第1章群组仿真相关技术概论 1
1.1计算机图形学 1
1.1.1计算机二维图形学 2
1.1.2计算机三维图形学 4
1.2计算机动画技术 7
1.3虚拟现实技术 8
1.4群组仿真技术 9
1.5计算机图形、图像、虚拟现实、群组仿真之间的关系 11
1.6群组仿真技术的应用实例 12
1.7本章小结 16
第2章群组仿真的关键技术 17
2.1运动角色仿真流程 18
2.2角色动作驱动技术 20
2.3角色模型变形技术 21
2.3.1传统变形方法 22
2.3.2最新的模型变形方法 24
2.4角色快速绘制技术 25
2.5图形硬件加速技术 26
2.5.1硬件加速机制 28
2.5.2硬件加速的编程实现方法 29
2.5.3GPGPU通用编程 30
2.6本章小结 31
第3章二维运动角色变形技术研究 32
3.1相关工作 33
3.2基于自适应网格的二维角色变形 35
3.2.1自适应网格的原理 36
3.2.2自适应网格的关节点旋转角计算 37
3.2.3自适应网格的构建 38
3.2.4自适应网格的面积保持 41
3.3二维角色变形的硬件加速 43
3.3.1自适应网格的图形硬件加速 43
3.3.2相邻自适应网格的无缝连接 45
3.4基于自适应网格的二维角色变形算法实现 46
3.4.1简化骨骼标定 47
3.4.2变形过程初始化 48
3.4.3交互变形及渲染 48
3.5二维角色变形关键代码 48
3.5.1角色关节点数据结构 49
3.5.2角色动作驱动部分代码 49
3.5.3图形硬件GPU加速接口程序代码 51
3.6实验结果与分析 56
3.6.1基于自适应网格的二维角色变形结果 57
3.6.2自适应网格精细度对变形结果的影响 62
3.6.3变形计算时间与网格精细度的关系 64
3.6.4变形计算时间与角色个数的关系 68
3.7本章小结 72
第4章三维运动角色变形技术研究 74
4.1相关工作 75
4.2基于统一基础模型的角色变形方法 77
4.2.1规则网格的统一基础模型构建 77
4.2.2统一基础模型的变形计算 79
4.2.3统一基础模型变形的表面积保持 81
4.2.4基于统一基础模型的细节保持变形 83
4.3基于统一基础模型的三维角色变形算法实现 85
4.4三维角色变形关键代码 85
4.4.1主网格采样算法 85
4.4.2计算控制网格的放缩系数 87
4.4.3面积保持网格的计算 88
4.4.4各部分网格合并算法 91
4.5实验结果与分析 92
4.5.1基于统一基础模型的三维角色变形结果 93
4.5.2变形计算时间与基础模型精细度的关系 95
4.5.3变形计算时间与原始模型顶点数的关系 96
4.6本章小结 98
第5章运动角色动作驱动技术研究 99
5.1相关工作 100
5.2骨骼角色运动控制技术 102
5.3基于关节点旋转角的动作迁移方法 103
5.3.1基于关节点旋转角的动作迁移原理 104
5.3.2二维动作状态的三维重建 105
5.3.3以二维角色为目标的动作迁移 105
5.3.4源角色与目标角色的关节点对应 106
5.3.5关键动作状态迁移 107
5.3.6任意时刻的动作状态计算 108
5.4基于动作迁移的角色驱动算法实现 108
5.5动作驱动关键代码 109
5.5.1目标模型关节点位置计算 109
5.5.2中间帧计算算法 111
5.5.3顶点数据计算 113
5.5.4角色运动自动驱动算法 115
5.6实验结果与分析 116
5.6.1基于动作迁移的角色驱动结果 116
5.6.2动作驱动执行时间的分析 118
5.7本章小结 119
第6章角色群组快速绘制技术研究 121
6.1相关工作 122
6.2复杂模型快速绘制技术 123
6.2.1LOD绘制技术 124
6.2.2基于图像的绘制技术 126
6.3基于动态纹理的运动角色绘制技术 127
6.3.1大规模动态角色绘制的特点 127
6.3.2动态纹理技术的原理 128
6.3.3运动角色的动态纹理创建 129
6.3.4基于动态纹理的角色绘制 130
6.3.5运动角色绘制的硬件加速 130
6.4基于动态纹理的角色绘制算法实现 131
6.5大规模角色群组绘制关键代码 132
6.5.1从立点扩展成Biboard板的顶点 132
6.5.2动态角色变形计算GPU加速程序 133
6.5.3Biboard板顶点坐标计算GPU加速程序 135
6.5.4程序运行计时功能函数代码 136
6.6本章小结 138
第7章大规模角色群组场景仿真方案 139
7.1基于动态纹理的大规模角色群组仿真结果 140
7.2角色群组仿真速度与角色数量的关系 142
7.3角色群组仿真速度与角色种类数的关系 143
第8章群组仿真技术在森林场景中的应用 145
8.1当前的森林场景仿真方法 145
8.2基于图像变形的单株树木变形方法 146
8.3基于群组仿真技术的森林场景绘制方法 148
8.4基于群组仿真技术的动态森林仿真算法实现 149
8.5大规模动态森林场景仿真关键代码 150
8.6实验结果与分析 151
8.6.1基于群组仿真技术的动态森林绘制结果 151
8.6.2动态森林仿真速度与树木数量的关系 152
第9章总结与展望 154
9.1本书的工作总结 154
9.2进一步研究与展望 155
参考文献 157