基于GPU加速的光线跟踪技术研究与实现

摘要

随着图形处理器性能的提高、可编程特性的发展，及可编程硬件高级语言(如CG语言)的发展,人们开始将图形处理流水线的某些处理阶段和图形算法逐渐从CPU向GPU 转移。

光线跟踪算法是一种经典的真实感绘制算法,它利用光路可逆原理,通过追踪光线,能很好地渲染真实世界。本论文介绍了可编程图形硬件基础，分析了基于GPU 的光线跟踪技术的实现原理。设计的6 个实验场景所包含的三角形面片数，从2016 个到60960 个成复杂度递增；在3 种不同分辨率下，分别实现GPU 和CPU 的光线跟踪绘制。对实验结果比较、分析后，得到了GPU 加速的光线跟踪技术的特点。

关键词 CG；openGL；光线跟踪；图形处理器 

 目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1背景 1

1.2 课题主要研究的内容 4

第二章 光照 6

2.1 光照模型 6

2.2 插值算法 10

2.3 光线跟踪 11

第三章 CPU下的光线跟踪算法实现 13

3.1 openGL基础知识 13

3.2 算法中的变换实现 16

3.3 算法中的回调函数实现 19

3.4 算法中的绘图和分割面片实现 20

3.4.1 场景中物体顶点的确定 20

3.4.2 三角形面片的分割算法 21

3.5 CPU模型下参数设置及其他函数实现 22

第四章 GPU下的光线跟踪算法实现 25

4.1 算法中的变换实现 25

4.2 算法中的回调函数实现 27

4.3 算法中的绘图和分割面片实现 27

4.4 GPU模型下的其它函数实现 27

4.5 GPU模型下参数设置 28

4.6 CG光照程序 31

第五章 实验结果与分析 34

5.1 实验结果 34

5.2 结果分析 35

第六章 结束语 37

致谢 38

参考文献 39