面向多核CPU多GPU的节点内并行混合绘制模型

分布式并行绘制集群节点可以配置多核CPU和多个GPU构建节点内多CPU多GPU系统。现有的节点内并行绘制模型既没有充分发挥多核CPU的强大计算能力,还将绘制、读回和合成阶段串行耦合在一起导致了大量的GPU闲置停顿,严重影响了节点内并行绘制性能。提出了一种节点内高效的并行绘制模型,通过软件绘制与硬件绘制相结合的方法将硬件绘制与图像合成分离,同时利用DMA异步传输机制,构建了节点内绘制、读回和合成三段并行绘制流水线。与现有节点内并行绘制模型相比,并行混合绘制模型不但降低GPU资源闲置率,而且提高了CPU资源使用率。理论分析与实验表明相同应用采用并行混合绘制模型的性能可以达到现有模型的3~4倍,并且具有更好的数据扩展性、性能扩展性。     

基于多分辨率遮挡剔除的复杂地形绘制框架的研究

基于复杂地形实时绘制的特性,分析了地形多分辨率建模与遮挡剔除技术结合的必要性,提出了一种将地形多分辨率建模与基于最小二次方平面的地形遮挡剔除相结合的地形绘制框架及其设计原则.基于该框架的地形绘制算法除了能有效减少送入绘制管道的多边形数量之外,还充分考虑了算法性能的最优化及地形的动态扩展.实验表明了基于多分辨率遮挡剔除的地形绘制框架的可行性和有效性.     

无合成并行绘制算法中的自适应屏幕分割策略

多GPU无合成绘制算法采用混合sort-first与sort-last的并行绘制模式,将绘制任务划分为多个子任务集合进行并行绘制并异步合成显示。原方法中对屏幕的分割方式过于平凡,未明确提出一种高效的屏幕分割策略,从无合成算法本身特性出发,提出一种自适应屏幕划分策略,该算法根据GPU数目及绘制分辨率参数,启发式计算屏幕初始划分方式,再采用统计性能反馈的方式动态选择最佳屏幕划分方式,较原有方法更易于实现子屏幕任务的负载平衡,实验表明,算法在带来很少额外计算开销的同时,能够有效平衡并行绘制任务负载,进一步发挥多GPU无合成并行绘制系统的绘制效率。     

海浪实时建模与绘制技术研究

通过对国内外目前典型的海浪建模和绘制方法的分析与研究,提出了一种新的海浪模拟方法。该方法基于Gerstner-Rankine模型,引入了概率统计思想,采用视点相关的圆形网格,代替传统的普通网格完成海面高度场的采样,且能支持实时动态连续分辨率海浪表现的建模和绘制。运用此方法生成的海浪,既具有较高的真实感,又具有较快的绘制速度,满足了数字化海战场环境保障的需要。     

一种非真实感绘制的多智能体仿真方法

提出了一种非真实感绘制的多智能体方法。绘制过程分为三阶段:轮廓绘制、素描绘制和多层涂色,每阶段分别由一类智能体进行模拟绘制。绘制智能体定义为具有一定生命周期、类型标识、特征标志等属性以及一定行为特征的智能体,它们不断与绘制环境交互,由局部环境激励触发它们不同的绘制行为。通过自适应地调整行为,绘制智能体能够搜索到各自的特征像素并进行特征绘制,从而完成各自的绘制任务。实验表明,此方法能够较好地模拟画家创作过程。     

可见性驱动的复杂场景连续多分辨率绘制

提出一种视点相关的连续多分辨率模型与可见性剔除相结合的复杂场景加速绘制算法。将复杂场景表示为场景图,然后自底向上构建场景的连续分层层次细节(CHLOD)模型;在实时绘制时,利用图形硬件的遮挡查询功能实现快速的层次遮挡剔除,并根据遮挡查询返回的可见象素数近似度量物体的可见性程度,通过与传统视点相关的细化准则相结合,实现了一种可见性驱动的场景连续多分辨率简化绘制方法,能够在保证场景绘制精度的同时进一步提高场景绘制的速度。     

基于海量空间数据的实时地形视景仿真算法研究

随着数字地球和数字城市概念的提出，建立海量空间数据的实时地形视景仿真系统受到了越来越多的关注。建立了多分辨率空间数据的四叉树结构模型，提出了基于屏幕分割的LOD数据装载算法和基于相同地理空间大小的LOD数据分割方法，实现了任意方向和分辨率数据块之间的无缝拼接，融合了视相关和地表特征的地形简化方法，同时综合运用了可视区数据的各种预处理手段，提出了可视区数据小号更新算法．通过原型系统开冀。在微机平台上地形绘制速度可达每秒25帧.     

