三维渲染引擎OGRE与OSG的比较综述

随着虚拟现实技术的发展,国外出现了许多优秀的三维渲染引擎。本文对OGRE与OSG这两个三维图形渲染引擎做个简单的比较,介绍他们在运行效率、场景管理、功能支持、可扩展性等方面的异同。

厚积薄发：全新三维渲染引擎的Mariana．VS真三维虚拟演播系统

Mariana.VS真三维虚拟演播系统是在新奥特公司NASET虚拟演播室基础上开发的全新一代高性能、高稳定性的三维虚拟演播室系统,本文结合Mariana.VS三维虚拟技术、三维图文技术、高端渲染技术、数据库技术等多种核心技术进行分析,并从系统特点以及应用情况的角度为读者全方位展示Mariana.VS真三维虚拟演播系统。

三维GIS渲染引擎的关键技术

随着计算机图形技术的不断发展和人们对视觉要求的不断提高,三维GIS场景的复杂度也在增大。本文在分析三维GIS场景特点的基础上,提出了三维GIS渲染引擎的概念,并分析了渲染引擎在降低三维GIS开发复杂度和提高软件可重用性中的作用。重点探讨了3DGIS中,针对大数据量复杂实时场景进行快速、高效渲染的关键技术,如场景图、层次细节、视锥体剔除、遮挡面剔除、渲染通道等,并对技术原理进行了详细的分析,最后,通过具体的实验验证了这些技术的可用性和有效性。

利用OSG三维图形渲染引擎实现的骨骼动画

动态实体模型是虚拟场景的重要组成部分,骨骼动画是表达虚拟场景中动态实体行为的主要技术。提出了一种虚拟场景中三维模型骨骼动画渲染的策略,即采用第三方软件建立三维动画模型,基于Cal3D动画控制机制,使用OSG三维图形渲染引擎对虚拟场景中运动的三维模型进行模拟。在Vis Forest软件的基础上,集成了骨骼动画渲染方法,解决了动物在虚拟地表上"踏空"的问题,扩展了动态实体在虚拟环境中的行为模拟。以梅花鹿和大象为例,逼真地模拟了动物在虚拟环境中的奔跑和行走的过程,模拟过程中动作衔接比较自然。

开源引擎在煤矿三维可视化中的应用研究

笔者选择OGRE 3D作为数字煤矿三维可视化渲染引擎,提出了基于OGRE 3D的煤层三维建模流程方法和煤层精细纹理的制作方法。其中,煤层模型构建的流程是:对于煤层,首先根据煤层底板等值线、断层、陷落柱和边界数据,采用基于线状信息源的分区综合插值法得到煤层底板的GRID文件,再加上煤厚数据,分块生成包含煤层体6个面的XML文件(每个XML文件存储的都是不规则三角网数据),然后生成可供OGRE 3D使用的包含层次细节信息的Mesh模型,最终通过OGRE 3D渲染生成模拟煤层。

基于紧密型二三维结合的GIS构架与系统实现

在三维系统中实时渲染二维图层是实现紧密型二三维结合GIS的关键。该文在二三维结合实现三维GIS的基础上,提出了基于LOD(Level of Detail)的二维图层与三维地形叠加的渲染构架和紧密型二三维结合GIS的初步系统构架,并利用ArcGIS Engine开发包与World Wind开源软件实现了该原型系统。系统运行结果表明,该构架完全能够满足紧密型二三维结合GIS对渲染效果和效率的要求,成功解决了紧密型二三维结合系统的关键问题。

三维标号的实时矢量生成技术

针对战场态势三维场景下标号的生成方法进行了研究,提出以现有的二维标号算法为基础,通过对该算法输出的二维绘制基础图元进行分解和坐标变换,获得标号的三维绘制基础图元,然后在OpenSceneGraph(OSG)中构造出所有的三维绘制基础图元,组合成三维标号;整个构造过程中不需要对点标号及线面标号做区别对待,所有标号都采取统一的矢量生成方法。实验结果表明,使用该方法生成的三维标号能继承原有二维标号的处理算法,达到很好的三维显示效果。

