GPU支持下基于粒子系统编辑器的特效技术研究

合集下载

XNA环境下粒子系统特效集成程序的实现

XNA环境下粒子系统特效集成程序的实现摘要:本文介绍了粒子系统的基本原理,针对视景特效进行分析建模,而后利用面向对象技术与广告板技术使视景特效模块化,形成了一个简单易用、容易扩展的粒子系统视景特效模块,可方便地与游戏引擎模块整合。

文中给出了粒子系统视景特效层次结构关系的建模实现,通过面向对象技术,对粒子系统视景特效进行集成与封装,最后使用XNA Game Studio对一些具体视景特效(如,雨水、雪花、喷洒等)进行生成并组件化。

关键词:XNA 粒子系统游戏引擎视景特效近年来,随着计算机硬件性能的不断提高,人们已经不再满足于简单的二维视景,三维视景因其逼真的显示效果、虚幻的立体场景画面,已逐步取代了二维视景的地位,成为市场上的主流。

目前,已有许多基于不同平台且利用粒子系统模拟自然现象的研究工作。

例如,OSG的粒子特效仿真[1]、基于OGRE粒子系统及供用户选择虚拟特效的实现[2]、基于OpenGL的3D粒子特效系统设计与实现[3],也有XNA中基于GPU的太阳风粒子系统的模拟[4]、XNA中基于素材管道的粒子系统设计与实现[5]和XNA环境下粒子系统的飘雪仿真[6]。

OSG和OGRE均是使用OpenGL技术开发的应用程序接口(API),OpenGL技术是基于C++平台的。

相对于.net平台下XNA技术来说,其开发周期比较长,程序比较复杂,难于掌握。

在XNA环境下也曾有利用粒子系统来模拟自然现象,但其大多数都是针对某一种自然现象进行仿真模拟,本文在XNA环境下利用C#语言面向对象的继承和多态特性,实现了雨、雪和喷射等多种自然现象综合模拟仿真的实现。

粒子系统是目前游戏引擎研究领域的热点之一,也在军事模拟仿真视景系统得到了重要应用。

粒子特效系统是游戏引擎的重要组成部分,而创建特定的粒子系统是一个比较复杂的过程,不仅要考虑如何让粒子更真实地反映现实,而且需要对大量的粒子属性进行管理。

本文基于粒子系统的基本原理,使用面向对象的方法与XNA Game Studio 开发工具,利用XNA框架设计了一套基本的粒子系统引擎,其中定义了基本的数据结构、用于高级着色语言(High Level Shader Language,HLSL)的顶点格式等,并将其封装成一个动态链接库(Dynamic Link Library,DLL),从而达到简单易用、管理简便和快速生成粒子特效的目的。

基于GPU粒子系统的大规模场景高效雨雪实时模拟

的点坐标转换为矩形坐标，ＣＵ从复杂庞大的几何运算中解放出来，而大幅增加了场景绘制的微粒数，雨雪场将Ｐ从使
景模拟的实时性和逼真度得到增强。
关键词：图形处理器；子系统；点坐标系；粒视几何着色器；雪场景雨
中图分类号：Ｐ９．源自Ｔ３１９文献标志码：Ａ
ＲｅｌｉｅｓｍｕａｉｎｏａｎａｎｏｉａｔｍｉｌｔｏｆｒｉｎｄｓｗｎｌｒｅｓａｅｓｅｅｂａｅｎＧＰＵａｔｃｅｓｓｅａｇ－ｃｌｃｎｓｄｏｐｒｉｌｙｔｍ
ＷＥＮｉｚｏｇ，ＬＵｉｆｎＺｈ．ｈｎＩＺｈ．ａｇ一，ＬＩＧａｇ一，ＬＡＮＧｅｎＩＷｉ
（．ＣｌｇｏｐｔｃｎｅｗｎｎＵｉｒｔｈｎｄ￣ｕｎ６０６，Ｃｉａ１ｏｅｅｏＣｍｕｅＳｉｃｌｆｒｅ，Ｓｈｎｅｓｙａｖｉ，ＣｅｇｕＳｈａ１０５ｈｎ；２ｅａｏａｏｙｏｕｄｍｎａＳｎｈｔｉｏｒｐｉｎｍｇｒｔｎｌｅｎｅｉｕｎＵｉｒｔ，ｈｎｄｉｕｎ６０６，Ｃｉ）．ＫｙＬｂｒｔＦｎａｅｔｌｙｔｅｉＶｉｎＧａｈｃａＩａｅｏｉａｆｓ，ＳｃａｎｖｓｙＣｅｇｕＳｃａ１０５ｈｎｒｆｃｓｓｄｆＮａｏＤｅｈｅｉｈａ
ｆｏｔｏｌｘｏｕｉｏｓｅｍｅｒｏｅａｉｎ．Ｔｈｍｂｅｆｐｒｉｌｓｎｔｅｓｅｒｓｌｒｅｙｉｃｅｓｄ，ａｄｔｕｓｒｍｈｅｃｍｐｅｖｌｍｎｕｇｏｔｙｐｒｔｏｅｎｕｒｏａｃｅｉｈｃｎｅｗａａｇｌｎｒａｅｔｙｎｈ

基于GPU加速的大规模图像处理技术研究

基于GPU加速的大规模图像处理技术研究随着数字技术的快速发展，数码相机、智能手机等设备的普及使得大规模图像的处理成为了日常生活的一部分。

然而，图像处理的复杂性和计算量也随之而增加，传统的CPU计算方式已经无法满足大规模图像处理的需求。

基于此，GPU加速成为了当今处理大规模图像的主流技术之一。

本文将探讨基于GPU加速的大规模图像处理技术研究。

GPU计算基础由于CPU在计算过程中只能对一个处理器进行处理，并且操作数量有限，因此限制了图像处理的速度和精度。

相反，GPU被设计为并行处理，并且拥有更大的内存带宽和流处理器。

这使得它们有能力同时处理多个过程、更快地处理数据并获得更高的处理效果。

GPU计算通常基于CUDA（Compute Unified Device Architecture，英伟达GPU的并行计算架构）或OpenCL（Open Computing Language，跨平台的并行编程语言）这样的编程模型，可以在现有编程语言（如C、C++、Python）中嵌入并使用GPU 内核。

