基于高性能计算环境的lod技术在虚拟现实中的研究与应用

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1、基于高性能计算环境的LOD技术在虚拟现实中的研究与应用摘要：本文依托高性能计算平台节点，使用Virtool建模软件为开发环境，结合LOD技术以增强三维建模技术中大量存在且相对较低的质量图像的真实感、实时性与交互性，取得了良好的现实效果。关键词：虚拟现实；LOD；高性能计算；折叠中图分类号：TP399随着虚拟现实技术已逐渐应用到生活、教育培训、工程设计、影视艺术、医学等诸多领域，对创建模型特别是大规模的模型创建提出了更高的要求。建设三维虚拟场景的模型基础是建模技术，因此三维建模技术的研究与应用就具有一定的现实意义。三维场景中遇到海量数据渲染常常会使用Lev

2、elofdetail来提高效率，比较常见View-dependentLOD，如OSG/ORGE中都会有相关接口来定义级别，这就需要设定模型与摄像机的距离。但如果简单的设置固定距离，在场景中前移摄像机时，总会感觉三维模型变形的很突兀，要细分到什么层次，或是如何把握这个距离，才能够让人眼感觉变化很自然呢？距离是其中一种errormetric去判断使用哪一级的discreteLOD模型，常用的errormetric还有投影在屏幕空间上的长度或面积。Discrete7LOD是必然有突变的（通常称作popping），要考虑怎样在视觉上更自然，就要考虑更复杂的视觉感

3、知（visualperception）方面的errormetric，例如转变前后在视觉上的光暗对比影响，物体是否在眼球正关注的位置上等等。这些评估通常较难自动实现，所以一般来说通常是由内容制作者按实际情况调整。这样造成的结果是建模和绘制场景的工作量越来越大，单纯依靠美工人员在普通服务器上进行场景建模难以满足虚拟现实工作的需要。1设计方案本文virtool开发平台依托于甘肃省计算中心高性能计算集群平台，其集群运算能力达到40Tflops（12TflopsCPU+28TflopsGPU），CPU数量2000颗，系统内存1.5TB，存储能力40TB，为企业、高

4、校及科研院所提供了强大的基础研究平台。ContinuousLOD一般是通过一些插值方式去把模型从某级LOD变形至另一级LOD。而级数本身也是很多的，例如在渐进网格（Progressivemeshes）[1]中一个三角形网格中把一个棱坍塌（edgecollapse）成为一个顶点。如下图所示：7为了解决上述问题，我们引进的依赖的概念树的节点之间的合并。因此，一个边缘的合并是允许只有当所有的顶点定义的边缘的影响的区域的边界的存在，靠近边缘作，考虑下图。其过程为：，假设顶点可以合并，顶点P只有顶点N0，N1，…，Nk细胞的存在和相邻的P和C，由此我们确定以下边折

5、叠的依赖，限制相邻顶点的水平差异：同样，从P节点开始出发，P和C做一个可靠的分裂，我们确定以下顶点分裂依赖的：（1）P可以分为C和P，只有当N0，N1，…，Nk细胞是目前显示的P的邻居。（2）N0，N1，…，Nk细胞不能分裂，除非P第一分裂P和C上述的依赖关系是每个顶点分裂或边折叠过程中实时简化。这些依赖关系是很容易识别并存储在合并树中其创作。现在我们可以看到，V3-V4取决于合并的顶点在顶点的邻接V1、V3。如果顶点V2是V1不相邻的V3。因此，V3不会合并于的V4。尽管有时可能会产生更少的依赖关系简化比否则，它具有的优点是消除了昂贵的浮点运行时检查完

6、全。2开发及应用7如前所述，每个合并树节点V存储欧氏距离的分割点它的孩子（downswitch距离）以及它的距离会合并到它的父（upswitch距离）。如果最大可能的屏幕空间的投影距离downswitch.在物体空间的顶点v大于预先设定的阈值T，我们允许细化在V和递归检查孩子的V.然而，如果最大可能的屏幕空间在对象空间V的upswitch投影距离小于阈值T，这意味着该地区占据很小的屏幕空间，可以简化，所以我们标记V为无效。具体编码步骤如下所示：（1）计算相关所有顶级并确定其矩阵及属性结构。（2）计算相应节点若合并后的代价。（3）将结果集放入一个堆集合中，

7、并对结果集进行排序。（4）按照排序集合从中取出产生代价最小的边，修改相关顶点信息。（5）重复上述过程，直到循环结束。3对比分析以从合并树深度看，树都是不完美的平衡。然而，它们仍然在一个小的因素下达到最佳深度。这一因素而付出的代价，将依赖和避免昂贵的运行时检查确保浮点好的三角剖分。对于每个数据集，我们继续合并树的构建使顶点到8或更少顶点都留下了。正如预期的那样，所用的系数的从一个顶点的数目减少水平下，逐渐减少，当我们达到更低的细节水平因为现7在有较少的替代品离开剩余的依赖约束。如果树深度成为关注且可以阻止的话，交易关闭显示树的遍历时间时间允许合并树的依赖一

8、个有趣的方面是，现在可以影响基于静态的边折叠的决定在运行时的三角剖分的特点预处理