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LOD的三维作战地形实时渲染技术的研究

与视点相关的三维作战地形实时渲染技术一直是作战仿真领域的热点问题之一。三维作战地形渲染的主要问题是如何缩减三角形的数目问题。该文采用了一种基于四叉树的LOD算法,根据与视点以及和地形本身起伏程度相关的技术来决定地形应有的细节程度,然后递归的分割四叉树的每一个节点,直到到达需要的细节程度,从而较好地解决了实时渲染过程中的三角形数目问题。通过仿真试验,在保证渲染速度的前提条什下,该方法有效地实现了作战仿真系统中实时地形的漫游和不同视场的条件下的地形细节显示。并且具有较高的视觉真实程度。     

大规模三维地形场景实时漫游系统的构建

该文阐述了构建大规模三维地形模型的关键技术,包括地形分块技术、多分辨率模型管理技术、多级纹理贴图技术,给出了实时渲染时的动态调度与管理方法,并对在三维地形中显示文化特征做出一些探索和尝试。最后利用上述提出的技术,做了一些关于某一大规模三维地形实时漫游方面的实验,文中详细列出了这些实验结果。实验结果表明,采用该文提出的方法,可以在普通PC机上实现大规模三维地形场景的实时漫游。     

大规模地形场景三维实时漫游显示技术研究

地对大规模地形场景三维实时漫游显示中存在的技术问题，提出应用虚拟现有现实有关技术的思想，着重解决地形的多级分块表示、纹理多级贴图中数据结构组织的有关问题，最后用软件实现某一大场景地区的地形三维实时漫游显示。     

虚拟场景实时渲染软件优化方法

针对影响虚拟场景实时渲染速度与场景精细度的矛盾,研究了虚拟场景实时渲染的软件优化方法.对虚拟场景构建的设计阶段进行场景分割与预存储,对建模阶段进行模型与贴图的优化处理,对运行控制阶段进行可见性细节层次设置与多线程控制.使用这些优化方法后,在保持视觉效果的同时,有效降低场景的复杂度,减少硬件设备的负担,从而提高实时渲染的速度与交互操作的流畅性.     

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.     

应用Creator的三维实时场景设计

随着计算机技术的不断发展和飞速运行,三维场景以其独到的优势越来越深入人心,受到观众的追捧,因此Creator软件应运而生,为三维实时场景的设计带来更多的便利.以Creator的三维城市建模的设计步骤和多种优化方式展开研究.     

基于物体级BSP树的大规模室外场景渲染

BSP树是图形学领域中用来加速大规模场景计算的重要手段之一.经典BSP树的构造策略是以形体表面的三角形本身作为分割平面,使得树的复杂度非常高,预处理时间长,所以一般适合于室内场景的渲染或碰撞检测.这里针对由许多小模型组成的大规模室外场景的渲染,给出一种构造物体级BSP树并利用其进行渲染的方法.这种方法在视点改变时无需更改BSP树,在视野范围不大的情况下,可以极大地提高渲染速度.实验结果证明了这种方法的有效性.     

ROAM算法及其在地形实时渲染中的应用

三维地形实时渲染由于数据量大,一般显示时不易全部显示所有模型,而是根据视距和地形情况,动态的改变地形显示的层次细节.本文研究基于层次细节LOD的ROAM算法及算法的加块改进来实现对地形的实时渲染.     

三维地形场景局部高精度地形快速更新方法

三维地形场景在很多应用中需要通过及时更新局部高精度地形数据来构建重点区域的精细场景,针对局部区域地形数据的动态更新,提出了基于GPU实时网格细分的局部高精度地形的“镶嵌”算法;通过在GPU中对更新区域的地形网格实时插值细分来增加三角面片数,提高地形模型的几何精度,在有效保证更新区域地形绘制精度的同时,并没有增加内存与显存之间的数据传输压力。实验结果表明,更新区域的绘制精度能够满足要求,且执行效率优于现有的常用算法。     

利用遥感图象生成地形三维实景图

本文介绍了利用遥感形象作为纹理图象，采用纹理映射技术生成地形三维实景图的原理和算法。主要包括：遥感图象上特征点（目标点）坐标的量算；遥感图象与相应地面间透视变换关系的确定；影象灰度的重采样；实景图的显示。最后给出了实验结果。实验表明，这种方法所生成的地形三维实景图，所含信息量大，真实性好，现势性强。     

