[发明专利]一种基于规则网格的大规模地形漫游模拟方法

说明书

技术领域

本发明属于计算机虚拟现实和计算机图形学技术领域，具体地说，是一种处理并可视化大规模数据的技术，可广泛应用于三维游戏、模拟军事训练等方面。

背景技术

长期以来，大规模地形绘制方法始终是计算机图形学领域的研究热点，现实世界中的地形状况复杂，而且往往范围很大，较真实表现出大规模地形风景在电影、三维游戏、模拟军事训练等方面有着非常广泛的应用。

尽管近年来显示硬件的发展十分迅速，但是由于大规模地形模拟所需要的模型的数据量往往可以达到千万级或以上，直接绘制不可能达到实时，因此，要使用视锥体剔除、细节层次表示(Level of Detail，LOD)等方法来减少传递给绘制流水线的顶点的数目，其中，LOD方法又是研究和应用最广泛的方法。

目前在图形学领域，使用不同LOD方法的地形绘制算法已经有了很多研

究，按照其网格组织结构大致可以分为以下几类：(1)不规则网格：基于不规则三角形网格的算法代表算法，主要包括：Cohen提出的基于Delaunay三角化方法的地形网格构造方法(参见D.Cohen-OR，YLEVANONI.Temporal continuity of levels of detail in Delaunaytriangulated terrain.In：Proceedings of the IEEE Visualization′96.1996，37-42.)；和HuguesHoppe提出的里程碑式的渐进网格(Progressive Mesh)算法(参见Hugues Hoppe.Progressivemeshes.In：Proceedings of the ACM SIGGRAPH′96，1996，99-108.)。这类方法虽然使用最少的顶点和三角形来近似原始的地形表面，但其在在更新网格的过程中需要重新对地形进行分析，跟踪三角形的邻接关系，具有耗时和计算量大的缺点。(2)半规则网格：为基于半规则网格的算法，主要包括：David Koller(参见David Koller，Peter Lindstrom.Level-of-DetailManagement for Real-Time Rendering of Photo-textured Terrains.ftp://ftp.gvu.gatech.edu/pub/gvu/tr/1995/95-06.pdf 1995.)和Peter Lindstrom(参见David Koller，Peter Lindstrom.Level-of-Detail Management for Real-Time Rendering of Photo-texturedTerrains.ftp://ftp.gvu.gatech.edu/pub/gvu/tr/1995/95-06.pdf-1995.和David Koller，PeterLindstrom.Real-Time，Continuous LOD Rendering of Height Fields.In：Proceedings of theACM SIGGRAPH′96，1996，109-118.)提出的通过一元四叉树来组织顶点结构的Lindstrom-Koller算法；Mark Duchaineau提出的著名的实时优化自适应网格(Real-timeOptimally Adapting Mesh，ROAM)原理(参见Mark Duchaineau，LLNL，Murray Wolinsky，et al.ROAMing Terrain：Real-time Optimally Adapting Meshes.In：Proceedings of the IEEEVisualization′97，1997，81-88.)，Bryan Turner据ROAM的原理提出了实时的动态LOD算法((参见Bryan Turner.Real-Time Dynamic Level of Detail Terrain Rendering with ROAM.)；Willem同样基于四叉树和Geometrical MipMapping的处理方法等(Willem H.de Bore.FastTerrain Rendering Using Geometrical MipMapping，http://www.flipcode.com/tutorials/tut/geomipmaps.shtml，2000)。这类方法一般以树状层次结构组织数据，对地形数据进行基于四叉树的正三角形剖分等操作，很大程度上简化了内存结构，解决了地形不同LOD层次块之间接缝的问题，但是同样需要根据视点进行一些复杂计算，对视点的变化非常敏感，视点的微小变化可能引起整个网格的重建。