导读:本文包含了光路追踪论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:光路,激光,聚变,几何,惯性,能量,激光束。
光路追踪论文文献综述
李壮[1]（2019）在《基于分布式存储的大规模场景并行光路追踪方法》一文中研究指出数字创意产业是现代信息技术与文化创意、设计服务逐渐融合后的新兴经济形态,被国家列为重点培育的五大战略性新兴产业之一。图像渲染是数字创意产业的关键支撑技术之一,也是最耗时的环节。真实感渲染由于需要处理复杂的光照模型,渲染一幅图片需要数小时的时间,而完成一部动漫作品的时间将达到千万小时。随着产业的发展,用于渲染的场景的复杂度越来越高,渲染结果要求的精细度也在提高。如何充分利用现有的数字仿真成果和计算机的计算能力,更好更快地得到渲染结果,已经成为高度真实感渲染领域的迫切需求。超级计算机是具有远超个人电脑计算能力的一种计算机,超级计算机已经广泛应用于需要大量计算的科研、国防和商业领域。利用超级计算机对渲染应用进行并行加速,是一个研究方向,由于渲染计算兼具计算量高数据量大的特点,在超级计算机上进行渲染研究也具有很大的挑战。本文的研究和开发就是在神威·太湖之光超级计算机上进行的。高真实感的渲染结果和宏大的视觉效果,对场景建模精度和场景规模的要求也在提高。光路追踪算法需要将场景数据全部加载到内存才能进行光线和场景中物体的求交检测,日益增长的模型复杂度对实现高效可扩展的光路追踪算法带来挑战。为解决这一问题,基于内外存调度的光路追踪和基于分布式内存的光路追踪方法被提出。其中,内外存调度通过将绘制要用到的局部数据从外存加载到内存,通过内外存数据交换来实现复杂模型的渲染,存在数据局部性和存储层次传输带宽的瓶颈,扩展性不足;分布式内存光路追踪方法通过将场景数据分布式存储到不同节点的内存,从而实现大规模场景的绘制。这两类方法目标均是在提高计算资源的利用率的同时,提升数据的局部化,从而提高并行效率。目前,如何在减少数据获取开销的同时,保证光线计算任务的负载均衡,依然是一个具有挑战的问题。本文基于神威·太湖之光高性能计算机,提出基于分布式内存系统的大规模场景并行光路追踪方法,通过高效的场景划分方式,将场景的几何数据分散到多个节点进行存储,并基于分布式存储场景实现并行光照计算。本文提出四种场景划分和分布式存储发方法,包括场景随机化划分和存储方法、基于场景几何对象大小的均衡场景划分的存储方法、基于莫顿码的场景分散划分和存储方法、基于莫顿码的场景集中划分和存储方法,并比较了四种分布式存储场景的光路追踪并行效率。此外,本文利用非阻塞通信和双缓冲策略对各个节点间的通信进行了优化,从而在保证光路追踪算法强扩展性的同时,提升算法弱扩展性。实验结果表明,本文方法可以有效渲染100GB以上的超大规模场景,在30万核下,相对于5万核,程序整体的并行效率可达50%以上。四种划分存储方法中,基于莫顿码的场景集中划分和存储方法光路追踪用时最少,基于文件大小的划分存储方法读取文件和建树所用时间最少。本文的方法在场景数据规模和光线计算任务并行两方面,都具有良好的扩展性。本文的创新主要是将莫顿编码与几何模型划分相结合,提出基于莫顿码的场景几何集中划分方法,提升了构建的KD的质量,减少了光路追踪求交计算的时间。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-20）
刁晓娜[2]（2019）在《基于自适应光线采样的并行光路追踪方法》一文中研究指出近年来随着计算机硬件和图形学的发展,影视动漫产业得到了极大的发展,与此同时计算机3D技术在影视动漫制作过程中发挥着越来越重要的作用。而高度真实感渲染技术是3D影视动漫制作的核心环节之一,高度真实感的绘制的目的是针对CG场景生成真实照片级别的图像。目前由于计算机的计算能力有了质的提升以及人们日益增长的观影、游戏等需求,精确模拟光线传播来创建出更加接近于真实景物的图像变得非常重要,而全局光照模型就是能实现这一技术的一种重要模型,它能计算出光能在场景中所有的传播路径。而光路追踪是实现全局光照绘制的基本方法之一,其通过逆向追溯在真实世界中传播的光线的路径来模拟光在场景中与物体相互作用所产生的一系列物理效果,从而将输入的叁维场景转化为具有逼真光效的图像[1]。光路追踪是计算机图形学的一个研究热点,基于光路追踪的真实感渲染在虚拟现实、影视特效、叁维仿真等领域都有着非常好的应用和研究价值。目前,光路追踪算法广泛使用均匀光线采样,每个成像点采样相同数目的光线。这种方式存在图像质量和计算时间的矛盾:低采样率,计算时间短,图像噪声多,成像质量差;高采样率,图像噪声少,成像质量高,但计算时间长。