一种超大规模地形的实时渲染方法

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用。本文将地形数据分块技术、LOD技术、视锥裁减技术和ROAM算法等相结合,提出了一种解决超大规模地形数据实时渲染问题的方法。该方法可以实现足够大规模地形数据的实时连续细节层次渲染,并且利用了帧和帧之间的关联性,极大的提高了渲染速度,取得了较好的渲染效果。

虚拟现实与城市规划

讨论了虚拟现实技术在城市规划中的应用 ,并结合实际开发经验 ,对虚拟环境下用户界面设计、视景建模、实时渲染、交互式漫游、音效等有关技术进行了探讨。

图形硬件加速的实时阴影生成方法

针对虚拟环境中阴影计算时间耗费较大的问题,提出了利用图形硬件特性加速阴影绘制的方法.算法基于图像空间,采用三遍绘制方法.第3遍绘制用于计算物体的真实感光照,并对阴影边界的走样现象进行了处理.利用硬件的图形处理单元GPU的处理能力和OpenGL特性扩展,在GPU编程和通用OpenGL实现两个层次上进行了实验,实验结果表明,三遍绘制方法产生的光照和阴影效果更真实,得到的阴影边界更平滑.

宏三角形的大规模地形漫游算法

提出了一种基于了"宏三角形"网格的地形漫游算法(Hyper-ROAM)。该算法可以充分利用现代GPU的硬件特点,实现大规模地形数据的实时连续细节层次渲染。通过改变该算法中的宏三角形内部复杂度,传统的ROAM算法成为了Hyper-ROAM算法的一个特例。实验证明ROAM算法并非是Hyper-ROAM算法所有特例中效率最高的一种,适当选择宏三角形的秩,可以大大提高渲染效率。

海量地形实时动态存储与绘制的GPU实现算法

为了降低实时更新和存储海量地形的形变数据对动态绘制速度的影响,提出一种基于整数小波变换与限制性四叉树相结合的GPU并行动态存储与绘制算法.首先设计面向CUDA并行且无损的基于块的整数小波变换算法和SPIHT压缩算法,提高地形压缩比以减小数据传输量,同时解决了海量地形动态数据存储的编解码的实时性问题,实现了局部动态地形数据的实时存储;然后将小波系数、限制性四叉树层次结构以及模板技术相结合,提出一种自适应三角化和绘制的并行处理算法.实验结果表明,对于海量地形数据,文中算法可以在实现后端及时保存局部形变数据的同时,前端可以保持较高的绘制帧率.

基于GPU的大规模海浪实时绘制

海浪建模与绘制是近二十年来计算机图形学领域的一个经典问题,同时,随着硬件的发展,尤其是图形处理器(GPU)以大大超过摩尔定律的速度高速发展和其高速计算能力、并行性、其可编程功能,使得基于GPU的通用计算成为一个新研究热点。利用GPU的高速计算能力和可编程功能,解决海浪模拟中的复杂计算问题,提出一种基于图形硬件的大规模海浪实时绘制方法。首先,对图形处理器进行了概述。然后,基于Gerstner?Rankine模型生成海洋高度场,采用屏幕细分自适应算法对数字地球上的可视海洋表面进行采样,利用图形处理单元的可编程特性进行顶点和颜色计算,模拟实时球面海浪效果。实验结果表明,基于GPU的方法可以在普通PC图形硬件上实现大规模海浪的交互漫游。

天气雷达三维回波实时渲染算法研究

天气雷达实验中三维回波的显示与交互能够提升学生对雷达探测方式和天气学分析的认知。根据雷达探测原理及其数据结构特点,提出极坐标系下三角面片顶点位置的计算方法,简化了坐标转换和空间插值;运用相邻体素状态的快速判别算法和三角剖分构型的判定算法,进一步提升计算性能。测试结果表明,本算法的计算速度是传统移动立方体算法的4倍,内存占用仅为传统算法的56%,能够满足师生教学过程中雷达数据渲染与交互的实时性要求。该算法也可应用于数值天气模式、气象卫星等资料的三维渲染,具有一定的推广应用价值。

高逼真动态地形实时绘制中碰撞检测的设计与实现

考虑绘制动态地形的高逼真性与实时显示的突出矛盾,结合实时优化自适应网格(ROAM)地形绘制算法与Seamus McNally对该算法误差度量的改进,提出了动态地形可视化系统框架,初步设计并实现了仿真环境中炮弹等仿真实体与地形交互的碰撞检测。实验证明了该方案的有效性与可行性。

矿山井下场景的实时渲染算法

在虚拟数字化矿山中,由于井下涉及大量的巷道和机械设备,模型数据量巨大,因此严重制约了渲染速度。针对该问题,提出了一种井下虚拟场景的实时渲染算法。该算法将每个巷道作为一个区域,利用巷道的长方形包围盒进行相机的包围检测来确定相机位置,从而确定可见的巷道区域,在渲染时排除不可见的巷道。同时,为减少包围检测的计算,利用八叉树分割场景来缩小检测范围。实验结果显示该算法可大幅度减少渲染对象,渲染速度明显优于传统的图形加速算法。

