【摘要】： 隨著計算機(jī)圖形學(xué)理論的完善和圖形處理軟硬件技術(shù)的發(fā)展,圖形繪制技術(shù)日益深入地應(yīng)用到社會發(fā)展的各個領(lǐng)域,成為了人類生活不可缺少的一個部分。由于計算機(jī)圖形技術(shù)的實用化趨勢,需要構(gòu)造更逼真、更精細(xì)的數(shù)據(jù)場,使得數(shù)據(jù)規(guī)模不斷地擴(kuò)大,單純依賴于硬件加速的快速繪制技術(shù),并不能滿足實際應(yīng)用對繪制速度的要求;而在單機(jī)上的圖形繪制往往由于計算資源和圖形繪制資源有限,繪制速度較慢,也不能滿足實際的需要。于是,將并行計算理論和方法引入圖形處理領(lǐng)域,形成了并行繪制技術(shù),它是實現(xiàn)高性能圖形計算的重要手段。隨著低端PC圖形卡的處理能力的提高和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了一種新的并行繪制系統(tǒng)——建立在以高速網(wǎng)絡(luò)連接的PC或工作站集群上的并行繪制系統(tǒng),具有價格低廉、較好的可擴(kuò)展性和很強(qiáng)的靈活性等優(yōu)點,可以充分挖掘工作站集群的各種資源。所以,通過研究基于集群的并行繪制技術(shù),設(shè)計出相關(guān)的快速并行繪制算法是必要的,也是必然的趨勢。 體系結(jié)構(gòu)研究是并行繪制技術(shù)的核心。并行繪制系統(tǒng)的其它關(guān)鍵技術(shù)還包括:任務(wù)劃分、任務(wù)調(diào)度和負(fù)載平衡問題。本文對并行繪制體系結(jié)構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究,完成的主要工作和取得的主要研究成果如下: 1.提出了一種適用于大規(guī)模數(shù)據(jù)場的高度并行的多任務(wù)并行圖形繪制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu),支持圖形任務(wù)的并行化處理和多屏幕顯示。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將幾何計算任務(wù)與圖形繪制任務(wù)相分離,分別進(jìn)行并行化處理。對多任務(wù)具有較好的并行效率和可擴(kuò)展性。 2.提出了動態(tài)負(fù)載平衡算法兩階段映射的模型,并給出了負(fù)載平衡性能的一種度量方法;提出了一種高效的任務(wù)調(diào)度算法,并對該算法的性能進(jìn)行了分析,得出繪制時間的理論上限值;對多任務(wù)劃分策略進(jìn)行了分析,提出了多任務(wù)劃分的方法。該動態(tài)負(fù)載平衡算法在已有的任務(wù)劃分粒度下,具有最佳的任務(wù)調(diào)度方案;依靠適合的任務(wù)劃分策略可以達(dá)到很好的負(fù)載平衡效果。 3.應(yīng)用前面的部分研究成果實現(xiàn)了一個簡單的并行繪制原型系統(tǒng),該系統(tǒng)可以實現(xiàn)圖形繪制任務(wù)的動態(tài)分配和并行合成。 最后,總結(jié)了本文的主要工作,并對下一步的研究工作進(jìn)行了展望。
【圖文】：

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文生成幀緩存以供顯示。幾何轉(zhuǎn)換的計算步驟包括：1. 模型/視點變換：根據(jù)模型和視點的位置關(guān)系計算圖元坐標(biāo)值；2. 光照處理：根據(jù)給定的光源和物體表面法向、材質(zhì)計算頂點的顏色值；3. 透視變換：把三維空間坐標(biāo)映射到二維平面，投影的方式有正投影和透影；4. 裁剪：刪去視見體外的幾何元素；5. 透視除法：將齊次坐標(biāo)（x, y, z, w）變換為（x/w,y/w,z/w,1）；6. 視窗映射：將二維坐標(biāo)映射到屏幕，使之適應(yīng)顯示窗口。光柵化的計算步驟包括：1. 掃描轉(zhuǎn)換：將屏幕空間的三角面片分解為一系列像素，并計算每個像素色、深度、alpha 和紋理坐標(biāo)；2. 像素處理：對每個像素進(jìn)行紋理映射、深度比較和 alpha 混合。

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院碩士學(xué)位論文（Functional Parallelism）和數(shù)據(jù)并行（Data Parallelism）。功能并行指不同的功能處理單元同時運(yùn)行的并行方式。多邊形繪制系統(tǒng)列順序相連的處理單元組成，每個處理單元執(zhí)行一個步驟，并將結(jié)果輸出單元，這樣的系統(tǒng)稱為繪制流水線（Rendering Pipeline）。隨著硬件技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在 PC 的圖形加速卡也基于流水線構(gòu)造。多邊形水線的理論加速比等于流水線的級數(shù)，但其總體加速效果受最慢的流水級通訊帶寬的限制。要提高流水線的加速比，，需要使用盡量多的流水級，并上盡量避免出現(xiàn)瓶頸。
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP391.4;TP338.6

【引證文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 陳安太;王豪;汪歸歸;段茗;;多屏顯示的并行繪制同步控制算法[J];計算機(jī)工程與設(shè)計;2011年10期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 王觀武;基于GPU集群系統(tǒng)的并行繪制技術(shù)研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

2 胡健;CFD標(biāo)量數(shù)據(jù)場體繪制算法及并行可視化方法研究與實現(xiàn)[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

本文編號：2684373