浅议基于gpu的高效光线追踪技术研究与实现

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1、长春理工大学硕士学位论文基于GPU的高效光线追踪技术研究与实现姓名：王红斌申请学位级别：硕士专业：计算机应用技术指导教师：杨华民20100301摘要通过对GPU架构流程的深入剖析和对基于GPU流式编程模型的研究，本文采用均匀网格加速结构，实现了基于GPU流编程模型的光线追踪。在整个渲染过程中需要做大量的光线求交计算，降低了整个场景的渲染效率。针对这一问题，在不降低渲染质量前提下，提出了采用硬件的Z缓冲光栅化加速确定主光线的方法来提高主光线的生成效率，并对其进行了实验验证。本文在对GPU架构流程的剖析中得出GPU工作性能不仅跟GPU结构设计有关，还与其频率和执行

2、效能有关的结论。频率和执行效能越高，GPU性能相对也就越好。通过对改进前和改进后的实验数据对比分析，证明了改进后的策略有效地提高了光线追踪的效率，并且效果良好。关键词：GPU流式编程模型光线追踪光栅化ABSTRACTGPUarchitecturethroughtheprocessin—depthanalysisandGPU-basedstreamingprogrammingmodel，thispaperusesuniformgridaccelerationstructure，andrealizesraytracingbasedonGPUofstreamprog

3、rammingmodel．Throughouttherenderingprocessneedstobedonealotoflightintersectioncalculation，reducingtheeffficiencyoftheentirescenerendering．Tosolvethisproblem，underthepremiseofnoreducingthequalityofrendering，thepaperintroducesthehardwareZ—bufferedrasterizationtoaccelerateraytodetermin

4、ethemainwaytoimprovetheefficiencyoftheprimarylightisgenerated，anditsexperimentalverificationcardedout．ThroughtheanalyseoftheprocessoftheGPUarchitecture，thispaperobtainedtheconclusionthatGPUoperatingperformancerelatednotonlywiththestructuraldesignoftheGPU，butalsowitllitsfrequencyande

5、ffectivenessoftheimplementation．Thehigherthefrequencyandeffectivenessoftheimplementation，GPUperformanceisrelativelythebetter．Bycomparativeanalysisofthepre—experimentalandimprovedexperimentaldata,provedthattheimprovedstrategyeffectivelyincreasestheefficiencyofraytracing，anditseffecti

6、sgood．Keywords：GPUStreamprogrammingmodelRaytracingRasterization长春理工大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的硕士学位论文，《基于GPU的高效光线追踪技术研究与实现》是本人在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。长春理工大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者及指导教师完全了解“长春理工大学

7、硕士、博士学位论文版权使用规定”，同意长春理工大学保留并向中国科学信息研究所、中国优秀博硕士学位论文全文数据库和CNKI系列数据库及其它国家有关部门或机构送交学位论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权长春理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。作者签名：导师签名：洫年三月必日第一章绪论弟一旱殖1=匕1．1研究背景及意义光线追踪是一种图像合成技术，它通过模拟光线与物体表面的交点来实现图像的绘制。光线追踪(也叫raytracing或者光束投射法)是一个在二维(2D)屏幕上呈

8、现三维(3D)图像的方法。光线追踪现在