虚拟现实、计算机仿真技术在许多领域都有广泛的应用。但是随着虚拟现实应用的深入,人们对虚拟场景的复杂度和真实感的要求越来越高,这些应用不仅要生成高度真实的复杂虚拟环境,而且还要实时响应用户的交互操作。但是随着虚拟场景的复杂度和真实感的提高,所需要的图形数据量也随之增加,而有些应用的图形数据量远远超过了当前计算机图形硬件的实时处理能力。因此为了解决场景复杂度和交互实时性之间的矛盾,科学工作者进行了很多研究并取得了一些研究成果,而多细节层次技术就是其中比较流行和先进的技术。 论文首先对计算机图形学的背景知识,如:虚拟现实技术、真实感图形的实时绘制技术、OpenGL技术、图形变换技术做了一个大体的介绍。随后介绍了LOD技术的由来、发展趋势、分类等等。然后将场景中的景物进行了区分,分为几何模型和地形模型,并分别进行了多细节层次技术的研究。 在第3章对当前国内外有关的几何模型的简化算法进行了分析和研究,并介绍了基于聚类操作的网格简化算法、基于删除操作的网格简化算法、基于折叠操作的网格简化算法、动态的网格简化算法等,最后将边折叠方法和递进网格方法相结合,实现了一种高效的多分辨率细节层次几何模型的简化算法。该算法以二次误差度量方法的边折叠为基本方法为基础,实现一种面积加权半边折叠三角形网格模型简化的算法,该算法除了考虑顶点周围三角形的法向量外还考虑其他几何特征如三角形面积等来计算边的折叠代价,能够有效地对网格模型进行简化:并且采用递进网格表示方法存储网格信息,能够生成连续的细节层次模型,支持模型的多分辨率表示、任意精度简化等操作。最后给出了应用实例和分析数据。 在第4章重点研究了大规模地形场景的显示和漫游技术和实时连续的多分辨率地形简化算法。文中首先介绍了多分辨率LOD地形算法中的基本概念和一些经典算法,如顶点的误差的计算和基于四叉树的地形简化算法等。最后,实现了一种基于分层的界限球的长边对分操作地形简化算法,该算法利用长边对分操作递归地子分规则三角形网格,同时利用顶点界限球来计算