区域填充扫描线算法的硬件设计与实现.pdfVIP

管控一体化 微《计算机信息)2011年第27卷第6期 文章编号：1008-0570(2011)06-0124-02 区域填充扫描线算法的硬件设计与实现 TheHardwareDesignandImplementationofAreaFillingScanlineA19orithm 安邮电学院)李 平 韩俊刚 李 自迪 杨婷婷 LIPing HAN Jun--gang LIZi--diYANG Ting-t·ing 摘要：在 图形处理器(GPU)的研 究中，提高图形加速器的描绘速度，特别是提高区域填充的效率是一个关键技术。采用软件 实现区域填充，速度慢，限制 了图形加速器效率的提高。本文采用一种改进的区域填充扫描线算法，设计 了具体的硬件 实 现方法，并将其应用于一个完整的 2D图形加速器系统，提高 了加速器的效率，最终在 Ahera的 cycloneII系列开发板上进 行 了验 证 。 关键词：图形加速器；扫描线算法；FPGA 中图分类号：TP391 文献标识码：A Abstract：WiththeresearchanddevelopmentofGraphicsProcessingUnit (GPU)，howtoimprovetherenderingspeedofgraphics acceleratorhasbecomeahottopic．Theareafilling，asakeytechnologyingraphicsaccelerators，istraditionallybasedonsoftware implementation．Itrestrictsthe developmentofgraphicsacceleratorsgreatly．Thispapertakesan improvedregion fillingscan lineal— gorithm andgivesthespecificdesign and implementation ofhardware．Then itisappliedtoacomplete2D graphicsacceleratorsys— tern，andverifiedbyusingAlterascycloneIIdevelopmentboard． Keywords：graphicsaccelerator；ScanlineAlgorithm ；FPGA 意多边形的扫描。充分利用了扫描线连贯性原理。避免了针对于 1引言 像素的逐点判别。有效地选择像素点来进行多边形的填充。 综观计算机图形学的发展进程，不难发现计算机图形学的 传统的扫描线算法的基本步骤如下： 每次重大进展都与图形处理硬件的发展密切相关。传统的图形 ◆求出每一条水平扫描线与多边形各边的交点： 处理能力依赖于CPU的处理能力．很大程度上限制了其应用需 ◆将每一条水平扫描线上的交点按X值不减的次序排序； 求。图形处理器 (GPU)作为显卡的心脏．不仅可以代替CPU实现 ◆将排序好的交点配成交点对： 图形的加速和实时处理，而且已经成为大规模并行计算不可缺 ◆将交点对之间进行填充。 少的处理器。作为GPU研究的基础．对图形加速器的研究直接 可见。多边形扫描算法 中不需要检验每一个像素点，而只考 影响着 GPU的发展。这就对图形加速器扫描图形的速度 、质 虑与多边形相交的交点分割后的扫描线段。对于一条扫描线的 量、准确度以及光滑度提出了更高的要求。使得对于扫描算法的 处理，首先求出与多边形各边的交点，然后将这些交点按递增顺 研究成为了热点。以往的研究大多是改进算法。然后采用高级语 序排序．从左到右确定落在多边形内部的那些线段。如第一个交 言实现。但是由于诸多限制。当通过软件实现这些算法时。速率 点与第二个交点，第三个与第四个交点等等，然后再进行像素的 低下．成为GPU发展的一个瓶颈。因此．使用硬件来实现图形的