使用CUDA和OpenCL编程，可以将任务分配到GPU的并行结构中，加速大规模图像处理的效率。

与CPU相比，GPU具有高效的支持并行处理的硬件和软件环境，因此不仅处理更快，而且更节省时间和资源。

大规模图像处理的挑战对于未经处理的大规模图像，通常涉及大量的像素点、图像运动、光度变化、未知区域、失真等问题，这些问题都会增加图像处理的复杂度。

例如，要对一张海量图像进行分类和标注（如区分动物、食物、地理标记等），需要一定的算法和计算能力。

对于大规模数据分析来说，瓶颈不仅仅在于数据的大小和速度，还在于对数据的处理和分析。

另外，基于GPU加速的大规模图像处理还面临着数据处理和算法设计的困难。

由于GPU快速处理数据和大量硬件和固件等技术复杂性，使得GPU编程的技术水平要求相当高。

一旦确定了新的GPU算法和数据处理技术，就需要对其进行各种测试和优化，以确保其能够在实际应用中有效地处理大规模数据。

基于GPU 的游戏粒子系统设计

基于GPU 的游戏粒子系统设计摘要：在MMORPG游戏中经常出现同屏显示成千上万的粒子特效，传统引擎虽然使用多线程来计算粒子的运动，但是也很难应付大规模的计算量（考虑到一般配置）,更何况MMORPG中还空出许多CPU去处理逻辑。

提出基于GPU进行粒子计算的粒子系统,利用GPU的并行计算多个对象,实现并行化高效的粒子系统。

关键词：粒子系统；GPU；并行计算1 系统原理在游戏设计中，基于粒子系统可以实现火、爆炸、烟、云、雾等效果。

粒子系统主要用来解决由大量按一定规则运动（变化）的微小物质组成的大物质在计算机上的生成与显示的问题。

经常使用粒子系统模拟的现象有火、爆炸、烟、水流、火花、落叶、云、雾、雪、尘、流星尾迹或者象发光轨迹这样的抽象视觉效果等。

粒子系统的实现：①每个粒子是一个带纹理的三角形/多边形，粒子系统由多个粒子组成；②粒子按一定规则运动；③每个粒子有自己的属性，如位置、速度、质量、尺寸、年龄、运动轨迹斜率、颜色等；④粒子系统更新循环划分为两个不同的阶段：参数更新/模拟阶段以及渲染阶段；⑤参数更新/模拟阶段根据粒子系统信息更新每个粒子的速度、位置、尺寸、颜色等信息；⑥渲染阶段根据粒子属性重新绘制粒子；⑦每个粒子都有自己的生命，年龄超过最大年龄的粒子会被销毁，系统会生成新的粒子。

2 系统设计2.1 框架分析ParticleFactory是粒子工厂类，负责创建和销毁粒子，同时管理了当前创建的粒子。

Iparticle为粒子的接口类，所有粒子都从它派生出来，它定义了粒子的基本接口：Play、Stop、GetProperty和SetProperty。

MMO_Particle表示使用MMO_计算的最终生成面片的粒子，MMO_MeshParticle表示使用MMO_计算的基于网格的粒子。

BaseGpuParticle表示使用GPU计算和更新粒子。

每一个粒子对象都有一个指向ParticleProperty类的指针。

基于GPU的游戏粒子系统设计

ＳｅＰｒｐｒｙ。ｔｏｅｔ
ＭＭＯ
—
Ｐｒｉｌ示使用ＭＭＯ一算的最终生成面ａｔｅ表ｃ计
炸、、流、花、叶、、、、、星尾迹或者象发烟水火落云雾雪尘流光轨迹这样的抽象视觉效果等。粒子系统的实现：每个粒子是一个带纹理的三角 ① 形／边形，子系统由多个粒子组成；粒子按一定规多粒 ② 则运动；每个粒子有自己的属性，位置、度、量、 ③ 如速质
肯定许多人会问，ＧＵ不是比ＣＵ更复杂吗？其用ＰＰ实恰恰相反，Ｐ的粒子比ＣＵ简单得多。引擎中的粒ＧＵＰ子必须要有模拟器、射器、、制器还需要多线程调度发力控任务，谓庞大复杂。而ＧＵ粒子只需要一个ＭＭ０可Ｐ一
摘要：ＭＭＯＲＧ游戏中经常出现同屏显示成千上万的粒子特效，统引擎虽然使用多线程来计算粒子的运动，在Ｐ传
但是也很难应付大规模的计算量（虑到一般配置）更何况ＭＭＯＲＧ中还空出许多ＣＵ去处理逻辑。提出基于考，ＰＰ
多的粒子控制器，时提供与外部交互的接口以用于实现同
尺寸、年龄、运动轨迹斜率、色等；颜 ④粒子系统更新循环
划分为两个不同的阶段：数更新／拟阶段以及渲染阶参模

