7、数字文化遗产相关技术解析

数字文化遗产相关技术解析

1. 可见性剔除与 GPU 支持的渲染

1.1 可见性剔除

可见性剔除能够通过层级结构高效地进行。它主要有以下三种类型：
- 背面剔除 ：依据当前视点和视线方向移除物体的背面多边形，仅绘制正面多边形。在数学上，多边形的法向量表示其方向，可通过法向量与视线方向的点积值来判断多边形是正面还是背面。若点积值为负，则为背面；否则为正面。
- 视锥体剔除 ：移除当前视锥体之外不可见的多边形。
- 遮挡剔除 ：用于移除被其他多边形遮挡或隐藏的多边形。现有的遮挡剔除算法有 Z - Buffer、Hierarchical Occlusion Maps (HOM) 和 Portal Culling 等。

1.2 GPU 支持的渲染

传统图形管线完全依赖中央处理器（CPU），但 CPU 并非专门为图形操作设计，它擅长串行工作。而渲染复杂三维场景时，短时间内要处理数百万个三角形顶点和光栅化数百万个像素，使用 CPU 实现全三维实时渲染非常困难。

近年来，可编程图形处理单元（GPU）发展迅速，具有强大的并行处理技术、多流能力、宽带数据传输、增加的内存容量等优势。此外，GPU 自身还不断增强图形的高级操作，如遮挡剔除、纹理映射、透明和半透明处理以及景深效果处理等。因此，人们开始将部分图形管线处理和图形算法从 CPU 转移到 GPU，这在虚拟现实和计算机模拟领域尤为明显。

2. 计算机动画与仿真技术

2.1 基于物理的动画

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