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虚拟现实中场景的生成对实时性要求很高。场景中模型量的大小和模型的复杂度对场景渲染的实时性影响相当明显。当模型量很高或者模型非常复杂时,虚拟仿真系统的实时性降低。如动漫行业中许多动画片已经有很好的真实感场景,但并不能保证场景的实时性需求。只能是首先生成出场景中的每一帧,然后按帧合成影片。
影响虚拟仿真系统实时性的因素主要有模型量和模型复杂度两个方面。所以增强虚拟仿真系统的实时性需要提高模型的加载速度或者是简化场景模型。提高模型加载速度的途径有两种,一种是通过模型加载加速算法来加快模型的加载速度。另一种是通过快速加载比较简单的模型,然后在渲染过程中生成更为复杂的场景模型。这两种方式都是通过提升模型加载速度来增强场景渲染的实时性。
细节层次(level of detail,LOD)技术和分页载入(paged loding,PL)技术是两种有效的图形生成加速方法。本文基于以上两种技术,提出“分页细节层次法(paged level of detail,PLDM)”,通过提高绘制帧率增强系统的实时性,生成实时性较好的虚拟场景。通过实验,将PLDM算法应用于铁路仿真系统中,得到了较好的实验结果。
在仿真系统渲染过程中,通过降低模型的加载数量也可以提高系统的绘制帧率,从而提高仿真系统的实时性。在仿真系统中,通常会有一些非常简单的模型单元,加载这些简单的模型是很容易的。在渲染过程中载入这些简单模型实时生成更为复杂的场景模型,相比加载手工建立的复杂场景模型可以提高仿真系统的绘制帧率。
合理的利用这些简单的模型单元也可以减少项目初期建模的工作量。本文针对铁路仿真系统,提出基于约束的场景动态化创建的思想,并通过实验验证了该方法的可行性。
仿真系统中由于其模型量大、实时性和效率要求高等特点,很容易会造成系统的内存泄露,所以良好的系统内存分配和管理也是其性能的一个体现。针对铁路仿真系统,本文应用一种“指针回收”机制的内存管理方法来进行内存的分配管理。通过实验验证了该方法的可用性。