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《GPU精粹3中文版》扫描版[PDF]
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中文名:&GPU精粹3原名:&GPU Gems 3别名:&GPU.Gems, GPU精粹作者:&译者:&图书分类:&软件资源格式:&PDF版本:&扫描版出版社:&书号:&地区:&大陆语言:&简体中文简介:&
内容介绍:《GPU精粹3》是GPU精粹系列畅销书的第三卷，展示了当今最前沿的图形处理单元(GPU)编程技术。现代GPU的可编程性让开发者不仅可以在自己的岗位上迅速脱颖而出，更使得他们可以在非图形应用程序中运用GPU的卓越处理能力，例如，物理仿真、金融分析，甚至是病毒检测——尤其是在CUDA体系结构下。图形学仍然是GPU主要应用领域，通过学习《GPU精粹3》，读者会惊喜地发现一些最新的算法，使用它们可以创建非常真实的角色，实现更逼真的光照效果，以及完成绘制后的混合效果。《GPU精粹3》主题·几何体·光照和阴影·渲染·图像效果·物理仿真·GPU计算内容截图:&
第Ⅰ部分 几何体第1章 使用GPU 生成复杂的程序化地形1.1 介绍1.2 Marching Cubes 算法和密度函数1.2.1 在单元内生成多边形1.2.2 查找表1.3 地形生成系统概述1.3.1 在地形块内部生成多边形1.3.2 生成密度值1.3.3 写一个有趣的密度函数1.3.4 定制地形1.4 在地形块中生成多边形1.4.1 边缘数据1.4.2 生成地形块：方法11.4.3 生成地形块：方法21.4.4 生成地形块：方法31.5 纹理和光影1.6 对实际应用的考虑1.6.1 细节层次1.6.2 外部对象的碰撞和光照问题1.7 结论1.8 参考资料第2章 群体动画渲染2.1 目的2.2 实例化的简单回顾2.3 技术细节2.3.1 基于常量的实例化2.3.2 使用动画纹理的调色板蒙皮2.3.3 几何变化2.3.4 LOD 系统2.4 其他考虑因素2.4.1 颜色变化2.4.2 性能2.4.3 整合2.5 结论2.6 参考资料第3章 DirectX 10 混合形状：打破限制3.1 介绍3.2 Dawn 例子的实现3.2.1 DirectX 10 的特性3.2.2 定义网格3.2.3 流输出的方法3.2.4 缓冲区-模板方法3.3 运行例子3.4 性能3.5 参考资料第4章 下一代SpeedTree 渲染4.1 介绍4.2 轮廓裁减4.2.1 轮廓鳍挤压4.2.2 高度追踪4.2.3 轮廓细节层次4.3 阴影4.3.1 树叶自遮挡4.3.2 级联阴影贴图4.4 树叶光照4.4.1 两边光照4.4.2 镜面光照4.5 高动态范围和反锯齿4.6 半透明覆盖4.6.1 将半透明覆盖应用于SpeedTree4.6.2 细节层次的交叉衰减4.6.3 轮廓边反锯齿4.7 结论4.8 参考资料第5章 普遍自适应的网格优化5.1 介绍5.2 总览5.3 自适应优化模式5.4 渲染工作流5.4.1 深度标签计算5.4.2 CPU 阶段的渲染循环5.4.3 GPU 阶段的优化处理5.5 结果5.6 结论和改进5.7 参考资料第6章 GPU 生成的树的过程式风动画6.1 介绍6.2 GPU 上的过程式动画6.3 现象学方法6.3.1 风场6.3.2 树的概念结构6.3.3 模拟的两种分类6.4 模拟步骤6.5 渲染树6.6 分析和比较6.6.1 优势6.6.2 劣势6.6.3 性能评估6.7 结论6.8 参考资料第7章 GPU 上基于点的变形球可视化7.1 变形球、光滑粒子流体力学和表面粒子7.1.1 各种方法的对比7.1.2 在GPU 上基于点的表面可视化7.2 限制粒子7.2.1 定义显式表面7.2.2 速度限制等式7.2.3 在GPU 中计算密度场7.2.4 选择散列函数7.2.5 创建并查询散列表7.3 局部粒子斥力7.3.1 斥力等式7.3.2 GPU 端最近的邻居7.4 全局粒子传播7.5 性能7.6 渲染7.7 结论7.8 参考资料第Ⅱ部分 光照和阴影第8章 区域求和的差值阴影贴图8.1 介绍8.2 相关工作8.3 percentage-closer 过滤8.4 差值阴影贴图8.4.1 过滤差值阴影贴图8.4.2 偏离8.4.3 光渗色8.4.4 数值稳定性8.4.5 实现注释8.4.6 差值阴影贴图和软阴影8.5 区域求和差值阴影贴图8.5.1 生成区域求和表8.5.2 数字固定性重访问8.5.3 结果8.6 percentage-closer 软阴影8.6.1 遮挡体查找8.6.2 