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1、虛擬場景的限時繪制技術虛擬場景的限時繪制技術作者：任利鋒發(fā)表刊物：全國圖象圖形學術會議發(fā)表時間：2005-10虛擬場景的限時繪制技術任利鋒張明敏潘志庚（浙江人學CAD&CG國家重點實驗室，杭州310027）摘要：本文介紹靜態(tài)場景的限時繪制技術。文章先簡單分析一下繪制的流水線。然后介紹在流水線各個階段采取的加速算法：可見性裁剪、細節(jié)層次、圖象緩存。其小可見性裁剪就是找出不可見物體，把它們盡早地排除在流水線外。而細節(jié)層次技術是在合適的時候忽略一些次要的細節(jié)細節(jié)，減少通過流水線的負載量。紋理緩存技術則是把前血幀的繪制結果存成容易繪制的圖像表示，用在后續(xù)幀小替
2、代費時的坐標轉換和光照計算。文章最后介紹了限時繪制框架，該框架為場景屮的物體選擇合適的繪制方法，使得繪制的結果最優(yōu)。關鍵詞：實時繪制；可見性裁剪；細節(jié)層次；圖象緩存；限時繪制Abstract:Wereviewedsomerepresentivetechniquesofrenderingofstaticscenes.Firstwegaveabriefanalysisoftherenderingpipe!ine.Followedbyacceleratingtechniquestacklingeachstageofthepipeline,namelyvisi
3、bilityculling,levelofdetailsandimagecaching.Thecoreofvisibilitycullingistofindinvisibleobjectsandexcludethemfromthepipeline.Andbyignoringlessimportantdetailswhenpossible,thelevelofdetailstechniquesuccessfu11yreducetheworkloadofthepipeline.Imageeachingtechniquestorestheresultofti
4、nie-consumingrenderinginpreviousframes,thensimplywrapthiscachedresultinsubsequentframes.Attheendofthisarticle,weintroducedaframeworknamedtime-criticalrendering,whichkeepmultiplerenderingskemesforeveryobjectinit,andchoosetheskemethatmaximizeabenefitfunction,ofwhichtimeisimportfac
5、tor,asthebestsolution.keywords:Real-timerendering;VisibiIityculling;LOD;Imagecaching;Time-criticalrendering0弓
6、言在圖形學發(fā)展的早期，研究考追求的是提高計算機生成的圖象的真實感。隨著場景的H漸復雜和各種復雜的光照明技術的廣泛應川，計算機生成的圖象越來越逼真，但繪制需要的計算量也越來越人。近年來，三維交互圖形學和虛擬現(xiàn)實等丿"用的興起，人們更加注重的是身臨其境的感受。而相關的硏究表明，系統(tǒng)具有和實際行為相似的動態(tài)特性遠比逼真的靜態(tài)圖象更重要。真實的
7、動態(tài)特性的關鍵有兩個方面：圖象的更新要及時，即延時短；圖象更新的頻率高并且穩(wěn)定。單靠主機和圖形加速卡的性能提高遠遠不能滿足這些應用的計算要求。為了緩解計算量和繪制時間的才盾，出現(xiàn)了幾種代表性的加速技術，如可見性裁剪(VisibilityCulling)x細節(jié)層次(LOD)、圖象緩存(ImageCaching)等［1］。另外，研究人員還提岀了一種迥然不同的計算機制一一限時繪制機制(Time-CriticalRendering)0可見性裁剪著眼于在繪制開始以前確定景物的LJ見性，剔除在最終圖象中不可見的幾何元素，只繪制可見部分。細節(jié)層次著眼于省略不能分辨清
8、楚的細節(jié)，在物體的的幾何細節(jié)超過顯示設鑄的表達能力時，采用粗略的幾何表示。圖象緩存的出發(fā)點則是利用幀間的連貫性，把C有的繪制結果稍作調整應用到后續(xù)幀的繪制過程屮，達到節(jié)省重復計算的日的。最后，限吋繪制機制是一個綜合考慮系統(tǒng)的計算能力以及繪制的時間和質彊要求，必要時降低繪制結果的質暈保證繪制在指定時間內完成的算法框架。木文將首先簡耍冋顧一下主流圖形卡的繪制流水線，然后介紹幾種加速技術的最新進展，分析其節(jié)省繪制時間的原理，并在每節(jié)的最后指出該技術的優(yōu)缺點和適用領域。1繪制過程為了史加清楚地認識各種加速技術的原理和優(yōu)缺點，我們需要站在整體的高度來看待這些技術
9、。為此，先來冋顧一下時下主流圖形碩件的繪制流水線。在省略了一些具體的細節(jié)以后，繪制流水線可以劃
