远程实时图形渲染系统的研究与实现

摘要

随着计算机图形学与虚拟现实技术的应用范围越来越广泛，三维场景的规模在不断增大的同时场景内容也变得更复杂，使得利用单台普通PC机实时绘制大规模的三维场景不但会造成时间瓶颈，而且实时渲染性能和输出分辨率的效果也很差。
　　本文依托国家高技术研究发展计划（863计划）的面向行业/领域的IT资源库关键技术及系统，设计实现的远程实时图形渲染系统很好地解决了上述问题。该系统遵循公共对象请求代理体系（CORBA）规范，使用集群渲染技术支持多个客户同时独立地进行三维场景的渲染。这种系统不但实时渲染性能高，而且成本比较低，可扩展性强，有很好的应用前途。
　　本文首先介绍了远程实时图形渲染系统的相关技术：主要包括本文系统使用的三维图形渲染引擎Romans、集群技术、负载均衡技术和动态迁移技术等。
　　本文随后对远程实时图形渲染系统进行总体设计，包括对整个系统的框架结构设计和系统各个主要模块的设计。随后重点设计出远程实时图形渲染系统中负载均衡算法和动态迁移算法。本文基于对LVS集群常用负载均衡调度策略的研究，针对场景渲染应用的特殊性提出了一种基于负反馈控制的负载均衡算法。
　　本文接着深入地研究了远程实时图形渲染系统的实现细节。设计并实现了渲染服务器程序，主要侧重于多线程的并发处理。随后实现了负载均衡算法中负载信息的计算、服务器权值的计算这些重点环节。最后实现了动态迁移算法的若干关键问题。
　　本文搭建了远程实时图形渲染系统的测试环境，对系统实际的渲染效果和测试的数据进行了简要的分析，从中可以看出本文设计实现的系统具有较好的实时渲染性能、较高的吞吐量和很好的稳定性，能满足应用的需求。
　　本文最后总结了本课题的工作，并且指出了以后研究工作的主要方向。

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第一章 引言

1.1研究背景

1.2研究现状

1.3课题的来源与本文的主要内容

1.4论文的结构安排

第二章 相关技术

2.1Romans图形渲染引擎

2.2集群技术

2.3负载均衡技术

2.4动态迁移技术

2.5本章小结

第三章 远程实时图形渲染系统的总体设计

3.1系统的设计目标

3.2系统的结构设计

3.3系统模块设计

3.4系统用例分析

3.5渲染任务的处理步骤

3.6本章小结

第四章 负载均衡与动态迁移算法设计

4.1负载均衡算法设计

4.2动态迁移算法设计

4.3本章小结

第五章 远程实时图形渲染系统的实现

5.1渲染服务器的实现

5.2负载均衡模块的实现

5.3动态迁移模块的实现

5.4本章小结

第六章 系统测试

6.1测试环境

6.2系统运行效果

6.3本章小结

第七章 总结与展望

7.1本文工作总结

7.2对进一步工作的展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的科研成果