一种可扩展的图形绘制引擎的体系结构

基于对目前图形绘制引擎的特点的分析,针对目前图形绘制引擎应用中的突出问题,给出一种新的绘制引擎体系结构SREA,并在此基础上讨论了基于场景图的扩展机制、基于回调的扩展机制、Shader渲染框架以及基于IO管理器的模型读取组件扩展机制这四类扩展机制。通过这些机制,应用开发者可以快速方便的对于图形绘制引擎的绘制对象描述能力和绘制能力进行扩展,引入现有模型读取组件对于不同格式的模型进行读取,提高开发效率。     

多分辨率三角形表及其应用

一个网格模型的多分辨率表示由原模型信息与附加的多分辨率信息组成,由于两者独立存储,所以每次使用一个模型的多分辨率表示时,必须由原模型重新生成。给出了一种网格的多分辨率表示,支持模型渐渐简化、渐进细化及渐渐传输。还给出了这种多分辨率表示的构造方法,通过重新排序网格的三角形表与顶点表的元素,将所有多分辨率信息熔入三角形表之中(称为“多分辨率三角形表”)。由于没有增加任何额外变量,“多分辨率三角形表”仍是原网格的三角形表,一旦被生成后,可以被直接反复地使用。     

混合场景绘制的光照一致性研究

光照计算是真实感图形绘制的重要的研究问题之一,调整光照效果是增强真实感效果最关键的一步,特别是在基于几何与图像混合绘制的系统中,调整图像的光照适应当前虚拟环境的光照是一个复杂的过程.利用三维模型在GPU中的绘制流程,在混合场景绘制系统中,提出了一种简单的光照一致性方法,生成虚拟场景绘制系统中动态光照下的图像模型,图像的光照随着虚拟光照环境的改变,与几何模型的光照具有一致性.     

多分辨率模型生成中颜色和纹理属性的处理

现有的图形处理系统难以对非常复杂的模型进行实时的存储，传输，显示等，一种有效的方法是根据要求生成一系列的多分辨率的简化模型。本文实现一种算法，不仅能进行几何简化，还能简化模型的表面属性，包括：颜色和纹理。本文对这个算法进行了详细介绍，并用图例显示了各种属性简化的结果。该方法可用在虚拟现实，计算机辅助设计和科学可视化领域。     

多分辨率网格的数据压缩

针对任一个三角形网格模型，按其简化顺序，对其三角形表数据进行重新排列，将其直接构造成一个多分辨率表示，构造的多分辨率表示与单分辨率表示完全一样，其存储空间是原模型的存储空间100％，达到了多分辨率表示存储空间的下限，实现了多分辨率表示与单分辨率表示的统一。进一步地，对多分辨率模型的三角形表数据的存储空间再进行压缩。实验表明：压缩后的三角形表数据的存储空间是压缩前对应的存储空间的70％，比单分辨率表示方式还简单、省空间。本文的多分辨率表示的构造方法及数据压缩方法非常简单，适合一般的三角形网格模型。     

一个三维地形仿真系统的设计与实现

介绍了自主设计开发的大规模三维地形仿真系统，该系统采用C／S结构，在数据分块的基础上，通过合理的数据调度策略及有效的数据结构，使得数据以“流”的方式进行处理和显示。系统计算量小，内存消耗低，支持海量数据的无缝漫游，同时支持多用户并发控制及多窗口显示。     

