[发明专利]一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构

说明书

本发明提供一种基于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。

技术领域

本发明涉及硬件技术，特别是一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构。

背景技术

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(Graphic Processing Unit，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，当三角形面积过大时，扫描周期变长，填充效率较低。

现有技术还提出基于块的等半空间三角形光栅化，例如，将三角形通过包围盒平分线划分为上半空间和下半空间两部分，并且以像素块为单位同时从两个方向对三角形进行遍历，一次可以处理两个像素块，提高了扫描效率。但是该算法上半空间和下半空间的交汇点固定为三角形包围盒的平分线，当上半空间和下半空间像素分布相差比较大时，会出现其中一个半空间扫描结束，另一半空间仍有大部分像素还未扫描的情况，导致长时间的等待问题。因此，算法对三角形遍历也不能达到最佳效果。

为此，提供一种并行度高的显著提高三角形遍历速度的方法成为当前需要解决的问题。

发明内容

针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于Tile的三角形多向并行扫描方法及结构。

第一方面，本发明提供一种基于Tile的三角形多向并行扫描结构，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。

可选地，所述上半空间扫描模块和下半空间扫描模块的结构相同；