Система визуализации для нового поколения тренажеров военной техники

• Автор: Тотмаков, Алексей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 160 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Список используемых терминов.

Введение.

1. Постановка задачи

1.1 Особенности симуляторов реального времени.

1.2 Анализ доступных универсальных систем визуализации

1.3 Специальные требования к системе визуализации.

1.4 Выбор принципов построения интерактивной системы визуализации реального

времени.

2. Разработка метода отображения модифицируемого ландшафта

2.1 Постановка задачи.

2.2 i ii
2.3 v i.
2.4 Разработка i метода
3. Методы оптимизации временной диаграммы вычислительного процесса
3.1 Структурирование пространственных данных
3.2 Отсечение невидимых примитивов
3.3 Оптимизация графического конвейера
3.4 Оптимизация качества визуализации при ограничении на вычислительные
ресурсы.
4. Программная реализация системы визуализации
4.1 Разработка архитектуры системы визуализации.
4.2 Реализация метода отображения больших ландшафтов
4.3 Получение и подготовка данных для визуализации.
4.4 Результаты оптимизации временной диаграммы вычислительного процесса.
5. Программный комплекс визуализации тренажера военной техники.
5.1 Вычислительная модель
5.2 Технология разработки
5.3 Программное ядро тренажера.
5.4 Интерфейс с аппаратурой
5.5 Сетевой интерфейс
5.6 Взаимодействие сервисного домена визуализация с моделирующим ядром
5.7 Результаты работы
6. Выводы
6.1 Основные результаты
Литература


Структурирование пространственных данных представляет собой механизм организации геометрических примитивов в пространстве Rn. Рассматриваются только двумерные и трехмерные структуры, но идеи могут быть обобщены для любых размерностей. Такие структуры данных могут существенно ускорять решение задачи поиска пересечений геометрических сущностей. Эта задача часто возникает при реализации алгоритмов отсечения, при проверке пересечений и трассировке луча, при определении столкновений. Bounding Volume Hierarchies; В VH), BSP-дерево {Binary Space Partition, Бинарное разбиение пространства), восьмеричное дерево {octree). BSP-дерево и восьмеричное дерево являются структурами данных, основанными на пространственном разбиении. Рассматриваются методы отсечения невидимой геометрии, такие как отсечение обратных полигонов, отсечение объемом видимости, отсечение скрывающими объектами, портальное отсечение. Под отсечением примитива понимается удаление его из списка примитивов, предназначенных для дальнейшей обработки. Разобран метод перекрывающего горизонта и работа аппаратных тестов перекрытия. Дано представление о работе алгоритма иерархической z-буфсризации. Исследован метод уровней детализации, позволяющий увеличивать производительность. Рассмотрены схемы переключения уровней детализации и стратегии выбора текущего уровня. Подробно рассмотрена аппаратная архитектура графического процессора и методы оптимизации задачи по нее. Приведена методика измерения производительности. Описаны методы оптимизации найденных узких мест. Приведены некоторые советы по написанию программного кода и использованию специальных инструкций процессора. Рассмотрены методы оптимального доступа к оперативной памяти. Рассмотрены принципы балансировки 1рафического конвейера. Описано использование многопроцессорных систем в задачах визуализации. В главе 4 рассматриваются вопросы программной реализации выбранных принципов построения системы визуализации. Система визуализации, представляет собой набор библиотек для языка программирования C++, предназначенный для построения программ, генерирующих изображения в реальном времени. Система визуализации состоит из следующих проектов (в терминологии Microsoft Visual Studio): Core -содержит базовые классы, необходимые для функционирования системы визуализации, Anim - содержит базовые классы необходимые для проигрывания трех типов анимаций -скелетной, фреймовой, морфииговой, а также высокоуровневые средства для работы с последовательностями анимаций, PS - содержит базовые классы, необходимые для создания систем частиц {particle system), Viewer - пример приложения построенного на основе библиотеки. Подсистема Core является основным модулем библиотеки, отвечающим за реализацию графического конвейера и набора управляющих программ. Основными сущностями в ней являются: World, Atomic, Geometry, Model3d, Material, ResourccFindcr, ResourceManager, Camera, Light. Подсистема Anim отвечает за анимацию объектов, па этапе формирования данных для геометрической обработки. В подсистеме реализованы три типа анимации: фреймовая, скелетная и морфинговая. Основными сущностями подсистемы Anim являются: Animation, AnimationControllcr, AnimWorld, ScquenccPlaycr. Подсистема PS отвечает за реализацию эффектов, основанных на системах частиц. Модули подсистемы исполняются на всех трех этапах графического конвейера. Реализованы эффекты взрыв, огонь, дым, дождь, снег и т. Основными сущностями подсистемы PS являются: ParticleFacade, Particle, Interpolator, ParticIeRenderer, ParticleSystem. Глава даст представления о рассматриваем программном продукте с точки зрения его внутреннего наполнения. Также можно сделать заключение об его возможном использовании в качестве модуля визуализации в сторонних программных продуктах. Рассмотрены сущности составляющие основу библиотеки визуализации, их отношения и использование. Подробно рассмотрена реапизация метода отображения большого, подверженного изменениям, ландшафта, и его сравнения с другими известными методами. Алгоритм отображения больших модифицируемых ландшафтов описан во второй главе.