并行帧缓存设备:基于多核CPU的Xorg并行显示优化

Xorg图形服务器软件在帧缓存设备上采用单线程绘制模式,难以发挥多核CPU的性能.针对多核CPU上的帧缓存设备,设计了带有互斥操作的任务队列,并按照屏幕划分的方法,实现了Xorg的矩形填充操作在帧缓存设备上基于私有任务队列的多线程并行化,并实现了主从线程负载均衡.x11perf测试结果表明,该算法在一台4核商用台式机上的加速比可以达到2.06.

一种高性能图形图像系统的帧缓存体系结构设计

本文介绍了一种支持高性能的图形图像系统的帧缓存的体系结构。在此系统中利用ＳＩＭＤ，存储器交叉和流水线三种并行技术，以及ＣＡＣＥ来提高更新帧缓存中像素数据的速率。在此系统中图形处理器可以按行、列或一个任意的矩形块同时存取Ｎ／２个像素（Ｎ为帧缓存的模块数）。系统中的Ｚ—ＢＵＦＦＥＲ可以提高三维消隐面算法的效率。

嵌入式LCD控制器对帧缓存操作的关键问题研究

针对嵌入式LCD控制器存在读写帧缓存冲突这一关键性问题,在分析比较两种常见解决方案基础上,提出了一种新的解决方案。设计并实现了一种新的嵌入式LCD控制器。引入时分复用技术解决了读写帧缓存的冲突问题;利用状态转移机制实现了读写SRAM操作。对LCD控制器内部SRAM接口模块的组成结构和工作原理进行了分析,并在Quartus Ⅱ中对方案进行验证,效果良好。

基于帧缓存的多角度影像精细纹理映射方法

三维建筑物模型纹理映射方法通常针对单独平面选取单一影像投影,然而单张关联影像通常存在部分遮挡问题,影响纹理映射质量.为此,本文提出一种基于帧缓存纹理绘制技术的多角度影像精准纹理映射方法.首先将单体化精细建筑模型和倾斜摄影测量解决方案生成的三角网模型配准,再根据建筑模型空间特征进行纹理绘制基元提取;然后根据纹理绘制基元对三角网模型生成虚拟渲染相机,利用帧缓存纹理绘制方法,获取帧缓存对象并提取纹理,最后通过纹理绘制基元映射到精细建筑物模型表面,实现三角网模型到精细单体化建筑模型的自动纹理映射.利用倾斜摄影测量数据进行实验,实验结果表明,相比传统方法,本文方法减少了14%以上的不良纹理比率,纹理空间压缩率达到14.21%,且具有更精确的纹理映射效果,能满足精细建筑模型的纹理重建需求.

高速三维实时图象帧缓存设计

该文提出了一种新的高速三维实时图象系统的设计方法 ,在对图象存储算法分析的基础上 ,根据算法内在的并发性 ,提出了一种流水式多 SIMD并行三维图象处理结构 ,这种结构可使图象处理器按行、列或一个任意的矩形块同时存取帧缓存的象素 。

多端口SDRAM帧缓存控制器的设计

该文使用FPGA实现了一种多端口帧缓存控制器。该控制器具有FIFO接口特性,能完成多个通道的数据并行读写操作。此外,该文中还针对图像数据特点做了SDRAM控制器的操作优化,提高控制器的读写图像数据的效率。设计的控制器IP核能够十分方便的应用在图像处理系统中,应用前景光明。

基于AXI-DMA总线控制器的HDMI视频多帧缓存架构处理系统设计

随着高清音视频产业的快速发展,视频信号处理系统对图像的编解码处理和传输提出了低时延、高带宽的要求。目前越来越多的高速实时图像采集系统,不仅信号的采集速率越来越高,而且图像数据量也越来越大,因此设计一种高速大容量的图像数据缓存及传输系统具有十分重要的意义。针对这一问题,本文提出了一种视频多帧缓存架构处理系统,利用FPGA作为视频信号系统处理平台的核心,通过读取标准视频流FHD(1920*1080@60Hz)图像信号进行解码,并经过AXI-DMA总线进入DDR3内存设备中并缓存三帧,然后通过AXI-DMA总线将DDR3中缓存数据读出到FPGA的内存控制器的FIFO中,最后通过数据编码实现HDMI格式输出和显示。本处理系统依托于FPGA的AXI-DMA总线控制器与DDR设备高速信号的传输和处理的效率,具有低时延和高带宽的信号处理特点,广泛应用于工业显示和实时监控等专业显示领域。

