基于GPU的嵌入式三維建模的研究.pdf

1、三維建模是近年來(lái)發(fā)展極其迅速的一門(mén)科學(xué)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)相當(dāng)高的水平，甚至在很多的高品質(zhì)的細(xì)膩動(dòng)畫(huà)上使用的都是計(jì)算機(jī)建立的模型。三維建?？梢源蟠蠊?jié)約產(chǎn)品研發(fā)成本、加快研發(fā)進(jìn)度。隨著目前嵌入式硬件的集成度的迅速提高，低成本、低功耗的多媒體芯片已經(jīng)成為很多嵌入式平臺(tái)的首選。針對(duì)這種平臺(tái)的高擴(kuò)展性能，以前不能進(jìn)行的嵌入式復(fù)雜三維建?，F(xiàn)在可以通過(guò)使用可編程圖形處理器實(shí)現(xiàn)。由于圖形界面的良好的表現(xiàn)力，基于GPU的嵌入式三維平

2、臺(tái)必將成為嵌入式平臺(tái)發(fā)展的方向。 根據(jù)對(duì)計(jì)算機(jī)圖形硬件執(zhí)行三維建模的研究，將一些基本理論引入嵌入式系統(tǒng)。本文通過(guò)對(duì)三維建模理論、可編程圖形硬件、嵌入式GPU內(nèi)部數(shù)據(jù)規(guī)范的研究，找到了一種在嵌入式多媒體平臺(tái)上進(jìn)行較復(fù)雜三維建模的方法。這種方法具有普遍可適應(yīng)性，為嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行較復(fù)雜的三維建模提供了解決方案。最后，本文對(duì)嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上進(jìn)行三維建模所要注意的重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究。 首先，比較詳細(xì)地介紹了三維建模

3、的基本理論基礎(chǔ)，重點(diǎn)對(duì)計(jì)算機(jī)三維模型的表示及計(jì)算機(jī)建模及渲染流程進(jìn)行了研究。針對(duì)GPU的特點(diǎn)、流數(shù)據(jù)處理原理以及模型渲染流程，闡述了在計(jì)算機(jī)中GPU是如何進(jìn)行實(shí)時(shí)三維建模及渲染的。這也是嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)用GPU進(jìn)行三維建模的基礎(chǔ)。 其次，通過(guò)對(duì)嵌入式系統(tǒng)GPU的流數(shù)據(jù)處理模式的研究，詳細(xì)地分析和研究了GPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)流及其數(shù)據(jù)規(guī)范，這是進(jìn)行GPU三維建模的理論基礎(chǔ)。也正是出于對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)范的理解，設(shè)計(jì)了針對(duì)嵌入式GPU的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法，

4、這是將較復(fù)雜的計(jì)算機(jī)模型引入嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的理論根本，這種算法也為在嵌入式系統(tǒng)上進(jìn)行較復(fù)雜三維建模提供了一個(gè)簡(jiǎn)單可行的解決方法。 隨后，在模型數(shù)據(jù)庫(kù)的建立過(guò)程中，由于模型源文件是多邊形模型，本文在這里設(shè)計(jì)了多邊形三角化算法。針對(duì)嵌入式GPU的數(shù)據(jù)流特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于16進(jìn)制和2進(jìn)制的三維模型數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，將三維模型數(shù)據(jù)的提取和建立從嵌入式系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)處理的流程中分離出來(lái)。 最后，用實(shí)驗(yàn)的方法驗(yàn)證了這種嵌入式

5、三維建模方法的可行性，以及它的性能。實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證平臺(tái)是一個(gè)基于多媒體芯片ZEVIO 1020的三維開(kāi)發(fā)板，運(yùn)用本文設(shè)計(jì)的算法及理論原理，在嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上創(chuàng)建一個(gè)三維建模程序，對(duì)GPU編程完成了嵌入式系統(tǒng)上的三維建模過(guò)程。 本文設(shè)計(jì)的針對(duì)嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)的三維模型方案，運(yùn)用計(jì)算機(jī)豐富的三維模型資源，大大降低了嵌入式平臺(tái)三維建模難度，充分利用了GPU的流數(shù)據(jù)處理功能，在嵌入式系統(tǒng)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了較復(fù)雜三維模型的建模。這種方法在其它的嵌入式