自适应多采样扫描转换算法

随着片元着色器的可编程能力不断提高和新型图元的出现,扫描转换必须加强多采样时的处理能力.经典的边方程扫描转换算法便于实现多采样,但采样点测试的计算量大并且存在冗余测试,为此提出一种自适应多采样扫描转换算法.该算法的多采样集中在"边界片元",并结合点采样和区域采样技术根据自适应细分规则细分边界片元进行采样点的测试;避免了边方程算法中进行采样点测试时的乘法运算,减少了采样点的冗余测试,提高了多采样时扫描转换的性能.实验结果表明,文中算法在较小代价下达到或接近有相同采样点数的超采样反走样能力.     

多分辨率点状地标实时渲染研究

大规模点状地标的高性能实时渲染是地理信息系统和计算机图形技术面临的一项具有挑战性的难题。采用多分辨率的技术是解决上述问题的有效方法,其本质是通过动态控制显示的规模获得最佳的显示效果和性能。根据不同层次分辨率的点状地标的空间分布特点,提出一种基于空间分割和视点高度的显示规模控制方法,推导了帧时间计算公式,由此确定最佳空间分割尺寸。通过两个不同层次点状地标的空间分割和性能测试,给出了最佳空间分割尺寸,验证了基于空间分割的多分辨率点状地标渲染方法的正确性和有效性。     

基于物理模型的三维火焰实时渲染

火焰等无规则物体的模拟近年来成为计算机图形学中的一个研究热点。传统的基于粒子和纹理技术生成的火焰,并不能真实地反映物体的运动过程,生成的火焰效果图具有随机和生硬的特点。为了解决火焰模拟过程中难以实现的实时性和真实感的问题,文中采用一种基于物理模型的火焰实时渲染方法,应用有限差分法求解Navier-Stokes方程,采用半拉格朗日法求解平流项,扩散方程则利用隐式迭代方法进行求解,利用GPU强大的并行计算能力对求解过程进行加速,利用光线投射算法对火焰进行渲染,最后生成了逼真的火焰图像。实验结果表明该方法实现简单,渲染速度快,显示的效果真实。     

MC算法在医学图像三维重建中的应用

详细介绍了MC算法,提出了优化网格模型简化算法。优化网格模型简化算法选取坐标点的原则是,尽可能地接近原始网格,通常采用子集选择法或优化选择法。在尽可能保证图像精度的前提下,优化网格模型简化算法可以提高运算速度,而单纯的网格算法由于失真严重而缺乏实用价值。基于体绘制的网格化简化算法重建的三维模型比较完全,且算法简单,在多排螺旋CT等医学图像三维重建中有较好的应用。     

意大利RIS-2K探地雷达数据解密及其快速可视化方法

RIS-2K探地雷达数据结构一直不公开,给利用RIS-2K雷达实测数据带来了极大的困难。为此,对RIS-2K探地雷达数据进行了分析与多方测试,基本摸清其数据结构,并编程实现了对RIS-2K探地雷达数据的读取。在常规可视化方法基础上,应用GPU并行技术实现了RIS-2K探地雷达数据快速可视化,有效解决了常规可视化速度慢及界面冻结问题,满足了对实测探地雷达资料进行实时处理解释工作的需要。试验结果证明了该方法的正确性和有效性。     

火焰动画快速模拟的新方法

针对火焰动画难以快速建模和绘制的问题,提出了完全利用GPU过程化生成火焰动画的高效算法。先用建模工具在预处理阶段构建一个由平面正方形组成的三维模型,在绘制阶段通过GPU编程对这些方形进行Billboard方式的变换,并用一些简单公式对他们的运动方式、大小和颜色来用过程化方式进行控制,最后通过alpha混合得到最终结果。算法完全在GPU里实现,能满足实时的绘制要求。     

3DGIS环境下雨雪天气实时仿真

3D GIS最重要的特征之一就是虚拟现实表现,其本质是可视化技术与GIS数据库的整合,以满足各种应用如生态农业、灾害预测等方面的需求。以GIS数据库的环境数据和气象数据为基础,通过对雨雪的效果模拟,将GIS气象数据以实时的可视化形式逼真地表现出来。实验方法采用粒子系统,对单个点元赋予利用Photoshop制作的大面积纹理,这样采用的粒子数减少到普通粒子系统的十分之一,渲染速度为普通粒子系统的十倍以上,以较小的系统资源消耗达到了更加实时逼真的效果,对雪的动态堆积和雨水地面效果采用GPU加速3维渲染,原型系统同时能接受用户对实验环境如粒子纹理、雨雪量的设置。提出根据气象数据进行天气模拟的自适应策略,从而更加适应实际应用需要。     

植物叶片表面质感建模与真实感绘制研究进展

植物表观的真实感建模是计算机图形学领域的重要研究内容,叶子作为植物最重要的器官,尤其受到广泛的关注。近年来,随着计算机硬件技术和图形算法的快速发展以及对植物叶子生理机理研究的不断深入,植物叶片表观质感建模和真实感绘制的研究取得了很多成果。植物叶片表面光学特性的采集与建模技术是其中的研究热点和难点。从植物叶片真实感质感模型的定义出发,介绍了近年来国内外在植物叶片表面质感建模和真实感绘制方面取得的最新研究进展,并给出详细的分析和总结。最后对该领域研究存在的问题和未来发展方向提出了一些看法。     

“天河一号”大规模科学与工程计算应用

安装在国家超级计算天津中心(以下简称天津超算中心)的"天河一号"超级计算机系统是目前世界上最快的超级计算机,已广泛应用于多个高性能计算领域,并取得了一系列具有国际影响力的应用成果。本文主要介绍了"天河一号"在石油勘探数据处理、生物信息与生物医药、环境科学、工程仿真、磁约束聚变领域的最新应用成果,其成果表明"天河一号"在上述领域具有良好的可扩展性和并行效率,对自主科技创新和产业技术提升给予了巨大支撑。     

基于CUDA编程模型的稀疏对角矩阵向量乘优化

稀疏矩阵向量乘是很多科学计算问题中的核心问题。本文针对稀疏对角矩阵,在DIA存储格式的基础上,设计了一种新型压缩存储格式CDIA,结合CUDA编程模型的特点,在计算线程上进行了细粒度的任务分配,同时为满足CUDA对存储器的合并访问要求,将压缩矩阵做了相应的转置处理,设计了细粒度算法与程序,并根据稀疏矩阵向量乘特点,做了相应的程序优化。实验数据显示,这种存储格式能够很好地发挥CUDA在数据处理方面的优势,在测试数据中,最高获得了单精度39.6Gflop/s和双精度19.6Gflop/s的浮点计算性能,性能在Nathan Bell和Michael Garland的基础上分别提高了7.6%和17.4%。