的计算结果错误及计算效率的低下，将直接导致游戏体验不良和三维仿真的失败。因此碰撞检测是三维仿真领域的重要组成部分，它的主要任务就是检测运动中的模型与其他模型间动态模型和静态场景间是否存在交叉干涉。同时能够准确地计算出碰撞发生的时间位置信息和深度等信息。碰撞检测在各大领域都有重要的研究意义和长久的研究历史。图两个实体发生碰撞目前，随着计算机技术的飞速发展，不同领域对碰撞检测的要求越来越高。主要在于碰撞检测的准确性和实时性。而且，随着三维虚拟场景中的模型规模变得愈来愈大，场景组织结构日渐复杂，人们对于场景交互的要求也越来越高。如图所示，在复杂的场景下，快速运动的飞艇不仅要快速与静态的复杂场景做碰撞检测，还需要能有效的避免与其它飞艇的碰撞。这些苛刻的要求都使得碰撞检测变得越来越复杂，因而不得不使用有效的方法减少相交测试的数目，另外也使得不同领域的精确而高效的碰撞检测成为个长期研究热点。万方数据杭州电子科技大学硕的大概内容。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章仿真系统软硬件环境图形硬件的最新发展及应用摩尔定律告诉我们在同样价格条件下，每隔个月集成电路上可以容纳的晶体管的数目便会增加的计算结果错误及计算效率的低下，将直接导致游戏体验不良和三维仿真的失败。因此碰撞检测是三维仿真领域的重要组成部分，它的主要任务就是检测运动中的模型与其他模型间动态模型和静态场景间是否存在交叉干涉。同,是日常生活中特别常见的事实，同个空间区域不能在同个时间内存在不同的物体如图所示。良好的碰撞检测算法在场景游戏和三维仿真系统里面至关重要，碰撞检测程中出现的布料被流体穿透的问题，同时考虑流体粒子半径以及布料厚度，提万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文出膨胀式的连续碰撞检测方法。并且将系统映射到上，极大地提高了流布耦合算法的实时性。碰撞检测流布耦合，是物理仿真的个重要分支，它以流体和布料模型为基础，研究流体与布料在同个场景运动过程中是否有碰撞产生，以及对产生的碰撞如何进行处理。本论文将连续碰撞检测应用到流布耦合中，用来解决流布耦合过的方法，只考虑周围定范围的粒子对个粒子的影响，这个范围就是光滑核半径。确定合理的光滑核半径大小，能在保证仿真效率的情况下，得到准确模拟效果。图虚拟场景中流体的模拟流体与布料碰撞过程的动态仿真，即图，是物理仿真领域和计算机图形学的个研究热点。模拟不可压缩流体使用光滑流体粒子动力学,方法，该方法的基于粒子的性质允许研究人员简单明了的处理细节，例如水滴飞溅和小水滴的模拟。基于料的出现也非常常见，如虚拟的桌布，人物服饰，游戏人物披风等。布料模拟仿真的应用包括虚拟试衣三维服装设计软件三维动画技术等各大领域。另外，流体运动状态模拟也是影视游戏和仿真领域中的个重要元素如个热点，布料模拟仿真技术直都受到各邻域科研工作者的广泛关注。所谓布料模拟技术，其基本方法就是根据合适的布料结构模型，利用相关力学公式进行推导，并实时更新以达到真实的模拟效果。在动画游戏等场景中，布分析实验条件流体模拟测试流体布料的耦合模拟测试本章小结第章工作总结与展望本文工作总结工作展望致谢参考文献附录万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章绪论研究背景上个世纪年代以来，作为计算机仿真领域的使用加速本章小节第章仿真系统设计与实现编程框架布料模拟流程流体粒子邻接表及其查找万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文流体模拟过程流体布料耦合流布耦合算法碰撞检测算法本章小结第章实验结果及和编程本章小节第章关键技术的研究布料的模拟计算基于的流体模拟技术方法算法思想网格点采样与