一種并行的可編程運(yùn)動(dòng)特效繪制方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種并行的可編程運(yùn)動(dòng)特效繪制方法，由于各幀畫面的同一像素能夠在很大程度上共用繪制所需的數(shù)據(jù)，這就提高了能夠同時(shí)處理的像素?cái)?shù)量，進(jìn)而提高繪制效率；本發(fā)明專利技術(shù)將計(jì)算切分成預(yù)計(jì)算和運(yùn)行時(shí)計(jì)算部分，并將于運(yùn)動(dòng)特效編程無(wú)關(guān)的光柵化和線段組裝運(yùn)算放到預(yù)計(jì)算部分進(jìn)行，并將預(yù)計(jì)算結(jié)果輸出到外部文件，這樣，進(jìn)行一次預(yù)計(jì)算的結(jié)果可以用于不同運(yùn)動(dòng)特效的繪制，這也降低了調(diào)整運(yùn)動(dòng)特效編程時(shí)所需的得到最終繪制結(jié)果的計(jì)算量，提高了用戶編輯運(yùn)動(dòng)特效時(shí)的繪制效率。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及圖形繪制領(lǐng)域，尤其涉及。
技術(shù)介紹
本專利技術(shù)相關(guān)的研究背景簡(jiǎn)述如下 描繪虛擬場(chǎng)景中物體的運(yùn)動(dòng)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的一個(gè)重要領(lǐng)域。對(duì)運(yùn)動(dòng)的描繪很有多不同的樣式，例如運(yùn)動(dòng)模糊、速度線、多重殘影和運(yùn)動(dòng)變形等，下文統(tǒng)稱為運(yùn)動(dòng)特效。一、運(yùn)動(dòng)模糊 運(yùn)動(dòng)模糊是其中一種很重要的描繪運(yùn)動(dòng)和在時(shí)域上反走樣的方法，并在計(jì)算機(jī)動(dòng)畫中有廣泛的應(yīng)用。Sung等人提出了一個(gè)統(tǒng)一的框架用于討論不同的運(yùn)動(dòng)模糊效果并將現(xiàn)有的方法分成蒙特卡洛積分的方法(COOK R. L. , PORTER T., CARPENTER L.:Distributed ray tracing. In ACM SIGGRAPH (1984), pp. 137 - 145.)、僅考慮可見(jiàn)性的方法(KOREIN J. , BADLER N. : Temporal anti-aliasing in computer generatedanimation. InACMSIGGRAPH (1983)，pp. 377 - 388.)、修改模型幾何結(jié)構(gòu)的方法(CATMULL E. : An analytic visible surface algorithm for independent pixelprocessing. InACMSIGGRAPH (1984)，pp. 109 - 115.)、僅考慮著色的方法(NORTON A.，ROCKffOOD A. P. , SK0LM0SKI P. T. : Clamping: A method of antialiasing texturedsurfaces by bandwidth limiting in object space. In ACM SIGGRAPH (1982),pp. I - 8.)、后處理方法(P0TMESIL Μ. , CHAKRAVARTY I·: Modeling motion blur incomputer-generated images. In ACM SIGGRAPH (1983), pp. 389 - 399.和 SHINYA M.:Spatial anti-aliasing for animation sequences with spatio-temporal filtering.InACMSIGGRAPH (1993)，pp. 289 - 296.)和PRMan 的方法(COOK R. L. , CARPENTER L.,CATMULL E. : The reyes image rendering architecture. In ACM SIGGRAPH (1987),pp. 95 - 102.)，詳見(jiàn)文獻(xiàn)綜述(SUNG K.，PEARCE A. , WANG C. : Spatial-temporalantialiasing. IEEE Trans. Vis. Comp. Graph. 8, 2 (2002), 144 - 153·)。最近的研究熱點(diǎn)在于改進(jìn)運(yùn)動(dòng)模糊的繪制速度比如利用頻域分析的方法(EGAN K.，TSENG Y. _T.，H0LZSCHUCH N. , DURAND F.，RAMAM00RTHI R.: Frequency analysis and shearedreconstruction for rendering motion blur. ACM Trans. Graph. 28, 3 (2009),93:1 - 93:13.)、著色和可見(jiàn)性分離的方法(RAGAN-KELLEY J.，LEHTINEN J.，CHEN J.，D0GGETT M. , DURAND F. : Decoupled sampling for graphics pipelines. ACM Trans.Graph. 30，3 (2011)，17:1 - 17:17.)、高效的加速結(jié)構(gòu)(H0U Q.