基于libMini的动态地形实时渲染算法

为了减少地形动态变化时的地形计算时间,满足动态地形实时可视化的需要,在地形渲染库libMini的基础上,依据地形动态变化的局部性特点,以及库中LOD(Level ofDetail)算法的具体实现方式,运用局部更新的思想,提出了一种动态地形实时计算和渲染算法.算法避免了在地形动态变化时进行大量重复计算,使得在地形动态变化时所需的计算量大大减少,达到实时渲染要求.实验表明,算法使得局部地形动态变化时地形计算和渲染的时间从秒级降低到毫秒级,可以满足实时渲染要求.     

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.     

大规模三维地形可视化算法研究进展

大规模地形可视化是大型户外环境模拟不可缺少的组成部分,也是近年来可视化领域的研究热点,在游戏、仿真、虚拟现实、地理信息系统等领域有着广泛的应用。本文重点讨论了国内外学者在该领域的研究方法和最新研究进展以及尚未解决的问题。从数据拟合和模型简化两个方面叙述了自适应地形可视化建模方法,根据对现代图形硬件是否友好,将地形模型简化算法归纳为面向CPU的细粒度LOD算法和面向GPU的粗粒度LOD算法两类,同时描述了建模过程中存在的空间不连续问题以及各种解决方案,详细阐述了支持大数据集绘制的out-of-core技术,最后总结并分析了地形可视化建模领域的发展趋势和今后的研究重点。     

基于LOD的海量地形数据并行渲染技术

随着地球空间信息技术的发展,建立具有海量空间数据的大规模虚拟地形场景越来越重要. 然而,面对海量的地形数据,如何简化地形,提升绘制与渲染效率,是地形渲染的关键. 本文对LOD地形渲染技术、大规模数据集的分析与处理、并行计算等相关技术进行了研究,提出了基于LOD的海量地形数据并行渲染技术. 该技术首先使用LOD四叉树简化地形,其次结合多核CPU并行计算的方法提升效率,最后结合大规模数据调度策略,实现了海量地形数据的并行渲染,并分析对比了非并行和并行情况下的实验结果. 本文所取得的理论与技术方面的成果可为大规模场景渲染提供新的技术思路.     

基于三角形二叉树的实时大规模地形渲染算法

提出一种大规模地形渲染算法,对大规模地形进行分块,用三角形二叉树表示地形网格,在实时漫游中,通过强制分割和强制合并实时更新网格,充分利用帧与帧之间的连贯性并自动避免裂缝。实验结果表明,该算法可以有效提高ROAM算法性能,能以较高帧速实现大规模地形的实时漫游。     

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.     

GPU实时构建四叉树的快速地形渲染算法

针对传统四叉树场景渲染CPU占用率高、带宽开销大的缺陷,提出一种适合于GPU实现的四叉树场景分割和渲染算法.利用纹理和像素着色器实时构建四叉树,使用几何着色器实现GPU对四叉树的遍历和场景分割;针对已有的动态构建算法中裂缝消除算法难以用GPU实现的缺点,通过在四叉树构建中引入"过渡集"的概念,有效地消除了不同分辨率层次之间可能出现的裂缝.实验结果证明,与传统的动态构建算法相比,文中算法易于GPU实现,无需CPU干预,并降低了带宽开销,可以达到较高的帧速率.     

基于嵌套四叉树的高程拟合战场地形实时渲染

地形场景是整个虚拟战场推演系统的重要组成元素。由于现代战争中融合陆海空各军种庞大的武器元素和环境元素,地形渲染可获取的资源十分有限,而涉及的数据量却非常巨大,是影响整个系统性能的瓶颈。针对该问题,设计静态和动态结合的嵌套四叉树结构组织大地形数据,以实现大数据的动态平衡调度;提出基于环形索引模式的高程拟合算法来避免不同分辨率模块间的裂缝。实验表明,该方法不仅有效提高了推演系统的实时性和沉浸感,还极大地降低了系统的资源负载率。     

基于曲线拟合函数和GPU的地形无缝渲染

针对大规模地形实时渲染时不同层次细节过渡产生的画面不连续性问题,以及计算机实时调度大量数据而造成帧速较低的问题,提出了一种基于曲线拟合函数和GPU加速的地形实时绘制方法。根据采样数据点采用最小二乘法构造曲线拟合函数,通过曲线函数控制不同层次网格顶点的布局,从而消除因层次细节变化产生的裂缝。同时根据分辨率不同构建金字塔模型,针对不同层次细节区域数据进行有损或无损压缩,依据视点运动预测实时解压相应数据。实验表明,该方法在地形实时渲染阶段,在保证了较高帧速率的同时,利用视点运动预测保证了帧速率变化小,有效的消除了裂缝,增强了画面效果。     

海量地形实时动态存储与绘制的GPU实现算法

为了降低实时更新和存储海量地形的形变数据对动态绘制速度的影响,提出一种基于整数小波变换与限制性四叉树相结合的GPU并行动态存储与绘制算法.首先设计面向CUDA并行且无损的基于块的整数小波变换算法和SPIHT压缩算法,提高地形压缩比以减小数据传输量,同时解决了海量地形动态数据存储的编解码的实时性问题,实现了局部动态地形数据的实时存储;然后将小波系数、限制性四叉树层次结构以及模板技术相结合,提出一种自适应三角化和绘制的并行处理算法.实验结果表明,对于海量地形数据,文中算法可以在实现后端及时保存局部形变数据的同时,前端可以保持较高的绘制帧率.     

