基于延期着色的sort-first绘制集群*

传统的图形绘制集群采用前向着色,存在光照着色功能有限、计算负载难以预测等缺陷。为此,提出基于延期着色的sort-first绘制集群架构,该系统可以实时绘制具有复杂光照效果的多边形场景,并可利用延期着色的负载可预测特性,实现绘制节点间的负载平衡。同时,提出了基于Equalizer改造现有图形绘制引擎,构造基于延期着色的sort-first绘制集群的方法。实验表明,该系统可以在静态负载平衡策略下实现高性能的实时图形绘制,具备良好的可扩展性。     

工作站机群中一种有效的并行体绘制策略

基于脚印体绘制方法，结合工作站机群和体数据的特性，提出了任务池组／图象组动态负载平衡策略和Ｓｕｐｅｒｖｉｓｏｒ－Ｗｏｒｋｅｒ－Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ结构的并行体绘制方法。理论分析和实验结果表明：本文提出的动态负载平衡策略和并行绘制方法，提高了体绘制的并行效率。     

基于图像的绘制技术

虚拟现实等技术的发展使得传统的基于几何建模和绘制的方法难以满足实时性的要求,作为实现真实感场景绘制的一种方法,基于图像的绘制技术是计算机图形学一个新的发展方向.经过归纳分析,说明了每种方法的基本思想,实现过程,及其各自的特点和发展方向.与传统基于几何图素的绘制方式相比,基于图像的绘制技术处理速度快,生成的景物真实自然,且绘制速度不依赖于场景的复杂程度.     

基于动态数据分布的并行Shear-Warp体绘制算法

提出了基于动态数据分布的并行Ｓｈｅａｒ－Ｗａｒｐ体绘制算法和新的动态数据分布策略,利用空闲的广播通信线路使数据重分布与绘制并行进行,提高了通信线路的利用率、避免了冗余存储,减少了资源浪费,并避免了对算法效率的影响;改进的任务分配与负载平衡策略,避免了节点机负载的不平衡和流水线作业的积压,提高了算法的效率。     

网络环境下基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制

现有的基于网络的远程绘制系统在绘制过程中对网络带宽和时延具有较强的依赖性,为了获得较高的绘制速度,需要耗费大量的预处理时间和存储空间.针对网络环境下模型的设计校审工作对预处理时间、绘制速度和图像质量的实际需求,提出一种基于外存的大规模流程工厂模型交互绘制算法.绘制前,首先从服务器端获取模型的几何参数和拓扑信息;然后根据流程工厂模型特征,在客户端以设备和管线为基本单位组织外存数据,采用体元合并的方法快速完成模型层次细节的计算和存储.分析了校审内容和校审人员的运动习惯,并将其与基于视点可见性的预取算法相结合,在本地实现外存数据的高效预取,且绘制过程中无需传输模型面片信息.实验结果表明,文中方法在普通PC机上能够将具有21 M左右面片模型的预处理时间控制在5 min以内,在保证校审所需图像质量的前提下取得平均30帧/s的平稳帧速,且绘制过程不依赖网络带宽和时延.     

复式并行流水线在基于PC集群机的并行绘制中的应用

提出基于动态绘制组的混合式体系结构,除了动态绘制组间的并行处理流水线外,在动态绘制组内部设计了缓帧并行流水线改进工作流程,形成了复式的并行绘制流水线,大大地提高了基于PC集群机的并行图形绘制系统的整体性能.采用此复式流水线的原型系统在实际测试中表现突出,性能比单层并行绘制流水线绘制系统有较大提高.     

