三维地形绘制关键技术研究

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1、电子科技大学硕士学位论文三维地形绘制关键技术研究姓名：陈彪申请学位级别：硕士专业：计算机系统结构指导教师：张建中20090501摘要在计算机游戏、数字展示平台、飞行器模拟、虚拟战场、GIS系统、室外场景仿真等研究中，三维虚拟地形的实时及真实感绘制都是其基础内容。由高度场数据构成的地表数据代表了地面环境的基本特征，因此对高度场数据的绘制效率直接决定了三维虚拟地形实时绘制的效率。然而高度场数据量往往特别巨大，再加上与之联系的纹理数据，往往可达几百兆甚至上吉比特。如此大的数据量对电脑硬件，特别是对个人电脑用户的硬件要求将十分苛刻。因此，三维虚拟地形的加速绘制方法成

2、为地形绘制的关键而核心的问题。本文在这个问题的驱使下，对三维地形的绘制方法，特别是针对个人PC电脑，进行了如下分析、总结和研究工作：1、分析和总结了当前地形绘制算法的主要方法，重点对细节层次(LOD)原理进行了分析。然后详细分析和研究了GeomipMapping几何多分辨率算法、四叉树算法、ROAM算法的原理和实现方法。。2、详细介绍和研究了地形绘制中用到的增强真实感技术。分别是光照技术、动态水模拟、粒子系统，并给出了后三种技术在项目中的实现实例。3、介绍了数字展示平台项目的基本情况。在分析当前主流的地形算法的基础上，结合GPU的硬件特性，对地形渲染方法进行

3、了改进。实现了一种基于GPU的三维地形绘制算法，并将这种算法应用到具体的项目中进行了实践的检验。最后给出了实验数据和分析，结果显示基于GPU的地形算法能够充分利用GPU的计算能力，减少内存和显存之间的数据传输量，提高GPU和CPU之间的并行性，从而增大每秒钟渲染三角形的数量，提高渲染效率。关键词：三维地形，细节层次，GPU编程ABSTRACTInthefieldsofcomputergames，digitaldisplayplatforms，aircraftsimulation，virtualbattlefield，GISsystemsandoutdoors

4、cenessimulationresearch，real—timethree．dimensionalvirtualterrainanditsphotorealisticrenderingisthemostbasiccontent．Heightfielddataconsistingofthegroundsurfacedatashowthebasiccharacteristicsoftheenvironment．Therefore，theheightfielddatadrawndirectlydeterminetheefficiencyofreal．timere

5、nderingofthree．dimensionalvirtualterrain．However,theheightfieldisoftenconsistsofahugeamountofdata．Coupledwiththetexturedata，theterraindataoftenuptoseveralhundredsofmegabytesorevenmorethanGigabit．Suchalargeamountofdatahasputforwardhigherrequirementstothecomputerhardware，especiallyth

6、epersonalcomputerUSerS．Therefore，theaccelerationoftheterrainrenderingalgorithmbecomesthecoreproblem．Drivenbythisquestion，thispapermainlymakesthefollowingthreeaspectsofwork：1、Analyzeandsummarizethecurrentmainstreamterrainrenderingalgorithms，andfocusingonthelevelsofdetail(LOD)princip

7、le．Mainlyanalyzesthemulti-resolutiongeometricMappingalgorithm，thequadtreeflgorithm，theROAMalgorithm，andtheirmethodsofimplementation．2、Introduceandsummarizethetopographicmappinginthetechnologywhichisusedtoenhancerealism．Theyaretheilluminationtechnology,thedynamicwatersimulation，andt

8、heparticlesystem．Thengives