刘敏娜 李延香 魏浩

摘要：针对OpenGL渲染图形要多次访问缓存区的问题，提出一种OpenGL和CUDA混合编程的图形渲染算法来加速PerlinKernel生成虚拟地形图。首先，通过OpenGL将缓存映射到CUDA内存空间，利用CUDA完成加速计算任务；然后，为几何图形设置开始和结束的位置标志，使用基元重启对图形进行组合；最后，对缓冲区对象进行渲染。实验结果表明，改进后的基于基元重启的混合算法在GTX650GPU上的平均帧速率为960fps，帧速率提高6%，算法改进后渲染方法的执行效率提高了63倍。实验证实基元重启可以提高3D处理性能。

关键词：图形渲染；OpenGL；CUDA；基元重启；Perlin

中图分类号：TP393文献标识码：A

1引言

图形渲染在核试验、DNA分子分布、天气预报等大规模科学计算任务中扮演着重要的角色[1，2]。在OpenGL中图形渲染是由CPU进行单独完成的，CPU从RAM中获得数据并且处理数据，然后写入RAM中[3]。这样做性能并不高，原因如下：①CPU的负载重而导致响应速度慢，影响渲染速度和质量；②图形渲染中使用了multiDraw（）方法，绘图开销过大。multiDraw（）用一条命令代替了多条glDraw*（）方法，但是使用这个方法，导致顶点数组扩大了1/2，大量的冗余数据传输到CPU中，造成极大的开销[4-7]。

本文提出了一种CUDA和OpenGL混合图形渲染的方法。CUDA（ComputeUnifiedDeviceArchitecture），是NVIDIA显卡厂商推出的通用并行计算架构，该架构使GPU能够解决复杂的计算问题[8-10]。在本文中，为了进一步提高数据传输效率，图形渲染中引入了基元重启，使用基元重启可以对几何图形进行组合，组合之后，需要处理的集合图形数据更少，系统运行速度更快。

2.1传统的OpenGL图形渲染