基于GPU的平滑地形可视化算法

提出了一种基于GPU的平滑地形可视化算法,侧重于解决地形可视化方法面临的时间连续性和空间连续性问题。算法采用了规则地形块的批LOD可视化方法。基于平滑过渡的思想,考虑了地形块相邻层次间的过渡和相邻的不同地形块间的边界匹配关系,以地形块的区域划分为基础,为每个顶点实时分配相应的过渡权值,在地形块的绘制过程中同时完成了不同LOD层次以及不同地形块间的平滑过渡,实现了整个地形的平滑可视化。面向GPU的算法设计与实现保证了其执行效率。针对典型数据集,该算法能够以较高的帧率完成大规模地形的实时平滑漫游,避免可视化过程中的裂缝和突跳等不连续现象。     

宏三角形的大规模地形漫游算法

提出了一种基于了"宏三角形"网格的地形漫游算法(Hyper-ROAM)。该算法可以充分利用现代GPU的硬件特点,实现大规模地形数据的实时连续细节层次渲染。通过改变该算法中的宏三角形内部复杂度,传统的ROAM算法成为了Hyper-ROAM算法的一个特例。实验证明ROAM算法并非是Hyper-ROAM算法所有特例中效率最高的一种,适当选择宏三角形的秩,可以大大提高渲染效率。     

基于分块的大规模地形实时渲染方法

将地形数据分块技术、层次细节模型（LOD） 技术、改进的ROAM 算法和数据预取技术等相结合,提出了一种超大规模地形数据实时渲染方法.通过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网格进行多分辨率排列,并建立三角形节点顺序与剖分点之间对应关系的快速检索,实现数据快速调度;视见体投影简化分块裁剪算法降低可见性判断的复杂度,提高了计算效率;改进的四队列ROAM实时构网算法,很好地利用了相邻帧的相关性,有效地提高了渲染速度;基于视点预测、部分数据常驻内存的多线程数据预取实现了场景规模基本不相关的连续LOD实时渲染.实验结果表明,该算法高效可行,适合于海量地形场景的快速渲染和交互漫游应用.     

三维电子海图地形可视化技术研究

针对三维海底地形数据获取和多分辨率显示展开对三维电子海图的研究.利用加权平均法将从二维电子海图中提取的水深数据插值为规则格网数据,并采用四叉树结构对数据进行组织.为提高散乱地形数据检索效率,给出了一种散乱数据索引方法.基于细节层次思想,设计了一种四叉树节点误差评价系统,以实现地形简化和提高渲染效率.实验结果表明,在实现海底地形连续多分辨率显示的基础上,满足了细节层次思想对图形渲染的要求,并具有较高的显示速度和较好的图形效果.     

一种大规模地形的实时绘制算法

提出了一种视点相关的地形连续细节层次 (LoD)模型的实时生成及绘制算法 .该算法采用一种基于四叉树的自顶向下的细分来实时生成地形连续LoD模型 .算法中 ,以屏幕误差的估算值作为细分的依据 ,并实现了基于三角形的细分 .讨论了快速裁剪、地形连续LoD模型的生成、强制分裂、三角形化等地形可视化中的关键问题 .在PⅢ 5 5 0MHz,2 5 6MBRAM ,Geoforce2 5 6的硬件平台上 ,本算法可实现对 4K× 4K个采样点地形的实时漫游 .实验表明 ,本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     

一种基于DX9的大规模地形渲染算法的研究

大规模地形渲染在飞行模拟、基于地形的计算机游戏、地理信息系统(GIS)、虚拟旅游等很多领域有着重要应用.大规模地形的实时渲染算法一般采用视见体裁剪和视点相关的连续细节层次等技术来减少实际需要绘制的地形数据.该文使用微软DirectX 9 API,通过地形分块和正负顶点距离算法实现快速裁剪,并提出一种通过插入顶点序列来实现裂缝消除的算法,然后通过使用四叉树实现连续细节层次地形简化.实验结果表明,该算法能在当前主流微机上达到较高帧速率和较好的绘制效果.     

基于四叉树结构的地形可视化建模

介绍了一种可行的大规模地形动态三维可视化的实现方法。结合实际地形高程数据,采用四叉树结构来组织地形顶点,应用视相关的动态层次细节技术来减小系统实时运算量。探讨了裂缝消除的方法,实现了基于普通PC机的视点漫游和实时绘制功能。     

基于细分着色的飞行仿真地形建模方法

针对飞行仿真中大地形数据量大、细节丰富导致的渲染负载重、帧率不稳定问题,提出一种基于细分着色的地形建模方法。该方法以几何裁剪图为框架构建视点相关的多分辨率地形结构。首先,在CPU中生成若干个细分控制点并存入顶点缓存。每层几何裁剪图根据顶点缓存中的细分控制点在索引缓存中生成能够表示几何裁剪图结构框架和状态的索引点,经CPU传至GPU。其次,在GPU读取索引点后通过细分着色器生成自适应三角形面片。在渲染循环的更新阶段,仅需对几何裁剪图的变化区域进行索引点替换,可完成几何裁剪图的状态切换。最后,按照自内向外的顺序,依次对每层（最内层除外）几何裁剪图的内侧边（与下一层的共享边）进行增加细分着色控制点的操作,从而增加内侧边三角形面片,使其与内层几何裁剪图相对应,消除几何裁剪图相邻层次间因分辨率不同引起的“裂缝”现象。实验证明,该方法能充分利用显卡硬件的最新特性,在实时渲染中减少CPU向GPU传输的顶点数量,使渲染负载相对平衡,提升渲染效率和地形实时漫游的帧率稳定性,并提供一种简单有效的“裂缝”消除方法,在保证大地形细节真实程度的同时,满足飞行仿真中对大地形绘制实时性与稳定性的要求。     