基于GPU粒子系统的烟花模拟

（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＮｏｍａｒｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉｎａｎ２５００１４，Ｃｈｉａｎ；２．ＳｈａｎｄｏｎｇＰｒｏｖｉｎｃｉａｌＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＮｏｖｅｌＤｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄＣｏｍｐｕｔｅｒＳｏｆｔｗａｒｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｉｎａｎ２５００１４，Ｃｈｉｎａ；
形状约束粒子的速度公式。实验结果表明，该算法对烟花模拟效果在真实性和速度上都有所提高。
关键词：ＧＰＵ粒子系统；烟花模拟；快速点采样；深度剥离；三维网格中图法分类号：ＴＰ３９１．９文献标识号：Ａ文章编号：１０００ — ７０２４（２０１３）０３ — ０９８９ — ０４
２０１３年３月
计算机工程与设计
ＣＯＭＰＵＴＥＲＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＡ２０１３
第３４卷
第３期
Ｖｏ１．３４Ｎｏ．３
基于ＧＰＵ粒子系统的烟花模拟
吕雪，刘丽，王俊杰，闫书汉。
摘要：针对复杂３Ｄ烟花模拟方法存在计算量大，效率不高和逼真性不够等问题，提出了一种基于ＧＰＵ粒子系统的烟花模拟方法。采用三维网格模拟烟花形状，通过扩展双面深度剥离算法在网格上快速均匀采样，提高顶点信息收集效率；提出并行迭代聚类算法，实现多层次的烟花爆炸，达到烟花的多重性效果；应用逆动力学原理控制烟花中粒子的运动，给出

gpuskinning 极限

gpuskinning 极限GPUSkinning（GPU骨骼动画渲染技术）是一种在计算机图形学中广泛应用的技术，它利用计算机的显卡资源来加速骨骼动画的渲染，使得动画的表现更加流畅和真实。

本文将对GPUSkinning技术进行深入研究和探讨，介绍其原理、应用领域以及未来的发展趋势。

一、GPUSkinning技术的原理GPUSkinning技术通过在显卡上执行动画计算，将传统的CPU计算过程转移到GPU上，从而大大提高了动画的渲染效率。

其原理主要包括以下几个方面：1. 骨骼动画的数据存储：通过使用顶点缓冲对象（VBO）来存储骨骼动画的数据，其中包括顶点坐标、顶点权重和顶点索引等信息。

2. GPU着色器的运行：通过编写GPU着色器程序，实现对模型顶点的实时计算和变换。

在每一帧的渲染过程中，GPU着色器会根据骨骼动画数据对顶点进行相应的变换和形变操作。

3. 动画数据的传输：通过使用Uniform Buffer Object（UBO）等显存传输技术，将动画数据从CPU传输到GPU，保证动画数据的高效传输和使用。

二、GPUSkinning技术的应用领域GPUSkinning技术在游戏开发、动画制作等领域有着广泛的应用。

以下是几个常见的应用领域：1. 游戏开发：在游戏中使用GPUSkinning技术可以加快动画的渲染速度，提高游戏画面的流畅性和视觉效果。

尤其是在大规模角色动画的渲染中，GPUSkinning技术能够显著降低CPU的计算负载，提高游戏的性能。

2. 视频特效制作：在电影、动画片等视频特效制作中，GPUSkinning技术可以高效地实现角色的动画渲染，打造更加逼真和精彩的画面效果。

通过GPU的并行计算能力，可以在短时间内完成复杂的动画渲染，提高制作效率和质量。

3. 虚拟现实技术：在虚拟现实领域，GPUSkinning技术可以为用户提供更加真实和流畅的虚拟体验。

通过对角色和物体的动画渲染，能够创造出逼真的虚拟场景，增强用户的沉浸感和参与度。

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真

虚拟飞行场景中事故特效的实时仿真王新翔;赵罡;肖文磊【摘要】针对飞机的虚拟飞行仿真中,飞行事故仿真的真实感不强的问题,基于粒子系统,结合动力学模型,实时渲染了爆炸、火焰、烟雾等飞行事故常见特效.使用四边形粒子代替传统点粒子,结合纹理映射技术和融合技术,将真实感较强的纹理贴图与背景的帧缓存按照预设的融合因子进行深度融合,提高了特效的真实感和实时性.通过粒子系统碰撞检测的方法,模拟烟雾在飞机机舱内扩散,与舱壁发生碰撞的效果.搭建出模拟飞行的虚拟现实仿真系统,实现真实感和沉浸感都很强的飞机爆炸、起火和冒烟等事故场景实时仿真.【期刊名称】《图学学报》【年(卷),期】2016(037)002【总页数】6页(P243-248)【关键词】虚拟现实;事故特效;粒子系统;碰撞检测;实时仿真【作者】王新翔;赵罡;肖文磊【作者单位】北京航空航天大学大型飞机高级人才培训班,北京100083;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083;北京航空航天大学机械工程及自动化学院,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TP391在虚拟飞行仿真中，飞行事故的仿真是尤为重要的一部分，特别是在面向飞行员、机务和乘务人员的培训中，真实感强的事故场景仿真可以为培训带来更好的沉浸感，提高培训的效率和效果。

然而，在多数的飞行仿真中，飞行事故的真实感并不是很强，其重要的原因是事故场景中的爆炸、火焰、烟雾等特效的渲染效果不够真实[1-2]，缺少与环境真实交互的物理效果仿真[3]。

因此，爆炸、火焰、烟雾等特效的仿真对于提高虚拟飞行事故场景的真实感至关重要。

但这些特效具有不规则的外形和运动的随机性，很难通过欧几里得几何学对其进行精确建模，因此，模糊物体的可视化仿真也一直是虚拟现实仿真中的一个难点[4]。

目前，国内外对于模糊物体的仿真主要有2种方法：①基于粒子系统的方法，这种方法由美国的 Reeves[5]提出，1983年，Reeves[5]通过粒子系统来模拟火焰等模糊物体。

