在以物理模擬為基礎的繪圖演算法中,光子映射(photon mapping)是一種可模擬相當多樣光影效果的演算法。光子在電腦繪圖中是從場景中光源散布出的能量的概念,而光子映射繪圖於近十多年來被提出,直到今日仍是熱門的研究發展領域,在近年來更時常被整合至追求高繪圖效果的先進繪圖演算法。這種發展趨勢顯示光子的概念在進代的繪圖演算法中扮演了相當重要的角色。 然而純軟體的光子映射演算法在今日仍然難以達到實時的效能。光子映射演算法包含了兩項步驟:光子追蹤(photon tracing)和光子密度估計(photon density estimation);光子追蹤即為光線追蹤(ray tracing)的步驟,而光線追蹤的硬體加速以經被研究多年,在現代的GPGPU或純硬體化的ASIC中大約可以達到每秒追蹤400M道光線的效能;而光子密度估計的硬體加速系統在今日則仍只有GPGPU為主的研究,純粹硬體ASIC的加速方式則是一門尚未被研究的領域。根據這樣的研究背景,這篇論文將重點放在探討光子密度估計的硬體實作方式。 k-近鄰(kNN)搜尋是光子密度估計的基本演算,在適當減少光影效果的雜訊下,通常數百萬數量級的光子和搜集點需要被計算,光子密度估計則利用每個搜集點附近的光子能量總合來計算每個圖片像素的顏色能量。為了達到更高的效率,近似k-近鄰(kANN)演算法通常被使用,而本論文則研究並實現在大數量資料點下的近似k-近鄰硬體架構。 本論文提出了第一個以光子密度估計應用為目標的近似k-近鄰硬體架構,適用在如光子映射的大量資料點搜尋。架構以合理的硬體使用實現在Altera DE4 FPGA上,並經由PCIe連接電腦作為k-近鄰搜尋引擎,在256x256的解析度、每像素4個樣本下,繪畫具有反射或折射光影效果...
在高功率激光系统中,激光能量的增加,主要受限于系统中的大口径光学元件的破坏阈值。为了提升整个系统运行效率以及降低运行成本,大口径光学元件的预处理技术以及损伤修复研究引起了比较高的重视。而超短脉冲加工的...
探索优秀的激光材料并应用于研发新型激光器件始终是激光研究的发展方向。近年来迅速发展的新型陶瓷是继单晶、玻璃之后又一值得瞩目的优秀激光材料。随着制备工艺的突破性进展,多晶纳米陶瓷作为激光增益介质不仅具有...
本论文分为两部分:小波变换和神经网络在化学中的应用。小波变换是新近出现的数学方法。近年来,在化学中得到广泛的应用,本论文介绍小波变换和我分辨分析的原理和方法,并将其应用到信号的压缩和滤噪。在研究中提出...
大型稀疏線性系統長久以來在科學計算和工程領域佔有極為重要的地 位。 在眾多直接解法中,我們特別專注在多子矩陣法的研究。多子矩陣法 利用 分解樹(非對稱問題使用行分解樹)將大型稀疏線性系統分成許多較 小...
本论文首先从几何光学和物理光学出发,对抛物面镜以离轴90°的方式应用于激光束的聚焦光路时,光轴的角度失准和入射光发散角对聚焦光斑造成的影响进行了分析。通过光线追迹法和衍射光学对它进行了计算机模拟,并从...
科技改變生活,這是當下一句廣告,同時也反映了我們真實的生活狀態。從蘋果公司開創個人電腦時代開始,再到以Cisco為代表的網路設備公司打開了互聯網的大門,隨後又進入到以Qualcomm為代表的移動通訊時...
近幾年來由於能源危機訊號響起,油價迅速高漲,環境保護意識抬頭,人們對於全球空氣品質惡化以及二氧化碳排放量逐年增加所引起的溫室效應感到憂慮,因此對潔淨能源與無污染環境的需求遽增。發展混合式電動車(Hyb...
全球CO2浓度的高精度时空分布测量,对于增强对全球碳循环的理解,改善气候预报模型,提高灾害性天气(如干旱和洪水)预报准确率和环境研究等方面具有十分重要的意义。星载积分路径差分吸收(IPDA)激光雷达以...
隨著個人電腦市場競爭的白熱化,晶片組產業也呈現高度競爭動態;其中,Intel雖然藉由其架構創新的技術能力,影響整個產業的結構發展,但是,卻無力推動Rambus規格,反而讓威盛以支援SDRAM之PC13...
微光学是研究特征尺度为微米级的光学元件和基于微光学元件的集成光学系统的现代光学分支。作为微光学的重要分支,二元光学是基于光波衍射理论发展起来的、光学与微电子技术相互渗透、交叉形成的前沿学科。随着二元光...
傳統森林調查是非常費工耗時的工作,但是森林調查除了可以為森林經營者提供更新林分資訊,使得管理者更有效管理林分。在森林調查項目中,除了林分資訊外,單木之基本資訊也是非常重要,例如胸高直徑(DBH),樹高...
本論文以具有射頻電漿源之氣態源分子束磊晶系統進行氮銻砷化鎵於砷化鎵基板上的磊晶研究;內容包括電漿源特性的研究、以不同氮源成長氮銻砷化鎵的嵌入研究、氮銻砷化鎵光學特性的研究以及砷化鎵/氮銻砷化鎵異質接面...
随着激光技术的不断发展,高功率激光器在工业加工及国防领域得到重要的应用。军事上运用的激光武器倾向于同时具备存储能量密度大,体积小及重量轻等特点,有利于机载、车载,方便军事战斗,但是普通激光器仍然无法减...
亚稳定性是凝聚态物质的一个重要特征。常温常压下,热力学上不稳定的、而实际上存在的相,都可称之为亚稳相。通常,影响物质亚稳态存在的外界因素有温度、压力、电场、磁场等等,而相态本身的大小也是决定它稳性的一...
單模光纖額外再加纖殼2 於纖殼1的外圍,可以變成多模光纖,這個功能可以增加新的應用例如設計新的長週期光纖光柵。其所需要的知識就是耦合模態理論與轉移矩陣的計算方法。因此可以發展出新的三層結構布拉格光纖光...
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