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.     

基于综合LOD因子的自适应GPU地形渲染

根据四叉树的地形分块数据组织形式,提出一种面向图形处理器(GPU)的自适应地形渲染算法。将综合细节层次因子作为地形块节点评价函数,对静态地形块误差、动态视点依赖误差和视点移动速度进行量化,在顶点着色器上实现高程值的平滑过渡,消除突跃现象,并通过添加“裙”遮盖裂缝。实验结果表明,该算法的地形自适应性较好,具有较高的帧率和GPU利用率。     

GPU实现的快速分层地形渲染算法

随着GPU性能的飞速提升,越来越多的地形渲染算法能够完全由GPU实现.本文提出了一种新的完全基于GPU的地形渲染算法.该算法使用顶点着色器完成中间数据生成,在几何着色器中使用之前生成的信息完成地形的LOD操作和网格的动态生成.该算法不仅具有易于在GPU上实现的特点,同时能够提供无缝的、自适应地形起伏的渲染效果.这也顺应了图形学的主流:将图形计算或对几何体的操作从CPU转移到GPU上,从而做到无需CPU的干预,降低数据传输量,节约通信带宽的目的.实验证明,该算法适合于处理较大规模地形块.     

大规模地形漫游中的实时地形渲染技术

地形漫游已经被广泛应用于游戏、虚拟现实（VR）、飞行仿真和地理信息系统（GIS）等环境中。在传统的仿真中,地形采用艺术家手工建模,但是手工建模价格昂贵,而且不能产生连续的细节层次（Level of Detail,LOD）。大规模的地形渲染算法需要采用细节层次来减少实际需要绘制的地形数据。从产生地形角度入手,分析了几种经典的实时地形渲染技术,并对部分技术进行比较。最后提出对某些方法进行改进,以达到更好的效果,并通过PC机上的实验加以验证。     

基于四叉树的大规模实时地形渲染技术研究

研究了基于四叉树的实时层次细节(LOD)技术,对节点的精制、节点渲染以及T形裂缝的消除等关键技术进行了深入分析和探索,并进行了一定的改进,提出了一种动态更新QuadMatrix的算法.最后,对该算法进行模拟实现,实验结果评估表明,该算法能极大的提高大规模地形渲染的效率.     

基于光线投射的全GPU实现的地形渲染算法

地形渲染算法需要处理大量的地形及纹理数据,影响三维动画显示的流畅性和性能提高。随着GPU绘制能力提高,CPU与GPU的负载失衡逐渐成为制约性能提高的瓶颈。结合现代GPU体系结构,在GPU上实现了基于光线投射（Ray Casting）的地形渲染算法。算法简化了Ray Casting算法,把LOD策略和预裁剪统一到GPU中实现,保证了CPU和GPU之间的负载平衡,同时简化了应用程序的编制。为获得较好效果,还采用查找表（Lookup—Table）的实时纹理合成算法合成纹理,进一步降低了CPU处理纹理数据的开销。实验表明,本文算法不仅充分利用了GPU的处理能力,还降低了CPU负载,提高了动态三维重建的帧刷新率,并获得较逼真的渲染效果。     

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GPU的动态地形实时绘制技术的研究与实现

为了有效解决高逼真动态地形的实时绘制问题,提出了一种基于现代可编程GPU顶点纹理获取(vertex texture fetch,VTF)特性的动态地形实时绘制技术.在研究相关动态地形绘制算法及现代GPU着色器模型的基础上,对基于可编程GPU实现动态地形的技术支持和性能优势进行了分析.最后,以人在松软的地面行走为实例,设计并实现了一个基于GPU顶点纹理获取的动态地形绘制系统.实验结果表明了该技术方案的可行性和有效性.     

基于GPU的大规模地形数据绘制算法

针对大规模地形数据绘制中,对绘制过程快速、生成图像清晰准确的要求,从地形数据的组织、实时绘制时LOD选取标准、层次过渡优化、视锥体裁减等地形可视化的几个关键技术层面着手,提出合理的解决方案。生成的结果表明,该方法能够充分利用GPU进行绘制,可以适用于大规模地形数据绘制。     

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。     

ROAM动态地形渲染算法的改进

三维真实感地形的生成一直是计算机图形学领域中的焦点课题,研究了基于层次细节的实时优化自适应网格动态地形渲染算法,采用了基于地形块包围盒的可见性投影剔除技术的实时优化策略,提出了嵌套包围球方法和屏幕空间误差法相结合的优化算法来改进误差判据,以提高地形绘制的快速性,给出了该层次细节模型在地形渲染中的实现方法。实验证明,通过对实时优化自适应网格算法的实现和优化,在保证一定的地形渲染效果的前提下,减少了开销同时提高了实时渲染速度。     

三维地形真实感绘制及其实时漫游

介绍了分形几何的基本原理,讨论了如何利用中点位移法生成三维分形地形高程数据模型,并在VC与OpenGL结合开发环境下,使得用尽量少的数据量来生成具有真实感的虚拟地形,以及实现交互式动态显示,能快速实时地以第一人称视角进行三维场景漫游,最后对该模型进行了验证分析,表明该方法是一种简单且有效的方法.     

