三维标量场并行等值面提取与绘制技术

通过研究并行等值面提取与绘制的各项关键技术要点,面向三维标量场的特点,在sort-last并行绘制模式的基础上提出一个三维标量场并行等值面提取与绘制框架.该框架在任务分配时采用静态分配的模式,在等值面提取时采用Marching Tetrahedra等值面提取算法,在并行绘制与场景合成时采用预先构建绘制节点控制模型的混合场景并行绘制合成算法.实验结果表明,该框架能够有效地提高大规模时变三维标量场的等值面提取与绘制效率,满足实际应用的需要.     

并行绘制系统中基于网络处理单元的图像合成及显示

随着绘制任务复杂度和绘制数据规模不断增长,使用PC集群进行分布式并行绘制是一个常用的解决方案。Sort-last分布式并行绘制方法具有好的扩展性和负载平衡,但由于图像合成瓶颈的限制,绘制速度不能满足实时需求。本文提出了一个使用网络处理单元（NPU）来进行快速硬件图像合成的方法,开发了一个sort-last并行绘制系统NPUPR。实验表明,针对4个绘制节点,基于NPU的硬件图像合成方法与direct send的合成算法相比,绘制速度有了4倍的提高。本文也给出通过增加网络处理单元来扩展系统支持更多绘制节点的方案,分析表明,系统图像合成性能不会随节点个数的增加而明显降低。     

基于绘制历史的sort-first集群绘制负载平衡方法

负载平衡对sort-first集群并行绘制系统的性能有很大影响，但静态负载平衡方法适应性较差。而动态方法中，基于几何数据遍历的方法不具备实用性，基于粗粒度几何数据组织的方法在实际中得到应用，但依赖于对几何数据的预处理。为此，提出了一种实用的、基于绘制历史的负载平衡方法：它不依赖于几何数据，用以前帧的绘制时间和负载分布信息作为未来帧绘制负载分配计算的输入。在集群绘制平台上的测试和比较表明，该方法有很好的效果。     

并行多边形绘制技术综述

多边形绘制是应用最为广泛的计算机图形绘制方法．并行技术在提高多边形绘制系统的性能方面起着重要的作用．并行多边形绘制技术的基础是算法内在的可并行性，按并行流水线的组织方式可分为全图像深度合成、前分布拼接合成和中分布拼接合成三种，负载平衡和图像合成是影响多边形绘制系统性能的关键问题．并行多边形绘制系统的实现方式包括专用图形硬件实现、并行机实现和集群机实现．结合作者的工作，对并行多边形绘制技术进行了探讨．     

基于延期着色的sort-first绘制集群*

传统的图形绘制集群采用前向着色,存在光照着色功能有限、计算负载难以预测等缺陷。为此,提出基于延期着色的sort-first绘制集群架构,该系统可以实时绘制具有复杂光照效果的多边形场景,并可利用延期着色的负载可预测特性,实现绘制节点间的负载平衡。同时,提出了基于Equalizer改造现有图形绘制引擎,构造基于延期着色的sort-first绘制集群的方法。实验表明,该系统可以在静态负载平衡策略下实现高性能的实时图形绘制,具备良好的可扩展性。     

机载天线辐射特性并行计算与绘制技术

计算量过大是机载天线辐射特性分析的瓶颈问题,为此,提出一种基于等三角剖分的并行UTD计算与绘制算法,算法采用基于空间八叉树分割的模型框架半自动提取方法进行模型简化。给出一种全方位等三角剖分负载平衡方案,并采用sort-last并行图形绘制框架和Binary-swap图像合成算法进行并行绘制,将该算法在计算机集群上进行实现。实验结果表明,该算法能够有效节约计算时间,提高绘制效率,较好地满足了大型复杂飞行器机载天线的方向图特性分析需求。     

支持Shader的Direct3D9应用程序透明并行化

根据图形处理器的最新可编程单元Vertex Shader和Pixel Shader的体系结构和单机Direct3D9应用程序的执行流程,提出支持Shader的Direct3D9应用程序在图形集群的透明并行化策略.图形集群的节点划分为资源分配和资源绘制节点,资源分配节点通过截取绘制接口将应用程序实时转换为6类绘制资源,包括命令流、Vertex Shader、Pixel Shader、顶点流、索引流和纹理流.资源绘制节点根据绘制资源的描述信息和资源数据重构出Direct3D9的绘制命令.图形集群中的所有绘制节点都保留全部的绘制资源,并且通过计算基于多流模式场景数据在屏幕空间的包围盒进行绘制任务划分.实验证明,使用,这种策略完全可以实现支持Shader的Direct3D9应用程序透明并行化.相对于单机绘制,基于图形集群的并行图形绘制不仅提高绘制性能而且得到较高绘制加速比.     

基于超节点网络的多源并行数据分发研究

在P2P系统中,同一个数据往往拥有多个副本,这些副本分布在网络的不同节点上,为并行分发提供了可能.然而在传统的数据分发中,只有单一的源节点参与分发,这种模式不但浪费了系统中存在的多个副本资源,而且容易使单一的源节点成为系统的瓶颈.为了更有效地利用系统中存在的多个副本资源,提高分发的效率和系统的性能,提出了一个基于超节点网络的多源并行数据分发算法PPMSD,通过一个基于超节点网络的结构化拓扑来组织系统中的数据和索引,使得数据的查询和定位效率控制在O(log N)以内;根据分发速率动态地为每个数据源分配相应比例的分发数据量,并行地向目标节点传输数据以最小化分发时间;最后,实现了原型系统PPThor以验证算法的有效性.测试结果表明分发的效率得到了极大的提高.     

分布式并行绘制系统中带宽降低方法的研究

把静态与视点无关网格简化技术和动态与视点相关的网格简化技术结合起来，根据应用领域的要求，采用考虑了离散曲率边折叠算法构造的多分辨率模型，把得到的简化模型提交给与视点相关的网格简化技术处理，在基于联网PC的分布式并行绘制系统中实现模型的渐进传输并进行实时绘制；同时采用几何索引等方式来降低立即模式分布式系统的网络传输数据量，进一步缓解网络带宽压力，增强数据的实时动态交互性。     

大型网格模型多分辨率的外存构建与交互绘制

结合多分辨率、网格排布和基于视点的绘制技术,提出一种外存多分辨率构建和绘制算法.采用适应性八叉树对模型的包围盒进行划分,自顶向下构建模型的多分辨率层次结构,较好地保持了原模型的细节分布;并对多分辨率结构中每个节点所包含的三角形片段进行网格排布优化,降低了缓存的平均失效率;在实时绘制时,采用基于视点的细节层次选择策略进行模型的细化;最后通过引入数据预取机制来隐藏磁盘I/O延时,进一步提高绘制性能.实验结果表明,该算法在绘制速度与细节保留上均优于同类MRMM算法.