实时多波束海底地形数据三维瀑布图绘制方法

针对深水多波束测深数据的特点和实时显控的需求,提出了一种通过内存缓存技术以队列方式有效组织多Ping海底测深数据,采用局部更新技术提高数据更新效率,利用查表方法减少顶点高程赋色计算代价,进而结合VBO技术加速渲染过程的实时多波束海底地形探测数据三维瀑布图快速绘制方法,并在三维瀑布图实时绘制过程中实现了支持平移、旋转和缩放等交互操作。对实际多波束海底地形探测数据实时绘制的实验结果表明,该方法高效、稳定、光照效果佳,能很好地满足多波束海底地形探测数据的实时显控需求。     

飞行模拟器视景系统中实时地形的研究与实现

对飞行模拟器视景系统中地形的生成算法进行了研究.为兼顾地形的渲染逼真度与渲染效率,采用LOD(Level Of Detail)算法分割地形网格,同时通过添加修补三角形的方法解决了创建渲染三角形过程中产生的地面撕裂现象.地面的类型和陆地的高度信息使用256色位图来存储,并为地面贴上相应的纹理增加地形的真实性.为进一步提高渲染效率,将地形分块,实时渲染视野范围内的地形块,得到了比较满意的效果.     

实时绘制中的阴影贴图反走样算法研究

阴影是实时绘制中增强场景真实感的有效方法,阴影贴图是目前应用最广泛的动态阴影实时绘制方法,但不可避免地具有基于图像方法的固有走样缺点。分析已有阴影贴图算法中走样的种类与成因,根据走样的影响因素,要想减弱阴影边界走样,就必须提高屏幕对深度纹理的采样率。基于此思路,设计并实现一种基于空间平行分割的新的阴影贴图反走样方法,综合对数分割与平均分割的优点提出新的场景划分方法,并设计外接球的坐标变换方法,最后开发了原型系统对所开发的阴影贴图反走样算法进行实验分析。实验结果表明,在满足实时绘制效率需求的前提下,采用的方法可以有效解决阴影走样问题,改进场景的绘制效果。     

OpenGL Optimizer及其在大规模地形场景漫游中的应用

本文介绍了OpenGL Optimizer的强大功能和体系结构,针对组成地形场景地貌和点、线、面三类地物,阐明了运用该三维引擎创建大规模地形场景的方法,并论述了应用程序的性能优化策略。实例表明应用OpenGL Optimizer在保持场景真实感的情况下大大提高了场景的渲染速度,达到了大规模地形场景实时漫游的要求。     

基于OSG与Qt的FAST三维场景仿真

为解决FAST基地可视化的问题,开发了一套基于OpenSceneGraph(OSG)与Qt的三维场景仿真系统。通过三维建模,计算机程序自动化布局,OSG虚拟场景搭建等,将FAST的场景进行仿真显示。通过数据驱动实现对虚拟场景的实时更新,同时采用OSG的粒子系统来模拟雨雪天气特效场景。该系统将FAST的场景实时显现在技术工作人员面前,具有场景漫游,动态演示等基本人机交互功能,可为FAST基地的实践工作提供辅助决策依据。     

基于空间跳跃的三维纹理硬件体绘制算法

本文提出了一种用于加速三维纹理硬件体绘制的空间跳跃算法。     

三维云的建模和绘制

本文对计算机图形学中三维云的建模和绘制技术进行了概述,主要介绍目前比较典型的基于个体生长的云建模技术和基于物理过程的云建模技术.对基于个体生长技术中比较成功的粒子系统模型、变形球模型、体元模型、过程纹理函数模型进行详细分析,并总结了它们的成果与不足,比较了它们的适用范围,为研究三维云可视化技术提供借鉴.     

一种适合处理动态场景的交互树

介绍了一种适合处理动态场景的交互树。算法利用对象间的逻辑关系组织场景,综合利用面向对象概念和八叉树算法,将场景对象间的逻辑关系存储在交互树中。实际应用表明,该算法在保持八叉树优点的同时可以快速准确地确定交互对象,便于组织动态对象和实现动态对象的运动与交互。     

基于位图的三维地形速绘算法及其OpenGL编程

三维真实感地形是虚拟场景中的基础部分,其绘制的速度与质量是构建三维虚拟场景成败的关键.利用Visual c++环境下的MFC机制,以通用的标准三维图形函数库OpenGL为工具,通过在位图的灰度值与地形高程数据之间建立相应的映射关系,建立标准的地形高程数据组,并依托OpenGL平台快速生成了三维网格地形.为增强地形的真实逼真性,对地形网格的法向量作出多重处理,应用OpenGL的光照和纹理映射技术来生成地形的阴暗效果,最后对三维地形的整个场景进行综合编程,实现了三维地形场景的实时、快速绘制.