移動環(huán)境中三維圖形傳輸機(jī)制與流水線優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著移動網(wǎng)絡(luò)的完善和移動設(shè)備的普及，移動網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中面向手持移動設(shè)備的各種三維圖形應(yīng)用得到迅速發(fā)展。然而，移動網(wǎng)絡(luò)中存在的高丟包率和誤碼率現(xiàn)象以及移動設(shè)備本身所固有的低功耗低計算性能等缺陷阻礙了移動設(shè)備上三維圖形應(yīng)用的進(jìn)一步發(fā)展。本文從克服上述缺陷出發(fā)，重點研究了移動有損網(wǎng)絡(luò)中三維漸進(jìn)模型的傳輸機(jī)制和移動設(shè)備中三維流水線紋理操作相關(guān)優(yōu)化方法，取得的研究成果包括： 提出一種移動有損網(wǎng)絡(luò)中模型傳輸分組算法。漸進(jìn)三維模型在非可靠移動網(wǎng)絡(luò)

2、中傳輸時會產(chǎn)生報文丟失現(xiàn)象，由此導(dǎo)致客戶端模型的繪制時延和視覺誤差。為克服此弊端，本文提出了一種三維網(wǎng)格在非可靠移動網(wǎng)絡(luò)中傳輸?shù)挠行笪姆纸M機(jī)制。首先給出了一種快速有效的非冗余依賴圖構(gòu)建方法，其記錄所有網(wǎng)格頂點分裂操作之間的依賴關(guān)系，并刪除其中的冗余依賴。在此基礎(chǔ)上，提出了一種有效的全局分步等劃分分組算法，通過初始劃分和全局細(xì)化將依賴圖劃分為若干子圖并打包為分組發(fā)送出去。實驗數(shù)據(jù)和結(jié)果表明，本文的分組方法使某時刻客戶端接收到的可繪制節(jié)點

3、最大化，從而形成良好的漸進(jìn)繪制效果。 提出移動有損網(wǎng)絡(luò)中基于預(yù)測重構(gòu)的模型傳輸機(jī)制。此傳輸機(jī)制面向彩色紋理化漸進(jìn)模型，從網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議和客戶端錯誤恢復(fù)角度出發(fā)實現(xiàn)模型快速穩(wěn)健傳輸和丟失報文恢復(fù)。首先，利用分組算法將模型封裝成不同類型報文。之后，提出了一種改進(jìn)的混合傳輸方法以快速魯棒地發(fā)送報文。最后，采用基于預(yù)測的模型重構(gòu)方法對丟失的模型數(shù)據(jù)進(jìn)行恢復(fù)。相關(guān)預(yù)測方法實現(xiàn)了對模型丟失部分的頂點幾何、顏色、法向和紋理坐標(biāo)信息的有效重構(gòu)。實

4、驗結(jié)果表明，此傳輸機(jī)制能夠使客戶端在獲得較好的模型視覺效果的同時縮減模型整體傳輸時間。 提出一種面向移動設(shè)備的混合自適應(yīng)紋理壓縮算法。對于移動設(shè)備而言，必須對法線紋理圖進(jìn)行壓縮以節(jié)省寶貴顯存空間和帶寬資源。本文利用法線紋理圖的特性，提出一種混合自適應(yīng)紋理壓縮算法。該算法利用了某些法線紋理具有大量零區(qū)域的特性，使用三種不同的壓縮策略即改進(jìn)3Dc、塊索引表和基于分層的空閑存儲壓縮算法自適應(yīng)處理包含大量、較多或較少的零紋理單元的法線紋

5、理圖。此方法在最大化保持紋理顏色信息的情況下，達(dá)到了較高壓縮率和低硬件實現(xiàn)代價，適合移動設(shè)備GPU實現(xiàn)。 提出一種面向移動設(shè)備的各向異性紋理映射算法。由于各向異性紋理映射技術(shù)的實現(xiàn)需占用大量存儲容量和復(fù)雜計算，導(dǎo)致其無法在低功耗、低性能的移動設(shè)備上良好運行。針對此問題，本文提出一種基于三角形子紋理單元精度各向異性濾波器(TSPAF)，并在TSPAF的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一種能夠節(jié)省有限的圖形系統(tǒng)內(nèi)部帶寬的混和濾波方式(HTSPAF)，即

6、利用MIPMap層選擇并結(jié)合二次線性濾波和TSPAF實現(xiàn)混和各向異性紋理映射。試驗數(shù)據(jù)和效果表明，我們使用的方法所產(chǎn)生的圖像效果良好并具有較低計算量和存儲量等優(yōu)點，適合于移動設(shè)備GPU實現(xiàn)。由于移動圖形庫是移動設(shè)備中顯示3D圖形的底層支撐，其性能優(yōu)劣直接影響了面向移動設(shè)備的三維圖形應(yīng)用程序的實時繪制效率。本文實現(xiàn)了一種面向移動設(shè)備的圖形庫軟件實現(xiàn)和若干提高圖形庫繪制效率的優(yōu)化技術(shù)，其中重點分析了基于JIT后端編譯器的優(yōu)化方法。此外，本文