图形处理器中图形裁剪算法的研究与实现

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1、硕士学位论文修Ｉ图形处理器中图形裁剪算法的研究与实现作者姓名班斐然学校导姓名、职称戴显英教授＾企业导师姓名、职称李攀高工申请学位类别工程硕士§１Ｉ学校代码１０７０１学号１５１１１２２８１６ＴＮ４密级公开分类号西安电子科技大学硕士学位论文图形处理器中图形裁剪算法的研宄与实现作者姓名：班斐然领域：软件工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：戴显英教授企业导师姓名、职称：李攀高工学院：微电子学院提交日期：２０１８年６月StudyandImplementat

2、ionofGraphicClippingAlgorithmintheGraphicsProcessingUnitAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSoftwareEngineeringByBanFeiRanSupervisor:DaiXianYingTitle:ProfessorSupervisor:LiPanTitle:SeniorEngineerJune2018西安电子科技大学学位论文独创性

3、（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研宄工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果；也不包含一为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我同工作的同事对本研宄所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文若有不实之处一，本人承担切法律责任。本人签名：费ｇＡ日期：西安电子雛大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大

4、学有关保留和使用学位论文的规定：，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文，允许查阅、借阅论文，允许采用影的复印件；学校可以公布论文的全部或部分内容印。、缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，结合学位论文研宄成果完成的论、发明专利等成果。文，署名单位为西安电子科技大学保密的学位论文在年解密后适用本授权书。＿本人签名；导师签名；ｔｙｃ７＾８－曰期代１：ＸＶ。次日期：摘要摘要随着计算机的普遍应用和计算机技术的不断发展，作为计算机领域重要分支的计算机图形学近年来也得到

5、了长足的发展，借助图形硬件提高计算机绘图的规模和精度也越来越普遍。基于图形处理单元（GPU）的图形硬件技术在实现图像实时高真实感和高分辨率渲染等方面发挥着重要作用。图形处理器的图形渲染管线主要包括几何阶段和光栅阶段，图元裁剪是几何阶段中一个重要步骤。图元裁剪的作用是保留处于视景体内的图元同时剔除处于视景体外的图元，从而可以减轻后级模块的计算负担，节约硬件资源，提高处理效率。本文研究了Cohen-sutherland直线裁剪算法和Sutherland-Hodgman多边形裁剪算法。C-S算法采用区域编码的方式，可以迅速判断完全在裁剪窗口外和完全在裁剪

6、窗口内的线段，对有交点的情况进行求交点处理并舍弃窗外部分，对于裁剪后的线段图元本文通过线性插值的方法实现其属性插值。S-H算法采用了逐边裁剪的方式，沿裁剪窗口边界出发顺序测试被裁剪多边形的各个顶点，保留位于裁剪窗口内测的顶点、删除位于裁剪窗口外侧的顶点，同时插入新的交点，得到的有序顶点序列即构成了新的多边形，对于裁剪后的三角形图元本文通过重心插值的方法实现其属性插值。本文基于以上两种裁剪算法用verilog硬件描述语言设计出一款图形裁剪引擎，支持用户自定义的六个裁剪平面，可以实现对点、线、三角形三种基本图元和光栅位置的裁剪，完成裁剪平面的属性堆栈以

7、及对透传命令的处理，最后给出了裁剪引擎的详细设计，并对系统时钟、设计接口时序等作出了说明。基于图元裁剪引擎的功能需求，用sytemverilog搭建了验证平台，建立了图元裁剪的功能模型，基于裁剪引擎的功能点策划验证项，编写测试脚本，对硬件设计进行了功能仿真，通过模型响应和硬件响应的对比一致，验证了裁剪引擎功能的正确性，实现了对点、线、三角形三种图元的裁剪，最后结合图元裁剪算法对测试结果进行了分析说明。关键词：计算机图形学，线段裁剪算法，多边形裁剪算法，图元裁剪引擎，验证IABSTRACTABSTRACTWiththewideapplicationo

8、fcomputersandthecontinuousdevelopmentofcomputertechnology,com