資源描述：
《基于gpu的直接體繪制算法研究與應(yīng)用》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、電子科技大學(xué)UNIVERSITYOFELECTRONICSCIENCEANDTECHNOLOGYOFCHINA碩士學(xué)位論文MASTERDISSERTATION論文題目：基于GPU的直接體繪制算法研究與應(yīng)用學(xué)科專業(yè)：計算機軟件與理論指導(dǎo)教師：閔帆副教授作者姓名：陳瑜學(xué)號：200921060209萬方數(shù)據(jù)ABSTRACT分類號密級UDC學(xué)位論文基于GPU的直接體繪制算法研究與應(yīng)用陳瑜指導(dǎo)教師姓名閔帆幅教授電子科技大學(xué)成都申請學(xué)位級別碩士專業(yè)名稱計算機軟件與理論論文提交日期2012.3論文答辯日期2012.5學(xué)位授予單位和日期電子科技大學(xué)答辯委員
2、會主席評閱人年月日注1注明《國際十進分類法UDC》的類號萬方數(shù)據(jù)獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的研究成果。據(jù)我所知，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得電子科技大學(xué)或其它教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示謝意。簽名：日期：年月日關(guān)于論文使用授權(quán)的說明本學(xué)位論文作者完全了解電子科技大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤，允
3、許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)電子科技大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后應(yīng)遵守此規(guī)定）簽名：導(dǎo)師簽名：日期：年月日萬方數(shù)據(jù)摘要摘要直接體繪制技術(shù)可以高效地對復(fù)雜的三維體數(shù)據(jù)進行部分或整體繪制，其較高的繪制速度以及靈活性可以滿足用戶不同的需要。直接體繪制的結(jié)果直觀、立體，但往往缺乏一定的真實感，難以滿足用戶日益增長的視覺要求。本論文基于上述背景，研究提高實時繪制算法的真實感的方法。本文選擇直接體繪制技術(shù)中經(jīng)典的splatting算法作為研究對象
4、，通過研究球諧光照的相關(guān)理論，對現(xiàn)有的splatting算法流程中光照模擬與實時繪制兩方面進行了改進，使用GPU對改進后的算法進行硬件加速，使其能夠以較高的繪制效率進行高質(zhì)量的圖像繪制。在光照模擬方面，設(shè)計了一個合適的光照模型，該模型主要基于球諧光照理論，并考慮了對漫反射，鏡面反射，以及陰影的模擬。其中，在模擬鏡面反射效果時，使用基于經(jīng)驗的數(shù)學(xué)模型以提高計算效率，同時利用包含遮擋信息的漫反射光強值對其進行修正提高結(jié)果的真實感。通過在預(yù)計算階段對光照模型中的函數(shù)進行球諧分解，大大降低了實時光照的計算復(fù)雜度。在實時繪制方面，為了減小splatt
5、ing算法繪制結(jié)果的走樣程度，本文使用了一種在視線方向進行球諧重構(gòu)的方法，即在繪制過程中將視點作為一個假想光源，重構(gòu)該在假想光源的作用下各體素的光強，將其作為混合階段對片元篩選的依據(jù)，避免了使用深度測試帶來的混合走樣；通過光源方向的球諧重構(gòu)進行高效的光照模擬，在保證一定實時性的同時，有效提高了繪制結(jié)果的真實感。為了保證基于球諧重構(gòu)的splatting算法的效率，考慮到實時繪制階段的球諧重構(gòu)具有較大的運算開銷，本文將片元的球諧重構(gòu)計算轉(zhuǎn)移到GPU中加速進行，不僅減少了CPU與GPU之間的數(shù)據(jù)傳送開銷，也明顯提高了渲染速率。通過實驗結(jié)果證明，本
6、文使用的方法可以應(yīng)用于復(fù)雜模型的實時渲染，在光源實時變動的情況下，不僅實現(xiàn)了包括漫反射，陰影在內(nèi)的一系列光照效果，并且明顯減小了繪制結(jié)果的走樣程度。關(guān)鍵字：體繪制，splatting，光能傳輸模型，球諧函數(shù)，GPU加速I萬方數(shù)據(jù)ABSTRACTABSTRACTDirectvolumerenderingofcomplex3Dvolumedatacanbeefficientlycarryoutwithitshighrenderingspeedandflexibilitytomeettheusers.Thedirectvolumerenderin
7、gresultisintuitiveandsolid,butoftenlackscertainrealism,whichisdifficulttomeetthegrowingvisualrequirementsofusers.Thisdissertationisbasedontheabovebackground,toimprovereal-timerealisticrenderingalgorithmtoenhancetherealismwhileguaranteetherealtimerendering.Wechoosetypicalsp
8、lattingalgorithmforstudy.Bylearningthetheoryofharmoniclight,weimprovedtheoriginalsplattin
