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基于GPU的大规模地形快速渲染技术研究.pdf66页
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国防科学技术大学
硕士学位论文
基于GPU的大规模地形快速渲染技术研究
姓名：高辉
申请学位级别：硕士
专业：控制科学与工程
指导教师：张茂军
座机电话号码
围防科学技术大学研究生院T学硕十学位论义
随着卫星与遥感技术的发展，地形数据的分辨率越来越高，导致地形数据规
模越来越大，海量数据的存储、传输、调度以及处理都为实时渲染带来了困难，
基于CPU的地形渲染已经不能满足应用的要求。
本文研究一种基j二GPU的大规模地形快速渲染技术。该技术主要从纹理图像
的调度与渲染、三维网格模型的构建两方面入手，适当地把原来CPU的工作转移
方面提出了基于GPU的大规模地形纹理调度与渲染机制。并在分析GPU并行讣
算的优缺，、I的基础上，提出了一套基于小波变换和矢量量化的图像压缩算法，然
后通过GPU直接编程单独完成了该压缩方法的解压部分，这是基于GPU的大规
模地形纹理调度与渲染的核心。实验结果表明基于GPU的大规模地形纹理调度与
渲染技术应用于大面积三维地形仿真巾，可以有效提高实时渲染效果。
在i维网格模型的构建中，主要解决的问题集中在数字高程数据的简化方面。
首先提出了基J。小波分析的高程数据的简化与多分辨牢表示方法，然后通过GPU
直接编程来实现小波变换与反变换。实验证明在变换速度上，GPU比CPU具有明
显优势，保证了基于小波分析的高程数据的简化方法能够付诸实施，并且得到了
比较满意的效果。
正在加载中，请稍后...　　实时3D引擎Unigine
　　Unigine是一个跨平台的实时3D引擎。它站在了技术的前沿，并提供互动的虚拟世界（现代游戏和虚拟现实系统的最终目标）。
　　该引擎包含了逼真的三维渲染，强大的物理模块，对象具有非常丰富的图书馆导向的脚本系统，全功能的GUI模块，声音子系统，以及灵活的工具。高效率和良好架构的框架，支持多核系统，使Unigine具有一个高度可扩展的解决方案，对其中的多平台类型游戏的影响颇多。
　　Unigine?是一流的技术，可以很容易适应，因为它阐述了软件设计和灵活的工具的各种项目。阿我们的许多客户声称他们从来没有见过这样一个非常有效的代码，这是很容易理解。它已经用在（主要是游戏）不同项目的发展。
　　技术卓越
　　●高效率和良好架构的框架使Unigine高可扩展性：
　　●强大的API（支持DirectX &Direct3D&9,10,11 / OpenGL）渲染
　　●跨平台：微软Windows（XP，Vista，Windows 7）/ Linux
　　●完整的32位和64位支持系统
　　●多核CPU的支持
　　●服务器/客户端支持（准备游戏机）
　　●强大的C + + API
　　●综合性能分析系统
　　●灵活的基于XML的数据结构
　　真实感图形
　　●一张图片描绘了千言万语。随着Unigine您的场景看起来真实感：见画廊更多截图...
