基于GPU的体绘制流水线优化与预处理加速算法

提出一种基于GPU的体绘制流水线优化与预处理加速算法。对目前GPU体绘制流水线结构进行了深入地分析,为消除流水线速度瓶颈,采用自适应数据划分剔除算法对体数据进行子划分,剔除空白子块后将子数据块定义成子纹理块,然后使用体纹理打包算法VTP将子纹理块打包成适合GPU纹理内存的纹理,再依次传输至GPU纹理内存中。实验结果表明加速算法能有效提高流水线实际吞吐率,与原始算法相比,加速算法节省了40%~60%的绘制时间。     

基于计算机图形处理器加速的体绘制

可编程顶点渲染器和片元渲染器已成为新一代图形处理器(GPu)的标志.应用可编程渲染器带来了许多过去由固定渲染器无法得到的复杂图像效果和三维环境的真实感.图形硬件的可编程能力也扩展了硬件加速的直接体绘制算法,提高了它的交互性能和图像质量.我们充分利用硬件加速支持的三维纹理、片元渲染器,实现了硬件加速的体绘制.     

基于GPU的地形遮挡剔除算法

针对大规模地形场景，以GPU提供的遮挡查询功能为基础，提出了一种基于GPU的遮挡剔除算法。根据增量水平线原理，利用模板缓冲区进行重叠测试，并采用查询列表方法避免了CPU和GPU互相等待造成的延迟。实验结果表明，该算法有效地减少了送入图形流水线的几何数据，并在贴地漫游的情况下，显著提高了场景绘制速度。     

图像体绘制算法的分析与评价

体绘制技术作为可视化技术的一个重要分支,已经得到了迅速发展。本文不仅描述了光线投射法、溅射法、错切-变形法,而且还阐述了频域体绘制法、基于小波的体绘制法,在描绘了以上算法的基本知识的基础上,对它们进行了分析与评价,提出充分利用光线投射算法的各种相关性对图像进行采样及绘制,将有利于体绘制技术的进一步发展和推广应用。     

一种基于顶点纹理的LOD地形渲染算法

Shader Mode 3.0引入的Vertex Shader Fetch是GPU可编程图形渲染技术发展的又一重要进展,基于该技术提出了一种新的地形渲染算法.算法主要特点是将地形高程数据组织成单通道纹理存放于显存,用于支持视点跟随的LOD地形渲染.绘制阶段,CPU端只需输入平坦的嵌套状的网格,GPU端首先根据当前视点参数计算该网格顶点的实际二维位置坐标,使用该坐标从地形纹理中采样出该顶点的高程值,这样平坦网格的顶点获取到实际的三维坐标值,图形渲染管线将继续处理直至输出显示.如此安排绘制流程可以彻底消减CPU计算负载,转而充分运用GPU高数据处理能力和可编程特性.实验表明,使用本算法绘制地形,效果逼真、绘制效率大大高于传统LOD地形绘制算法.     

无合成并行绘制算法中的自适应屏幕分割策略

多GPU无合成绘制算法采用混合sort-first与sort-last的并行绘制模式,将绘制任务划分为多个子任务集合进行并行绘制并异步合成显示。原方法中对屏幕的分割方式过于平凡,未明确提出一种高效的屏幕分割策略,从无合成算法本身特性出发,提出一种自适应屏幕划分策略,该算法根据GPU数目及绘制分辨率参数,启发式计算屏幕初始划分方式,再采用统计性能反馈的方式动态选择最佳屏幕划分方式,较原有方法更易于实现子屏幕任务的负载平衡,实验表明,算法在带来很少额外计算开销的同时,能够有效平衡并行绘制任务负载,进一步发挥多GPU无合成并行绘制系统的绘制效率。     

基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法研究

提出了一种基于图像空间的焦散实时逼真绘制算法,算法将焦散的计算过程进行了分解并采用动态组织浮点纹理的方式将计算所需的几何数据从几何空间转换到了图像空间,可完全通过GPU编程实现实时逼真绘制.算法的主要优点是适用于可变形物体,可模拟由物体双面折射形成的焦散现象,算法效率受场景规模影响小并可方便地与阴影等绘制效果相结合.实验表明,GPU的数据处理能力和可编程特性得到了充分挖掘,与经典焦散绘制算法相比具有明显的效率优势.     

