Please use this identifier to cite or link to this item: http://ea.donntu.edu.ua:8080/jspui/handle/123456789/27975
Title: Системы пространственной визуализации окружающей обстановки
Authors: Башков, Е.А.
Зори, С.А.
Keywords: синтез изображений
визуализация
трассировка лучей
ускоряющие техники
ААВВ
объемный 3D дисплей
воксель
симулятор
шахта
оператор
моделируемая среда
Issue Date: 9-Jun-2015
Description: Выполнен обзор результатов научных исследований кафедры прикладной математики и информатики ДонНТУ в области синтеза 3D изображений, полученных в 2011-2015 гг. Рассмотрены способы ускорения алгоритмов синтеза изображений для современных систем пространственной визуализации окружающей обстановки. Предложен модифицированный алгоритм трассировки лучей с двухуровневой иерархией ограничивающих объемов и поиском пересечений с ААВВ, который за счет устранения ветвлений делает алгоритм более пригодным к реализации на GPU и многопоточных вычислениях. Проведено моделирование и экспериментальное исследование предложенного алгоритма, получены оценки производительности процесса визуализации сцен с использованием модифицированного алгоритма поиска пересечений. Суть проведенных модификаций позволяет получить существенное ускорение при многопоточных реализациях на многоядерных CPU и мультипроцессорных GPU. Выполнены исследования эффективности процессов синтеза изображений рельефов и ландшафтов алгоритмом ROAM в реальном времени с использованием специализированных параллельных вычислительных систем. Исследования показали, что увеличение количества работающих ядер заметно ускоряет производительность алгоритма и свидетельствует о возможности его эффективного распараллеливания. Исследованы характеристики параллельной реализации алгоритма ROAM на графических видеоадаптерах с технологией GPGPU и мультипроцессорных кластерных системах. Ввиду отсутствия поддержки технологией CUDA рекурсивных вычислений и динамических древовидных структур в памяти GPU, использование CUDA является малоэффективным. Использование MPI-кластерной организации параллельных вычислений является эффективным, увеличение количества используемых узлов кластера приводит к увеличению производительности алгоритма - время синтеза уменьшается на 85-90% с каждым двукратным увеличением числа узлов, что дает возможность синтеза рельефов в реальном времени. Выполнена постановка задачи разложения пространственных примитивов в видеопамяти трехмерного дисплея и предложен подход к ее решению, разработан базовый алгоритм воксельного разложения графических пространственных примитивов для объемных 3D дисплеев. Приведены результаты моделирования предложенного алгоритма генерации графических пространственных примитивов для объемных 3D дисплеев. Подтверждена работоспособность алгоритма для решения поставленной задачи. Описан симулятор «Виртуальная шахта», который является прототипом интерактивного симулятора технических объектов и технологических процессов для предприятий горнодобывающей промышленности. Данная система позволяет моделировать опасные для жизни работников шахты ситуации для обучения в режиме реального времени. Для его реализации использован графический вычислительный кластер университета и средства интерактивного взаимодействия оператора с системой на базе MicrosoftKinect, а также подсистема визуализации на плазменные панели в традиционном режиме и 3D- стерео режиме. Проведен анализ принципов построения динамического взаимодействия между различными объектами, персонажем, а также с самой системой. Произведен анализ оптимизации моделируемых процессов для повышения производительности и качества визуализации и моделирования виртуальной сцены. Предложенные методы и средства оптимизации могут быть применены и к другим симуляторам с открытым исходным кодом и позволят повысить эффективность их работы.
URI: http://ea.donntu.edu.ua/handle/123456789/27975
ISSN: 2415-7902
Appears in Collections:Кафедра прикладної математики та інформатики

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
st_13.pdf2,25 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.