基于WebGL的大体量三维模型渲染优化

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1、分类号学号M201676037学校代码10487密级硕士学位论文基于WebGL的大体量三维模型渲染优化学位申请人：刘文晓学科专业：软件工程指导教师：武剑洁副教授答辩日期:2018.12.20AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringOptimizationofMassive3DModelRenderingBasedonWebGLCandidate:LiuWenxiaoMajor:S

2、oftwareEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.WuJianjieHuazhongUniversityofScience&TechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2018华中科技大学硕士学位论文摘要随着计算机图形技术的飞速发展，三维图形开始取代二维图形的部分应用场景。三维图形有着二维图形无法比拟的直观性，涉及着医疗领域、游戏领域、建筑领域以及教育领域等，同时也带来了远超二维图像的渲染压力。尤其近年来电子游戏行业的蓬勃发展，更是刺激了针对三维场景快

3、速绘制的研究。而可见性剔除是优化三维场景一个重要研究方向。大体量的建筑模型中存在很多被遮挡的而不可见的物体，剔除这些物体可以很大程度的减少渲染量。同时由于遮挡剔除需要较大的计算量，使用离线计算潜在可见集的方法对实时渲染中计算遮挡剔除进行加速成为了一个有效的手段。对此，本文提出了一个基于场景管理和射线投射计算潜在可见集的算法。本文使用八叉树进行场景管理，并把三维场景分割成若干个场景单元，通过投射射线的方式计算出每个场景单元的潜在可见集。在实验中物体数量为50000个左右的建筑模型经过计算每个场景单元保存的潜在可见集最多

4、不超过14000个物体，实际剔除量超过72%，成功降低了渲染的数据量。本文进行了数据库、后台预处理和前端实时渲染三个部分的实现。通过预计算得到的潜在可见集对实时渲染进行加速。在实验中，物体数量为50000个左右的三维模型的渲染帧率从4帧每秒提高到了14帧每秒以上，没有明显的物体缺失以影响画面质量。这表明本文对大体量三维模型的渲染优化可以在保证画面质量的前提下快速完成可见性剔除，并且提高三维场景的渲染帧率。关键词：大体量三维模型潜在可见集遮挡剔除射线投射I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththerapid

5、developmentofcomputergraphicstechnology,three-dimensionalgraphicsbegantoreplacesomeoftheapplicationscenariosoftwo-dimensionalgraphics.Three-dimensionalgraphicshaveincomparablevisualityoftwo-dimensionalgraphics,involvingthemedicalfield,thegamefield,theconstructi

6、onfield,andtheeducationfield,andalsobringtherenderingpressurefarbeyondthetwo-dimensionalimage.Especiallyinrecentyears,theboomingdevelopmentofthevideogameindustryhasstimulatedresearchontherapidrenderingof3Dscenes.Visibilitycullingisanimportantresearchdirectionfo

7、roptimizing3Dscenes.Therearemanyoccludedandinvisibleobjectsinalargenumberofbuildingmodels,andcullingtheseobjectscangreatlyreducetheamountofrendering.Atthesametime,becauseocclusioncullingrequiresalargeamountofcomputation,usingthemethodofofflinecomputingpotential

8、visiblesettoacceleratethecalculationofocclusioncullinginreal-timerenderinghasbecomeaneffectivemeans.Inthisregard,thispaperproposesanalgorithmbasedonscenemanagementandraycast