一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法和仿真系统.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CN106530411A(43)申请公布日2017.03.22(21)申请号201611013190.6(22)申请日2016.11.17(71)申请人姜雪伟地址215000江苏省苏州市工业园区东振路85号东振花园17-1003(72)发明人姜雪伟(74)专利代理机构广州市越秀区哲力专利商标事务所(普通合伙)44288代理人胡拥军陈轩(51)Int.Cl.G06T19/20(2011.01)G06T17/05(2011.01)权利要求书1页说明书11页附图1页(54)发明名称一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法和仿真系统(57)摘要本申请提供一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法和仿真系统，所述仿真方法包括：通过中央处理器CPU进行初始化，动态生成海面网格；通过通用计算图形处理器GPGPU进行所述海面网格的并行化运算；通过所述GPGPU执行3DKochin算法获取船只在海上航行的轨迹，并计算海水与海岸线的混合效果。本发明实施例，将所有的计算和渲染安排在GPGPU中进行，将海水模型计算和渲染在GPGPU中构成一个整体流程，减少内存和显存之间的通信，这样可以充分发挥GPGPU性能，大幅提升仿真效率。通过以上的方法，达到海水、海浪的渲染，反射、折射，船体轨迹的可视化效果真实感和仿真实时性的良好协调。CN106530411ACN106530411A权利要求书1/1页1.一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括：通过中央处理器CPU进行初始化，动态生成海面网格；通过通用计算图形处理器GPGPU进行所述海面网格的并行化运算；通过所述GPGPU执行3DKochin算法获取船只在海上航行的轨迹，并计算海水与海岸线的混合效果。2.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：通过所述GPGPU渲染海水的反射效果和折射效果。3.如权利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述仿真方法还包括：通过所述GPGPU使用3D贴花原理渲染海水表层的漂浮物。4.如权利要求1～3任一项所述的仿真方法，其特征在于，初始化包括：初始化统一计算设备架构CUDA设备、申请显存、创建网格海绵、创建VBO、LOD网格生成。5.如权利要求1～3任一项所述的仿真方法，其特征在于，所述并行化运算，包括：通过基于FFT的改进算法Gerstnerwaves方程计算特点时间点的海浪扰动场、通过傅立叶变换和统计波模型计算海浪产生的高度场、计算多个FFT海量边坡矢量波的高度场建模、计算傅立叶振幅波场实现任意波浪的生成、计算雅可比矩阵公式实现模拟浪花、泡沫和飞溅。6.一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真系统，其特征在于，所述管理系统包括：海面网格生成单元，用于通过中央处理器CPU进行初始化，动态生成海面网格；并行化运算单元，用于通过通用计算图形处理器GPGPU进行所述海面网格的并行化运算；轨迹和混合效果计算单元，通过所述GPGPU执行3DKochin算法获取船只在海上航行的轨迹，并计算海水与海岸线的混合效果。7.如权利要求6所述的仿真系统，其特征在于，所述仿真系统还包括：反射和折射效果渲染单元，用于通过所述GPGPU渲染海水的反射效果和折射效果。8.如权利要求6所述的仿真系统，其特征在于，所述仿真系统还包括：漂浮物渲染单元，用于通过所述GPGPU使用3D贴花原理渲染海水表层的漂浮物。9.如权利要求6～8任一项所述的仿真系统，其特征在于，所述初始化包括：初始化统一计算设备架构CUDA设备、申请显存、创建网格海绵、创建VBO、LOD网格生成。10.如权利要求6～8任一项所述的仿真系统，其特征在于，所述并行化运算包括：通过基于FFT的改进算法Gerstnerwaves方程计算特点时间点的海浪扰动场、通过傅立叶变换和统计波模型计算海浪产生的高度场、计算多个FFT海量边坡矢量波的高度场建模、计算傅立叶振幅波场实现任意波浪的生成、计算雅可比矩阵公式实现模拟浪花、泡沫和飞溅。2CN106530411A说明书1/11页一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法和仿真系统技术领域[0001]本申请涉及数据处理领域，尤其涉及一种基于GPGPU渲染的3D海水的仿真方法和仿真系统。背景技术[0002]海水仿真时现在显卡显示的一个难题，由于其的反射、折射、形态变化等，使得海水的仿真非常困难。现有技术在海水仿真时其仿真度不够高，无法实现大海域的实时仿真，海浪的波浪起伏仿真度比较低，运行效率低下等。由于仿真算法不够理想，船只在海上航行没有明显的波浪效果，或者波浪效果通过特效实现的，仿真感比较弱。没有实现类似直升机在海面悬空时海面出现的波纹效果。而且不可以跨平台，只能在单一的平台上运行。发明内容