● 摘要
大规模高精度地形环境的实时绘制与渲染是飞行模拟器视景系统的关键支撑技术手段，是实现虚拟现实仿真中视觉反馈最重要的环节之一。三维地形模型绘制中的实时性和真实性是保障飞行员沉浸感和系统人机交互性最重要的性能指标，但同时这两种特性也彼此制约。此外，三维地物环境仿真在视景系统中的重要性不亚于三维地形仿真，是增强视觉反馈的重要技术手段。因此，本文着重研究了大规模地形绘制及其绘制时间稳定性的技术、高精度地形网格镶嵌技术、三维地物环境实时绘制与仿真技术这三个方面的内容，开展了如下研究工作：
1. 大规模地形绘制技术。利用Geomipmapping网格构建算法实现大规模地形网格的构建。着重研究了基于DXTC技术的DXT1纹理压缩格式、Mipmapping技术和各向异性过滤技术，实现了高效、逼真的纹理映射。
2. 大规模地形绘制时间稳定性的技术。设计了基于纹理LRU调度和多线程机制的地形纹理数据调度算法，实现了纹理的高效组织与调度。
3. 高精度地形网格镶嵌技术。提出了结合屏幕空间投影面积、地形块能量函数和运动误差函数的自适应镶嵌参数计算模型。设计的网格精细化方法结合了PN三角形细分表面算法和fBm噪声位移贴图算法。针对基于fBm噪声产生的地形网格存在混叠和机械性的现象，本文提出了离线处理fBm噪声的预滤波方法并结合噪声梯度避免此类现象的发生。
4. 双级视域剪裁机制。在传统视域剪裁机制的基础上使用了双级视域剪裁机制，实现了地形网格和图元在GPU渲染管线中的动态剪裁。
5. 三维地物环境的自动建模和实时绘制技术。提出了基于OGRE Procedural插件、Catmull-Rom样条曲线和多线程机制的路网过程式建模方法，并基于牛顿插值法实时模拟了车辆运动、利用Point Sprites技术实现了城市夜景灯光效果。
最后，在Windows平台下基于OGRE三维图形渲染引擎进行编程开发和实验，搭建了由大规模地形实时绘制模块、高精度地形实时镶嵌模块及三维地物环境实时绘制与仿真模块组成的系统框架。仿真结果表明，本系统实现了兼具实时性与逼真性的大规模高精度地形环境实时绘制与渲染。