面向虚拟森林仿真的多层场景引擎设计

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1、第35卷第9期计算机工程2009年5月Vol.35No.9ComputerEngineeringMay2009·开发研究与设计技术·文章编号：1000—3428(2009)09—0255—03文献标识码：A中图分类号：TP391面向虚拟森林仿真的多层场景引擎设计范菁，董天阳，余青(浙江工业大学软件学院，杭州310032)摘要：为快速绘制具有真实感的大规模虚拟森林场景，在分析虚拟森林场景仿真特点的基础上，提出面向虚拟森林仿真多层场景引擎的总体结构，对该场景引擎中的实时地形生成技术、地形模型的简化算法和渲染加速等关键技术展开研究，开发了虚拟森林仿真系统。应用结果表明，面向虚拟森林仿真的多层场

2、景引擎有助于提高复杂森林场景的绘制效率，能较好地满足用户进行实时漫游和交互控制的需求。关键词：场景引擎；多细节层次；虚拟森林DesignofMultipleLayerSceneEngineforVirtualForestSimulationFANJing,DONGTian-yang,YUQing(CollegeofSoftware,ZhejiangUniversityofTechnology,Hangzhou310032)【Abstract】Inordertorenderthecomplicatedandlarge-scalesceneofvirtualforestrapidly,thi

3、spaperproposesaframeworkofthemultiplelayersceneengineforthevirtualforestafteranalyzingthecharacteristicofthevirtualforestsimulation.Somekeytechnologiesofthemultiplelayersceneengine,suchasthemulti-resolutionterraingenerationandthealgorithmofmodelsimplificationarepresented.Thevirtualforestsystemisi

4、mplementedandthemultiplelayersceneengineisappliedinthissystem.Applicationresultshowsthatthemultiplelayersceneenginecanincreasetheefficiencyofrenderingthevirtualforestandmeetthedemandofrealtimecruiseinthevirtualforest.【Keywords】sceneengine;multi-LOD;virtualforest1概述控制模块以及可见性判断和裁剪模块等。建立森林生态信息系统已成为森

5、林可持续发展的一项重(4)输入输出：引擎须在初始化阶段通过数据接口导入所要内容，森林植被在变化环境中的生长过程和格局是当前研有场景数据，同时在运行时须随时接收用户的输入信息，并究的热点。森林动态变化具有时间跨度大和空间尺度大的特及时作出反馈。性[1]，给林业研究带来了很大困难。此外，虚拟森林场景属于野外场景的范畴，从仿真特点虚拟森林场景的可视化仿真通过采用虚拟现实技术改变来看，具有无限大的视野和任意自由的视角，构建场景时需传统的林业生产管理模式，能超越时间与空间的限制，为森要导入和处理包括地形高程、地表纹理、光照处理时顶点法林的动态生长研究提供一种直观方便的科学研究方法，为森向量等在内的

6、大量数据，而且场景开阔，对象间不存在太多林资源管理、林业科学研究创建了一个新型的数字化平台。的遮挡。由于在虚拟森林场景中往往有着大量的细节，复杂的光照处2.2总体架构理和多样的条件，如何快速地渲染具有真实感的大规模虚拟作为虚拟森林仿真系统的主程序，本文构建的面向虚拟森林场景仍然是个难题。森林的多层场景引擎负责森林场景多元数据的导入、管理、2面向虚拟森林仿真的多层场景引擎总体架构绘制和交互，是虚拟森林仿真系统的核心，其整体架构如2.1场景引擎的设计分析图1所示。虚拟森林场景有着大量的细节，复杂的光照处理和多样面向虚拟森林的多层场景引擎主要包含以下几个模块：的条件，实时地渲染具有真实感的大规

7、模虚拟森林场景仍然(1)数据管理器模块：负责导入来自不同数据源的多元数存在一定的困难。从虚拟森林仿真的需求考虑，一个场景引据，根据不同的数据种类提交不同的功能模块进行处理；同擎在功能设计上，应满足以下几方面的需求：时，对于系统各个模块的参数进行设置，提供数据保存接口。(1)光影处理：缺少光照模型的场景是极度缺乏真实感(2)中央控制器模块：对整个引擎进行统一管理，在预处带格式的:项目符号和编号的，阴影效果更是人类感知深度的重要线索，因