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流网格的并行与实时绘制技术

李翔华  
【摘要】: 随着三维激光测距和建模技术的不断发展,三维几何模型的精度越来越高,数据量也越来越大,这给三维几何模型的绘制、编辑和传输等操作带来了巨大的压力。这是因为传统的数字几何处理算法一般都要求将整个原始模型调入内存后再计算,而计算机的内存容量是有限的,接近(或超过)内容容量的模型就无法进行处理。为此,基于外存(out-of-core)处理技术成为大规模复杂三维几何模型研究的热点。 Out-of-core通常先在外存上对模型数据进行重组,再通过不同的方式将需要的局部数据调入内存中计算。为了解决常规out-of-core算法中重组预处理时间长和数据结构复杂的问题,网格流处理技术应运而生,该技术设计了复杂三维模型的一种新的组织格式,以便实现对大规模复杂网格的绘制。 借鉴流网格的思想,采用并行处理技术,本文探讨了如何利用网格的流化格式实现简单、高效的out-of-core实时绘制。主要工作包括以下几个方面: 1.设计了一种基于流网格的大规模网格模型并行绘制算法,该算法为绘制的每个模型建立了一个单独的线程,通过一个互斥变量使模型对内存轮流使用,使得多个模型能够并行的绘制。实验结果表明,这种方法对于解决现实问题确实有效,能提高效率。 2.对大数据量模型的流网格格式建立了有效的模型细节等级数据结构,借助这种数据结构实现了基于视点的动态LOD控制的网格绘制算法,该算法绘制出的模型能根据视点离模型的距离选择模型的细节等级,从而用尽可能少的数据为用户提供逼真的可视化效果。 3.采用计算简便的基于平行平面族的网格切割方法,将大规模网格模型分割成数据量较小的模型。并在网格分割的基础上实现了对大规模模型的网格绘制。针对分块后的网格,使用前面的并行绘制算法,并且充分利用分块网格边界上的对应关系,在一次循环中完成整个网格模型的绘制。在此基础上,将细节等级、基于视点的控制方法也用到了分块后的大规模模型上。


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