三维地形场景并行渲染技术研究

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1、三维地形场景并行渲染技术研究【摘要】在科学技术不断创新和广泛应用的影响下，三维地形场景并行渲染技术不仅能够对地形数据进行有效分析，而且能够保证并行数据调度机制的合理运行，本文对三维地形场景并行渲染技术进行分析，并且对其当前应用过程中存在的问题进行研宄。【关键词】三维地形场景并行渲染技术研宄当前在我国科学技术不断快速发展以及更新的影响下，现代测绘以及遥感技术的发展空间越来越大，空间数据的获取数量相比之前有了一定程度的增长，而我国已经逐渐向数字化社会时代发从目前的整体形势来看，我国当前已经从数字城市逐渐到数字中国，甚至到数字地球，地形数据都在保持不断

2、增长的状态，而现如今，如何切实有效的实现大规模的三维地形场景高性能渲染技术是非常重要的问题之一，实现三维地形场景并行渲染技术不仅能够建立虚拟现实的系统，而且能够建立有关三维地理信息的系统等等，这些技术性的问题都是当前非常重要的内容。虽然已经有很多学者对高档图形工作站的三角形进行实时的绘制，但是由于地形的数据数量相当的庞大，其自身的内存管理以及实时绘制能够都不能够满足地形数据的需求，所以地形场景高性能渲染技术的研宄需要更加的深入。一、地形场景高性能渲染技术地形场景高性能渲染技术在实际的应用过程中，主要是根据两个方面来进行，首先，地形场景高性能渲染技

3、术需要通过对地形场景的实际数据进行合理的组织以及调度，在保证浏览效果的同时，能够切实有效的控制参与渲染的数据量，从根本上对其形成严格的控制；另外地形场景的高性能渲染技术是采用加速渲染的手段来进行，这样有效的增加单位时间内三维地形的整体场景数据处理量，从而保证数据的处理效率和处理质量。地形场景高性能渲染技术在简化地形场景数据量的方面，一主要是利用LOD的方式来进行，LOD方式可以说是当前大规模条件下三维地形场景渲染的重点研宄项目之一，而在实际的应用过程中，加速渲染主要是利用软硬件的加速来实现其自身的加速，比如GPU加速技术、储存访问优化技术等等，其

4、中还包括并行渲染技术，而在各种各样的技术当中，并行渲染技术可以说是软件加速方法当中最重要的组成部分之一，也是不可缺少的一项技术［1］。、并行渲染的分类和实现平台2.1并行渲染的分类体系2.1.1基于数据调度和功能实现方式的分类分析在计算机图形学当中的并行渲染技术主要是为了能够给三维地形提供渲染理论和技术基础，而在实际的应用过程中，并行渲染的数据算法主要分为两种，一种是数据并行算法，而另外一种则是功能并行算法。并行渲染的数据并行算法主要是在实际的计算过程中将模型数据划分成为多个数据流，之后给每一个数据流都分配相对应的图形处理单元，这样保证每一个数据

5、流都能够执行绘制任务，保证多个绘制过程共同执行的效果，在多个绘制过程共同实现的过程中，不仅包括对象并行，而且还包括图形并行，这样能够有效的提高绘制效率，并且能够保证绘制质量。而并行渲染的另外一个算法是功能并行算法，这种算法主要是将绘制流水线进行有效的分解，并且分解成不同的执行模块，在实际的操作过程中，各个模块可以顺序性的处理各种各样不同的数据，而模块之间能够形成并行执行的状态，所以功能并行在一定程度上也可以称之为流水线并行［2］。在三维地形场景当中，上述两种并行方式可以相互配合混合使用，另外，在动画影视领域当中经常会使用到时间的并行算法，时间并行

6、算法主要是指对于不同的图象处理单元需要负责不同帧的图象生成，如图1即为数据并行、功能并行以及集成并行的7K意图，其中P代表渲染点、G则是代表几何的整个处理阶段、而R则是代表着像素的整体处理阶段。2.2实现平台1、高性能计算机。为了能够充分的保证高性能图形工作站以及并行计算机的合理应用，能够有效实现两者的平台就是高性能的计算机，而高性能的图形工作站不仅具有多个CPU，而且还具备高性能的GPU，并且能够将在日常当中使用的并行渲染技术集成到硬件的使用过程当中。而并行计算机不仅具备高通信宽待的能力，而且在一定程度上可以实现并行计算，所以其自身在并行计算机

7、领域当中被广泛应用的同时，在图形并行渲染方面也被大力的宣传和应用。而在高性能图形工作站以及并行计算及的并行绘制系统的实际应用过程中，两者主要是为了能够针对一些比较高端的图形应用来进行，其中还包括一些平台设计、或者是一些具有特殊特点的应用，这种系统的可拓展性相对来说比较差，并且其自身的设备比较的昂贵，导致需要投入的资金金额比较大，所以在当前的市场上很难做到普及［3］。2、计算机集群。计算机集群是建立在高速网络平台上的工作站或者是PC集群，其自身具有并行机的优势和特点，并且具有多CPU的特征，是能够保证三维图形构建的有效措施之一，并且能够构建并行绘制

8、系统。计算机集群的灵活性能相对来说比较高，并且其自身的拓展性也比较良好，不仅有利于构建混合系统，而且能够保证工作效率和质量的整体提高，计