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作者：杜玺伦重庆交通大学

学位级别：硕士

光线跟踪算法是计算机图形学的一个核心算法，在真实感图形绘制中有着十分重要的地位。光线跟踪算法以其高度逼真的渲染效果已经在离线渲染领域得到广泛的应用，随着人们对交互系统中图形的真实感要求越来越高，越来越多的研究人员开始... 详细信息

光线跟踪算法是计算机图形学的一个核心算法，在真实感图形绘制中有着十分重要的地位。光线跟踪算法以其高度逼真的渲染效果已经在离线渲染领域得到广泛的应用，随着人们对交互系统中图形的真实感要求越来越高，越来越多的研究人员开始研究实时的光线跟踪渲染算法。但是，与高真实感图形相对应的，光线跟踪需要庞大的计算量和时间开销。通过使用加速结构并且利用GPU的并行计算能力来提高光线跟踪算法的速度是近年来的一个研究热点。光线跟踪算法中光线的并行性使它适合利用GPU硬件级别的并行提高速度。GPGPU技术的快速发展使基于GPU的编程变得比较容易，作为最新的GPGPU技术，directcompute的线程模型和内存模型使开发者可以直接控制线程的分配。NVIDIA显卡和AMD显卡对DirectX的支持使directcompute技术具有巨大的发展潜力。加速结构是提高光线跟踪算法速度的关键，它的核心是分割方法，在介绍均匀网格的分解度及KD-Tee和层次包围盒的SAH分割成本估算模型的基础上，基于PBRT中的算法，编程实现三种加速结构在CPU中的创建和在GPU中的遍历。针对CPU中的部分数据不能直接复制传递给GPU的问题，改进了相关的节点数据结构和对应的创建及遍历算法。根据光线跟踪的基本原理，将Whitted光线跟踪算法分为三个阶段：主要光线生成、求交和计算颜色。同时考虑场景模型的装载，整个光线跟踪渲染器包括：场景装载、创建加速结构、主要光线生成、求交和计算颜色五个部分。前两部分在CPU中实现，后三部分在GPU中实现。在此框架基础上，采用面向对象的编程方式，实现了一个完整的光线跟踪渲染器。光线跟踪渲染器的运行结果显示：采用均匀网格和层次包围体加速结构时，基于directcompute的光线跟踪算法可以实现对常见的图形学模型的实时渲染。此外，采用不同复杂度的场景模型测试和比较三种加速结构的性能，结果表明层次包围盒的加速效果最好。同时，层次包围盒的编程简单、能更好的适应图元分布不均匀的场景，因此，层次包围盒可作为基于GPU的光线跟踪算法首选的加速结构。

关键词：光线跟踪 directcompute 层次包围盒均匀网格 KD-Tree

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directcompute加速图像处理方法的研究

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现代电子技术 2012年第22期35卷 55-58页

作者：张益男袁杰南京大学金陵学院信息科学与工程学院江苏南京210089 南京大学电子科学与工程学院江苏南京210093

当代图像处理,特别是基于大量密集科学计算的数据处理,需要用高度的并行处理技术来解决计算效率问题。然而处理速度更多依赖于具体的算法和系统实现间的相互联系,这就对进行并行处理的工作人员的并行技术及相关经验提出了一定的要求。... 详细信息

当代图像处理,特别是基于大量密集科学计算的数据处理,需要用高度的并行处理技术来解决计算效率问题。然而处理速度更多依赖于具体的算法和系统实现间的相互联系,这就对进行并行处理的工作人员的并行技术及相关经验提出了一定的要求。为完成并行处理并加大并行计算效益,采用了directcompute方法。针对工程中的角点匹配计算时延问题,凭借有效的硬件资源,对其进行了并行处理,提高了程序执行效率,并缩短了计算延时。

关键词：图像三维重建并行计算 GPU directcompute

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NVIDIA推出directcompute

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微电脑世界 2009年第9期 17-17页

8月24日,NVIDIA(英伟达)公司宣布,通过利用NVIDIA GeForce GPU的并行处理能力以及Windows 7包含的全新技术directcompute,开发人员能够将图形处理器的计算能力用于通用计算并能够打造出最前沿的数字媒体应用程序。目前,NVIDIA公司驱动... 详细信息

8月24日,NVIDIA(英伟达)公司宣布,通过利用NVIDIA GeForce GPU的并行处理能力以及Windows 7包含的全新技术directcompute,开发人员能够将图形处理器的计算能力用于通用计算并能够打造出最前沿的数字媒体应用程序。目前,NVIDIA公司驱动程序已经在支持directcompute与Windows 7方面获得

