大規(guī)模復雜場景的實時渲染.pdf

1、大規(guī)模復雜場景實時渲染的應用領域一直以來都比較廣泛，無論是在在線交互娛樂、地理信息研究還是軍事應用領域都有著非常重要的應用，在逐步信息化的今天，工農業(yè)生產的各個領域都或多或少地需要大規(guī)模圖形渲染技術的支持，同時對場景渲染的質量和速度也都有了越來越高的要求，這也就是為什么一直以來這一領域的研究都比較熱。 大規(guī)模復雜場景實時渲染面臨的最大最主要的問題就是海量的數據和有限的計算機計算資源之間的矛盾，主要涉及到海量數據處理和大規(guī)模渲染的

2、問題。海量數據指的是渲染場景數據量上的龐大，這些數據往往無法全部一次性放在計算機內存中，所以就需要一個高效的策略在硬盤和內存之間建立一種數據加載和釋放。然后數據進來之后，如何將他們組織起來，既能滿足渲染的實時性，又能保證渲染的誤差要求，以及在這個過程中產生的一些相關問題，比如裂縫、光照、紋理等，這個問題也是這個領域一直要解決的最主要的問題，前人絕大多數的做法是將地理數據用二叉樹或者四叉樹又或者其它類似結構分層組織，這樣做在頻繁修改頂點緩

3、沖的同時消耗了大量的CPU計算，使得CPU負擔很重。本文要解決的就是在傳統(tǒng)大規(guī)模渲染中CPU負擔過重的問題。 本文的研究目標和內容是將放在利用GPU(圖形處理器)對地形數據渲染進行加速，通過研究GPU處理數據的特性，找出一種利用GPU計算特性的渲染技術。具體研究工作是在GeoClipmap的基礎上對一種基于GPU算法的實現(xiàn)、改進，并做出了一個渲染的軟件系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)中，利用GPU技術，把以前傳統(tǒng)做法的大量CPU計算，比如數據的

4、層次結構計算、精細層次混合計算、裂縫的消除等在大規(guī)模地形渲染中的關鍵環(huán)節(jié)都轉移到GPU上來進行，應用了新的數據結構和組織形式，并在前人基礎上在裂縫消除和光照方面做了一定的改進，提高了效率。 本文的創(chuàng)新和貢獻主要是將前人的GeoClipmap的技術做了裂縫消除方面的改進，使得這個GPU算法更加高效。同時這個GPU算法也大大減輕了傳統(tǒng)CPU的負擔。 在本文的研究工作中，通過仔細研究GPU地形渲染算法，同時加以改進，設計并實現(xiàn)