高質(zhì)量的實(shí)時(shí)直接體繪制算法.pdf

1、體繪制技術(shù)是科學(xué)計(jì)算可視化領(lǐng)域一個(gè)重要的研究方向，近年來(lái)，由于計(jì)算機(jī)圖形處理器（Graphic Processing Unit，簡(jiǎn)稱GPU）的高速發(fā)展，使得基于GPU的實(shí)時(shí)繪制成了當(dāng)前計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的熱門研究領(lǐng)域之一，本文著重研究基于通用圖形處理器的直接體繪制技術(shù)，力求在繪制的真實(shí)感與交互性能之間尋求一個(gè)良好的平衡。 本文介紹了三維可視化和可編程圖形處理器的概況，分析了可視化的主要流程與基于可編程圖形處理器的圖形流水線，總結(jié)了幾種

2、基于目前最新的可編程圖形處理器的實(shí)時(shí)高質(zhì)量體繪制算法。同時(shí)也給出了這些算法的完整實(shí)現(xiàn)和對(duì)比結(jié)果。本文還分析了傳統(tǒng)基于GPU三維紋理體繪制算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并根據(jù)繪制質(zhì)量和速度提出改進(jìn)傳統(tǒng)算法的技術(shù)。 由于目前GPU的并行和專注計(jì)算的架構(gòu)，使得GPU的浮點(diǎn)運(yùn)算速度遠(yuǎn)大于CPU。在GPU中已實(shí)現(xiàn)的基于紋理面片的體繪制算法，其主要工作都在片段著色器上進(jìn)行，而頂點(diǎn)著色器只進(jìn)行少部分的工作。為克服圖形硬件對(duì)傳統(tǒng)紋理映射體繪制的限制，提出并分析

3、討論了采用頂點(diǎn)編程來(lái)有效地實(shí)現(xiàn)基于紋理的體繪制中的切片組與包圍盒相交過(guò)程的方法。由此保證頂點(diǎn)處理器、片段處理器與內(nèi)存帶寬間工作量的平衡，并結(jié)合空區(qū)域跳躍法與OpenGL的頂點(diǎn)緩沖對(duì)象（vertex buffer object）技術(shù)，進(jìn)一步加快了繪制速度。傳統(tǒng)三維紋理映射算法是以面繪制為基礎(chǔ)的固定管線，因而難以實(shí)現(xiàn)體數(shù)據(jù)中的光照計(jì)算，而本算法可使用自定義光照算法，彌補(bǔ)了原先固定管線中，沒(méi)有像素級(jí)光照的缺點(diǎn)，增強(qiáng)了算法的局部照明效果，實(shí)現(xiàn)P