基于连续HLOD的大规模场景快速绘制算法

大规模场景的快速绘制是虚拟现实技术重要的研究课题之一.为了加速场景的绘制,一般采用层次细节模型和可见性裁剪方法,但是现有算法在处理大规模场景时存在着局限性.本文提出了一种新的大规模场景快速绘制算法,该算法在场景层次划分的基础上,利用拓扑结构可变的网格简化方法为场景层次计算连续的分层层次细节模型（HLOD）;然后在实时绘制阶段,对场景分层层次细节模型进行视点相关的全局和局部细化,并结合快速有效的视域裁剪,从而大大加速了场景绘制速度.实验结果表明该算法是简单有效的,并且算法还可以进一步扩展到外存方式.     

基于概率计算模型改进的相关性层次遮挡裁剪算法

对复杂动态场景进行高效的可见性裁剪是实时绘制领域研究中的一个重要问题.围绕该问题开展工作,并针对相关性遮挡裁剪算法中的问题进行了改进.针对相关性层次遮挡裁剪算法存在冗余和不必要遮挡查询的问题,给出了一种概率计算模型.通过比较遮挡查询时间开销与绘制时间开销的数学期望,改进了相关性遮挡裁剪算法中遮挡查询的查询策略,从而进一步缩小了查询集合,使遮挡查询更加合理.实验结果表明,该算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂动态场景有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

基于面向对象八叉树的飞机虚拟维修场景渲染

为了加速大规模虚拟场景的渲染速度,采用基于面向对象八叉树的方法对场景进行渲染。该方法将面向对象技术与传统八叉树技术相结合,采用面向对象八叉树剖分虚拟场景,对场景进行管理;将物体结构树的最小零部件作为最小存储单元,采用叶节点保存对象信息,减小树的存储量和处理时间,降低算法的计算负担;在面向对象八叉树的基础上,采用模型遮挡裁剪算法对位于视域范围内的模型进行遮挡裁剪,减小实际渲染的物体数量,提高渲染速率。通过对飞机虚拟维修场景进行渲染实验,证明了该方法的有效性。     

基于虚拟现实的渲染优化算法

随着虚拟现实技术的不断发展，对虚拟场景的真实度要求也越来越提高.然而在虚拟场景中，复杂的地形、大量的植被和建筑使需要渲染的数据量大得惊人，故渲染速度成为了虚拟现实技术的一大瓶颈.现有的研究并不能很好的提升虚幻引擎中的渲染速度，还会出现“突越”和对视野外模型剔除效果差的问题.本文提出一种游戏线程与渲染线程并行和双层裁剪算法.首先在虚幻引擎中将游戏线程与渲染线程并行以提升渲染速度，然后使用淡入淡出细节层次算法进行第一层裁剪，最后使用缓慢剔除算法进行第二层裁剪，提升剔除效果.实验证明，该方法与串行线程相比渲染速度提升了40%，与传统单层裁剪算法相比，帧率也达到了55.     

GPU上的水彩画风格实时渲染及动画绘制

论文提出了一种基于GPU 的对三维场景进行实时水彩画效果渲染的方法。 该方法的大部分过程使用图像空间的技术实现。算法将画面分为细节层、环境层、笔触层分 别渲染,再进行合成。在过程中使用环境遮挡、shadow mapping 等技术进行快速的阴影计算, 并使用图像滤镜的方法模拟水彩的多种主要特征。由于该方法以图像空间的技术为主,因此 可以利用GPU 并行处理的特点对计算过程进行加速,进而达到实时的渲染速度。最后建立 动画脚本分析系统,进行实时动画渲染,表明该方法在计算机动画、游戏等数字娱乐产业领 域有较大的应用潜力。     

HLODs模型在场景快速绘制中的应用

论述了一种基于视相关分级细节层次的场景简化的算法，加速场景绘制速度。预处理阶段利用八叉树构造场景的分层次结构；实时渲染阶段，采用多线程进行场景的实时绘制：根据视点进行可见性剔除，根据屏幕误差选择合理的分级细节层次，利用数据管理调度进行数据的实时更新。在保持图像的保真度条件下，可实现场景的快速绘制。     