一种快速产生 3D 图形系统的帧存储器设计

介绍了一种支持高性能的图形图象系统的帧缓存的体系结构。在此系统中利用ＳＩＭＤ、存贮器交叉和流水线三种并行技术以及ＣＡＣＨＥ来提高更新帧缓存中象素数据的速率；图形处理器可以按行、列或一个任意的矩形块同时存取Ｎ／２个象素（Ｎ为帧缓存的模块数）。系统中的Ｚ－ＢＵＦＦＥＲ可以提高三维消隐面算法的效率。

一种激光束照射复杂目标图像实时生成新方法

针对激光雷达探测中复杂目标姿态获取困难、目标与光斑真实耦合情况难获取等问题,提出了一种基于GPU编程的激光束照射复杂目标图像实时生成新方法。基于现代图形硬件的GPU编程技术和帧缓存对象特性,该算法以每个平面光源矩阵为观察者,在光源空间坐标系中渲染当前场景并将渲染结果记录到内存纹理中,然后在世界坐标中将光源观察到的结果复原和映射到模型上,可以实现实时映射渲染。采用深度缓存原理、纹理映射原理和OSG文件读写插件,即可正确获取模型每个三角面片顶点上的光源辐照度、顶点位置及面片法线等信息。经测试,该算法普适性强、能够读取多种格式三维文件,适应于均匀或非均匀面光源,对系统图形硬件的要求很低,能够满足两个面光源准实时性计算需求,可以准实时得到模型被照射面片所属部件、被照射三角面片顶点、法线信息以及三角面片顶点接收到的辐照强度值。该算法可为激光照明、识别探测等提供参考和依据。

基于GPGPU的Lattice-Boltzmann数值模拟算法

对Lattice Boltzmann方法(LBM)在GPGPU下的建模和算法进行了一系列研究,使得该方法在GPU下的计算加速比提升,大大缩短计算过程的时间消耗.重新设计了GPU的计算流程,在舍弃pixel buffer离屏渲染的同时,采用最新的帧缓存对象,多重纹理、多通道渲染和乒乓技术来设计一套基于方腔的LBM数值模拟程序,最终使GPU的计算时间缩短到CPU计算时间的六分之一.

360°全息幻影系统的开发与实现

360°全息幻影系统能够在空间中显示具有真实立体感的3D影像,在了解该技术原理及问题的基础上,进行相关的软件研发及硬件制作。系统的软件部分基于C++与OpenGL,在一个窗体下渲染出4幅参数可控的影像,结合硬件,利用一个投影仪,完成一套可实时交互的360°全息幻影系统。实验结果表明,该系统能呈现较好的立体仿真效果,并具有良好的实时性与交互性。

基于OpenGL驱动的三维场景重构

基于Open GL环境,提出利用场景渲染结果即帧缓存数据(主要包括颜色缓存及深度缓存)进行局部三维场景重构的方法。根据投影变换原理和深度缓存特点研究了逆投影变换,得到了三维点元的重构方法。在此基础上,利用帧缓存数据重构每像素对应的三维点元,从而构成相机坐标系下的三维点云模型,即原始三维场景在当前相机视角下的离散采样,被定义为虚拟视模型。根据透视投影和帧缓存的特点,分析了虚拟视模型的点位精度,实验表明虚拟视模型具有较高的相对精度。提出的场景重构方法具有天然的多分辨特性,支持场景简化与流式传输以及独立于场景的具体表示形式,可采用拦截方式从一般三维软件中实时重构虚拟视模型,从而提供了一种获取三维数据的新方法。

