图形并行绘制与多屏显示技术剖析.ppt

几何校正－算法流程 (a) (b) (c) (d) 图形校正－常见问题 图形校正－解决方案 色彩匹配 1. 从相机中提取投影仪色彩特征‘ 2. 与标准色彩匹配； 3. 简化算法 边融合算法 硬件实现：物理过滤器 软件实现：Alpha通道设置 对策 交互式图形应用程序普遍存在帧间相似性（frame-to-frame coherence），完全突兀的帧是少的，理论上两帧之间只需进行少量的数据调整 保留模式系统中几何数据分布于绘制节点 只要能实现一种数据分布＋帧间调整的系统构架，就可能降低网络数据流量，避免带宽瓶颈 系统流程 客户端读入几何数据集G，对G进行剖分并构造Cell结构 在绘制第一帧之前，客户端以Cell为单位作归属判断，并根据归属关系将Cells分布到各个绘制节点 绘制第一帧 如用户改变视角，客户端计算新的几何变换矩阵并发指令到各个绘制节点，不重发G 5.绘制节点根据新的变换矩阵对本机所拥有的图元作归属判断。若某一图元归属于另一绘制节点，则将此图元发送到该绘制节点。若某一图元不再归属于本绘制节点，则将其删除。多个绘制节点之间发送和接收图元的过程称为调整（adjust）。调整之后，每个绘制节点都拥有且只拥有归属于它的图元 6.绘制新的帧 原型系统结构 多机加速和调整率 调整率c：通过网络的数据量和全部数据量之比 保留模式并行绘制系统受控的归属判断 立即模式并行绘制通过传送几何指令包分布绘制任务 由于立即模式并行绘制系统不拥有数据，几何数据发射的顺序完全由应用程序决定，而后者的行为是不可预测的 如果应用程序发射的几何数据在空间排列上是混乱的，可能使外包围盒过大，导致不必要的传输和绘制开销 对策 保留摸索并行绘制系统拥有特殊的优势：对数据的控制能力 对模型数据进行预处理，对模型进行剖分，生成紧凑的外包围盒 按合理的顺序发射数据 可降低图元归属于多个绘制服务器的概率。 Dragon模型的box剖分 Ball：比Box更进一步 Ball = (Pcenter, R, Geometry) Pcenter为中心点，R为半径，Geometry为Ball内的几何图元数据 一个Ball包含了空间上相近的一组几何元素 与立方体外包围盒相比，Ball定义了一个球，能更快的进行归属判断 Dragon模型的ball剖分 不平衡 负载不平衡的情况 实用有效的并行绘制负载平衡算法 平衡 负载平衡的情况 实用有效的并行绘制负载平衡算法 静态并行绘制负载平衡算法 问题 屏幕配置一旦完成，系统就处于被动等待的状态 依据“图元更易出现在屏幕中央”这一统计规律，因此其有效性也是统计意义上的 针对具体的图形应用的适应性差，不能满足高性能图形并行绘制的需要 动态并行绘制负载平衡算法 动态方法特点 利用所有图元的顶点位置、几何变换矩阵等几何数据作为输入计算负载平衡状态最佳的屏幕剖分，因此可以将统称为“基于几何数据分析”的方法。这些方法能根据应用程序的实际行为动态调整绘制负载的分配，具有较高的智能性。 基于几何数据分析的动态方法的不足 负载估算的精确度不足 计算开销过大 实施难度较大 基于时空转换的并行绘制负载平衡算法的原理 基于时空转换的并行绘制负载平衡算法的原理 以绘制服务器的工作时间作为其负载的度量 通过适当的算法将时间值转换为空间值 空间值控制对绘制服务器的任务分配 放弃了庞大的几何数据 一种相对 “轻量”的算法 流程 客户端发送几何变换矩阵和屏幕区域Aik到绘制节点Si，启动第k帧绘制，并通知负载平衡模块； Si完成Aik像素的绘制，通知客户端； 客户端主程序通知负载平衡模块，后者记录绘制时间tik； 所有Si绘制结束，拼接图像并输出； 负载平衡模块进行计算，得出屏幕剖分方式{Aik+1}，用做下一帧绘制任务分配。 屏幕剖分的三种方式 校区漫游程序实际效果 横轴为绘制帧数，纵轴为时间（秒），蓝线不使用负载平衡控制（固定分割屏幕），红线使用负载平衡控制。 横轴为绘制帧数，纵轴为最短绘制时间和最长绘制时间之比，蓝线不使用负载平衡控制（固定分割屏幕），红线使用负载平衡控制 实用的多屏并行绘制系统MSPR 保留模式的分布并行绘制系统 类OpenGL的保留模式编程API 对应用程序透明的图形对象分布策略，包括图形对象定义、删除、远程调用、绘制同步等机制 多屏高分辨率拼接显示 高层架构 Issue1－基于PC 集群的并行绘制 Issue2－投影仪阵列的无缝拼接显示 几何校正 实现投影仪间的象素级拼接； 去除投影仪间的高亮区域； 图形校正 实现单投影仪内部的均匀显示 实现多投影仪间的色彩，亮度平滑过渡 几何校正－方案1：硬件校正 几何校正－方案2：软件实现 三种拼接方式： 几何校正