粒子邻接表技术流布耦合技术基于动态边界的流布耦合算法膨胀式粒子布料连续碰撞检测方法料网格点采样连续碰撞检测研究内容本文体系结构本章小节第章仿真系统软硬件环境图形硬件的最新发展及应用渲染基本功能渲染管线与可编程管线并行计算早期计算,万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文目录摘要目录第章绪论研究背景课题的研究意义国内外研究现状布料的仿真模拟流体的模拟算法流体布料耦合算法布,万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文目录摘要目录第章绪论研究背景课题的研究意义国内外研究现状布料的仿真模拟流体的模拟算法流体布料耦合算法布料网格点采样连续碰撞检测研究内容本文体系结构本章小节第章仿真系统软硬件环境图形硬件的最新发展及应用渲染基本功能渲染管线与可编程管线并行计算早期计算和编程本章小节第章关键技术的研究布料的模拟计算基于的流体模拟技术方法算法思想网格点采样与粒子邻接表技术流布耦合技术基于动态边界的流布耦合算法膨胀式粒子布料连续碰撞检测方法使用加速本章小节第章仿真系统设计与实现编程框架布料模拟流程流体粒子邻接表及其查找万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文流体模拟过程流体布料耦合流布耦合算法碰撞检测算法本章小结第章实验结果及分析实验条件流体模拟测试流体布料的耦合模拟测试本章小结第章工作总结与展望本文工作总结工作展望致谢参考文献附录万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章绪论研究背景上个世纪年代以来，作为计算机仿真领域的个热点，布料模拟仿真技术直都受到各邻域科研工作者的广泛关注。所谓布料模拟技术，其基本方法就是根据合适的布料结构模型，利用相关力学公式进行推导，并实时更新以达到真实的模拟效果。在动画游戏等场景中，布料的出现也非常常见，如虚拟的桌布，人物服饰，游戏人物披风等。布料模拟仿真的应用包括虚拟试衣三维服装设计软件三维动画技术等各大领域。另外，流体运动状态模拟也是影视游戏和仿真领域中的个重要元素如图，是物理仿真领域和计算机图形学的个研究热点。模拟不可压缩流体使用光滑流体粒子动力学,方法，该方法的基于粒子的性质允许研究人员简单明了的处理细节，例如水滴飞溅和小水滴的模拟。基于的方法，只考虑周围定范围的粒子对个粒子的影响，这个范围就是光滑核半径。确定合理的光滑核半径大小，能在保证仿真效率的情况下，得到准确模拟效果。图虚拟场景中流体的模拟流体与布料碰撞过程的动态仿真，即流布耦合，是物理仿真的个重要分支，它以流体和布料模型为基础，研究流体与布料在同个场景运动过程中是否有碰撞产生，以及对产生的碰撞如何进行处理。本论文将连续碰撞检测应用到流布耦合中，用来解决流布耦合过程中出现的布料被流体穿透的问题，同时考虑流体粒子半径以及布料厚度，提万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文出膨胀式的连续碰撞检测方法。并且将系统映射到上，极大地提高了流布耦合算法的实时性。碰撞检测,是日常生活中特别常见的事实，同个空间区域不能在同个时间内存在不同的物体如图所示。良好的碰撞检测算法在场景游戏和三维仿真系统里面至关重要，碰撞检测的计算结果错误及计算效率的低下，将直接导致游戏体验不良和三维仿真的失败。因此碰撞检测是三维仿真领域的重要组成部分，它的主要任务就是检测运动中的模型与其他模型间动态模型和静态场景间是否存在交叉干涉。同时能够准确地计算出碰撞发生的时间位置信息和深度等信息。碰撞检测在各大领域都有重要的研究意义和长久的研究历史。图两个实体发生碰撞目前，随着计算机技术的飞速发展，不同领域对碰撞检测的要求越来越高。