面向移动设备的像素渲染器设计

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1、中国科学技术大学硕士学位论文面向移动设备的像素渲染器设计姓名：季健申请学位级别：硕士专业：电路与系统指导教师：郭立20090401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

2、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

3、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r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。L渲染器采用四路SIMD架构，具有四个高效的并行的

4、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。摘要关键词：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IlAbstractNowadays3-Dgraphicstechnologyhasbeen

5、widelyappliedinvariousfieldssuchasmoviesandgames，effectivelyimprovingthevisualeffectsofimages．Withtherapiddevelopmentofconsumerelectronics，3-Dgraphicstechnologyhasalsobeenwidelyusedincurrenthandhelddeviceslike3·Doperationinterface，3-Dgames，3．DGPSnavigationand

6、SOon．ThesefunctionsaremostlyanalogimplementationofsoftwareOilgenericprocessor,whichcauseslargeCPUload，highpowerconsumptionandlow-qualityrendering．Besides，thiswayofimplementationisratherhardtorealizegraphicrenderinginrealtime．Therefore，theurgentneedfor3-Dhigh-

7、definitiongraphicsrenderingonmobiledeviceshasattractedwideaRention．Althoughsomesimple3一DgraphicsrenderingfimctionsCanbeimplementedonmobiledevicesthroughsoftwaresimulation，thisrenderingmethodstillhassomedrawbackslikeoccupyingtoomuchCPUresourcesandincreasingCPU

8、powerconsumptionforitscomplicatedrenderingalgorithm．Inaddition，thereareanothertwoobviousshortcomingsforthesoftwaresimulationfunction：oneislow·qualityrendering，whichCanonlyimplementsimpleg