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.     

一种复杂场景遮挡剔除的优化算法

采用GPU的遮挡查询功能提出了一种复杂场景的层次遮挡剔除算法,通过交替进行遮挡查询和可见节点的绘制,有效地减少了由于遮挡查询延迟造成的空闲等待时间.为了减少场景中不必要的遮挡测试,将遮挡查询问题描述为最优化决策问题,通过对每一帧遮挡查询的选择进行优化,能够使整个场景绘制的效率近似达到最优.实验结果表明,对于不同复杂度的场景,该算法可以明显地提高场景的绘制速度.     

基于层次细节模型的遮挡裁剪算法

遮挡裁剪和应用层次细节模型是两种有效的三维复杂场景渲染加速算法，为了快速地进行三维复杂场景的渲染，提出了一种结合层次细节模型与遮挡裁剪技术的算法框架，该算法首先在预处理阶段，将场景划分成不同空间层次结构；然后在运行时刻，对较高的空间层次，可应用遮挡裁剪技术判别场景的可见性，并裁剪掉不可见场景部分，而在局部的较低层次上，则应用网格简化方法来选择适当的模型层次细节，实验结果显示，该算法取得了较好的加速性能。     

一种高效的一般多边形线段裁剪算法

直线段的裁剪是图形绘制中的基本问题,针对当前主流的直线段裁剪算法,或者不能适应一般多边形窗口的裁剪,或者在复杂裁剪情况下裁剪效率低下的问题,提出了一种高效的一般多边形线段裁剪算法.该算法排除掉明显不在裁剪窗口内的直线段,以及相交于伪交点的情况,再利用改进的交点计数法确定位于窗口内的区间.实验结果表明,该算法不仅具有高效性,还能适应于复杂的裁剪情况.     

基于主要遮挡物的动态可见性算法

对景物密集的复杂场景 ,提出了基于主要遮挡物的动态可见性算法 .该算法通过场景中预先定义的主要遮挡物 ,动态地形成一个遮挡树 ,位于遮挡树遮挡区域中的景物将被剔除 .当场景按照 BSP树组织 ,并按从前向后的顺序绘制场景时 ,算法具有高效率 .对主要遮挡物采用简化的遮挡物代理 ,对盒子类型的遮挡物提出了一种有效的简化算法 .该算法已经被“RTG三维图形开发工具包”采用 ,经实际验证 ,对复杂场景 ,该算法可以明显地提高绘制速度     

利用可编程GPU实现大规模地形场景的高性能漫游*

对已有算法进行了综述,并针对数据动态调度、自适应网格模型的生成以及数据的组织与数据裁剪等方面进行了研究并提出改进方法,设计了一种基于GPU编程实现的大规模地形场景的实时绘制与漫游算法。利用GPU端完成地形网格更新、地形块的自动选取、高度图和纹理图采样等大部分计算工作,大大减轻了CPU端的计算负载。实验表明,该算法实现简单,内存开销较少,有效提高了地形绘制的效率,适于大规模地形场景的实时高效漫游。     

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.     

基于状态转换优化策略的多属性对象绘制方法

复杂场景的高效绘制是计算机图形学研究中的一个重要内容,目前的研究大多集中在对场景组织及可见性裁剪等降低场景几何复杂度的加速方法上,而针对场景中对象的多属性管理及绘制优化方法的研究较少.由于复杂场景中的对象除了基本几何信息外还包括光照、材质、纹理等多种绘制属性,这些属性的频繁切换将对绘制效率产生极大的影响,进而降低绘制的实时性.为此,提出一种基于状态转换优化策略的多属性对象绘制方法,通过定义绘制状态对场景中对象的属性进行管理,并将绘制状态的转换关系表示为带权有向图,进而利用最优化算法找到绘制状态转换的优化序列.实验结果表明,对于具有多属性对象的复杂场景,该方法能够有效地降低状态转换的开销,提高场景的实时绘制效率.     

基于GPU自适应的环境遮挡算法

针对传统的环境光遮挡算法中不能自适应的问题,提出了基于GPU自适应的环境遮挡算法.该算法充分利用了GPU并行计算技术和离屏渲染技术,快速计算出适合所载入场景的自适应步长;并将传统环境遮挡采样方法和抖动采样的思想相结合,对采样方法进行了改进;同时也简化了传统环境光遮挡算法中最终遮挡值的计算.实验结果表明,该方法不局限于特定场景,不需要对场景进行预处理,可以准确高效的计算环境光的遮挡情况,并且实现实时绘制.     

