基于GPU的嵌入式三維建模的研究.pdf

1、三維建模是近年來發(fā)展極其迅速的一門科學，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，目前已經(jīng)達到了一個相當高的水平，甚至在很多的高品質(zhì)的細膩動畫上使用的都是計算機建立的模型。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的首選。針對這種平臺的高擴展性能，以前不能進行的嵌入式復雜三維建?，F(xiàn)在可以通過使用可編程圖形處理器實現(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、臺必將成為嵌入式平臺發(fā)展的方向。 根據(jù)對計算機圖形硬件執(zhí)行三維建模的研究，將一些基本理論引入嵌入式系統(tǒng)。本文通過對三維建模理論、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上進行較復雜三維建模的方法。這種方法具有普遍可適應性，為嵌入式系統(tǒng)平臺上進行較復雜的三維建模提供了解決方案。最后，本文對嵌入式系統(tǒng)平臺上進行三維建模所要注意的重點問題進行了詳細分析和研究。 首先，比較詳細地介紹了三維建模

3、的基本理論基礎(chǔ)，重點對計算機三維模型的表示及計算機建模及渲染流程進行了研究。針對GPU的特點、流數(shù)據(jù)處理原理以及模型渲染流程，闡述了在計算機中GPU是如何進行實時三維建模及渲染的。這也是嵌入式系統(tǒng)上運用GPU進行三維建模的基礎(chǔ)。 其次，通過對嵌入式系統(tǒng)GPU的流數(shù)據(jù)處理模式的研究，詳細地分析和研究了GPU的內(nèi)部數(shù)據(jù)流及其數(shù)據(jù)規(guī)范，這是進行GPU三維建模的理論基礎(chǔ)。也正是出于對數(shù)據(jù)規(guī)范的理解，設計了針對嵌入式GPU的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換算法，

4、這是將較復雜的計算機模型引入嵌入式系統(tǒng)平臺的理論根本，這種算法也為在嵌入式系統(tǒng)上進行較復雜三維建模提供了一個簡單可行的解決方法。 隨后，在模型數(shù)據(jù)庫的建立過程中，由于模型源文件是多邊形模型，本文在這里設計了多邊形三角化算法。針對嵌入式GPU的數(shù)據(jù)流特點，設計了基于16進制和2進制的三維模型數(shù)據(jù)庫的結(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。 最后，用實驗的方法驗證了這種嵌入式

5、三維建模方法的可行性，以及它的性能。實驗的驗證平臺是一個基于多媒體芯片ZEVIO 1020的三維開發(fā)板，運用本文設計的算法及理論原理，在嵌入式系統(tǒng)平臺上創(chuàng)建一個三維建模程序，對GPU編程完成了嵌入式系統(tǒng)上的三維建模過程。 本文設計的針對嵌入式系統(tǒng)平臺的三維模型方案，運用計算機豐富的三維模型資源，大大降低了嵌入式平臺三維建模難度，充分利用了GPU的流數(shù)據(jù)處理功能，在嵌入式系統(tǒng)平臺上實現(xiàn)了較復雜三維模型的建模。這種方法在其它的嵌入式