一种通用的分布式绘制系统的研究

基于PC集群的并行绘制技术已经越来越多的应用到各个领域中.基于WireGL系统,研究了一种可以同时实现分片渲染、大尺寸显示和全方位、多角度观测三维场景的系统方案,克服了WireGL不能实现多角度、全方位观测的功能上的限制.系统采用客户机和服务器架构,在客户机端通过共享内存的方式,实现了多个进程共同使用场景数据,并且移植性良好,克服了主从节点系统的数据本地化,灵活性较差的局限.     

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。     

大规模三维标量场并行可视化技术综述

并行绘制是提高大规模三维标量场可视化效率的一种重要方法,分别对三维标量场的两类重要可视化方法面绘制方法和直接体绘制方法进行了阐述,并结合这两类可视化方法对其并行绘制中的各种并行模式、负载平衡和图像合成算法进行细致的分析和比较;对国内外较有名的并行绘制系统实现进行了分类与对比;最后,在总结现有研究成果基础上,分析了该领域的下一步发展趋势,为大规模性三维标量场的并行可视化提出了新的问题和思路。     

虚拟现实中的基于图像绘制技术综述

基于图像绘制技术为虚拟现实系统提供了更加可靠、真实、快捷的虚拟场景构建方案。虚拟场景的基于图像建模、支持基于图像的场景控制以及基于图像实时动态分布协同工作等技术领域成为了基于图像绘制技术在虚拟现实应用中的三个主要发展方向。按照面向虚拟现实应用流程和系统结构分类,讨论现有的基于图像绘制技术发展状况,分析各技术的原理以及优缺点,最后提出了面向虚拟现实应用的基于图像绘制技术的拓展方向。     

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。     

基于计算机图形处理器加速的体绘制

可编程顶点渲染器和片元渲染器已成为新一代图形处理器(GPu)的标志.应用可编程渲染器带来了许多过去由固定渲染器无法得到的复杂图像效果和三维环境的真实感.图形硬件的可编程能力也扩展了硬件加速的直接体绘制算法,提高了它的交互性能和图像质量.我们充分利用硬件加速支持的三维纹理、片元渲染器,实现了硬件加速的体绘制.     

面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案

在大规模复杂场景的真实感绘制中,如何在简化效果与简化速度之间进行折衷一直是各种简化算法所面临的重要技术难题.基于快速局域网链接的多主机系统,提出了一种面向复杂场景真实感绘制的并行简化方案.该方案根据各绘制通道的实时负载情况,对共享简化池中的硬件资源进行自动分配,在一定程度上实现了动态负载平衡.同时,在每个绘制通道内部,对应已经集成的各种简化算法,基于"简化率/简化时间"历史数据进行动态调度,以实现最优"简化率/简化时间".最后,使用火电厂模型在实际环境下验证了算法的有效性,取得了较好的并行简化效果.     

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。     

基于深度图像绘制的视图合成

基于深度图像绘制（DIBR）的视图合成是3DTV中的关键技术。为了消除或减小合成视图中的空洞,常需要对深度图像进行平滑,但这往往会造成图像质量的下降,并造成“视图失真”。提出了一种新的基于DIBR的视图合成方法。该方法执行两次三维图像变换,第一次变换采用平滑后的深度图像,得到含有较小空洞的目标图像：第二次变换采用原始的深度图像,得到含有较大空洞的目标图像,然后以第二次变换得到的目标图像为基准将两幅目标图像融合,最后对得到的目标图像进行空洞填充。实验结果表明该方法合成的图像的质量令人满意,适用于3DTV中的视图合成。     

基于位图掩码的GPU图像合成优化

重点对多GPU系统上图像合成优化方法进行研究,提出一种基于压缩掩码位图的图像合成优化方法。该方法以二进制位表征像素的有效性状态,实现了图像有效像素的编码压缩,并在压缩编码基础上定义了4种位运算操作,能够快速完成图像重叠区域的判别,实现了多GPU系统上高分辨率图像的快速合成。实验结果表明,与传统基于包围盒及RLE编码的图像合成优化方法相比,压缩位图编码方法能够有效提高图像合成速度近40%左右。     

支持并行渲染的虚拟现实开发平台

高性能3D图形卡的发展使得基于PC集群的高分辨率沉浸式虚拟现实(VR)环境开始普及.通过对OpenGL渲染流水线的并行性分析和研究,提出并实现了一个并行虚拟现实开发平台(PVRDP)体系结构,并对平台的关键实现技术,如分布式场景树管理、负载平衡、离屏渲染、渲染资源管理等进行了研究,该平台基于普通PC集群和千兆局域网实现了海量多边形模型的实时并行渲染、输出图像的融合与校正处理.应用表明,PVRDP能够显著降低各类虚拟现实应用系统的开发复杂度,可支持低成本、高性能的沉浸式VR环境.     

一种加速复杂场景绘制的可见性判断算法

论文研究了基于微机平台的复杂场景实时生成的关键技术,采用面向对象技术构造了虚拟场景的树型层次组织,提出了基于三维地形的场景空间层次包围盒构造方法,基于空间层次包围盒进行快速可见性预判断和LOD层次计算,实现了一个基于微机平台的复杂场景实时生成系统,并应用于虚拟战场的实时仿真。     

引信接收杂波并行仿真

利用对引信波束照射区域进行单元划分并矢量叠加回波信号的方法进行杂波仿真可以获得较高的逼真度,但是计算量也成倍的增加.在对引信接收杂波仿真过程深入研究的基础上,提出并行计算方法解决杂波仿真效率低的问题.该方法基于脉冲重复周期的粗粒度划分并解决了负载平衡问题.仿真试验充分验证了该方法的有效性和可行性.     

基于守护/控制模式的并行仿真任务分发算法研究

在研究相关并行仿真任务分发和调度方法的基础上,提出了基于守护/控制模式的并行仿真任务分发和调度构建方法,并设计了基于该模式下的一种并行仿真多样本任务分发算法,算法可自动地将仿真样本分发到多台客户机上并行执行,使得在执行仿真时仿真用户并不需要关注样本的分发过程,从而有效提高了仿真多样本的自动分发程度,为并行仿真应用系统的运行提供了高效支持。本算法对类似系统的实现具有重要的参考意义。     

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.     

组网雷达探测能力的并行计算与可视化方法研究

深入研究了并行计算与并行绘制相结合的并行框架构建问题。针对组网雷达探测能力的计算与可视化特点,在(PC)集群的基础上,构建了一个并行计算与可视化运行框架。该框架在并行计算中,采用八叉树分割的方法对组网雷达计算区域进行任务分配;在并行绘制中,采用sort-last的并行绘制机制。仿真试验结果表明,该运行框架能够有效地满足大规模组网雷达探测能力计算与可视化的应用需要。     

一种超大规模地形的实时渲染方法

地形的三维可视化在多个领域中有着广泛的应用。本文将地形数据分块技术、LOD技术、视锥裁减技术和ROAM算法等相结合,提出了一种解决超大规模地形数据实时渲染问题的方法。该方法可以实现足够大规模地形数据的实时连续细节层次渲染,并且利用了帧和帧之间的关联性,极大的提高了渲染速度,取得了较好的渲染效果。