基于GPU编程的漫游系统实时优化技术研究

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1、分类号:TP391.9单位代码：10220UDC：密级：公开东北石油大学硕士研究生学位论文论文题目：基于GPU编程的漫游系统实时优化技术研究硕士生：XX指导教师：XXX副研究员学科专业：计算机应用技术2011年3月14日ThesisfortheMasterdegreeinEngineeringReal-TimeOptimizationTechniquesBasedonGPUProgrammingforRoamingSystemCandidate:YuanXugongTutor:RenQingdong

2、Specialty:ComputerAppliedTechnologyDateoforalexamination:March26,2011University:NortheastPetroleumUniversity东北石油大学硕士研究生学位论文学位论文独创性声明本人所呈交的学位论文是我在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。作者签名

3、：日期：学位论文使用授权声明本人完全了解东北石油大学有关保留、使用学位论文的规定。学校有权保留学位论文并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版，允许论文被查阅和借阅，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文，可以公布论文的全部或部分内容。东北石油大学有权将本人的学位论文加入《中国优秀硕士学位论文全文数据库》、《中国博士学位论文全文数据库》和编入《中国知识资源总库》。保密的学位论文在解密后适用本规定。学位论文作者签名：导师签名：日期：日期：III东北石油大学硕士研究生学位论文基

4、于GPU编程的漫游系统实时优化技术研究摘要随着计算机技术的飞速发展，三维漫游系统已经广泛的应用于仿真、教育、游戏等领域。随着人们对三维漫游系统的视觉效果和可交互性的要求越来越高，单纯的CPU处理模式已经很难维持漫游系统的实时性。而近些年来，可编程GPU的高速发展使很多学者开始研究如何利用GPU灵活的编程能力来对漫游系统中的视觉效果和可交互性进行优化，从而提高漫游系统的总体效率。本文首先对目前三维漫游系统和可编程GPU的研究现状进行了阐述，然后对可编程GPU的产生、发展、特点、组成做了详细的介绍。针对

5、可编程GPU对三维漫游系统的优化，重点研究了以下问题：1．利用可编程GPU对漫游系统中湖面场景的视觉效果进行优化，建立适合GPU计算的湖面模型，设计湖面波动的数学模型，研究如何对湖面进行光照颜色的计算，并获得湖面的反射纹理，在像素处理阶段实现反射纹理的扰动映射；2．利用可编程GPU对漫游系统中的大规模草地场景的视觉效果进行优化，分析草地的几何特点，建立运算简单而又能保证草地茂盛效果的草体模型，并针对草体随风摆动的视觉效果设计出相应的数学模型，生成高效、逼真的草地；3．利用可编程GPU对漫游系统中常见

6、的粒子系统算法进行优化，以喷泉效果为例，分析喷泉粒子运动的物理特性，提取出适合GPU运算的部分由GPU进行加速，并设计合理绘制程序来提高整个粒子系统的运算效率；4．利用可编程GPU对漫游系统中常见的碰撞检测算法进行优化，对漫游系统中的物体进行合理的分类，提取出可并行计算的部分由GPU来处理，并与CPU合作，使碰撞检测算法达到最佳的处理效率。本文结合东北石油大学漫游系统，利用可编程GPU进行优化，改善了漫游系统的视觉效果，并提高了漫游系统中非绘制问题的运算效率，取得了良好的实验效果。关键词：GPU，漫

7、游系统，湖面，草地，粒子系统，碰撞检测III东北石油大学硕士研究生学位论文Real-TimeOptimizationTechniquesBasedonGPUProgrammingforRoamingSystemABSTRACTWiththerapiddevelopmentofcomputertechnology,three-dimensionalroamingsystemhasbeenwidelyappliedinsimulation,education,gamesandotherfields.Th

8、epureCPUprocessingmodecan’tensurereal-timebecauseoftheincreasinglydemandonthevisualeffectsandinteractivityoftheroamingsystem.Inrecentyears,moreandmorescholarsstartedtostudyhowtooptimizethevisualeffectsandinteractiveoftheroamingsystemwit