大規(guī)模場景實(shí)時(shí)渲染若干技術(shù)問題研究.pdf

1、大規(guī)模場景實(shí)時(shí)渲染的目的就是保證使用者在交互式的幀率下同大場景中的模型對象進(jìn)行實(shí)時(shí)操作，并實(shí)時(shí)計(jì)算和動(dòng)態(tài)繪制場景中的角色對象位姿，隨著場景中視點(diǎn)的改變，畫面的刷新速度要達(dá)到人眼覺察不到的閃爍，通常每秒20-30幀，不會(huì)產(chǎn)生跳幀現(xiàn)象或者內(nèi)存被耗盡，出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象。目前，隨著數(shù)字?jǐn)z影測量和遙感技術(shù)的發(fā)展，獲取海量數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能，由這些海量數(shù)據(jù)構(gòu)成虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)大規(guī)模的場景，其中模型就有上萬個(gè)甚至幾百萬個(gè)多邊形，再加上高分辨率的衛(wèi)星影像圖作為

2、紋理耗費(fèi)了大量的存儲(chǔ)空間，同時(shí)，還有可能需要環(huán)境光照，動(dòng)畫，聲音效果等特效來增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)感，如果再對地理數(shù)據(jù)的屬性特征和位置特征進(jìn)行實(shí)時(shí)再現(xiàn)，即使再高級的硬件配置也會(huì)顯得力不從心。研究大規(guī)模場景在虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)渲染已經(jīng)成為熱門課題，它在數(shù)字城市的建設(shè)、3D游戲、虛擬戰(zhàn)場、三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展等眾多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。 本文在研究虛擬場景渲染的理論和基于軟件的加速技術(shù)基礎(chǔ)上，以Multigen—Creator為建模工具，以V

3、ega為場景的驅(qū)動(dòng)平臺(tái)，在沒有昂貴的SGI圖形工作站等硬件支持下，運(yùn)用Polymesh算法、對Polymesh改進(jìn)的Irregular Mesh算法、Delaunay算法以及對其改進(jìn)的CAT算法對實(shí)驗(yàn)區(qū)域進(jìn)行地形細(xì)節(jié)層次的生成，通過對生成細(xì)節(jié)層次模型的多邊形數(shù)目統(tǒng)計(jì)、誤差分析、計(jì)算速度和適用范圍得出四種算法的優(yōu)缺點(diǎn)；運(yùn)用大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，對超出圖形硬件生成能力的大規(guī)模場景模型進(jìn)行實(shí)時(shí)管理和調(diào)度，既降低了場景中多邊形的數(shù)目，提高了渲染