渐变区域尺寸估计8.6.3 阴影过滤8.6.4 结果8.7 结论8.8 参考资料第9章 使用全局照明实现互动的电影级重光照9.1 介绍9.2 算法总览9.3 聚集样本9.4 一次反射的间接照明9.5 用于压缩的小波9.6 增加多次反射9.7 对稀疏矩阵数据进行压缩9.8 基于GPU 的重光照引擎9.8.1 直接照明9.8.2 小波变换9.8.3 稀疏矩阵乘法9.9 结果9.10 结论9.11 参考资料第10章 在可编程GPU 中实现并行分割的阴影贴图10.1 介绍10.2 算法10.2.1 步骤1：分割视锥体10.2.2 步骤2：计算光的变换矩阵10.2.3 步骤3 和4：产生PSSM 和综合阴影10.3 基于硬件的实现方法10.3.1 多步方法10.3.2 DirectX 9 级别的加速10.3.3 DirectX 10 级别的加速10.4 进一步的优化10.5 结果10.6 结论10.7 参考资料第11章 使用层次化的遮挡剔除和几何体着色器得到高效鲁棒的阴影体11.1 介绍11.2 阴影体综述11.2.1 Z-Pass 和Z-Fail11.2.2 阴影体生成11.2.3 性能和优化方法11.3 实现方法11.3.1 针对低质量网络的鲁棒阴影11.3.2 使用几何体着色器动态生成阴影体11.3.3 使用层次化遮挡裁剪提高性能11.4 结论11.5 参考资料第12章 高质量的环境遮挡12.1 回顾12.2 问题12.2.1 圆盘形状的失真12.2.2 高频的尖点失真12.3 一个鲁棒的解决方法12.3.1 对不连续性进行光滑处理12.3.2 移除尖点并加入细节12.4 结果12.5 性能12.6 一些注意事项12.6.1 强制收敛12.6.2 可调整的参数12.7 后续工作12.8 参考资料第13章 作为后置处理的体积光照散射13.1 介绍13.2 云隙光13.3 体积光照散射13.4 后置处理像素着色器13.5 屏幕空间遮挡方法13.5.1 遮挡pre-pass 方法13.5.2 遮挡模板方法13.5.3 遮挡对比方法13.6 一些注意事项13.7 演示13.8 扩展13.9 结论13.10 参考资料第Ⅲ部分 渲染第14章 用于真实感实时皮肤渲染的高级技术14.1 皮肤外观14.1.1 皮肤表面反射14.1.2 皮肤子表面反射14.2 皮肤渲染系统总述14.3 镜面表面反射14.4 散射理论14.4.1 漫反射剖面14.4.2 使用漫反射剖面渲染14.4.3 漫反射剖面的形状14.4.4 一个高斯和漫反射剖面14.4.5 拟合预测的或测量的剖面14.4.6 配置漫反射剖面14.4.7 对皮肤的高斯和拟合14.5 高级子表面散射14.5.1 纹理空间漫反射14.5.2 改进的纹理空间漫反射14.5.3 经过修改的半透明阴影贴图14.6 一个快速的布隆过滤器14.7 结论14.8 后续工作14.9 参考资料第15章 可播放的全方位捕捉15.1 介绍15.2 数据捕捉流水线15.3 动态纹理的压缩和解压15.3.1 主要分量分析15.3.2 压缩15.3.3 解压缩15.3.4 可变PCA15.3.5 实际使用中的考虑15.4 串连特性15.5 结论15.6 参考资料第16章 Crysis 中植被的过程化动画和着色16.1 过程化动画16.2 植被着色16.2.1 环境光照16.2.2 边的光滑化16.2.3 整合16.2.4 实现细节16.3 结论16.4 参考资料第17章 鲁棒的多镜面反射和折射17.1 介绍17.2 跟踪辅助光线17.2.1 层次化距离图的生成17.2.2 层次化距离图的光线跟踪17.3 反射和折射17.4 结果17.5 结论17.6 参考资料第18章 用于浮雕映射的松散式锥形步进18.1 介绍18.2 浮雕映射总览18.3 锥形步进映射18.4 松散式锥形步进18.4.1 计算松散式锥形映射图18.4.2 使用松散式锥形映射图进行渲染18.5 结论18.6 补充读物18.7 参考资料第19章 Tabula Rasa 中的延迟着色19.1 介绍19.2 一些背景知识19.3 所支持的向前着色19.3.1 一个受限的特效集19.3.2 单效果，多技术19.3.3 光照优先度19.4 先进的光照特性19.4.1 双向光照19.4.2 球体映射19.4.3 盒式光照19.4.4 阴影贴图19.4.5 进一步的扩展19.5 可读取深度和法线缓存的优点19.5.1 高级水体和折射19.5.2 与分辨率无关的边检测19.6 一些注意事项19.6.1 材质属性19.6.2 精确度19.7 优化19.7.1 高效的光照体积19.7.2 模板掩码19.7.3 动态分支19.8 问题19.8.1 