利用反向投影实现的实时软阴影映射算法

基于阴影映射算法,提出一种利用反向投影实现的实时软阴影的新算法。算法对每个光源都产生对应的阴影图,使用阴影图作为对场景的离散化表示,引入可见因子来计算场景点的亮度信息,并采用GPU片元着色、层次阴影图、自适应精度等方法加速阴影渲染。实验表明,算法非常适合于实时渲染复杂、动态的场景,可以很好地处理遮挡物的融合,并且很容易在可编程图形硬件上实现。     

基于改进型遮挡查询的复杂场景漫游算法

场景漫游中存在大量复杂模型时,由于其巨大的几何与纹理数据量,渲染速度会随之显著变慢.提出一种改进的大规模场景实时漫游技术,有效地利用了GPU的硬件遮挡查询技术.与以往的方法相比,通过一种改进的可见性分类查询队列,能同时减少遮挡查询次数和渲染状态的改变;并使用一种简单有效的排序方法,解决了同类方法中出现的遮挡错误的问题.实验证明该方法能有效提高复杂场景下漫游的渲染速度.     

一种基于二叉树结构的大规模地形实时渲染方法

对于大规模地形而言，地形场景的实时动态渲染一直是人们关注的重点。该文在充分研究现行场景实时加速绘制算法的基础上提出了一种基于二叉树结构视相关的动态多层次细节地形渲染算法。文章主要分析了地形场景数据管理与实时调度、视相关多层次细节模型与可见性判断以及网格三角化中的裂缝处理等关键问题，并给出了相应的解决方法，最后改进了一种视相关节点重要性度量准则来进行帧频控制。实验结果表明该方法在保持地形场景逼真的情况下，有很好的帧稳定性，较好地实现了大规模地形的实时动态渲染。     

全局遮挡图

基于一种有效的全局可见性的紧凑数据表示形式——全局遮挡图,文章给出了一种新的针对视点活动区域的遮挡剔除算法,对一个视点活动区域,全局遮挡图表示了一组位于空间各个方向上的可见性临界面,这些可见性临界面提供了一个不可见性判据——凡是位于该临界面后的物体必是不可见的,全局遮挡图的优点在于：(1)大小与场景复杂度无关,仅取决于空间方向的离散精度;(2)可用深度图像的方式压缩存储;(3)判断遮挡性时计算量小,同时,文章提出一种自适应构建全局遮挡图的方法,该方法综合利用了图像空间和景物空间技术的优势,适用于普遍的三维场景模型,该文在一个城市场景中对算法效率进行了测试,结果显示遮挡剔除算法可有效地提高绘制效率。     

一种基于松散八叉树的复杂场景可见性裁剪算法

针对传统八叉树方法的不足,在采用松散八叉树组织场景、利用八叉树空间划分优点的同时弥补其局限性.为提高遮挡查询效率,将子节点依视点排序,针对复杂场景采用双层裁剪技术以进一步提高性能.实验结果表明,文中算法对深度复杂度高、面片数量大的复杂场景具有较好的裁剪效率,能够很好地满足实时绘制的要求.     

虚拟环境中大范围三维地形模型简化方法研究与实现

大范围三维地形模型生成技术是虚拟自然环境和虚拟仿真领域中视景系统的重要组成部分,本文基于真实地形数据的地形生成及实时显示技术,分别介绍了常用的地形简化方法视截体裁剪技术、细节层次模型(LOD)技术和多分辨率纹理贴图(mip-map纹理)技术,并提出了一种基于视点变化的地形模型简化方法——基于视点自动裁剪的多LOD模型生成技术。     

三维游戏场景中动态物体的遮挡剔除算法

在游戏场景中使用遮挡剔除技术后会比不使用的场景提高30%到70%不等的FPS,所以应尽量将遮挡剔除技术加入到游戏引擎中,而且遮挡剔除技术并不是只能使用到portal引擎中,它可以被使用到任意技术构建的引擎中。而由于现存的遮挡剔除算法对动态物体达不到真正的剔除,本文提出了一种剔除场景中动态物体的算法——区间扫描线Z缓冲器算法,并阐述了该算法的基本原理及实现步骤。     

