一種基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及方法，包括：查找表模塊：實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中復(fù)雜數(shù)學(xué)表達(dá)式的計(jì)算，包括倒數(shù)平方根運(yùn)算、取對(duì)數(shù)運(yùn)算、2的冪次方運(yùn)算；其特征在于，還包括：向量模塊：實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中對(duì)向量的操作，包括向量的加減；乘積模塊：實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中乘積的運(yùn)算；寄存器模塊：對(duì)BlinnPhong光照模型中各個(gè)步驟計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和傳輸；主控模塊：對(duì)BlinnPhong光照模型中各個(gè)計(jì)算步驟以及硬件資源的分配進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高速有效的控制。
【專利說(shuō)明】—種基于查找表實(shí)現(xiàn)BI innPhong光照模型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及集成電路設(shè)計(jì)技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形學(xué)技術(shù)等【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地講，涉及一種基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的設(shè)計(jì)系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]任何物體處在自然環(huán)境之中都要與周遭的光線發(fā)生關(guān)系，最基本的包括反射，折射，漫反/散射等。如果剔除了這些光線關(guān)系，物體的立體感不僅會(huì)丟失，整體上給人的感覺也會(huì)極為不真實(shí)，所以，在當(dāng)今涉及計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)的各個(gè)領(lǐng)域中，對(duì)光照的處理尤為重要。
[0003]光和物體表面之間的相互作用是一個(gè)復(fù)雜的物理過(guò)程，現(xiàn)在已經(jīng)提出各種光照模型來(lái)模擬該過(guò)程，其中BlinnPhong光照模型是效果比較理想的一種，該模型模擬了環(huán)境光、漫反射光、鏡面反射光和發(fā)射光效果，其表達(dá)式如下:
【權(quán)利要求】
1.一種基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 查找表模塊:實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中復(fù)雜數(shù)學(xué)表達(dá)式的計(jì)算，包括倒數(shù)平方根運(yùn)算、取對(duì)數(shù)運(yùn)算、2的冪次方運(yùn)算；還包括: 向量模塊:實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中對(duì)向量的操作，包括向量的加減； 乘積模塊:實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型中乘積的運(yùn)算； 寄存器模塊:對(duì)BlinnPhong光照模型中各個(gè)步驟計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存和傳輸； 主控模塊:對(duì)BlinnPhong光照模型中各個(gè)計(jì)算步驟以及硬件資源的分配進(jìn)行調(diào)度，實(shí)現(xiàn)高速有效的控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找表模塊的數(shù)量為I個(gè)，所述向量模塊的數(shù)量為2個(gè)，所述乘積模塊的數(shù)量為3個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找表模塊完成一次操作需要5個(gè)時(shí)鐘周期，所述向量模塊完成一次向量操作需要3個(gè)時(shí)鐘周期，所述乘積模塊完成一次相乘操作需要I個(gè)時(shí)鐘周期。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，所述查找表模塊包括iSclk時(shí)鐘輸入端口、iOpcode運(yùn)算方式輸入端口、iSrcA、iSrcB、iSrcC原操作數(shù)輸入端口和oLutRes查找表結(jié)果輸出端口。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，所述向量模塊包括iSclk時(shí)鐘輸入端口、iOpcode向量操作方式輸入端口、iSrcA、iSrcB、iSrcC向量輸入端口和oVecRes輸出端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的系統(tǒng)，其特征在于，所述主控模塊包括Clk時(shí)鐘輸入端、Rst_n復(fù)位輸入端，Light_en使能輸入端、Iatm、Idif、Ispc、Iemi環(huán)境光成分、漫反射光成分、鏡面光成分和發(fā)射光成分的輸入端,Ka, Kd, Ks物體表面環(huán)境光反射系數(shù)、漫反射光系數(shù)、鏡面光系數(shù)的輸入端、Ns物體表面鏡面指數(shù)輸入端、Vert_cord, Lgt_cord, View_cord物體表面點(diǎn)坐標(biāo)、光源坐標(biāo)、觀察點(diǎn)坐標(biāo)的輸入端、N_drct物體表面點(diǎn)的法向量輸入端、Wrt_en輸出使能端和I_o最終得到的光照效果的輸出端。
7.一種基于查找表實(shí)現(xiàn)BlinnPhong光照模型的方法，其特征在于，包括如下步驟: (1)主控模塊調(diào)用查找表模塊進(jìn)行計(jì)算的同時(shí)，根據(jù)情況選擇調(diào)用向量模塊或者乘積模塊； (2)如果調(diào)用的是向量模塊，根據(jù)情況選擇是否同時(shí)調(diào)用乘積操作； (3 )重復(fù)步驟(I)和(2 )，直到完成BI innPhong光照模型的所有計(jì)算。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK103440395SQ201310438929
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年9月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月22日
【發(fā)明者】孫濤, 周莉, 高園園 申請(qǐng)人:濟(jì)南大學(xué)