基于LOD和運動預(yù)測的大規(guī)模地形實時渲染技術(shù)研究.pdf

1、大規(guī)模地形的可視化受益于計算機技術(shù)、圖形圖像技術(shù)的日益發(fā)展，在諸如地理信息系統(tǒng)、軍事模擬訓(xùn)練系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實領(lǐng)域和大場景游戲等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。大規(guī)模地形的實時渲染作為大型室外場景不可或缺的部分，近年來逐漸成為圖形圖像學(xué)的研究熱點。而在實時渲染時，要滿足畫面真實感的需求時，往往對地形繪制的實時性是一種挑戰(zhàn)。此外，內(nèi)外存之間調(diào)度的大量地形數(shù)據(jù)對渲染的實時性造成了巨大的影響。細(xì)節(jié)層次模型（LOD）作為一種保證繪制實時性的經(jīng)典算法，精簡了地形

2、模型，減少了地形繪制所需的三角形個數(shù)，最終達(dá)到提高渲染速度的效果。同時，結(jié)合合理的磁盤調(diào)度，減少內(nèi)外存之間調(diào)度差異帶來的延遲，進而保證大規(guī)模地形的實時繪制。
　　LOD技術(shù)簡化所要繪制的事物的表面的細(xì)節(jié)層次，減少繪制量，很大程度上使得繪制場景簡單化，進而提高渲染速度。LOD技術(shù)結(jié)合人眼觀察事物的特點，使得近處的事物采用那個較高層次的細(xì)節(jié)模型，呈現(xiàn)更加清晰化，而較遠(yuǎn)事物采用較低層次模型，從而合理的解決場景真實感和渲染速度之間的矛盾。

3、該技術(shù)合理有效地解決了視覺畫面效果與大規(guī)模地形渲染速度之間的矛盾。
　　本文對已有的LOD算法和一些相關(guān)調(diào)度方法進行了深入學(xué)習(xí)，從而結(jié)合數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和地形分塊分層技術(shù)，提出了基于屏幕誤差的LOD模型生成算法；同時，針對內(nèi)外存之間的讀寫速度差異問題，采用一種將所需數(shù)據(jù)提前調(diào)入內(nèi)存的策略，有效的保證大規(guī)模地形渲染的實時性。主要工作具體如下：
　　1.針對大規(guī)模地形實時渲染問題，深入學(xué)習(xí)了已有的算法以及相關(guān)的一些研究成果，進一步了解了

4、LOD模型在大規(guī)模地形實時繪制領(lǐng)域的具體應(yīng)用，同時，對地形細(xì)節(jié)層次模型LOD、事物的可見性判定、采用LOD時的數(shù)據(jù)誤差、紋理映射的相關(guān)技術(shù)以及計算機磁盤合理調(diào)度等技術(shù)。
　　2.在深入學(xué)習(xí)已有的基于四叉樹的LOD地形實時渲染算法的基礎(chǔ)上，提出了一種基于四叉樹包圍球和屏幕誤差的LOD算法。本文的算法將地形渲染的整個過程從預(yù)處理階段和實時繪制階段兩個部分進行探討，將對地形的分塊和構(gòu)造包圍球的工作提前計算，不僅減少了地形數(shù)據(jù)的存儲量，而

5、且很大程度上減少了實時繪制階段的計算量。實時繪制階段，依據(jù)基于投影和包圍球的視錐裁剪方法實時調(diào)入可見地形塊，結(jié)合四叉樹結(jié)構(gòu)建立基于包圍球屏幕誤差的LOD模型，實現(xiàn)大規(guī)模地形的實時渲染。實驗表明該方法有效地提高了地形渲染速度，一定程度保證了地形渲染的流暢。
　　3.結(jié)合改進的LOD算法，提出了一種基于埃爾米特運動預(yù)測的地形實時繪制方法。采用埃爾米特插值算法進行視點運動預(yù)測，提前加載下一視點位置及視線方向的地形數(shù)據(jù)，減少了實時繪制時的