基于缓冲对的地形绘制算法的研究与实现

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1、四川师范大学学位论文独创性及使用授权声明本人声明：所呈交学位论文，是本人在导师竖趁丝撞指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。本人承诺：已提交的学位论文电子版与论文纸本的内容一致。如因不符而引起的学术声誉上的损失由本人自负。本人同意所撰写学位论文的使用授权遵照学校的管理规定：学校作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者须授权所在大学拥有学位论文的部分使用权，即：1)已获学位的研究生必须按学

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3、理论专业研究生：谭德林指导教师：谭良教授摘要地形绘制算法对硬件的依赖性较强，根据其所依赖的硬件可以把其分为以CPU为核心的地形绘制算法和以GPU为核心的地形绘制算法。基于CPU的地形绘制算法是在GPU成为业界主流之前的主流地形绘制算法；随着计算机图形硬件的发展，基于GPU的地形绘制算法成为了主流的地形绘制算法，其中最具有代表性的是GeoMipMapping地形绘制算法，文中以GeoMipMapping地形绘制算法作为主要的研究对象。与其它事物的发展相比，计算机硬件的发展速度是相当快速的。其发展速度不是用年来进行衡量，而应是以月，日，小时甚至更小的计时单位来进行衡量的

4、。因此在目前主流的地形绘制算法如GeoMipMapping地形绘制算法中，无法利用许多新增的硬件功能；同时在GeoMipMapping地形绘制算法中，还存在着如下一些问题：一、作为计算机体系结构的大脑，CPU的负荷是相当繁重的，如进程管理、文件管理、存储器管理以及设备管理等等。因此在基于GPU的地形绘制算法中，如何进一步把CPU从地形绘制中解放出来以便让其更好的去处理其它的任务显得相当有必要；二、与GPU相比，CPU的运行速度极其缓慢【lJ，同时系统内存的读取速度也比显存的读取速度慢很多。所以当从系统内存向GPU中的显存传输地形顶点数据时将会因为系统内存的低速度而产

5、生一个速度的瓶颈。为了解决以上问题，文中在GeoMipMapping地形绘制算法的基础，引进了顶点缓冲对象VBO、像素缓冲对象PBO以及双PBO机制。VBO的引入使得在系统内存与显存之间增加了一个缓冲，这不但解决了系统内存与GPU显存之间因速度不匹配而产生的速度瓶颈问题，同时也提高四川师范大学硕士学位论文了地形的渲染速度；PBO的引入使得纹理源数据可以直接传到PBO中然后再由PBO传到纹理对象。这进一步减少了地形绘制算法中CPU的利用率：通过引入双PBO机制，使得纹理源数据的传输可以异步并行进行，这可以进一步提高纹理数据的传输速度。实验结果表明，基于缓冲对象的地形绘

6、制算法不但在速度上得到了提高，而且CPU的利用率也得到了相应的减少，基于缓冲对象的地形绘制算法是符合研究工作的实际需要的。关键词：基于GPU的地形绘制算法图形处理器GPU顶点缓冲对象VBO像素缓冲对象PBO双PBO机制IIResearchandImplementationoftheTerrainRenderingAlgorithmsontheBufferObjectComputerSottwareandTheoryByTanDelinAdvisedbyProfessorTanLiangAbstractTheterrainrenderingalgorithmshass

7、trongdependencetothecomputerhardw卸e，SOitisclassifiedfortheterrainrenderingalgorithmsontheCPUandtheterrainrenderingalgorithmsontheGPU．TheterrainrenderingalgorithmsontheCPUisthepopularterrainrenderingalgorithmsbeforetheGPUbecomingtheindustrystandard；Withthedevelopmentofthecomputergraph