基于众核架构的软件渲染器设计与实现

摘要

随着CPU核心数的不断增多和SIMD指令的不断增强，CPU的并行运算能力有了大幅度的提升。因此基于CPU的软件渲染器在最近一两年逐渐受到大家的重视。运行在CPU上的软件渲染管线由于不依赖特定的图形硬件，设计与实现上都比硬件渲染管线更加灵活。可扩展性与可移植性也都强于硬件渲染管线。
　　在本文中，在一款国产众核处理器上实现了一个基于多线程的可编程渲染管线。本文详细描述了该渲染管线各个处理阶段的设计。该渲染管线采用中部排序架构，尽可能避免了线程间竞争和线程同步。该管线的几乎所有图元和片元处理阶段都可编程。同时该管线还提供了一个被称为像素着色器的额外渲染管线，为光线投射、光线跟踪等以像素为单位并行的算法提供了易于编写算法的框架。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 相关工作

1．3 本文的主要工作

1．4 内容组织

1．5 本章小结

第2章 众核处理器上的渲染管线设计

2．1 串行渲染管线

2．2 目标平台

2．3 渲染顺序

2．4 缓冲与主存

2．5 并行与同步

2．6 本章小结

第3章 并行渲染管线设计概要

3．1 并行渲染器的分类

3．2 基于CPU的多线程并行渲染管线

3．3 数据流

3．4 本章小结

第4章 并行渲染管线的实现

4．1 几何处理

4．1．1 图元装配

4．1．2 顶点着色

4．1．3 图元剔除与裁剪

4．2 图元装箱

4．3 光栅化

4．4 片元处理

4．5 操作原子性

4．6 本章小结

第5章 渲染管线的可编程性与性能分析

5．1 可编程性

5．2 渲染器的性能

5．2．1 渲染管线热点分析

5．2．2 渲染管线并行效率评估

5．3 本章小结

第6章 众核架构上的过程式地形渲染

6．1 过程式地形生成与渲染

6．2 众核架构上的性能瓶颈与性能优化

6．2．1 纹理读取

6．2．2 法向量计算

6．3 渲染结果

6．4 本章小结

第7章 基于众核处理器的体渲染技术

7．1 体渲染技术

7．2 众核架构上的光线投射算法实现

7．3 本章小结

第8章 总结与展望

8．1 工作总结

8．2 未来工作展望

参考文献

致谢

作者简历