大型网格模型简化和多分辨率技术综述

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1、万方数据第22卷第4期计算机辅助设计与图形学学报v01．22No．42010年4月JournalofComputer_AidedDesign&ComputerGraphicsApr．2010大型网格模型简化和多分辨率技术综述张亚萍，熊华，姜晓红，石教英(浙江大学cAD&cG国家重点实验室杭州310058)(yapingzhang@cad．面u．edu．cn)摘要：网格简化和多分辨率绘制是2种对于提高绘制性能非常有效的技术，但对于大型网格模型，这2种技术的设计和实现本身也存在诸多难点．文中综述了大型网格模型简化和多分辨率技术

2、的研究进展，首先分析和比较基于网格分割、基于外存数据结构和基于流式策略的大型网格模型简化方法，然后介绍和比较大型网格模型多分辨率表示的设计、构建和绘制技术．最后总结并展望了该研究领域的发展趋势．关键词：大型网格模型；网格简化；多分辨率表示中图法分类号：TP39lASurVeyofSimplificationandMultiresolutionTechniquesforMassiVeMeshesZhangYaping，XiongHua，JiangXiaohong，andShiJiaoying(St4抛K掣L口60r口幻叫D厂

3、cAD＆GG，Z^巧妇以g踟i钟M妇，胁竹g柚他310058)Abstract：Themeshsimplificationandmultiresolutiontechniquesaretwoofthemostefficientapproachestoimprovetherenderingperformance，buttheirdesignandimplementationformassivemeshesarestillverydifficult．Thispaperfirstgivesanintroductiontothes

4、tate—of-the—artofthesimplificationandmultiresolutiontechniquesformassivemeshes．Massivemeshessimplificationmethodsbasedonmeshcutting，out—of—coredatastructuresandstreamingprocessingarethenanalyzedandcompared．Thedesign，constructionandrenderingtechniquesofmultiresolut

5、ionrepresentationformassivemeshesarealsopresentedandcompared．Finally，discussionsandpotentialresearchdirectionsaregiven．Keywords：massivemeshes；meshsimplification；multiresolutionrepresentation近年来，大规模数据集的交互式显示和可视化正逐渐成为一种基本需求，其主要应用于包括游戏、电影、CAD、虚拟原型和科学可视化等诸多领域中[1]．然而，随

6、着三维建模、仿真和数据捕获技术的发展，包含数十亿几何图元的大型三维网格模型变得十分普遍．受限于内存容量、总线带宽和CPU处理性能，交互式绘制这类网格模型具有很大挑战．为此，研究人员提出了许多绘制加速技术来解决该问题，例如并行绘制、可见性剔除、网格简化、多分辨率绘制、网格排布优化、网格压缩等[2]．其中，网格简化和多分辨率绘制是2种提高绘制性能非常有效的技术．但是对于大型网格模型。这2种技术的设计和实现本身也存在诸多难点．例如，St．Matthew模型包含约37200万个三角形，完全在内存中简化该模型需要近55GB内存容量[

7、3]，普通PC机显然难以满足此要求．此外，受限于CPU的处理速度，大型网格模型的简化和多分辨率构建一般耗时很长，给下游应用带来了极大的不便．因此，面向大型网格模型的简化和多分辨率技术成为近几年计算机图形学领域的研究热点之一．本文将介绍大型网格模型简化和多分辨率技术的研究现状和最新进展，分析比较各种技术的关键思想及其优缺点，讨论并展望该研究领域的发展方向．收稿日期：2009一03—31；修回日期：2009一08—17．基金项目：国家自然科学基金重点项目(60533080)l浙江省重点科技项目(2008c11105)．张亚萍(

8、1979一)，女。博士研究生，主要研究方向为计算机图形学、可视化；熊华(1978一)，男。博士，主受研究方向为计算机图形学、虚拟现实；姜晓红(1966一)，女，博士。副教授．主要研究方向为虚拟现实，图像处理；石教英(1937一)，男，教授。博士生导师，主要研究方向为计算机图形学、虚拟现实、计算机体系结构