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面向移动设备的像素渲染器设计

作　者: 季健
导　师: 郭立
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 电路与系统
关键词: 移动设备图形处理器 3D高清晰绘制实时绘制可编程像素渲染器
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

如今3D图形技术被广泛的应用于电影,游戏等各个领域中,有效的提高了图象的视觉效果。随着消费电子的迅猛发展,现在的手持设备也广泛的采用了3D图形技术,如3D的的操作界面,3D游戏以及3D的GPS导航等功能。当前这些3D功能大多都是用软件在通用处理器上模拟实现,这种实现方式使CPU的负载过大,耗能高,绘制的图形质量差,且很难做到3D图形显示的实时性。所以移动设备对3D高清晰图形绘制的迫切需求引起了人们的广泛关注。一些移动设备虽然可以利用软件模拟的方法实现简单的3D图形绘制功能,但是,由于3D高清晰图形的绘制算法非常复杂,因此这种绘制方法不但占用了大部分的CPU资源,增加了CPU功耗,而且具有两个缺点:绘制质量差,只能绘制简单的图形;绘制速度低,无法达到实时绘制。针对这些问题,必须采用专用的硬件电路来实现移动设备的3D高清晰图形处理系统。移动设备的实时图形处理系统应具有快速的绘制单元,可以胜任3D高清晰图形的实时绘制;而且,由于移动设备采用电池供电、并且存储器的带宽较小,因此移动设备的3D高清晰图形处理系统应具有低功耗和低带宽的特点。针对移动设备对3D高清晰图形绘制的迫切需求,以及移动设备对3D高清晰图形处理系统提出的要求,本文将面向移动设备的像素渲染器的设计作为研究内容。本文的主要特色和创新如下:针对移动设备对3D高清晰图形绘制的需求以及移动设备的特点,本文提出一种面向移动设备的像素渲染器的设计。该像素渲染器的设计有如下特点:1.可编程设计,用户可以灵活实现各种像素渲染算法,定点数操作,在保证精度的前提下减少设计复杂度,减少电路面积从而降低电路功耗。3.渲染器采用四路SIMD架构,具有四个高效的并行的乘加单元,渲染器采用流水线架构,并具有数据旁路功能,运算速度快,每周期可以发射一条指令。当前,国外对面向移动设备的图形处理器已经展开了全面的研究,也在相关领域取得了一定的成就,国内该方面的研究还很少。由于关键算法和硬件设计方案属于图形芯片厂家的核心技术,并受知识产权保护,因此相关资料非常匮乏。在这种情况下,开展面向移动设备的图形处理器的研究是非常有意义的。

面向移动设备的像素渲染器设计

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