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《兰州大学》 2011年
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基于CUDA的并行碰撞检测算法研究

田园  
【摘要】:碰撞检测是计算机图形仿真中的关键问题之一,其基本任务是判断虚拟场景中物体之间是否发生碰撞并进行碰撞响应,以保证场景的真实性。在过去的几十年里,相关的研究人员提出了许多优秀的碰撞检测算法,这些算法在很好地解决了虚拟环境中碰撞问题的同时也具备了一定的实时性。然而,随着人们对虚拟场景真实性要求的不断提高,场景规模的增大以及模型复杂度的提高使得在单处理器上实现的碰撞检测实时性下降,因此当前研究的核心问题是如何提高碰撞检测的速度。 近年来,图形处理器的高速发展使得GPU在计算能力上有了重大飞跃,使用大量可编程流处理器架构的GPU能够取得百倍于CPU的运算能力。NVIDIA推出的CUDA通用计算平台使得GPU强大的并行计算能力能够用于图形处理以外的通用计算工作中。CUDA平台的出现为碰撞检测算法的研究带来了新的思路,本文在对现有算法研究分析的基础上,提出了一种基于CUDA的并行碰撞检测算法,从以下两个方面对基于层次包围盒的碰撞检测算法进行改进: 1.分析自底向上建立层次包围盒树的串行算法,通过寻找算法中的可并行性问题,将建立层次包围盒树的问题归结为适合CUDA并行计算模式的数据并行性问题,并提出相应的并行生成树算法。 2.提出用多线程并行遍历层次包围盒树以确定碰撞点的方法,从而避免了串行算法中需要两棵树相互遍历的情况,并在CUDA上实现了使用模拟堆栈遍历二叉树的方法。 实验结果表明,基于CUDA实现的并行碰撞检测算法能够有效的提高碰撞检测的速度,能更好的满足实时性的需求。
【学位授予单位】:兰州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP391.41

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