基于GPU的自然場景瀉染優(yōu)化技術(shù)研究.pdf

1、三維自然場景的渲染是虛擬現(xiàn)實(shí)、游戲影視娛樂、地理信息系統(tǒng)等共同的研究舞臺(tái)，具有廣泛的應(yīng)用前景。而復(fù)雜的自然場景中，不僅包括大規(guī)模的地形，還包括各種數(shù)量龐大的植被等，再加上高分辨率的紋理圖片，整個(gè)場景需要渲染的數(shù)據(jù)大得驚人。盡管最近幾年，GPU性能的增長繼續(xù)強(qiáng)于CPU的增長，但對(duì)于無限的場景復(fù)雜性和有限的圖形硬件單位內(nèi)處理能力之間的矛盾，依然需要圖形學(xué)者們用合適的模型和算法在它們之間搭一座橋梁，目標(biāo)是不僅要提高場景顯示的速度，還要有視覺上

2、的真實(shí)效果。
　　 本文通過充分挖掘高性能可編程GPU特性以及圖形API的最新性能，盡可能的把圖形渲染的工作交給GPU，以減輕CPU負(fù)載，使得同一個(gè)系統(tǒng)里面的CPU有更多資源去做物理、人工智能等其他計(jì)算，以提高整個(gè)系統(tǒng)的效率。本文的研究主要是利用可編程GPU來進(jìn)行自然場景渲染的優(yōu)化，取得的研究成果主要有以下：⑴結(jié)合傳統(tǒng)的LOD（層次細(xì)節(jié)模型）技術(shù)，采用實(shí)例化技術(shù)，利用圖形API的最新特性，由傳統(tǒng)的CPU判定合適的LOD改進(jìn)為通過

3、可編程GPU的單pass方法來判定。⑵傳統(tǒng)的視域剔除一般是在CPU上進(jìn)行，而本文利用幾何著色器特性以及變換反饋機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了一種多遍繪制技術(shù)----第一遍先進(jìn)行基于GPU的視域剔除，第二遍再繪制那些最終需要顯示的實(shí)例。⑶在傳統(tǒng)的硬件遮擋剔除技術(shù)上，通過在深度緩沖區(qū)構(gòu)造Mipmap層次深度圖像，實(shí)現(xiàn)了一種基于層次遮擋圖的圖像遮擋剔除算法。由于不需要如傳統(tǒng)方法那樣預(yù)先計(jì)算遮擋體數(shù)據(jù)庫，新的算法更適用于動(dòng)態(tài)的場景。⑷最后通過一個(gè)室外自然場景演示