文档介绍：西安科技大学
硕士学位论文
大规模三维地形场景真实感渲染的研究与实现
姓名:宋勇利
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:龙熙华
2011
论文题目:大规模三维地形场景真实感渲染的研究与实现
专业:计算机应用技术
硕士生:宋勇利(签名)
指导老师:龙熙华(签名)
摘要
大规模地形场景真实感建模与绘制是虚拟战场、地理信息系统、三维游戏仿真等领
域的基础。随着应用的不断扩展和深入,人们对地形场景的规模、绘制速度及仿真精度
提出越来越高的要求,所以长期以来该课题一直是国内外计算机图形学领域研究的热点
之一。
本文对基于四叉树 LOD 地形真实感绘制关键技术进行了深入的研究。主要分析了
基于四叉树的 LOD 地形模型的算法思想及其存储结构;对以往采用的六面体视景体判
别方法进行了优化,引入一种建立扇形裁减区域的方法,简化了算法的复杂度,提高了
渲染效率;在对场景进行背景剔除时,采用一种判断视线和地形多边形法线向量夹角余
弦值的方法来提高效率;通过视点相关的误差计算和考虑地形粗糙度引起的静态误差的
计算,建立了地形节点评价系统;对地形裂缝产生的原因及处理方法进行了分析,采用
了一种改变 T 型节点连接方式的方法对裂缝进行了修补。
随着图形处理器(GPU)的发展,鉴于传统的依靠 CPU 的绘制算法不能充分发挥图形
系统性能的缺点,在借鉴基于四叉树 LOD 地形模型绘制方法原理与思想的基础上,对
基于 GPU 的 Patch-LOD 地形绘制算法进行了深入的研究。分析了顶点(索引)缓存中
的数据存储方式,引入了地形瓦片金字塔模型的数据组织方式,给出了基于索引模板的
地形绘制算法流程。地形裂缝的处理方面,采用在地形块的四周加一个“裙边”的方式
解决。
最后,利用和 VS2005 软件平台,结合本文研究的相关算法
和方法实现了大规模三维地形场景渲染系统和雪效粒子系统。实验结果表明,该系统能
实时、快速的完成大规模多分辨率地形的真实感绘制。
关键词:地形可视化;层次细节模型;四叉树;图形处理器
研究类型:应用研究
Subject :Research and Implement on Large-Scale Terrain Realistic
Rendering
Specialty :The application puter
Name :Song Yongli (Signature)
Instructor :Long Xihua (Signature)
ABSTRACT
In the fields of virtual battlefield, GIS systems and 3D game simulation, large-scale
terrain realistic rendering is the most basic content. With the expanding and deepening of the
application, people’s requests are getting higher and higher on the terrain scene scale,
rendering speed and the simulation accuracy. So, for a long time, large-scale terrain realistic
rendering is one of hot spots in the field puter graphics from home to abroad.
In this paper, several key technologies of terrain realistic rendering based on quadtree
LOD is deeply studied. Mainly analyze the algorithm thought and storage structure based on
quadtree LOD terrain model. The discriminate method is optimized which is used previously,
and introduced a new method which establish fan-shaped cuts area. This method can simplify
plexity, and improve the rendering effi