一种面向大场景的多GPU城市仿真系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112001993A(43)申请公布日2020.11.27(21)申请号202010678751.4(22)申请日2020.07.14(71)申请人深圳市规划国土房产信息中心（深圳市空间地理信息中心）地址518034广东省深圳市福田区香蜜湖街道红荔西路8007号土地房产交易大厦二楼(72)发明人刘江涛(74)专利代理机构深圳市深联知识产权代理事务所(普通合伙)44357代理人张琪(51)Int.Cl.G06T15/00(2011.01)G06F9/50(2006.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种面向大场景的多GPU城市仿真系统(57)摘要本发明公开了一种面向大场景的多GPU城市仿真系统，基于多GPU并行实时渲染，主模块，用于完成系统配置、系统初始化、线程初始化、用户互操作控制、地形管理和资源管理；处理模块，用于对存储于主存和显存中的资源进行更新和处理；渲染模块，用于完成显存资源的加载和渲染，通过虚拟视窗进行仿真场景的多通道输出；其中，所述主控模块、处理模块、渲染模块之间相互连接。本发明基于多GPU并行实时渲染，能适用于超大场景的多GPU城市三维仿真引擎，实现大范围三维地形数据和巨量精细建筑模型数据实时渲染等特点。CN112001993ACN112001993A权利要求书1/2页1.一种面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，基于多GPU并行实时渲染，包括主模块，用于完成系统配置、系统初始化、线程初始化、用户互操作控制、地形管理和资源管理；处理模块，用于对存储于主存和显存中的资源进行更新和处理；渲染模块，用于完成显存资源的加载和渲染，通过虚拟视窗进行仿真场景的多通道输出；其中，所述主控模块、处理模块、渲染模块之间相互连接。2.根据权利要求1所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述主模块的流程包括：侦测硬件系统中GPU的数量，标识每个GPU的设备识别号，检测每个GPU的运算能力；计算投影仪的数量和投影平面边缘重叠区域大小；检测主机内存大小，为数据资源内存管理和调度模块做准备；检测主机各种输入控制设备的能力，为软件系统配置各种输入设备；检测软件功能配置文件，初始化软件系统功能配置数据结构，配置软件操作界面；完成各种检测和初始化操后，通知建立CPU调度线程、GPU屏幕拼接线程；根据用户互操作，传递用户控制参数到CPU调度线程、GPU渲染线程；若没有终止操作，持续监听用户互操作。3.根据权利要求2所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述CPU调度线程的流程包括：根据主程序通知，为每个CPU建立的独立资源调度主线程；根据用户互操作，计算每帧的视见区；选择不同的并行渲染策略，启用不同的调度流程。例如，将整个投影屏幕逻辑上细分成多个独立图形渲染窗口，按每个GPU的运算能力合理到每个GPU上；根据视见区，对地形数据和地形纹理进行处理；根据不同的调度策略，更新把硬盘资源加载至内存缓冲区，或从内存加载资源到显存；根据不同的调度策略，更新显示内存。4.根据权利要求2所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述GPU屏幕拼接线程的流程包括：选择一个GPU，建立屏幕拼接线程；在每一帧渲染前，建立并清空虚拟视窗；接收多个GPU的渲染结果，把分割的图像在虚拟视窗中合成为完成的帧图像；根据投影仪的数量和投影平面边缘重叠区域大小，把图像分割成多个通道输出。5.根据权利要求2所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述GPU渲染线程包括立即渲染线程、延时渲染线程。6.根据权利要求5所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述立即渲染线程包括：为每个GPU建立一个立即渲染线程；计算渲染参数和阴影效果；对当前GPU分配可视区域进行视锥裁切；2CN112001993A权利要求书2/2页执行立即渲染操作。7.根据权利要求5所述的面向大场景的多GPU城市仿真系统，其特征在于，所述延时渲染线程包括：为每个GPU建立多个延时渲染线程；计算延时渲染常数；对当前GPU分配可视区域进行视锥裁切；对对象或特效进行并行的渲染操作；渲染结果存储到GPUBuffer。8.一种根据权利要求1-7任一项的面向大场景的多GPU城市仿真系统的多线程模型优化策略，其特征在于，设Tf为数据获取时间，Tp为数据预处理时间，Ts为数据向GPU的传输时间，Tr为GPU渲染时间；设定存在m个可用的处理器，当Tf+Tp＝Ts可用获取到最佳的性能；当Ts≥Tr时，通过增加处理器的个数可以在数据加载和渲染过程之间达到平衡。9.一种根据权利要求1-7任一项的面向大场景的多GPU城市仿真系统的地形加载及渲染优化策略，其特征在于，采用四叉树细化等级