大規(guī)模場景實時渲染若干技術(shù)問題研究

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1、摘要大規(guī)模場景實時渲染的目的就是保證使用者在交互式的幀率下同大場景中的模型對象進(jìn)行實時操作，并實時計算和動態(tài)繪制場景中的角色對象位姿，隨著場景中視點的改變，畫面的刷新速度要達(dá)到人眼覺察不到的閃爍，通常每秒20．30幀，不會產(chǎn)生跳幀現(xiàn)象或者內(nèi)存被耗盡，出現(xiàn)死機(jī)等現(xiàn)象。目前，隨著數(shù)字?jǐn)z影測量和遙感技術(shù)的發(fā)展，獲取海量數(shù)據(jù)已經(jīng)成為可能，由這些海量數(shù)據(jù)構(gòu)成虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)大規(guī)模的場景，其中模型就有上萬個甚至幾百萬個多邊形，再加上高分辨率的衛(wèi)星影像圖作為紋理耗費了大量的存儲空間，同時，還有可能需要環(huán)境光照，動畫，聲音效果等特效來

2、增強現(xiàn)實感，如果再對地理數(shù)據(jù)的屬性特征和位置特征進(jìn)行實時再現(xiàn)，即使再高級的硬件配置也會顯得力不從心。研究大規(guī)模場景在虛擬現(xiàn)實系統(tǒng)中實時渲染已經(jīng)成為熱門課題，它在數(shù)字城市的建設(shè)、3D游戲、虛擬戰(zhàn)場、三維地理信息系統(tǒng)發(fā)展等眾多領(lǐng)域都有著廣闊的應(yīng)用前景。本文在研究虛擬場景渲染的理論和基于軟件的加速技術(shù)基礎(chǔ)上，以Multigen．Creator為建模工具，以Vega為場景的驅(qū)動平臺，在沒有昂貴的SGI圖形工作站等硬件支持下，運用Polymesh算法、對Polymesh改進(jìn)的IrregularMesh算法、Delaunay算

3、法以及對其改進(jìn)的CAT算法對實驗區(qū)域進(jìn)行地形細(xì)節(jié)層次的生成，通過對生成細(xì)節(jié)層次模型的多邊形數(shù)目統(tǒng)計、誤差分析、計算速度和適用范圍得出四種算法的優(yōu)缺點；運用大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)，對超出圖形硬件生成能力的大規(guī)模場景模型進(jìn)行實時管理和調(diào)度，既降低了場景中多邊形的數(shù)目，提高了渲染效率，又保證了實時渲染的幀數(shù)均勻性。設(shè)計和實現(xiàn)的基于不同視點(地表和空中)虛擬仿真系統(tǒng)，經(jīng)過測試能夠在一般配置的微機(jī)上流暢運行，滿足實時性的要求，對大規(guī)模場景的實時渲染做了有益嘗試。關(guān)鍵詞：實時渲染，細(xì)節(jié)層次，大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理，地物模型，地形模型S

4、tudyonSomeTechnicalProblemsinReal··timeRenderingofLarge··scaleScenesAbstractTheaimofreal-·timerenderingoflarge·-scalescenesistoensurethattheusercailhavereal·timeoperationontheobjectmodeloflarge·scalescenesatinteractiveflamerate，atthesametime，calculateplayer'sp

5、ositionandorientationinrealtime，rendertheplayerofscenesdynamically,withpointofview'schange，screen’SrefreshrateshouldmakethehumaneyesnotdetecttheflickeLusually20—30framespersecond，frame—skippingandsystemhaltedphenomenondoesnothappen,memoryisnotexhausted．Withthe

6、developmentofdigitalphotogrammetryandremotesensingtechnology,massivedatacallbegotpossibly,thesemassivedataconstitutelarge-scalevirtualrealityscenes，ofwhichtherearetensofthousandsofpolygonsorevenmillionsofpolygons．together謝thlligh—resolutionsatelliteimageasatex

7、turetospendalotofstoragespace，meanwhile，mayneedtohaveenvironmentalillumination,animation，soundeffectsandothereffectstoenhanceasense’Sreality,ifpropertycharacteristicsandlocationcharacteristicsofthegeographicaldatareproduceinrealtime，eveniftheadvancedhardwareco

8、nfigurationalsoappearedtobeinadequate．Researchonreal-timerenderingoflarge—scalevirtualrealitysceneshasbecomeahottopic,-whichhasa誦deprospectofapplicationatthedigitalcitybuilding，3Dg