基于GPU的實時水下場景渲染并行算法研究.pdf

1、現(xiàn)代計算機技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了計算機圖形學(xué)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實技術(shù)，使其廣泛應(yīng)用到社會的各個領(lǐng)域，直接改變了人們觀察和認(rèn)識這個世界的方式。二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，中國又是個海洋大國，海洋技術(shù)在國民經(jīng)濟中起著非常重要的作用。因此，海洋虛擬環(huán)境的模擬變得十分緊迫，這打開了人們認(rèn)識海洋的又一個窗口。
　　 近年來，圖形處理器(GPU)以前所未有的速度迅猛發(fā)展，大有趕超并取代CPU之勢，其應(yīng)用范圍已經(jīng)不僅僅只是圖形渲染，而是開始涉足通

2、用計算領(lǐng)域。特別是當(dāng)NVIDIA公司推出面向通用計算的CUDA并行計算平臺之后，GPU以其超多核心的優(yōu)勢，能夠快速解決十分復(fù)雜的問題，成為高性能計算領(lǐng)域迅速崛起的一個新星。對于圖形渲染方面，以前由于復(fù)雜場景計算導(dǎo)致的實時交互難的問題也有望得到解決，我們可以把復(fù)雜的數(shù)據(jù)計算部分交給GPU，利用其強大的并行計算能力快速地得到結(jié)果。
　　 本文研究的主要是水體的真實感渲染，水下場景光學(xué)效果的渲染包括對水下光束，光斑和水中物體陰影等的渲

3、染。本文首先介紹了一種實時渲染水下光束的一種經(jīng)濟且令人信服的方法，首先對水下場景建模，然后模擬水面運動，最后渲染光照體。接著運用水下光照的真正物理模型來進(jìn)行渲染，可以得到更加真實的圖形效果，但光照的計算十分復(fù)雜，因此拖慢了整體的渲染速度。因此本文采用GPU并行模型來計算各頂點的光強，從而大大減少了CPU的計算量，提高了水下場景渲染的速度，使得渲染效果在更加真實的情況下不失流暢。實驗結(jié)果證明本文所提出的方法在速度和真實感上都取得了比較滿意