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《基于gpu集群的并行體繪制》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文基于GPU集群的并行體繪制姓名：孔明明申請學(xué)位級別：碩士專業(yè)：計算機科學(xué)與技術(shù)指導(dǎo)教師：林海20070516浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要直接體繪制是體數(shù)據(jù)可視化的一種重要方法。體數(shù)據(jù)通常來自于計算機斷層掃描(cT)、核磁共振成像(MRI)等采樣設(shè)備，其他還包括如計算流體力學(xué)(CFD)、地震采樣數(shù)據(jù)等。很多科學(xué)計算或醫(yī)學(xué)研究可以生成高分辨率的體數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)是無法在單臺計算機上進行繪制的。例如，高級cT掃描儀可以產(chǎn)生兆及千兆字節(jié)大小的高分辨率數(shù)據(jù)。而隨時間變化的CFD模擬可能包括了成百上千個時間片，每個時間片都會產(chǎn)生幾千兆字節(jié)的數(shù)
2、據(jù)。體繪制中的一個重要步驟是設(shè)計傳輸函數(shù)，它能突出顯示體數(shù)據(jù)中人們感興趣的特征。尋找物質(zhì)的邊界是傳輸函數(shù)設(shè)計中的一種重要方法。本文采用Runge-Kutta公式的方法來識別形成邊界的兩種物質(zhì)。這兩種物質(zhì)用在一個稱為低一高直方圖(LH：LowerandHigherintensityhistogram)的域中來進行交互的、半自動的傳輸函數(shù)設(shè)計。并行體繪制技術(shù)可以通過在集群節(jié)點之間分布數(shù)據(jù)集和繪制計算來解決大數(shù)據(jù)集的可視化問題。本文采用sort-last并行繪制技術(shù)，在集群節(jié)點之間分布數(shù)據(jù)，每個節(jié)點繪制其中一部分子數(shù)據(jù)形成子圖像，然后按照體積分公式在
3、各個節(jié)點之間按從后向前的順序合成各子圖像以形成最終的圖像。負載平衡是影響并行計算系統(tǒng)性能的一個重要問題。同樣，在并行繪制中，當使用LOD技術(shù)或者縮放圖像以觀察數(shù)據(jù)集的某一部分時也會引起嚴重的負載不平衡，影響系統(tǒng)的整體性能。本文使用kd樹在節(jié)點之間動態(tài)分布數(shù)據(jù)集，通過前一幀的繪制時間來平衡kd樹以調(diào)整當前需要繪制的數(shù)據(jù)集，達到動態(tài)的負載平衡。本文通過采用基于GPU集群的并行體繪制方法對包括美國虛擬人體(VHD)在內(nèi)的多個體數(shù)據(jù)進行了測試，結(jié)果表明使用此方法可以有效的可視化大規(guī)模高分辨率的數(shù)據(jù)集，使用負載平衡時系統(tǒng)的性能比不使用負載平衡時提高約70
4、％。關(guān)鍵詞體繪制，多維傳輸函數(shù)，并行繪制，集群，負載平衡浙江大學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractDirectvolumerenderingisaveryusefulwayforvisualizingvolumetricdata．Suchdatacallbeacquiredfromdifferentsources，likedatafromComputedTomography(CDorMagneticResonanceImaging(MRI)scanners，computationalfluiddynamics(CFD)andseismicdata．M
5、anyscientificandmedicalresearchesCallproducehi曲一resolutionvolumedatasetsthatcannotberenderedonasinglePC．Forexample，medicalCTscannerscanproducelargesizesofscalardatasets，whichCanbeintherangeofmegabyteswengigabytes．Time-dependentCFDsimulationdataCallcompriseseveralgigabytesfor
6、asingletimestepandseveralhundredorthousandtimesteps．Animportantstepinvolumerenderingistodesignoftransferfunctionsthatwillhighlightthoseaspectsofthevolumedatathatareofinteresttotheu$er．Formanyapplications，boundariesrevealmostoftheimportantinformation．Wepresentamethodtoidentif
7、ythematerialsthatformtheboundariesbytheRunge-Kuttamethod．TheyarethenusedinaLHdomaintohelpinteractiveandsemiautomaticdesignofappropriatetransferfunctions．Parallelvolumerenderingsolvesthelargedatavisualizationproblembydistributingboththedataandrenderingcalculationsamongcompute
8、rnodes．hthispaper，weproposeatechniqueforsort·lastparallelvolumerendering．11