3Dmax粒子特效优化技巧：打造华丽的特效效果

3Dmax粒子特效优化技巧：打造华丽的特效效果3D Max是一款功能强大的三维建模和动画制作软件，其粒子特效功能可以为作品增添华丽的效果。

然而，对于一些初学者或者使用经验不多的人来说，可能会遇到一些性能上的问题，如特效过于占用资源，导致渲染困难等。

本文将详细介绍一些3D Max粒子特效的优化技巧，帮助读者打造华丽的特效效果。

一、简化粒子系统1. 减少粒子数量：在粒子系统面板中可以调整粒子发射器的“发射总量”参数，将其适度减少，以降低粒子数量。

这样可以减少粒子的计算和渲染负担，提高渲染速度。

2. 减少粒子发射器密度：通过减少“发射密度”参数来降低粒子发射器的密度，可以达到减少粒子数量的效果。

这样可以减少粒子的碰撞和运算数量，提高渲染效率。

3. 精简粒子纹理图：粒子特效常常使用纹理图进行绘制，但是高分辨率的纹理图会消耗较多的资源。

在粒子系统面板中，可以将纹理图的分辨率降低，或者选择合适的压缩格式，以减少资源消耗。

二、优化渲染设置1. 减少阴影计算：粒子特效通常不需要产生实时阴影，可以在渲染设置中关闭阴影计算，减轻GPU的负担，提高渲染速度。

2. 降低渲染质量：根据实际需求，可以在渲染设置中将渲染质量降低。

如将抗锯齿等级调低、降低阴影的精细度等。

这样可以在一定程度上减少渲染时间，提高性能。

3. 利用粒子缓存：将粒子系统渲染为缓存文件，而不是每次重复计算和渲染。

在粒子系统面板中的“缓存”选项中选择“到文件”，并在渲染设置中引用此缓存文件。

这样可以节省渲染时间，提高性能。

三、使用辅助工具1. 使用粒子生成器：3D Max中有许多优秀的粒子生成器插件，可以帮助用户快速创建各种特效效果，同时优化资源占用。

比如，PFlow粒子系统提供了丰富的发射器类型选择和参数设置，能够满足复杂特效的需求。

2. 使用贴图代替粒子：对于一些简单的特效效果，可以考虑使用贴图来代替粒子系统。

比如，制作烟雾效果时，可以使用贴图来模拟烟雾的形状和动态效果，减少粒子系统的使用。

基于GPU粒子系统的战场实时雨雪效果模拟

（北工业大学航天学院，安陕西７０７）西西１０２
摘要：雪效果的模拟可大幅提高战场视景仿真的真实感，子系统作为模拟不规则自雨粒然现象的有力工具，很适合雨雪效果的模拟，传统基于中央处理器（Ｐ）ＣＵ运算的粒子系统，模拟雨雪效果时存在占用大量ＣＵ时间和系统资源的缺点，Ｐ针对这
个问题，建立了基于图形处理器（ＰＧＵ）粒子系统的雨雪效果模拟方法，讨论了雨雪粒子系统在ＧＵ上的实现、Ｐ存储及运算等问题，通过将粒子系统的存储和运算全部交由ＧＵ来完成，Ｐ充分利用了ＧＵ强大的处理能力和带宽优势，Ｐ大幅提高了可模拟的雨雪粒子数量，并使雨雪模拟的逼真度和实时性都得到了增强。关键词：图形处理器；子系统；粒实时；雨雪；模拟
维普资讯
第２卷４第１期０
文章编号：０６—９４（０７１１０３８２０）０—００２０一ｏ４
计算机仿真
２７００年１月０
基于ＧＰＵ粒子系统的战场实时雨雪效果模拟
张汉清，张科
中图分类号：Ｐ９Ｔ３１文献标识码：Ａ
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ＲｅｌｉｅＳｍｕｌｔｏｆＲａｎａｎｏｉｔｌｆｅｄａｔｍｉａｉｎｏｉｎｄＳｗｎＢａｔｅｌｉＢａｓｄｏｅｎＧＰＵＰａｒｉｌｓｅｔｃｅＳｙｔｍ
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：ｉｌｔｏｆｒｉｎｎｗｅｅｔａｄｒａｅｌｏａｉｏｖｓａａｔｅｓｅｅｓｍｕａｉｎＳｍｕａｉｎｏａｎａｄｓｏｆｃｎａｄａｇｅｔｄａｆｅｌｙｔｉｕｌｔｃｎｉｌｔ．ｃｒｔｂｌｏＡｓａｆｃｉｅｔｏｒｓｍｕａｉｇｉｒｇｌｒｎｔｒｌｈｎｍｅａａｉｌｙｔｍｓｖｒｕｔｂｅｆｒｔｅｓｍｕａｉｎｎｅｆｔｌｏｉｌｔｒｅｕａａｕａｅｏｎ，ｐｒｃｅｓｓｅｉｅｙｓｉｌｏｈｉｌｔｏｅｖｏｆｎｐｔａｏｉｎｎｗ．Ｓｎｅｐｏｌｍｓｅｉｔｉｈｒｄｔｎｌｗｙｏａｎａｄｓｏｉｌｔｏ，ｓｃｓｉＳｔｏＣＵｆａｎａｄｓｏｒｉｃｒｂｅｘｓｎｔｅｔａｉｏａａｆｒｉｎｎｗｓｍｕａｉｎｕｈａｔｏＰｉ ’ ｔｎｙｔｍｅｏｒｅｅｈｕｔｅｅｓｍｕａｉｎｍｅｈｄｂｓｄｏＵｐｒｉｌｙｔｍｓｐｅｅｔｄｉａｄｓｓｅｒｓｕｃｘａｓｉ，ａｎｗｉｌｔｔｏａｅｎＧＰａｃｅｓｓｅｉｒｓｎｅ．Ｔｈｍｅｖｏｔｅｉｌｍｅｔｔｏｍｐｅｎａｉｎ，ｓｏｉｇａｄｃｌｕａｉｎｏｉａｉｌｙｔｍｒｉｃｓｅｅｅｔｒｎｎａｃｌｔｆｔｓｐｒｃｅｓｓｅａｅｄｓｕｓｄｈｒ，ＢｕｔｎｌｔｅｓｏｉｇａｄｏｈｔｙｐｔｇａｌｈｔｒｎｎｉｃｌｕａｉｎｔｓｓｏＵ，ｆｌｙｕｉｚｎｈｒｍｅｄｕｏｕａｉｎｌｈｒｅｏｅｎａｄｉｔｄａｔｇｎａｃｌｔａｋｎＧＰｏｕｌｔｌｉｇｔｅｔｅｎｏｓｃｍｐｔｔａｏｓｐｗｒａｄｂｎｗｄｈａｖｎａｅｏｉｏ

