实时渲染系统mrrs的设计与实现

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1、电子科技大学硕士论文一实时渲染系统MRRs的设计与实现要达到流畅的效果，帧速(framespeed)应在15fps(framespersecond)以上，这些都要求硬件运行环境有比较高的配置，这也是多数游戏软件的发行文档中有最低硬件配置要求的原因。由于三维应用是数据和处理双重密集型的应用，单纯的提高硬件能力并不能显著的改善三维应用的性能，因为在一台8086机上运行一个O(n)的算法，在数据集比较大的情况下，可能远快于在P4机上的o(n‘)的算法，而三维应用尤其是实时三维应用对高性能算法的要求远高于对硬件的要求。许多图形算法正是为了这一需求被设计出来

2、并得到不断的改进。当然场景模型数据的静态和动态数据组织结构也会制约算法的设计和开发，因而针对不同的应用特点，多种场景模型数据结构也被开发出来，由于树型数据结构具有层次性和O(Iog”)的复杂度，多数场景模型数据结构都是与树相关的，如本论文研究的八叉树(Octree)，多数游戏引擎中实现的BSP树等。可见，拥有良好性能的三维应用是建立在各种场景模型数据组织方式和相应高性能算法基础之上的。而三维渲染引擎是三维应用的核心，它驱动场景数据到渲染管道(pipeline)中去渲染，所有的图形算法和操作都集中于它，所以对渲染系统的研究将有助于开发性能更优良的三维

3、应用。1．2论文目的和完成的工作为了解决三维应用中混合文本高质量的渲染显示问题以及渲染大场景时帧速较慢的问题，我这篇论文主要研究了文本渲染、场景渲染优化和资源管理技术。在文本渲染方面本文实现了基于纹理映射的高质量中英文混合文本渲染方法，在场景渲染优化方面本文改进了视图体与AABB盒之间的相交检测算法【7，8，10，28】，实现了基于八叉树的场景渲染和实时视图体裁剪(viewfrustumculling)；最后本文讨论了纹理资源管理技术及内存资源泄漏(memoryleak)检测方法，这些研究结果最终都集成到了实验性的微型三维渲染系统MRRS(Mini

4、Real-timeRenderingSystem)中，文本渲染、场景渲染优化和资源管理技术也成功应用于珠江新城数字城市项目。文苹的主要结构是：第一章：简要介绍三维应用的背景，论文的目的和需要完成的工作以及一些缩写和术语的解释。第二章：简要介绍了渲染系统中使用的OpenGL图形库和相关数学基础。第三章：给出了MRRS系统框架和模块划分。第四章：分析高质量的中英文混合文本的渲染技术。2电子科技大学硕士论文一实时渲染系统MRRs的设计与实现第五章：介绍三维应用中的照相机模型和视图体裁剪(viewfrustumculling)原理．改进视图体与AABB盒之

5、间的相交检测算法以及实现基于照相机模型的场景漫游和场景漫游路径记录及回放。第六章：分析基于八叉树的场景渲染和实时裁剪方法。第七章：讨论资源管理和资源泄漏检测的方法。第八章：珠江新城项目应用情况简介、结论和将来的工作。最后是参考文献、致谢、附录和个人简历。1．3本论文出现术语和符号含义M4×4变换矩阵P三维空间几何点或齐次坐标点V三维空间向量，矢量M’M的转置矩阵M⋯M的可逆矩阵ItE单位矩阵恒有M-1×M=IMRRSMiniReal-timeRenderingSystem微型实时渲染系统CameraSpace照相机空间(照相机坐标系)WorldSp

6、ace世界空间(世界坐标系)Object／LocalSpace对象，局部空间《对象，局部坐标系)。rTFTrueTypeFontwindows使用的矢量字体VFCViewFrustumCulling视图体裁剪HVFCHierarchicalViewFrustumCulling层次性视图体裁剪OCOcclusionCulling遮挡物裁剪AABBAxisAlignedBoundBox轴向对齐外包盒Octree八叉树T《Tx，Ty，Tz)平移变换矩阵3电子科技大学硕士论文一实时渲染系统MRRS的设计与实现S(sx，Sy，sz)缩放变换矩阵R：(e)绕Z

7、轴旋转e的变换矩阵绕Y轴旋转0的变换矩阵RxIe)绕X轴旋转0的变换矩阵400●0O0缸O：蓍删oo鹏曲ooL兰㈧一：妻。训o}。训㈣。O90删啪●00—．．。．。．．。。．．．．L电子科技大学硕士论文一实时渲染系统MRRS的设计与实现第二章渲染系统技术基础2．10penGL图形库概述由于OpenGL图形库可移植性强，方便编程，被大多数渲染系统采用作为其图形低层平台，本节简要介绍OpenGL图形库的基本元素。2．1．1OpenGL是什么?简单的说，OpenGL是一个计算机图形API库(C语言库)，借助它可以生成交互式的三维应用，这些应用能够根据三维

8、几何对象集和纹理集渲染出高品质真彩色图像。而且OpenGL是操作系统平台无关的API库，也就是说三维应用中有关渲染部分的代