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李胜,冀俊峰,刘学慧,吴恩华.超大规模地形场景的高性能漫游.软件学报,2006,17(3):535-545
超大规模地形场景的高性能漫游
High Performance Navigation of Very Large-Scale Terrain Environment
投稿时间:2004-06-29  修订日期:2004-06-29
DOI:
中文关键词:  交互式漫游  超大规模地形场景  受限法向锥  潜在轮廓  增量地平线
英文关键词:interactive walkthrough  very large-scale terrain  constrained normal cone  potential silhouette  incremental horizon
基金项目:Supported bythe National Natural Science Foundation of China under Grant Nos.60103011,60473105(国家自然科学基金);the National Grand Fundamental Research 973 Program of China under Grant Nos.2002CB312102,2004CB719403(国家重点基础研究发展规划(973))
作者单位
李胜 中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室,北京,100080
北京大学信息科学技术学院,北京,100871 
冀俊峰 中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室,北京,100080
国家信息中心,北京,100045 
刘学慧 中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室,北京,100080 
吴恩华 中国科学院软件研究所计算机科学重点实验室,北京,100080
澳门大学科学技术学院电脑及资讯科学系,澳门 
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中文摘要:
      超大规模地形场景包含大量的几何和纹理数据,法一次性载入内存,并具有极高的复杂度,因而法进行实时绘制.提出一种高性能的外存地形场景实时漫游技术.该方法使用离散层次细节技术并结合视点相关的动态连续层次细节选择和过渡.算法为地表的简化提出一种新的基于受限法向锥的误差计算方法,使得模型简化具有轮廓保持和光照保持特性.当生成网格包含三角形数目相当时,该方法比传统的基于几何误差的简化更加符合漫游时视觉的感知规律.场景简化过程中提取出的潜在轮廓特征可以通过巧妙地构建漫游时视线方向上的增量地平线来随时更新场景不同部分的可见性信息,并以此控制用数据页面的载入和效场景部分的绘制,提高绘制速度.漫游系统采用多线程技术,使CPU,GPU,I/O三者的效率得到充分发挥,并可实时生成具有光照和阴影效果的漫游图像.
英文摘要:
      Interactive navigation of very large-scale terrain environment involves many difficulties because of its out-of-core geometric data and texture, which can not be wholly loaded into the internal memory. This paper puts forward a high performance technique for real-time walkthrough of the large-scale terrain environments. It performs geometric simplification within each terrain chunk during preprocessing and then generates a view-dependent continuous LOD of the whole scene with geomorphing at runtime. Both silhouette preserving and shading preserving criteria are satisfied by applying a new error metric-constrained normal cone to view-independent simplification. The generated models for rendering is more suitable to human’s perception than those by traditional geometric simplification criterion. Furthermore, the pre-extracted potential silhouette of each chunk can be used to construct the incremental horizon dynamically. This can prevent the ineffectual data from loading into the main memory and reduce the out-of-core paging and the number of triangles feeding to the renderer, thus lead to significant saving in interactive rendering. This paper also makes use of the advantage of GPU to generate lighting and shadow for large-scale outdoor environment, and balances the tradeoff between GPU, CPU and I/O through multi-thread.
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