混合透明度几何体19.8.2 内存带宽19.8.3 内存管理19.9 结果19.10 结论19.11 参考资料第20章 基于GPU的重要性采样20.1 介绍20.2 渲染公式20.2.1 蒙特卡洛积分20.2.2 重要性采样20.2.3 对材质函数进行采样20.3 拟随机低差异序列20.4 使用mipmap过滤的样本20.5 性能20.6 结论20.7 补充读物及参考资料第Ⅳ部分 图像效果第21章 真正的Impostor21.1 介绍21.2 算法和实现细节21.3 结果21.4 结论21.5 参考资料第22章 在GPU上处理法线贴图22.1 传统实现22.1.1 投影22.1.2 包围盒22.2 加速结构22.2.1 一致网格22.2.2 3D数值微分分析22.3 GPU的处理22.3.1 序号限制22.3.2 内存和结构限制22.4 实现22.4.1 设置以及预处理22.4.2 单路径实现22.4.3 多路径实现22.4.4 反走样22.5 结果22.6 结论22.7 参考资料第23章 高速的离屏粒子23.1 动机23.2 离屏渲染23.2.1 离屏深度测试23.2.2 获取深度23.3 向下采样深度23.3.1 点采样深度23.3.2 最大深度采样23.4 深度测试与柔和粒子23.5 alpha混合23.6 混合分辨率渲染23.6.1 边检测23.6.2 与模板进行合成23.7 结果23.7.1 图像质量23.7.2 性能23.8 结论23.9 参考资料第24章 保持线性的重要性24.1 介绍24.2 光照、显示以及颜色空间24.2.1 数字图像捕捉、生成及显示中的问题24.2.2 题外话：何为线性24.2.3 显示器并非线性、渲染器为线性24.3 症状24.3.1 非线性输入纹理24.3.2 mipmap24.3.3 光照24.3.4 负负不得正24.4 解决方法24.4.1 输入图像(扫描、绘画以及数字图片)24.4.2 输出图像(最终渲染)24.4.3 中间颜色缓存24.5 结论24.6 补充读物第25章 在GPU 上渲染向量图25.1 介绍25.2 二次曲线25.3 三次样条25.3.1 弯形曲线25.3.2 环形曲线25.3.3 尖形曲线25.3.4 二次曲线25.4 三角形25.5 抗锯齿25.6 代码25.7 结论25.8 参考资料第26章 通过颜色进行对象探测：使用 GPU 进行实时视频图像处理26.1 图像处理概况26.2 根据颜色进行对象检测26.2.1 创建标记26.2.2 查找质心26.2.3 将一幅图像整合到输入信号上26.3 结论26.4 补充读物第27章 作为后置处理效果的运动模糊27.1 介绍27.2 从深度缓存提取对象位置27.3 执行运动模糊27.4 处理动态对象27.5 屏蔽对象27.6 额外的工作27.7 结论27.8 参考资料第28章 实用景深后期处理28.1 介绍28.2 相关工作28.2.1 总览28.2.2 特定技术28.3 景深28.4 算法的改进28.4.1 最初的随机方法(Stochastic Approach)28.4.2 作为聚集的散射方法28.4.3 模糊方法28.5 完整的算法28.5.1 深度信息28.5.2 可变宽度的模糊28.5.3 散光圈半径28.5.4 关于第一人称视角武器的考虑28.5.5 完整的着色器代码28.6 结论28.7 局限和后续工作28.8 参考资料第Ⅴ部分 物理仿真第29章 GPU 上实时刚体仿真29.1 介绍29.1.1 平移29.1.2 旋转29.1.3 形状表示29.1.4 碰撞检测29.1.5 碰撞交互29.2 GPU上刚体仿真29.2.1 概述29.2.2 数据结构29.2.3 步骤1：计算粒子值29.2.4 步骤2：网格生成29.2.5 步骤3：碰撞检测与交互29.2.6 步骤4：动量计算29.2.7 步骤5：计算位置和四元组29.2.8 渲染29.2.9 性能29.3 应用29.3.1 颗粒状材料29.3.2 液体29.3.3 耦合29.4 结论29.5 附录29.6 参考资料第30章 实时仿真与3D 流体渲染30.1 介绍30.2 仿真30.2.1 背景30.2.2 流体运动方程30.2.3 速度求解30.2.4 固-流体交互30.2.5 烟雾30.2.6 火30.2.7 水30.2.8 性能考虑30.2.9 存储30.2.10 数值问题30.3 渲染30.3.1 体积渲染30.3.2 液体渲染30.4 结论30.5 参考资料第31章 使用CUDA 进行快速N-body 仿真31.1 介绍31.2 全队N-body仿真31.3 全队N-body算法的CUDA实现31.3.1 