[发明专利]基于嵌入式系统存储优化的图形加速方法

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图形处理技术，尤其涉及图像加速处理方法。

背景技术

图形作为传递信息的最主要媒体之一，使得计算机图形学在短短30年的历史中飞速发展。作为商品的图形软件和硬件已能方便地生成各种线画图形和自然景物的真实感图像，从某种程度上来讲，计算机图形学的广泛应用是计算机发展水平的标志。计算机图形学来源于生活、舞蹈、音乐、艺术、电影制作、工程技术、科学等，它们之间的相互推动作用又使计算机图形学大大促进了这些领域的发展。

当代计算机所具有的图形图像处理能力已经达到实时渲染高帧频高清高质量的3D彩色图像和非常逼真的多层次场景。计算机图形图像加速处理技术已经广泛应用领域有：计算机动画、科学计算可视化、图形用户接口、虚拟现实技术、计算机艺术、CAD/CAM等领域。在这些年，计算机图形图像处理技术飞速发展，从单色到真彩色，从二维到三维、从低分辨率到高清，阴影、光照、雾化、纹理、融合等技术层出不穷。正是有了图形加速技术，才让这些所有的技术得以实现。

在计算机图形学和计算机飞速发展的趋势下，用户对人机交互的要求越来越高，要求系统能够提供出更多的视觉信息，要求系统可以在屏幕上显示图形图像，例如嵌入式系统。尤其是进入21世纪后，用户对嵌入式设备的要求上升到了一个新的高度，用户要求这些嵌入式设备实时显示高清高质量的3D图像图形。为了满足这些嵌入式系统的各种应用需求，这些嵌入式设备必须具有高实时性、小体积、低功耗、低成本等这些性能要求。为了使得嵌入式图形系统满足这些需求，必须要求嵌入式系统具有高效的图形渲染能力，在嵌入式系统的有限资源下，就需要图形加速技术来快速实现图形渲染。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是提供一种基于嵌入式系统存储优化的图形加速方法，快速实现图形渲染。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：基于嵌入式系统存储优化的图形加速方法，采用纹理集算法进行图形渲染，采用纹理集算法进行图形渲染包括如下步骤：

第一，创建一个纹理集类，这个纹理集的功能是用来将小纹理合并成一张大的纹理；

第二，将每个物体上的小纹理传给纹理集类来创建一张大纹理，并将每个物体上小纹理替换成这张大的纹理；

第三，根据每张小的纹理在纹理集中的相对位置更新UV坐标；

第四，将序列化的多个元素绘制函数合并成一个元素绘制函数。

优选的，将各小纹理合并到大纹理中包括均匀分配和非均匀分配两种方法，均匀分配是指在大纹理中分配给各小纹理的大小是固定的，而非均匀分配是指按各小纹理实际的尺寸合并到大纹理中。

本发明用纹理集算法进行图形渲染，该算法从渲染IO角度出发考虑，通过减少CPU和GPU之间数据交互所需要的巨大开销来提高渲染效率，实现了图形的加速处理。

具体实施方式

本发明基于嵌入式系统存储优化的图形加速方法的基本思想是设计一种动态空间分配算法将各个独立的小纹理合并为一个大的纹理，并且进行纹理坐标的相应修改，从而减少GPU draw call的调用，以此提高渲染帧率。

设我们要渲染的场景中包含了n张不同的纹理图，该场景中的几何对象总数为k，该场景渲染时发生的GPU draw call的调用次数为n’，则必有：

n≤n′≤k×n(2-1)

若发生一次GPU draw call调用的时间为t’，场景中某几何对象i的渲染时间(不包括纹理状态切换的时间)为t_i,场景的总渲染时间为：

由公式(2-2)知，GPU draw call的调用次数增加必然使场景的渲染时间增长。而实际表明在GPU中，GPU draw call的调用时间远远大于正常的渲染时间。因此，减少GPU draw call的调用对提高场景的渲染效率具有很大的意义。又由公式(2-1)得知，若场景中几何对象总数不变，纹理个数减少，必然会使渲染时发生的GPU draw call的调用次数减少。

由以上得知，可以通过合并纹理的方法减少GPU draw call的调用次数，从而提高渲染效率。

基于嵌入式系统存储优化的图形加速方法，采用纹理集算法进行图形渲染，采用纹理集算法进行图形渲染包括如下步骤：

第一，创建一个纹理集类，这个纹理集的主要功能是用来将小纹理合并成一张大的纹理。

第二，将每个物体上的小纹理传给纹理集类来创建一张大纹理，并将每个物体上小纹理替换成这张大的纹理。