而随着现在3D游戏和虚拟现实等的发展,基于交互的实时应用对绘制的图像质量要求越来越高,这就要求光路追踪像素发射光线数目达到K级别,光照计算量大,绘制时间长,6需研究并行光路追踪方法加速绘制流程,其对于加速影视动漫产业制作流程具有重要的实用价值和意义。而目前大部分可行的并行方法是将成像区域分块,以块为并行计算任务基元,将计算任务分给多个节点并行计算可有效减少绘制时间。这种模式实现方便,但是并行粒度粗,不同光线的计算时间并不相同,导致各节点间的计算时间差异更大,各节点之间的计算任务会出现负载不均衡。针对并行光路追踪中均匀光线采样的噪声问题和并行光线计算任务的负载不均衡问题,本文的主要工作是提出一种基于自适应光线采样的并行光路追踪方法。在预处理阶段,利用协方差追踪法得到光线的频率域信息,进而得到每个像素对应的自适应采样点数;同时结合光线频率和光路追踪的层数得到单条光线计算时间复杂度的预估值。在绘制阶段,利用预处理估算得到的数据来计算绘制图像上每个分块区域的光线任务的复杂度,据此进行任务分发,使每个节点获得的总任务复杂度较为相近,实现负载均衡。实验结果表明,该方法相较于传统光路追踪光线均匀采样方法,既能在发射同样多数目光线的前提下减少绘制噪声,提升绘制质量,又能保证并行绘制时各个节点之间的负载均衡,可扩展性强,能达到高效的加速比。(本文来源于《山东大学》期刊2019-05-20）
马洪阳[3]（2018）在《面向神威太湖之光的并行光路追踪绘制引擎的实现》一文中研究指出数字媒体产业被认为是数字技术和文化娱乐产业相融合而产生的内容创新型产业[11,进入21世纪以来发展尤其迅速,已经在高性能计算领域逐步成为最活跃的应用之一,拥有大量用户,同时数字媒体产业也是我国近些年来大力发展的战略性新兴产业。随着国家文化产业的快速发展,文化创意产业对影像呈现精度、质量和规模的需求越来越高,其大规模计算任务和数据存储需求给数字媒体真实感渲染与视觉特效仿真提出新的挑战。自2009年,我国首台P级超级计算机研制成功以来,我国高性能计算技术快速发展,目前高性能计算机的计算能力已从P级跨入了 E级计算时代,计算和存储能力均达到新的高度,超级计算机的计算核心数目也从几十万个扩展到几百万个。通常高性能计算机主要运用于需要大量运算的工作,譬如天气预测、气候研究、地震模拟、分子模型、密码分析等。使用高性能计算机来进行高度真实感渲染的尝试并不是很多,而且国内外针对高性能计算机的数字媒体高度真实感渲染应用也不成熟,因此基于国产高性能计算机开发一套功能全面的、稳定可靠的真实感渲染系统有很高的应用价值,而如何充分利用E级计算时代的高性能计算能力满足大规模高度真实感渲染需求是本项目解决的关键问题。目前大部分渲染系统实现并行渲染都是基于GPU实现的,本文基于国产CPU异构众核架构实现并行渲染,能够推动国产高性能计算机在图形渲染领域的应用,同时推动我国在数字媒体领域的研究和应用达到国际先进水平。本文所做的工作为国家重点专项《数字媒体高真实感并行渲染关键技术与高性能应用软件系统》的一部分,本文主要针对国产高性能计算机——神威太湖之光,研发并部署一个高并行效率的高度真实感渲染引擎,使其能够在高性能计算机上取得良好的并行效率。本文的主要工作包括以下几个方面:首先对场景文件进行处理,包括定义场景文件规范以及场景文件加载,本文使用XSD对场景文件中的元素数据类型和属性进行定义,使用Xerces-C++解析场景文件将场景文件中的场景信息加载进内存。其次建立通信机制实现主从节点间的并行渲染。然后将场景任务划分分解,分发给各个子节点,从而实现负载均衡。建立叁层调度机制,在第二层建立多个计算主节点,缓解第叁层从节点与第一层主节点间的通讯压力。建立容错机制,主节点对从节点进行心跳监听,发现节点异常立即将其渲染任务转移至正常节点,保证渲染任务的正常进行。最后针对神威太湖之光国产高性能计算系统进行渲染引擎的部署测试工作。整个引擎的最终目标是能够高效稳定的运行在神威太湖之光国产高性能计算系统上,但是由于神威太湖之光使用国产处理器以及其特有的编译器,引擎的部署工作相对复杂。部署成功后还要做一些并行测试,使其最终在叁十万核级别的并行效率超过60%。(本文来源于《山东大学》期刊2018-04-20）
杨容,杭旭登,翟传磊,李双贵,齐进[4]（2015）在《激光光路追踪模拟中的高精度求交算法》一文中研究指出分析激光光路追踪模拟中求交算法非物理解的原因,提出一种基于非线性方程组的求交算法.针对各种相交角度,新算法的数值描述更具有一般性,并且结合矩阵预处理技术,提高了数值算法的稳定性.数值结果表明新算法具有更好的精度和适应性,在LARED集成程序的应用中展示了良好的模拟效果.(本文来源于《计算物理》期刊2015年02期）