体-体之间力的计算31.3.2 块计算31.3.3 把块聚集到线程块中31.3.4 定义线程块的网格31.4 性能评测31.4.1 优化31.4.2 性能结果分析31.5 以前使用GPU进行N-body仿真的方法31.6 分层的N-body方法31.7 结论31.8 参考资料第32章 使用CUDA 进行宽阶段碰撞检测32.1 宽阶段算法32.1.1 排序和搜索32.1.2 空间划分32.1.3 并行空间划分32.2 空间划分的一种CUDA实现32.2.1 初始化32.2.2 构建单元ID数组32.2.3 单元ID数组的排序32.2.4 创建碰撞单元列表32.2.5 遍历碰撞单元列表32.3 性能结果32.4 结论32.5 参考资料第33章 用于碰撞检测的LCP算法的CUDA 实现33.1 并行处理33.2 物理流程33.3 确定接触点33.3.1 连续方法33.3.2 离散方法(基于一致性)33.3.3 解析接触点33.4 数学优化33.4.1 线性规划33.4.2 线性互补问题33.4.3 二次规划33.5 凸面距离计算33.6 使用CUDA的LCP并行解决方案33.7 结果33.8 参考资料第34章 使用单过程GPU 扫描和四面体转换的有向距离场34.1 介绍34.1.1 有向距离场总览34.1.2 方法的概览34.2 扫描方法中的泄露瑕疵34.2.1 平面测试34.2.2 如何构建包围体34.2.3 多边形模型的折迭34.3 四边形GPU扫描方法34.3.1 计算壳34.3.2 计算四边形的交叉区域34.3.3 使用角度权重的伪法线计算有向距离34.4 结果34.5 结论34.6 后续工作34.6.1 算法的改进34.6.2 对实现方法进行改进34.7 补充读物34.8 参考资料第Ⅵ部分 GPU 计算第35章 使用GPU 进行病毒特征的快速匹配35.1 介绍35.2 模式匹配35.3 GPU实现35.4 结果35.5 结论和后续工作35.6 参考资料第36章 用GPU 进行AES 加密和解密36.1 用于整数流处理的新功能36.1.1 转换反馈模式36.1.2 GPU编程扩展36.2 AES算法概述36.3 AES在GPU上的实现36.3.1 输入/输出和状态36.3.2 初始化36.3.3 轮操作36.3.4 最后一轮36.4 性能36.4.1 顶点程序与片段程序36.4.2 与基于CPU的加密的比较36.5 对并行的考虑36.5.1 操作的块密码模式36.5.2 用于并行处理的模式36.6 结论和后续工作36.7 参考资料第37章 使用CUDA 进行高效的随机数生成及应用37.1 Monte Carlo仿真37.2 随机数生成器37.2.1 简介37.2.2 均匀到高斯的转换生成器37.2.3 高斯转换的类型37.2.4 Wallace 高斯生成器37.2.5 把wallace高斯生成器集成到仿真中37.3 示例程序37.3.1 亚式期权37.3.2 回顾期权的变体37.3.3 结果37.4 结论37.5 参考资料第38章 使用CUDA 进行地球内部成像38.1 介绍38.2 地震数据38.3 地震数据处理38.3.1 震波传播38.3.2 使用SRMIP算法进行震波偏移38.4 GPU实现38.4.1 GPU/CPU通信38.4.2 CUDA的实现38.4.3 震波传播内核38.5 性能38.6 结论38.7 参考资料第39章 使用CUDA 的并行前缀和(扫描方法)39.1 介绍39.2 实现39.2.1 并行扫描的雏形39.2.2 一种高效的并行扫描算法39.2.3 避免bank冲突39.2.4 随机长度的数组39.2.5 进一步优化及性能结果29.2.6 CUDA对OpenGL实现的优势29.3 扫描的应用39.3.1 流压缩39.3.2 区域求和表29.3.3 基数排序39.3.4 前人的贡献29.4 结论29.5 参考资料第40章 高斯函数的增量计算40.1 介绍相关工作40.2 多项式向前差分40.3 增量高斯算法40.4 误差分析40.5 性能40.6 结论40.7 参考资料第41章 使用几何体着色器处理紧凑和可变长度的GPU 反馈41.1 介绍41.2 为什么要使用几何体着色器41.3 几何体着色器的动态输出41.4 算法和应用41.4.1 构建直方图41.4.2 压缩41.4.3 Hough变换41.4.4 角点检测41.5 优势：GPU 本地性和SLI41.6 性能和限制41.6.1 总据41.6.2 Hough图最大值检测的性能41.7 结论41.8 参考资料
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