面向GPU的批LOD地形实时绘制.pdf

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1、第17卷第4期中国图象图形学报Vo1．17，No．42012年4月JournalofImageandGraphicsApr．，2012中图法分类号：TP391．9文献标志码：A文章编号：1006-8961(2012)04—0582-07论文引用格式：张兵强，张立民，张建廷．面向GPU的批LOD地形实时绘制[J]．中国图象图形学报，2012，17(4)：582．588面向GPU的批LOD地形实时绘制张兵强，张立民，张建廷海军航空工程学院电子信息工程系飞行仿真技术研究所，烟台264001摘要：为提高大规

2、模地形实时渲染时的绘制效率，提出一种使用地形分块作为处理单元的批LOD算法。在预处理阶段，将多分辨率的地形数据划分成适于GPU批处理的分块，使用四叉树进行分块的有效组织。在此基础上，提出一种基于分块绘制的LOD误差标准，简化层次选取的计算量，通过增加“裙”和进行几何变形实现了层次间的有效过渡；实时绘制过程中，使用视锥裁剪减少进入图形硬件的数据量，利用地形四叉树列表和预测机制实现地形数据的有效加载管理。实验结果表明，本文算法能够充分发挥图形硬件的性能，具有较高的地形实时渲染效率。关键词：地形绘制；LO

3、D误差标准；四叉树；多分辨率；视锥裁剪GPU-basedreal-timeterrainrenderingalgorithmusingbatchedLODZhangBingqiang，ZhangLimin，ZhangJiantingInstituteofFlightSimulationTechnology，Departmentof∞l0nandInformationEngineering，NavalAeronauticalandAstronauticalUn~ers，Yantai264001，Chi

4、naAbstract：Tomakethereal—timerenderingoflargescaleterrainmoreeficient，abatchedLODalgorithmisproposedinwhichterainblocksarehandledastheprocessingunit．Inthepreprocessingstage，multi-resolutionterraindataispartitionedintoregularblockswithpredefinedsizes．Th

5、eseblocksareorganizedintheformofquadtree．Basedonthisform，anell'ormetricsforLODselectionisdesignedinordert0simplifythecomputationofleveldecision．Thenbythemeansofaddingskirtsandgeometrymorphing，diferentlevelsaretransitedwithoutavisualdistortionorpopping．

6、Whenterainisbeingrendered，frustumcullingisusedtoreducedatatransmittedtOgraphicshardware．Toeficientlyimplementdataloadinganddatasetsmanagement．terainquadtreelistsandapredictionstrategyareintroduced．Fromtheresultoffinalsimulation，itCanbeseenthatthealgori

7、thmCanfullyharnessthepowerofcurrentgraphicshardwareandreachhigherrenderingrates．Keywords：terrainrendering；erormetricsforLOD；quadtree；multi-resolution；viewfrustumculling角形过密会在视点较远时，使同一像素对应多个三0引言角形，视角的微小扰动会引起像素所对应三角形的剧烈变化，从而该像素点的颜色不稳，产生走样现大规模地形数字高程模型(DEM

8、)的可视化在象⋯。GIS、虚拟现实、飞行仿真和军事演练等方面应用广为了对大规模地形进行实时渲染，当前研究主泛0不断发展的遥感技术推生出覆盖范围更广、分要集中在各种视点相关的细节层次模型(LOD)算辨率更高的DEM数据，然而大规模、高分辨率地形法上。早期LOD算法使用CPU进行多分辨率网格数据往往超过了现代图形硬件的处理能力，而且，三的生成，能够实现最优化的地形数据表示，但是需要收稿日期：2011-06一10；修回日期：2011．10—08第一作者简介：张兵强(1981