嵌入式图形加速器的几何处理引擎设计与实现.pdf

电子科技大学
硕士学位论文
嵌入式图形加速器的几何处理引擎设计与实现
姓名:熊霖峰
申请学位级别:硕士
专业:计算机应用技术
指导教师:崔金钟
20090501
摘要随着嵌入式设备的发展,人们需要这些设备能够提供实时的、高分辨率图形图像显示功能。世纪以后的嵌入式产品,越来越多地运用了图形显示功能。高效能的绘图与高清图像处理,是当前嵌入式系统的研究热点,这就要求嵌入式设备具备强大的图形加速能力。但是,普通嵌入式系统中的只能满足简单的图形图像处理,不足以支持复杂的图形实时绘制功能,这就需要在系统中引入专门的图形加速芯片。在这种趋势下,设计针对嵌入式系统的图形加速芯片有非常重要的价值和意义。基于对发展趋势的分析和国内外发展现状的对比,本课题提出开发一款基于标准的图形加速恕8肈核具有良好的可伸缩性能,并且能够在进一步开发中以为载体开发出适合嵌入式系统的图形加速芯片。文章首先分析了国内外发展现状,提出自身的发展需求,然后研究了图形加速所涉及的各种关键技术,并以此制定了本系统的技术路线和总体设计方案。本文的重点是“软夹喂芟叩目7ⅲ葑约涸诳7⒐讨械姆止ぃ晗附樯芰图形管线几何处理部分的各个引擎的设计与实现。图形加速管线是图形加速芯片的核心,因此本论文围绕这个核心展开。首先将图形管线分为几何处理和光栅化两大部分,然后从规约中选取个魑!叭图形管线的实现规范,最后研究相关的图形学算法,用以实现这些1疚慕樯艿氖峭夹喂芟叩募负未聿糠值母鞲鲆娴纳杓疲ḿ何处理引擎、光照丈妗⑼荚W樽耙妗⒉眉粢婧屯队耙妗本文实现的图形加速软件模型能模拟部分图形加速器的功能,采用了一系列针对嵌入式图形加速的措施,对于初步进入图形加速器设计领域的开发者而言有关键词:图形加速,琌较好的指导作用。,图形管线,几何处理
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。据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名:本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。C艿难宦畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑导师签日期:
,图形图像处理在计算机领域中得到了广泛应用,并成为计算机领域中发展最快的一门科学,因而得以单独作为一门学科提出。至此以后的几十年中,图形图像处理技术得到了广泛应用,各种新的处理算法和技术不断涌现:曲线构造、纹理贴图、特征提取、三维建模等等。现在计算机所具备的图形图像处理能力已经达到实时渲染大分辨率高帧频的三维彩色图像和多层次逼真的场景。计算机图形处理技术已经广泛用于电子游戏、媒体制作和人机交互等各个领域。尤其是电脑游戏的迅速发展,充分体现了计算机图形处理技术的突飞猛进,从二维到三维、从单色到真彩色,光照、融合、纹理、雾化等技术层出不穷【。而这一切技术应用都得力于图形加速技术。计算机图形加速即是将计算机模型和数据转换为真实的图形的过程,即利用辅助的软件或者硬件完成图形图像处理中的整数/浮点运算和图形图像数据在显存和显示设备上的传输控制的一种技术。随着计算机图形学和计算机硬件的发展,人们需要有更好的人机交互,能从视觉获取更多的信息,因此越来越多的系统要求能在舷允就夹瓮枷瘢⑶叶酝夹瓮枷竦恼媸敌浴⒏丛佣群褪凳毙远继岢了更高的要求,图像显示能力也由二维图像向三维图像扩展。图形加速技术也随之不断地革新。图形加速技术发展至今已经历了以下几个阶段:在计算机图形学发展的早期阶段,由软件实现所有的图形算法,通过镅代码的优化或采用汇编代码实现,所有的工作必须由瓿伞U飧鼋锥蔚耐夹比较简单,由ù恚瓿赏夹蔚纳伞⒈浠弧⒆派ǖ人胁僮鳎缓再将处理后的图形数据从存储设备中逐行复制到显示控制器,由显示控制器控制显示。早期的三维场景绘制,显卡只是为屏幕上显示像素提供一个缓存,所有的图形处理都是由ザ劳瓿桑秩疽桓龈丛拥娜【埃枰T诙淌奔淠诖理几百万个三角形顶点和光栅化上百万个像素,擅长于执行串行工作的导上难以胜任这项任务,速度远远达不到要求。这种方法的加速作用很有限。这种通过刂仆夹瓮枷裣允镜姆椒ǎ谕枷裾媸蹈泄乖臁⑼枷裰÷室G蟆⑼枷癯砑椒第一章引言
寸、图像处理带宽方面都难