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面向移动设备的图形绘制技术研究

何高奇  
【摘要】: 移动设备图形技术研究是嵌入式系统、图形学和移动通讯等学科交叉后形成的新的研究方向。在资源受限的移动设备上绘制真实感的2D/3D图形的需求日益迫切。本文主要研究面向移动设备的图形绘制技术,主要内容和贡献点包括; (1)移动图形绘制框架。目前的移动图形绘制研究主要面向具体的应用。本文设计了一个移动图形绘制整体框架,包括本地图形绘制和网络图形绘制。在本地图形绘制中,图形标准按照层次性、模块化来实现,并针对流水线进行优化。网络图形绘制包括异构平台中的网络传输方案和图形绘制优化。从面向图形和面向传输等方面,本文总结出有效的网络图形绘制优化技术,并提出了绘制负载在客户端、加速器和服务器之间均衡的策略。此框架将移动终端、无线网络和远程服务器有机地结合起来,具有一定的通用性,可以指导移动图形应用的开发。 (2)面向移动设备的矢量图形绘制。目前针对矢量图形标准OpenVG的研究正在进行中。本文分析了OpenVG的绘制流水线,提出了完整的路径绘制算法。针对路径绘制过程中的计算量瓶颈,提出了基于曲率的Bézier曲线非均匀细分算法。该算法既考虑了曲线的特征,又避免对资源占用较多的迭代运算和对计算要求较高的平坦性检测。算法应用于矢量图形实例,获得了快速高质量的绘制效果。 (3)面向移动设备的多样图纹理合成。目前面向移动设备的真实感纹理合成方面的研究缺乏。基于Wang Tile的纹理合成具有实现简单、存储需求小的优点,适合在移动平台上实现。本文深入分析Cohen随机贴片算法,提出了一个改进的基于Wang Tile的双向纹理合成算法。基于Hammersley点集的样本纹理子图选取策略具有良好的均匀分布和低差异特性;改进的片填充算法扩大了最佳切割线的寻找范围,有利于消除合成结果的缝隙瑕疵;基于双向扫描的并行贴片算法提高了合成结果的非周期性。改进的算法与随机填充算法相比,改善了视觉效果。算法设计充分考虑到移动设备计算和存储能力的限制。 (4)面向网络游戏的集成同步技术。同步性问题影响网络游戏的可玩性。本文总结了影响同步性的因素,将同步算法分为保守和乐观两大类。利用人眼的视觉特征,本文通过变更对象的运动速度提出自适应同步算法;从补偿网络延迟和减少带宽需求的角度,在服务器端和客户端分别采用兴趣管理和动态用户列表技术,从而提高同步性和响应性。试验表明这种集成同步技术的可行性。在此基础上,本文实现了一个面向健身的虚拟网络马拉松系统,它支持多个用户在一个虚拟的环境中进行锻炼、训练和比赛,游戏的同时享受健身和娱乐的效果。


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