基于三维纹理的实时流体模拟

本文描述了一种利用基于Open GL三维纹理实现的直接体绘制方式显示流体模拟结果的方法。以JosStam的二维流体模拟模型为基础，扩展出三维流体模拟的模型；然后通过将密度场映射到三维纹理空间，实现实时的显示；并通过引入全局光照模型，得到真实感的渲染效果。最后通过与粒子系统进行对比，分析了本方法的显示效果优势。     

基于GPU的无网格流体实时渲染

提出基于平滑粒子流体力学的自由界面流体模拟方法,采用了范德瓦尔斯方程与粒子间短距离排斥力和长距离吸引力作用的表面张力,设计出基于GPU的粒子泼溅算法。渲染算法完全消除了时间离散假象,具有交互式的高质量渲染效果。与传统拉格朗日算法相比,该方法具有简化的表面张力模型,快速的渲染方式,减小了运算的复杂性,有效提高了系统的运行速度。     

基于图形处理器(GPU)的通用计算

伴随着PC级微机的崛起和普及,多年来计算机图形的大部分应用发生了从工作站向微机的大转移,这种转移甚至发生在像虚拟现实、计算机仿真这样的实时(中、小规模)应用中．这一切的发生从很大程度上源自于图形处理硬件的发展和革新．近年来,随着图形处理器(GPU)性能的大幅度提高以及可编程特性的发展,人们首先开始将图形流水线的某些处理阶段以及某些图形算法从CPU向GPU转移．除了计算机图形学本身的应用,涉及到其他领域的计算,以至于通用计算近2～3年来成为GPU的应用之一．并成为研究热点．文中从若干图形硬件发展的历史开始,介绍和分析最新GPU在通用计算方面的应用及其技术原理和发展状况,并结合作者自身的实践讨论和探索其发展前景。     

基于粒子的动态流体模拟与GPU实现

针对动态流体模拟的细节复杂特性，采用一种基于粒子的新方法，当流体发生大幅动态变化时，该方法在描述流体细节方面取得更好效果。在模拟实现方面，在GPU上采用并行处理，提高模拟速度，实现计算机动画的实时模拟。     

基于物理的流体模拟动画综述

基于物理的流体模拟近年来成为计算机动画领域的一个研究热点.回顾了该领域中基于物理的流体模拟的发展情况,总结了该研究方向所采用的各类方法,并结合各种现象的特点分门别类地详细展开.其方法总体上可以分为欧拉法和拉格朗日法,涉及的现象包括烟雾、火焰、爆炸、波浪、气泡以及自由运动界面等.最后展望了未来发展的3个重点：细节策略、加速策略和控制策略,以使整个模拟能够更好地满足人们对真实感、实时性以及灵活性的需求.     

基于 GPU的实时景深模拟 *

在研究透镜成像模型与针孔成像模型的基础上 ,在计算机三维场景成像中实时地模拟出景深效果。算法利用了 MRT( multiple render targets)技术及 GPU的可编程性 ,在渲染时将场景存为纹理 ,并输出了像素的深度值和模糊因子 ,利用模糊因子计算每像素模糊圈大小并对图像进行滤波 ,最终在模糊圈内对清晰图像和模糊图像进行融合 ,模拟出景深效果。以一个场景的景深模拟为例 ,展示了不同聚焦时的景深效果。     

基于GPU的流体动力学模拟

提出了一种基于GPU的流体动力学可视化方法。首先,分析了流体动力学的物理模型,用合理的数学表达式表述了该模型,并且给出了求解方法;其次,设计了在GPU上实现流体动力学模拟的算法,既模拟出逼真的运动效果又控制了算法的复杂度;最后的实验证明了该文算法在执行效率上较以往基于CPU的算法有很大的提高,并且模拟的结果逼真、可信。算法充分吸收了以往方法的优点,对流体动力学的可视化的细节采用了最优的物理模型及快速的数值解法,具有较强的稳健性和创新性。     

基于GPU加速的三维水面模拟

提出一种基于水面物理特征和GPU实时加速的水面效果三维模拟方法．根据水面运动的物理特征和水面纹理变化特征,采用4个周期函数叠加产生几何波和2个周期函数叠加产生纹理渡,使用凹凸纹理表现水面的细节．通过环境映射实时模拟出水面的反射等现象,通过GPU实时加速渲染,最终生成实时并且生动逼真的水面。     

GPU中的流体场景实时模拟算法

为了实时模拟真实的大规模流体场景,提出一种基于平滑粒子流体力学(SPH)进行流体场景模拟的算法.首先提出了新的精细程度函数作为非均匀采样的依据,以减少实际模拟时所需的粒子数,提高模拟的速度;然后引入一种三维空间网格划分算法和改进的并行基数排序算法,以加快模拟过程中对邻域粒子和边界的查找及其相互作用的计算;最后使用最新的NVIDIA(CUDA(架构,将SPH的全部模拟计算分配到GPU流处理器中,充分利用GPU的高并行性和可编程性,使得对SPH方法的流体计算和模拟达到实时.实验结果表明,采用文中算法能对流体场景的计算模拟达到实时,并实现比较真实的模拟效果.与已有的SPH流体CPU模拟方法相比,其加速比达到2个数量级以上,同时相比已有GPUSPH方法,能模拟出更为丰富的细节效果.     

