Terrain-VDR：基于Out-of-Core的交互式地形并行繪制框架.pdf

1、地形信息地可視化在實(shí)時(shí)仿真、3D游戲以及地理信息可視化等很多領(lǐng)域占有十分重要地位。隨著遙感技術(shù)，衛(wèi)星技術(shù)的發(fā)展，高分辨率的數(shù)字幾何高程數(shù)據(jù)以及影像紋理數(shù)據(jù)的獲取成為可能，但是大規(guī)模地形數(shù)據(jù)的交互式可視化給我們帶來(lái)挑戰(zhàn)。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于Out-of-Core的交互式地形并行繪制系統(tǒng)框架。系統(tǒng)運(yùn)行在PC集群上，采用基于保留模式的sort-first并行繪制體系結(jié)構(gòu)，并對(duì)繪制結(jié)果進(jìn)行多屏幕投影顯示?？刂乒?jié)點(diǎn)與繪制節(jié)點(diǎn)通過(guò)高速以

2、太網(wǎng)互聯(lián)。每個(gè)繪制節(jié)點(diǎn)的外存中都保留一份完整的地形數(shù)據(jù)，在實(shí)時(shí)繪制時(shí)根據(jù)投影區(qū)域進(jìn)行任務(wù)劃分并輸出繪制圖像。繪制節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)控制端來(lái)控制和同步，并對(duì)最后投影進(jìn)行幾何矯正和紋理矯正，實(shí)現(xiàn)超高分辨率無(wú)縫拼接顯示。 本文提出基于視點(diǎn)地交互式地形實(shí)時(shí)繪制算法。為了充分利用現(xiàn)代GPU對(duì)三角形的處理能力，地形的幾何數(shù)據(jù)組織為基于塊的四叉樹(shù)。每個(gè)數(shù)據(jù)塊為一個(gè)三角形網(wǎng)格，在預(yù)處理階段生成，并組織為緩存連續(xù)性高的三角形條帶。每個(gè)地形塊可以用一個(gè)函

3、數(shù)調(diào)用繪制出。為了解決單張高分辨率紋理映射的問(wèn)題，我們利用紋理在繪制中的連貫性，將紋理數(shù)據(jù)組織為四叉樹(shù)結(jié)構(gòu)。地形實(shí)時(shí)繪制時(shí)LOD數(shù)據(jù)的選擇是基于屏幕誤差的。為了保證地形繪制效果的連續(xù)性，采用“裙邊”技術(shù)解決T-裂縫問(wèn)題，并用幾何過(guò)渡地來(lái)消除幾何數(shù)據(jù)剖分與合并帶來(lái)的視覺(jué)突變問(wèn)題。此外我們采用視域剔除技術(shù)極大地減少了場(chǎng)景繪制的復(fù)雜性。 內(nèi)外存之間的數(shù)據(jù)交換是基于外存的大規(guī)模場(chǎng)景實(shí)時(shí)繪制的瓶頸，系統(tǒng)進(jìn)行有效的Out-of-Core數(shù)據(jù)

4、管理，很好隱藏了數(shù)據(jù)調(diào)度的時(shí)間延遲。我們采用SceneGraph的數(shù)據(jù)組織方式。為幾何數(shù)據(jù)的四叉樹(shù)和紋理四叉樹(shù)建立相應(yīng)的SceneGraph，我們稱為GSG和TSG。GSG和TSG中并不存儲(chǔ)實(shí)際的幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)，只是對(duì)幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)的屬性描述。實(shí)時(shí)繪制時(shí)，GSG和TSG總是存放在內(nèi)存中。繪制節(jié)點(diǎn)根據(jù)GSG和TSG的信息來(lái)調(diào)度地形幾何數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)。采用與LOD相接合的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)裝載算法，極大程度的隱藏從外存讀取數(shù)據(jù)的時(shí)間開(kāi)銷(xiāo)。此外