武汉大学数字文化遗产研究中心
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文化遗产高真实感展示解决方案

文化遗产高真实感展示最大的问题是高精度模型数据量和实时渲染计算量之间的矛盾。一方面,为了真实表现文物的外形和细节,需要用高精度、高分辨率的三维几何模型和纹理贴图,导致了巨大的数据量;另一方面,真实感的实时渲染,涉及到大量的几何变换、深度计算、光线追踪、阴影计算、骨骼动画等大规模的运算,为保证实时性,对参与实时渲染的数据量要求较严格。

本团队提出的文化遗产高真实感展示解决方案利用法向贴图等方法解决单体模型数据渲染优化问题,利用大场景数据动态调度技术,包括:数据组织与空间索引、多线程调度、缓存管理、场景管理与渲染队列、多层次细节等方面的优化,解决整体场景渲染问题。通过单体模型和整体场景优化渲染技术相结合,实现大型文化遗产场景的三维高真实感实时渲染。

对第三代靖江王庄简王陵场景(包含模型数量为1302个,包含约486万三角形和多边形面片和1686张纹理贴图)的三维仿真效果如下图所示。该场景在主要配置配置为CPU/3.07GHz的i3、内存/8GB、显卡/650Ti的台式机上,平均渲染效率为每秒35帧,完全可以达到实时渲染的要求。



原始模型、简化后的模型、法线贴图和应用法线贴图的简化模型


麒麟石刻像照片与模型对比


文化遗产高真实感展示解决方案技术框架


文化遗产高真实感展示效果