大规模地形渲染技术的研究与实现

文章针对大规模地形渲染中显示质量和显示速度之间的矛盾问题,采用基于四叉树的LOD技术,在地形简化的评价系统中考虑距离标准与地形粗糙度基础上,增加考虑运动矢量与观察矢量以完成大规模地形的网格构造,同时结合雷达视锥体剔除法,提高渲染速率,并综合受约束的四叉树消除裂缝,实现大规模地形实时渲染.实验结果表明该系统在基本保证场景的真实性前提下,较快地实现大规模地形的渲染,取得较好的渲染效果.     

一种基于DX9的大规模地形渲染算法的研究

大规模地形渲染在飞行模拟、基于地形的计算机游戏、地理信息系统(GIS)、虚拟旅游等很多领域有着重要应用.大规模地形的实时渲染算法一般采用视见体裁剪和视点相关的连续细节层次等技术来减少实际需要绘制的地形数据.该文使用微软DirectX 9 API,通过地形分块和正负顶点距离算法实现快速裁剪,并提出一种通过插入顶点序列来实现裂缝消除的算法,然后通过使用四叉树实现连续细节层次地形简化.实验结果表明,该算法能在当前主流微机上达到较高帧速率和较好的绘制效果.     

基于GPU的大规模地形实时漫游系统的研究

为了解决地形绘制受制于CPU计算能力的问题,采用可编程图形处理器(graphic processing unit,GPU)来处理多分辨率地形的构造、小波逆变换、动态法线计算等绘制流程计算量比较大的负载,采用客户端数据缓存和数据预取策略,实现了多用户网络地形漫游时绘制质量的控制,实验证明该方案满足了大规模地形漫游的需求.     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过分块策略对规则网格进行区域分割,采用空间填充曲线对分块网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

基于GPU的平滑地形可视化算法

提出了一种基于GPU的平滑地形可视化算法,侧重于解决地形可视化方法面临的时间连续性和空间连续性问题。算法采用了规则地形块的批LOD可视化方法。基于平滑过渡的思想,考虑了地形块相邻层次间的过渡和相邻的不同地形块间的边界匹配关系,以地形块的区域划分为基础,为每个顶点实时分配相应的过渡权值,在地形块的绘制过程中同时完成了不同LOD层次以及不同地形块间的平滑过渡,实现了整个地形的平滑可视化。面向GPU的算法设计与实现保证了其执行效率。针对典型数据集,该算法能够以较高的帧率完成大规模地形的实时平滑漫游,避免可视化过程中的裂缝和突跳等不连续现象。     

宏三角形的大规模地形漫游算法

提出了一种基于了"宏三角形"网格的地形漫游算法(Hyper-ROAM)。该算法可以充分利用现代GPU的硬件特点,实现大规模地形数据的实时连续细节层次渲染。通过改变该算法中的宏三角形内部复杂度,传统的ROAM算法成为了Hyper-ROAM算法的一个特例。实验证明ROAM算法并非是Hyper-ROAM算法所有特例中效率最高的一种,适当选择宏三角形的秩,可以大大提高渲染效率。     

基于层次块的大地形实时细节合成及渲染算法

为解决渲染真实大地形场景面临的数据获取困难问题,减轻海量地形数据存储与调度的压力,提出了基于层次块实时生成可控的地形细节,完成地形渲染的新方法。采用了层次块结构组织采样数据。给出了基于层次块生成可控细节的方法,使用块网格细分增加采样点,提出了基于Perlin噪声的可控多重分形算法计算细节,保证了生成的细节受真实采样点属性控制。采用统一的细节选择标准完成了细节合成与LOD方法集成,其结果与原始地形块共同构成了动静结合的双层自适应层次结构,实现了视相关的大地形渲染。面向GPU实现了实时合成算法。实验分析表明了该方法能够利用有限的真实地形数据实时产生与实际地形特征相近的细节,完成大地形渲染。     

一种大区域地形的实时漫游方法

提出了一种地形简化方法,该方法在获取了不同分辨率的规则网格数字高程模型（digital elevation model,DEM）数据块之后,结合视点参数在保证输出图形质量的情况下对网格进行简化,产生一种密度均匀变化的不规则网格。对于给定的原始分块,所能产生的不规则网格组合数是有限的。为了避免简化所占用的时间开销,用模式文件存储所有可能产生的网格,漫游时,直接调用模式文件进行绘制。该方法能够保证各分块之间的无缝拼接,使绘制数据的冗余量大大减少,在保证输出图形效果的同时,大大提高了绘制速度,采用该方法可以实现67帧/s的高帧速漫游。     

基于GPU的实时人群混合绘制

虚拟现实技术中,大规模人群的绘制需要绘制终端具有很强的计算能力,为了提高人群动画的实时渲染速度,本文提出了一种基于GPU的人群绘制方法.通过使用静态层次细节(LOD)技术,结合几何和动态Impostor的混合绘制方法,进行实时人群绘制.实验结果表明,本文的人群混合绘制方法CPU与GPU之间负载均衡,可以获得更好的绘制效率.     

基于向量融合的GPU算法

传统的光线投射算法能够得到清晰的体绘制图像，但由于其运行量巨大，导致速度慢，性能低。J．Krue ger等人提出了基于GPU的光线投射算法大幅度地提高了绘制性能，但在图像融合阶段仍未能充分利用GPU的向量运算的优势。为此，本文将图像融合阶段部分标量运算转换为向量和矩阵运算，绘制性能得到了进一步提升。     

一种视点相关的实时海洋渲染算法“研究生论坛”

针对模拟仿真系统对海洋模拟效果实时性和真实性的严格要求,提出一种视点相关的海洋渲染算法。在实时性上,使用快速傅里叶变换的频谱统计模型计算视点近处的海洋运动细节,使用Perlin噪声扰动的方式模拟视点远处的海洋运动,并对远近过渡区域进行alpha混合处理;在真实性上,构建视点相关的海洋网格并通过实时坐标转换使其能够适用于全球漫游,并结合实时光照和水底折射渲染海水颜色。文章提供了能够适用全球范围海洋真实模拟的新方法。实验表明该算法在展现逼真海洋视觉效果的同时,具有较高的渲染帧率。     

虚拟战场的特效渲染及表达

针对三维可视化引擎对战场特效表达和真实感的不足,文中基于图形加速处理器的虚拟战场渲染绘制,分析了图形处理器与中央处理器的差别和可编程的图形流水线的绘制过程,通过底层图形学语言OpenGL、Cg引入特效渲染和绘制技术.实验结果表明:图形加速处理器渲染的战场特效更加逼真,提高了渲染效率,并且实现了通信链路、雷达探测、导弹尾焰、爆炸等虚拟战场特殊效果的可视化.     

大型气柜底板焊接变形的控制

分析了焊接应力和变形产生的原因,并提出相应的预防措施、治理办法.     

基于改进四叉树算法的VR场景实时渲染

论述了一种基于四叉树结构的LOD技术对虚拟场景快速渲染的方法,以提高VR场景的实时渲染速度.通过建立四叉树结构将场景分割为规则的多个小块,利用线索法改进了以往递归遍历四叉树的过程,提高了遍历速度.对于边界的裂缝处理,文中采取将距离阈值加入到节点评价系统中,通过缩减边和剖分的方法将其消除.通过实验分析了此算法的效率.