光线追踪中场景数据的层次包围盒的并行创建及遍历算法

论文摘要

针对利用光线追踪进行场景渲染时主要的时间消耗在于大量的光线与场景中面片的求交测试,为了利用现今GPU强大的计算能力,本文提出了符合GPU并行计算要求的场景数据的层次包围盒创建模式,该模式以自顶向下广度优先的顺序利用估计表面积启发式代价并行创建场景数据的层次包围盒。由于动态场景的交互式渲染现今也有大量的应用,本文通过研究场景变化前后运动物体的空间位置的变化关系特征改进了动态场景的层次包围盒的更新策略。最后,利用光线的空间相关性和GPU中线程块的共享内存,本文通过对一条光束设置一个遍历栈,研究了低栈存储空间要求的光束并行遍历层次包围盒算法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本文主要研究内容
• 第二章 光线追踪相关原理及GPU简介
• 2.1 光线追踪的基本原理
• 2.2 基于GPU的光线跟踪
• 2.3 空间加速结构
• 2.4 加速结构的比较
• 2.5 适合GPU上应用的加速结构
• 第三章 层次包围盒的并行创建
• 3.1 层次包围盒的基本创建思想
• 3.2 表面积启发式（SAH）代价计算模型
• 3.3 GPU中层次包围盒的数据表示
• 3.4 GPU中层次包围盒的并行创建算法
• 3.5 动态场景的层次包围盒更新策略
• 第四章 层次包围盒的并行遍历
• 4.1 传统的层次包围盒遍历算法
• 4.2 光线的空间相关性
• 4.3 GPU上基于栈的光束并行遍历层次包围盒算法
• 第五章 实验与结果分析
• 5.1 层次包围盒并行创建算法的实验结果与数据分析
• 5.2 动态场景的层次包围盒的更新算法实验结果与数据分析
• 5.3 层次包围盒的并行遍历算法实验结果与数据分析
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文总结
• 6.2 未来的工作
• 致谢
• 参考文献