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基于GPU的球面深度图实时绘制
  • ISSN号:0254-4164
  • 期刊名称:《计算机学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP391[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]澳门大学科技学院电脑与资讯科学系电脑图形及多媒体实验室,澳门, [2]中国科学院软件研究所计算机科学国家重点实验室,北京100190
  • 相关基金:本课题得到国家“九七三”重点基础研究发展规划项目基金(2009CB320802)、国家“八六三”高技术研究发展计划项目基金(2008AA01Z301)、国家自然科学基金重点项目(60833007)、澳门大学研究基金以及研究生奖学金资助.
中文摘要:

提出了一种GPU加速的实时基于图像的绘制算法.该算法利用极坐标系生成对物体全方位均匀采样的球面深度图像;然后根据推导的两个预变换公式将单幅球面深度图像预变换到物体包围球的一个与视点相关的切平面上,以生成中间图像;再利用纹理映射生成最终目标图像.利用现代图形硬件的可编程性和并行性,将预变换移植到Vertex Shader来加快绘制速度;利用硬件的光栅化功能来完成图像的插值,以得到连续无洞的结果图像.此外,还在Pixel Shader上进行逐像素的光照以及环境映射的计算,生成高质量的光照效果.最终,文章解决了算法的视点受限问题,并设计了一种动态LOD(Level of Details)算法,实现了一个实时漫游系统,保持了物体间正确的遮挡关系.

英文摘要:

This paper presents an image-based real-time rendering algorithm on GPU. By the alorithm, we uniformly sample an object in all directions in a polar coordinates system, to construct a Spherical Depth Image. With two deduced Warping Equations, we then pre-warp the image onto a view-dependent tangent plane of the bounding sphere of the object to get an intermediate image, which can be further rendered onto the target image plane using standard texture mapping. By exploiting the inherent parallelism of modern programmable GPU, we transport the pre-warping process into Vertex Shader. Furthermore, the hardware pipeline' s rasterization function is utilized to conduct the image re-sampling efficiently to generate hole-free rendering results. Besides, Per-pixel lighting and Environment mapping effect is implemented in Pixel Shader to get high quality lighting effect. Finally, we solve the problem of limited field of view, and design a LOD (Level of Detail) algorithm to implement a real-time walkthrough system, in which all the rendered objects are occluded by each other correctly.

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期刊信息
  • 《计算机学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国计算机学会 中国科学院计算技术研究所
  • 主编:孙凝晖
  • 地址:北京中关村科学院南路6号
  • 邮编:100190
  • 邮箱:cjc@ict.ac.cn
  • 电话:010-62620695
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-4164
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1826/TP
  • 邮发代号:2-833
  • 获奖情况:
  • 中国期刊方阵“双效”期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 美国数学评论(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:48433