中文摘要：

复杂虚拟环境的场景往往由多种元素构成，这其中既包含大规模数据量的静态场景部分也包含大量的运动物体、复杂的变化的光源，以及动画形变物体等，甚至海量随时序变化的可视化数据等多种类型的动态因素。本项目研究了具有多种复杂动态元素的虚拟环境中的计算与绘制加速关键技术。针对虚拟场景的动态自然光照，提出了基于GPU的结合可见性信息和阴影体的快速散射自然光照计算和绘制方法；针对虚拟场景中的运动物体，提出了快速并行的碰撞检测方法；针对动画以及形变的模型，提出了GPU上基于图像空间可见性精确计算的高质量NPR线绘制算法；针对时序变化的动态可视化数据集，提出了高效的飓风场和风暴潮动态可视化绘制方法；针对复杂的虚拟环境中的海量数据集合，提出了动态虚拟环境的分布式场景图组织和管理策略以及海量地形数据的调度与绘制的引擎。