　　●Unigine提供了最先进的渲染功能有史以来图形硬件支持。高度优化的渲染确保出色的图像质量和强大的性能。
　　●所有现代的功能支持Unigine渲染：
　　●每个像素的动态照明
　　●正常和视差映射
　　●64位HDR渲染
　　●体和轻
　　●强大的粒子系统：火，烟雾，爆炸
　　●扩展设置阴影（绿光/HLSL）
　　●后处理：外地，折射，焕发深度，模糊，色彩校正等。
　　除此之外，还有一个由Unigine提供最热门的技术标准：
　　●支持Shader Model 5.0支持
　　●五金镶嵌
　　●（屏幕空间环境闭塞）
　　●独特的材料，系统参数的层次结构的支持
　　●植被特殊材料
　　●辐射环境的
　　●生活用水的冲浪区和焦散
　　●原生支持立体声3D设备
　　此外，Unigine 1.0支持6代图形处理器的事件如出一辙：/ R300到最新的，所以它的高度可扩展。作为一个NVIDIA和AMD（以往ATI）的，我们与硬件厂商密切合作，注册开发，以获取最佳效果。
　　无限世界
　　●没有太多的界限！ Unigine允许创建作为世界大如你喜欢：
　　●动态数据流在后台
　　●对indor和户外场景的无缝连接
　　●支持优化
　　●先进的检测限系统
　　●广阔的地形
　　全场列化是另一种Unigine独特的功能，让您快速保存和恢复世界上每一个单个对象的状态。
　　真实物理
　　●您想作为互动与真实的虚拟世界？这里是一个为这个快速和强大的物理模块：
　　●刚体物理学
　　●布娃娃物理
　　●粒子系统物理
　　●Destroyable接头
　　●各种车辆
　　●时间反向特征
　　多线程的Unigine物理学的核心是高度优化，可以工作在多核平台上与其他子系统并行。每对象调谐性能，让美好的控制性能。
　　强大的脚本
　　●UnigineScript是一种脚本语言的Unigine引擎使用，它提供了以下主要特点：
　　●面向对象编程
　　●易于学习的语言（类似于C + +的语法）
　　●透明互连与外部C + +对象
　　●内置的3D数学（向量，矩阵和四元数与所有相应的功能）
　　●内置调试器和性能分析器
　　●证据充分的非标准库（超过3000个功能外的框）
　　UnigineScript是非常强大的，例如，我们的可视化编辑器编写的脚本编写办法的。有一个全面的虚拟机状态保存和引擎盖下，这是非常快，由于高效的字节码编译器和优化恢复。
　　图形用户界面
　　●Unigine完全有能力提供了一个图形用户界面模块：
　　●一套全面的构件，集装箱和对话
　　●3D效果，透明度，动画
　　●易于使用的用户界面的XML格式的文件
　　●皮肤支持
　　●东方语言支持
　　●本地化包支持
　　这个模块是用来建立Unigine工具的所有接口，因此它们的外观和感觉是平台独立的。此外，交互式三维图形用户界面，可放置在一个虚拟世界，甚至任意曲面。
　　3D音效
　　●支持各种声音和音乐的虚拟环境：
　　●体积音响系统
　　●流媒体播放支持
　　●EAX支持
　　●互连与物理事件
　　准备好使用对象
　　●有一些在Unigine基对象，包括提供很多：
　　●动画与动画混合网格支持
　　●动态网（生成快速切换）
　　●广告牌
　　●动态容积对象
　　●字符
　　易于使用的工具
　　●Unigine工具形成了竞争的内容管道：
　　●强劲的出口/使用3ds Max和Maya插件进口
　　●快速网/动画浏览器
　　●普通地图生成器和合成器
　　●发电机的环境闭塞地图
　　●地形编辑器
　　●一批高品质的压缩算法，图像转换器
　　●数据加密工具
　　这些工具都可以轻松集成到具体项目，由于其高灵活性的进程。
UnigineEditor
　　UnigineEditor是一个编辑Unigine的主要工具为基础的虚拟世界。这是一个所见即所得的编辑器，让您可以即时看到您的场景变化。
　　●管理对象，效果和灯光
　　●编辑物理特性
　　●精细调整渲染设置
　　●材质编辑器的层次结构的支持
　　●内容优化不同观看模式
　　●内置的性能剖析
　　●编译时零
　　这种快速学习可视化编辑器可以很容易地扩展，以满足项目特定需求。
　　有效的支持
　　我们的客户从Unigine开发团队的直接支持。技术支持（英文和俄文两种）提供通过电子邮件和电话。
　　新的Unigine很多功能最初提出我们的顾客。我们重视他们的反馈，因为我们的目标是使他们的项目的成功。
　　即时改善
　　Unigine发展非常迅速地向前推进。我们的客户获得SDK更新每两个星期。它们可以跟踪记录在我们的发展。
　　两个版本可Unigine许可证：二进制和全部源代码的。请参阅许可页的价格和订货进一步的指示。
　　我们很乐意为使Unigine技术的威力到您的项目。
