Page 20 - 中国仿真学会
P. 20
的 ２５６ＭＢ ＤＤＲ３ 芯片组成图像输出的帧缓存。
图 ６ 图像计算单元工作流程
图 ４ 图像计算单元层级结构 如图 ６ 所示，图像计算单元在接收到 ＯｐｅｎＧＬ
了编码。 其中命令字的最高字节为命令码，其余 ＥＳ 指 令 后， ＤＳＰ 会 将 指 令 解 析 后 交 由 ＦＰＧＡ 处
为参数码，当参数为空时以 ０ 补全。 理。 ＦＰＧＡ 则完成几何变换、光照、图元装配、裁
剪、背面剔除、投影、光栅化和片段处理功能。 其
对于复杂几何图形或顶点数据量大的模型， 中 ＦＰＧＡ １ 主要实现几何运算功能，包括图形平
如果每调用一个 ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ 命令，驱动程序都将 移、缩放、图元组装、消隐判断、矩阵运算等；ＦＰＧＡ
命令编译，把 ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ 的高层命令语言转换为 ２ 主要实现基本图元的绘制、光栅化、片元操作及
底层的硬件命令，执行开销很大，效率很低。 本系 纹理着色。
统采用了显示列表技术，通过预编译的方式存储
一组硬件命令集，并利用高速缓存实现命令快速 片段处理是实现图像生成的重要环节，集成
复制，从而使执行速度加快。 了纹理数据采样、像素后处理等重要功能［６］ 。 片
段处理的流程如图 ７ 所示，可分为两大部分：第一
图 ５ 图像计算单元硬件框图 部分主要是利用纹理采样器获取图像纹理数据，
并将其与光栅化后的像素值进行混合；第二部分
首先会利用 Ａｌｐｈａ 值检测当前的像素值是否影响
最终像素值，然后利用深度测试检测当前像素是
否被遮挡，接着完成目标 像 素 和 源 像 素 之 间 的
Ａｌｐｈａ 混合，产生透明或半透明效果，最后对输出
像素的红外灰度值进行 Ｇａｍｍａ 矫正并输出至双
缓存。
为了将 ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ 指令转化为二维图像，本 图 ７ 片段处理流程
系统的图形计算单元采用 ＤＳＰ ＋双 ＦＰＧＡ 的组成
架构，其组成如图 ５ 所示。 其中，ＤＳＰ 采用 ＴＩ 公 ４ 光纤传输模块
司的 ＴＭＳ３２０Ｃ６６７８，主要负责系统通信及指令解
析；ＦＰＧＡ 选用性能强劲的 Ｓｔｒａｔｉｘ１０，可完成图像 光纤传输模块组成如图 ８ 所示，利用 ＦＰＧＡ
生成功能。 Ｓｔｒａｔｉｘ１０ 采用 ＨｙｐｅｒＦｌｅｘ 内核架构，拥 实现光纤传输协议，模拟光纤传输芯片，从帧缓存
有 ５５０ 万个逻辑单元，集成 ４０９６ 个 １８×１８ 位高性 中读取图像数据，通过高速收发器将并行信号转
能精度可调乘法器，浮点数字信号处理吞吐量为 为串行信号，经由光发射模块进行光电转换后，由
１０ＴＦＬＯＰ，支持双 ＦＰＧＡ 方案，芯片间数据速率高
达 ３０Ｇｂｐｓ。 系统 配 置 了 ２ 块 ８ＧＢ 大 容 量 ＤＤＲ３ １７
芯片组成 ＲＡＭ１ 和 ＲＡＭ２，充分保证了图形生成
过程中充足的存储空间；同时还配置了 ２ 块独立