基于GPU的实时光线投射算法

介绍了一种基于GPU（可编程图形处理单元）的快速实时光线投射算法。为满足大规模体数据集的绘制要求,利用当前GPU的新特性,直接将体数据作为纹理载入显存,采用预积分分类方法在GPU中对体数据进行重采样和分类,避免了计算机主内存与GPU纹理内存之间数据交换的瓶颈问题;利用硬件支持的三维纹理和片元着色器,实时计算每个体素的梯度,实现高质量的光照,保证高质量的图像绘制效果。实验结果表明该方法在医学三维数据场可视化中,能够实时、高效地生成高质量的交互式体可视化图像。     

基于GPU的网格模型平滑阴影的实时绘制

为了绘制边界平滑的阴影效果,增强虚拟场景的真实感,提出一种基于GPU的平滑阴影实时绘制的算法.该算法通过重新定义阴影轮廓线得到网格模型上的精确阴影轮廓边界,利用阴影体算法获得边界平滑的阴影区域;阴影轮廓线的计算生成及阴影Ⅸ域的绘制等过程利用GPU进行加速,可以实时绘制物体的阴影区域.实验结果表明,文中算法生成的阴影边界比已有算法更加平滑,并且在效率方面强于其他算法.     

动态障碍物与三维流体交互仿真研究

关于在动态障碍物特性的问题,研究了动态障碍物与流体进行交互的计算机三维仿真,为达到仿真的有效性和高效性要求,提出了算子替代方法并对三维体素进行优化,通过内-外体素化方法对障碍物进行离散,同时指定动态障碍物边界条件,将动态障碍物边界表示成随障碍物移动或变形而变化的压力纹理和速度纹理,从而影响流体网格产生自由滑动。仿真实验证明,方法不仅更适合于GPU的计算模型,而且经过优化后具有更好的仿真速度和稳定性。     

基于GPU的实时深度图像前向映射绘制算法

提出一种完全基于GPU(graphics processing unit)的实时深度图像绘制流程.该方法利用GPU的并行计算特性对深度图像的绘制过程进行加速.推导出一种在vertex shader上进行的三维前向映射方法,对输入像素进行前向映射,以得到更高的绘制性能,并利用图形硬件流水线的光栅化功能高效地进行图像的插值重构,以得到连续无洞的结果图像.在pixel shader上进行逐像素的光照计算,生成高品质的光照效果.实验表明,该方法可以高速地进行满屏绘制,准确地保留物体轮廓信息和正确的遮挡关系.还实现了基于该方法的实时漫游系统.该系统能够实时地绘制多个基于柱面深度图像表示的对象,并能对其进行视相关的动态LOD(level of detail)操作.     

GPU上计算流体力学的加速

本文将计算流体力学中的可压缩的纳维叶-斯托克斯(Navier-Stokes),不可压缩的Navier-Stokes和欧拉(Euler)方程移植到NVIDIA GPU上.模拟了3个测试例子,2维的黎曼问题,方腔流问题和RAE2822型的机翼绕流.相比于CPU,我们在GPU平台上最高得到了33.2倍的加速比.为了最大程度提...     

GPU多重纹理加速三维CT图像重建

三维锥束CT图像重建运算量大,纯软件（仅使用CPU）计算时间较长。为了充分利用计算机图形处理器（Graphic Process Unit,GPU）的并行处理能力以及提高数据传输效率,研究了一种结合使用GPU多重纹理（multitexture）加速三维锥束CT的FDK图像重建过程的方法。该方法采用多重纹理映射来提高反投影速度、减少中间数据存储量、减少浮点累加次数,使用顶点颜色通道来实现距离加权运算,采用扩展方法来增加并行反投影的纹理单元,从而提高重建速度。计算机实验结果表明,使用普通PC机重建尺寸为2563的图像,在保证数据精度为16 bit浮点数的要求下,GPU反投影计算可以在10 s以内完成。与仅使用CPU的重建方法相比,GPU重建图像加速方法达到了较高的时间加速比。     

卡通风格雨的实时模拟

提出一种硬件加速的算法模拟三维场景中的卡通风格雨,利用图形处理器的并行性和可编程性实现了实时交互．该算法采用碰撞检测、定制纹理及旋转point sprite的方法模拟雨点的泼溅效果;基于牛顿动力学自由地控制雨点粒子的运动,以模拟风力作用的效果,还可以使用不同纹理或改变point sprite大小,动态地控制雨点的大小．实验结果表明：该算法可有效地解决复杂地理环境中卡通风格雨的实时模拟问题．