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扫描二维码用手机浏览词条
保存二维码可印刷到宣传品UNIGINE 可能是 Linux 上最好的游戏引擎
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UNIGINE，是一个实时的 3D 引擎，它能够在所有主流的平台上运行，包括 Linux，并刚刚升级到新的版本，带给了我们一些重要的新特性。
Unigine 引擎正是由 Unigine 公司开发的， 同时这公司还开发了 Heaven DX11 基准测试软件。 这公司开发的技术总是越来越好，并且随着他们最近在 Linux 平台上的扩展，我们真的很高兴看到这引擎在最近时间作出的重大的更新。
在 UNIGINE 引擎最近作出的更新中，最大的更新是通用图像生成器接口 (Common Image Generator Interface/CIGI) 协议。
据引擎的开发者说，这个接口在模拟行业中，是一种用于主机设备与图像生成器 (IG) 之间通信的标准方法来的。
新款 UNIGINE 引擎的亮点
在笛卡尔坐标系中增加了对 WGS84，ECF 和 NED 坐标系的支持（这会帮助开发者更好地在用 Unigine 开发的项目中使用实时的 GIS 数据）；
实施了游戏框架，这样使得游戏更加容易地创建，同时这种特性包括实体与节点的自动链接、层次与世界的自动链接、实体对象管理、贯穿所有层次的游戏全局上下文、事件处理系统、最佳的实体更新等等。
增加渲染时帧率的稳定性。
两个新的选项，2D 噪音和 3D 噪音（编辑器中的状态选项卡），已被添加到 meshleafbase 材质中。
一个新的参数，遮挡屏蔽，已经被添加到所有的材质中。
密杂草丛的高度现已实现同步。
修复了在渲染非 Flash 闪屏时崩溃的漏洞。
所有平台的完整新特性列表，可以在官方的中找到。.
要记住 UNIGINE 引擎只针对商业企业，并不向广大用户提供试用版。
译者： 校对：
原创翻译， 荣誉推出
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你可能喜欢渲染地形解决思路 - GIS当前位置:& &&&渲染地形解决思路渲染地形解决思路&&网友分享于：&&浏览：18次渲染地形很多3D游戏都需要地形，建立并渲染地形，再加上物理效果，比如驾驶一辆小汽车在场景行使，你会觉得这很困难。而这篇文章将讲解这种技术。为了编译其中的程序代码，你需要：一个C#编译器，最好是Visual Studio .NETDIRECTX9.0c开发工具一块显卡并且支持shader2.0以上，因为除非你不想它运行的很慢。（比如只有10FPS）我只是推荐你，最好精通C#，和Managed DirectX。开始，首先你在渲染地形时，通常是用到一张带灰度信息的位图。这通常是一个容易的手段。这篇文章介绍的是使用一种灰度高度比例贴图。这就是我用到的贴图，你也可以自己去修改它。我们将用两个纹理，一个草地，一个土地。地形比较高的部分用草地文理。我们将两种纹理混合在一起，这就是根据位图的灰度做到的。这里用到一种语言High Level Shader Language熟悉它你就会知道这是使用更高级的顶点和纹理的渲染方式。由于HLSL和C很相似，所以懂C的可以不费劲掌握它。以下的就是将两个纹理混合的HLSL程序：float4x4 WorldViewPfloat4void Transform( &
in float4 inPos
: POSITION0, &
in float2 inCoord
: TEXCOORD0,&
in float4 blend
: TEXCOORD1, &
in float3 normal
: NORMAL,&
out float4 outPos
: POSITION0, &
out float2 outCoord
: TEXCOORD0, &
out float4 Blend
: TEXCOORD1, &
out float3 Normal
: TEXCOORD2, &
out float3 lightDir
: TEXCOORD3 ){ &
outPos = mul(inPos, WorldViewProj); &
outCoord = inC &
Normal = normalize(mul(normal,WorldViewProj)); &