主要在于碰撞检测的准确性和实时性。而且，随着三维虚拟场景中的模型规模变得愈来愈大，场景组织结构日渐复杂，人们对于场景交互的要求也越来越高。如图所示，在复杂的场景下，快速运动的飞艇不仅要快速与静态的复杂场景做碰撞检测，还需要能有效的避免与其它飞艇的碰撞。这些苛刻的要求都使得碰撞检测变得越来越复杂，因而不得不使用有效的方法减少相交测试的数目，另外也使得不同领域的精确而高效的碰撞检测成为个长期研究热点。万方数据杭州电子科技大学硕的大概内容。万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文第章仿真系统软硬件环境图形硬件的最新发展及应用摩尔定律告诉我们在同样价格条件下，每隔个月集成电路上可以容纳的晶体管的数目便会增加倍，其性能也会随之提升倍。如今图形硬件的飞速发展，导致其性能的提升速度在定程度上已经超过了发展的摩尔定律。现在最新的图形硬件和基于架构的计算卡将超强处理能力先进的控制特性以及可改变行业面貌的散热与静音功能集于身，造就了类全新级别的超高性能显卡。年月日公司推出的显卡，显存位宽为，采用纳米的制作工艺，使用核心，包含亿个晶体管，拥有,个核心比核心数量多和个纹理单元，单精度处理能力高达，万亿次浮点运算，双精度处理能力则高达，并且支持新型技术，可自动提升图形性能，支持解锁电压和高级控制等高级功能，让玩家可以更大限度地控制游戏和自定义超频，并且可与额外的组成模式，以实现更高的性能。是基于架构的计算处理器，它的工作内容仅是高密度并行计算，不涉及计算及视频输出。自发布以来，就得到了不同用户群的广泛支持。它的特点毋庸置疑，就是利用强大的并行计算能力打造小型化经济化的个人超级计算机，又具有成本低功耗低体积小等特点。图如图所示，即为本人在该课题所使用的主流计算卡是在年月推出的款高端专业图形卡，基于图形处理器，采用台积电工艺制造，并且支持卡。图形处理器是个大的芯片，集成晶体管数量多达多亿个，内部包括组阵列，每组包含个流处理器，万方数据杭州电子科技大学硕士学位论文总计个为了提高良品率，最终只开启了其中的组，即个。的核心频率为，浮点性能单精度双精度。显存位宽是，容量搭配并支持错误校验，带宽为。并使用个位内存接口连接。工作频率是兆赫兹，内存兆赫兹。目前，越来越多的人开始致力于基于图形硬件的通用计算的研究，研究人员已经成功的将图形硬件用于科学计算计算几何图像处理物理仿真等领域。针对的可编程性，已经出现的大量的开发语言。最早的开发语言是汇编指令，方面它依赖于特定的，另方面对于数千条指令的大型着色器的开发十分困难。这种情况下，出现了多种高级着色语言，其中包括中的着色语言，公司的，微软公司的等，它们都采用了高级语言的形式，对比汇编指令具有高开发效率，易于理解和重用，易于调试和维护等特点。为了更好地实现与的“协同处理”，和出现了。是用于计算的开发环境，使用替代来处理数据计算工作，并对所进行的计算进行内存分配和管理。则是个由以及其它类型的处理器组成的异构平台编写程序的框架。除了扩展了用于图形生成之外的能力，还提供了基于任务分割和数据分割的并行计算机制。尽管已经有了多种高级着色语言和许多开发工具，将计算密集型的应用从移植到上运行依然存在着许多困难。方面，具有内在的并行处理能力，它擅长的是对大型流数据中的每个数据单元高效的进行类同处理，而具有很强的复杂控制流程，它擅长进行逻辑复杂的数据处理。另方面，目前的和在数据总线上仍然存在瓶颈。从上无法直接访问内存中的数据，它只能高效的访问显存，着色器只能对纹理数据进行只读访问，而将着色器的输出读回到可以访问的内存也将带来效率上的惩罚。综合来说，为了成功地利用的计算力，必须解决从内存模式到纹理模式的移植问题，并尽量减少和间的数据交换。渲染基本功能本课题中使用作为主要的渲染工具，是个与硬件无关的种软件接口，其中包