📦 几何变换系统的硬件研究与FPGA实现 - 免费下载

近年来，计算机图形学应用越来越广泛，尤其是三维(3D)绘图。3D绘图使用3D模型和各种影像处理产生具有三维空间真实感的影像，应用于虚拟真实情况以及多媒体的产品上，且多半是使用低成本的实时3D计算机绘图技术为基础。在初期，所有关于图形的计算都是由图形处理单元(GPU，Graphic Processing Unit)来完成了，但是随着3D图形学的发展，计算量越来越大，若所有计算工作仍然都由GPU来达成，那么将会使得其应用效能下降，无法满足今日这些实时的应用程序的需求。所以，需要利用其它技术来辅助加快处理速度，以提升整体效能。 通常加快算法处理速度的方法，是使用更快速的处理器、利用并行性和专门的硬件结构等，随着数字电路技术的发展，尤其是在FPGA方面的快速进步，让我们可以尝试另外一条途径。 3D绘图流程大致分为：几何转换子系统(Geometry Subsystem)和着色子系统(Render SIJbsystem)，而本论文主要定位于几何转换子系统的研究，尝试进行该部分的硬件描述语言实现，并希望借次推广到整个GPU单元的实现，本文主要特色表现在： 1、针对几何转换子系统，提出一种硬件实现方案，该方案能对基本的几何变换如：平移、缩放、旋转和投影进行操作。首先构造出总体变换矩阵，随后进行矩阵乘法运算，再进行投影变换，最后输出变换座标。 2、设计实现了单精度浮点数加法器和乘法器。图形学变换中需要进行大量的浮点数运算，最基本的运算是浮点数加法器和乘法器。这两个模块的实现是实现整个几何转换系统所必须的。 3、提出一种脉动阵列结构，用于两个矩阵的乘法运算。找到一种快捷的方法来实现矩阵相乘，将能大大提高系统的效率。

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