李欣[5]（2015）在《远场几何光路追踪唯象模型》一文中研究指出在激光靶耦合流体模拟程序中,相对于传统几何光路追踪方法,Wigner分布函数光路追踪方法可以描述激光衍射效应;但Wigner分布函数方法需要大量的激光光线来刻画激光能量在相空间的分布,降低了流体计算效率。基于Wigner分布函数方法提出了一个唯象模型,可以用较少的光线刻画宏观特征。该模型将Wigner分布函数分解成坐标空间与相空间两部分函数的乘积,并假定相空间分布函数具有特定的形式。该模型适用于空间相干度较低的实际光束,成功描述了OMEGA激光器光束,并且可以描述经过连续相位板匀滑后的实际光束。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2015年03期）
李欣,郝亮[6]（2014）在《基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型》一文中研究指出提出一种基于几何光路追踪方法并可在流体模拟程序中实现在线计算的激光交叉束能量转移(CBET)耦合模型。借助由激光逆轫致吸收公式引入的泵浦激光功率密度在流体网格尺度上的计算公式,该模型可计算探针激光束中每根光线所携带的能量经过与泵浦激光场相互作用带来的损失(或增加),从而实现激光能量在束间的转移。反复迭代的计算方法解决了由于激光束间能量转移与光线历史相关并且束间强耦合带来的方程求解困难。模型很容易推广到多束激光束两两能量交换的情形,也可用于研究逆轫致吸收和激光等离子体相互作用等物理内容。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2014年05期）
李欣[7]（2013）在《利用几何光路追踪实现激光束间能量转移方法研究》一文中研究指出间接驱动惯性约束聚变中,在激光注入口附近由于激光等离子相互作用引起的束间能量转移将极大地影响点火成败。通过引入由激光标量场定义的Wigner分布函数,并利用其满足的刘维方程,我们建立了自洽的几何光路追踪模型。与传统模型相比,该方法从理论上给出了光线携带的初始能量并自然地包含了相位信息,可以合(本文来源于《第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集》期刊2013-08-15）
李欣[8]（2013）在《激光光路追踪Wigner分布函数方法》一文中研究指出提出了一种考虑衍射效应的激光几何光路追踪方法。引入由激光标量场定义的Wigner激光能量相空间分布函数,并给出该函数满足的刘维尔运动方程。Wigner分布函数用来描述经过空间任一点沿任一方向传输的激光光线上的能量分配。激光能量沿由波包色散关系定义的光线轨迹保持不变(真空中)或者衰减(等离子体中)。与传统几何光路追踪方法相比,该方法从理论上给出了激光光线初始携带能量份额的计算方法,并且将激光标量场的相位信息自然地包含在Wigner分布函数的定义里。算例表明,该方法与解析模型及广泛使用的菲涅耳衍射积分方法结果一致。(本文来源于《强激光与粒子束》期刊2013年07期）
吕信,莫则尧[9]（2011）在《基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算》一文中研究指出在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。为了适应大规模、高效率的数值模拟需要,本文提出了分组流水线的光路追踪并行策略,能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性。(本文来源于《计算机工程与科学》期刊2011年03期）
吕信[10]（2009）在《激光能量沉积光路追踪法及其并行化》一文中研究指出在激光驱动惯性约束聚变的数值模拟中,通常使用光路追踪法来计算激光能量沉积。它是把一束激光划分为大量的光线,然后根据每条光线通过物理求解域的路径和状态来计算能量沉积。本文讨论采用光路追踪法计算激光能量沉积的方法、实施过程中需要解决的实际问题。首先介绍了光路追踪法的基本思想,给出了一般的光路方程、激光能量沉积公式、激光脉冲强度的时间和空间分布模型,分别讨论了二维直角坐标和二维柱坐标下的激光能量沉积计算。其次,对已有光路追踪模块做了一些改进,如将计算节点电子数密度的插值方法改为双线性插值；增加了直线型的真空光路模型,给出了与双曲型模型的不同应用特点；为计算激光驱动产生X光激光的应用增加了线聚焦的计算模型。在此基础上,我们编制了一个新的叁维光路追踪程序,可以计算任意方向的光线通过网格的轨迹,能够更准确地模拟真实的激光光束在柱型腔靶中的叁维散射,提高了数值精度和计算效率,并设计了数据输入输出、光线绘制的可视化接口以便于分析模拟结果。编制的程序模块已经用于研究工作,在应用中取得了良好的效果。为了适应大规模、高置信度的数值模拟需要,本文还讨论了光路追踪法的并行策略,给出了一种分组流水线的光路追踪并行算法,并予以实施,结果表明它能够充分提高大量光线在区域分解网格下的并行性,使得大规模并行计算时的效率比未分组流水线方法提高百分之叁十以上。(本文来源于《中国工程物理研究院》期刊2009-11-01）
