高性能GPU模拟器的实现

基于图形处理器(GPU)由固定功能管线与可编程流处理器单元构成的特点,设计了一种半周期精确的模拟器实现方法,并结合一种GPU结构进行了GPU模拟器的实现。GPU模拟器支持OpenGL 2.0 API,在实现了固定功能管线的基础上,支持统一着色器渲染架构。模拟器对GPU结构进行半周期精确模拟。固定功能管线部分实现为完全周期精确模拟,可以进行3D图形算法的正确性验证以及性能评估。对可编程流处理器单元进行指令级功能模拟,在固定功能管线部分的配合下,可以快速轻量地对整个GPU结构进行结构与功能的验证。文章使用模拟器运行了glmark2测试集,并且根据测试结果对GPU结构进行3D图形算法正确性验证与性能评估,结果表明基于本文设计方法的GPU模拟器可以快速轻量地实现3D图形算法正确性验证与性能分析。     

管道漏磁检测数据三维显示方法研究

为满足数据显示方式多样化的需要,基于VS2008开发环境和MFC应用程序框架,利用Open GL丰富的三维图形绘制功能和颜色渲染功能生成漏磁数据的三维视图。实际测试结果表明:三维视图能够精确、直观地反映数据变化的真实性,辨识度高,颜色过渡效果理想,增强可读性和分析效率,对管道缺陷的识别与判断具有重要意义。     

基于OpenGL的地质三维可视化研究

将可视化的图形软件Open GL应用到地质行业中,通过对钻孔数据的处理、Kriging插值等,利用Visual C++语言环境,完成Open GL模型的映射,经过图像的增强和完善,构建一种三维可视化模型。     

一种基于位置关系判定的GPU三维几何图元拾取方法

针对交互式图形应用对拾取在效率、适用范围和拾取信息方面的需求,提出一种新的基于GPU的三维几何图元拾取方法。在进行拾取绘制时关闭光栅化,将鼠标位置信息和图元顶点坐标变换到规范化设备坐标系,通过在几何处理器中判断投影后的二维图元与鼠标或选择框的位置关系进行命中判定,并利用变换反馈将拾取信息返回应用程序。在提出方法的基础上,介绍了单体拾取和块拾取的Open GL实现。实验表明,该方法的单体拾取效率较基于GPU的射线相交法有约10%的提升,同时能支持高效块拾取。     

三维可视化物探数据分析系统研究

以矿产勘探的物探数据为对象,研究物探三维数据体的构造方法和三维数据体空间可视化技术,采用Visual C+++Open GL进行三维模块系统的开发设计。软件实现了三维数据处理、成像和三维图形的各种交互功能,包括图像显示、放大缩小、旋转、虚拟漫游、切片制作、异常提取等功能。     

GPU上的水彩画风格实时渲染及动画绘制

论文提出了一种基于GPU的对三维场景进行实时水彩画效果渲染的方法。该方法的大部分过程使用图像空间的技术实现。算法将画面分为细节层、环境层、笔触层分别渲染,再进行合成。在过程中使用环境遮挡、shadow mapping等技术进行快速的阴影计算,并使用图像滤镜的方法模拟水彩的多种主要特征。由于该方法以图像空间的技术为主,因此可以利用GPU并行处理的特点对计算过程进行加速,进而达到实时的渲染速度。最后建立动画脚本分析系统,进行实时动画渲染,表明该方法在计算机动画、游戏等数字娱乐产业领域有较大的应用潜力。     

面向船舶航行训练的大范围地形建模

大规模地形场景的实时绘制在虚拟现实、地理信息系统、战场仿真等领域有着广泛的应用。为满足船舶模拟训练系统中视景仿真的需求,对大规模地形场景的建模与实时绘制技术进行了研究。首先对比了几类常用数据插值方法,采用数据融合的方式对DEM数据进行了插值。通过结合模拟训练的实际,提出了一种基于可见性判断的地形剔除方法,通过放射状搜索,判断当前点是否遮挡,进而对被遮挡点进行剔除处理,可以有效减少地形建模中无关面片,提高绘制速率。利用Google Earth获取地形纹理,使用Terri Vista构建三维地形,实现了地形的三维建模。试验表明提出的方法可实现大规模地形场景的高效逼真绘制。     

一种基于GPU的三维素描风格画的渲染方法

提出一种在GPU下将三维模型渲染成素描风格画的简单算法,通过分析素描面的特点,将整个渲染过程分为内部渲染和轮廓线的渲染。首先通过一种手绘风格生成算法实现素描风格纹理到模型的实时映射从而实现内部的非真实感渲染,再利用渲染到纹理技术通过边缘检测深度缓冲图像获取轮廓线,并对轮廓线图像采用一种多次采样叠加的算法生成素描风格画所特有的复线,最后将两种渲染结果进行图像的融合,产生最终的素描画风格。     

真实感天空的实时渲染

提出一种实现真实感天空实时渲染的高效方法.首先利用基于分析的天空模型实现天空的光照计算,该模型充分考虑了天空的昼夜变化,并对夜空中特有的各类光源如月球、星体、黄道光和气辉等进行分析;其次通过色调重现实现天空的真实感渲染,通过对暗视效果的模拟进一步提高夜空渲染的真实感;最后给出基于观察窗口的天空几何模型和银河系、星体的渲染方法,并通过图形处理器(GPU)实现上述算法的实时渲染.该方法适用于室外场景的渲染,并已成功应用于某直升机飞行模拟器中.     

基于多分辨率数据源镶嵌的大规模地形实时绘制算法

针对不同分辨率的测量地形数据源,提出了镶嵌四叉树模型,用以实现对多分辨率数据源的镶嵌,以及与细节层次(LOD)算法的融合.设计了基于此模型的批LOD算法,给出了相关公式,并设计了一种从CPU到GPU的渐进LOD数据传输方法.分析了镶嵌四叉树的场景浏览模式,设计了基于此模型的双向两级外存数据调度算法,通过水平、高度两个方向的预测和两级数据预取实现数据页的动态更新,实现了三维地形场景的快速构建和实时浏览.实验表明,该算法能够快速处理大规模多分辨率数据源并且能够充分发挥CPU、GPU与I/O的效率,从而在有限环境下进行快速实时绘制.