15、实时人群渲染技术解析

实时人群渲染技术解析

1. 引言

在实时人群模拟中，我们面临着诸多挑战，需要实现多个关键目标：
- 数量 ：实现数千个角色的实时模拟。
- 质量 ：呈现最先进的虚拟人类。
- 效率 ：高效存储和实时管理海量人群数据。
- 通用性 ：适应多样化的环境和场景。

处理数千个角色时，每个角色需要处理的信息量巨大，即使是现代处理器也面临挑战。简单的处理方式会导致 CPU 和 GPU 频繁进行状态切换，增加开销。为了高效利用计算资源，接近硬件峰值性能，我们需要对数据进行分组处理。接下来，我们将详细介绍虚拟人类的表示方法、架构管道以及相关技术。

2. 虚拟人类表示

为了在有限的三角形预算下显示密集人群，同时满足实时性要求，我们采用了不同层次细节（LOD）的概念。下面介绍创建和模拟虚拟人类的数据结构——人类模板，以及人类模板使用的三种不同层次细节表示：可变形网格、刚性网格和替身。

2.1 人类模板

人类模板用于描述特定类型的人类，如女性、男性或儿童，它包含以下部分：
- 骨骼：由关节组成，代表关节连接。
- 一组网格：所有网格代表同一个虚拟人类，但三角形数量逐渐减少。
- 多个外观集：用于改变虚拟人类的外观，例如改变应用于实例的纹理和纹理颜色。
- 一组动画序列：虚拟人类可以播放的动画序列。

每个渲染的虚拟人类都是人类模板的一个实例，通过使用多个外观集，同一人类模板的所有实例可以看