Quick-VDR: out-of-core view-dependent rendering of gigantic models

We present a novel approach for interactive view-dependent rendering of massive models. Our algorithm combines view-dependent simplification, occlusion culling, and out-of-core rendering. We represent the model as a clustered hierarchy of progressive meshes (CHPM). We use the cluster hierarchy for coarse-grained selective refinement and progressive meshes for fine-grained local refinement. We present an out-of-core algorithm for computation of a CHPM that includes cluster decomposition, hierarchy generation, and simplification. We introduce novel cluster dependencies in the preprocess to generate crack-free, drastic simplifications at runtime. The clusters are used for LOD selection, occlusion culling, and out-of-core rendering. We add a frame of latency to the rendering pipeline to fetch newly visible clusters from the disk and avoid stalls. The CHPM reduces the refinement cost of view-dependent rendering by more than an order of magnitude as compared to a vertex hierarchy. We have implemented our algorithm on a desktop PC. We can render massive CAD, isosurface, and scanned models, consisting of tens or a few hundred million triangles at 15-35 frames per second with little loss in image quality.     

An algorithm for LOD by merging near coplanar faces based on gauss sphere

LOD（Level of Detail)models are widely used recently to accelerate the rendering of 3D scenes.An algorithm that creates multiple levels of detail for 3D scene y merging near-coplanar faces is presented in this paper,First a Gauss sphere is defined for the model of scene and it is divided into meshes near-uniformly.Then,the faces of objects are attached to the respective spherical meshes according to their normal direction.If faces attached to the same mesh are connected with each other,they are merged to form a near coplanar patch (Superface),Isolated vertices inside the patch are removed and the patch is retriangulated.To further imporve the simplification,vicinity vertices on the boundary of the surface patch are merged.In the algorithm,a planar separate rule planar-enneatree is adopted to set up a hierarchical structure of the Gauss sphere,which is used to support the hierarchical model of the scene(LOD),the experimental result shows that the algorithm can achieve desired simplification effects.     

一种基于块和视点相关的大范围地形简化方法与实现

文章简要总结了LOD进行地形简化的一般方法,介绍了一种通过稀疏采样技术实现LOD自动生成的算法。结合DEM均匀网格模型,以“块”作为地表模型大面积简化的空间单位,同时考虑了视点视向相关因素的影响,建立了多LOD数据结构保存各层模型,大大降低了大范围地景的复杂度和计算量,有效地简化了地表模型的绘制,提高了地景生成效率。该方法通过VisualC++6.0和OpenGL编程实现了一个三维的复杂地景生成系统,进一步验证了算法的有效性。     

一种基于OC的大规模场景可视化算法

为了实现大规模三维场景的有效剔除,在简要分析了已有可视化算法之后,提出了一个完整的采用遮挡剔除的场景可视化算法.首先使用八叉树对场景进行组织和管理,接着在生成层次遮挡图的基础上,对潜在被遮挡体进行覆盖测试,并提出了可以较早结束测试的方法,随后根据硬件遮挡查询的结果将物体送往渲染.最后给出了一种基于开放图形引擎OGRE(Object-Oriented Graphics Rendering Engine)的实现架构以及算法特点分析.     

基于多线程并行的大规模场景交互漫游研究

针对大规模三维场景的交互漫游,提出了一种基于多线程并行调度解决方案,并给出了相应的交互漫游算法.该方法使用离散层次细节技术结合视点相关的动态连续层次细节选择和过渡的批LOD技术.在预处理阶段,对大规模场景进行分层分块处理;在实时漫游阶段,采用多线程并行技术:绘制线程利用四又树层次进行可见性剔除和视点相关简化获取当前可绘地形,并将其提交给GPU进行绘制.预取线程通过预测视点的位置,从外存预取相关的几何数据并调入内存.将该方法应用于具体实例,取得了良好效果,证明了该并行方法的有效性.