基于GPU的并行扫描线矢量图形绘制方法

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本文提出了一种运行在图形处理器(GPU)上的并行扫描线矢量图形绘制方法。常用的矢量图形通过图形轮廓线的几何形状、图形的颜色等信息描述图像的方式。矢量图形的存储、表达和绘制不受图像大小和分辨率的影响,能够精确表示图形的几何和颜色信息。在光栅化显示设备上,为了能够展示矢量图形,需要使用绘制算法将图形由矢量形式光栅化为位图形式。本文提出的方法能够在图形处理器上高效绘制矢量图形。这一方法的主要绘制过程围绕矢量图形的轮廓线设计,以矢量图形轮廓线所经过的像素作为并行运算的核心单元,并行在每个像素内计算多个采样点上的卷绕数,以得到每个像素上的反走样绘制结果。本文提出的方法能有效减少绘制过程中扫描线和采样点上运算的数量,占用更少的显存带宽;同时,方法选取的并行处理单元和并行扫描线设计模式,在图形处理器上具有良好的负载均行性,从而达到了高效的硬件利用率。与学术和工业界现有的矢量图形绘制方法相比较,本文提出的方法绘制矢量图形的速度平均提升2.5倍以上;在复杂场景下,最高加速比可以达到30倍左右。在绘制动态场景时,这一方法可在GPU上完成矢量图形动画的实时生成和绘制,从而得到10倍以上的加速。该方法法可以在网页、文档、图纸、地图、数据可视化等应用中,满足不同规模和类型的矢量图形绘制需求。
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