基于点的计算机图形学综述

点采样几何作为一种新的曲面表示方式,无需存储维护全局一致的拓扑信息,能对复杂的3D模型进行高效的绘制和灵活的几何处理,受到了广泛关注。详细分析了近20年来基于点的计算机图形学的发展过程,对计算机图形学中基于点的技术框架作了详细的介绍,特别是点云表示、点云造型、点云绘制等方面的新近展。通过介绍点造型表示、造型、绘制的基本思想,分析比较相应的关键技术,提出了一些未来研究建议。     

HLA仿真中基于动作语义原语的三维模块化方法

在基于HLA(High Level Architecture，高层体系结构)的仿真应用中，为了提高系统的可扩展性和可重用性，我们将仿真的底层通信和上层的模型控制框架、三维图形绘制分离开来，形成独立的模块，主要围绕三维图形绘制展开，首先分析了由于三维模块化带来的语义信息的丢失，然后针对这一问题，对实体及其属性进行分类，定义了一种动作语义原语来实现实体属性语义的映射，从而屏蔽了不同实体属性之间的差异，同时给出了一个基于语义原语的程序框架结构；最后，以具体的实现为例说明这种方法的可行性。     

基于DEVS的多分辨率建模形式化描述规范研究

随着分布交互式仿真技术的发展，多分辨率建模成为建模与仿真的关键技术之一。提出了一种多分辨率模型系的概念，并分析了多分辨率模型系的重要性质。多分辨率模型系描述了同一实体的不同分辨率模型之间关系。在多分辨率模型系和DEVS描述理论的基础上提出了一种多分辨率模型系统的形式化描述规范MRMS，证明了该规范的重要性质，尤其是它的耦合封闭性。在MRMS的基础上，可以进一步深入开展多分辨率建模的理论和实现研究。     

海洋大气环境数据表示和存储模型

分析了海洋大气环境的数据特征,以及在实时仿真中面临的多分辨率和海量数据实时调度两个核心难题。提出了一种分离式表示模型用来解决多分辨率表示问题,并基于BerkeleyDB的持久化和缓存技术,设计了一种可行的海量复杂海洋大气环境数据的存储方法及数据在内存和磁盘之间的实时调度策略。仿真实例验证上述方案为一种有效解决方法。

Abstract：

The data feature of ocean and atmosphere environmental （OAE） and multi-resolution and real time displacement problem countered by real-time simulation applications. Secondly, a separated representation model is proposed to solve multi-resolution problem were analyzed. Then, the storage of OAE data and its real time displacing between memory and disk was solved based on Berkeley DB’s persistence and cache method. Finally, above solutions were verified by some experiment data through practical simulation cases.     

一种新型的感知逼真的渐进网格简化算法

网格简化是计算机图形学中一个传统的研究课题,它对网格的存储和传输处理以及实时绘制都有着重要的意义。在视觉感知理论的指导下,提出一种新型的渐进网格简化算法,在简化过程中尽量保持视觉敏感的区域。依据半边折叠的能量函数来有效控制几何误差。实验表明,此算法不但可以生成一系列感知逼真的细节等级模型,而且具有很好的时间复杂性。     

基于Cg的Shader技术在视景系统开发中的应用研究

基于Cg的Shader技术是当今计算机图形领域中的前沿,结合显卡的硬件渲染技术,对视景系统中的水面流体特效如光照、HDR、凹凸纹理贴图等进行顶点与象素的编程,用极少的系统消耗实现了高性能的视觉仿真效果。和传统的mipmaping算法相比,采用基于Cg的Shader多重分辨纹理的技术可以大大减少多重细节变化所需的纹理数量,实现平滑的纹理细节级别变化。虚拟驾驶模拟器作为相关技术的解决方案和应用实例进行了介绍。     

一种基于离散事件系统规范的复杂产品行为模型描述方法

基于离散事件系统规范(discrete event system specification,DEVS)的多分辨率形式化描述具有层次化、结构化的描述能力,但对模块内部智能行为描述相对匮乏,而基于Agent的建模可以刻画个体的感知行为、通信协作和学习进化.在多分辨率建模框架下,结合DEVS和Agent模型描述以提供对事件...