Методы построения поверхности дна в реальном масштабе времени

УДК 581.31

В.Ф. Гузик, В.П. Яковенко, В. А. Переверзев, В.В. Пустовалов, Д.М. Скороход

МЕТОДЫ ПОСТРОЕНИЯ ПОВЕРХНОСТИ ДНА В РЕАЛЬНОМ МАСШТАБЕ

ВРЕМЕНИ

В настоящее время широко развиваются средства визуализации данных, получаемых от гидроакустических станций. Одной из ветвей данного направления является визуализация поверхности морского дна, представленного картой высот.

Для визуализации поверхности со сложным рельефом необходимы специальные алгоритмы оптимизации, так как поверхности со сложным рельефом содержат много полигонов, которые не в состоянии в реальном времени визуализировать современные рабочие станции.

Для небольших поверхностей, составленных из относительно больших треугольников, техника "полного рендеринга", может удовлетворить все потребности. Как показали эксперименты, это будет лучшим решением и по скорости. Однако, применяя данную технологию для поверхностей средних или больших размеров, возникают проблемы. Чем больше треугольников, тем более реалистично отображается рельеф, однако по мере возрастания размера поверхности дна возрастает и количество треугольников, что приводит к увеличению времени, необходимого для построения кадра, падению частоты обновления изображения и замедлению общей реакции системы.

Существует множество методов повышения скорости визуализации поверхности дна, но все из них обладают как определенными преимуществами, так и недостатками. Целью исследования являлся анализ эффективности существующих алгоритмов визуализации поверхности и создание алгоритма, имеющего оптимальное соотношение сложность/быстродействие, адаптируемого под возможности аппаратного обеспечения рабочей станции.

Для уменьшения количества отображаемых полигонов были проанализированы алгоритмы на основе Level of Detail технологии (ROAM, Rottger ROAM, Сопйпиош LOD, Triangle Strip preserving LOD) и методы их оптимизации. Акцент делался на то, что области поверхности высокой детализации нам нужны всего лишь возле камеры и в областях резкого изменения рельефа дна. И совсем не нужна качественная детализация в отдаленных областях поверхности. В частях поверхности дна, которые далеко располагались от камеры, для визуализации использовалось меньшее количество треугольников.

Анализ разработанного алгоритма показал рост производительности (до 20%) системы визуализации при увеличении размера поверхности дна (1024х1024) в сравнении с рассмотренными аналогами.