三维动画图像纹理实时渲染系统设计

当前存在一种特殊图像纹理快速渲染技术方法,这种方法与传统思想不同,融合了硬件图像纹理的处理技术,实现了用较少的多边形组成模型完成高质量的动画图像纹理渲染效果,在提高图像纹理渲染速度的同时保证图像纹理渲染的质量。但该方法存在过程较为复杂的问题。为此,提出一种三维动画图像纹理实时渲染系统设计方法,该方法首先对渲染系统进行硬件系统设计,硬件由图像客户端、图像管理节点、存储节点及计算节点组成。通过对渲染图像模型纹理相应坐标点绘制像素达到对动画图像纹理渲染的目的,然后对三维动画图像纹理渲染利用双线性算法进行计算。实验结果证明,提出的对三维动画图像纹理实时渲染系统设计的方法能够降低三维动画图像的成本。

基于Shadow Maps的实时阴影生成算法改进

为了在三维动画场景中实时生成更逼真的阴影,分析了Shadow Maps阴影生成算法走样和失真问题的原因.采用平均分割与对数分割相结合的方法改进了透视走样问题,采用双阴影图法改进了自阴影绘制问题.在Windows XP环境中,基于Open GL库,编程实现了Shadow Maps算法改进.实验表明,在目前流行的硬件配置环境下,改进后的算法在阴影生成过程中能满足实时渲染帧率要求,同时增强虚拟场景阴影质量.

基于层次块的大地形实时细节合成及渲染算法

为解决渲染真实大地形场景面临的数据获取困难问题,减轻海量地形数据存储与调度的压力,提出了基于层次块实时生成可控的地形细节,完成地形渲染的新方法。采用了层次块结构组织采样数据。给出了基于层次块生成可控细节的方法,使用块网格细分增加采样点,提出了基于Perlin噪声的可控多重分形算法计算细节,保证了生成的细节受真实采样点属性控制。采用统一的细节选择标准完成了细节合成与LOD方法集成,其结果与原始地形块共同构成了动静结合的双层自适应层次结构,实现了视相关的大地形渲染。面向GPU实现了实时合成算法。实验分析表明了该方法能够利用有限的真实地形数据实时产生与实际地形特征相近的细节,完成大地形渲染。

基于Linux的三维图形渲染平台的构建和优化研究

从精简和优化Linux操作系统的角度,对基于Linux的三维图形渲染技术进行深入研究,Linux内核可以自由定制、裁剪和修改,使得通过精简和优化将其改造为三维图形渲染专用的操作系统成为可能。构建了一个基于Linux的三维图形渲染平台,实现了在该平台上的三维图形渲染应用,并对该平台进行实时优化,研究了基于Linux的三维图形渲染平台的实时性问题:改进了标准Linux的时钟中断机制,实现了微秒级的时钟粒度,从而减少事件响应延时;针对多通道三维图形渲染系统的任务的特点,对调度算法进行研究,给出面向应用的二层调度器设计方案。

Vega视景仿真中的实时阴影绘制

针对基于Vega等高层平台的视景仿真系统中缺乏实时阴影绘制的缺点,提出改进方法,在场景中加入阴影绘制。研究了虚拟环境中的实时阴影生成算法和Vega提供的扩展机制,确定采用阴影映射(shadow mapping)算法,用OpenGL实现阴影绘制,并使用Vega平台提供的回调机制将阴影绘制集成到场景中,从而使生成的场景真实感更强。

基于Geometry Clipmap的地形绘制技术研究

提出一种改进的Geometry Clipmap算法,增加了地形数据调度模块,重构了节点的组织方式,并引入了渐进纹理更新技术。仿真实验表明,改进的算法显著地提高了飞行模拟系统的工作效率和显示效果。

三维地形板块构造模型的研究

在三维地形实时、快速渲染的研究中,提出了一种板块构造模型。为实现地形板块之间的实时过渡渲染,提出了插槽算法。通过实验,该模型能够解决超大地形的快速访问和渲染问题,适合分布式应用。

一种基于修正Bresenham算法的快速三角形绘制新算法

本文提出了一种基于修正Ｂｒｅｓｅｎｈａｍ算法的快速平滑的三角形绘制新算法。该算法不仅运算量较小、精度较高、速度较快，而且易于用硬件实现，适合于实时三维图形处理系统。

水滴与玻璃表面的交互模拟

针对在虚拟的雨场景中动态水滴交互的问题,提出一种水滴与玻璃表面交互的模拟方法。首先,针对水滴随机运动的描述问题,建立水滴的模型,包括几何模型和运动模型,保证水滴的运动符合自然规律;其次,引入Metaball技术,改进绘制算法中势能的球心位置计算方法,实时解决水滴碰撞后的变形问题;引入距离临界值,实现水滴之间的融合现象;然后,利用Cg语言编程实现反射和折射效果,与光照模型混合得到综合的光学效果,减少计算成本,提高实时性;最后,构建多种水滴与玻璃表面的动态交互实例。实验表明,本文方法能够快速实时模拟出水滴与玻璃表面的交互效果。

三维实时渲染算法测试平台的研究与设计

图形渲染是整个图形学发展的核心。近些年来,在计算机辅助设计,影视动漫以及各类可视化应用中都对图形渲染结果的高真实感提出了更高的要求。一个高性能的交互式图形系统则由三维实时渲染算法来决定,而将一系列算法组合起来就能构成一条渲染管线。提出了三维实时渲染算法测试平台,通过软件生成一条渲染管线,消除硬件差异性,对各种基于该管线算法进行性能对比,通过合适的算法,实现了从三维模型到高质量二维图像的转换,实验结果表明,该平台在效率和显示效果上是可行的。

船舶虚拟场景实时绘制算法研究

分析真实感图形的主要绘制算法 ,并根据船舶总布置设计和虚拟场景的特点 ,提出一种基于图像和几何简化的合成算法 ,对算法的数据结构进行了重点探讨。