基于GPU的VIPM實(shí)時(shí)渲染技術(shù)的研究與應(yīng)用.pdf

1、3D實(shí)時(shí)渲染系統(tǒng)最基本的一個(gè)要求是：能以每秒10幀到20幀的速率播放。高的幀速率可以得到更流暢的畫(huà)面，提升交互的真實(shí)感。3D場(chǎng)景繪制得越逼真，利用的幾何元素越精細(xì)，從而引起繪制代價(jià)提高。隨著造型技術(shù)的不斷發(fā)展，三維模型也由原來(lái)的簡(jiǎn)單、規(guī)則變得越來(lái)越復(fù)雜、不規(guī)則。為了達(dá)到實(shí)時(shí)渲染的目的，應(yīng)盡可能地減少繪制所耗費(fèi)的時(shí)間，加速3D場(chǎng)景的繪制速度。本文主要研究加速3D場(chǎng)景的繪制及渲染。
　　 為了盡量減少模型的頂點(diǎn)和片面數(shù)量、加快場(chǎng)景的

2、渲染速度，在繪制中經(jīng)常采用LOD(Level of Detail)技術(shù)。累進(jìn)網(wǎng)格(Progressive Mesh，簡(jiǎn)稱PM)是一種連續(xù)型的LOD，具有豐富的細(xì)節(jié)層次和較少占用存儲(chǔ)空間的特點(diǎn)。VIPM(ViewIndependent Progressive Mesh)是累進(jìn)網(wǎng)格應(yīng)用的一種應(yīng)用實(shí)現(xiàn)，除了具有PM的特點(diǎn)外，還具有數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、和硬件親和性高的特點(diǎn)，已成為圖形繪制引擎的重要組成部分。另外，如何能合理的、有效的利用GPU(Gra

3、phic Processing Unit)是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。與圖形渲染有關(guān)的算法已從CPU移至GPU執(zhí)行，利用GPU高速的并行數(shù)據(jù)流計(jì)算能力能夠提高游戲的速度、緩解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的瓶頸。
　　 傳統(tǒng)的VIPM采用Hoppe的PM模型進(jìn)行預(yù)處理和用固定渲染管線進(jìn)行實(shí)時(shí)繪制和渲染。本文對(duì)傳統(tǒng)的VIPM進(jìn)行了兩方面的改進(jìn)：在預(yù)處理階段，采用的是對(duì)Hoppe的PM改進(jìn)的快速恢復(fù)算法，提出一種更為簡(jiǎn)單和硬件親和性高的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；

4、在實(shí)時(shí)繪制渲染階段，本文應(yīng)用GPU頂點(diǎn)著色器的可編程性來(lái)調(diào)用顯存中模型數(shù)據(jù)，節(jié)省了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)間，加快了繪制速度，同時(shí)在圖形渲染上，采用了可編程渲染管線的頂點(diǎn)著色器和片段著色器進(jìn)行模型的渲染。當(dāng)場(chǎng)景中的VIPM模型需要同時(shí)繪制多個(gè)實(shí)例的時(shí)候，傳統(tǒng)的VIPM算法只能夠?yàn)槠鋸?fù)制全部或者大部分VIPM數(shù)據(jù)才能表示一個(gè)實(shí)例，需消耗大量的存儲(chǔ)空間。本文采用的簡(jiǎn)化的快速恢復(fù)遞進(jìn)網(wǎng)格，只需在原來(lái)VIPM數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上增加少量數(shù)據(jù)就可以表示成一個(gè)實(shí)例，大大