大型场景技术：物流可视化中的层次细节技术与LOD的应用

2023-08-18 理论教育版权反馈

【摘要】：层次细节技术传统图形学的绘制过程对所有模型的渲染都是一视同仁的，而不管其在屏幕上的实际显示的大小。LOD利用了人的这种视觉特性，它的基本思想是：通过对场景中每个物体的重要性进行分析，使得最重要的物体采用复杂度高的模型进行绘制，而不重要的物体则采用简化后的模型进行绘制，在保证固定实时的绘制速率的前提下，最大限度地提高视觉效果。

对于计算机处理而言，真实感和实时性这两方面是相互制约的。真实感程度的提高往往是以实时性的降低为代价的。如真实感程度越低，构成对象的几何模型包含的多边形数越少，则处理的过程就越短，实时性越高；反之，景象描绘得越细致，复杂性越高，人们就越满意，但实时性也就越差。通常情况下，这两者不可能得到兼顾。因此，可通过以下技术获得真实感和实时性的平衡。

（1）层次细节技术（LOD）

传统图形学的绘制过程对所有模型的渲染都是一视同仁的，而不管其在屏幕上的实际显示的大小。事实上，对物体远离视点的那些模型，许多小的细节都可以完全可以被忽略，而不会影响最后的图形质量；因此，这些小的细节在模型中可以不被体现出来。也就是说，对于远离视点的物体，使用较为简单的模型进行绘制就足够了。

LOD利用了人的这种视觉特性，它的基本思想是：通过对场景中每个物体的重要性进行分析，使得最重要的物体采用复杂度高的模型进行绘制，而不重要的物体则采用简化后的模型进行绘制，在保证固定实时的绘制速率的前提下，最大限度地提高视觉效果。

（2）批渲染技术

不管在什么三维引擎中渲染操作都是一个非常耗费系统资源的过程，一个物体要渲染到屏幕上就必须经过一次渲染操作，假如场景中有上万个相同的对象，那么系统也会执行上万次的渲染操作，这样程序效率会非常慢，如果能将这些具有相同渲染状态的对象，用一次渲染操作都画出来，那么效率就会提升数倍。

批渲染是大部分三维引擎提高渲染效率的方法，基本原理就是通过将一些渲染状态一致的物体合成一个大物体，一次提交给图形处理器（GPU）进行绘制。如果不使用批渲染的话，就要提交很多次。

（3）光源、光照效果

通过设置光源及光照效果，可以使得原本单调的平面在光源的衬托下显得有立体感和真实。如图3-3所示，三维场景的逼真度得到了较大提高。

（4）纹理映射、材质映射技术

增加模型真实感时，并不依靠对模型的细节建模，而是依靠对指定的面加入纹理或设置其材质来实现，这样模型的数据量没有增加，而真实感大大增强。如图3-4所示，进一步贴入纹理，逼真程度更接近于现实系统。

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图3-3　光照前后对比

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图3-4　场吊纹理化

大型场景技术：物流可视化中的层次细节技术与LOD的应用

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