基于图像绘制的非照相真实感场景绘制技术研究

本文对虚拟环境中非照相真实感场景绘制技术进行了分析，通过基于图像绘制解决了在柱面全景图场景绘制过程中未解决的交互性及帧与帧之间连贯性的要求。利用簇集图画和分片图画实现了纹理映射中图画尺寸控诉，同时对场景绘制中纹理内存管理提出了解决方案。     

并行多边形绘制技术综述

多边形绘制是应用最为广泛的计算机图形绘制方法．并行技术在提高多边形绘制系统的性能方面起着重要的作用．并行多边形绘制技术的基础是算法内在的可并行性，按并行流水线的组织方式可分为全图像深度合成、前分布拼接合成和中分布拼接合成三种，负载平衡和图像合成是影响多边形绘制系统性能的关键问题．并行多边形绘制系统的实现方式包括专用图形硬件实现、并行机实现和集群机实现．结合作者的工作，对并行多边形绘制技术进行了探讨．     

基于Web的时变体数据的体绘制方法

传统Web体绘制方法主要集中在利用服务器端进行预处理和绘制任务,浏览器端仅用于呈现绘制结果,这样会造成服务器负载过高,同时,当绘制参数发生更改时,必须向服务器请求新的绘制结果,这样也易受网络延迟的影响。为了解决以上问题,实现在浏览器本地进行体绘制和交互,本文提出一种基于WebGL的体绘制方法,以时变体数据为例,在浏览器端实现光线投射体绘制算法。同时,为了提升绘制效率和减少内存占用,本文基于维度压缩方法,优化时变体数据的预处理过程。最后,本文设计了Web体绘制系统,引入暴风时变数据集以验证方法的有效性,结果表明,本文方法能够在浏览器本地对时变体数据进行体绘制,绘制时间在50ms以下,帧速率可达到50 FPS以上,同时支持实时交互,并且当绘制参数发生更改时,系统能够直接在浏览器端进行重新绘制。     

基于3D WARP的混合绘制算法研究

几何绘制（GBR）是传统计算机图形学的研究内容,随着计算机图形学的发展,图象绘制（IBR）成为研究热点,两者各有其优缺点,其中,GBR具有绘制自由度大,速度慢等特点,需占用大量系统资源,而IBR则正好相反,因此,寻找一种能够结合GBR与IBR优点,而又能克服其缺点的方法是必要的,为了使几何绘制和图象绘制能够实现有机地结合,提出了一 种全新的“基于几何与图象的混合绘制（Geometry and Image-Based Hybrid Rendering,GIBHR)”方法,并分析了GIBHR的研究内容,同时给出了GIBHR的绘制流程,在此基础上,将IBR领域的3DWARP 法在几何绘制领域进行了进一步拓展与推论,证明了其可行性和有效性,提出了一种基于3DWARP的混合绘制算法,最后对算法进行了实验,结果表明,该算法在提高几何绘制速度方面具有明显优势,且具有空间反走样能力。     

Tile-based level of detail for the parallel age

Today's PCs incorporate multiple CPUs and GPUs and are easily arranged in clusters for high-performance, interactive graphics. We present an approach based on hierarchical, screen-space tiles to parallelizing rendering with level of detail. Adapttiles, render tiles, and machine tiles are associated with CPUs, GPUs, and PCs, respectively, to efficiently parallelize the workload with good resource utilization. Adaptive tile sizes provide load balancing while our level of detail system allows total and independent management of the load on CPUs and GPUs. We demonstrate our approach on parallel configurations consisting of both single PCs and a cluster of PCs     

A Competitive Analysis of Load Balancing Strategies for Parallel Ray Tracing

This paper examines the effectiveness of load balancing strategies for ray tracing on large parallel computer systems and cluster computers. Popular static load balancing strategies are shown to be inadequate for rendering complex images with contemporary ray tracing algorithms, and for rendering NTSC resolution images on 128 or more computers. Strategies based on image tiling are shown to be ineffective except on very small numbers of computers. A dynamic load balancing strategy, based on a diffusion model, is applied to a parallel Monte Carlo rendering system. The diffusive strategy is shown to remedy the defects of the static strategies. A hybrid strategy that combines static and dynamic approaches produces nearly optimal performance on a variety of images and computer systems. The theoretical results should be relevant to other rendering and image processing applications.     