三维模型轻量化技术

针对三维模型数据量增大时加载速度降低且浏览不流畅的问题,在分析Cesium模型格式3DTiles的基础上,提出了一种三维模型轻量化技术。将模型中的纹理图片依据材质和模型网格进行合并,实现正确纹理贴图,降低了DrawCall调用次数;将纹理和顶点进行压缩,降低了纹理图片文件大小;采用Mipmap生成不同分辨率的纹理图片,有利于网络传输;使用LOD和三角面简化技术,逐级降低模型的顶点和三角面数量;根据模型复杂程度,自适应选择八叉树深度,按需加载模型的某一部分,从而降低GPU的渲染数据量,提高三维场景流畅性。基于Cesium平台对三维模型轻量化处理前后的帧速率进行测试,结果表明,三维模型经轻量化处理后帧速率有所提高,达到了三维模型高效加载且浏览流畅的目的。

基于三维仿真技术的显微镜生物实验教学系统

三维仿真系统是一个将现实场景转换成计算机虚拟现实的实时系统,以传统显微镜生物实验为例,构建了显微镜生物实验三维仿真系统。首先利用建模工具3dsMAX软件将真实显微镜转换成计算机模型数据,然后通过三维引擎绘制渲染,同时,三维引擎通过接受各种操作信息来改变显微镜模型的状态,实现人机交互,并进行显微镜生物实验的模拟。让学生既能了解显微镜的构造和功能,又可以不断反复地练习与操作实验,有利于对实验过程的认知与熟悉。

哈尔滨电视台三维网络包装字幕制作播出系统

将节目包装和网络字幕的理念融合在一起,以OpenGL标准开发出实时渲染引擎,构建了场景管理系统、渲染系统和特效系统,实现了频道包装、图文信息发布和广告营销工作的结合。系统依靠网络安全防御技术实现了广电多专业、多科室共同协作下的图文制作播出业务运营的新模式。系统投入使用后不仅靓化了荧屏,而且提高了信息时效性和投放量,提升了广告时段的收视率,成为电视观众获取信息的又一途径。

地铁车站监控系统中乘客动作的三维仿真研究

地铁车站监控系统中乘客动作的三维仿真研究是地铁列车模拟驾驶系统的重要组成部分,通过对乘客及其动作进行三维仿真,给模拟驾驶系统提供必要的场景支持。仿真利用计算机软件3Dmax建立乘客的三维模型以及基本动作模型,在此基础上,利用Openscenegraph(OSG)编写适当的场景驱动程序,从而实现了乘客动作的三维仿真。

复杂立交桥三维桥面模型的构建方法

针对复杂立交桥的三维建模,提出了一种立交桥面三维模型的高效建模方法。根据这一方法,使用基础测绘测量数据立交桥中心线和其对应宽度,以及城市数字表面模型数据提取得到的高程点,即可实现立交桥桥面模型的自动化构建,并使用三维开源图形渲染引擎(OpenSceneGraph,OSG)实现。为验证方法的有效性,选取了苜蓿叶形立交与菱形立交为代表的复杂立交桥进行实例建模分析。该方法可在极少人力物力资源消耗的情况下完成复杂立交桥三维模型的快速构建,为三维地理信息系统领域的各类需求中大量立交桥、高架桥建模提供了高效途径。

三维实时微观交通仿真系统的应用研究及实现

针对目前路网建模工具的不足,提出了一种基于高精导航地图来快速构建车道级路网模型的方法,利用路网模型中元素的逻辑关系属性最终形成"路段-路口-路段"间隔排列形式的路网模型。在此基础上设计并实现了一个三层系统架构的实时微观交通仿真系统,系统内部采用了消息队列和内存库技术进行数据通信和信息交换,其仿真结果可以通过三维Web渲染引擎实时呈现。文章所构建的路网模型与传统模型相比方式更加灵活,所实现的三维实时微观交通仿真系统具有较好的可扩展性和实用性。

