深入分析2D图形图像加速技术

申报文档的准备基本结束,后续需要安排对现场答辩环节的PPT以及自己的博士论文开题。所以停留在之前的水平和认识上是远远不够的,因此今天开始深入分析2D图形图像加速技术。目前的思路是以下几个方面:

  • 论文:在IEEE上查找最近数年学界在2D图形图像协处理器或者专用IP开发上的最新动向。
  • 专利:通过US Pattern上的搜索,查找工业界在这个领域的新的思路。
  • 学术专著:学习主要是对流数据处理模型的讨论,也涉及到一些基本的上层Android UI框架的分析与介绍
  • 其他网上资源:主要大公司自行开发的核心IP分析等

从目前能拿到手的资料来看,专门针对2D矢量图形加速的论文比较多,特别是对SVG图形的加速。而专利界对文字和图像渲染的专利也不少。所以首先需要对当前手上和互联网上的资源做查新和摸底调查。准备通过Key Words定位这三方面的内容,主要注意前两个方面。

Key Words: Graphics Accelerator

Key Words: 2D Graphics Accelerator

Key Words: Graphics Coprocessor

从以上情况来看,可以先由“2D Graphics Accelerator”下手,补充“Graphics Coprocessor”的部分,最后在浏览“Graphics Accelerator“的新增部分。

下面列举一些从题目和简介上比较有意思的论文与专利,以备自己日后分析和查找。

IEEE Xplore部分:

  1. an optimized rendering algorithm for hardware implementation of openVG 2D vector graphics:棒子首尔大论文,2008年发在ISOCC’08这个没听过的会议上,主要讲OpenVG 2D矢量图型的硬件实现。通过仅在scanline内使用矢量渲染降低了访存和复杂度,从而可以实现100MHz主频、QVGA分辨率下Tiger图片11.8fps。论文已下载。
  2. The design of the DEC 3000 Model 500 AXP workstation:93年的老文章,先放放,等人引用了再说。
  3. A memory controller with an integrated graphicsprocessor:又是93年的老会议文章,老规矩。
  4. Graphics optimization for J2ME compatible mobile phones:题目看有点意思,是ISCE’06的论文,针对高分辨率(不知道多高,估计那个时候也就640×480)智能手机中J2ME的底层绘图,主要介绍:算法优化、硬件加速、性能评估几个部分,有空可以看看。
  5. Multimedia LSI accelerator with embedded DRAM:97年的老Micro期刊论文,跳过先。
  6. A Pipelined Fast 2D-DCT Accelerator for FPGA-based SoCs:2007年ISVLSI’07的文章,主要介绍了一种2D-DCT变换的新实现方式,可以更好的平衡性能和面积。用单个7级1D-DCT流水就能实现单周期alternate computation for the even and odd coefficients。关系有一点,论文已下载。
  7. The use of video sample rate converters to achieve three-dimensional effects:不大边,过。
  8. 3D Urban Modeling and Rendering with High Resolution Remote Sensing Imagery on Mobile 3D and Web 3D Environments; System Architecture and Prototype Implementation:名字好玄乎啊,又是棒子首尔大的。稍后分析其摘要。
  9. Implementing Neon: a 256-bit graphics accelerator:重点来了,这是Compaq(为什么不是ARM?貌似不是说ARM的NEON)在1999年发在Micro期刊上讲NEON的论文,估计是原始论文。其摘要异常简要:通常高性能3D图形加速都需要多个板子上的多个芯片(说的应该是独立GPU),而NEON却可以在单个芯片上实现对OpenGL 3D的渲染、X11以及WinNT 2D图形图像的加速。扫了一眼论文,非常值得分析,虽然比较老,已下载。
  10. Pixel processing in a memory controller:1995年的会议论文,貌似那个时代都喜欢直接在memory controller里面集成一个图形IP,难道都仅仅是加速拷贝(blit)过程呢,可以和上面的3结合看看。其摘要说:名为SX的、在服务器内存控制器中实现的可编程像素处理器取代低端的2D/3D加速器,拥有如下特征:大寄存器堆、类RISC的向量指令集、高速的内存及显存访问、快速像素操作、自由操作、非污染(可能是不污染CPU cache的意思)cache以及单芯片解决方案。该文介绍SX的指令集、算法及性能评估。看起来还是比较有价值的,要分析,已下载。
  11. Hardware/software interface for multi-dimensional processor arrays:这是2005年ASAP会议论文,看名字比较吸引人《多维处理器阵列的软硬件接口》。看看摘要:当前SoC的性能瓶颈是片上通信媒介(总线或者网络)。多媒体应用需要CPU与GPU之间很大的通信带宽,因此必须用burst方式。在数据驱动型硬件加速单元中,作者将其归结为一种经典的资源受限问题。本文着重于利用最新的优化技术设计一种针对多维处理器阵列(比如2D阵列)输入/输出的无冲突调度机制。该调度机制是静态的,还可以通过将冗余数据打包后进行burst传输的方式来进一步优化。通过实际的FPGA验证,该机制相对与实时拥塞方案(congestion solution)更加节省芯片面积。貌似和我关系不大,但和可重构那边有些联系,作为一个点,当前暂时不碰。
  12. A New Approach to Implement Discrete Wavelet Transform Using Collaboration of Reconfigurable Elements:这是2009年ReConFig’09会议论文,又是一个名字很吸引人的论文《一种通过可重构元素协作实现离散小波变换的新方法》。估计和我关系不大,又是可重构的东西。看看摘要先:在数字信号处理中离散小波变换(DWT)是一种非常重要的操作。本文将回顾实现DWT的一些经典方式,比如:ASIC、FPGA、DSP、GPP以及GPU等,并分析这些实现方式的性能及灵活性。为了获得更好的性能与灵活性,本文提出一种基于可重构元素协作处理的并行架构(阵列计算),这种阵列架构可以在执行2D DWT时挖掘任务级并行性。此外,可重构的方式可以提供一种更加灵活的硬件加速模式。本文将DWT映射到阵列。结果表明性能加速比在4.1倍左右。的确和我关系不大,放放,以后再看。
  13. The use of video sample rate converters to achieve three-dimensional effects:这是2000年一篇IEEE Tran on消费电子的论文,从题目上看不知所云《利用视频采样率转换器实现3维效果》。看看摘要:本文提出一种实现高分辨率视频scaling以及3D视频处理的方法。该方法不依赖于高端3D图形图像渲染,而是巧妙的结合简单的三角形及角度变换(借助视频采样率转换器)。其技术关键是:以视频采样率转换器取代图形加速器作为3维效果效果处理的起点。结果表明这种方法处理的图像质量远高于用现代3D图像加速器渲染出来的效果。此外,其复杂度完全包含在视频采样率转换器内部,而这已经是高端TV机顶盒内置的了。完全不知道在说什么!得读读这篇论文,已下载。
  14. A Fast Spline Curve Rendering Accelerator Architecture:这是一篇2009年比较新的IEEE Tran on电路与系统的论文,从题目上看《快速样条曲线渲染加速架构》。所谓spline curve并不是很清楚,大意有点像曲线拟合之类的意思。貌似很牛逼,5页纸,大量公式推导,一定的认真学习学习。先看看摘要:样条曲线是当代2D图像应用中的重要操作。与之前软件实现方式不同,本文提出一种利用硬件电路加速单元实现的快速样条曲线渲染。当前已存在的加速器使用  已下载。

US Patterns部分:

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