基于GPU的大規(guī)模復雜場景渲染優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著計算機圖形學的飛速發(fā)展，尤其是在虛擬現(xiàn)實和游戲引擎兩大熱門領(lǐng)域的研究中，渲染作為呈現(xiàn)絢麗多姿圖形效果的一項核心技術(shù)，被越來越多的研究學者所重視并深入研究；而針對大規(guī)模復雜場景的渲染，應(yīng)用最為廣泛，優(yōu)化難度最高?，F(xiàn)實中，用戶對于渲染質(zhì)量的要求不斷提升，永無止境；而用戶機配置往往性能有限，如何平衡二者之間的矛盾，使得在保證甚至提升渲染質(zhì)量的前提下，提高渲染效率成為了研究熱點與難點。由此，在圖形硬件性能有限的前提下，如何利用算法來提高大規(guī)

2、模復雜場景的渲染效率對計算機圖形學的發(fā)展具有重大應(yīng)用價值和深遠研究意義。
　　一直以來，針對大規(guī)模復雜場景的渲染優(yōu)化方式層出不窮，應(yīng)用最為廣泛的包括遮擋剔除算法，LOD算法，實例化技術(shù)等。作者在前人研究基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的高效的大規(guī)模復雜場景渲染算法，基于Unity引擎下，分別針對復雜場景的地形和地形上的模型進行渲染優(yōu)化算法設(shè)計：第一部分，在保證渲染誤差要求和渲染實時性的前提下，基于改進的GeoClipmap算法，在內(nèi)存和數(shù)據(jù)

3、之間建立一種高效的數(shù)據(jù)加載、釋放策略，緩解渲染過程中海量的數(shù)據(jù)和有限的計算資源之間的矛盾，實現(xiàn)復雜場景地形渲染優(yōu)化；第二部分，首先作者針對傳統(tǒng)的剔除算法設(shè)計改進，棄用了由于自身異步性會造成GPU性能下降的硬件遮擋查詢，選用層次遮擋圖算法進行并行優(yōu)化，層次遮擋圖算法中遮擋圖的構(gòu)建是核心步驟，預處理階段中，通過預設(shè)的遮擋物剔除條件，篩選場景數(shù)據(jù)庫中的物體，衍生出一個遮擋物數(shù)據(jù)庫；運行階段中，算法從遮擋物數(shù)據(jù)庫中提取當前視點下遮擋物集合，并渲

4、染至象空間構(gòu)建層次遮擋圖，最后利用層次遮擋圖對處于視景體內(nèi)物體進行逐一遮擋剔除。同時，通過一個可見物體數(shù)組，將層次遮擋剔除算法與改進的視點依賴LOD算法結(jié)合起來。在預處理階段通過OBB樹生成不同粒度的空間單元集合，然后針對不同視點對每個空間單元進行可見度計算；在運行階段，算法根據(jù)可見度計算結(jié)果，取出當前視點可見物體并根據(jù)物體與視點之間距離動態(tài)選擇LOD；最后將運算結(jié)果寫入三角形渲染序列，發(fā)送至渲染管線。
　　本文最后對大量不同類型