Прямой рендеринг трехмерных объектов на основе функций возмущения с использованием графических процессоров
- Авторы: Вяткин С.И.1, Долговесов Б.С.1
-
Учреждения:
- Институт автоматики и электрометрии СО РАН
- Выпуск: № 1 (2023)
- Страницы: 42-50
- Раздел: Статьи
- URL: https://bakhtiniada.ru/2454-0714/article/view/359466
- DOI: https://doi.org/10.7256/2454-0714.2023.1.38263
- EDN: https://elibrary.ru/IWRNCU
- ID: 359466
Цитировать
Полный текст
Аннотация
Объектом исследования является метод прямого рендеринга сложных трехмерных объектов на основе функций возмущения с применением графических процессоров, c использованием множества потоковых мультипроцессоров. Прямой рендеринг означает, что визуализация функционально заданных моделей происходит без их предварительного преобразования в другие форматы, например, в сетки треугольников.Метод исследования базируется на аналитической геометрии в пространстве, дифференциальной геометрии, теории интерполяции и теории матриц, опирается на математическое моделирование и теорию вычислительных систем. Основными выводами проведенного исследования являются: возможность прямого рендеринга функционально заданных объектов, при рендеринге важно, чтобы вычислительные процессоры не простаивали. Первая проблема, которая была решена, заключалась в том, что у разных графических процессоров разное количество потоковых мультипроцессоров. Поэтому необходимо было выбрать во время исполнения оптимальную стадию, с которой начиналась работа. Таким образом, можно частично избавиться от проблемы с неиспользуемыми вычислительными ресурсами. Вторая проблема - задача балансировки, была решена с помощью использования большого количества вычислительных процессоров. Для реализации была использована модель параллельного программирования CUDA, которая вместе с набором программных средств позволяет реализовывать программы на языке C для исполнения на графическом процессоре. Полученная в результате система визуализирует сложные функционально заданные объекты с высоким разрешением в интерактивном режиме. Исследована зависимость производительности от вычислительной мощности графических процессоров.
Об авторах
Сергей Иванович Вяткин
Институт автоматики и электрометрии СО РАН
Email: sivser@mail.ru
старший научный сотрудник;
Борис Степанович Долговесов
Институт автоматики и электрометрии СО РАН
Email: bsd@iae.nsk.su
ORCID iD: 0000-0002-6255-9315
Заведующий Лабораторией;
Список литературы
Sigg, C. Representation and rendering of implicit surfaces. Diss. ETH No. 16664, Dipl. Rechn. Wiss. ETH Zurich, Switzerland, 2006, pages 162. doi: 10.3929/ETHZ-A-005267203 Corpus ID: 124349594 Dekkers, D., Overveld, K.V. Golsteijn, R. Combining CSG modeling with soft blending using Lipschitz-based implicit surfaces. Visual Computer, vol. 20, no. 6, 2004. pp. 380–391. Vyatkin, S. An Interactive System for Modeling, Animating and Rendering of Functionally Defined Objects. American Journal of Computer Science and Engineering Survey, 2014, vol. 2, no. 3. pp. 102-108. Vyatkin, S. Perturbation functions for compact database. Review of computer engineering research. 2017. vol. 4., no. 1. pp. 30–37. doi: 10.18488/journal.76.2017.41.30.37 Farin, G., Hoschek, J., Kim, M.S. Handbook of Computer Aided Geometric Design. [electronic resource]. 2002 Elsevier. ISBN 978-0-444-51104-1. Pottmann, H., Brell-Cokcan, S., Wallner, J. Discrete Surfaces for Architectural Design. Archived 2009-08-12 at the Wayback Machine, pp. 213–234 in Curve and Surface Design, Patrick Chenin, Tom Lyche and Larry L. Schumaker (eds.), 2007. Nashboro Press, ISBN 978-0-9728482-7-5. Farin, G. Curves and Surfaces for CAGD. A Practical Guide, Morgan-Kaufmann, 2002 ISBN 1-55860-737-4. Sturm, T. An Algebraic Approach to Offsetting and Blending of Solids in Computer Algebra in Scientific Computing. CASC 2000, V.G. Ganzha, E.W.Mayr and E.V.Vorozhtsov (Eds.), Springer-Verlag, Berlin (2000), pp. 367-381. Stroud, I. Boundary Representation Modelling Techniques. Publisher: Springer, January 2006, ISBN: 978-1-84628-312-3 doi: 10.1007/978-1-84628-616-2 Kainz, W., Neufeld, E., Bolch, W.E., Graff, C.G. Advances in Computational Human Phantoms and Their Applications in Biomedical Engineering-A Topical Review. IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences PP(99):1-1. December 2018 doi: 10.1109/TRPMS.2018.2883437 Arioli, C., Shamanskiy, A., Klinkel, S., Simeon, B. Scaled boundary parametrizations in isogeometric analysis. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 349, March 2019, doi: 10.1016/j.cma.2019.02.022 Leidinger, L.F, Breitenberger, M., Bauer, A.M., Hartmann, S. Explicit dynamic isogeometric B-Rep Analysis of penalty-coupled trimmed NURBS shells. Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering 351 April 2019, doi: 10.1016/j.cma.2019.04.016 Vyatkin, S.I. Complex Surface Modeling Using Perturbation Functions. Optoelectronics, Instrumentation and Data Processing, vol. 43, no. 3, 2007. pp. 40-47. Reimers, M., Seland, J. Ray Casting Algebraic Surfaces using the Frustum Form. Eurographics, vol. 27 (2008), no. 2, pp. 361-370. Liktor, G. Ray Tracing Implicit Surfaces on the GPU. Computer Graphics and Geometry, vol. 10, no. 3, 2008, pp. 36-53. http://www.cgg-journal.com/2008-3/04.htm
Дополнительные файлы
