基于纹理集的大规模场景模型优化算法

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1、万方数据计算机工程与设计ComputerEngineeringandDesign2011，V01．32，No．93119基于纹理集的大规模场景模型优化算法宋歌u，杨红雨啦(1．四川大学视觉合成图形图像技术国防重点学科实验室，四川成都610065；2．四川大学计算机学院，四川成都610065)摘要：为了提高大规模场景模型的渲染帧率，提出了一种基于纹理集(textureatlas)技术的优化算法．通过动态空间分配算法。将模型中的纹理以最小空间代价合并为数个大纹理．在此基础上，通过“冗余存储”的方式解决重复纹理模式下的子

2、纹理无法正常显示的问题，并且将模型中节点的纹理坐标更新。实验结果表明，该算法有效且可行，通过该算法优化后的模型的纹理状态切换次数大大减少，同时最大程度地节约了纹理空间，渲染帧率明显提高。关键词：纹理集；纹理合并；动态空间分配；渲染帧率；大规模场景模型中图法分类号：TP391．19文献标识码：A文章编号：1000．7024(2011)09．3119．04OptimizationalgorithmforlargescalescenemodelsbasedontextureatlasSONGGeu．YANGHong—vu

3、l’2(1．StateKeyLaboratoryofFundamentalScienceonSyntheticVision，SichuanUniversity,Chengdu610065，China；2．CollegeofComputerScience，SichuanUniversity,Chengdu610065，China)Abstract：Toimproveframerateofrenderingoflargescalescenemodels，anoptimizationalgorithmbasedontex

4、tureatlasisproposed．Models’smalltexturesaremergedintoseveralbigonesatminimumCOStofspacebyanalgorithmofdynamicallocationofspace．Onthisbasis．theproblemthatsub-texturesinrepeatmodecall’tdisplaynormallyisresolvedbyamethodof“redundantstoring”．Finally,nodes’texturec

5、oordinatesareupdatedinmodels．Experimentalresultsshowthatthealgorithmiseffectiveandfeasible．Models’switchfrequenciesoftexturestateswhenrenderingaredecreasedwhiletexturespacebeingsavedfurthestandtheflamerateisenhancedapparentlyafteroptimizedbythisalgorithm．Keywo

6、rds：textureatlas；texturemerging；dynamicallocationofspace；flamerateofrendering；largescalescenemodels0引言渲染效率一直是计算机仿真和3D游戏开发中的核心问题。作为渲染的核心硬件，图形处理器(GPU)在近10年来得到飞速发展。单从计算能力来说，目前最新的NVIDIAGTX480GPU已经可以达到2．02TFLOPS(万亿次浮点计算每秒)⋯。但在实际应用中，GPU绝大部分时候不能达到理论的绘制速度，其中一个主要原因是GPU

7、在绘制时是按照“批次”来进行绘制“1。GPU每秒可以绘制的三角形批次数目是固定的，如果一个批次中仅包含少量三角形，则GPU不能充分发挥其渲染能力。在实时渲染过程中，只有渲染状态相同的三角形才会被放入同一个批次进行渲染oJ。大量渲染状态切换将导致批次数H的急剧增加，从而在很大程度上影响了渲染效率。渲染状态的切换包括纹理状态切换、模型视

8、冬l矩阵切换、材质状态切换等，其中纹理状态切换是最影响渲染效率的冈素之一。特别是包含大量纹理的大规模场景，在渲染时会导致大量的收稿日期基金I贞目作者简介川成都人纹理状态切换。此外，由于

9、纹理图像占用了不少的空间，频繁的纹理状态切换不仅导致批次数目增加，还会引发大量纹理读取的操作，给系统带来额外负担n-。目前，如何快速高效地合并纹理以提高渲染效率，仍是一个难题1510NVIDIA公司的纹理工具软件(texturetools)提供了DirectX环境下的TextureAtlas合并的功能“】，但其需要繁琐地手动操作才能完成纹理合并：OSG(op