ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ СИСТЕМЫ
КОМПЬЮТЕРНАЯ ГРАФИКА
А.В. Мальцев "Моделирование атмосферных осадков в трехмерных сценах с использованием CUDA"
РАСПОЗНАВАНИЕ ОБРАЗОВ
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
А.В. Мальцев "Моделирование атмосферных осадков в трехмерных сценах с использованием CUDA"

Аннотация.

В работе предлагаются методы реализации атмосферных осадков в трехмерных сценах на основе разработанной технологии распределенного моделирования и визуализации систем частиц с применением современных многоядерных графических процессоров. Рассмотрена реализация в реальном времени падающего снега с помощью текстурированных частиц в виде «спрайтов», а также дождя, формируемого из частиц-капель, имеющих форму полупрозрачных тетраэдров.

Ключевые слова:

визуализация в реальном времени, параллельные вычисления, графический процессор, моделирование, система частиц, атмосферные осадки.

Стр. 31-39.

A.V. Maltsev

"Simulation of atmospheric condensation at 3D scenes by using CUDA"

To provide a realism of three-dimensional virtual scenes rendered by a computer and represented open (outdoor) spaces, the important factor is a simulation of natural phenomena in them such as atmospheric condensation. At this article methods of atmospheric condensation realization at 3D scenes are proposed, based on developed technology for distributed simulation and visualization of particle systems with using modern multi-core GPU. This technology includes two stages. The first consists in a calculation of particle system condition at specified time moment as data array about particles. It’s based on CUDA architecture of parallel computing on graphics processors. Second stage assumes a visualization of obtained array with «on the fly» synthesis of necessary particle geometry, calculation of their lighting and texture mapping. To implementation this stage the mechanism of shader rendering is employed with using three shader types: vertex, geometry and fragment. Geometry shader performs a synthesis of particle's polygonal model. Developed technology supports using of particle systems with number of elements about 106 in three-dimensional virtual scenes, saving a possibility of real-time rendering. The last is particularly important for such application fields as simulation-training complexes and virtual environment systems. Furthermore, in this work the simulation of atmospheric condensation at 3D scenes is performed, based on proposed technology. Real-time realization of falling snow by using textured particles in the form of "sprite" and simulation of rain formed by translucent tetrahedral drops are considered.

Keywords: real-time visualization, parallel computations, graphics processor, simulation, particle system, atmospheric condensation.

REFERENCES

1.  Mikhaylyuk M.V. Videotrenazhernyy kompleks upravleniya robotami i manipulyatorami // Trudy Mezhdunarodnogo simpoziuma «Innovatsionnye tekhnologii v issledovanii okruzhayushchey sredy».– Larnaka-Moskva,2013. – C. 84-85.
2.   Mikhaylyuk M.V., Torgashev M.A. Ispolzovanie tekhnologiy virtualnoy realnosti dlya modelirovaniya bezopasnogo upravleniya antropomorfnymi robototekhnicheskimi sredstvami // Trudy XXI Mezhdunarodnoy konferentsii «Problemy upravleniya bezopasnostyu slozhnykh sistem». – Moskva, 2013. – S. 290-293.
3.   Mikhaylyuk M.V., Bragin V.I. Tekhnologii virtualnoy realnosti  v  imitatsionno-trenazhernykh  kompleksakh podgotovki  kosmonavtov  //  Pilotiruemye  polety  v kosmos. – № 2. – 2013. – S. 82-93.
4.   Reeves W.T. Particle systems – a technique for modeling a class of fuzzy objects // In Proceedings of SIGGRAPH ’83. – Detroit, Michigan. ACM, 1983. – Vol. 2. – P. 91-108.
5.   Fearing P. Computer modelling of fallen snow // In Proceedings of the 27th annual conference on Computer graphics and interactive techniques. – New York, NY. ACM, 2000. – P. 37-46.
6.   CUDA C Programming Guide // NVIDIA Corporation. – 2015.  –  240  p.  URL:  http://  docs.nvidia.com/cuda/pdf/ CUDA_C_Programming_Guide.pdf   (data   obrashcheniya: 26.03.2015).
7.   Boreskov  A.V.  Rasshireniya  OpenGL.  –  SPb.:  BKhV-Peterburg. – 2005. – 667 c.
8.   Maltsev A.V., Mikhaylyuk M.V., Reshetnikov V.N. Realizatsiya kart otrazheniya okruzhayushchey sredy v realnom rezhime vremeni // Informatsionnye tekhnologii i vychislitelnye sistemy. – 2008. – № 2. – C. 35-42.
9.   Maltsev A.V., Mikhaylyuk M.V. Modelirovanie teney v virtualnykh stsenakh s napravlennymi istochnikami osveshcheniya // Informatsionnye tekhnologii i vychislitelnye sistemy. – 2010. – № 2. – S. 68-74.
 

 

2017 / 01
2016 / 04
2016 / 03
2016 / 02

© ФИЦ ИУ РАН 2008-2016. Создание сайта "РосИнтернет технологии".