幾何變換系統(tǒng)的硬件研究與FPGA實現.pdf

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

2、日這些實時的應用程序的需求。所以，需要利用其它技術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構等，隨著數字電路技術的發(fā)展，尤其是在FPGA方面的快速進步，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換子系統(tǒng)的研究，嘗

3、試進行該部分的硬件描述語言實現，并希望借次推廣到整個GPU單元的實現，本文主要特色表現在： 1、針對幾何轉換子系統(tǒng)，提出一種硬件實現方案，該方案能對基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉和投影進行操作。首先構造出總體變換矩陣，隨后進行矩陣乘法運算，再進行投影變換，最后輸出變換座標。 2、設計實現了單精度浮點數加法器和乘法器。圖形學變換中需要進行大量的浮點數運算，最基本的運算是浮點數加法器和乘法器。這兩個模塊的實現是實現整個幾