基于粒子系統(tǒng)的GPU加速焰火實(shí)時繪制.pdf

1、火焰、煙霧和焰火等自然界典型的不規(guī)則模糊景物，很難采用傳統(tǒng)的建模方法進(jìn)行模擬。粒子系統(tǒng)是迄今為止模擬和生成模糊景物最為成功的一種模型。焰火的品種繁多，色彩炫麗多變，形態(tài)更是千變?nèi)f化，導(dǎo)致焰火模擬具有挑戰(zhàn)性。特別是，隨著焰火品種的豐富和燃放規(guī)模的不斷擴(kuò)大，專業(yè)從事焰火燃放的服務(wù)提供商缺乏有效的技術(shù)手段，根據(jù)焰火燃放的主題和場景進(jìn)行模擬展示，而是往往憑設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)和想像力，從而難以保證燃放效果和燃放成本之間的最大化。此外，基于粒子系統(tǒng)的焰火

2、模擬由于焰火粒子眾多，計(jì)算量非常大。
　　本文根據(jù)大規(guī)模焰火模擬的現(xiàn)實(shí)需求，研究基于粒子系統(tǒng)的焰火模擬方法及其實(shí)現(xiàn)?？紤]到圖形處理器(GPU)在圖形渲染等通用計(jì)算領(lǐng)域開始得到廣泛的應(yīng)用，本文研究工作的出發(fā)點(diǎn)是利用GPU的并行計(jì)算能力，通過Nvidia公司的統(tǒng)一計(jì)算設(shè)備架構(gòu)(CUDA)編程，實(shí)現(xiàn)粒子屬性更新等計(jì)算最集中的操作，從而更好地在焰火模擬的真實(shí)感和實(shí)時性之間進(jìn)行兼顧。具體地，本文的主要研究工作包括:
　　首先，在分析各

3、種焰火的形態(tài)并對焰火品種進(jìn)行分類的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種適合大規(guī)模焰火模擬的通用粒子系統(tǒng)API。并且，采用鏈表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，進(jìn)行多品種、多數(shù)量的大規(guī)模焰火模擬。
　　其次，以有拖尾的禮花彈類焰火為重點(diǎn)，在前面提出的適合于焰火模擬的通用粒子系統(tǒng)API基礎(chǔ)上，提出了一種基于粒子系統(tǒng)和CUDA的焰火模擬實(shí)現(xiàn)方法。對粒子系統(tǒng)初始化、焰火粒子初始化、焰火粒子的屬性更新和紋理映射等技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的討論。此外，提出把計(jì)算最集中的焰火粒子屬性更新等操作放