一种面向3D场景的实时自动路径搜索方法

提出一种应用于实时渲染3D场景中的路径搜索实现方法,该方法以3D虚拟场景模型中的多边形为基本对象,根据多边形的拓扑关系,将虚拟场景抽象成连通图形式的中间结果。在这个中间结果中,根据场景地形的通用性属性,利用启发式搜索进行路径搜索,并在路径搜索中有效的任务调度机制优化渲染循环中的路径搜索性能。与传统方法比较,该方法不需要在场景中额外增加人工标记,具有良好计算通用性与性能。     

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。     

大规模地形真三维可视化系统设计与实现*

对已有算法进行了综合及改进,对地形绘制中的四叉树剖分控制、DEM分块、纹理自动分块、地形数据的数据库存储、视见体剪裁、误差控制、裂缝拼接等方面进行了深入研究,提出了改进方法,并结合OpenGL立体显示技术,基于微机平台实现了一个简洁、快速的大规模真三维立体地形实时绘制原型系统,达到了很好的效果.实验结果表明,该算法实现简单、内存开销较少、CPU耗费小,具有较低的时间、空间开销,适于大规模地形的真三维实时可视化.     

由等高线重构曲面的HASMOC方法应用研究

HASM优化控制方法（High Accuracy Surface Modeling-Optimal Control,HASMOC）是在高精度曲面建模（HASM）方法的基础上,增加更多约束条件方程后形成的一种方法。通过对等高线间格网点高程范围的约束优化控制,最小化HASM基本方程的模,HASMOC方法既能保证地形曲面的整体光滑性,又保证地形曲面对于原始等高线数据的忠实性。实际案例表明,HASMOC方法得到的地形曲面结果优于TIN方法的地形曲面模拟结果;比较分析地形曲面的回放等高线、地形光滑程度和地形曲面的高程分布频率等,可以看出,HASMOC方法能较好地克服TIN的缺点。     

Distributed real-time rendering for ultrahigh-resolution multiscreen 3D display

Large-scale autostereoscopic three-dimensional (3D) displays can give audiences a truly immersive feeling with strong visual impact. However, the traditional autostereoscopic 3D display systems are limited by the display hardware, making it difficult to directly achieve large-scale 3D displays with high resolution. Multiscreen splicing with laser backlights can be used for large-scale and ultrahigh-resolution 3D display, but it normally results in subscreen image asynchronization, view zone error, or obvious edge overlapping. To solve the problems mentioned above, a distributed real-time rendering system for ultrahigh-resolution multiscreen 3D display is proposed. Fifteen 3D LCD display devices are driven through a host, cooperating with laser backlights, a lenticular lens array (LLA), and a directional diffuser to display high resolution, high frame rate, large size, and wide-viewing angle 3D images. The resolution of the whole display system can reach 23,040 × 21,600. The rendering system provides a large-scale and real-time 3D scene image with an ultrahigh-definition resolution at a speed of 40 frames per second and high quality.     

高质量的三维纹理硬件体绘制

与光线投射法相比,传统的3D纹理体绘制算法通常难以产生高质量的图像。为了增强渲染图像的真实感与质量,在基于GPU（Graphics Processing Unit）的三维纹理体绘制过程中以交互的速率实现了体阴影效果,并考虑现实图像合成中的可视化感知,提出将基于GPU的高动态范围色调映射技术应用到体绘制得到的结果图片中。最后对一些体数据集进行绘制,实验表明这些技术较好地解决了传统纹理绘制方法的缺点,提高了图像的质量。     

基于圆盘散射模型的无线传感网定位方法研究

在非视距传播（NLOS）环境下,基于圆盘散射模型来构造和引入NLOS误差符合实际的多径通信场景。利用已知锚传感器节点测量得到的电波到达时间和电波到达角等信息对未知节点位置进行定位估计。将圆盘散射模型细化为两种建模,即以未知节点为中心的散射体圆盘模型和以锚节点为中心的散射体圆盘模型,对各模型有针对性的提出定位思路和方法。进行计算机仿真,实验结果表明所提出的定位方法较传统的多种定位法具有更小的定位误差,定位精度较高。同时所提出的定位法不受圆盘散射半径的增大对定位误差的恶化影响,鲁棒性较好,适用面广。     

基于最优化分块的大规模数据体绘制加速方法

GPU加速体绘制已成为体可视化领域的研究热点,然而超出显存的大规模数据无法直接载入,成为GPU应用的瓶颈。分块技术能够在保证图像质量的条件下解决该问题,但分块数据的频繁加载和访问明显降低了绘制速度。针对上述问题,通过建立最优化分块模型得到了大规模数据的最优分块,并通过构造节点编号纹理和改进距离模板设计的方法进一步提高了基于八叉树的分块体绘制算法的绘制速度。实验结果表明,该方法加速效果明显。