基于GPU的大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景渲染優(yōu)化算法研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的飛速發(fā)展，尤其是在虛擬現(xiàn)實(shí)和游戲引擎兩大熱門領(lǐng)域的研究中，渲染作為呈現(xiàn)絢麗多姿圖形效果的一項(xiàng)核心技術(shù)，被越來(lái)越多的研究學(xué)者所重視并深入研究；而針對(duì)大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的渲染，應(yīng)用最為廣泛，優(yōu)化難度最高?，F(xiàn)實(shí)中，用戶對(duì)于渲染質(zhì)量的要求不斷提升，永無(wú)止境；而用戶機(jī)配置往往性能有限，如何平衡二者之間的矛盾，使得在保證甚至提升渲染質(zhì)量的前提下，提高渲染效率成為了研究熱點(diǎn)與難點(diǎn)。由此，在圖形硬件性能有限的前提下，如何利用算法來(lái)提高大規(guī)

2、模復(fù)雜場(chǎng)景的渲染效率對(duì)計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展具有重大應(yīng)用價(jià)值和深遠(yuǎn)研究意義。
　　一直以來(lái)，針對(duì)大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景的渲染優(yōu)化方式層出不窮，應(yīng)用最為廣泛的包括遮擋剔除算法，LOD算法，實(shí)例化技術(shù)等。作者在前人研究基礎(chǔ)上，提出了一種新穎的高效的大規(guī)模復(fù)雜場(chǎng)景渲染算法，基于Unity引擎下，分別針對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景的地形和地形上的模型進(jìn)行渲染優(yōu)化算法設(shè)計(jì)：第一部分，在保證渲染誤差要求和渲染實(shí)時(shí)性的前提下，基于改進(jìn)的GeoClipmap算法，在內(nèi)存和數(shù)據(jù)

3、之間建立一種高效的數(shù)據(jù)加載、釋放策略，緩解渲染過(guò)程中海量的數(shù)據(jù)和有限的計(jì)算資源之間的矛盾，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜場(chǎng)景地形渲染優(yōu)化；第二部分，首先作者針對(duì)傳統(tǒng)的剔除算法設(shè)計(jì)改進(jìn)，棄用了由于自身異步性會(huì)造成GPU性能下降的硬件遮擋查詢，選用層次遮擋圖算法進(jìn)行并行優(yōu)化，層次遮擋圖算法中遮擋圖的構(gòu)建是核心步驟，預(yù)處理階段中，通過(guò)預(yù)設(shè)的遮擋物剔除條件，篩選場(chǎng)景數(shù)據(jù)庫(kù)中的物體，衍生出一個(gè)遮擋物數(shù)據(jù)庫(kù)；運(yùn)行階段中，算法從遮擋物數(shù)據(jù)庫(kù)中提取當(dāng)前視點(diǎn)下遮擋物集合，并渲

4、染至象空間構(gòu)建層次遮擋圖，最后利用層次遮擋圖對(duì)處于視景體內(nèi)物體進(jìn)行逐一遮擋剔除。同時(shí)，通過(guò)一個(gè)可見(jiàn)物體數(shù)組，將層次遮擋剔除算法與改進(jìn)的視點(diǎn)依賴LOD算法結(jié)合起來(lái)。在預(yù)處理階段通過(guò)OBB樹(shù)生成不同粒度的空間單元集合，然后針對(duì)不同視點(diǎn)對(duì)每個(gè)空間單元進(jìn)行可見(jiàn)度計(jì)算；在運(yùn)行階段，算法根據(jù)可見(jiàn)度計(jì)算結(jié)果，取出當(dāng)前視點(diǎn)可見(jiàn)物體并根據(jù)物體與視點(diǎn)之間距離動(dòng)態(tài)選擇LOD；最后將運(yùn)算結(jié)果寫入三角形渲染序列，發(fā)送至渲染管線。
　　本文最后對(duì)大量不同類型