lightDir = inPos.xyz -& }看上去HLSL和C的语法结构相似：再调节名称时，input，output变量前经常会有语意的定义。input通常是从程序中接受变量然后传导output。你也许注意到TEXCOORD被使用了很多次。这是因为TEXCOORD在程序中使用了多次，一个变量不提供位置，法线等。而HLSL包含了计算函数如mul(),normalize().在MSDN里可以知道使用方法。想知道更多关于HLSL方面的知识。推荐去访问相关的一些网站。现在解释一下HLSL代码含义：首先input接受position，position在这里是和投影矩阵相乘之后得到的。顶点将被移动到相机的空间。input接受纹理坐标并混合两种纹理。法线也被移动。最后平行光被减去光源的坐标（该例，世界空间是和对象空间一致的所以不会有改变）将其传给像素渲染，以下是像素渲染代码：Texture Texture1;Texture Texture2;sampler samp1 = sampler_state { texture = &Texture1&;& minfilter = LINEAR; mipfilter = LINEAR; magfilter = LINEAR;};sampler samp2 = sampler_state { texture = &Texture2&;& minfilter = LINEAR; mipfilter = LINEAR; magfilter = LINEAR;};float4 TextureColor( &
in float2 texCoord
: TEXCOORD0, &
in float4 blend
: TEXCOORD1, &
in float3 normal
: TEXCOORD2, &
in float3 lightDir
: TEXCOORD3) : COLOR0{ &
float4 texCol1 = tex2D(samp1, texCoord*4) * blend[0]; &
float4 texCol2 = tex2D(samp2, texCoord) * blend[1]; &
return (texCol1 + texCol2) * (saturate(dot(normalize(normal),&
normalize(light)))* (1-ambient) + ambient);}正象你所看到的，像素渲染器使用了所有顶点渲染器中的变量，除了POSITION0，因为POSITION0是所有输出所用到的。首先两个纹理将用tex2D()做计算，tex2D()不影响文理只是一个处理器而已。这些颜色根据混合值相乘并加上光线的密度，然后反回结果。返回值是float4由COLOR0语法做了标记。每个像素渲染器都要返回一个这样的值。再回到C#为了使程序和SHADER通信，必须有顶点声明。将通知DIRECTX数据在顶点缓冲以及相关的input顶点渲染变量，以下是顶点声明代码：VertexElement[] v = new VertexElement[]& {&
new VertexElement(0,0,DeclarationType.Float3,DeclarationMethod.Default, &
DeclarationUsage.Position,0), &
new VertexElement(0,12,DeclarationType.Float3,DeclarationMethod.Default, &
DeclarationUsage.Normal,0), &
new VertexElement(0,24,DeclarationType.Float2,DeclarationMethod.Default, &
DeclarationUsage.TextureCoordinate,0), &
new VertexElement(0,32,DeclarationType.Float4,DeclarationMethod.Default, &
DeclarationUsage.TextureCoordinate,1),&
VertexElement.VertexDeclarationEnd};& decl = new VertexDeclaration(device,v);正如你看到的，顶点声明包含一个数组VertexElements描述了顶点的结构。说道结构，你不能自己定义一个CustomVertex，因为每一个文理参数必须精确到每一顶点。所以结构必须是以下：public struct Vertex{ &
float tu, &
float b1,b2,b3,b4;&
public Vertex(Vector3 p,Vector3 n, &
float u,float v,float B1,float B2, &
float B3, float B4, bool normalize) &
pos =nor =tu =tv = &
b1=B1; b2=B2; b3=B3;b4 = B4; 共&2&页:
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