基于流的粒子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、粒子系統(tǒng)是三維圖形引擎的重要組成部分。是模擬動(dòng)態(tài)、模糊、不規(guī)則物體的有效算法。在虛擬現(xiàn)實(shí)、數(shù)字娛樂(lè)、三維仿真、影視特效等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。 隨著圖形處理器的快速發(fā)展，可編程能力不斷增強(qiáng)，GPU 已逐漸發(fā)展成為一個(gè)通用的計(jì)算平臺(tái)。近幾年，基于GPU的通用計(jì)算已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。 粒子系統(tǒng)通常是在CPU上進(jìn)行粒子的物理運(yùn)算，然后將運(yùn)算結(jié)果傳輸給GPU繪制。當(dāng)粒子數(shù)目巨大時(shí)(如100，000個(gè))，運(yùn)算時(shí)間和CPU-G

2、PU的數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間對(duì)實(shí)時(shí)渲染來(lái)說(shuō)都難以接受。同時(shí)，在CPU上還要進(jìn)行碰撞檢測(cè)、骨骼動(dòng)畫、場(chǎng)景簡(jiǎn)化等計(jì)算，因此CPU成為了系統(tǒng)瓶頸。如何將CPU的運(yùn)算轉(zhuǎn)移到GPU上并減少CPU-GPU的數(shù)據(jù)傳輸，是提高繪制效率的關(guān)鍵。 在分析粒子系統(tǒng)的并行算法和GPU編程技術(shù)基礎(chǔ)上，把粒子系統(tǒng)和基于GPU的通用計(jì)算結(jié)合起來(lái)，在GPU上實(shí)現(xiàn)了粒子系統(tǒng)。它把基于GPU的硬件編程和基于DirectX的圖形編程封裝起來(lái)，為程序開(kāi)發(fā)人員了提供一個(gè)簡(jiǎn)易清晰的

3、程序框架，極大地提高了應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)效率。為方便GPU粒子系統(tǒng)在不同開(kāi)發(fā)環(huán)境中使用，利用COM技術(shù)把這些核心程序包裝成一個(gè)插件——粒子系統(tǒng)引擎。 在引擎基礎(chǔ)上，結(jié)合Windows界面技術(shù)，開(kāi)發(fā)了一個(gè)可視化的粒子系統(tǒng)編輯環(huán)境——粒子系統(tǒng)編輯器。利用該編輯器，只需做簡(jiǎn)單調(diào)試就可以制作出各種各樣的粒子效果。把這些效果保存下來(lái)可在其它三維程序中用粒子系統(tǒng)引擎加載。粒子系統(tǒng)與其它對(duì)象融合在一起，可構(gòu)成更復(fù)雜的三維場(chǎng)景。在此基礎(chǔ)上，提出了以粒