，QIN Η. , LI ff. , GUOΒ. , ZHOU K. : Micropolygon ray tracing with defocus and motion blur. ACM Trans.Graph. 29 (2010), 64:1 - 64:10.)以及利用最新 GPU 特性的方法(ROSADO G. : Motionblur as a post-processing effect. In GPU Gems 3 (2007), p. Chapter 27.)等。在交互式繪制運(yùn)動(dòng)模糊領(lǐng)域，GPU上的隨機(jī)光柵化(AKENINE-MiiLLER T.，MUNKBERG J. , HASSELGREN J. : Stochastic rasterization using timecontinuoustriangles. In Proceedings of the 22nd ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS symposium onGraphics hardware (2007)，GH ’07，pp. 7 - 16. 2 和 MCGUIRE M.，ENDERTON E.，SHIRLEY P.，LUEBKE D. : Real-time stochastic rasterization on conventional gpuarchitectures. In Proceedings of the Conference on High Performance Graphics(2010)，HPG ’10，pp. 173 - 182.)是最近研究的重點(diǎn)。但是這些方法需要較高的釆樣率來(lái)減少繪制結(jié)果中的噪聲。基于高效緩存和重用著色計(jì)算的優(yōu)化(LIKTOR G.，DACHSBACHER C. : Decoupled deferred shading for hardware rasterization. In ACMSIGGRAPH Symp. I3D (2012)，pp. 143 - 150. 2)可以用來(lái)減少隨機(jī)光柵化中的超釆樣代價(jià)。從概念上看，這些運(yùn)動(dòng)模糊繪制方法在一定意義上都表現(xiàn)為在給定快門時(shí)間內(nèi)對(duì)場(chǎng)景成像的積分。本專利技術(shù)是基于Schmid等人提出的框架，詳見(jiàn)文獻(xiàn)(SCHMID J., SUMNERR. W.，BOWLES Η.，GROSS Μ. : Programmable motion effects. ACM Trans. Graph. 29，4 (2010), 57:1 - 57:9.)。這個(gè)框架放棄了固定的快門時(shí)間概念，并允許在運(yùn)動(dòng)特效的函數(shù)中決定其操作的時(shí)間長(zhǎng)度。 二、可編程的運(yùn)動(dòng)特效Schmid 等人(SCHMID J. , SUMNER R. ff. , BOWLES H·, GROSS Μ. : Programmablemotion effects. ACM Trans. Graph. 29, 4 (2010), 57:1 - 57:9.)提出了可編程的運(yùn)動(dòng)特效，使動(dòng)畫設(shè)計(jì)師能夠在運(yùn)動(dòng)特效函數(shù)中靈活地決定描繪運(yùn)動(dòng)的樣式。這是通過(guò)擴(kuò)展面片著色器的概念和在一段任意長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)，得到關(guān)于一個(gè)模型的表面經(jīng)過(guò)一個(gè)像素的所有部分的全局信本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種并行的可編程運(yùn)動(dòng)特效繪制方法，其特征在于，該方法使用三角形網(wǎng)格表示虛擬物體，并使用時(shí)間聚合體描述虛擬物體的運(yùn)動(dòng)：該方法首先在一系列離散時(shí)間點(diǎn)上對(duì)物體采樣得到三角形網(wǎng)格表達(dá)，并將相鄰采樣中對(duì)應(yīng)的邊連接形成雙線性曲面片，這樣網(wǎng)格中一個(gè)三角形和相鄰采樣的對(duì)應(yīng)三角形構(gòu)成一個(gè)時(shí)間體元，一個(gè)虛擬物體的所有時(shí)間體元集合構(gòu)成了一個(gè)時(shí)間聚合體；繪制過(guò)程首先通過(guò)一個(gè)預(yù)計(jì)算步驟得到對(duì)應(yīng)屏幕像素的每根光線與時(shí)間聚合體的交點(diǎn)，并連接同一個(gè)時(shí)間體元上對(duì)應(yīng)的交點(diǎn)得到線段存儲(chǔ)到外部文件；然后通過(guò)一個(gè)運(yùn)行時(shí)繪制步驟將線段按照其交點(diǎn)切開(kāi)，再按照用戶指定的采樣率細(xì)分成線元并排序，最后以用戶可編程的方式對(duì)線元進(jìn)行合成得到對(duì)應(yīng)每個(gè)像素的顏色值。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：侯啟明，任重，周昆，黃學(xué)真，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：浙江大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：