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基于GPU的刚体动力学并行求解性能分析
1
作者
梁睿凯
罗旭锟
+1 位作者
郭煜中
何小伟
《图学学报》
北大核心
2025年第3期642-654,共13页
包含刚体和约束的多体动力学模拟在物理仿真中占有重要地位,广泛应用于工程分析、虚拟现实以及游戏动画等领域。传统的刚体物理引擎主要依赖于CPU进行计算,而在现代计算机图形学和实时物理模拟中,GPU的并行计算能力被证明能够显著提高...
包含刚体和约束的多体动力学模拟在物理仿真中占有重要地位,广泛应用于工程分析、虚拟现实以及游戏动画等领域。传统的刚体物理引擎主要依赖于CPU进行计算,而在现代计算机图形学和实时物理模拟中,GPU的并行计算能力被证明能够显著提高计算性能。为此,研究探索了5种基于雅可比方法的约束求解器在GPU上的实现并对其进行了性能与稳定性分析。具体包括:投影雅可比求解器(PJ)、结合投影雅可比与非线性雅可比的求解器(PJNJ)、投影雅可比与软约束求解器(PJSoft)、基于子步骤策略的雅可比求解器(TJ)和结合子步骤策略的雅可比与软约束求解器(TJSoft)。在基准测试中,软约束方法展现出平滑的约束冲量响应,且子步骤策略在处理高质量比和复杂场景时提供了更为稳定的解决方案。本研究为评估多体模拟中基于GPU的约束求解方案提供了新的视角,对实时物理模拟和交互式计算机图形学具有重要参考价值。
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关键词
多体动力学模拟
GPU实现
雅可比法
软约束
子步骤
性能与稳定性分析
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职称材料
题名
基于GPU的刚体动力学并行求解性能分析
1
作者
梁睿凯
罗旭锟
郭煜中
何小伟
机构
中国科学院软件研究所人机交互北京重点实验室
出处
《图学学报》
北大核心
2025年第3期642-654,共13页
基金
国家重点研发青年科学家项目(2021YFB1715800)
国家自然科学基金青年基金(62302490)。
文摘
包含刚体和约束的多体动力学模拟在物理仿真中占有重要地位,广泛应用于工程分析、虚拟现实以及游戏动画等领域。传统的刚体物理引擎主要依赖于CPU进行计算,而在现代计算机图形学和实时物理模拟中,GPU的并行计算能力被证明能够显著提高计算性能。为此,研究探索了5种基于雅可比方法的约束求解器在GPU上的实现并对其进行了性能与稳定性分析。具体包括:投影雅可比求解器(PJ)、结合投影雅可比与非线性雅可比的求解器(PJNJ)、投影雅可比与软约束求解器(PJSoft)、基于子步骤策略的雅可比求解器(TJ)和结合子步骤策略的雅可比与软约束求解器(TJSoft)。在基准测试中,软约束方法展现出平滑的约束冲量响应,且子步骤策略在处理高质量比和复杂场景时提供了更为稳定的解决方案。本研究为评估多体模拟中基于GPU的约束求解方案提供了新的视角,对实时物理模拟和交互式计算机图形学具有重要参考价值。
关键词
多体动力学模拟
GPU实现
雅可比法
软约束
子步骤
性能与稳定性分析
Keywords
multi-body dynamic simulation
GPU implementation
Jacobi method
soft constraints
substep
performance and stability analysis
分类号
TP391 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于GPU的刚体动力学并行求解性能分析
梁睿凯
罗旭锟
郭煜中
何小伟
《图学学报》
北大核心
2025
0
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参考文献
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