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位移映射是最近比较流行的一种用于表现物体表面细节的模型特效。由于传统凹凸映射只是单纯对模型表面作贴图处理,“立体感”并不逼真,很难对表面细节加以显示。而位移映射改变了网格本身的几何信息和拓扑信息,配合光影效果渲染可以更加逼真的展现物体表面的凹凸细节,使场景和物体更具有真实感。
本文针对三维游戏展现细致物体表面的需要,提出一种快速自适应网格细分算法,并运用该算法实现位移映射表示物体表面的凹凸纹理细节。本文首先对表现物体表面细节的三维真实感图形的三种不同技术——纹理映射、凹凸映射和位移映射分别进行了介绍,并详细描述了位移映射的实现原理和过程;其次对自适应细分算法进行了研究,基于三角网格提出了自适应Loop细分算法的一种新的实现方法;最后将该自适应细分方法用于位移映射技术,并在三维游戏引擎中进行了实现,文章还对渲染技术进行了一定探讨。在自适应细分算法的实现上,本文提出一种基于面的二-四叉树的数据结构,用类似Red-Green三角形法的方法来解决Crack现象,和采用Mask、虚拟点技术来计算新分裂点的几何位置,在空间复杂度、时间复杂度上取得平衡,用较少的空间冗余换取了计算的简化,且能快捷的实现由高层细分向底层细分的回溯,快速的实现了不同视角的三维构建。
本文提出的方法较好地实现了具有丰富表面细节模型的凹凸真实感,并较好的解决了图形细化中场景大、复杂度高、硬件空间占用大、运行时间等问题,能够很好地满足三维游戏中对场景、物体高逼真表面细节的要求及快速生成和渲染。本文提出的方法可以应用在三维游戏引擎中,并有较好的应用前景。