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《3D游戲引擎中的室外大場景渲染技術研究與實現(xiàn)》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在教育資源-天天文庫。
1、3D游戲引擎中的室外大場景渲染技術研究與實現(xiàn)3D游戲特別是網絡在線游戲中，室外大場景渲染是一塊非常重要的內容，它也是3D圖形引擎的核心。它是圖形學和圖像處理理論最直接的應用，其涉及的技術還可以應用于其它領域，比如虛擬現(xiàn)實、3DGIS、數(shù)據可視化等，其重要性不容置疑。隨著硬件的不斷發(fā)展，行業(yè)對渲染場景的規(guī)模和真實感提出了更高的要求?！ 〉谒恼聢鼍暗恼鎸嵏袖秩炯夹g 第三章討論了怎樣有效繪制地形的三角形面片，關于怎么在面片上表現(xiàn)真實的地表(草地、沙粒)，以及怎么表現(xiàn)光照、天空、植物等，這一系列問題涉及的
2、就是場景的真實感渲染技術?！ ?.1紋理映射技術 4.1.1概念 在游戲設計中，由于客觀世界千變萬化、錯綜復雜，要把真實世界的各種細微結構直接用幾何模型表示出來，不僅模型難以建立，而且計算量龐大，難以滿足實時顯示的需要，比如一張曲面可以用許多微小的多邊形(或曲面片)表示其表面細節(jié)，假定每個微小多邊形具有近似相同的表面特征，要顯示這樣一個曲面，就必須對這些微小多邊形(或曲面片)進行分別處理，這將需要大量的存儲空間和處理時間，因此在實際應用中，為了獲得比較高的顯示速度，往往以犧牲圖形的真實感為代價。
3、盡管這樣，顯示一幅比較復雜的圖像仍然需要很長時間。于是，人們就想象是否可以用“貼墻紙"的方法將反映物體表面的細節(jié)的圖案貼到物體表面，從而開辟了一個新的研究領域一紋理映射(TextureMappirig)。處理過程如下圖： 紋理映射的方式主要分為三種： 顏色紋理映射：最簡單和最基本的應用是將一幅花紋圖案映射到物體表面，采用與表面上點的位置有關的值(如：參數(shù)曲面上一點的參數(shù)值)來確定紋理坐標并采樣包含圖案的紋理，采樣值用定義該點的顏色。通過此類方法在圖案和表面點之間建立的固定聯(lián)系，不會因視線的改變而
4、改變。當花紋或圖案繪上之后，表面仍光滑如故，這種紋理稱為顏色紋理，形如在物體表面繪制了一些花紋圖案。. 凸凹紋理映射：根據粗糙表面的光反射原理，通過一個擾動函數(shù)擾動物體表面法向量，使光滑表面得到調制，并在光線下呈現(xiàn)出凸凹不平的形狀，這種紋理稱為凸凹紋理(或幾何紋理)。利用擾動函數(shù)可以很好的模擬皮毛、頭發(fā)、衣服之類的物體。 過程紋理映射：過程紋理映射屬于三維紋理，它就是將三維的紋理函數(shù)映射到三維物體上。也就是說在物體的內部也會受到紋理的影響。例如，木材和大理石的紋理，需要考慮每一個相鄰面的紋理映射
5、，通常每個面分別進行顏色紋理映射時，由于面的邊界處紋理不連續(xù)，往往難以表現(xiàn)出自然的紋理，這種場合定義三維的紋理函數(shù)進行立體紋理映射是非常有效的。用過程紋理模擬物體表面細節(jié)，能夠在非常復雜的曲面上表現(xiàn)連續(xù)的紋理，且紋理效果不受物體表面形狀的影響，可以很大程度的解決紋理走樣問題?！ ?.1.2OpenGL實現(xiàn)紋理映射的步驟 (1)指定紋理 在最簡單的情況下，紋理是單個圖像。利用稱為MipMap的技術，程序員可以指定同一紋理的多級分辨率圖像，在進行紋理映射過程中，該技術可以按照景物表面在屏幕上所占區(qū)域
6、分大小，自動選擇合適分辨率的紋理圖像對景物表面進行映射，以避免因紋理映射中的點采樣方式所導致的紋理走樣。另外，圖像的定義可以包括邊界值，以防止物體的紋理坐標超出有效區(qū)域。邊界值允許程序員把多個紋理映射平滑的粘貼在一起，從而增加最大可用紋理的有效尺寸。相關函數(shù)：glTexImage2D()，glTexGen()?！ ?2)紋理如何作用于每個像素點 OpenGL根據片元的顏色和紋理圖像數(shù)據中的顏色來計算最終的RGBA值。程序員可以選擇下面三種功能中的一種：a.可以簡單的使用紋理顏色作為最終的顏色，這種
7、方法如同貼花一樣，紋理被粘貼在片元的表面上；b.可以用紋理來調整片元的顏色和顏色比例，該技術對光照和紋理的綜合效果非常有用；C.用紋理值將一個固定的顏色和片元的顏色混合在一起。相關函數(shù)：glTexParameter(···)，glTexEnv(···)?！ ?3)激活紋理顏色 在繪制場景之前需激活紋理映射。相關函數(shù)：glEnable()，glDisable()?！ ?4)利用紋理坐標和幾何坐標繪制幾何場景. 在粘貼紋理之前，必須說明紋理相當于片元是如何排列的。也就是說，必須指定場景中物體的紋理坐
8、標和幾何坐標。對于二維紋理圖可指定其兩個方向上的紋理坐標均為[O.0，1.0]，而要粘貼紋理的物體坐標可以是任意的。相關函數(shù)：glTexCoord*()?！ ?.2用多層紋理混合貼圖模擬融合性地表 4.2.1紋理混合貼圖 對于小的地形，我們可以考慮在整個地形上貼一張紋理。比如65×65的地形貼上一張128×128的圖片。但是當?shù)匦魏艽髸r，我們的貼圖不可能很小。當貼圖很小時，地形會被拉伸產生失真；當把貼圖選得太大，顯卡會承受不了。于是有人想到了，利用紋理貼圖坐標(t