超量外存地表模型的实时绘制技术

提出一种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内网格点进行多分辨率排列,并基于分块多分辨率对地形网格实时调度和页面预取．文中算法利用块模型进行分块视域剔除和分块LOD场景渲染．在多线程分块多分辨率调度和渲染策略下,大大减少了模型的I／O负载,可以在有限环境下满足实时场景绘制要求．     

一种支持大规模多种精度地形的实时绘制算法

为加强大规模地形数据的表现能力,通常采用地形叠加或地形编辑等方法在局部地形数据上构建更高精度的细节模型.因而如何将大规模地形数据与具有高精度的细节数据进行实时融合与绘制成为一个迫切需要解决的问题.基于Geometry Clipmap方法对这一问题开展研究,给出了一种支持大规模多种精度地形的实时绘制算法.在预处理阶段,对大规模地形数据采用clipmap结构进行组织,对细节数据使用mipmap结构进行组织;在运行阶段,重点针对clipmap更新所引起的不同种精度数据间特有的"F"形空洞进行分析和处理,使用过渡带结构对空洞区域进行修补,并对修补后的顶点进行了平滑处理.实验结果表明,该方法有效解决了"F"形空洞并支持大规模地形及细节数据的实时绘制.     

一种视点相关的多分辨率地形实时绘制方法

本文提出了一种基于视点的地形分块策略，并以四叉树结构来组织地形分块，提出了一种利用受限四叉树对地形网格实时剖分的改进算法，实现了与视点相关的连续多分辨率地形网格的简化和实时绘制。     

一个交互实时的多分辨率地形绘制系统

本文设计并实现了一个交互实时的多分辨率地形绘制系统，介绍了系统的组成、实时优化方法的以及地形几何和纹理数据表示和管理方法，并通过一实例对地形绘制系统的性能进行了评价。从绘制结果看，系统对地形进行实时优化时折衷考虑了国象绘制质量和绘制速率，在图象质量没有有明显退化的情况下极大地改善了地形绘制的性能。     

ROAM算法在超大规模地形渲染中的应用

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用.ROAM算法是目前使用最广泛的网格构造算法之一.本文提出了一种改进的ROAM算法实现,并且和地形数据分块技术、视锥裁减技术相结合,进而提出了一种解决超大规模地形数据的实时渲染问题的方法.这种方法可以实现地形的连续细节层次渲染,并且可以利用帧和帧之间的关联性,极大地提高了渲染速度.基于本方法实现的原型程序在普通的PC机上取得了很好的渲染效果.     

大规模多分辨率地形实时绘制算法研究

为解决海量地形数据无法实现直接、连续地实时绘制的问题,根据小波分析的特点,提出了基于小波分析的多分辨率地形模型生成算法.该算法利用小波分析对数字高程模型(DEM,digital elevation model)数据进行简化压缩,采用四叉树结构来表示地形,构建视点相关多分辨率地形模型.实验结果表明,该算法使需要的地形数据量大为减少,能高效地生成地形的多分辨率模型,并且地形的逼真程度高.因此,该算法结构简单、便于实现大规模地形实时绘制.     

一种大规模地形的高效绘制算法

大规模地形的实时可视化是仿真和虚拟地理环境系统的重要问题。文章提出了一种基于规则网格的视点相关的地形模型实时生成及绘制算法。该算法采用类似于纹理多重映射的技术,以屏幕误差作为细分的依据,通过基于地形小块的自顶向下的细分来实时生成地形连续LO D模型。在PⅣ1.7G、集成显卡、256M B RAM的硬件平台上,本算法可实现对257×257个采样点地形的实时漫游.实验表明,该算法具有较低的时间、空间开销,适于大规模地形的实时可视化。     

结合快速层式DCT和动态LOD的地形压缩绘制技术

为了解决大规模地形实时渲染中地形数据的传输、存储和处理效率问题，提出了基于快速层式DCT的嵌入式零树编码对地形数据进行压缩，然后结合基于视点的动态LOD完成地形绘制。用快速DCT代替传统DCT对地形数据进行变换，按空间位置重组不同频率子带，对低频做逆DCT后作为下层输入，重复上述步骤直到满足要求；在获得的多分辨率频带上执行零树编码；结合动态LOD重新渲染地形。实验结果表明，该算法计算相对简单，压缩率与帧速率得到了有效的提升，绘制效果更加契合人眼的视觉感受。     

Efficient Geometry Compression for GPU-based Decoding in Realtime Terrain Rendering

We present a geometry compression scheme for restricted quadtree meshes and use this scheme for the compression of adaptively triangulated digital elevation models (DEMs). A compression factor of 8–9 is achieved by employing a generalized strip representation of quadtree meshes to incrementally encode vertex positions. In combination with adaptive error-controlled triangulation, this allows us to significantly reduce bandwidth requirements in the rendering of large DEMs that have to be paged from disk. The compression scheme is specifically tailored for GPU-based decoding, since it minimizes dependent memory access operations. We can thus trade CPU operations and CPU–GPU data transfer for GPU processing, resulting in twice faster streaming of DEMs from main memory into GPU memory. A novel storage format for decoded DEMs on the GPU facilitates a sustained rendering throughput of about 300 million triangles per second. Due to these properties, the proposed scheme enables scalable rendering with respect to the display resolution independent of the data size. For a maximum screen-space error below 1 pixel it achieves frame rates of over 100 fps, even on high-resolution displays. We validate the efficiency of the proposed method by presenting experimental results on scanned elevation models of several hundred gigabytes.