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文檔簡介
1、碰撞檢測用于確定兩個或多個物體彼此之間是否發(fā)生接觸或穿透,是計算機圖形學(xué)、虛擬現(xiàn)實、計算機游戲以及CAD/CAM等領(lǐng)域一個非常重要的問題。經(jīng)過研究人員多年的探索,出現(xiàn)了許多在一定程度上比較成熟的碰撞檢測算法。但是,隨著應(yīng)用中三維模型的越來越復(fù)雜,以及人們對交互實時性和場景真實性要求的提高,給碰撞檢測算法的效率也提出了更高的要求。同時,圖形處理器通用計算技術(shù)的快速發(fā)展,為實時碰撞檢測問題的解決提供了一種全新的方法。 在對已有碰撞檢
2、測算法深入分析的基礎(chǔ)上,本文結(jié)合GPU通用計算平臺CUDA,從如下三個方面對碰撞檢測算法進行設(shè)計和改進: 首先,從GPU的通用計算角度出發(fā),提出一種基于GPU通用計算的碰撞檢測算法。算法進行一物體所有三角形和另一物體所有三角形之間的相交測試,以判斷兩物體之間是否發(fā)生碰撞;通過CUDA平臺,將相交測試計算映射到GPU多線程,以利用GPU強大的并行計算能力,完成并行化的碰撞檢測計算。 其次,在上述算法的基礎(chǔ)上,引入層次樹改進
3、算法性能,得到一種基于GPGPU的實時碰撞檢測算法。對于兩物體間的碰撞檢測,算法首先遍歷一個物體的層次包圍盒樹,進行包圍盒與另一物體的三角形之間的相交測試,快速剔除兩物體中明顯不相交的三角形,將相交計算復(fù)雜度從O(N2)降至O(N);然后進行兩物體潛在相交三角形之間的相交測試,獲得碰撞檢測結(jié)果。所有相交測試計算均由GPU多線程并行執(zhí)行。算法利用了“CPU+GPU異構(gòu)運算”的思想,將不同的任務(wù)在CPU和GPU之間進行合理的分配,獲得較優(yōu)的
4、算法性能。 最后,根據(jù)CUDA編程的優(yōu)化原則,對算法的GPU內(nèi)存訪問方式和線程并行度進行優(yōu)化。在內(nèi)存存取方面,有效利用CUDA的共享內(nèi)存機制,將數(shù)據(jù)的全局內(nèi)存讀取次數(shù)從每線程一次降低至每塊一次;在線程并行度方面,結(jié)合計算量和GPU的計算能力對網(wǎng)格和塊的維度進行合理配置。 實驗結(jié)果表明,基于GPGPU的實時碰撞檢測算法,能適應(yīng)任意形狀物體間的碰撞檢測,具有較好的實時性。本文的研究成果,對物體間的實時碰撞檢測具有一定的理論和
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