在GPU上基于物体空间的碰撞检测

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1、计算机技术与发展Vo1第期．19No．92009年9月COMPUTERTECHNOLOGYANDDEVELOPMENTSep．2009在GPU上基于物体空间的碰撞检测喻家龙，姜太平，汪光阳(安徽工业大学计算机学院，安徽马鞍山243002)摘要：碰撞检测是模拟现实世界关键要素，也是计算机图形学研究的核心内容。提出了一种利用GPU的SIMD、遮挡查询和浮点纹理功能等特性进行碰撞检测的新方法。算法同时遍历一对基于传统的CPU方法的包围体层次树，在遍历的过程中进行所有必要的运算，包括最后的三角形相交测试都是在GPU的顶点着色器和像素着色器中进行的。测试结果显示达到预期的效果。不同于其

2、它的基于GPU的方法，本算法的所有计算都在物体空间中进行，而且对多边形模型的形状和拓扑结构不作任何要求。关键词：GPU；物体空间；碰撞检测中图分类号：1]P312文献标识码：A文章编号：1673—629X(2009)09—0083—04object—SpaceCollisionDetectiononProgrammableGraphicsHardwareYUJia—long，JIANGTai—ping，WANGGuang—yang(SchoolofComputerScience，AnhuiUniversityofTechnology，Maanshan243002，China)

3、Abstract：Collisiondetectionisakeyelementofthesimulationoftherealworld，butalsoisthecoreofthecomputergraphicsresearch．PresentsanovelmethodforcheckingtheintersectiononprogrammablegraphicshardwareutilizingitsSIMD。occlusionqueryandfloating—pointtexturecapabilities．Thealgorithmsimultaneouslytrave

4、rsesapairofboundingvoltmaehierarchies。whichisthetraditionalCPU—basedapproaches，performingallthen0l丑rycomputationsduringthistraversals。includingthefinaltriangleintersectiontests。invertexprogramandpixelprogramontheGPU．Thetestindieatesthattoachievetheexpectedresult．UnlikeotherGPU—ha~edmethods，

5、thismethoddoesallcomputationsinobjectspaceanddoesnotmskeanyrequirementsonconnectivityortopology．Keywords：GPU；objectspace；collisiondetectionO引言基于物体空间的碰撞检测国内外已经有了大量的研究利用计算机模拟真实的世界，不仅需要模拟虚拟工作，采用如层次包围盒、几何推理、空间分割等技的模型，同时还要模拟出物体的行为和具体的运动，使术【l'。一些经典的开源软件包，如RAPID、I—COL—得虚拟的环境显得更加逼真。这关键就是要实现物体LIDE[3

6、J、SWIFT++等，这些算法大都依赖于模型复间的碰撞检测，即在不破坏物体的前提下，两个或多个杂度，都是在CPU中完成。物体不可能同时占有同一空间区域。目前，虚拟环境随着半导体技术的迅猛发展，当前GPU在性能上中三维模型越来越多，场景也越来越复杂，而实时性的已经超越CPU，最主要的原因是采用流处理和SI要求却越来越高。因此，如何实现物体之间快速、精确(SingleInstructionMultipleData)相结合的体系架构。的碰撞检测是计算机图形学中许多模拟算法的核心，另一方面，GPU的体系结构也有了质的转变，固定渲也是文中研究的目的所在。染管线被可编程管线所取代。当前的

7、GPU已经进化大体上，碰撞检测主要分为基于时间和空间两种成一种通用的可编程处理器，而不仅只做与图形相关方法，而基于空间又可分为基于物体空间和图像空间。的事情。这也使得许多研究人员研究将GPU用于其他计算，如矩阵计算、光线跟踪及碰撞检测[4-8]等。收稿日期：2008—12—03；修回日期：2009—03—05传统的基于CPU的碰撞检测，大多都是利用包围基金项目：国家863项目(2007AA01Z338)体层次结构来实现快速的碰撞检测。作者简介：喻家龙(1984一)，男，硕士研究生。研究方向为三维图像处理