面向集群渲染的反馈控制负载均衡算法

针对传统集群渲染系统处理多级任务时无法实现动态负载均衡的问题,引入反馈控制思想,结合负载均衡原理,提出反馈控制负载均衡的新算法。该算法采用全局集中式负载均衡策略调度和分配任务线程,为不同的请求服务等级提供服务响应时间保障,实时动态调整集群系统各节点的负载并使其实现负载均衡。实验结果表明,系统整体性能比传统系统提高约1/3,证明了该算法的可行性和有效性。     

基于几何的WebGL矢量数据三维渲染技术研究

针对现有3D WebGIS系统矢量数据三维可视化在渲染速度与渲染效果方面存在明显不足的问题,利用新一代Web三维绘图标准WebGL的优势,研究了基于几何的WebGL矢量数据三维渲染技术,提出了在水平方向与垂直方向上进行矢量数据渲染优化的方法,并在此基础上开发了基于WebGL的矢量数据三维渲染原型系统,对渲染方法与渲染效果进行了验证,证明了基于几何的WebGL矢量数据三维渲染方法的可行性与有效性。     

机载天线辐射特性并行计算与绘制技术

计算量过大是机载天线辐射特性分析的瓶颈问题,为此,提出一种基于等三角剖分的并行UTD计算与绘制算法,算法采用基于空间八叉树分割的模型框架半自动提取方法进行模型简化。给出一种全方位等三角剖分负载平衡方案,并采用sort-last并行图形绘制框架和Binary-swap图像合成算法进行并行绘制,将该算法在计算机集群上进行实现。实验结果表明,该算法能够有效节约计算时间,提高绘制效率,较好地满足了大型复杂飞行器机载天线的方向图特性分析需求。     

大规模战场电磁环境并行体绘制技术研究

提出了一种基于PC集群的大规模三维战场电磁环境并行绘制方法。该方法采用直接体绘制的三维体数据可视化方法;利用空间八叉树对电磁绘制区间进行空间分割,并采用先序遍历八叉树叶节点的方式进行任务分配;采用Binary-swap算法对各PC节点的生成图像逐次进行全屏幕深度合成。实验表明,该方法能够较好满足大规模战场电磁环境实时可视化的要求。     

(加急)基于GPU的并行加速渲染算法的研究

目前,GPU渲染技术仍然存在不足之处,在分配渲染任务时,没有充分发挥各个处理器的优势,浪费了性能较好的处理器,影响了渲染速度的提高。针对以上问题,根据武进区邹区现代农业产业园人口疏散地域接收安置动画的项目,在原有GPU渲染架构的基础上提出了一种基于sort-last架构的带反馈的动态负载均衡算法。在分配渲染任务之前,对所有处理器进行性能统计,将时长较长的场景分配给性能较好的处理器,时长短的分配给剩余的处理器,待有处理器完成渲染任务时,将剩余场景时间较长的,分配给第一轮任务先完成的处理器,以此类推。实验结果表明,该方法对解决上述问题具有较好的效果,解决了目前集群渲染存在的不足之处和负载不平衡的问题,最终实现了加速渲染。     

基于负载增量动态反馈的动漫渲染机制研究

随着计算机软硬件技术的快速发展,近年来动画技术也得到了迅猛发展。文章在分析了集群节点性能值及负载量的计算方法基础上,通过融合了CPU、内存利用率以及I/O通讯速率等相关参数,提出了基于负载增量动态反馈的动漫渲染机制,系统上线后的运营状况表明,该机制结合集群节点的整体性能实现了面向渲染计算的负载均衡调度,提高了动画制作的效率。     

Rendering Caustics on Non-Lambertian Surfaces

This paper presents a new technique for rendering caustics on non-Lambertian surfaces. The method is based on an extension of the photon map which removes previous restrictions limiting the usage to Lambertian surfaces. We add information about the incoming direction to the photons and this allows us to combine the photon map with arbitrary reflectance functions. By using a cone-filter we improve the quality of the radiance estimate in particular at discontinuities. Furthermore we introduce balancing of the photon map which not only reduces the memory requirements but also significantly reduces the rendering time. We have used the method to render caustics on surfaces with reflectance functions varying from Lambertian to glossy specular.     

非规则数据场并行体绘制算法

并行算法是实现体绘制加速的重要途径，然而现有的并行体制绘制算法大部分是针对规则数据场的。