基于ARM-Linux的LCD显示模块设计

介绍了基于ARM9(S3C2410)处理器的嵌入式系统中显示模块设计,根据系统结构,给出了framebuffer驱动程序设计,并且分析了驱动程序主要完成的工作和重要数据结构。然后讲述了字符显示原理,并详细介绍了基于Linux的应用软件设计,成功实现了任意字符、汉字在LCD(SHARP LQ035Q7DB02)上的显示。

基于图形电磁学的雷达散射截面计算方法改进

图形电磁学(GRECO)可以高效计算电大目标雷达散射截面(RCS)。但传统GRECO算法无法直接计算双站RCS和仿真多次反射,存在计算精度依赖屏幕分辨率的缺点。文中提出了基于渲染后的像素信息还原目标几何信息的方法,使其能够计算双站RCS,并结合弹跳射线法(SBR)计入多次反射的影响。同时,研究基于帧缓存对象(FBO)的离屏GRECO方法,克服了其计算精度依赖屏幕分辨率的缺点。

基于多重网格法的实时流体模拟

在GPU上实现了多重网格法,并用该方法改进了二维的实时流体模拟,更充分地利用GPU的并行计算能力.使用4层网格,依靠渲染到纹理的计算方式、帧缓存扩展的纹理管理方法,提高了图形硬件的利用率.实验对比表明,在同样的帧数下该方法能提高GPU实时流体模拟的精度.尤其在较大规模的问题上,与同等精度的基于一般迭代方法的GPU实时流体模拟相比,该方法在速度上可有成倍地提高.

一种增强现实虚实遮挡的实时处理方法

在增强现实中,必须正确处理虚实物体之间的遮挡关系,给用户一个具有真实感的场景。探讨了一种虚实遮挡的实时处理方法,通过在真实遮挡物的表面设置标志物,利用基于标志物的单目视觉跟踪技术获取真实遮挡物轮廓与深度信息,快速确定虚实物体之间的遮挡关系,基于图形绘制中帧缓存技术,在模板缓存中生成遮挡面模板,并进行遮挡剔除处理。算法实现简便,处理速度快,能实现对移动遮挡物的实时处理。实验结果验证了该方法的有效性与实时性。

基于ε-Voronoi图的矢量数据自适应简化方法

针对矢量数据简化的问题,提出一种基于帧缓存和四叉树索引的自适应简化方法,即采用四叉树索引对矢量数据进行区域划分,通过评价各个区域地物实体分布密度的指标,判断各个区域内的矢量数据密度、图幅宽度,得到各区域ε-Voronoi图中的ε值,再借助帧缓存技术,自适应地简化各个区域内的矢量数据。实验表明,该方法一定程度上提高了简化质量,为矢量数据可视化应用提供一定的基础。

基于GPU Raycasting算法的矢量/栅格混合绘制研究

Raycasting体绘制算法由于成像质量高而被广泛应用于体数据的可视化,但当线、面表达的矢量数据和三维栅格表达的体数据同时绘制到同一场景时,由于绘制方法的差异会造成矢量和栅格数据空间遮挡关系不一致。在GPU实现Raycasting算法的基础上,通过矢量和栅格数据先后绘制,采用FBO离屏绘制等技术将矢量数据绘制到深度缓存纹理并在体绘制采样和融合中统一考虑矢栅颜色融合。实验结果表明,该算法在矢量数据非透明模式下能正确处理矢量栅格数据的混合绘制。

基于P-Buffer的汽车后视镜仿真技术

针对基于多窗口和多视口的传统后视镜仿真方法的不足,为了实现离屏渲染,提高后视镜仿真部件的绘制效率,应用OpenGL的P-Buffer技术,先对虚拟场景中的三维物体进行视图、模型、透视等一系列变换,在P-Buffer中完成后视镜场景的绘制并生成二维图像,然后将其作为动态纹理再映射到后视镜模型上.该方法不仅对后视镜的位置和形状没有任何限制,而且减少了系统中各部件之间的通信量,提高了场景刷新速度,对CPU的占用也没有过多增加.