一种基于GPU的粒子系统

ＡｓａｔＰｒｃｅｙｔｓａｅｂｅｓｄｗｄｌｎｓｌｔｎｏｈｐ－ｎｘｄｂｅｔ，ｕｈｒｉａｙｐｒｃｂｔｃ：ａｔｌｒｉＳｓｍｈｖｅｎｕｅｉｅｙｉｉａｉｆｓａｅｕｆｅｏｊｃｂｔｅｏｄｎｒａｔｌｅｍｕｏｉｓｔｉｅ
ＸｕＮａＨａｎｉＷａｇＬｉｎｏＡｉｌｎｎｎ
（ｈｅａｏａｒｆＶｒａＲａｉｅｈｏｏｙＭｉｉｒｆＴｅＫｙＬｂｒｔｙｏｉｕｌｅｌｙＴｃｎｌｇ，ｎｓｏｏｔｔｔｙ
Ｅｕａｉ，ｅａｇＵｉｒｉ，ｅｉｇ１０８）ｄｃｔｎＢｉｎｎｖｓｙＢｉｎ００３ｏｈｅｔｊ
远高于普通粒子系统。
关键词计算机图形学粒子系统ＧＵｐｕｅＰＢｆｒ
文章编号１０ — ３１（０６１－０７０文献标识码Ａ０２８３－２０）９０７ — ｓｅＢａｅｎＧＰＵｒｉｌｙｔｍｓｄｏ
维普资讯
一
种基于ＧＰＵ的粒子系统
许楠郝爱民王莉莉
ｆ京航空航天大学虚拟现实新技术国家教育部重点实验室，北北京１０８）００３
摘要粒子系统在当今不定形物体仿真中已经得到广泛的应用，是普通的粒子系统在实时仿真中，子总数最多只但粒
ＴｉｐｐｒｉｕｔｔｓａｆｌｈｓａｅｌｓａｅｕｌｌｒＧＰｉｌｍｅｔｔｎｏａｔｌｙｔｍ．ｉｇｔｅｍｕｔｌａｓｇｓｏＵ，ｔｉｐｏａｌｏＵｍｐｅｎｉｆｐｒｃｅｓｓｅＵｓｎｈｌｐｅｐｓａｅｆＧＰｉｓｒｂｅｔａｏｉｉｂｉｃａｅａｎｍｅｕｆｐｒｃｅｎｔｅｒａ－ｉｉｌｔｎｔｎａｃｔｅｒａｉｆｔｅｓｅｅ．ｅｅｐｒｎｓｐｖｎｒｓｕｒｓｏａｔｌｓｉｈｌｔｅｏｉｅｍｅｓｍｕａｉｏｅｈｎｅｈｌｔｏｃｎｓｏｅｙｈｈＴｘｅｍｅｔｒｅｉｏｈｔｔａｔｌｙｔｍａｄｏＰｈｔａｅｐｒｃｅｓｓｅｂｅｎＧＵａｒａｉｔｎｒａ－ｉｉｌｔｎｔａｈｒｉａｙｐｒｃｅｓｓｅ．ｈｉｓｓａｇｅｔａｌｙｉｌｔｂｉｅｍｅｓｍｕａｉｎｔｅｏｄｎｒａｔｌｙｔｍｓｏｈｉ

基于GPU的高性能计算模式研究

基于GPU的高性能计算模式研究随着计算机技术的飞速发展，高性能计算成为了现代科学和工程领域的一个重要支撑。

而GPU作为一种可编程的硬件加速器，其在高性能计算中的应用越来越受到重视。

本文将探讨基于GPU的高性能计算模式研究，旨在对GPU加速技术的应用和发展进行探索和总结。

一、GPU简介GPU（Graphics Processing Unit）又称图形处理器，是一种专门用于处理图形和影像的处理器。

与传统的CPU相比，GPU具有更多的处理单元和更高的并行计算能力，能够有效地加速数据的处理和计算。

GPU最初是为了加速图形绘制而开发的，但随着计算机科学的不断发展，GPU被逐渐应用在各种计算密集型领域，例如高性能计算、机器学习、科学计算等。

二、GPU加速技术GPU作为一种硬件加速器，其加速原理主要是利用其强大的并行计算能力，将计算任务分配到多个处理单元同时进行，降低计算时间和成本。

目前，GPU加速技术主要包括以下几种：1. CUDA（Compute Unified Device Architecture）CUDA是NVIDIA公司推出的一种通用并行计算架构，支持利用GPU加速科学计算、图形处理、机器学习等应用。

CUDA架构提供了一套完整的编程接口，开发者可以通过CUDA C++等编程语言编写GPU加速程序。

2. OpenCL（Open Computing Language）OpenCL是一种跨平台的并行计算架构，可以在多种计算设备上执行，并且支持多种编程语言。

OpenCL使用类似CUDA的“主机-设备”模式，即将计算任务分配到主机和设备上进行，实现并行计算加速。

3. TensorFlow（TensorFlow Processing Unit）TensorFlow是Google推出的一款开源的机器学习框架，支持在GPU和其他计算设备上进行分布式计算和训练。

而TPU是谷歌自主研发的一种定制芯片，被专门用于加速TensorFlow深度神经网络的训练和推理。

游戏特效设计师招聘笔试题与参考答案(某世界500强集团)

招聘游戏特效设计师笔试题与参考答案(某世界500强集团)一、单项选择题（本大题有10小题，每小题2分，共20分）1、以下哪个软件不是常用的游戏特效设计工具？A、3ds MaxB、MayaC、FlashD、Unity答案：D解析：3ds Max和Maya是两款非常流行的3D建模和动画软件，常用于游戏特效设计。

