Использование пространственного разбиения при реализации взаимодействия систем частиц с виртуальной средой на GPU
Аннотация
Одним из наиболее распространенных типов взаимодействия объектов друг с другом являются столкновения, или коллизии. В работе предложены распределенные методы и алгоритмы вычисления точек коллизий при моделировании взаимодействия систем частиц с объектами виртуальной среды. Рассматриваемые решения основаны на пространственном разбиении трехмерной сцены с помощью регулярной сетки, построение которой выполняется в масштабе реального времени на современном многоядерном графическом процессоре с поддержкой архитектуры параллельных вычислений CUDA. Поиск точки столкновения для каждой частицы также производится на GPU. Для этого анализируются возможные пересечения траектории движения частицы с полигонами, принадлежащими ячейкам сетки, пройденным частицей за промежуток времени между рендерингом текущего и предыдущего кадров изображения виртуальной сцены. На основе предложенных методов и алгоритмов созданы программные модули для систем визуализации трехмерных виртуальных сцен, обеспечивающие распределенное моделирование и визуализацию коллизий систем частиц с объектами виртуальной среды на CUDA-совместимом графическом процессоре в масштабе реального времени. Данные модули прошли успешную апробацию и показали свою применимость в имитационно-тренажерных комплексах и системах виртуального окружения.
При поддержке: Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта № 16-07-00796.
Об авторах
А. В. Мальцев
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук
Россия
Россия
Д. В. Омельченко
Федеральный научный центр Научно-исследовательский институт системных исследований Российской академии наук
Россия
Россия
Список литературы
1. Ming C. Lin, Gottschalk S. Collision detection between geometric models: a survey // Proc. of IMA conference on mathematics of surfaces. 1998. V. 1. Р. 602–608.
2. Reeves W. T. Particle systems – a technique for modeling a class of fuzzy objects // Computer Graphics. SIGGRAPH. 1983. P. 359–376.
3. Baciu G., Wong S.-K. Image-based techniques in a hybrid collision detector // IEEE Trans. on Visualization and Computer Graphics. 2003. V. 9. P. 254–271.
4. Kolb A., Latta L., Rezk-Salama C. Hardware-based Simulation and Collision Detection for Large Particle Systems // Proc. of the ACM SIGGRAPH/EUROGRAPHICS conference on Graphics hardware. 2004. P. 123–131.
5. Мальцев А. В., Страшнов Е. В. Использование z-буфера для поиска столкновений частиц с объектами 3D сцены // Тр. НИИСИ РАН. 2018. Т. 8. № 1. C. 52–55.
6. Havran V., Herzog R., Seidel H.-P. On the fast construction of spatial hierarchies for ray tracing // Proceedings of the 2006 IEEE Symposium on Interactive Ray Tracing. 2006. P. 71–80.
7. Torres R., Martin P. J., Gavilanes A. Ray casting using a roped BVH with CUDA // 25th Spring Conference on Computer Graphics (SCCG 2009). P. 107–114.
8. Мальцев А. В. Построение адаптивной регулярной сетки трехмерной сцены в реальном режиме времени // Программные продукты и системы. 2010. № 4. C. 41–45.
Рецензия
Для цитирования:
Мальцев А.В., Омельченко Д.В. Использование пространственного разбиения при реализации взаимодействия систем частиц с виртуальной средой на GPU. Вестник кибернетики. 2018;(3 (31)):181-187.
For citation:
Maltsev A.V., Omelchenko D.V. Using Spatial Subdivision in Implementing the Interaction of Particle Systems with Virtual Environment on GPU. Proceedings in Cybernetics. 2018;(3 (31)):181-187. (In Russ.)
Просмотров:
163
Послать статью по эл. почте 