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基于CUDA渲染器的顺序独立透明现象的单遍高效绘制被引量：3: 2011年; 提出一种顺序独立透明现象的单遍高效绘制算法.首先设计了一个基于计算统一设备架构(compute unified device architecture,简称CUDA)的可编程渲染器.该系统采用扫描线算法光栅化场景,为每个像素生成多个对应的片元,同时,在GPU(graphics processing unit)的全局内存上为每个像素分配一个数组,以存储其相应的片元.基于这个框架,提出了两种并发的片元收集及排序策略,以单遍高效地绘制顺序独立的透明现象.第1种策略利用CUDA的原子操作符atomicMin收集各个像素上对应的所有片元并按深度动态排序,在后处理中片元即可按序逐一融合;第2种策略采用CUDA的原子操作符atomicInc按光栅化顺序收集所有片元,然后在后处理中按深度排序后再逐一融合.实验结果表明,与基于传统图形管线的经典深度剥离方法相比,该方法可以更高效地绘制顺序独立的透明现象,同时生成正确的绘制效果.; 黄梦成刘芳刘学慧吴恩华; 关键词：图形处理器计算统一设备架构原子操作

一种基于物理的雨打树枝动态仿真方法被引量：3: 2011年; 提出了一种应用物理学原理的树枝和雨滴交互作用的真实感动态仿真技术.树枝和叶柄被描述为一种方便由4种弹簧控制的三棱柱弹簧模型(extended three-prism spring model,简称ETPSM).树枝、树叶的运动源于树枝系统与雨滴相互之间能量的双向转换.二者之间的交互作用可以通过一种高效的技术很好地模拟.该技术被专门设计用来模拟液体在具有亲水性的非刚体表面上运动.当雨滴撞击树枝后,树枝会发生震动与转动;雨滴会沿着树叶表面流动,合并成一个更大的雨滴或者悬挂在叶片边缘;当雨滴从树叶边缘落下后,树枝会弹起并恢复到原来的位置.实验结果表明,该技术能够高效、真实地仿真雨滴撞击树枝系统后的相互作用效果,同时可以简单而有效地模拟杆状物体在外力作用下的弹性形变,诸如旋转、震动等.; 杨猛吴恩华

基于个性化原型的人脸衰老图像合成被引量：10: 2009年; 本文提出了一种新的个性化人脸衰老图像合成方法.基于已建立的黄种人脸图像数据库,提出了一种基于人脸外轮廓局部曲率标准差的个性化原型匹配算法,通过计算出表征人脸的脸型特征点的局部曲率标准差,在人脸图像数据库中匹配找出多幅图像,进行纹理增强的原型合成,再通过形状和颜色变换模型实现了人脸衰老图像的生成,能达到皱纹增加、眼袋生成、皮肤光泽减退、毛发变花白等具有真实感的衰老合成效果.实验表明本方法能方便逼真地合成不同种类的人脸在不同年龄段的衰老图像.; 王章野曹玫璇李理彭群生; 关键词：图像合成人脸轮廓

层次结构树木物理运动的实时仿真: 2011年; 提出一种在GPU上实现基于力学运动原理的层次结构树木运动的并行仿真技术。该技术通过分析物理运动原理与多层次的矩阵结构(HMSM)算法的并行性,来达到将树木动画在图形硬件CUDA平台上进行加速的目的。首先介绍层次结构树木在外力诸如风力等作用下的物理运动原理;然后,针对树木的物理运动以及层次结构叠加算法详细地进行并行性分析;之后着重阐述CUDA框架下树木运动的并行结构设计过程与并行算法的详细设计方法;最后在GPU上执行树木物理运动仿真。实验结果表明,该技术不但能够生成真实感较强的树木动画序列,还能够实时模拟基于物理的树木运动。同时,该技术给计算机动画的加速算法提供了很好的思想。; 杨猛吴恩华; 关键词：基于物理层级结构 CUDA加速

可互溶液体的真实感模拟: 2010年; 液体互溶混合现象在日常生活中非常常见,但是由于不同液体之间的交互扩散过程非常复杂,对于这类现象的真实感模拟非常困难.为此,提出一种基于体积函数的方法来模拟液体之间的互溶扩散现象.该方法中,流体方程采用二阶精度的有限体积法求解,通过在每个计算网格单元中跟踪记录每种液体组分在网格单元内所占的体积比例,来模拟不同液体之间的交互扩散过程;并利用基于八叉树的自适应网格细分算法对计算过程进行加速.实验结果表明,与已有方法相比,文中方法更加稳定,更容易获得细节丰富的液体交互模拟结果.; 鲍凯吴恩华武小龙张辉; 关键词：有限体积法流体动画

