一种3D图形背面消隐算法及其硬件加速实现

摘要

消隐操作在GPU中承担着设置三角形面的正面和反面,以及剔除特定面的任务,能够减少3D引擎对隐藏面的计算量,对提升GPU图形处理性能起着关键性的作用.本文推导了背面消隐图形算法,根据算法的推导结果,提出了一种背面消隐单元(BCU)结构,并描述了其中各模块功能及工作流程;针对BCU中核心计算单元提出了三种不同的硬件加速实现方案.采用Xilinx的ISE工具进行综合,并在Xilinx Vertex6 XC6VLX760 FPGA上进行原型验证,电路工作频率可以达到198MHz.分别从逻辑资源占用、工作频率、时钟周期数三个维度评估了三种硬件实现方案的优缺点.结果表明,采用最小共享单元方案不仅减少图形处理器的硬件资源,且能提高消隐计算效率.在SMIC 65nm CMOS工艺下,采用Synopsys Design-Compiler对设计进行综合,电路工作频率达到341MHz,满足设计需求.