大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的實(shí)時(shí)渲染.pdf

1、大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染的應(yīng)用領(lǐng)域一直以來都比較廣泛，無論是在在線交互娛樂、地理信息研究還是軍事應(yīng)用領(lǐng)域都有著非常重要的應(yīng)用，在逐步信息化的今天，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域都或多或少地需要大規(guī)模圖形渲染技術(shù)的支持，同時(shí)對(duì)場(chǎng)景渲染的質(zhì)量和速度也都有了越來越高的要求，這也就是為什么一直以來這一領(lǐng)域的研究都比較熱。 大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景實(shí)時(shí)渲染面臨的最大最主要的問題就是海量的數(shù)據(jù)和有限的計(jì)算機(jī)計(jì)算資源之間的矛盾，主要涉及到海量數(shù)據(jù)處理和大規(guī)模渲染的

2、問題。海量數(shù)據(jù)指的是渲染場(chǎng)景數(shù)據(jù)量上的龐大，這些數(shù)據(jù)往往無法全部一次性放在計(jì)算機(jī)內(nèi)存中，所以就需要一個(gè)高效的策略在硬盤和內(nèi)存之間建立一種數(shù)據(jù)加載和釋放。然后數(shù)據(jù)進(jìn)來之后，如何將他們組織起來，既能滿足渲染的實(shí)時(shí)性，又能保證渲染的誤差要求，以及在這個(gè)過程中產(chǎn)生的一些相關(guān)問題，比如裂縫、光照、紋理等，這個(gè)問題也是這個(gè)領(lǐng)域一直要解決的最主要的問題，前人絕大多數(shù)的做法是將地理數(shù)據(jù)用二叉樹或者四叉樹又或者其它類似結(jié)構(gòu)分層組織，這樣做在頻繁修改頂點(diǎn)緩

3、沖的同時(shí)消耗了大量的CPU計(jì)算，使得CPU負(fù)擔(dān)很重。本文要解決的就是在傳統(tǒng)大規(guī)模渲染中CPU負(fù)擔(dān)過重的問題。 本文的研究目標(biāo)和內(nèi)容是將放在利用GPU(圖形處理器)對(duì)地形數(shù)據(jù)渲染進(jìn)行加速，通過研究GPU處理數(shù)據(jù)的特性，找出一種利用GPU計(jì)算特性的渲染技術(shù)。具體研究工作是在GeoClipmap的基礎(chǔ)上對(duì)一種基于GPU算法的實(shí)現(xiàn)、改進(jìn)，并做出了一個(gè)渲染的軟件系統(tǒng)。在這個(gè)系統(tǒng)中，利用GPU技術(shù)，把以前傳統(tǒng)做法的大量CPU計(jì)算，比如數(shù)據(jù)的

4、層次結(jié)構(gòu)計(jì)算、精細(xì)層次混合計(jì)算、裂縫的消除等在大規(guī)模地形渲染中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)都轉(zhuǎn)移到GPU上來進(jìn)行，應(yīng)用了新的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織形式，并在前人基礎(chǔ)上在裂縫消除和光照方面做了一定的改進(jìn)，提高了效率。 本文的創(chuàng)新和貢獻(xiàn)主要是將前人的GeoClipmap的技術(shù)做了裂縫消除方面的改進(jìn)，使得這個(gè)GPU算法更加高效。同時(shí)這個(gè)GPU算法也大大減輕了傳統(tǒng)CPU的負(fù)擔(dān)。 在本文的研究工作中，通過仔細(xì)研究GPU地形渲染算法，同時(shí)加以改進(jìn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)