基于流的粒子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn).pdf

1、粒子系統(tǒng)是三維圖形引擎的重要組成部分。是模擬動態(tài)、模糊、不規(guī)則物體的有效算法。在虛擬現(xiàn)實、數(shù)字娛樂、三維仿真、影視特效等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。 隨著圖形處理器的快速發(fā)展，可編程能力不斷增強(qiáng)，GPU 已逐漸發(fā)展成為一個通用的計算平臺。近幾年，基于GPU的通用計算已成為計算機(jī)領(lǐng)域新的研究熱點。 粒子系統(tǒng)通常是在CPU上進(jìn)行粒子的物理運算，然后將運算結(jié)果傳輸給GPU繪制。當(dāng)粒子數(shù)目巨大時(如100，000個)，運算時間和CPU-G

2、PU的數(shù)據(jù)傳輸時間對實時渲染來說都難以接受。同時，在CPU上還要進(jìn)行碰撞檢測、骨骼動畫、場景簡化等計算，因此CPU成為了系統(tǒng)瓶頸。如何將CPU的運算轉(zhuǎn)移到GPU上并減少CPU-GPU的數(shù)據(jù)傳輸，是提高繪制效率的關(guān)鍵。 在分析粒子系統(tǒng)的并行算法和GPU編程技術(shù)基礎(chǔ)上，把粒子系統(tǒng)和基于GPU的通用計算結(jié)合起來，在GPU上實現(xiàn)了粒子系統(tǒng)。它把基于GPU的硬件編程和基于DirectX的圖形編程封裝起來，為程序開發(fā)人員了提供一個簡易清晰的

3、程序框架，極大地提高了應(yīng)用程序開發(fā)效率。為方便GPU粒子系統(tǒng)在不同開發(fā)環(huán)境中使用，利用COM技術(shù)把這些核心程序包裝成一個插件——粒子系統(tǒng)引擎。 在引擎基礎(chǔ)上，結(jié)合Windows界面技術(shù)，開發(fā)了一個可視化的粒子系統(tǒng)編輯環(huán)境——粒子系統(tǒng)編輯器。利用該編輯器，只需做簡單調(diào)試就可以制作出各種各樣的粒子效果。把這些效果保存下來可在其它三維程序中用粒子系統(tǒng)引擎加載。粒子系統(tǒng)與其它對象融合在一起，可構(gòu)成更復(fù)雜的三維場景。在此基礎(chǔ)上，提出了以粒