物理引擎与图形渲染引擎绑定的研究与实现

近年来,物理引擎在计算机仿真模拟和游戏应用等领域扮演着越来越重要的角色。一款专业的图形渲染引擎与物理引擎相融合,能够更好地体现出虚拟现实场景的逼真性。在对国外专业的面向对象图形渲染引擎和牛顿物理引擎的基本内容和设计原理进行研究的基础上,分析了如何有效地将物理引擎与图形渲染引擎相互绑定,并给出了绑定系统的类库结构及实现方法。最后在实现的绑定平台下构建出了两个体现物体物理特性的虚拟场景。

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。

基于嵌入式的3D游戏图形渲染引擎的设计

介绍了游戏图形渲染引擎的常用方法,其次采用BREW和OpenGL ES技术,重点分析了图形渲染引擎的流程设计及关键技术实现,这样的图形渲染引擎真正地实现了高效性、灵活性和与硬件设备的无关性。

咪咕虚拟演播室基于Unreal渲染引擎升级

随着软件版本的迅速迭代,Unreal的应用已不仅仅局限在游戏领域,其丰富的蓝图系统、真实的建模场景、粒子系统、强大的图形处理能力,已在各行各业都有着优异的表现。伴随着元宇宙概念的兴起,在广电行业、互联网行业也备受追捧。咪咕公司演播室在布局超高清+IP化的同时,也在加速虚拟技术核心能力的提升。此次咪咕虚拟演播室改造也使用了最新一代基于Unreal的架构平台,其在虚拟演播室,AR虚拟植入、XR、MR中的应用均能提供照片级的画面质感,大大提升节目播出的效果。本文是在现有演播室的制播能力之上进行建设优化,将图形渲染资源合理分配,结合IP化、智能化的系统策略,从系统架构、设计思路、关键技术等方面进行了思索与探讨。

三维渲染引擎编辑器的研究

描述基于开源三维渲染引擎OGRE开发的编辑器的设计原理和实现过程。此编辑器能够实现对地形,三维模型,粒子等场景元素的编辑,使用此编辑器开发三维应用程序可以大大加快开发效率,降低开发成本。

图形引擎与物理引擎结合的研究与实现

由于具有物理特性的三维虚拟场景更具有真实感,用户更易于沉浸到场景中,因此物理引擎在虚拟仿真中的作用日益重要。首先采用了OGRE图形引擎和PhysX物理引擎,设计了图形引擎与物理引擎结合后的主体框架,对框架的核心部分进行了分析。然后在物理引擎中创建模型和用OGRE模型转换为PhysX模型,以及利用关节实现复杂模型。结果实现了两个具有物理特性的虚拟场景,为建立真实的虚拟仿真环境打下基础,并将促进物理引擎的应用。

分布式多交互虚拟场景渲染的协同控制

针对分布式多交互虚拟现实系统场景渲染的协同控制问题,构建了基于分布式开放灵活的多交互虚拟现实系统结构,将协同交互技术集成到虚拟现实系统设计中,设计包含控制平台、网络服务平台和渲染平台的系统架构,提出了一种基于OGRE的分布式多交互实时协同渲染方法。完成了单个控制节点对应多个渲染节点时,多个渲染节点渲染场景的实时同步,以及多个控制节点在同一场景中的协同、交互。此研究成果应用于河北大学虚拟漫游交互控制平台,具有广阔应用的前景。

基于OGRE的智能游戏引擎的设计与实现

基于OGRE(Object-oriented Graphics Rendering Engine)设计并实现了一个智能游戏引擎OIGE(OGRE-based Intelligent Game Engine),OIGE具有较完善的功能,包含游戏开发各个环节所需的关键模块,如人工智能系统、网络系统、物理系统、声音系统、输入系统等,OIGE采用面向对象机制来设计和实现,以保证系统结构清晰且具有良好的可扩展性。详细分析OGRE渲染系统和介绍AI智能系统的设计和实现,此外,基于OIGE引擎开发了一个简单的小游戏,对系统功能进行了初步验证。

三维建筑模型中的钢筋动态模型生成与渲染

针对以往生成钢筋模型方法中存在模型可调控性差、数据量大等问题,对基础钢筋模型进行了数学分析,建立了圆柱形、圆弧形基础钢筋模型。以此为基础,采用可扩展标记语言(extensible markup language,XML)定义了一个基础钢筋模型存储格式和一个复杂钢筋模型存储格式,采用面向对象图形渲染引擎(object-oriented graphics rendering engine,OGRE)实现了对模型数据的读取和渲染。仿真结果表明,该方法生成的各种钢筋模型数据量小、可调控性强、在连接处光滑逼真、仿真效果良好,为各种建筑仿真软件中钢筋的生成提供了一种更快、更有效的方法。

面向气象数据可视化的多功能绘图引擎研究与实现

针对气象数据可视化应用中对渲染速度和出图质量的要求,基于抽象工厂模式设计并实现了一款集多种图形渲染技术于一体的渲染引擎。通过实时切换图形渲染技术,该引擎在保持图形显示属性不变的前提下,既能够提供由硬件加速技术所享有的高性能,又能够输出高质量的矢量图形。使用该引擎的气象信息分析处理系统能够实现天气图的交互制作,海量气象数据的实时显示,用于科研论文和业务演示的矢量格式图像文件生成。因此,该绘图引擎能够较好地满足天气预报业务和气象科研两个方面的可视化需求。

