大规模复杂场景渲染优化策略

作     者：叶诚 

作者单位：天津理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：罗训;张光辉

授予年度：2020年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：虚拟现实 网格简化算法 LOD技术 动态加载 

摘      要：近年来,虚拟现实逐步成为了当今的热门话题,其中就涉及到很多的模型场景。但是大规模场景由于尺寸过大不能直接导入游戏引擎中,需要将复杂的场景模型进行渲染优化处理才能够使用。本文提出了两种渲染优化策略分别对复杂生成模型场景和大规模游戏场景这两种类别的场景进行渲染优化,进行两组对比实验,主要工作内容如下:(1)本文中提出了一种LOD模型生成技术,利用网格简化算法将每块生成模型自动的简化为两种不同的细节层次的模型存储到计算机,使生成模型可以完成自动减面。(2)针对复杂生成模型场景,本文提出了九宫格动态加载技术。将动态加载技术结合LOD技术优点来减少因生成模型场景加载时产生的闪现穿帮和内存占用严重的问题。本文先将生成场景切割为大小均匀的地块,然后使用LOD模型生成技术生成两套LOD模型,再使用九宫格的方式动态加载视点周围的九个高模,其它位置全部加载低模,当视点移动时动态的替换高模与低模,最后通过在两套不同类型的生成模型场景中进行实验对比,结果相比传统方法帧率提高了28%,当前占用CPU进行计算的时间绝对值提高了5.3%,验证了本文提出九宫格动态加载技术对于生成模型场景在渲染优化上的有效性。(3)针对大规模游戏场景,本文提出了九宫格动态剔除技术。将动态加载技术结合遮挡剔除算法的优点来减少游戏模型场景加载时内存占用多和渲染压力大的问题。本文先将游戏场景均匀的分区域存储在不同的文件中,再使用九宫格的方式动态加载视点周围的九个区域的模型文件,其它位置全部为空,当视点移动时动态的加载视点周围的九个模型文件,然后使用遮挡剔除算法减少渲染压力,最后通过在两套不同类型的游戏模型场景中进行实验对比,结果相比传统方法帧率提高了13.3%,当前占用CPU进行计算的时间绝对值提高了1.5%,验证了本文提出九宫格动态剔除技术对于游戏模型场景在渲染优化上的有效性。