基于連續(xù)介質(zhì)力學(xué)的非網(wǎng)格性物理模擬方案在GPU上的初步實(shí)現(xiàn)思路.pdf

1、利用目前商業(yè)PC硬件提供的現(xiàn)有性能與條件，選取與其相匹配的有較大優(yōu)化可能性的且具有較廣泛適用性的現(xiàn)存物理性動(dòng)態(tài)模擬算法方案，對(duì)其進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)整以適應(yīng)其硬件結(jié)構(gòu)，以此達(dá)到可能的較高渲染速度，且同時(shí)具有一定的渲染質(zhì)量，藉此作為今后此類物理性動(dòng)態(tài)模擬方案在GPU上進(jìn)一步改良發(fā)展的精簡(jiǎn)型基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)平臺(tái)。與此同時(shí)，需要對(duì)本物理性動(dòng)態(tài)模擬方案中的一部分概念性操作進(jìn)行有效的具體化并給出較詳盡的理論性闡釋。 在研究過(guò)程中，了解并充分掌握計(jì)

2、算機(jī)圖形學(xué)中目前最新提出的非網(wǎng)格型體積采樣對(duì)象的物理性動(dòng)態(tài)模擬方案。此一動(dòng)態(tài)模擬方案的物理理論基礎(chǔ)是連續(xù)介質(zhì)力學(xué)，因此對(duì)于本動(dòng)態(tài)模擬方案所涉及的連續(xù)介質(zhì)力學(xué)中的體系，概念，設(shè)定，性質(zhì)，定理與定理的證明都需要有一個(gè)全面系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與恰當(dāng)?shù)倪\(yùn)用，由此而為動(dòng)態(tài)模擬方案的推導(dǎo)建立一個(gè)牢固的理論上的演繹前提。而且這樣一來(lái)，對(duì)于深入理解此一物理性動(dòng)態(tài)模擬方案的算法本質(zhì)也是大有裨益的。對(duì)于己完成階段性物理動(dòng)態(tài)模擬的非網(wǎng)格型體積采樣對(duì)象，則得到一個(gè)相對(duì)于

3、初始體積采樣點(diǎn)集變化了的結(jié)果采樣點(diǎn)集。然而，就計(jì)算機(jī)圖形學(xué)而言，最終所要得到的是對(duì)象表面的渲染結(jié)果。對(duì)于按照上述動(dòng)態(tài)模擬方案所得結(jié)果采樣點(diǎn)集，此方案可按相應(yīng)的算法求出對(duì)象表面的結(jié)果采樣點(diǎn)集及其對(duì)應(yīng)屬性集。但相應(yīng)算法本質(zhì)上是迭代性的，這樣一來(lái)就又存在一個(gè)優(yōu)化的問(wèn)題，包括算法本身的優(yōu)化與實(shí)現(xiàn)開(kāi)銷的優(yōu)化兩方面。主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)開(kāi)銷的優(yōu)化。 對(duì)現(xiàn)存各種不同類型物理性動(dòng)態(tài)模擬方案進(jìn)行橫向比較，考慮的原則主要是實(shí)現(xiàn)性能與效果的綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)。初

4、步定型后，對(duì)所選物理性動(dòng)態(tài)模擬方案中一部分概念性操作的可能實(shí)現(xiàn)途徑按照其可行性與效率進(jìn)行了取舍，在具有基本可行性的前提下，效率成為最關(guān)鍵的衡量因素。 為實(shí)現(xiàn)上述研究目的，給出了把某一通用性高強(qiáng)度數(shù)學(xué)物理運(yùn)算移植到圖形處理單元(GPU)中的基本思路，并在一定程度上增強(qiáng)了其性能提升的可能性，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了對(duì)本物理性動(dòng)態(tài)模擬方案中的一部分概念性操作進(jìn)行的有效具體化。而且還初步完成了非傳統(tǒng)性渲染方案在GPU中的實(shí)現(xiàn)方案。 最終得出結(jié)

5、論，即某些特定的高強(qiáng)度數(shù)學(xué)物理運(yùn)算向圖形處理單元(GPU)平臺(tái)的移植，是完全可行的，其結(jié)果應(yīng)該是令人滿意的?？梢栽趫D形處理單元(GPU)平臺(tái)上進(jìn)行計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的相關(guān)外圍運(yùn)算，乃至有效實(shí)現(xiàn)某些非傳統(tǒng)性渲染方案。 類似的或者其他不同類型高強(qiáng)度數(shù)學(xué)物理運(yùn)算向圖形處理單元(GPU)平臺(tái)的移植，只要其運(yùn)算流程滿足硬件結(jié)構(gòu)的限制，也應(yīng)該是完全可行的，因此上述結(jié)論無(wú)疑為類似或者其他不同類型高強(qiáng)度數(shù)學(xué)物理運(yùn)算GPU實(shí)現(xiàn)的可行性提供了一個(gè)理論性示