基于軟硬件協(xié)同設(shè)計的實時并行體繪制研究.pdf

1、體繪制技術(shù)是三維數(shù)據(jù)場可視化技術(shù)的一個重要分支，在醫(yī)學(xué)、地質(zhì)勘探、流體力學(xué)等領(lǐng)域均有廣泛應(yīng)用。研究者們提出了多種體繪制算法，其中光線投射算法是現(xiàn)有體繪制算法中圖像效果較好的一種，但是由于投射光線數(shù)據(jù)量巨大，對每條光線又需多次采樣，導(dǎo)致生成圖像的速度較慢。
　　 目前體繪制方法的實現(xiàn)主要有兩種：軟件實現(xiàn)和硬件實現(xiàn)。軟件實現(xiàn)在體繪制中應(yīng)用得十分廣泛，但繪制的體數(shù)據(jù)往往比較龐大，只依靠軟件加速繪制尤其是繪制具有整體光照效果的圖像時，算

2、法性能還是有限的。因此人們將目光轉(zhuǎn)向圖形硬件，希望借助硬件提供的相關(guān)功能加速體繪制。雖然目前的這些專用體繪制硬件系統(tǒng)能夠達到一定規(guī)模數(shù)據(jù)場實時體繪制的要求，且算法流水線根據(jù)硬件結(jié)構(gòu)經(jīng)過了最優(yōu)處理，實時繪制性能得到提高，但算法的流程固定不變，其靈活性相對比較差，而且對硬件配置要求很高，價格昂貴。
　　 本文采用可配置的FPGA解決方案，提出了一種基于軟硬件協(xié)同設(shè)計的高效并行光線投射算法框架，把計算復(fù)雜但計算量少的任務(wù)和人機交互的任