一种大规模地形场景的绘制方法

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1、大连理工大学硕士学位论文摘要大规模地形的实时绘制技术是目前人们广泛关注和研究的热点课题，它在战场环境仿真、地理信息系统、飞行训练、防洪减灾和户外游戏等众多领域得到了广泛的应用。目前国内外研究人员针对地形场景的实时绘制进行了大量的研究，努力从算法层次上来提高绘制效率，进而满足实时绘制的要求。但是，当面对复杂的大规模地形时，现有方法仍然存在网格优化操作复杂，绘制效率低的问题。近年来，图形硬件GPU(GraphicsProcessingUnit，图形处理芯片)迅速发展，GPU具有完整的几何变换、光照和纹理计算等功能，它的出现将CPU从复杂的3D几何运算中解放了出来，绘制算法可以把更多的操作交给GP

2、U完成，减轻CPU的负担。因此，通过GPU进行地形绘制处理，充分发挥GPU的性能来提高绘制效率成为一个热点的研究问题。本文将地形绘制算法中的关键处理过程转到GPU中进行，通过GPU的并行计算对算法进行加速，提高了场景的绘制速率。主要工作包括以下三部分：(1)对比分析了现有的地形绘制算法，并在GeoMipMapping算法的基础上给出一种改进的地形多分辨率模型绘制方法：通过一组常驻显存的索引缓存序列，隐式的表达了地形块细节层次，简化了地形多分辨率网格的构造过程，加速了场景绘制。(2)分别实现了几何过渡和裂缝消除。利用GPU可编程流水线和通用计算能力，由GPU完成几何过渡过程中的顶点插值计算，实

3、现了地形块不同细节层次之间的平滑过渡。(3)将上述改进的方法和本单位实际项目相结合，实现了一个基于GPU的大规模地形场景绘制系统。实验结果表明，该系统通过利用GPU的批处理、顶点(象素)编程和通用计算等，充分发挥GPU性能，减少了CPU负担，提高了场景绘制速率。关键词：图形处理芯片；细节层次模型；地形简化；索引缓存序列大连理工大学硕士学位论文ARenderingMethodofLarge-scaleTerrainSceneAbstractReal-timerenderingtechnologyforLarge-scaleterrainisbecomingahotfieldwhichattra

4、ctsmoreandmoreresearchers’attentionatpresent．Ithasbeenwidelyusedinsimulationofbattlefield，GIS，flighttraining,floodcontrollingandoutdoorgam髓etc．Almostresearchforthereal-timerenderingoftheterrainso．2neistostruggletoimproverenderingalgorithmeffici∞cy，thentosatisfytherequirementsofreal-timerenderin昏How

5、ever,whenfacedwiththemassivecomplexterrain,existingmethodssilllexisttheproblemofmeshoptiiiLi7_嘶oncomplicated,renderinglowefficiency．Graphicsprocessmgunit(GPU)hasbeendevelopmgrapidlyinrecentyears．GPUhasthefunctionsofcompletegeometricWartsformation,li#ttextureandcalculationfunctions，anditsappearance谢

6、nmakeCPUbereleasedfromcomplex3Dgeometriccomputations，andRenderingAlgorithm伽givemoreoperationstoGPUtoreduceCPUburden．Therefore,itbecomeshotresearchiSSUCSthathoWwe啪developGPUperformancetoimproverendering娟eiencyinterrainrenderingbasedonGPU．nethesiswillbetransferredtothescenesimplifiedalgorithmforproce

7、ssingGPU,theGPUthroughitsparallelcomputingtoaccelerate，improvethealgorithm'scomputational罐旧ed．Majortaskswillincludethefollowingthre圯parts：(1)皿ethesiscomparesandanalysestheexistingterrainrenderingalgorithm,i