基于软件的三维实时渲染算法测试平台的研究与开发

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1、摘要随着实时计算机图形学的发展，其应用领域越来越广。三维实时渲染算法的选择基本上决定了一个交互式图形系统的性能，将相关算法组合起来，就构成了一条渲染管线。不同的应用环境有不同的管线设计，同样的管线功能阶段可以用不同的算法实现。现阶段还不存在一个通用的管线方案。因此，需要有一种方法来衡量一个算法是否适用于具体的应用环境。这正是本文中所介绍的算法测试平台的用途。图形硬件以高于摩尔定律的速度不断发展。同样的应用程序在不同的图形硬件上运行，将会获得不同的效果。考虑到硬件上的差异性，本文中的算法都是以软件形式实现的。这样做的优点在于两

2、个方面。首先，可以消除了用于测试算法的硬件环境与最终用户硬件环境的差异性。让测试平台处于一个不依赖于硬件的环境中，保证了所得到结论的正确性。其次，它消除了不同用户之间硬件的差异性。当用户的图形硬件不支持某种算法时，它能够以软件的方式实现，保证渲染系统在不同的硬件上都能运行。为了将一个具体的三维场景转变为二维图像，本文设计了一个基于软件的三维实时渲染管线。考虑到实时渲染系统之间的相似性，设计了一套软件图形接口。为了找到合适的管线实现方案，实现了一个基于上述渲染管线和图形接口的算法测试平台。通过对不同的渲染算法进行选择或对比，最

3、终确定了渲染这个三维场景的合适算法。本文的主要特色在于四个方面。首先，提出了基于软件的三维实时渲染算法的概念，其主要目的是为了消除硬件差异性。其次，针对一个具体的三维场景，设计了一条基于软件的三维实时渲染管线。再次，设计了一个软件图形接口，其主要目的是为了缩短渲染系统的开发周期以及提高渲染系统的可移植性。最后，实现了一个基于上述渲染管线和图形接口的算法测试平台。关键字：算法测试管线接口三维实时渲染IIAbstractWiththeprogressofreal-timerendering,thefieldwhichitappl

4、iestobecomeswiderandwider.Theperformanceofaninteractivegraphicssystemmostlydependsonthechoiceof3Dreal-timerenderingalgorithm.Thealgorithmsareconcatenatedtoconstitutearenderingpipeline.Therearedifferentpipelinedesignsfordifferentapplicationenvironment,andthereisdiff

5、erentimplementationforthesamefunctionstageofapipeline.Nogeneralpipelineexistsnowadays.Soweneedamethodtodecidewhetheranalgorithmissuitableinconcreteapplicationenvironment.Thisisjusttheobjectofthetestplatformthatthethesisintroduces.Thedevelopmentofgraphicshardwareexc

6、eedsMoore’slaw.Anapplicationprogramwillcausedifferentresultsondifferentgraphicshardware.Takingthedifferenceamonghardwareintoaccount,algorithmsbasedonsoftwareareimplementedinthethesis.Thetwoadvantagesofsuchdesignareasfollows.First,iteliminatesthedifferencebetweenhar

7、dwareenvironmentfortestandforendusers.Itguaranteesthecorrectionoftheconclusionbyputtingthetestplatformintheenvironmentwherethehardwaredoesn’tmatter.Second,iteliminatesthedifferenceamonghardwareenvironmentforendusers.Itguaranteesthatrenderingsystemcanrunondifferentg

8、raphicshardwaresincethealgorithmbasedonsoftwaretakestheplacewhenauser’shardwaredoesn’tsupportthealgorithm.Inordertoconvert3Dsceneinto2Dimage,thet