GPU加速的可见性剔除方法研究

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1、中图分类号婴3窆!UDC620硕士学位论文学校代码!Q§3三密级公珏GPU加速的可见性剔除方法研究ResearchonVisibilityCullingMethodsBasedonGPU作者姓名学科专业研究方向学院(系、所)指导教师副指导教师袁畅计算机技术计算机应用技术信息科学与工程学院余腊生副教授邹北骥教授答辩委员会主席舅中南大学二零一三年四月一令一二，牛四月原创性声明．本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含

2、为获得中南大学或其它单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：磊叠红日期：堕年』月生日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：趣导师签名趣日期：丛年上月丛日GPU加速的

3、可见性剔除方法研究摘要：近年来，随着图形学的发展，三维模型以其直观性和真实性等特点，用其代替二维数据来表现现实世界已经在众多行业得到了广泛应用。在高速铁路三维视景仿真系统中，铁路沿线的场景规模较大，多边形面片的数量通常达到上百万甚至更多。绘制时对图形硬件和绘制算法提出了很高的要求。目前以高并行GPU为核心的图形处理器正在快速发展，着重依赖GPU加速图形绘制，减少CPU与GPU之间的交互成为了研究热点。本文针对如何提高GPU的绘制效率问题开展研究，良好的可见性剔除算法可大大减轻GPU的负担，本文取得的主要成果如下：1．提出了一种基于计算着色器的视域剔

4、除算法：利用最新OpenGL标准中引入的计算着色器能够对GPU发送控制指令以及单程序多数据的新特性，提高了视域剔除的效率。在计算着色器中进行视域剔除，同时通过原子计数器记录绘制的顶点数。基于计算着色器的视域剔除，不仅减小了CPU对GPU绘制过程的干预，也避免了缓冲区之间的多次读写操作，并且实现了多线程的批量处理，充分发挥了GPU的性能。2．提出了一种GPU加速的预测性遮挡剔除算法：在现有的利用GPU顶点着色器和几何着色器对实例对象进行遮挡剔除的计算过程中引入了预测判断机制。利用实例对象的历史可见信息对其进行有选择的遮挡检测，以保证提高绘制效率的同时

5、减轻GPU的负担。根据时间连续性条件对所有实例对象进行筛选，只有不确定其可见性的实例才进入到下一步的遮挡检测。条件式的筛选过程有效地避免了每次都要对所有实例对象进行遮挡判断，预测判断在顶点着色器中执行，无需CPU干预，且减轻了GPU的负担，提高了遮挡剔除的效率。将以上算法应用在场景绘制中。实验结果表明，利用OpenGL的新特性和预测性遮挡剔除方法，充分发挥了GPU性能并提高了场景绘制速率。关键词：计算着色器；视域剔除；遮挡剔除；时间连续性分类号：TP391IIIResearchonVisibilityCullingMethodsBasedonGPU

6、Abstract：Inrecentyears，withthedevelopmentofgraphics，three．dimensionalmodelinsteadoftwo．dimensionaldatatoshowtherealworldhasbeenwidelyusedinmanyfieldsforitsintuitionandreality．Inme3Dvisualsimulationsystemofhigh—speedrailway,thescaleofthesceneislargeingreatmajority,andthenumbero

7、fpolygonssometimesreachesamillionormore．Highdemandsareputforwardtothegraphicshardwareandrenderingalgorithm．Recently,graphicsprocessorwithhighparallelGPUasthecoreisinarapiddevelopment，andacceleratingthevelocityofgraphicsrenderingisdependentonGPU'andreducingtheinteractionbetween

8、CPUandGPUhasbecomeahottopic．111epaperperformsresearchonhowtoi