一种基于查找表实现BlinnPhong光照模型的设计系统及方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于查找表实现BlinnPhong光照模型的设计系统及方法，包括：查找表模块：实现BlinnPhong光照模型中复杂数学表达式的计算，包括倒数平方根运算、取对数运算、2的幂次方运算；其特征在于，还包括：向量模块：实现BlinnPhong光照模型中对向量的操作，包括向量的加减；乘积模块：实现BlinnPhong光照模型中乘积的运算；寄存器模块：对BlinnPhong光照模型中各个步骤计算得到的数据进行保存和传输；主控模块：对BlinnPhong光照模型中各个计算步骤以及硬件资源的分配进行调度，实现高速有效的控制。
【专利说明】—种基于查找表实现BI innPhong光照模型的设计系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路设计技术、计算机图形学技术等【技术领域】，具体地讲，涉及一种基于查找表实现BlinnPhong光照模型的设计系统及方法。
【背景技术】
[0002]任何物体处在自然环境之中都要与周遭的光线发生关系，最基本的包括反射，折射，漫反/散射等。如果剔除了这些光线关系，物体的立体感不仅会丢失，整体上给人的感觉也会极为不真实，所以，在当今涉及计算机图形技术的各个领域中，对光照的处理尤为重要。
[0003]光和物体表面之间的相互作用是一个复杂的物理过程，现在已经提出各种光照模型来模拟该过程，其中BlinnPhong光照模型是效果比较理想的一种，该模型模拟了环境光、漫反射光、镜面反射光和发射光效果，其表达式如下:
【权利要求】
1.一种基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，包括: 查找表模块:实现BlinnPhong光照模型中复杂数学表达式的计算，包括倒数平方根运算、取对数运算、2的幂次方运算；还包括: 向量模块:实现BlinnPhong光照模型中对向量的操作，包括向量的加减； 乘积模块:实现BlinnPhong光照模型中乘积的运算； 寄存器模块:对BlinnPhong光照模型中各个步骤计算得到的数据进行保存和传输； 主控模块:对BlinnPhong光照模型中各个计算步骤以及硬件资源的分配进行调度，实现高速有效的控制。
2.根据权利要求1所述的基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，所述查找表模块的数量为I个，所述向量模块的数量为2个，所述乘积模块的数量为3个。
3.根据权利要求1所述的基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，所述查找表模块完成一次操作需要5个时钟周期，所述向量模块完成一次向量操作需要3个时钟周期，所述乘积模块完成一次相乘操作需要I个时钟周期。
4.根据权利要求1所述的基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，所述查找表模块包括iSclk时钟输入端口、iOpcode运算方式输入端口、iSrcA、iSrcB、iSrcC原操作数输入端口和oLutRes查找表结果输出端口。
5.根据权利要求1所述的基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，所述向量模块包括iSclk时钟输入端口、iOpcode向量操作方式输入端口、iSrcA、iSrcB、iSrcC向量输入端口和oVecRes输出端口。
6.根据权利要求1所述的基于查找表实现BlinnPhong光照模型的系统，其特征在于，所述主控模块包括Clk时钟输入端、Rst_n复位输入端，Light_en使能输入端、Iatm、Idif、Ispc、Iemi环境光成分、漫反射光成分、镜面光成分和发射光成分的输入端,Ka, Kd, Ks物体表面环境光反射系数、漫反射光系数、镜面光系数的输入端、Ns物体表面镜面指数输入端、Vert_cord, Lgt_cord, View_cord物体表面点坐标、光源坐标、观察点坐标的输入端、N_drct物体表面点的法向量输入端、Wrt_en输出使能端和I_o最终得到的光照效果的输出端。
7.一种基于查找表实现BlinnPhong光照模型的方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)主控模块调用查找表模块进行计算的同时，根据情况选择调用向量模块或者乘积模块； (2)如果调用的是向量模块，根据情况选择是否同时调用乘积操作； (3 )重复步骤(I)和(2 )，直到完成BI innPhong光照模型的所有计算。
【文档编号】G06F17/50GK103440395SQ201310438929
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月22日 优先权日:2013年9月22日
【发明者】孙涛, 周莉, 高园园 申请人:济南大学