基于可编程GPU的骨骼动画

骨骼动画与以前的动画方法相比,具有占用空间小等优点。但是其代价是计算量的增加,从而导致绘制效率的降低。另一方面,近年来可编程GPU技术在三维图形处理领域已得到广泛研究。因此,提出了一种基于GPU实现骨骼动画的方法。该方法借助GPU强大的计算能力,分担了骨骼动画中的顶点更新的计算任务,从而大大提升了骨骼动画的绘制效率。     

基于图形处理器的边缘检测算法

边缘检测是一种高度并行的算法,计算量较大,传统的CPU处理难以满足实时要求。针对图像边缘检测问题的计算密集性,在分析常用边缘检测算法的基础上,利用CUDA(Compute Unified Device Architecture,计算统一设备架构)软硬件体系架构,提出了图像边缘检测的GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)实现方案。首先介绍GPU高强度并行运算的体系结构基础,并将Roberts和Sobel这两个具有代表性的图像边缘检测算法移植到GPU,然后利用当前同等价格的CPU和GPU进行对比实验,利用多幅不同分辨率图像作为测试数据,对比CPU和GPU方案的计算效率。实验结果表明,与相同算法的CPU实现相比,其GPU实现获得了相同的处理效果,并将计算效率最高提升到了17倍以上,以此证明GPU在数字图像处理的实际应用中大有潜力。     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形,而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性,为了提高骨骼蒙皮动画的实时性,对网格的优化是其中一项重要的工作.本文提出了一种优化网格的方法,并予以实现.     

骨骼蒙皮动画中网格优化的研究与实现

在骨骼蒙皮动画中需要处理大量的网格三角形，而在很多骨骼蒙皮动画的应用中都需要很高的动画实时性，为了提高骨骼蒙皮动画的实时性，对网格的优化是其中一项重要的工作。该文提出了一种优化网格的方法，并予以实现。     

基于XNA的人体骨骼蒙皮动画关键技术研究

人体骨骼蒙皮动画技术是计算机动画领域研究的热点和难点。针对当前骨骼蒙皮动画中关节断裂、皮肤塌陷、顶点计算量大、执行效率低等问题,首先分析了其原理及实现过程,然后以Visual Studio 2012+XNA4.0为平台,设计实现了一个骨骼蒙皮动画的引擎框架,并采用优化旋转算法、动画混合、GPU更新顶点等关键技术,提高了动画的执行效率,增强了动画的真实感。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法，即将现有的关节动画与单一网格动画相结合，利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果，并具有较好的实时性，且占用的存储空间不大，能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法*

提出了三维图形引擎中骨骼蒙皮动画的一种实现方法,即将现有的关节动画与单一网格动画相结合,利用骨架的继承变换和顶点混合技术使骨骼蒙皮动画平滑逼真。实验表明该方法有良好的显示效果,并具有较好的实时性,且占用的存储空间不大,能够满足当前三维图形引擎对动画技术的要求。     

利用OSG三维图形渲染引擎实现的骨骼动画

动态实体模型是虚拟场景的重要组成部分,骨骼动画是表达虚拟场景中动态实体行为的主要技术。提出了一种虚拟场景中三维模型骨骼动画渲染的策略,即采用第三方软件建立三维动画模型,基于Cal3D动画控制机制,使用OSG三维图形渲染引擎对虚拟场景中运动的三维模型进行模拟。在VisForest软件的基础上,集成了骨骼动画渲染方法,解决了动物在虚拟地表上“踏空”的问题,扩展了动态实体在虚拟环境中的行为模拟。以梅花鹿和大象为例,逼真地模拟了动物在虚拟环境中的奔跑和行走的过程,模拟过程中动作衔接比较自然。     

图形处理器CUDA编程模型的应用研究

由于图形处理器(GPU)最近几年的快速发展,基于 GPU 的通用计算已经成为一个新的研究领域.通过对nVIDIA 公司最新的通用计算 GPU 编程模型-CUDA 的研究,阐明了 CUDA 应用程序的结构和它本身特征,讨论和分析了 CUDA 编程方法与普通 CPU 编程的差别,并以 H.264 数字视频编解码中,以消除宏块边界锯齿为主要目的的去块滤波模块为实例.详细描述了 CUDA 编程的方法和特点,最后通过与 CPU 编程实现的去块滤波模块的性能比较,揭示了 CUDA 在计算能力上的优势,为进一步优化编解码器性能和 GPU 通用计算提供了新的方法和思路.     

基于骨骼蒙皮动画的虚拟人手势合成技术的研究

虚拟人手势合成技术在聋哑人的很多领域都有广泛应用。本文研究了虚拟人运动控制的方法以及骨骼蒙皮动画的原理。利用3dsmax、poser等建模软件对虚拟人模型进行创建,在XNA游戏引擎中,实现了对虚拟人手势等的控制。该种运动控制方式不受动作片段的影响,可以广泛应用于虚拟人运动控制中。     

基于GPU的并行优化技术*

针对标准并行算法难以在图形处理器(GPU)上高效运行的问题,以累加和算法为例,基于Nvidia公司统一计算设备架构(CUDA)GPU介绍了指令优化、共享缓存冲突避免、解循环优化和线程过载优化四种优化方法。实验结果表明,并行优化能有效提高算法在GPU上的执行效率,优化后累加和算法的运算速度相比标准并行算法提高了约34倍,相比CPU串行实现提高了约70倍。     

