幾何變換系統(tǒng)的硬件研究與FPGA實(shí)現(xiàn).pdf

1、近年來，計(jì)算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實(shí)感的影像，應(yīng)用于虛擬真實(shí)情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實(shí)時3D計(jì)算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期，所有關(guān)于圖形的計(jì)算都是由圖形處理單元(GPU，Graphic Processing Unit)來完成了，但是隨著3D圖形學(xué)的發(fā)展，計(jì)算量越來越大，若所有計(jì)算工作仍然都由GPU來達(dá)成，那么將會使得其應(yīng)用效能下降，無法滿足今

2、日這些實(shí)時的應(yīng)用程序的需求。所以，需要利用其它技術(shù)來輔助加快處理速度，以提升整體效能。 通常加快算法處理速度的方法，是使用更快速的處理器、利用并行性和專門的硬件結(jié)構(gòu)等，隨著數(shù)字電路技術(shù)的發(fā)展，尤其是在FPGA方面的快速進(jìn)步，讓我們可以嘗試另外一條途徑。 3D繪圖流程大致分為：幾何轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(Geometry Subsystem)和著色子系統(tǒng)(Render SIJbsystem)，而本論文主要定位于幾何轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)的研究，嘗

3、試進(jìn)行該部分的硬件描述語言實(shí)現(xiàn)，并希望借次推廣到整個GPU單元的實(shí)現(xiàn)，本文主要特色表現(xiàn)在： 1、針對幾何轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)，提出一種硬件實(shí)現(xiàn)方案，該方案能對基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進(jìn)行矩陣乘法運(yùn)算，再進(jìn)行投影變換，最后輸出變換座標(biāo)。 2、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了單精度浮點(diǎn)數(shù)加法器和乘法器。圖形學(xué)變換中需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算，最基本的運(yùn)算是浮點(diǎn)數(shù)加法器和乘法器。這兩個模塊的實(shí)現(xiàn)是實(shí)現(xiàn)整個幾