基于可編程渲染管線(xiàn)的雷達圖像分層模型設計與實(shí)現

關(guān)于Direct3D和著(zhù)色器編程就不再贅述，下面介紹雷達顯示系統模擬中的一些關(guān)鍵技術(shù)。

2 雷達圖像分層與紋理混合
雷達顯示器圖像根據其產(chǎn)生的方法和特點(diǎn)可分為兩種：一種是來(lái)自接收機輸出的回波圖像(其中也包括噪聲)，其特點(diǎn)包括：圖像隨天線(xiàn)轉動(dòng)邊掃描邊刷新，像素的繪制基于極坐標系；圖像亮度隨時(shí)間衰減，即具有余輝效果。另一種是來(lái)自信息處理系統的ARPA符號，如動(dòng)標、點(diǎn)目標符號、目標航跡線(xiàn)等，其特點(diǎn)是：符號的變化隨ARPA信息變化，且無(wú)余輝效果。
為了避免全屏像素存取，必須將回波圖像刷新、余輝效果仿真、ARPA符號繪制與最終的圖像合成隔離。可編程渲染管線(xiàn)的像素著(zhù)色器能夠在顯卡內利用進(jìn)行多重紋理的自由混合。由于在圖像合成被獨立了出來(lái)，CPu僅完成必要的繪制即可。如圖2所示，將合成雷達圖像的紋理分為3層：回波圖像層、余輝效果層和ARPA符號層，前2個(gè)紋理在幀間隔內進(jìn)行刷新，后一個(gè)紋理僅在A(yíng)RPA信息發(fā)生變化時(shí)進(jìn)行繪制。這些任務(wù)都由CPU來(lái)完成。

GPU負責紋理的合成。渲染雷達顯示器時(shí)，這3層紋理在像素著(zhù)色器中進(jìn)行混合，產(chǎn)生最終的雷達圖像?；旌洗a如下：

此外利用像素著(zhù)色器，還非常容易實(shí)現亮度控制、顏色反轉等特殊顯示效果。由于CPU和GPU可并行處理，代碼的執行效率非常高。

3 雷達回波圖像更新與直接像素存取
幀間隔內更新回波圖像，就是利用接收機輸出的脈沖序列來(lái)更新回波圖像紋理中的掃描扇面區。脈沖序列存放在回波緩存區數組內。由于脈沖幅值與像素顏色數據格式不同、緩存區數組與像素矩陣維度不同，不能用直接位塊傳送(Blt)來(lái)繪制回波圖像。需要繪制單個(gè)像素來(lái)更新。Direct3D通過(guò)IDirect3DTexture9：：LockRect()方法鎖定紋理上的一塊矩形區域，該矩形區域被映射成類(lèi)似于DIB／DDB的像素數組。利用函數返回的指針，可以對數組中的像素進(jìn)行直接存取。通過(guò)紋理鎖定來(lái)存取顯存，能夠達到GDI函數無(wú)法達到的高性能。
鎖定的矩形區越大，則存取的次數就越多。在鎖定前根據掃描區域首先計算需要鎖定的矩形范圍，便可大幅減少存取像素的數量。這也正是雷達圖像分層所帶來(lái)的好處。如圖3所示，A中需要對全屏像素進(jìn)行存取，而B(niǎo)中只需要訪(fǎng)問(wèn)掃描扇面包圍矩形中的像素。在進(jìn)行像素存取時(shí)，采用查表法實(shí)現直角坐標與極坐標的轉換，還能進(jìn)一步提高存取的效率。