發(fā)布時間：2020-08-22 18:19

【摘要】：三維海浪模擬仿真一直以來都是計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和實(shí)時仿真領(lǐng)域的熱點(diǎn)問題,在社會的很多領(lǐng)域都具有非常現(xiàn)實(shí)的意義。海洋場景非常廣闊,對逼真度和實(shí)時性都有很高的要求。海浪的復(fù)雜性和隨機(jī)性導(dǎo)致了大面積的海浪模擬存在計(jì)算量大、計(jì)算效率低、容易對計(jì)算機(jī)造成內(nèi)存不足等特點(diǎn)。單一的計(jì)算機(jī)仿真已經(jīng)很難滿足海浪模擬的復(fù)雜性和實(shí)時性的要求,這就要求挖掘仿真計(jì)算的并行性,選用在并行運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理上具有優(yōu)勢的DSP來實(shí)現(xiàn)大面積的海面模擬仿真。采用并行處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)大面積的海浪表面的模擬將是一種必然趨勢。 本文在查閱了大量海浪模擬仿真的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,從大面積海面模擬仿真在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中的局限性出發(fā),依據(jù)風(fēng)浪的特性對幾種經(jīng)典的海浪數(shù)學(xué)模型進(jìn)行比較。選擇海浪譜模型作為模擬依據(jù),在計(jì)算機(jī)上結(jié)合VC與OpenGL繪制三維場景,分別從計(jì)算效率和繪制過程兩個方面對局限性進(jìn)行分析。針對計(jì)算效率低、CPU占用率高的現(xiàn)象提出采用DSP并行處理的方法,解放CPU去做其他的任務(wù),讓GPU釋放更多空間進(jìn)行圖形渲染,利用DSP的高速運(yùn)算能力和數(shù)據(jù)處理能力來計(jì)算海浪復(fù)雜數(shù)據(jù)。本文選用了ADSP-BF538芯片和LAN91C111網(wǎng)卡芯片,基于DSP并行架構(gòu)對大面積海面進(jìn)行分塊、計(jì)算、傳遞邊界數(shù)據(jù)、拼接等設(shè)計(jì)。從LOD技術(shù)中得到思路,將大面積海面分成小區(qū)域,各個DSP分別進(jìn)行海浪數(shù)據(jù)的計(jì)算,通過以太網(wǎng)將海浪能量分布傳遞至負(fù)責(zé)下一區(qū)域計(jì)算的DSP,使得海面邊界成為下一區(qū)域的海面初始值,最終實(shí)現(xiàn)裂縫消除、提高拼接效果的設(shè)計(jì)。以兩塊海面區(qū)域的拼接為例,在MATLAB下進(jìn)行仿真,得出拼接效果圖,得出較為光滑無走樣現(xiàn)象的海面。 逼真度提升的同時會導(dǎo)致實(shí)時性下降的現(xiàn)象,文章最后一章對于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和DSP并行處理中的實(shí)時性進(jìn)行介紹,通過仿真,可以看出海浪算法在DSP中的仿真實(shí)時性好。在DSP的并行系統(tǒng)中,并行指標(biāo)并行加速比等數(shù)據(jù)充分說明了廣闊海面的實(shí)時性有顯著提高。對于大面積的海面模擬仿真,可以根據(jù)對面積的不同需要,選用相應(yīng)數(shù)量的DSP進(jìn)行并行計(jì)算,保證逼真度的同時也可以達(dá)到一定的實(shí)時性,使得大面積海面模擬仿真不受硬件條件的限制。
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P731.22;TP391.9

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前3條

1 陳俊;近海海浪的仿真研究[D];武漢理工大學(xué);2011年

2 任鴻翔;航海模擬器中基于GPU的海洋場景真實(shí)感繪制[D];大連海事大學(xué);2009年

3 李波;復(fù)雜環(huán)境下的海面實(shí)時建模與仿真研究[D];華中科技大學(xué);2010年

本文編號：2800994