三维数字城市的大规模微观交通仿真: 2013年; 为了模拟大城市微观交通流状况,基于目前图形硬件的快速发展,通过把道路和交叉口分开,然后用交叉口把不同的道路和信号灯连接在一起,并在跟驰模型中加入安全约束项,充分考虑不同车道的限速问题,采用C++语言设计了一种基于三层结构的异构众核计算架构的大规模三维微观交通仿真系统,运用不同测试场景进行测试。研究结果表明:该系统结构使得路网表达更为灵活,同时能体现更为真实的复杂道路细节,避免了前后车辆潜在冲突的发生;这种异构众核的仿真平台能大大提高微观交通仿真的效率,可针对大规模三维场景进行有效模拟,三维渲染耗费时间与仿真时间均随着车辆数目增长而增长,而三维渲染相比之下更容易成为瓶颈;试验也验证了本文系统性能具有良好的可伸缩性。; 柳有权赵祥模李光熙吴恩华; 关键词：交通工程微观交通仿真 GPU

基于流体动力学的实时角色动画运动特效被引量：1: 2012年; 在快速的角色动画中,运动模糊技术经常用于产生梦幻般的人物运动效果,从而渲染设计者想要表达的气氛。长期以来,人们常用硬件或软件方法,仅通过简单的图像融合手段实现运动模糊。为了提供高标准的运动特效,基于全局光照的几何方法变得日渐亟需。但是,这样的计算开销对于实时渲染来说往往难以承受。在此,笔者提出了一种新的用于实时运动特效的几何技术。该方法还能结合流体动力学技术,构建一些沿着运动轨迹体而生成的特殊效果。为了避免每帧重复计算,以及为了突破轨迹生成的数据量限制,首先分解运动轨迹,然后引入多步几何渲染技术,实现几何模型的实例化,从而达到重复利用几何资源的目的。在渲染流程中,为了使该方法可以灵活地运用于各种流体效果之中,轨迹追踪的步骤和流体解析的过程是设计成独立的。由于该算法是建立在GPU几何着色的并行环境下,当达到影片质量级别的渲染效果时,它依然能够保证极高的计算效率,最终实现包括运动模糊等特效在内的场景实时渲染。; 徐添辰吴恩华; 关键词：角色动画流体动力学

一种生成渐进动画网格模型的改进算法: 2010年; 在计算机图形学中,动画网格模型被广泛地用来表示时变数据,而模型的渐进网格表示方法经常可以用来加快处理、传输和存储速度.文中提出一种生成渐进动画网格模型的高效方法.该方法使用一种改进的基于曲率的二次误差测量准则来计算边折叠代价,可以有效地保持曲面上更多的局部特征.同时,定义了原始动画序列的变形程度权值,并将其加入到累加的边折叠代价中,这样动画模型中的动作变形特征就得到了有效的保持.最后,对动画序列提出了一种优化算法,可以有效地减少动画输出的视觉跳变,提高相邻帧的时间一致性.实验结果证明,本方法高效、易于实现,并且可以在任意细节层次上生成高质量的渐进动画网格模型.; 张世学赵金宇吴恩华; 关键词：动画模型渐进网格网格优化

交互式角色运动特效的光滑粒子流体动力学仿真: 2012年; 长期以来,由于流体仿真和物体变形计算都具有相当程度的复杂性,使得流体与刚体的交互模拟,特别是和带有复杂动画的角色交互的效果,难以达到实时计算和渲染。在此,笔者提出了一个新的方法,用于生成沿着角色运动而产生交互的流体特效。为了实现这类效果的生成,控制流体特效与运动角色的交互,首先针对角色运动轨迹进行跟踪,根据轨迹的几何性质而生成初始状态的流体特效;然后借助光滑流体动力学(SPH)对流体粒子进行仿真。其中针对基于SPH技术的复杂性,流体仿真的过程借助GPU并行计算的能力,采用了一种新的高效粒子搜索算法,最终实现普通用户级个人计算机上实时渲染具有流体运动特征的角色运动特效。; 徐添辰吴恩华; 关键词：角色动画

基于空盒自适应生成的动态场景光线跟踪计算被引量：11: 2009年; 提出了一项光线跟踪新技术,能有效提高光线在空白区域的行进速度.该技术首先用一种新方法创建均匀空间网格,然后用较少的空盒自适应聚集空的空间网格,以加快光线跟踪的计算.新加速结构的创建时间复杂度和空间复杂度均是O(n),而相应的光线跟踪计算的时间复杂度为O(logn),与kd树结构相当.当该结构与已有的一些加速结构结合后,能很好地处理大规模动态场景.比如,光线逐根跟踪且计算二次衍生光线时,新技术可在普通PC机上高真实感地交互绘制包含6G三角面片的多Buddha动态场景.; 李静王文成吴恩华; 关键词：光线跟踪空间网格

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国家自然科学基金(60833007)

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