[发明专利]基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法

权利要求书

1.基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法，其特征在于，包括

在主机端，读取运行环境，创建图像缓存，再调用语言程序创建OpenCL图像对象；

在主机端，编译关于图像对象的内核程序，并在设置内核参数后，将内核程序发送至设备端；

在设备端，在内核初始化后，根据内核程序，同步线程束并执行控制流指令操作，其中控制流指令操作依次包括场景图多边形网格计算并且其中包括图形节点设置，任务划分，图形对象数据流通讯并且其中包括任务节点设置，递归算法分形图生成、IFS算法分形图生成与L系统算法分形图生成，纹理映射和渲染计算；

在设备端，根据渲染计算的结果，判断动态负载是否均衡，如果动态负载不均衡，依次进行场景图更新操作、图像缓存拷贝操作与内核执行并行归约操作，并根据内核执行并行归约操作的结果，再次进行判断动态负载是否均衡，从而进行循环操作；

在设备端，当动态负载均衡时，并行渲染计算的结果，再释放图像对象至主机端；所述的场景图多边形网格计算，包括执行数据分解功能的域分解，将复杂分形数据分解为近似相等的小数据块图形并设置图形节点；所述的任务划分，包括按照可并行计算的图形节点划分，进行不同层次的功能分解，再将若干个相互独立分形数据的图形节点进行并行渲染计算以及进行渲染顶点的快速计算；

所述的图形对象数据流通讯，包括在任务划分后形成的固定任务之间设置任务节点，并根据数据流并发执行任务节点。

2.根据权利要求1所述的基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法，其特征在于，所述的递归算法分形图生成，包括通过三分集形成原理计算三分集的递归算法和模拟树分形形态，设定分形元和改变分形元的偏转角度，在显示区域内生成koch曲线，实时绘制分形图，并进行分形图动态细分曲面着色计算；其中，递归算法分形图还设置二维分形图场景图节点。

3.根据权利要求2所述的基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法，其特征在于，所述的二维分形图场景图节点，包括通过L系统算法和IFS算法获得的二维分形图场景图节点；

所述的IFS算法分形图生成，通过Sierpinski迭代和仿射变换系数，完成分形图的自相似特点生成；

所述的L系统算法分形图生成，包括单规则L系统分形图生成和多规则L系统分形图生成。

4.根据权利要求1所述的基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法，其特征在于，所述的纹理映射，

包括固定在简单纹理坐标上的立方映射；

进一步包括随着镜头移动而更新的环境映射，即根据周围环境颜色变化计算物体表面颜色的映射；

进一步包括由网格三角形顶点确定的，增加细节纹理计算的法线映射；

进一步包括投影 纹理映射，将物体表面的所有三角形的纹理坐标，通过一系列图形变换，把物体坐标转换到投影空间坐标；

还包括一种阴影映射，以光源点作为摄像头位置进行渲染场景，结合观察点作为摄像头位置进行正常渲染，根据像素着色器中输出的深度来判断是否需要在像素上增加光照颜色。

5.根据权利要求1所述的基于游戏引擎和GPU并行处理的分形图生成与渲染方法，其特征在于，所述的渲染计算，包括

在OpenCL语言程序中，按照稀疏表和线段树结构加速优化场景图的数据结构，同步执行两个以上的内核函数，同时保持数据传输的异步执行，使分形图图像缓存快速加入渲染任务队列；

渲染后的图像缓存在设备端完成原子操作和并行归约混合操作；

执行OpenCL与运行环境中的DirectXAPI互操作；

从DirectX上下文创建OpenCL上下文，使用DirectX共享图像缓存中的图像对象，同时传输纹理数据至图像对象；

最后，OpenCL共享DirectX渲染图像缓存。