题目：并行绘制引擎中大规模地形绘制技术的研究与实现

地形作为自然界中最复杂的景物之一，其三维可视化技术一直是虚拟现实和计算机图形学研究的重要内容。地形绘制在战场仿真、驾驶模拟和三维游戏等领域有着广泛的应用。随着计算机技术的发展，计算机的硬件得到了长足的进步，更逼真、更精细的场景显示需求导致场景规模和绘制所需的数据量不断扩大，大规模地形绘制成为当前研究的重要领域。本文基于863课题“支持大规模动态复杂场景的虚拟现实引擎系统”的支持以及要求，针对并行绘制引擎中大规模地形绘制问题展开了相关研究工作。为了充分利用集群的处理能力，降低系统的网络传输压力，本文采用Sort-First模式构建大规模地形并行绘制系统。同时本文给出了一种基于Sort-First模式的负载均衡算法，解决地形场景中因图元分布不均匀而导致的负载不均衡问题。本文算法基于屏幕空间对绘制区域进行划分，在保证负载分配平衡性的同时，控制负载计算和分配的耗时，提高并行绘制系统的绘制效率。本文给出一种适用于大规模地形绘制的双层嵌套网格算法，将地形场景分为两个层次并分别进行处理，在GPU中对两个层次进行融合，保证绘制画面的视觉效果和绘制的效率，减少负载均衡计算的压力，提高大规模地形并行绘制系统的效率。大规模地形拥有海量的DEM数据和纹理数据，无法一次性载入内存，本文针对嵌套网格的特点，给出一种数据预调度策略，在地形场景漫游过程中，减少海量数据的实时调度次数。最后，本文在以上研究工作的基础上，设计并实现了一个大规模地形并行绘制系统。系统测试和对比实验结果表明，本文负载均衡算法能够保证负载分配的均衡性，相对于同类方法，能够降低负载计算和分配所需的时间；本文大规模地形绘制算法与同类算法相比，能够在保证绘制画面质量的同时，提高绘制帧率；本文地形预调度策略能够有效避免因地形场景更新导致的屏幕画面停顿和抖动，保证流畅的视觉感受。