征在于：该方法采用的是基于OSG开源引擎，易于实现。同时采用LOD技术也Billboard技术想结合的使用方法，应用LOD技术平滑的加载不同精度的模型，已达到快速和真实的效果。对于背景模型采用Billboard技术预处理的模型，同时为了增加真实感，加载树木动画和阴影设置。在树木阴影方面，采用perspectiveshadowmap改善边界走样的问题，树木阴影过程中，采用简化的受力模型，同时满足真实感的要求。所述方法包括以下处理步骤：步骤（1）初始化场景，设置是否开启树木动画和是否开启树木阴影。步骤（2）对LOD决策，选择不同范围内树木加载的距离。步骤（3）加载LOD树木，根据相机与树木的距离切换树木。步骤（4）加载perspectiveshadowmap改进过的树木阴影和树木动画。2.根据权利要求1所述的一种基于OSG引擎树木快速渲染的方法中的LOD决策，其特征在于可以随意自由设置模型切换的距离，树木阴影方面采用了改进的perspectiveshadowmap的做法，改进了边界走样的问题。3.更具权利要求1所述的一种基于OSG引擎树木快速渲染的方法中的树木动画问题，采用了简化的同时满足视觉效果的受力模型，满足快速渲染的目的。2CN103646413A说明书1/3页基于OSG引擎的树木快速渲染技术技术领域[0001]本发明涉及一种基于OSG引擎树木快速渲染的方法。背景技术[0002]近年来，虚拟现实技术在各个领域的应用越来越广泛，而且越来越有影响力，可以用于实现工业控制、城市规划、机械仿真、三维重建等等。而在虚拟现实中，自然场景的渲染已经成为了当代技术的热点并且是富有挑战性的课题之一。在真实感渲染中，树木的渲染已经成为了科研人员热衷的领域，因为很难兼顾快速和实时性的要求，高度真实感场景的快速绘制是一个重要且富有挑战性的课题。树木的快速绘制又是其中热点之一，因为树木是自然场景的重要构成因素，树木绘制效果会在很大程度上决定着整个场景的真实感。而高度真实感的树木绘制中，对树木绘制的时间要求和帧率要求比较高，树木的建模通常采用三角面片或者多边形，通常情况下大量树木会包含很多的多边形，例如一个包含5000株树的森林包含的多边形，可能有10亿多个。因此快速高质量的绘制树木在场景渲染中占着很重要的角色。[0003]OSG(OpenSceneGraph)图形引擎系统是一个基于工业标准OpenGL的软件引擎，让程序员能够更加快速、便捷地创建高性能、跨平台的交互式图形程序。它是一种场景管理设置系统，可以方便实现工业控制、城市规划、机械仿真、三维重建等等。随着人们对虚拟现实中虚拟场景的真实度和快速要求也越来越高，由于其高性能，OSG技术在虚拟现实领域中应用越来越广泛。[0004]因此本发明采用了基于OSG引擎LOD技术与Billboard技术相结合，实现快速并且满足帧率要求的树木渲染。并通过GPU编程技术，利用GLSL着色语言实现了树木摇曳效果，同时，通过改进的阴影的绘制进一步提高了树木的真实感。发明内容[0005]本发明解决了渲染树木时，能兼顾快速和真实感的难题，同时增加了改进的阴影技术和树木摇曳动画技术，增加了树木渲染的真实感。[0006]本发明采用以下方案：因为在虚拟现实的研究中，各种渲染引擎各有播种，本发明采用开源的OSG引擎，结合LOD技术和Billboard技术实现树木的加载和根据视点实时切换，以