Flash主要用于动画制作和网页设计，虽然也可以用于简单的游戏开发，但不常用于游戏特效设计。

Unity是一个游戏开发平台，而不是特效设计工具。

因此，正确答案是D。

2、在游戏特效设计中，以下哪种技术用于实现粒子效果？A、ShaderB、骨骼动画C、粒子系统D、纹理映射答案：C解析：粒子系统（Particle System）是一种用于创建和模拟自然现象如火焰、爆炸、烟雾等效果的技术。

Shader是一种编程工具，用于在图形渲染过程中实现复杂的视觉效果。

骨骼动画是一种用于动画角色的技术。

纹理映射则是用于给3D模型贴图的技术。

因此，正确答案是C。

3、题干：在游戏特效制作中，以下哪种软件主要用于3D模型的创建和编辑？A. MayaB. PhotoshopC. 3ds MaxD. Flash答案：A解析：Maya是一款功能强大的三维动画制作软件，广泛用于3D模型的创建和编辑。

Photoshop主要用于图像处理和编辑，3ds Max是另一款常用的3D建模和动画软件，Flash主要用于二维动画制作。

因此，正确答案是A。

4、题干：在游戏特效设计中，以下哪种技术可以实现角色在战斗中产生的火花效果？A. 粒子系统B. 混合模式C. 滤镜效果D. 蒙版效果答案：A解析：粒子系统是一种在游戏中模拟大量物体（如火花、雨滴、烟雾等）的技术。

在角色战斗时产生的火花效果，可以通过粒子系统来实现。

混合模式、滤镜效果和蒙版效果虽然也能在游戏中产生视觉效果，但不是用于模拟大量物体产生效果的常用技术。

因此，正确答案是A。

5、以下哪种特效在游戏中被广泛用于增强玩家角色的攻击力或防御力？A. 动态光影B. 粒子系统C. 遮罩特效D. 伤害粒子答案：D解析：伤害粒子特效通常用于表示角色受到攻击的视觉反馈，这种特效在游戏中被广泛用于增强玩家角色的攻击力或防御力的表现，让玩家在游戏中能够直观地看到角色的状态变化。

blender 粒子系统的底层逻辑

blender 粒子系统的底层逻辑随着三维动画和视觉效果技术的不断发展，粒子系统在各类创作中的应用越来越广泛。

Blender，一款功能强大的开源三维计算机图形软件，为我们提供了丰富的粒子系统功能。

本文将深入探讨Blender粒子系统的底层逻辑，帮助大家更好地理解和应用这一功能。

一、粒子系统的概念与作用粒子系统是一种模拟物理现象的方法，通过大量微观粒子的运动和相互作用来描述和预测宏观现象。

在计算机图形学中，粒子系统常用于模拟烟、雾、火花等自然现象，以及用于实现碰撞、破碎等特效。

二、Blender粒子系统的特点1.强大的实时渲染能力：Blender粒子系统可以实时渲染大量粒子，为创作者提供直观的视觉效果。

2.丰富的粒子类型：Blender支持多种粒子类型，如粒子网格、粒子曲线、粒子云等，满足不同场景的需求。

3.灵活的设置：Blender粒子系统具有丰富的参数设置，可以调整粒子的运动、碰撞、分裂等行为。

4.易于整合：Blender粒子系统可以与其他模块如力学、柔体等方便地结合，实现更复杂的模拟效果。

三、粒子系统的底层逻辑原理Blender粒子系统的底层逻辑基于物理模拟引擎。

粒子在空间中按照一定的运动规律进行更新，同时受到碰撞、重力等外部因素的影响。

在渲染过程中，粒子系统会将粒子数据传输到GPU进行计算和渲染。

粒子系统的核心算法包括：1.粒子更新：根据粒子运动的方程，更新粒子的位置、速度和寿命等信息。

2.碰撞检测：检测粒子与其他物体或粒子之间的碰撞，并根据碰撞结果调整粒子的运动轨迹。

3.粒子分裂：当粒子满足一定条件时，会发生分裂现象，生成新的粒子。

4.粒子删除：当粒子寿命到期或满足其他删除条件时，将其从系统中移除。

四、应用实例与实践技巧1.创建粒子：在Blender中，可以使用粒子编辑器创建和修改粒子系统。

如创建烟雾效果，可以通过调整烟雾粒子的寿命、速度和扩散等参数来实现。

2.粒子碰撞：为粒子设置碰撞检测，使其与其他物体或粒子发生互动。

three.js粒子效果（分别基于CPUGPU实现）

three.js粒⼦效果（分别基于CPUGPU实现）前段时间做了⼀个基于CPU和GPU对⽐的粒⼦效果丢在学习WebGL的群⾥，技术上没有多作讲解，有同学反馈看不太懂GPU版本，⼲脆开⼀篇⽂章，重点讲解基于GPU开发的版本。

⼀、概况废话不多说，先丢上demo，⽤移动设备更能明显感觉性能差异。

维护粒⼦位移、颜⾊、尺⼨：维护粒⼦位移：结论：同时需要维护多种粒⼦特征变化时，GPU有明显优势。

只是维护粒⼦位移时，GPU版本稍流畅，但优势并不明显。

当然，这还得具体到设备，⼀些中低端Android机器，GPU太渣，不如CPU计算。

⼆、技术实现three.js中，粒⼦效果的实现⽅式⼤概分为三种：1、Javascript直接计算粒⼦的状态变化，即基于CPU实现；2、Javascript通知顶点着⾊器粒⼦的⽣命周期，由顶点着⾊器运⾏，即基于GPU实现；3、粒⼦⽣成与状态维护全部由⽚元着⾊器负责，即屏幕特效，同样是基于GPU中实现。

第3种⽅式本⽂暂不介绍。

2.1、基于CPU实现步骤1&2：⾸先加载由三维软件制作的⼏何体，然后⽣成粒⼦系统。

var material = new THREE.PointsMaterial({size:4, color:0xff0000});var particleSystem = new THREE.Points(geometry , material);从代码中可以看出，材质是针对整介粒⼦系统设置的，所以只能维护粒⼦位移。

