پایگاه علمی سعید سان دانلود رایگان مقالات علمی کنفرانس و ژورنال
دانلود ترجمه مقاله یک الگوریتم موازی سریع متلاقی مثلثی بر اساس GPU
یک الگوریتم موازی سریع متلاقی مثلثی بر اساس GPU
چکیده
از آن جایی که تلاقی مثلثی الگوریتم رهگیری پرتو سهم به سزایی در محاسبات دارد، بنابراین افزایش سرعت محاسبه نور و تلاقی مثلثی نقش مهمی در بالا بردن عملکرد الگوریتم رهگیری پرتو دارد. در این مقاله یک الگوریتم موازی تلاقی مثلثی و نوری سریع مبتنی بر GPU ارائه میشود. این الگوریتم میزان محاسبات آزمون تلاقی مثلثی را با روش تفکیک فضا در ساختار درخت هشت تایی کاهش داده و آزمون تلاقی مثلثی را با استفاده از مختصات گرانیگاهی مثلثی سادهتر می‌کند. براساس نتایج تجربی، این الگوریتم نسبت به نتایج محاسبه شده در CPU سرعت بیشتری دارد.
کلیدواژه‌ها
مؤلفه؛ GPU؛ تلاقی مثلثی؛ رهگیری پرتو؛ مختصات گرانیگاهی؛ درخت هشتتایی.
- مقدمه
الگوریتم رهگیری پرتو نقش مهمی در تولید نمودارهای گرافیکی حقیقی 3 بعدی ایفاء می‌کند. این الگوریتم قادر به بازتولید طبیعی انعکاس نور و شکست نور در صحنه است و می‌تواند شدت (intensity) کل را محاسبه کند که باعث به وجود آمدن تأثیرات بصری واقعی میشود. اخیراً، از این الگوریتم در سطح وسیعی در بازی‌های مختلف نرم افزارهای انیمیشن تجاری استفاده میشود.
از آن جایی که مسیرهای نوری (اُپتیکال) برگشتپذیر هستند، اکثر الگوریتم‌های رهگیری پرتو نور از طریق مسیریابی نور ساطع شده را از نقطه دید شبیهسازی می‌کنند. رهگیری هر نور ساطع شده از نقطه دید مستلزم آزمون‌های تلاقی بسیاری است. الگوریتم رهگیری پرتو، در مقایسه با الگوریتم خط اسکن قدیمی با حدود 75% تا 95% محاسبات به کار رفته در عملیات تلاقی به محاسبات بیشتری نیاز دارد. بنابراین، افزایش سرعت آزمون تلاقی در الگوریتم رهگیری پرتو نقش مهمی در بهبود کارایی کلی الگوریتم رهگیری پرتو ایفاء می‌کند. از آن جایی که هر یک از پرتوها مستقل از یکدیگر هستند و هر مسیر مثلثی نیز مستقل است، بنابراین امکان پردازش موازی وجود دارد.
- وضعیت پژوهش
امروزه فنآوریهای رندرینگ[1] حقیقی اساساً شامل موارد زیر هستند [3][8][9]: ساخت تصاویر از اجزاء سه بعدی[2]، نورپردازی[3]، الگوریتم رادیوسیتی[4]، الگوریتم رهگیری پرتو[5]. الگوریتم رهگیری پرتو در میان این فنآوریها می‌تواند بازتاب، شکست، پراکندگی، انتشار و سایر تأثیرات نوری پیشرفته را که سایر فنآوریهایِ رندرینگ از عهده آن‌ها بر نمی‌آیند شبیهسازی کند.
الگوریتم رهگیری پرتو الگوریتمی قوی از لحاظ محاسباتی و شامل مراحل زیر است: تولید نور، پیمایش فضا، آزمون تلاقی، رندرنیگ. در میان این مراحل، آزمون تلاقی به محاسبات بسیار زیادی نیاز دارد. در رهگیری پرتو، افزایش سرعت رندرنیگ اغلب با از دست دادن نتایج واقعگرایانه بدست می‌آید. برای غلبه بر این مسأله، مطالعات بسیاری بر روی الگوریتم شتابدهندهی سختافزاری انجام شده است. بنابراین، در سال‌های اخیر، کاربرد الگوریتم رهگیری پرتو شتاب دهنده GPU بسیار رواج یافته است.
- شتاب تلاقی مثلثی و پرتو
3.1 نظریه محاسبه GPU
CPU و معماری‌های GPU بسیار متفاوت هستند. GPU قابلیت جالب توجهی در اجرای عملیات نقطه- شناور با مدولهای کمتر کاربردی دارد که باعث میشود اکثر ترانزیستورها از مدارهای اختصاصی و لولههای متفاوت و متنوع تشکیل شوند.
[1] Rendering
[2] Rasterization
[3] Ray casting
[4] Radiosity
[5] Ray Tracing
Fast parallel algorithm of triangle intersection based on GPU
Zheng wanga, Gaojun Rena, Liangeng Zhaoa, Meijun Sunb
aSchool of Computer Software,Tianjin University,Tianjin, China
wzheng@tju.edu.cn
bSchool of Computer Science and Technology,Tianjin University,Tianjin, China
sunmeijun@tju.edu.cn
Abstract
As triangular intersection of ray tracing algorithm is of the significant proportion in the calculation, improving the
light and triangle intersection calculation speed has a significant role in accelerating the ray tracing algorithm. This
paper presents a fast light and triangle intersection parallel algorithm based on GPU. The algorithm reduces the
amount of triangle intersection test computation in the way of octree subdivision of space, and simplifies the triangle
intersection test by using the triangle barycentric coordinates. According to the experimental results, the algorithm
has a great speedup than calculated in the CPU.
© 2011 Published by Elsevier Ltd. Selection and/or peer-review under responsibility of [name organizer]
Keywords:component; GPU; triangle intersection; ray tracing; barycentric coordinates; octree
این فایل ورد (word) ترجمه در 8 صفحه و فایل اصلی لاتین pdf مقاله در 7 صفحه به خدمتتون ارائه میشود.