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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.
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
4.
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
5.
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
6.
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
7.
基于Marching Cubes重组的外存模型渐进压缩   总被引:7,自引:0,他引:7  
刘迎  蔡康颖  王文成  吴恩华 《计算机学报》2004,27(11):1457-1463
外存模型是指其规模远远超出内存容量的海量模型.为提高其存储、传输、显示等操作的效率,对外存模型进行渐进式的压缩是非常重要的.但当前已有的外存模型压缩算法都是单一层次的,不能做到渐进压缩.为此,该文提出一种针对外存模型的渐进压缩方法.能高效地压缩外存模型,并进行多分辨率的传输和显示.该方法首先将外存模型的包围盒空间按照八叉树形式进行剖分和层次化组织,使得最精细层次的各个立方块空间中的局部模型都能完全装入内存进行处理;然后,在各个立方块中对局部的模型进行基于Marching Cubes方式的重新拟合,并在此基础上建立各个局部的自适应八叉树;最后,基于各个局部自适应的八叉树,由粗至细渐进地遍历全局自适应八叉树的各个节点,并利用对内存模型能高效渐进压缩编码的先进方法进行编码压缩.实验表明,该方法对外存模型的压缩比达到了与处理内存模型相似的压缩比.高于目前的外存模型压缩方法,是第一个能渐进压缩外存模型的方法.  相似文献
8.
单目视频中无标记的人体运动跟踪   总被引:7,自引:0,他引:7  
提出一种人体运动跟踪算法,从无关节标记的单目视频中获取人体运动,利用一个带外观模板的人体关节模型,通过学习得到的运动模型及基于外观模型的相似性计算,巧妙地利用粒子滤波的概率密度传播策略鲁棒地跟踪普通单目视频中的人体运动,当出现跟踪丢失时,能在后续序列中自动恢复正确跟踪,且能较好地处理遮挡和自遮挡问题,实验表明,该算法鲁棒性好,跟踪结果令人满意。  相似文献
9.
采用非均匀纹理层的短毛实时绘制   总被引:5,自引:0,他引:5  
提出一种采用非均匀纹理层来实时绘制真实感短毛的方法,通过混合绘制多层次半透明纹理层来表示物体表面的毛发效果,根据视点位置以及物体表面各部位毛发形态的不同,自适应地采用不同的层数来表示物体各部位的毛发.这种非均匀层数的方式可以在保证绘制质量的情况下尽量减少绘制的面片数,从而加快绘制速度.该方法对中等规模的模型达到了实时的处理速度,并可以有效地表现物体表面的局部性长毛或倒伏毛发等各式毛发形态.  相似文献
10.
基于GPU的近似软影实时绘制   总被引:5,自引:3,他引:2  
通过对阴影图算法进行扩展,提出一种完全基于GPU的近似软影实时绘制算法,它是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用几何着色器提取物体的轮廓边,同时在轮廓边上生成新的几何图元,利用硬件自动插值功能向外绘制线性近似半影图,并根据第一遍得到的深度图在像素着色器中对背面轮廓形成的半影区进行剔除;对于重叠的半影区设定片元的伪深度值,利用硬件进行自动融合.第三遍分别查询深度图和半影图,确定场景的本影区以及半影区中像素的亮度,从而得到面光源照射下场景的近似软影效果.  相似文献
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