基于GPU的大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、大規(guī)模地形場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制技術(shù)在地理信息系統(tǒng)、虛擬戰(zhàn)場(chǎng)以及三維游戲中有非常重要的應(yīng)用，一直是國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。在GPU出現(xiàn)之前，大規(guī)模地形繪制的研究主要集中在對(duì)地形的裁減和簡(jiǎn)化上，主要利用CPU進(jìn)行處理，地形場(chǎng)景的規(guī)模大小和顯示效果成為研究的瓶頸，隨著大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制技術(shù)在現(xiàn)實(shí)生活中應(yīng)用要求的增加，基于CPU的簡(jiǎn)化算法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前的要求，高速可并行GPU的出現(xiàn)，給大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制研究領(lǐng)域增加了生機(jī)?；贕PU的大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制技術(shù)

2、，充分利用GPU的計(jì)算能力，把圖形流水線的大部分計(jì)算轉(zhuǎn)移到GPU上，結(jié)合前人的層次細(xì)節(jié)模型LOD簡(jiǎn)化算法，設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)性更好，繪制速度不受地形規(guī)模的影響，繪制效果更好的地形實(shí)時(shí)繪制算法成為當(dāng)前研究的目標(biāo)。 在大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制技術(shù)方面，要提高繪制速度，擺脫繪制地形規(guī)模受當(dāng)前內(nèi)存大小和CPU計(jì)算速度的影響，需要在整個(gè)數(shù)據(jù)處理和繪制流程上做相應(yīng)的改進(jìn)：第一，要采用合理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式和壓縮方法，保證網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)募皶r(shí)性。第二，采用合理的緩存機(jī)

3、制和預(yù)取策略，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)取和緩存，保證繪制的實(shí)時(shí)性。第三，在繪制階段，盡量把大量計(jì)算交給GPU來(lái)處理，解放CPU的計(jì)算壓力，充分利用高速GPU的性能，達(dá)到實(shí)時(shí)繪制的目的。 針對(duì)上述問(wèn)題，本論文闡述了大規(guī)模地形實(shí)時(shí)繪制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案：為了擺脫地形規(guī)模受制于內(nèi)存大小和CPU計(jì)算能力的問(wèn)題，本系統(tǒng)采用先把地形分塊，再進(jìn)行小波變換和SPIHT編碼，然后進(jìn)行存儲(chǔ)的方式，這樣經(jīng)過(guò)處理后的數(shù)據(jù)能達(dá)到很好的壓縮效果，有利于在網(wǎng)絡(luò)上采用流式傳輸

4、，降低數(shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的壓力，保證數(shù)據(jù)高速傳輸?shù)奖镜?；為了降低?shù)據(jù)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的依賴，本系統(tǒng)采用二級(jí)緩存機(jī)制和數(shù)據(jù)預(yù)取策略，在客戶端內(nèi)存和顯卡顯存，分別設(shè)置緩沖區(qū)，采用合理的數(shù)據(jù)預(yù)取策略，保證在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候開(kāi)始預(yù)取數(shù)據(jù)，保證在需要更新數(shù)據(jù)時(shí)，需要的數(shù)據(jù)在本地內(nèi)存，增加實(shí)時(shí)性；在繪制流程上，本系統(tǒng)采用適合于GPU處理的方式在GPU上構(gòu)造多分辨率地形，并把小波逆變換，法線動(dòng)態(tài)計(jì)算，T裂縫的消除等占用大量計(jì)算的處理過(guò)程，都轉(zhuǎn)移到GPU上進(jìn)行，減輕了CPU的