光路追踪论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
近年来随着计算机硬件和图形学的发展,影视动漫产业得到了极大的发展,与此同时计算机3D技术在影视动漫制作过程中发挥着越来越重要的作用。而高度真实感渲染技术是3D影视动漫制作的核心环节之一,高度真实感的绘制的目的是针对CG场景生成真实照片级别的图像。目前由于计算机的计算能力有了质的提升以及人们日益增长的观影、游戏等需求,精确模拟光线传播来创建出更加接近于真实景物的图像变得非常重要,而全局光照模型就是能实现这一技术的一种重要模型,它能计算出光能在场景中所有的传播路径。而光路追踪是实现全局光照绘制的基本方法之一,其通过逆向追溯在真实世界中传播的光线的路径来模拟光在场景中与物体相互作用所产生的一系列物理效果,从而将输入的叁维场景转化为具有逼真光效的图像[1]。光路追踪是计算机图形学的一个研究热点,基于光路追踪的真实感渲染在虚拟现实、影视特效、叁维仿真等领域都有着非常好的应用和研究价值。目前,光路追踪算法广泛使用均匀光线采样,每个成像点采样相同数目的光线。这种方式存在图像质量和计算时间的矛盾:低采样率,计算时间短,图像噪声多,成像质量差;高采样率,图像噪声少,成像质量高,但计算时间长。而随着现在3D游戏和虚拟现实等的发展,基于交互的实时应用对绘制的图像质量要求越来越高,这就要求光路追踪像素发射光线数目达到K级别,光照计算量大,绘制时间长,6需研究并行光路追踪方法加速绘制流程,其对于加速影视动漫产业制作流程具有重要的实用价值和意义。而目前大部分可行的并行方法是将成像区域分块,以块为并行计算任务基元,将计算任务分给多个节点并行计算可有效减少绘制时间。这种模式实现方便,但是并行粒度粗,不同光线的计算时间并不相同,导致各节点间的计算时间差异更大,各节点之间的计算任务会出现负载不均衡。针对并行光路追踪中均匀光线采样的噪声问题和并行光线计算任务的负载不均衡问题,本文的主要工作是提出一种基于自适应光线采样的并行光路追踪方法。在预处理阶段,利用协方差追踪法得到光线的频率域信息,进而得到每个像素对应的自适应采样点数;同时结合光线频率和光路追踪的层数得到单条光线计算时间复杂度的预估值。在绘制阶段,利用预处理估算得到的数据来计算绘制图像上每个分块区域的光线任务的复杂度,据此进行任务分发,使每个节点获得的总任务复杂度较为相近,实现负载均衡。实验结果表明,该方法相较于传统光路追踪光线均匀采样方法,既能在发射同样多数目光线的前提下减少绘制噪声,提升绘制质量,又能保证并行绘制时各个节点之间的负载均衡,可扩展性强,能达到高效的加速比。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
光路追踪论文参考文献
[1].李壮.基于分布式存储的大规模场景并行光路追踪方法[D].山东大学.2019
[2].刁晓娜.基于自适应光线采样的并行光路追踪方法[D].山东大学.2019
[3].马洪阳.面向神威太湖之光的并行光路追踪绘制引擎的实现[D].山东大学.2018
[4].杨容,杭旭登,翟传磊,李双贵,齐进.激光光路追踪模拟中的高精度求交算法[J].计算物理.2015
[5].李欣.远场几何光路追踪唯象模型[J].强激光与粒子束.2015
[6].李欣,郝亮.基于光路追踪方法的激光交叉束能量转移模型[J].强激光与粒子束.2014
[7].李欣.利用几何光路追踪实现激光束间能量转移方法研究[C].第十六届全国等离子体科学技术会议暨第一届全国等离子体医学研讨会会议摘要集.2013
[8].李欣.激光光路追踪Wigner分布函数方法[J].强激光与粒子束.2013
[9].吕信,莫则尧.基于光路追踪法的激光能量沉积并行计算[J].计算机工程与科学.2011
[10].吕信.激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D].中国工程物理研究院.2009
论文知识图
