大規(guī)模動態(tài)虛擬場景管理關(guān)鍵技術(shù)的研究.pdf

1、虛擬場景的組織與管理是虛擬現(xiàn)實應(yīng)用的基礎(chǔ)和保障，真實感和實時性是虛擬場景管理的兩個基本要求。即使在計算機(jī)硬件處理能力，特別是圖形硬件性能突飛猛進(jìn)的今天，在虛擬場景的真實感和實時性要求之間也必須采取某種程度的折衷。
　　在此背景下，本文提出了如何生成和管理基于井下金屬礦山作業(yè)環(huán)境的大規(guī)模動態(tài)虛擬場景，使之既能滿足與用戶交互的實時性又能滿足場景渲染的真實感。主要研究內(nèi)容如下:
　　1)對于虛擬的井下金屬礦山作業(yè)場景而言，不能將整

2、個場景一次加載到內(nèi)存。因此采用基于入口劃分的策略將場景劃分更小的場景塊，當(dāng)系統(tǒng)運行時，只需加載當(dāng)前所在場景的塊。最后以塊為單位，實現(xiàn)了大規(guī)模場景的組織管理和碰撞檢測。
　　2)綜合分析了虛擬場景的組織管理方式對場景管理效率的影響，本文提出了一種改進(jìn)場景圖的場景管理方法，通過實施場景管理與渲染分離的策略，采用場景圖作為管理場景的組織方式，提高了與用戶交互的效率;對于室內(nèi)場景采用對象二叉樹與室外場景采用對象八叉樹作為碰撞檢測和渲染場景

3、的組織方式，以加速碰撞檢測和渲染。
　　3)由于碰撞檢測是在運行期間進(jìn)行，針對井下金屬礦山作業(yè)環(huán)境中大部分物體是靜態(tài)的，而碰撞檢測又具有局部性，為了減少運行時的系統(tǒng)開銷，可以對場景中物體的可碰撞性檢測進(jìn)行預(yù)計算而不是在運行期間進(jìn)行計算，獲得潛在可碰撞集，本文提出了一種獲得潛在可碰撞集的方法，并在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)碰撞檢測算法。對大規(guī)模虛擬場景分塊后，本文引入緩存機(jī)制對加載到內(nèi)存中的場景塊進(jìn)行管理，并以場景塊為并行粒度實現(xiàn)基于MPI技術(shù)的