质点-弹簧模型驱动的体数据模型快速变形模拟

探讨三维体数据模型的快速真实感变形模拟和绘制方法。该方法用离散的质点-弹簧模型具有物理真实感地模拟变形过程；利用FFD从离散质点的运动信息插值求得体数据空间任意点的变形；而将重采样和绘制过程融为一体的光线虚拟弯曲技术和光线提前终止技术则避免了将大量无用计算，使变形和绘制速度明显提高；根据局部变形的连续线性特性提出了光照修正算法，算法实现简单，算出的光照浓淡变化具有高的真实感。     

基于空间连贯性的快速图像逆映射算法

作为基于图像绘制技术(IBR)的基础算法,图像逆映射算法克服了正向映射的诸多问题,但存在的效率瓶颈极大地妨碍了其广泛运用。提出一种用于图像逆映射的快速算法―极线模板法。该算法利用场景的空间连贯性,采用相邻参考像素的可变半径模板对极线进行裁剪,从而将单次搜索从极线复杂度降低到模板半径复杂度。而对于无法采用模板进行裁剪的像素,则根据极线几何的保序性,利用已建立映射的匹配关系,找到最近的搜索起点优化搜索。该算法简单易实现,大大降低现有算法的计算复杂度,显著提高计算效率。     

基于相邻层间相似性的加速Splatting算法

利用体数据的相邻层数据间具有高度相似性、差异较小这一普遍特性设计了Splatting体绘制的加速算法。计算各层采样点对屏幕像素颜色值的贡献时，只计算与上一层同位置有数据差异的采样点对屏幕像素颜色值贡献的变化量，然后用这个变化量修改在该采样点影响范围内的屏幕像素颜色值。试验表明，新算法可以大大加速Splatting算法的速度。     

协同渲染技术初探

随着虚拟现实技术的发展，对虚拟环境沉浸感的要求越来越高，各种高沉浸感的虚拟现实系统（如CAVE系统、投影阵列）相继出现，此时对单个场景的渲染已经不能满足这些系统的需要。为了同时对多个场景进行渲染，并满足相互之间的约束关系，引入了协同的思想，提出了协同渲染这一新的概念．对协同渲染的概念和特征进行了初步定义和探索，对渲染任务的划分和分配、协同渲染中的约束关系进行了研究，最后以构建的协同渲染平台在MOVE系统中的应用为例，验证了协同渲染思想的合理性和正确性。     

基于图象的动态场景绘制技术

传统的基于图象绘制技术研究主要集中于静态场景的绘制,当场景中有流水,钟摆等运动对象时,绘制效果就难以令人满意。近年来,动态场景的绘制已日益成为基于图象绘制的一个新的研究热点。在深入阐述了基于图象绘制技术的基本概念和各类方法的基础上,着重探讨了当前在动态场景绘制技术方面的研究进展以及目前各类动态场景绘制方法中的有待研究的问题和不足之处,并提出了解决这些问题的思路。     

一种协同渲染环境下的场景管理策略

随着计算机图形学和虚拟现实技术的发展,场景的实时渲染逐步成为计算机图形学中一个令人关注的重要问题,而各种高沉浸感虚拟现实环境的出现使得多场景的协同实时渲染成为必要。因此,为实现多场景的协同实时渲染,提出并实现了一个协同渲染环境,并对其中采用的场景管理技术进行研究,采用八叉树和场景树相结合的方法对场景中的静态和动态实体分别进行管理,以此为基础,实施了场景管理与绘制相分离的策略。实践证明,利用这种场景管理的思想,结合通信机制,能实现多场景间的协同实时渲染,从而验证了这种场景管理思想的有效性。     

虚拟现实中的基于图像绘制技术综述

基于图像绘制技术为虚拟现实系统提供了更加可靠、真实、快捷的虚拟场景构建方案。虚拟场景的基于图像建模、支持基于图像的场景控制以及基于图像实时动态分布协同工作等技术领域成为了基于图像绘制技术在虚拟现实应用中的三个主要发展方向。按照面向虚拟现实应用流程和系统结构分类,讨论现有的基于图像绘制技术发展状况,分析各技术的原理以及优缺点,最后提出了面向虚拟现实应用的基于图像绘制技术的拓展方向。     

一种超大规模地形的实时渲染方法

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用。本文将地形数据分块技术、LOD技术、视锥裁减技术和ROAM算法等相结合,提出了一种解决超大规模地形数据实时渲染问题的方法。该方法可以实现足够大规模地形数据的实时连续细节层次渲染,并且利用了帧和帧之间的关联性,极大的提高了渲染速度,取得了较好的渲染效果。     

大规模三维标量场并行可视化技术综述

并行绘制是提高大规模三维标量场可视化效率的一种重要方法,分别对三维标量场的两类重要可视化方法面绘制方法和直接体绘制方法进行了阐述,并结合这两类可视化方法对其并行绘制中的各种并行模式、负载平衡和图像合成算法进行细致的分析和比较;对国内外较有名的并行绘制系统实现进行了分类与对比;最后,在总结现有研究成果基础上,分析了该领域的下一步发展趋势,为大规模性三维标量场的并行可视化提出了新的问题和思路。     

基于图象建模技术的综述

综述了基于图象的建模技术。并根据环境表示的分类,论述了在各种表示下的采样和建模技术。并给出了建模过程的定义。最终论述了未来建模技术所需要克服的问题。     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

体绘制中的快速插值方法

插值运算是体绘制中的基本运算,其操作量很大。为此,本文提出一种的新的插值方法,减少每次插值运算的计算量,并根据样点位置及其附近的资料情况减少插值运算的次数。由此可以加快体绘制的成象,而对图像质量没有影响。与已有的快速插值方法相比,新方法更有效。