基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的非網(wǎng)格性物理模擬方案在GPU上的初步實現(xiàn)思路.pdf

1、利用目前商業(yè)PC硬件提供的現(xiàn)有性能與條件，選取與其相匹配的有較大優(yōu)化可能性的且具有較廣泛適用性的現(xiàn)存物理性動態(tài)模擬算法方案，對其進行有針對性的調(diào)整以適應(yīng)其硬件結(jié)構(gòu)，以此達到可能的較高渲染速度，且同時具有一定的渲染質(zhì)量，藉此作為今后此類物理性動態(tài)模擬方案在GPU上進一步改良發(fā)展的精簡型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)平臺。與此同時，需要對本物理性動態(tài)模擬方案中的一部分概念性操作進行有效的具體化并給出較詳盡的理論性闡釋。 在研究過程中，了解并充分掌握計

2、算機圖形學(xué)中目前最新提出的非網(wǎng)格型體積采樣對象的物理性動態(tài)模擬方案。此一動態(tài)模擬方案的物理理論基礎(chǔ)是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，因此對于本動態(tài)模擬方案所涉及的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的體系，概念，設(shè)定，性質(zhì)，定理與定理的證明都需要有一個全面系統(tǒng)的認識與恰當?shù)倪\用，由此而為動態(tài)模擬方案的推導(dǎo)建立一個牢固的理論上的演繹前提。而且這樣一來，對于深入理解此一物理性動態(tài)模擬方案的算法本質(zhì)也是大有裨益的。對于己完成階段性物理動態(tài)模擬的非網(wǎng)格型體積采樣對象，則得到一個相對于

3、初始體積采樣點集變化了的結(jié)果采樣點集。然而，就計算機圖形學(xué)而言，最終所要得到的是對象表面的渲染結(jié)果。對于按照上述動態(tài)模擬方案所得結(jié)果采樣點集，此方案可按相應(yīng)的算法求出對象表面的結(jié)果采樣點集及其對應(yīng)屬性集。但相應(yīng)算法本質(zhì)上是迭代性的，這樣一來就又存在一個優(yōu)化的問題，包括算法本身的優(yōu)化與實現(xiàn)開銷的優(yōu)化兩方面。主要目標是實現(xiàn)開銷的優(yōu)化。 對現(xiàn)存各種不同類型物理性動態(tài)模擬方案進行橫向比較，考慮的原則主要是實現(xiàn)性能與效果的綜合評價指標。初

4、步定型后，對所選物理性動態(tài)模擬方案中一部分概念性操作的可能實現(xiàn)途徑按照其可行性與效率進行了取舍，在具有基本可行性的前提下，效率成為最關(guān)鍵的衡量因素。 為實現(xiàn)上述研究目的，給出了把某一通用性高強度數(shù)學(xué)物理運算移植到圖形處理單元(GPU)中的基本思路，并在一定程度上增強了其性能提升的可能性，同時實現(xiàn)了對本物理性動態(tài)模擬方案中的一部分概念性操作進行的有效具體化。而且還初步完成了非傳統(tǒng)性渲染方案在GPU中的實現(xiàn)方案。 最終得出結(jié)

5、論，即某些特定的高強度數(shù)學(xué)物理運算向圖形處理單元(GPU)平臺的移植，是完全可行的，其結(jié)果應(yīng)該是令人滿意的?？梢栽趫D形處理單元(GPU)平臺上進行計算機圖形學(xué)的相關(guān)外圍運算，乃至有效實現(xiàn)某些非傳統(tǒng)性渲染方案。 類似的或者其他不同類型高強度數(shù)學(xué)物理運算向圖形處理單元(GPU)平臺的移植，只要其運算流程滿足硬件結(jié)構(gòu)的限制，也應(yīng)該是完全可行的，因此上述結(jié)論無疑為類似或者其他不同類型高強度數(shù)學(xué)物理運算GPU實現(xiàn)的可行性提供了一個理論性示