[發明專利]基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統及其應用

無效

• 申請號: 201210133842.5
• 申請日: 2012-04-28
• 公開（公告）號: CN103377460A
• 公開（公告）日: 2013-10-30
• 發明（設計）人: 馬俊
• 申請（專利權）人: 上海明器多媒體科技有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G06T13/20
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及一種用于群體動畫模擬的插件系統，尤其是涉及一種基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統及其應用。

背景技術

在數字娛樂領域，目前的群體動畫解決方案往往局限于依靠CPU運算來實現。例如使用廣泛的群體動畫解決方案Massive。Massive是一個完整的產品，包括骨架設計，運動混合，剛體動力學，布料模擬，代理設置，位置布局，動作設計，皮膚榜定，材質紋理，燈光工具等等。

近年來，圖形處理器(Graphic?Processing?Unit，GPU)獲得了迅猛的發展，在很多領域已經出現了基于GPU硬件的計算解決方案，例如醫學和數字娛樂領域。CUDA不需要借助圖形學API，并采用了比較容易掌握的類C語言進行開發。開發人員能夠從熟悉的C語言比較平穩地從CPU過渡到GPU，而不必重新學習語法。當然，要開發高性能的GPU通用計算程序，開發人員仍然需要掌握并行算法和GPU架構方面的知識。與以往的GPU相比，支持CUDA的GPU在架構上有了顯著的改進，一下兩項改進使CUDA架構更加適用于GPU通用計算：一是采用了統一處理架構，可以更加有效地利用過去分布在定點渲染器和像素渲染器的計算資源；二是引入了片內共享存儲器，支持隨機寫入(scatter)和線程間通信。但是GPU還沒用在計算機群體行為模擬方面出現具體應用。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種擴展性好、可提升運算速度和質量的基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統及其應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統，該插件系統安裝于含有三維動畫軟件Maya的計算機中，所述的插件系統包括處理器、緩存器和顯示器，所述的處理器分別連接緩存器和顯示器。

所述的處理器包括依次連接的群組控制單元、群體行為編輯單元、效果預覽單元和渲染單元。

所述的群體行為編輯單元中設有GPU和CPU混合的運算模塊。

一種基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統的應用，包括以下幾個步驟：

1)群組控制單元調用緩存器中的場景，并選擇場景中需建立群組的粒子，建立群組節點，對群組節點進行編輯；

2)群體行為編輯單元編輯群組的群體行為，并添加可加強群體行為控制的動力學表達式；

3)效果預覽單元將場景顯示在顯示器中，預覽群體效果，并將符合要求的結果保存至緩存器；

4)渲染單元對場景進行燈光渲染。

所述的群體行為包括地形匹配、自身碰撞檢測、障礙物碰撞檢測、漫游、目標跟隨、目標逃跑、隊列對齊、隊列分散和路徑跟隨。

所述的群體行為通過C++底層人工智能算法和基于CUDA架構的GPU算法進行編輯。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1)結合了C++底層人工智能算法(地形匹配、自身碰撞檢測、障礙物碰撞檢測、漫游、目標跟隨、目標逃跑、隊列對齊、隊列分散和路徑跟隨等等)、CUDA架構GPU算法和三維動畫軟件Maya中的角色動畫制作模塊和動力學模塊，填補了Maya在群體動畫制作方面的空白，由于采用了優化的底層算法，為群體動畫中的海量數據提供了高效的交互性；

2)具有良好的擴展性，可與Maya無縫銜接，用戶可以依據自己的需要進行定制；

3)高效性，融合了CPU和GPU運算，提升了運算速度，結合GPU的硬件加速技術，使系統達到實時渲染的效果。

附圖說明

圖1為本發明系統的結構示意圖；

圖2為本發明的流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。

如圖1所示，一種基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統，該插件系統安裝于三維動畫軟件Maya中，所述的插件系統包括處理器1、緩存器2和顯示器3，所述的處理器1分別連接緩存器2和顯示器3。所述的處理器1包括依次連接的群組控制單元、群體行為編輯單元、效果預覽單元和渲染單元。所述的群體行為編輯單元中設有GPU和CPU混合的運算模塊。

如圖2所示，一種基于GPU和CPU混合運算的群體動畫插件系統的應用，包括以下幾個步驟：

1)群組控制單元選擇Maya場景中需建立群組的粒子，建立群組節點，并對群組節點進行編輯，可采用筆刷工具定位粒子；