光線追蹤中場(chǎng)景數(shù)據(jù)的層次包圍盒的并行創(chuàng)建及遍歷算法的開題報(bào)告

光線追蹤中場(chǎng)景數(shù)據(jù)的層次包圍盒的并行創(chuàng)建及遍歷算法的開題報(bào)告一、研究背景隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算能力的增強(qiáng)，以及圖形學(xué)研究的深入，光線追蹤渲染技術(shù)在電影、游戲等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。光線追蹤算法的核心在于場(chǎng)景數(shù)據(jù)的處理，因此優(yōu)化場(chǎng)景數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的效率對(duì)提高光線追蹤的性能具有重要的作用。包圍盒是一種簡(jiǎn)單而有效的場(chǎng)景數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于判斷光線和物體是否相交。在光線追蹤中，層次包圍盒（BVH）常被用來(lái)表示場(chǎng)景中的三維物體，加速場(chǎng)景數(shù)據(jù)的遍歷。然而，隨著場(chǎng)景數(shù)據(jù)的增加，BVH的構(gòu)建及遍歷算法需要同時(shí)考慮到效率和擴(kuò)展性，因此進(jìn)行并行優(yōu)化是目前研究的熱點(diǎn)之一。二、研究?jī)?nèi)容本論文將主要研究光線追蹤中場(chǎng)景數(shù)據(jù)的層次包圍盒的并行創(chuàng)建及遍歷算法。具體包括：1.層次包圍盒的構(gòu)建算法：提出一種并行構(gòu)建算法，將三維物體劃分為一系列子集，使每個(gè)子集的物體數(shù)量在分布上盡可能均勻，同時(shí)使用光線間隔層次（SAH）方法來(lái)調(diào)整包圍盒的劃分點(diǎn)，以達(dá)到最優(yōu)的包圍盒分布和最小化包圍盒數(shù)量。2.層次包圍盒的遍歷算法：提出一種并行遍歷算法，基于GPU的流處理器架構(gòu)，通過空間劃分來(lái)實(shí)現(xiàn)BVH的遍歷，并將結(jié)果映射回主內(nèi)存。3.實(shí)驗(yàn)及性能評(píng)價(jià)：在真實(shí)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過測(cè)量算法的構(gòu)建及遍歷時(shí)間、剖面圖、光線追蹤效率等指標(biāo)來(lái)評(píng)價(jià)算法的性能和可擴(kuò)展性。三、研究意義本文研究的光線追蹤中場(chǎng)景數(shù)據(jù)的層次包圍盒的并行創(chuàng)建及遍歷算法，具有以下三個(gè)方面的研究?jī)r(jià)值。1.提高光線追蹤的性能：通過優(yōu)化層次包圍盒的構(gòu)建及遍歷算法，可以有效地提高光線追蹤的渲染速度和精度，提高用戶體驗(yàn)。2.探索并行計(jì)算技術(shù)在光線追蹤中的應(yīng)用：本論文主要研究基于GPU的并行計(jì)算技術(shù)在光線追蹤中的應(yīng)用，為光線追蹤算法的優(yōu)化提供了一種新的思路。3.拓展光線追蹤的應(yīng)用領(lǐng)域：光線追蹤不僅在游戲、電影等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，還可以用于機(jī)器人、虛擬現(xiàn)實(shí)等多個(gè)領(lǐng)域。本論文研究的優(yōu)化算法也為這些領(lǐng)域的應(yīng)用提供了理論支持和技術(shù)基礎(chǔ)。四、研究方法與步驟本文將主要采用實(shí)驗(yàn)和算法設(shè)計(jì)兩種方法來(lái)進(jìn)行研究。1.實(shí)驗(yàn)方法：在真實(shí)數(shù)據(jù)集上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過觀察算法的構(gòu)建及遍歷時(shí)間、剖面圖、光線追蹤效率等指標(biāo)，對(duì)算法的性能和可擴(kuò)展性進(jìn)行評(píng)價(jià)和比較。2.算法設(shè)計(jì)方法：結(jié)合對(duì)已有算法的綜述和對(duì)新方法的探索，提出一種優(yōu)化的并行構(gòu)建及遍歷算法，通過實(shí)驗(yàn)方法對(duì)新算法在性能和可擴(kuò)展性等方面的表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)估。五、預(yù)期成果本論文預(yù)期將得到以下成果：1.提出一種基于GPU的層次包圍盒的并行構(gòu)建及遍歷算法，具有較高的效率和可擴(kuò)展性。2.在真實(shí)數(shù)據(jù)集上對(duì)算法進(jìn)行測(cè)試，并通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明新算法的性能和可擴(kuò)展性優(yōu)于現(xiàn)有算法。3.為光線追