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1.
基于图形处理器(GPU)的通用计算   总被引:119,自引:20,他引:99  
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。  相似文献
2.
图形处理器用于通用计算的技术、现状及其挑战   总被引:71,自引:3,他引:68       下载免费PDF全文
吴恩华 《软件学报》2004,15(10):1493-1504
多年来计算机图形处理器(GP以大大超过摩尔定律的速度高速发展.图形处理器的发展极大地提高了计算机图形处理的速度和图形质量,并促进了与计算机图形相关应用领域的快速发展与此同时,图形处理器绘制流水线的高速度和并行性以及近年来发展起来的可编程功能为图形处理以外的通用计算提供了良好的运行平台,这使得基于GPU的通用计算成为近两三年来人们关注的一个研究热点.从介绍GPU的发展历史及其现代GPU的基本结构开始,阐述GPU用于通用计算的技术原理,以及其用于通用计算的主要领域和最新发展情况,并详细地介绍了GPU在流体模拟和代数计算、数据库应用、频谱分析等领域的应用和技术,包括在流体模拟方面的研究工作.还对GPU应用的软件工具及其最新发展作了较详细的介绍.最后,展望了GPU应用于通用计算的发展前景,并从硬件和软件两方面分析了这一领域未来所面临的挑战.  相似文献
3.
超大规模地形场景的高性能漫游   总被引:30,自引:0,他引:30       下载免费PDF全文
超大规模地形场景包含大量的几何和纹理数据,无法一次性载入内存,并具有极高的复杂度,因而无法进行实时绘制.提出一种高性能的外存地形场景实时漫游技术.该方法使用离散层次细节技术并结合视点相关的动态连续层次细节选择和过渡.算法为地表的简化提出一种新的基于受限法向锥的误差计算方法,使得模型简化具有轮廓保持和光照保持特性.当生成网格包含三角形数目相当时,该方法比传统的基于几何误差的简化更加符合漫游时视觉的感知规律.场景简化过程中提取出的潜在轮廓特征可以通过巧妙地构建漫游时视线方向上的增量地平线来随时更新场景不同部分的可见性信息,并以此控制无用数据页面的载入和无效场景部分的绘制,提高绘制速度.漫游系统采用多线程技术,使CPU,GPU,I/O三者的效率得到充分发挥,并可实时生成具有光照和阴影效果的漫游图像.  相似文献
4.
基于物理的流体模拟动画综述   总被引:26,自引:6,他引:20  
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.  相似文献
5.
基于GPU带有复杂边界的三维实时流体模拟   总被引:25,自引:0,他引:25       下载免费PDF全文
在GPU(graphics processing unit)上求解了复杂场景中的三维流动问题,充分利用了GPU并行能力以加速计算.与前人的方法不同,该方法对于边界条件的处理更为通用.首先,通过在图像空间生成实心的剖切截面构成整个障碍物信息图,算法使得流体计算与整个几何场景的复杂度无关,通过对各体素进行分类并结合边界条件,根据障碍物形成修正因子来修改对应的值;另外,采用更为紧凑的数据格式,以充分利用硬件的并行性.通过将所有标量的运算压缩到纹元的4个颜色通道并结合平铺三维纹理,减少了三维流场计算所需要的绘制次数.实验结果显示出算法的有效性和高效率.该算法可以实时计算并显示一个采用中等规模离散的复杂场景.  相似文献
6.
树在风中的摇曳--基于动力学的计算机动画   总被引:20,自引:2,他引:18  
树木森林在自然场景的构成中占有很重要的地位,尤其是树在风中的摇曳更是组成了一个幕幕动人的景象。但是由于树结构的高度复杂性,给这一问题的研究工作带来了极大的困难。  相似文献
7.
高度复杂植物场景的构造和真实感绘制   总被引:15,自引:1,他引:14  
绘制高度真实感的自然场景是计算机图形学研究领域的一个富有挑战性的难题,植物对象比如草地和树木是虚拟自然场景的重要组成部分,植物类繁多,形态各异,复杂的结构使其无论在造形、存储还是在绘制上都存在相当的困难,为了解决这个难题,根据植在特点,分别采用多边形,纹元和体纹理作为工餐来构成了不同的植物,并且分别给出了不同植物场景的简单构造方法,绘制的结果证明了这些构造和绘制方法是有效可行的。  相似文献
8.
基于GPU真实感毛发绘制   总被引:11,自引:0,他引:11       下载免费PDF全文
基于毛发的多层纹理表达方法,提出一种毛发实时绘制方法.该方法充分利用图形处理器的绘制功能,不仅能对毛发进行高精度快速的光照计算,而且能够高效地模拟毛发间的自阴影效果以及物体其他部分在毛发上遮挡形成的软影现象,以增强毛发的真实感效果.实验结果表明,该方法能够实时处理中等规模的模型,这对于毛发物体在电影、游戏和虚拟现实等领域的应用具有重要的价值.  相似文献
9.
判断检测点是否在多边形或多面体内的新方法   总被引:10,自引:0,他引:10       下载免费PDF全文
王文成  吴恩华 《软件学报》2000,11(12):1614-1619
提出一种新方法,以检测一个点是否在多边形或多面体内.该方法通过将多面体的面片和多边形的边组织成层次结构,在检测时运用二分查找算法,不必处理每个面片和每条边.试验结果表明,这种方法简单、有效,有较高的检测速度.  相似文献
10.
快速真实地生成树的自然摇曳   总被引:9,自引:0,他引:9  
快速真实地模拟树在风中的摇曳一直是图形学中的一个挑战性问题.已有的方法,或者计算速度太慢,或者所处理的模型局限在几千个面片之内,难以用较强的真实感进行动画模拟.针对复杂树在风中的自然摇曳,该文提出一种新的方法.一方面,它基于统计数据采用高斯分布来近似逼近实际风力,既可以基于物理性态很好地反映风力的影响,又可以方便树的变形计算;另一方面,根据树的层次结构特点,新方法对树的各个部分分别进行独立的变形计算,然后再根据它们的连接关系进行组合,完整地获得树的变形.新方法对于小振幅的非末梢枝条,是利用静力分析来计算它们的变形,而对于振幅大的末梢枝条则采用Newmark逐步积分法求解其振动方程,这样就可以以较少的计算开销获得变形真实感很强的结果.在对树的各种姿态进行成像时,新方法运用了基于硬件的shadow mapping技术和LOD(Level-Of-Details)技术,以快速生成高度真实感的树.实验表明,对于有近4万个控制节点、近90万个拟合外观模型的三角形的柳树模型,新方法可以对其自然摇曳进行每秒0.6帧的高度真实感的模拟.  相似文献
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