大纹理场景实时交互新技术Clipmap的研究

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该文提出了一个新方法-Clipmap,用于处理大纹理映射系统的实时交互问题.Clipmap克服了上述方法的缺点,允许将整个纹理指定在单个的坐标系统中,可以使纹理和几何结构分别独立定义.它预先对原始大纹理图像建立Mipmap存储在硬盘,然后再从Mipmap各层动态裁剪观察者感兴趣的部分区域并调入内存,并在过载时动态降低一帧中的分辨率来保持固定的帧速率,满足视景仿真的实时交互需要.Clipmap由Clipmap栈和Clipmap金字塔组成.根据视野特点,凡是比裁剪尺寸大的高分辨率Mipmap层,就以裁剪尺寸大小裁剪下来一个感兴趣的矩形区域,这些裁剪区域集合构成Clipmap栈,因为Clipmap栈是动态裁剪下来的部分,因此基内容需要随着观察者视点的移动而实时更新.在Mipmap中,凡是小于等于裁剪尺寸的层就不用再裁剪,直接组成裁剪纹理金字塔.在Clipmap的数据调度时不用一次将整个Mipmap载入纹理内存,而只是载入Mipmap的小的子集Clipmap,从而解决了对较大纹理存在的存储资源和载入带宽的限制.利用Clipmap,大纹理图像如卫星和航拍照片,能花费很少的数据创建代价就很容易地映射到地形几何上,并可从存储的纹理上动态裁剪感兴趣区域用于实时交互显示.Clipmap是靠裁剪Mipmap层来实现的,如何在用户漫游大纹理场景时实时裁剪Mipmap层并动态调入内存是Clipmap研究的主要任务之一.该文根据Mipmap和Clipmap各层间存储大小的关系和覆盖范围的关系特点,提出了一个四叉树方法分割、组织、调度Mipmap层数据,即把比裁剪区大的Mipmap层分割成矩形网格状的纹理片,采用一种遍历算法调入规定的纹理片构成栈层数据和内存数据.把Mipmap层中感兴趣区域以纹理片的"粒度"调入,可以近似实现Clipmap.该文在分析真实感图形实时绘制和纹理映射原理的基础上,通过对比研究Mipmap的结构、存储、寻址和绘制的实现,对Clipmap方法进行了研究,描述了Clipmap的结构,探讨了其存储、寻址和绘制的过程,结合Cliptexture技术阐述了应用Clipmap涉及到的技术问题,如动态裁剪的实现、纹理装载模式、缓存预测、纹理替换,以及动态纹理装载控制等.最后通过存储效率分析说明了Clipmap处理大纹理数据的有效性.
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