飞行视景仿真系统研究与实现

针对视景仿真系统开发费用大、周期长的缺陷,提出了一种利用开源的Irrlicht图形渲染引擎的开发方法。首先,基于飞机六自由度运动模型,提出了Irrlicht环境中飞行运动数学表示和C++语言描述方法;通过对Irrlicht的二次开发,构建了交互式飞行视景仿真系统的模块化功能结构,仿真了一个逼真的飞行三维视景。基于以上设计,通过键盘输入命令来改变飞行状态,从而驱动Irrlicht图形渲染引擎,最终实现了飞机运动的交互式飞行视景仿真系统。通过试验可以证明,飞行视景仿真系统具有良好的交互性和实时性,可扩展性强,开发周期短,系统建设简单,使用方便等优点。

平台无关的PDF嵌入式高性价比解析器设计与实现

详细介绍了一个面向嵌入式应用的,平台无关的高性价比PDF文档解析器的设计与实现。该解析器全面支持PDF格式1.4及其以下所有版本,部分支持1.5及其以上版本,采用ANSIC语言编写,拥有独立,高效,优化的文字处理和图形图像渲染引擎,在自己的存储空间内进行页面描绘显示,真正做到了设备无关,支持多种显示设备。它配置灵活,占用很少的资源就能实现快速屏幕显示,屏幕放缩和屏幕游动。

基于OGRE粒子系统的喷泉模拟

粒子系统在计算机图形学中占有至关重要的地位,被用于实时模拟自然景物和现象中.在粒子系统的基本理论结构上研究了面向对象的图形渲染引擎(OGRE)粒子系统的核心原理以及粒子脚本语言.提出了一种基于OGRE粒子系统的喷泉模拟方法,在该图形渲染引擎下实现了多种喷泉效果.使用这种简本语言使程序员更容易开发,大大提高了喷泉模拟的开发速度和开发效率.

基于OSG的分形L-系统三维树木仿真

对现实中的树木结构进行研究,在L系统的基础上对字符集进行扩展,设计了更加丰富的树木L文法描述,提出了比较符合树木生长过程的几何幂衰减规律,并结合图形渲染引擎OSG(open scene graph)实现了三维树木的树干部分的绘制。通过给树木的树干部分添加纹理、绘制树叶并给树叶添加阴影,使得绘制的树木更加真实自然。将绘制的树木作为一个节点加载到虚拟场景中,增强了虚拟场景的真实感。

基于OGRE的双目立体显示研究与实现

双目立体显示是计算机图形学中的一项前沿技术,在虚拟现实领域发挥着重要作用.分析了双目立体显示的原理,根据平行双目投影模型,提出一种基于OGRE(面向对象图形渲染引擎)的双目立体显示方案.该方案充分利用OGRE中的虚拟摄像机和视口合成技术,并在底层结合CG脚本,保证了渲染的效率.结果表明,对于正负两种视差,该方案均有明显的立体效果,并能灵活漫游及更换不同的场景,非常适合实际应用.

运载火箭可视化仿真系统的设计与实现

研究了基于高层体系结构（high level architecture，HLA）技术的运载火箭可视化仿真系统体系结构的设计与实现，提出了“超联邦”的概念，实现了一种支持多联邦、多人同时操作的仿真控制平台，开发了OGRE—RTI（run—time infrastructure）适配器，实现了面向对象图形渲染引擎（object—oriented graphics rendering engine，OGRE）在HLA／RTI环境中的有效集成。

碰撞检测在三维场景漫游中的研究与实现

碰撞检测是三维漫游中的一项重要功能。通过面向对象图形渲染引擎(OGRE)构建了一个模拟三维漫游系统,利用OgreNewt结合Newton库在系统中实现碰撞检测功能。碰撞检测包围盒均采用3DSMax创建,利用OgreNewt中的碰撞检测树解析,既保证了碰撞的精确性,又节省了编码工作量。适用于层次结构较复杂的三维场景的加载和碰撞检测。

基于OGRE的煤矿安全虚拟现实3D软件设计与实现

随着煤矿安全的数字化管理,基于3D技术的煤矿系统虚拟现实成为煤矿安全中进行安全培训的重要技术手段。本文以OGRE引擎为软件开发环境设计煤矿安全虚拟现实3D软件,阐述OGRE的软件结构、煤矿安全虚拟现实3D软件的构成、3D模型的建模方法和实现方式,设计具有运动功能的3D模型的操作和控制方法。对煤矿安全管理和数字化煤矿的建设具有现实意义。

一个无线定位应用开发框架

目前无线定位应用程序存在结构不统一、无法兼容多种定位设备的问题。应用开发框架对应用程序中的共性部分进行抽象,可以提高软件复用,缩短开发周期。设计了一个无线定位应用开发框架,支持多种定位设备数据的融合,实现了业务逻辑与底层定位平台的隔离,标准化了无线定位应用程序的体系结构。同时,给出了该框架的一个应用实例,介绍了其中的关键技术,验证了该框架的有效性和实用性。

动态地形可视化算法-IDTRA

动态战场地形可视化主要研究动态战场地形仿真中动态地形实时三维渲染的方法。动态战场地形仿真能够提高战场环境仿真的可信度和逼真度。在DEXTER-ROAM算法的基础上提出了一种改进的动态地形ROAM算法-IDTRA,IDTRA把视景剔除阶段分两步来执行:第一步使用地形块进行粗剔除,第二步使用菱形进行细剔除。针对目前动态地形可视化实现方法的不足,基于OGRE渲染引擎设计了支持三维战场可视化的演示系统。最后通过炸弹攻击坦克分队的过程演示了动态弹坑的可视化,验证了算法的可行性。结果表明IDTRA算法,在显示速度和效果方面都能够满足动态战场地形可视化的要求。