基于可編程渲染管線的雷達(dá)圖像分層模型設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

4 余輝效果與渲染到紋理
在繪制余輝效果圖層時，采用渲染到紋理技術(shù)(RTT)，將紋理設(shè)置成渲染目標(biāo)，用D3D繪圖函數(shù)直接在紋理上繪圖，形成顏色漸變且動態(tài)變化的余輝效果。要實(shí)現(xiàn)渲染到紋理，在創(chuàng)建紋理時，用參數(shù)D3DUSAGE RENDERTARGET指定紋理的用途，并調(diào)用GetSurfaceLevel()方法獲取紋理的表面接口指針。在渲染時，用SetRenderTarget()方法將該表面設(shè)置成渲染目標(biāo)。
為了繪制出圖4中的余輝效果紋理，可用N條射線來組成余輝效果紋理中的圓，N等于天線方位刻線的數(shù)量，每條射線的顏色由其端點(diǎn)顏色決定。N條射線需要用2N個頂點(diǎn)來描述，頂點(diǎn)除含有坐標(biāo)外，還包括顏色值。創(chuàng)建了這些頂點(diǎn)后，Direct3D在渲染管線中自動將其繪制成圖像。

要形成隨時間變化的動態(tài)效果，模擬程序需要在幀間隔內(nèi)根據(jù)頂點(diǎn)坐標(biāo)和當(dāng)前掃描線的位置，重新設(shè)置每個頂點(diǎn)的顏色。Direct3D重新渲染便產(chǎn)生了亮度漸變且動態(tài)變化的圓。
采用這種方法，幀間隔內(nèi)CPU僅需要存取2N個頂點(diǎn)的顏色。在前面的例子中，雷達(dá)掃描一周形成4 096個方位，需要繪制4 096條射線，即設(shè)置8 192個頂點(diǎn)顏色。在大幅減少了像素存取次數(shù)的情況下，增加的這部分頂點(diǎn)顏色存取時間并不會影響整體性能的改善。

5 ARPA符號繪制與GDI繪圖
ARPA信息與符號的繪制不隨掃描變化，而與雷達(dá)信息處理機(jī)的狀態(tài)有關(guān)，即由描述雷達(dá)信息處理機(jī)的狀態(tài)數(shù)據(jù)表以及點(diǎn)目標(biāo)跟蹤表等數(shù)據(jù)表生成，比較適合用GDI函數(shù)繪制。為了能夠在紋理上采用GDI函數(shù)繪圖，需要獲取紋理的表面(Surface)接口指針，然后利用表面的GetDC()方法得到該表面設(shè)備上下文(DC)。這樣就可以調(diào)用win32的GDI函數(shù)進(jìn)行符號文字等輸出了。由于這部分繪圖代碼內(nèi)容少且更新率低，因此其CPU占用率幾乎可以不計(jì)。

6 結(jié) 語
在某型艦載導(dǎo)航搜索雷達(dá)中，采用上述方法對雷達(dá)模擬器的顯示部分進(jìn)行了改進(jìn)。模擬器的計(jì)算機(jī)平臺配置為：PentiumXXXXXXXXXⅣ2．8 GHz，ASUS Extreme AX550顯卡。模擬程序運(yùn)行的幀速率從15 f／s提高到50 f／s以上，效果明顯。結(jié)果表明，采用可編程渲染管線技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)回波圖像更新與余輝效果計(jì)算的分離，充分發(fā)揮顯卡的渲染能力，能夠滿足大分辨率雷達(dá)顯示系統(tǒng)仿真的需求。
實(shí)際上，雷達(dá)顯示器余輝效果紋理的繪制基本上獨(dú)立于雷達(dá)的脈沖數(shù)據(jù)處理等過程，如果能夠把描述余輝效果的4 096個亮度數(shù)值完全置于可編程渲染管線的頂點(diǎn)著色器中，由頂點(diǎn)著色器來完成亮度衰減及更新計(jì)算，將進(jìn)一步降低CPU的計(jì)算負(fù)擔(dān)。但由于余輝仿真是一個迭代過程，當(dāng)前幀亮度是前一幀亮度的衰減，這需要對每次迭代后的結(jié)果進(jìn)行保存。然而在目前的Direct3D版本中，還不支持渲染到頂點(diǎn)(RTV)，頂點(diǎn)著色器也難以支持大容量的數(shù)組變量，迭代運(yùn)算的結(jié)果難以保存。目前，模擬余輝效果頂點(diǎn)顏色動畫仍然由CPU來完成。隨著顯卡技術(shù)和Direct3D技術(shù)的發(fā)展，這部分代碼還能得到進(jìn)一步的優(yōu)化。