如果要维护粒⼦颜⾊、尺⼨呢？我们必须为每个粒⼦设置不同的材质，由此也造成不⼩的性能损耗。

步骤3：使⽤Tween修改所有顶点位置。

【Unity】粒子特效优化实践

【Unity】粒⼦特效优化实践对于移动平台来讲，⼀直不建议⼤量使⽤粒⼦特效。

因为对CPU和GPU来讲，粒⼦系统都是⼀个性能消耗的⼤户。

但是现在粒⼦特效在游戏中的需求越来越⾼，因此做了⼀些Unity粒⼦优化⽅⾯的尝试。

由于针对移动平台，因此不考虑Computer Shader这种DirextX11的特性。

拿来做优化实例的粒⼦特效，包含5个粒⼦发射器。

类型为Billboard的粒⼦X3，Mesh粒⼦X2。

其中⼀个Billboard粒⼦和⼀个mesh粒⼦共⽤了⼀个材质。

对于这个粒⼦特效来说，5个DrawCall，⼀个都没有Batching掉。

然后我们将这个粒⼦复制10个，发现成功Batching的只有billboard粒⼦，Mesh粒⼦没有动态Batching。

按照其官⽅⽂档来讲，Unity动态合批的规则⽐较苛刻。

⾸先材质必须⼀致，其次顶点属性个数不超过900个【实际上已经⽀持远不⽌900个了】，对于⼀个Shader，如果包含了顶点位置，UV，顶点颜⾊三个属性的话，那么这个个数就只有300个。

对于Billboard粒⼦来说，它基本上会符合上述的要求，因为Billboard粒⼦抛弃了这些属性。

但是对于Mesh粒⼦来说，需要共⽤同样的材质。

表⾯上的规则是这样的，但实际应⽤上有所差别。

⾸先是Billboard粒⼦，即使是使⽤相同材质的粒⼦，也要保证这些粒⼦在渲染队列中是连续的，否则不会完全的Batching。

这就需要在粒⼦的Renderer标签中设置Sorting Fudge/Sorting Order/Order in Layer来保证它们的渲染顺序连续。

但是调整Render Queue的弊端也⽐较明显，特效er在制作特效的时候，并不⼀定希望相同粒⼦的渲染队列连续。

因为对于半透明物体，渲染顺序会影响他们的显⽰效果。

其次是mesh粒⼦，这个的问题在于多次尝试，依旧没有⼀次成功Batching掉的经历。

一种基于GPU加速细粒度并行遗传算法的实现方法

一种基于GPU加速细粒度并行遗传算法的实现方法
李建明;迟忠先;万单领
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】2008(23)6
【摘要】为改善遗传算法对大规模多变量求解的性能,提出一种基于图形处理器(GPU)加速细粒度并行遗传算法的实现方法.将并行遗传算法求解过程转化为GPU 纹理渲染过程,使得遗传算法在GPU中加速执行.实验结果表明,该算法抑制了早熟现象,增大了并行遗传算法的种群规模,提高了算法的运算速度,并为普通用户研究并行遗传算法提供了一种可行的方法.
【总页数】5页(P697-700)
【关键词】遗传算法;并行处理;图形处理器;细粒度
【作者】李建明;迟忠先;万单领
【作者单位】大连理工大学电子与信息工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP301.6
【相关文献】
1.一种基于GPU加速的细粒度并行粒子群算法 [J], 李建明;万单领;迟忠先;胡祥培
2.GPU加速的图像一致性形变方法并行实现 [J], 杨浩;孙瑞芳;杨烜;姚水永
3.一种基于并行遗传算法的超分辨率图像重建方法研究 [J], 张月英
4.一种基于遗传算法的多IP核并行测试方法 [J], 谈恩民;贾亚平
5.基于GPU加速的细粒度并行人工蜂群算法 [J], 王文亮;王智广;刘伟峰
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

基于GPU的大规模爆炸效果模拟

基于GPU的大规模爆炸效果模拟
马东洋;赵羲;徐青
【期刊名称】《测绘科学技术学报》
【年(卷),期】2009(026)005
【摘要】提出一种基于图形处理单元(GPU)的方法来模拟深空探测器撞击天体产生的大规模爆炸效果.利用基于GPU的多粒子系统方法模拟爆炸产生的3种喷射物,基于欧拉网格与漩涡粒子相结合的方法及GPU的通用计算能力解算流体动力学方程模拟了浓烟的翻腾与扩散.实验结果表明,用该方法能够产生具有较高逼真度的大规模爆炸效果.
【总页数】5页(P351-354,359)
【作者】马东洋;赵羲;徐青
【作者单位】信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;中国测绘科学研究院,北京,100039;信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052;信息工程大学,测绘学院,河南,郑州,450052
【正文语种】中文
【中图分类】TP391.9
【相关文献】
1.基于GPU的大规模水域场景的动态模拟 [J], 臧利萍;李玲玲;管涛
2.基于GPU粒子系统的大规模雨雪场景实时模拟 [J], 刘小玲;杨红雨;郭虎奇
3.基于GPU粒子系统的大规模场景高效雨雪实时模拟 [J], 文治中;刘直芳;李纲;梁
威
4.基于GPU的大规模人群疏散模拟 [J], 李攀;彭伟
5.基于 GPU 集群的大规模三维有限差分正演模拟并行策略 [J], 廉西猛;张睿璇因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

