發(fā)布時間：2023-04-22 04:43

　　隨著我國經(jīng)濟實力的迅速發(fā)展和綜合國力的迅速提升,海洋的管理與監(jiān)控越來越受到國家的關(guān)注。傳統(tǒng)的紙質(zhì)海洋地圖、二維圖形的海洋地圖軟件等工具已經(jīng)不能滿足海洋信息化快速發(fā)展的需求,能夠高效、實時、逼真的模擬三維海洋環(huán)境,已經(jīng)成為一種新的海洋信息化的表達(dá)趨勢。OSG(OpenSceneGraph,開源場景圖)是一個能夠進行三維仿真的渲染引擎,它的海洋渲染模塊OSG Ocean以插件的方式融入OSG引擎中,能夠快速高效的模擬三維海洋環(huán)境,但在實現(xiàn)分辨率高的海洋環(huán)境時,渲染的海洋會出現(xiàn)幀率大幅度下降、實時性差等問題,且渲染的海洋天空場景不真實。本文的主要研究工作如下:首先,分析了快速傅里葉變換(FFT)算法并行執(zhí)行的可行性,實現(xiàn)了三種GPU方法對該算法進行加速計算。在CUDA方法上,利用GPU的多線程模型和存儲器層次結(jié)構(gòu)的特點對FFT算法進行并行計算優(yōu)化;在片段著色器方法上,采用了兩塊紋理緩存交換使用作為數(shù)據(jù)的輸入輸出、紋理與像素之間1:1的映射關(guān)系等方法,并使用渲染到紋理技術(shù)進行計算流程的優(yōu)化,免去了復(fù)制幀緩存帶來的時間消耗;當(dāng)不能與OpenGL渲染管線很好的結(jié)合來滿足計算任務(wù)時,利用計算著色器可...

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 海洋表面模擬技術(shù)
        1.2.2 CPU+GPU異構(gòu)計算
    1.3 本文的主要研究內(nèi)容
    1.4 論文組織結(jié)構(gòu)
第2章 理論基礎(chǔ)與相關(guān)介紹
    2.1 GPU圖形處理器概述
        2.1.1 GPU的介紹
        2.1.2 GPU硬件架構(gòu)
        2.1.3 GPU存儲架構(gòu)
        2.1.4 GPU軟件架構(gòu)
    2.2 FFT算法
    2.3 嵌入式Vx Works操作系統(tǒng)介紹
    2.4 OSG三維渲染引擎
    2.5 小結(jié)
第3章 異構(gòu)平臺下FFT算法加速
    3.1 CUDA方法
        3.1.1 多線程模型
        3.1.2 存儲器優(yōu)化
        3.1.3 快速傅里葉并行算法
    3.2 OpenGL片段著色器方法
        3.2.1 紋理映射
        3.2.2 片段著色器計算流程的優(yōu)化
        3.2.3 FFT shader
    3.3 OpenGL計算著色器方法
    3.4 實驗測試與結(jié)果分析
        3.4.1 實驗平臺及環(huán)境
        3.4.2 實驗測試方案
        3.4.3 性能測試與結(jié)果分析
            3.4.3.1 Linux下 CUDA方法測試
            3.4.3.2 Linux下 Open GL片段著色器方法測試
            3.4.3.3 Linux下三種GPU加速方法測試
            3.4.3.4 VxWorks下 FFT算法性能測試與結(jié)果分析
    3.5 小結(jié)
第四章 海洋場景的加速渲染與優(yōu)化
    4.1 OSG Ocean系統(tǒng)框架
    4.2 海浪模型
    4.3 海洋場景的加速渲染
    4.4 海洋天空場景的優(yōu)化
        4.4.1 基于天空盒的環(huán)境映射
        4.4.2 光照模型的優(yōu)化
    4.5 OSG Ocean渲染幀率性能測試與結(jié)果分析
        4.5.1 實驗平臺及環(huán)境
        4.5.2 實驗測試方案
        4.5.3 Linux環(huán)境下OSG Ocean的幀率比較和結(jié)果分析
        4.5.4 VxWorks環(huán)境下OSG Ocean的幀率比較和結(jié)果分析
        4.5.5 OSG Ocean海洋天空場景測試
    4.6 小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間參加的學(xué)術(shù)論文
附錄B 攻讀學(xué)位期間參加的科研項目



本文編號：3796940