合取语义缓存的并行查询裁剪

语义缓存可以利用查询之间的语义相关性,是提高数据库查询性能的有效技术之一.传统语义缓存是按谓词来组织的,查询裁剪是串行进行的,算法的时间复杂性是指数级的.基于合取语义缓存模型,提出了并行查询裁剪算法.与现有的语义缓存查询裁剪算法相比,并行查询裁剪算法不但可以将算法的复杂性由指数级降为多项式,而且可以提高缓存的利用率,缩短查询的平均响应时间.     

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.     

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。     

Mobility culling: an efficient rendering algorithm using temporal coherence

Interactive display of complex scenes is a challenging problem in computer graphics. Such current approaches as z‐buffer, level of detail and visibility culling have not fully used the temporal coherence between consecutive frames. When the viewing condition is fixed, the color and depth values of static polygons can be obtained from the result of the previous frame and only the remaining dynamic polygons require rendering. We present a method that enhances the speed of the conventional z‐buffer algorithm by exploiting the above temporal coherence. This algorithm is simple to combine with existing graphics hardware that supports the conventional z‐buffer algorithm. It can manipulate any scene suitable for the z‐buffer algorithm without preprocessing or human intervention. The rendering time is proportional to the number of dynamic polygons in each frame. Experimental results show that our method is faster than the conventional z‐buffer algorithm and the performance enhancement becomes higher as the fraction of static polygons increases. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

大规模外存场景的交互绘制

在场景分割的基础上,提出一种连续分层层次细节模型组织场景,并对视点空间进行划分,为每个视点单元计算恰好满足单元内任意视点屏幕像素误差的场景图节点列表,称为cell-front;然后利用cell-front对外存模型的存储进行重新设计.在绘制时采用多线程技术,绘制线程对当前cell-front进行可见性剔除和视点相关的选择绘制;预取线程采用一种基于视点单元的预取策略,利用视点单元之间cell-front的变化控制预取数据的调度.该算法能够在保证场景绘制质量的前提下,在普通的PC机上实现大规模外存场景的实时交互显示.     

基于场景结合的大规模动态群体可见性计算方法

动态场景的可见性计算对于大规模场景的实时渲染具有重要意义,其中运动中的大规模群体更给可见性计算带来了很大的开销.针对大规模动态群体在建筑物场景内部运动的情况,提出一种与场景结合的动态群体可见性计算方法.在预处理时,根据个体在不同仿真时刻的位置,将其绑定到相应的场景节点中;在实时绘制时,结合场景的可见性判断结果对动态群体中的个体进行可见性判断.实验结果表明,该方法能高效地剔除动态群体中的不可见个体,使大规模动态场景的实时绘制效率得到明显提高.     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域 有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与 实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM 数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法, 通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形 建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth 获取地形纹理,使用Terri Vista 构建三维 地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

Visibility Driven Rasterization

We present a new visibility driven rasterization scheme that significantly increases the rendering performance of modern graphic subsystems. Instead of rasterizing, texturing, lighting, and depth-testing each individual pixel, we introduce a two-level visibility mask within the rasterization stage which facilitates the removal of groups of pixels and triangles from rasterization and subsequent pipeline stages.
Local visibility information is stored within the visibility mask that is updated several times during the generation of a frame. The update can easily be accomplished by extending already available (in hardware) occlusion culling mechanisms (i.e. those of HP and SGI), where it is possible to integrate the additional functionality without any additional delay cycles. In addition to these existing hardware based occlusion culling approaches—which cull only geometry contained in bounding volumes determined as occluded —we are able to significantly accelerate the rendering of the geometry determined as visible . However, our approach does not specifically rely on such occlusion culling hardware.The proposed new rasterization scheme is well suited for hardware implementation, can easily be integrated into low-cost rasterizers, and its scalability can vary upon available chip real estate. Only incremental modifications of modern graphics subsystems are required to achieve a significant improvement in rendering performance.     

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。     

基于改进型四叉树算法的室外大规模场景实时渲染

在大规模场景渲染过程中,场景中节点的存储、查找,以及视域剔除是影响渲染速度的重要因素。采用一种改进型四叉树算法存储和查找顶点,采用迭代算法替换了原有的递归生成算法,利用该四叉树算法实现了射线检测和视域剔除。实验结果表明,该方法能够有效提高室外场景的渲染帧数,利用它在视域剔除上能发挥本身的层次特性和编码的有序性优点,可以避免和减少视域剔除算法中大量直线与面相交的计算,提高视域剔除算法的效率。