基于OSG的Speedtree植物模型绘制研究

针对提高林业可视化中的森林植物真实感这一核心需求,提出引入Speedtree绘制技术解决此问题,具体做法是将Speedtree的植物模型导入OpenSceneGraph(以下简称OSG)三维渲染引擎,从而提高林业可视化系统中植物模型的真实感。探讨了Speedtree植物模型的特性及其在OSG中绘制的多种方法,在此基础上,探讨并研究Speedtree植物模型导入OSG的原理,基于Speedtree渲染接口实现Speedtree植物模型在OSG中的绘制。渲染结果显示Speedtree绘制技术的引入满足了林业可视化提高植物模型真实感的需求。

导弹姿控系统关联性仿真系统的设计与实现

研究导弹姿控系统关联性,为分析导弹姿控系统的工作状态,提高异常情况下机理分析的效率,以建立某导弹姿控系统关联性仿真系统。为了直观分析姿态控制系统,提出了整体分析和多参数耦合复现的一个可靠的信息可视化显示与分析平台。以研究导弹姿控系统关联性数学模型为基础,采用虚拟现实仿真技术,利用3ds Max与三维渲染引擎OpenSceneGraph完成实体模型的建立和虚拟场景的渲染,并进行仿真系统的开发。仿真系统可完整演示某导弹飞行过程中伺服系统与陀螺仪系统的工作状态,并对各系统中的部件关联性进行了仿真和分析。建立的仿真系统在测试中取得了较好的效果,对同类虚拟现实仿真的研究也具有重要的指导意义。

运动控制系统在现场实时预演中的数据处理流程研究

现场实时预演是电影视觉特效镜头拍摄的重要辅助手段,在拍摄现场,通过串口通信将运动控制系统的摄影机姿态数据实时传递给三维实时渲染引擎,使得实拍画面与虚拟画面能够实时匹配,借助色键器或切换台进行实时抠像与合成,可供主创在现场实时预览所拍内容的最终合成效果。本文以Mark Roberts公司的Milo型号运动控制系统及Epic Game旗下的Unreal Engine为例,提出了一种基于串口通信的现场预演解决方案,并重点对运动控制系统输出的数据在Unreal Engine中的处理流程进行了分析和设计。

浅谈如何在电视新闻中应用Vizrt Trio字幕图文播控系统

随着计算机技术的飞速发展，在线包装系统被越来越多的电视媒体所熟悉和使用，本文介绍了Vizrt Trio字幕图文播控系统的功能优势以及新闻节目的制作流程。

服务式2D、3D结合GIS的核心问题及其解决方案

3D GIS是GIS的发展方向,其研究尚处于基础理论阶段,目前,市场上还不存在成熟的真3D GIS。2D、3D结合是实现3D GIS的一条有效途径。服务式2D、3D结合GIS则是在服务式构架下实现2D GIS与三维可视化技术的无缝结合,即由GIS服务器提供传统的2D GIS服务,客户端提供用户界面及2D、3D数据融合渲染等功能。实现服务式2D、3D结合GIS的核心是如何在网络条件下,进行大规模数据传输及客户端2D、3D数据的实时融合渲染。本文针对此核心问题提出了基于C/S框架的2D、3D结合GIS系统构架,其核心包括基于LOD(Level of Detail)模型的客户端渲染构架及基于双缓存机制的数据服务构架。本文基于此系统构架开发了一个原型系统,使用ArcGISEngine开发了GIS服务端,在World Wind开源软件的基础上,实现了三维客户端。二维GIS服务端为三维客户端提供基本的GIS服务,如查询,缓存区分析等。系统运行结果表明该服务式构架解决了服务式2D、3D结合GIS的关键问题,为进一步构建应用系统奠定了基础。该系统构架亦适用于B/S构架。实践证明在此框架的基础上通过将客户端封装为Web控件可实现基于B/S构架的服务式2D、3D结合。