大规模地形真实感渲染技术研究

针对快速增长的数据规模和计算机图形硬件处理能力之间的矛盾,对大规模地形真实感渲染技术进行研究。采用基于四叉树的层次细节算法渲染大规模地形,设计四叉树地形的存储结构,以视距和地形粗糙度的双重标准确定地形节点的细节程度,给出利用裙边修补裂缝的方法。实验结果表明,该技术能快速实时地完成大规模地形数据的调度和场景的真实感渲染。     

基于动态LOD四叉树算法的地形三维可视化

LOD模型是在虚拟现实技术中经常被采用的一种加快图形生成速度的主要方法。所谓的LOD建模,其实质就是采用一定的算法思想将原有的网格地形数据进行重组,得到一种更加便于实时绘制使用的数据结构。在利用四叉树方法进行LOD建模的过程中,其关键就在于怎样对原有的网格数据进行四叉树分层。LOD地形渲染过程中当相邻的节点或块之间分辨率不一致时会出现裂缝现象,结合动态LOD四叉树算法利用节点分割和渲染的规律,采用一种新的裂缝消除方法。     

面向GPU的批LOD地形实时绘制

为提高大规模地形实时渲染时的绘制效率,提出一种使用地形分块作为处理单元的批LOD算法。在预处理阶段,将多分辨率的地形数据划分成适于GPU批处理的分块,使用四叉树进行分块的有效组织。在此基础上,提出一种基于分块绘制的LOD误差标准,简化层次选取的计算量,通过增加"裙"和进行几何变形实现了层次间的有效过渡;实时绘制过程中,使用视锥裁剪减少进入图形硬件的数据量,利用地形四叉树列表和预测机制实现地形数据的有效加载管理。实验结果表明,本文算法能够充分发挥图形硬件的性能,具有较高的地形实时渲染效率。     

基于ROAM的大规模地形渲染研究

针对大规模地形渲染数据量过大的问题,采用ROAM算法进行多分辨率渲染,通过分块地形数据加载,可视区域定位,地形粗糙度和视点位置,对地形进行有选择的细化,提高地形的构建效率.在实时漫游中,通过强制分割和强制合并实时的调整三角网格,从而提高大规模地形帧率.     

基于四叉树的分形地形实时动态生成算法

介绍一种结合分形算法与四叉树算法生成动态随机地形的新方法,并提出一种融合地形中点位移法及四叉树递归分割算法的实时优化算法,利用可见性剔除的简化策略和三角形扇的数据简化存储方式,解决地形绘制的裂缝、突跳问题,采用纹理混合贴图方式的渲染方法实现该层次细节模型的地形渲染。通过对该算法的实现和优化,在保证一定地形环境的视觉真实程度前提下,减少开销,从而达到提高实时渲染速度的目的。     

基于枚举四叉树的多分辨率几何图像绘制方法

为提高多分辨率几何图像的实时绘制效率,将枚举四叉树思想引入到传统四叉树的设计中,提出以单个枚举四叉树节点作为独立渲染单元的方法,极大地减少了绘制函数的调度次数.针对实时绘制时几何图像不同层次边缘易产生裂缝的现象,采用枚举四叉树的结构,在数据预处理阶段构造基础渲染节点时用分段函数消除节点内部的裂缝;实时绘制阶段在GPU上使用反正切函数控制顶点偏移,消除节点间的裂缝.实验结果证明,枚举四叉树结构能充分利用GPU的批量处理能力,有效地提高了绘制效率;裂缝处理算法易于GPU实现,获得了较高的帧率和较好的绘制效果.     

海量地形数据的管理和交互策略优化

针对海量地形绘制中有限的计算机内存与海量地形数据之间的矛盾,对海量地形数据采用瓦片金字塔模型进行了建模,分析了瓦片最优值的选取,根据四叉树瓦片拓扑关系提出一种高效的四叉树瓦片检索方式,并给出了基于瓦片的数据压缩思路与方法。对海量地形数据与三维显示的交互策略从数据预装载、双缓存机制、多线程技术、内存优化等方面进行了分析和优化,并结合经典的Geometry Clipmaps算法进行了地形绘制,实验结果具有较好的渲染效果和较高的实时性,证明了优化策略的可行性和有效性。     

基于限制性四叉树LOD大规模地形预处理算法

LOD（Level Of Detail,层次细节）技术是解决大规模地形实时渲染的关键技术之一,通过这种技术可以较好地简化场景的复杂度,减少图形显示的失真度,满足一定的实时性要求。传统的算法将四叉树和LOD技术相结合将大规模数字高程模型数据（DEM）进行分块,并对块内数据按照分辨率的大小分层存储。通过对四叉树的研究,在限制性四叉树的基础上引入预处理算法,提高了地形读取速度,增强了实时显示效果。该算法是基于限制性四叉树的一种高效的规则网格划分方法,内存开销少,降低了CPU的负担。实验结果表明该算法提高了地形导入的效率,能实现大规模地形的实时漫游。     

分块LOD大规模地形实时渲染算法

针对大规模地形渲染时内存消耗大、帧速率低的问题,提出一种基于线性四叉树的分块层次细节实时渲染算法.在Geomipmapping算法的基础上,首先通过降采样获得相同尺寸的高程数据,结合不同缩放、平移因子,离线建立地形块金字塔结构;然后构建地形块的线性四叉树索引,并定义更为合理的地形块调度准则;最后利用垂直裙带法消除裂缝,设计基于GPU的morphing方法实现顶点的几何过渡.实验结果表明,文中算法能明显减少高程数据存储量,有效地降低了CPU处理时间和GPU渲染批次;在保证画面平滑流畅的同时,达到了较高的渲染速率.     

基于LOD的自适应无裂缝地形渲染

提出了一种新型三角形簇作为GPU的图元绘制单元,结合LOD技术实现了自适应的无裂缝地形渲染.该三角形簇,称为N-簇,分为8种基本类型,不同尺寸和位置的地形网格块都可以通过这8种基本类型进行缩放和平移得到.采用二叉树数据结构组织N-簇,每个二叉树节点对应一种N-簇,同时存储了N-簇的缩放及平移.结合八边形误差算法进行场景LOD的构建,避免了不同LOD层次间过滤产生的T-连接.由于大规模地形的高程数据量及纹理数据量非常庞大,不能一次性载入内存,采用四叉树数据结构分块组织高程数据和纹理数据,在程序运行时进行数据块的动态加载.实验结果表明,N-簇提高了地形三角形网格的绘制效率,同时,整个算法能自适应地进行无裂缝地形渲染,并能满足大规模地形场景实时绘制的要求.