基于投影网格算法的海面波浪模拟

针对海面波浪模拟中实时性与渲染效果无法同时兼顾的难题,提出了一种基于投影网格多细节层次的低采样频率算法。先用投影网格算法对海面建模,生成一个海平面网格,同时在近视点处降低采样频率,解决网格过密所造成的海面网格走样问题;再采用快速傅里叶变换计算海面高度场,为海面添加波浪;最后结合纹理动画技术和Normal Mapping算法添加海面纹理,并分三次对纹理进行采样,来增强海面的水纹细节,建立了具有高真实感的动态海面波浪模型。实验表明,该方法减少了计算量,具有实时性;还模拟了海面的细微扰动,提升了算法渲染的逼真度。     

基于视觉特征ROAM地形简化研究

实时优化自适应网格(ROAM)地形绘制算法是目前使用最广泛的网格构造算法之一.在研究和实验的基础上,提出了一种基于视觉特征的ROAM地形简化算法,该算法根据人类的视觉特征,引入视域裁剪和地平线遮挡剔除相结合的方法,进一步简化了ROAM算法渲染的地形模型.实验结果表明,该算法能实时动态地生成地形模型,基于本方法实现的原型程序在普通的PC机上取得了理想的渲染效果.     

大比例尺地形仿真中地形建模与实时绘制技术的研究

大比例尺地形环境仿真以TIN DEM为基础,可精细描述复杂的地形环境,但是在建模、实时绘制以及应用等方面都较以Grid DEM为基础的中小比例尺地形环境仿真更为复杂。文章研究了大比例尺地形环境仿真在建模过程中模型与场景的融合问题及实时绘制中TIN DEM的分块问题最后以实践为基础给出优化设计的实例。     

大规模地形快速渲染算法的研究

探讨了如何有效地进行大规模地形的快速绘制，并详细介绍了一个基于mip-map技术的地形渲染算法的原理及其实现过程。     

视点相关的实时多分辨率地形显示算法

多分辨率地形技术是实时绘制复杂地形的最有效的工具.在对以往各种算法进行研究的基础上,提出了一种基于二叉树的多分辨率地形优化方法,同时综合考虑视点对节点分辨率的影响;提出了适合于视点变化的节点评价函数,同时改进了裂缝的消除方法.算法对节点的层次细节给予了精确的描述并提高了执行效率.算法在绘制速率和地形真实性之间作了良好的折衷,也符合视点变化的特点,提高了地形的渲染速度,达到了实时交互的目的.     

一种视点相关的地形三维实时渲染算法

地形三维可视化过程中Hoppe包围球视区裁剪算法计算距离时,包含了大量的乘除开方运算,效率低下,对部分节点建立的包围球扩大了节点占据的空间,易造成节点误判.针对这些情况,提出了一种新的地形渲染算法.该算法首先根据视图体投影对节点进行粗略判断,然后对相交部分数据块建立节点包围球进行二次判断,避免了节点误判造成的大量分解操作,提高了三维地形实时渲染的效率.     

Terrain Rendering LOD Algorithm Based on Improved Restrictive Quadtree Segmentation and Variation Coefficient of Elevation

Aiming to deal with the difficult issues of terrain data model simplification and crack disposal, the paper proposed an improved level of detail (LOD) terrain rendering algorithm, in which a variation coefficient of elevation is introduced to express the undulation of topography. Then the coefficient is used to construct a node evaluation function in the terrain data model simplification step. Furthermore, an edge reduction strategy is combined with the improved restrictive quadtree segmentation to handle the crack problem. The experiment results demonstrated that the proposed method can reduce the amount of rendering triangles and enhance the rendering speed on the premise of ensuring the rendering effect compared with a traditional LOD algorithm.     

网络地形漫游的数据传输与缓存方法

为了解决网络地形漫游时的连续性问题,缓解网络数据拥塞时的数据供应压力,通过分析地形几何数据与流媒体数据在组织方式及漫游时数据预取方向的不同,结合基于GPU的绘制技术,设计了新的地形数据传输及缓存方法.该方法根据客户端处理能力及网络性能划分地块的粒度,由客户端生成多分辨率地形并缓存部分数据,降低绘制数据对网络性能的依赖.在运行时刻根据视点位置确定周围地块的传输规则,使各地块数据的传输量根据运动方向进行自适应调整,保证了漫游时绘制的连续性,大大提升了网络地形绘制的性能和效果.     

基于GPU的大规模地形实时漫游系统的研究

为了解决地形绘制受制于CPU计算能力的问题,采用可编程图形处理器(graphic processing unit,GPU)来处理多分辨率地形的构造、小波逆变换、动态法线计算等绘制流程计算量比较大的负载,采用客户端数据缓存和数据预取策略,实现了多用户网络地形漫游时绘制质量的控制,实验证明该方案满足了大规模地形漫游的需求.