中图分类号：Ｔ９．１Ｐ３１４文献标识码：Ａ
ＡｔｙｏｅｉｌｆｃｉｕｌｔｏｓｄｏＳｕｄｆＳｐｃａｅｔＳｍａｉｎＢａｅｎＥｆＧＰＵ－ｕｐｐｏｔｎｇＰａｔｃｅＳｓｅＥｄｉｏｒｓｒｉｒｉｌｙｔｍｔ
ａｐｏｃｓｐｏｏｅａｅｎｐｒｃｅｓｓｅｅｉｒｓｐｏｔｄｂＵ．ｅｃｎｒｌｂｌｆｐｒａｈｉｒｐｓｄｂｓｄｏａｔｌｙｔｍｄｔｕｐｒｅｙＧＰＴｈｏｔｌｉｔｏｉｏｏａｉｙ
ｓｔｍｍｐｏｓｔｅｅｃｅｃｆｓｃａｆｅｔｓｇｏｏｙｓｅｉｒｖｅｆｉｎｙｏｈｉｐｅｉｌｅｃｉｎｆｒｃｍｐｕｅａｓｇｅｔｙｄｅｔｒｇｍｅｒａｌ．
Ｋｅｒｓｏｕｅｐｌａｉｎａｉｌｙｔｍ；ｓｅｉｌｅｆｃ；ｐｒｃｅｓｓｅｅｉｒｙｗｏｄ：ｃｍｐｔｒａｐｉｔ；ｐｒｃｅｓｓｅｃｏｔｐｃａｆｅｔａｉｌｙｔｍｄｔ；ｔｏ
提高大规模粒子系统渲染的实时性。实验证明，ＧＵ支持下的可编辑粒子系统能有效提升Ｐ
计算机游戏开发中的特效设计效率并获得理想效果。
关键词：计算机应用；粒子系统；特效；粒子系统编辑器；ＸＢＸ３０Ｏ６
文章编号：１０ —１８２１）６０７ —５０３０５（０１０ —０７０
Ａｂｓｒｔｔａｃ：Ｗｉｔｅｉｓｅｔａｒｄｉｉｎａｐｅｉｌｅｆｃｉｌｔｏｉａｔｃｅｓｓｅｉｔｈｓｕｈｔｔａｔｏｌｓｃａｆｅｔｓｍｕａｉｎｕｓｎｇｐｒｉｌｙｔｍｎｈ
ｃｍｐｔｒｇｍｅｋｓａｌｔｏｒｂｅ，ｓｃｓｌｗｏｔｌｂｌｙａｄｈｇｏｔｏｅｏｕｅａｓｍａｅｏｆｐｏｌｍｓｕｈａｏｃｎｒｌｉｔｎｉｈｃｓ，ａｎｖｌｏａｉ
２１０１年
工程图学学报
ＪｏＵＲＮＡＬｏＦＥＮＧＩＮＥＥＲ［ＮＧＧＲＡＰＨＩＣＳ
２１０１
ＮＯ６．
第６期
ＧＰＵ支持下基于粒子系统编辑器的
特效技术研究
陈显军李，心颖湛永松２，
（．海口经济学院信息工程学院，海南海口５００；１７２３
ｓｅｉｌｅｆｃｅｉｎｃｎｂｎａｃｄｂｈａｉｌｙｔｍｄｔｒｎｈｅｄｒｎｆｌｒｅｐｃａｆｔｄｓｇａｅｅｈｎｅｙｔｅｐｒｃｅｓｓｅｅｉ，ａｄｔｅｒｎｅｉｇｏｇｅｔｏａａｕｔｏａｔｌｓｃｎｂｕｆｌｄｉｅｌｔｙＧＰｍｏｎｆｐｒｃｅａｅｆｌｌｎｒａｉｉｉｅｍｅｂＵ．Ｅｐｒｅｔｌｒｓｌｈｗｈｔｔｅｘｅｉｎａｅｕｔｓｏｔａｈｍｓ
ＸＢ０Ｘ３６０
在计算机游戏设计领域，各种特效的模拟一
收稿日期：２１— ３１０１０— ５
直是其研究热点之一。大多数特效现象都具有形
基金项目：海南省自然科学基金资助项目（１２３；海南省高等学校科学研究基金资助项目（ｊＯＯ４）６０３）Ｈ￣２ｌ７
ＣＥＸｉ－ｎ，ＬｎｙｎＺＡＮＹｏｇｓｎＨＮａｊＩ．ｉｇ，Ｈｎ — ｇｎｕＸｉｏ
（１ｎｏｍａｉｎＥｎｉｅｒｇＳｈｏ，ｉｏｌｇｆｏｏｃ，ｉｏｉａ７２３Ｃｈｎ；．ＩｆｒｔｏｇｎｅｉｃｏｌＨａｋｕＣｏｌｅｏＥｃｎｍｉｓＨａｋｕＨａｎｎ５００，ｉａｎｅ２ＣｏｌｇｆｍｐｔｒＳｉｎｅａｄＥｎｉｅｒｎ，ｉｎＵｎｖｒｉｆｅｔｏｉｅｈｏｏｙＧｕｌａｇｉ４０４，ｉａ）．ｌｅｏＣｏｕｅｃｅｃｎｇｎｅｉｇＧｕｌｉｅｓｔｏＥｌｃｒｎｃＴｃｎｌｇ，ｉｉＧｕｎｘ１０Ｃｈｎｅｉｙｎ５
作者简介：陈显军（９１）１８～，男，海南海口人，讲师，硕士，主要研究方向为计算机图形学、虚拟现实、计算机游戏设计。
工
程
图学
学报 ຫໍສະໝຸດ 状不规则及随机多变的特性，难以使用传统的计算机图形学方法建模。粒子系统具有能实时模拟不规则物体的优势。随着现代计算机硬件性能的提高，各种粒子系统和粒子特效的复杂度也随之提高，并成为计算机游戏开发过程中特效绘制的
２桂林电子科技大学计算机科学与工程学院，广西桂林５１０）．４０４
摘
要：针对粒子系统在计算机游戏特效设计过程中所存在的控制精度不高、算运
量大等问题，提出了一种通过粒子系统编辑器生成粒子并基于ＧＵ进行实时渲染的方法。Ｐ使用粒子系统编辑器能有利于提高粒子系统制作的可控性，而基于ＧＵ的仿真绘制则能够Ｐ