基于GPU的實(shí)時(shí)水下場(chǎng)景渲染并行算法研究.pdf

1、現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展大大促進(jìn)了計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的發(fā)展，尤其是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，使其廣泛應(yīng)用到社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，直接改變了人們觀察和認(rèn)識(shí)這個(gè)世界的方式。二十一世紀(jì)是海洋的世紀(jì)，中國(guó)又是個(gè)海洋大國(guó)，海洋技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)海洋的又一個(gè)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(shì)，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(jì)算領(lǐng)域。特別是當(dāng)NVIDIA公司推出面向通用計(jì)算的CUDA并行計(jì)算平臺(tái)之后，GPU以其超多核心的優(yōu)勢(shì)，能夠快速解決十分復(fù)雜的問題，成為高性能計(jì)算領(lǐng)域迅速崛起的一個(gè)新星。對(duì)于圖形渲染方面，以前由于復(fù)雜場(chǎng)景計(jì)算導(dǎo)致的實(shí)時(shí)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(jì)算部分交給GPU，利用其強(qiáng)大的并行計(jì)算能力快速地得到結(jié)果。
　　 本文研究的主要是水體的真實(shí)感渲染，水下場(chǎng)景光學(xué)效果的渲染包括對(duì)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(shí)時(shí)渲染水下光束的一種經(jīng)濟(jì)且令人信服的方法，首先對(duì)水下場(chǎng)景建模，然后模擬水面運(yùn)動(dòng)，最后渲染光照體。接著運(yùn)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(shí)的圖形效果，但光照的計(jì)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(jì)算各頂點(diǎn)的光強(qiáng)，從而大大減少了CPU的計(jì)算量，提高了水下場(chǎng)景渲染的速度，使得渲染效果在更加真實(shí)的情況下不失流暢。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本文所提出的方法在速度和真實(shí)感上都取得了比較滿意