一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构技术

本发明专利技术提供一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构，方法包括：根据边界函数方程，通过三角形三条边的线性函数确定出属于三角形内的像素点；对三角形从上下左右四个方向同时进行遍历，选择2×2大小的像素块作为扫描像素块的尺寸，采用并行方式一次处理16个像素，通过边界函数算法判断出属于三角形内部的像素点，完成在Tile内对三角形内像素的遍历。经过对不同种类的三角形进行实验分析与性能对比，可以得出结论：该算法能够显著提高三角形的遍历速度，使得像素填充率最大可达到100％。对硬件电路进行FPGA测试，测试结果表明，该电路可以正确且高效地实现三角形遍历功能，适用于高性能的图形处理器。

A Tile-based Triangular Multidirectional Parallel Scanning Method and Structure

【技术实现步骤摘要】
一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构
本专利技术涉及硬件技术，特别是一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构。
技术介绍
在图形应用快速发展的背景下，复杂的3D图形应用需求与日俱增，图形处理器(GraphicProcessingUnit，GPU)作为显示系统的核心，以硬件加速的形式实现了3D图形的绘制，在计算机系统中的作用日益增高。光栅化是GPU的关键单元，是将几何图元转换为片段的重要过程，其扫描填充率的高低直接影响到GPU图形加速的性能。因此，如何设计合理的三角形光栅扫描方法，使得硬件电路设计简单，扫描填充速度快成为了研究的热点。传统的光栅扫描方法会产生大量无关像素，现有技术中介绍一种的Zigzag扫描算法与一种中心线扫描算法都能够减少对大量多余像素的遍历，但是通过中心线算法在对三角形进行处理时，会出现中心线偏离三角形的情况，导致扫描行起始点在三角形外，从而增加无效像素的遍历。另外，现有技术中还提出一种中点遍历算法，该中点遍历算法将三角形以中间顶点划分为上下两部分，可以解决中心线扫描算法中心线偏离的情况。但是以上算法都只能从一个方向对三角形进行扫描，并行度低，当三角本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于Tile的三角形多向并行扫描结构，其特征在于，包括：三角形设置模块、上半空间扫描模块、下半空间扫描模块和判断模块；所述三角形设置模块和判断模块均连接上半空间扫描模块、下半空间扫描模块；所述三角形设置模块用于获取三角形的边界方程系数、三角形的最大顶点、最小顶点；所述三角形设置模块将获取的三角形的边界方程系数、三角形的最大顶点、最小顶点均发送所述上半空间扫描模块和下半空间扫描模块；所述上半空间扫描模块根据所述三角形设置模块的输出数据对最小顶点起始的扫描行进行左右扫描，完成对三角形上半空间的遍历，输出三角形内有效像素点；所述下半空间扫描模块根据所述三角形设置模块的输出数据对最大顶点起始的...

【技术特征摘要】
1.一种基于Tile的三角形多向并行扫描结构，其特征在于，包括：三角形设置模块、上半空间扫描模块、下半空间扫描模块和判断模块；所述三角形设置模块和判断模块均连接上半空间扫描模块、下半空间扫描模块；所述三角形设置模块用于获取三角形的边界方程系数、三角形的最大顶点、最小顶点；所述三角形设置模块将获取的三角形的边界方程系数、三角形的最大顶点、最小顶点均发送所述上半空间扫描模块和下半空间扫描模块；所述上半空间扫描模块根据所述三角形设置模块的输出数据对最小顶点起始的扫描行进行左右扫描，完成对三角形上半空间的遍历，输出三角形内有效像素点；所述下半空间扫描模块根据所述三角形设置模块的输出数据对最大顶点起始的扫描行进行左右扫描，完成对三角形下半空间的遍历，输出三角形内有效像素点；所述判断模块用于决定三角形的下一行水平扫描线是进行上半空间扫描还是下半空间扫描，或者停止扫描，并将判断结果送入对应的模块。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述上半空间扫描模块和下半空间扫描模块的结构相同；所述上半空间扫描模块包括：起始像素块边界函数计算模块和扫描模块；所述扫描模块包括：左右并行扫描模块和下一像素块边界函数计算模块；其中，所述起始像素块边界函数计算模块根据三角形设置模块的输出数据或扫描模块的输出数据计算出第一行或下一水平扫描行的起始像素块的边界函数值，并将计算的边界函数值输入扫描模块，以判定像素块相对于三角形的位置；所述扫描模块的左右并行扫描模块对当前水平扫描行进行左右并行扫描；所述下一像素块边界函数计算模块根据边界方程计算出扫描像素块的边界函数值，完成对三角形上半空间和下半空间的遍历。3.根据权利要求1或2所述的结构，其特征在于，所述三角形的多向并行光栅扫描结构位于TBR架构或者TBDR架构的像素处理模块的光栅化单元中；和/或，所述三角形的多向并行光栅扫描结构基于所述TBR架构或者TBDR架构内划分的Tile块在每个Tile块内进行像素分析处理的。4.一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法，其特征在于，包括：S1、根据边界函数方程，通过三角形三条边的线性函数确定出属于三角形内的像素点；S2、根据所述三角形的最大顶点和最小顶点开始，将三角形的扫描分为上半空间和下半空间，针对上半空间从上到下进行左右并行扫描，针对下半空间从下到上进行左右并行扫描，直到两个方向的扫描相遇时停止。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述步骤S1包括：将一整个屏幕划分成不同的块，每一个块是一个Tile，针对每一个Tile内像素的处理包括：假定每一个Tile左上方为坐标原点，一个三角形由点A(x1，y1)、B(x2，y2)、C(x3，y3)绕逆时针顺序组成，通过公式(1)计算出P(x，y)点相对于三角形三条边的边界方程，并通过Top_left原则判断出该像素点与三角形的位置关系；对公式(1)进行变形，得到公式(2)：其中，采用Top_left原则对系数dx12、dx23、dx31、dy12、dy23、dy31进行约束，得到公式(3)：当三角形三条边的边界方程值都小于0时，像素点P在三角形内部；当有其中一条边的边界方程值为0，并且同时满足公式(3)时，像素点P在三角形内部；若不满足以上两种情况，则像...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋林，樊萌，杨博文，
申请(专利权)人：西安邮电大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61