基于像素着色器的雷达显示系统模拟

雷达显示系统模拟中产生高质量雷达图像需要计算显示器分辨单元的全部像素,逐点计算效率低,严重影响模拟的实时性。利用像素着色器技术,将雷达图像分为3层独立绘制的纹理,并由硬件完成分层纹理的混合。降低了图像计算的复杂度,且充分利用了CPU与GPU(图像处理单元)的并行运算能力。应用结果表明,在雷达显示系统分辨力为1 280×1 024时,图像输出仍能稳定地保持在50 fps以上,能够很好地满足大分辨率雷达显示系统模拟的需求。

基于像素着色器的图像处理

在大量的模式识别、图像识别的系统中,会对原始采集的图像数据进行各种各样的处理,这些处理一般都是将原始图像通过二维的线性时不变系统,即作二维的卷积处理。用普通的计算机系统计算卷积处理中的加和乘效率比较低。本文介绍利用通用显示卡里的像素着色器快速完成图像处理的方法,并给出仿真结果。

一种同时解决目标独立光栅化和可变频率的像素着色器的通用实现方法

目标独立光栅化是Direct11.3提出的新特性,在使Direct2D能够将栅格化步骤从CPU移动到GPU,同时仍然保留Direct2D抗锯齿需求。抗锯齿路径的渲染将在GPU上进行2次渲染。可变频率的像素着色器是Direct12提出的新特性,由于性能的限制,像素着色器不能总是在输出图像的每个部分都提供相同的质量水平。可变速率着色,或粗略像素着色,是一种机制,使分配渲染性能/功率在不同速率的渲染图像。基于不同的特性增加了对GPU设计的需求,提出了一种算法,同时解决了这两种特性在写回单元的实现。应用于硬件上可以大大降低设计的复杂程度,从而提升芯片的性能。

利用着色语言在虚拟场景中实现水波模拟

水波模拟是虚拟场景真实感绘制的一项重要内容。归纳了水波模拟的原理和实现方式,出于实时绘制速度因素的考虑,应用高级着色语言通过开源图形引擎OGRE实现了利用可编程图形显示硬件来实现水波的绘制,效果较为真实,满足PC平台上虚拟场景实时绘制的需求。

GPU实时构建四叉树的快速地形渲染算法

针对传统四叉树场景渲染CPU占用率高、带宽开销大的缺陷,提出一种适合于GPU实现的四叉树场景分割和渲染算法.利用纹理和像素着色器实时构建四叉树,使用几何着色器实现GPU对四叉树的遍历和场景分割;针对已有的动态构建算法中裂缝消除算法难以用GPU实现的缺点,通过在四叉树构建中引入"过渡集"的概念,有效地消除了不同分辨率层次之间可能出现的裂缝.实验结果证明,与传统的动态构建算法相比,文中算法易于GPU实现,无需CPU干预,并降低了带宽开销,可以达到较高的帧速率.

一种湖面波浪模拟的方法

自然景观的模拟一直是计算机图形学的热点问题,特别是以波浪为代表的流体视觉仿真。以实际项目为研究背景,将Johanson提出的投影网格法用于湖面建模,以改进了的Perlin噪声作为高度场的激励源,采用基于费涅尔系数的水面光照渲染,比较真实地模拟了太湖湖面的波浪场景。同时利用顶点着色器和像素着色器(基于GPU的编程)强大的图形处理功能,极大地提高了太湖湖面波浪的生成速度,在网格为256*256,图像大小为1024*768的情况下,刷新频率达到了80帧以上,满足了实时性的要求。

快速反投影软影绘制算法

针对已有的软阴影映射技术允许在使用一张阴影贴图的条件下对复杂的动态场景实时渲染出比较真实的软影,而在处理大面积软影时算法的执行效率不高的问题,通过创建一种新的边界存储结构,提出了一种快速软影生成算法.该算法是一种3遍算法:第一遍从光源中心计算场景的深度图;第二遍采用边缘提取算子对深度图进行滤波,找到所有可能的边界点;第三遍查询可能的边界点,计算其对应的轮廓边,再反投影轮廓边到光源区域计算轮廓边的遮挡贡献,最后累积所有边界点的遮挡贡献得到着色点的可见性,生成真实的软影效果.实验结果表明,与现有算法相比,文中算法在现有图形硬件中执行效率更高.

基于图形处理器的海浪仿真研究

提出了一种新的海浪数学模型构造算法,利用基本噪音函数构建Perlin噪音函数,并利用Perlin噪音函数生成的高度场为海浪中的水质点提供高度采样源。同时针对海浪仿真中计算量大的问题,以及依赖CPU完成图形运算的不足,提出用图形处理器(GPU)中的顶点着色器和像素着色器实现海浪的仿真,以平衡CPU和GPU的负载,确保仿真实时和逼真的视觉效果。

基于GPU加速的TIP技术

为加快TIP(Tour Into the Picture)的绘制速度,提出1种基于GPU(Graphics Processing Unit)的方法,充分利用GPU的运算能力,把背景纹理提取过程从CPU转移到GPU中进行,利用GPU固定管道进行TIP绘制,CPU负责前景模型的深度计算及纹理提取.因此,CPU与GPU可以并行运算,显著提高纹理映射速度从而缩短整个TIP绘制时间,满足用户在虚拟场景中漫游的实时性要求.

NURBS裁剪曲面绘制方法

根据NURBS曲面在u,v参数域的偏导数动态地把NURBS曲面细分成一些四边形区域,然后用双三次Bézier曲面实现这些四边形的C1连续的逼近。完成裁剪曲面绘制这个过程需要由GPU(Graphic Processing Unit)执行两遍。第一遍先由几何着色器实现裁剪曲面的三角化,再由像素着色器生成裁剪纹理。在此基础上执行第二遍,由几何着色器实现双三次Bézier面片的镶嵌,然后由像素着色器根据裁剪纹理绘制出裁剪后的NURBS曲面。采用GPU实现NURBS裁剪曲面的绘制,把大部分的计算从CPU迁移到了GPU。

针对等距引擎的3D技术

本文介绍了针对等距游戏引擎,在3D环境中,使用2D图像模拟带有深度信息的3D图像的三种方法:高程地图法,变换纹理法和垂直插值纹理法。

基于硬件加速的几何失真校正研究

分析研究一种新的图形硬件架构CUDA,基于其类C语言硬件开发环境和多线程的硬件执行机制,实现了基于GPU的几何失真校正的数学贴图映射,并根据像素分辨率的不同情况分别进行了实验验证,证明该方法比基于CPU的实现具有更高的场景交互速度,保证了视景系统的真实感和实时性。

3D凹凸贴图效果研究及其实现

凹凸贴图是一种使得物体光滑的表面看起来凹凸不平的计算机绘图技术,利用计算机图形学知识探讨了凹凸贴图的生成原理,给出了解决表面不平的实现算法,可以应用在开发各种计算机游戏和动画程序中.

GPU工作流程简介

本文基于图形处理器的工作流程进行了系统的阐述。首先介绍图形处理器GPU(GraphicProcessingUnit)的基本信息,并详细介绍GPU的工作流程,并介绍了顶点着色器和像素着色器的工作原理,最后对图形处理器技术中的难点问题及进一步研究方向进行了展望。

基于HLSL的光照模型的研究和实现

本文研究了二种基于HLSL（High-level Shader Language）着色语言的通用光照模型．通过采用这种方法实现光照模型，一方面能极大的提高3D画面的真实感，另一方面还提高了系统的运行效率。在实际应用中，该模型可以用于大多数的实时图形系统中。