论文摘要
随着计算机技术的飞速发展,三维漫游系统已经广泛的应用于仿真、教育、游戏等领域。随着人们对三维漫游系统的视觉效果和可交互性的要求越来越高,单纯的CPU处理模式已经很难维持漫游系统的实时性。而近些年来,可编程GPU的高速发展使很多学者开始研究如何利用GPU灵活的编程能力来对漫游系统中的视觉效果和可交互性进行优化,从而提高漫游系统的总体效率。本文首先对目前三维漫游系统和可编程GPU的研究现状进行了阐述,然后对可编程GPU的产生、发展、特点、组成做了详细的介绍。针对可编程GPU对三维漫游系统的优化,重点研究了以下问题:1.利用可编程GPU对漫游系统中湖面场景的视觉效果进行优化,建立适合GPU计算的湖面模型,设计湖面波动的数学模型,研究如何对湖面进行光照颜色的计算,并获得湖面的反射纹理,在像素处理阶段实现反射纹理的扰动映射;2.利用可编程GPU对漫游系统中的大规模草地场景的视觉效果进行优化,分析草地的几何特点,建立运算简单而又能保证草地茂盛效果的草体模型,并针对草体随风摆动的视觉效果设计出相应的数学模型,生成高效、逼真的草地;3.利用可编程GPU对漫游系统中常见的粒子系统算法进行优化,以喷泉效果为例,分析喷泉粒子运动的物理特性,提取出适合GPU运算的部分由GPU进行加速,并设计合理绘制程序来提高整个粒子系统的运算效率;4.利用可编程GPU对漫游系统中常见的碰撞检测算法进行优化,对漫游系统中的物体进行合理的分类,提取出可并行计算的部分由GPU来处理,并与CPU合作,使碰撞检测算法达到最佳的处理效率。本文结合东北石油大学漫游系统,利用可编程GPU进行优化,改善了漫游系统的视觉效果,并提高了漫游系统中非绘制问题的运算效率,取得了良好的实验效果。
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