关键词： NVIDIA 计算能力 GPU directcompute 应用程序应用软件

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基于GPGPU的软阴影算法研究

基于GPGPU的软阴影算法研究

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作者：詹云郑州大学

学位级别：硕士

在虚拟场景中,阴影对场景的真实感和用户的沉浸感有着至关重要的作用,是模拟现实世界不可缺少的一部分。然而,绘制逼真的阴影效果往往是很费时的,使得阴影绘制的实时性受到影响。因此,如何权衡阴影绘制中真实感和实时性的问题,在不影响... 详细信息

在虚拟场景中,阴影对场景的真实感和用户的沉浸感有着至关重要的作用,是模拟现实世界不可缺少的一部分。然而,绘制逼真的阴影效果往往是很费时的,使得阴影绘制的实时性受到影响。因此,如何权衡阴影绘制中真实感和实时性的问题,在不影响真实感的情况下,提高绘制的实时性,或者在不影响实时性的情况下,增强阴影的真实感,仍然是虚拟场景中阴影研究的重点。近年来,随着GPU处理能力的不断增强,GPU的应用由图形处理领域扩展到了GPU通用计算领域,原本由CPU处理的许多数据现在可以重新设计让GPU来处理,利用GPU强大的计算和并行处理能力可以获得效率上的提高。这为绘制实时性高、真实感强的阴影提供了很好的解决思路。针对以上问题,本文结合GPU通用计算技术directcompute提出了一种基于GPGPU的软阴影生成方法,主要进行了如下工作：首先,研究了阴影绘制的相关技术,对常见的阴影生成算法进行了详细的分析,对其实现原理、优缺点等进行分析总结,重点研究了基于图像空间的软阴影生成方法,为本文奠定了坚实的理论基础。其次,针对阴影绘制的真实感要求,在PCSS算法的基础上,提出一种基于GPGPU的软阴影生成算法。利用泊松圆盘采样模式对阴影图采样,利用深度梯度处理自阴影现象,使用VSM算法进行过滤,利用区域求和表对阴影图动态滤波,在一定程度上提高了阴影的质量和绘制效率。最后,针对阴影绘制的实时性要求,详细分析directcompute,总结了利用GPU进行通用计算的程序优化策略,提出利用GPU合理地加速实现本文算法,给出了详细的设计过程,并对结果进行了分析。结果表明,本文方法既增强了虚拟场景中阴影的真实感,又大大提高了阴影绘制的实时性,非常适合虚拟场景的软阴影渲染。

关键词： GPGPU directcompute PCSS 软阴影 VSM 区域求和表

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并行图像处理研究

并行图像处理研究

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作者：刘凡南京大学

学位级别：硕士

随着并行处理技术的发展,并行计算正不断应用于科学计算领域之外的众多工程领域,包括图像处理、视频压缩、流体力学、遥感技术、生物识别等。其中,图像并行处理技术更是在传统的图像处理领域发挥着重要作用。然而并行处理技术在图像处... 详细信息

随着并行处理技术的发展,并行计算正不断应用于科学计算领域之外的众多工程领域,包括图像处理、视频压缩、流体力学、遥感技术、生物识别等。其中,图像并行处理技术更是在传统的图像处理领域发挥着重要作用。然而并行处理技术在图像处理方面的发展也面临许多挑战,其中最主要的就是如何提高解决实际复杂问题的综合能力,包括图像处理中复杂问题求解和处理速度高速化问题。大多数图像工程中的并行处理技术所能发挥的效益取决于实际应用的复杂性以及应用部门对系统价格的承受能力。本文就是针对实际应用中的两个图像工程,通过修改串行算法、改变计算模式、利用可用资源对其进行加速优化,提高执行效率,减少计算耗时。本文主要是将基于多核CPU的分布式并行计算和基于GPU的高性能并行计算技术应用于实际处理的图像工程中。针对工程中具体的角点匹配和点阵模型运动以及颜色插值的计算耗时问题,通过分析其中的串行算法,依照并行处理规则,寻求问题并行归约,凭借有效的硬件资源,对其进行并行处理,提高程序执行效率,缩短计算延时。通过并行加速优化,三维图像重建中的角点匹配计算过程得到大幅度的缩减,体三维活动图像显示可以达到实时显示的效果。本文通过MATLAB和Visual C++两个平台,实现了对图像工程的并行加速处理,并且通过MATLABPCT、 Jacket、 CUDA以及directcompute四种加速方案的比对,进一步了解多核分布式并行计算和GPU高性能并行计算各自的工作流程以及性能效益。最后,本文给出了通过并行处理之后的关于两个图像工程计算性能的测试结果及比对。结果证明：经并行处理后的图像工程在计算效率方面有显著提高,结果精确,计算耗时小。

关键词：并行处理技术分布式计算 MATLAB PCT Jacket CUDA directcompute

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