适配国产GPU芯片的动画渲染系统的设计与实现

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1、分类号学号M201676066学校代码10487密级硕士学位论文适配国产GPU芯片的动画渲染系统的设计与实现学位申请人：梅江铭学科专业：软件工程指导教师：万琳副教授答辩日期：2018.12.21AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreefortheMasterofEngineeringDesignandImplementationofAnimationRenderingSystemAdaptedtoDomesticGPUChipCandidate:MeiJiangmingMajor:S

2、oftwareEngineeringSupervisor:Assoc.Prof.WanLinHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan430074,P.R.ChinaDecember,2018华中科技大学硕士学位论文摘要随着国内芯片技术的进步，国产GPU芯片已经慢慢发展起来，但是，能够适配国产芯片水平的软件却始终未出现。市面上的图形渲染系统为了迎合国外芯片超高的处理能力，其实现的效果和方式都不是国产芯片所能完美承载的。所以，国产的GPU芯片急需一个能够适配自己能力，极致展现其运算水平的系统。根据国产某芯片的渲染需求，设计了一

3、个动画渲染系统，利用OpenGL实现基于动画的图形渲染系统。系统采用可编程渲染管线的流程进行图形渲染的实现，实现了模型导入，坐标变换，光照模型等关键功能，为后续模块提供了完整的渲染接口。系统设计了一套严谨的动画制作方案，提供完整的基础动作实现的接口，并帮助管理各个动作和场景，进而拼接成一段动画。系统着重进行了适配某芯片的优化，优化具体包括代码结构的初步优化，几何阶段的优化和着色阶段的优化，针对GPU的处理速度、内存带宽做了相应的流程方案调整。其中，利用了法线贴图、纹理压缩、多级渐远纹理、顶点数据压缩、烘焙照明和层次细节技术等方法，同时也舍弃了一些虽然高效但不适用于系统的方

4、法。系统设计了符合需求的一段2分钟的动画，并根据需求的元素以及适配优化的要求，制作了动画所需的所有模型与贴图等资源。动画渲染系统成功地在承载某芯片的设备上运行，表现出了预期的效果，以动画的形式，展示了某芯片的生产集团、以及国产GPU芯片的风格与魅力，更是从图形渲染各个方面展现了某芯片极致的处理能力。关键词：GPU芯片可编程渲染管线动画制作图形渲染优化I华中科技大学硕士学位论文AbstractWiththeadvancementofdomesticchiptechnology,thedomesticGPUchiphasbeenslowlydeveloped,buttheso

5、ftwarethatcanadapttothedomesticGPUchiplevelhasneverappeared.Inordertocatertotheultra-highprocessingpowerofforeignGPUchips,mostofthegraphicsrenderingsystemsonthemarketarenotperfectlysupportedbythedomesticGPUchip.Therefore,asystemthatcanadapttothecapabilitiesofthedomesticGPUchipandtoshowits

6、levelofcomputingisurgentlyneeded.AccordingtotherenderingrequirementsoftheChip,ananimationrenderingsystemwasdesigned,andananimation-basedgraphicsrenderingsystemwasimplementedbyusingOpenGL.Thesystemusestheflowofprogrammablerenderingpipelinetodevelopthegraphicsrendering,andimplementsthekeyfu

7、nctionssuchasmodelimport,coordinatetransformation,illuminationmodel,etc.,providingacompleterenderinginterfaceforsubsequentmodules.Next,thesystemdesignedarigorousanimationproductionsolution,providingacompleteinterfacefortheimplementationofthebasicactions,andhelpingto