Методы визуализации протяженных ландшафтов в тренажерно-обучающих системах

  • Александр Михайлович Гиацинтов Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия
  • Валерий Николаевич Решетников Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия
  • Александр Витальевич Родителев Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия
Ключевые слова: WGS84, земная поверхность, визуализация, имитационные системы, система координат

Аннотация

Одной из задач, возникающих при разработке тренажерных систем, является создание подсистемы отображения земной поверхности. Подсистемы такого класса обеспечивают моделирование и визуализацию ландшафта, подстилающей поверхности (рек, дорог, лесных массивов и т.д.), геометрических объектов, например, имитирующих аэропорты или города и др. Существует два основных подхода к визуализации протяженных ландшафтов, используемых при прорисовке поверхности Земли - кластерная триангуляция и геометрические текстурные выборки (clipmap). Представленный в работе метод генерации и визуализации поверхности Земли основан на втором подходе. Обеспечена возможность производить вычисления на GPU с использованием одинарной точности, что позволяет ускорить вычисления, по сравнению с использованием типов данных с двойной точностью. Кроме того, это позволяет использовать данный подход на мобильных графических процессорах, не поддерживающих двойную точность. Предлагаемый новый метод динамического управления ресурсами обеспечивает уменьшение занимаемой видеопамяти, что позволяет загружать более детализированные текстурные данные и для большего числа объектов одновременно.

Биографии авторов

Александр Михайлович Гиацинтов, Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия

Гиацинтов Александр Михайлович, Кандидат технических наук, старший научный сотрудник Центра визуализации и спутниковых информационных технологий ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Валерий Николаевич Решетников, Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия

Решетников Валерий Николаевич, Доктор физико-математических наук, профессор, главный научный сотрудник Центра визуализации и спутниковых информационных технологий ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Александр Витальевич Родителев, Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований РАН, Нахимовский пр. , д. 36, корп. 1, 117218, Москва, Россия
Родителев Александр Витальевич, Ведущий программист Центра визуализации и спутниковых информационных технологий ФГУ ФНЦ НИИСИ РАН

Литература

A. V. Roditelev and A. M. Giatsintov, “High-level architecture of training simulation systems of complex technical systems,” Software & Systems, vol. 31, no. 3, pp. 439–443, 2018 (in Russian); doi: 10.15827/0236-235X.031.3.439-443

E. G. Kapralov, at all, Geoinformatics, Russia, Moscow: Akademy, 2005. (in Russian).

J. S. Falby, M. J. Zyda, D. R. Pratt, R. L. Mackey, and Y. L. Mackey, “NPSNET: hierarchical data structures for real-time three-dimensional visual simulation,” Comput Graph., pp. 65–69, 1993.

T. Ulrich, “Rendering massive terrains using chunked level of detail control,” 2002.

P. Cozzi and K. Ring, “3D Engine Design for Virtual Globes,” CRC Press, 2011.

I. Cantlay, DirectX 11 Terrain Tessellation, NVIDIA Corporation, 2011.

Khronos Group, OpenGL Tessellation support, [Online]. Available: https://www.khronos.org/registry/OpenGL/extensions/ARB/ARB_tessellation_shader.txt

C. C. Tanner, C. J. Migdal, and M. Jones, “The clipmap: a virtual mipmap,” In Proc. of the 25th annual conference on computer graphics and interactive techniques, 1998, pp. 151–158; doi: 10.1145/1186562.1015799

F. Losasso and H. Hoppe, “Geometry clipmaps: terrain rendering using nested regular grids,” ACM

Trans Graph, vol. 23, no. 3, pp. 769–776, 2004.

A. Asirvatham and H. Hoppe, “Terrain rendering using gpu-based geometry clip-maps,” GPU Gems 2, Addison-Wesley Professional, pp. 27–45, 2005.

P. Brown, J. Leech, and M. Kilgard, EXT texture array, 2008. [Online]. Available: http://www.opengl.org/registry/specs/EXT/texture_array.txt

A. M. Dimitrijevi´c and D. D. Ranˇci´c. “Ellipsoidal Clipmaps — A planet-sized terrain rendering algorithm,” Computers & Graphics, no. 52, pp. 43–61, 2015; doi: 10.1016/j.cag.2015.06.006

Performance of Nvidia Geforce 1080 TI [Online]. Available: https://db.thegpu.guru/card/GTX%201080%20Ti

Terrain Rendering with Geometry Clipmaps, [Online]. Available: https://arm-software.github.io/opengl-es-sdk-for-android/terrain.html

G. Song, H. Yang, and Y. Ji, “Geometry Clipmaps Terrain Rendering Using HardwareTessellation,” IEICE TRANSACTIONS on Information and Systems, no. 2, pp. 401–404, 2017; doi: 10.1587/transinf.2016EDL8160

Опубликован
2019-06-28
Как цитировать
Гиацинтов, А. М., Решетников, В. Н., & Родителев, А. В. (2019). Методы визуализации протяженных ландшафтов в тренажерно-обучающих системах. Компьютерные инструменты в образовании, (2), 31-42. https://doi.org/10.32603/2071-2340-2019-2-31-42
Выпуск
Раздел
Алгоритмическая математика и математическое моделирование