超级计算机图形学和可视化

近两年,超级计算机、计算机图形学和科学可视化是三个引人注目的论题。今天,大量的计算机应用问题是运用超级计算机以及图形系统和科学可视化来解决的。本文介绍了超级计算机图形学产生和发展的背景,着重阐述了更高级的图形学及其应用的研究与发展,总结了超级计算机可视化的研究现状和发展趋势。最后,本文指出,基于超级计算机图形学的可视化时代已经到来。     

面向GoldenX软硬协同优化的异构加速列式存储引擎研究

万物互联时代,随着各类新型计算技术和新兴应用领域出现,传统数据处理方式逐步向云边协同数据处理的方式演进.云边复杂多变的生态系统(多云和多边缘)带来飞速增长的数据规模、复杂的数据位置及负载连接,如何高效稳定的存取数据信息以及如何加快数据查询处理已经成为学术界和工业界急需解决的关键问题.另一方面,以GPU/FPGA异构算力、NVM(non-volatile memory,非易失内存)存储、RDMA(remote direct memory access,远程直接内存存取)网络为代表的新型硬件技术的快速发展和应用,对现有软件架构体系产生了革命性的影响,为数据库系统的演进和性能提升提供了变革基础,吸引着越来越多研究者的关注.如何利用这些不断涌现的新型硬件技术来为工业界使用的真实数据库系统赋能已经成为目前的研究热点之一.首先介绍了中兴通讯GoldenX数据库系统架构,然后重点阐述其列式存储引擎利用新型硬件特性在计算层和存储层进行的软硬件协同设计和优化,主要包括:(1)将压缩/解压、加密/解密任务从CPU卸载到FPGA,利用FPGA的可编程特性,设计专用MISD(multiple instruction stream single data stream,多指令流单数据流)架构处理器,采用“软件接口级-计算核心级-功能模块级”三级流水线设计,提高数据流处理的效率;(2)为列式存储定制向量化执行引擎,利用CPU/GPU的SIMD(single instruction multiple data,单指令多数据流)新特性优化传统火山模型,降低了函数调用开销;(3)对SQL执行引擎进行优化,动态评估和利用GPU计算资源,采用JIT编译技术,将过滤/排序/聚集等具有矩阵运算特征的统计分析型SQL运算任务下推到GPU上,利用GPU的超高并行计算能力提高查询分析性能.实验表明,本文提出的软硬件优化方法有效提升了GoldenX系统性能,在TPC-H基准测试场景的22个查询中,优化后的GoldenX性能比优化前提升了2.5~10倍,比开启向量化的openGauss执行时长减少了17%~78%.     

复杂场景中快速碰撞检测算法及GPU加速

为了保证在大规模复杂场景中,碰撞检测的实时性和精确性,提出了一种基于图形空间与改进的图像空间相结合,并利用GPU加速的快速碰撞检测方法.利用AABB包围盒的检测策略,快速剔除不相交物体,确定潜在碰撞对象.改进传统的基于图像空间的碰撞检测算法,设计了基于向指定平面投影、模板测试和深度测试的碰撞检测算法.在此基础上,利用GPU的并行计算能力加速整个检测过程,有效地减少了碰撞检测时间.通过在虚拟驾驶系统当中的应用,验证了该方法在大规模复杂场景中碰撞检测的实时性和精确性.     

基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟

基于粒子系统的雨雪模拟大幅提高了三维场景的真实感,但传统的基于中央处理(CPU)的粒子系统的渲染效率难以达到在大规模场景中进行雨雪渲染的要求.为此,提出了一种基于GPU的粒子系统来渲染雨雪场景的算法.该算法在视点前的一个固定区域内产生和绘制粒子,在顶点着色器中进行粒子属性的更新,在几何着色器中将粒子从点扩展为矩形,并对每一帧中的粒子的属性进行缓存处理,保证了粒子属性更新的连续性.此外,采用多幅雪花纹理与粒子随机组合,使雪花效果符合多样性和随机性.实验结果表明,该算法能在大规模场景中进行雨雪效果的实时渲染,并有较高的真实感.     

计算机专业图形图像与多媒体类课程教学研究

本文针对目前大学调整计算机专业设置和突显专业特色的需要,分析了我国计算机专业教育内容的发展状况,讨论了计算机专业教学中存在的问题,并给出图形图像与多媒体类课程的设置和教学改革建议。     

用Fortran和Excel的联合方法绘制科技图线

科技中的数值计算和数值模拟,用Fortran编程获得数值结果有着突出的优点,Microsoft Excel在按数据绘制图线方面有着丰富的功能.将两者联合高效地获得了图示结果,是一种值得重视的方法.尤其在按一份数据文件绘制几张图,每张图又有几条曲线时,此法的简捷性尤为突出.对此,阐明了一些有效的建议,并给出了无处可微连续函数的图示结果.     

化工流程工业中计算机的应用技术与进展

计算机应用技术促进了流程工业的变革和发展,并日益渗透到流程工业的各个方面。文章以流程工业中的化工行业为重点,论述了计算机在流程工业自动控制、故障诊断与检测、软测量等领域的应用原理与方法,阐明了计算机是提高企业自动化和信息化水平的关键,阐述了化工流程工业中计算机的应用技术发展所面临的问题并就其发展提出若干建议。