基于OpenGL ES的移动平台图形渲染引擎研究与实现

论文摘要

移动终端技术飞速发展的今天,移动智能终端逐渐成为人们生活中不可或缺的物品。与此同时,用户迫切希望移动终端上的新应用新服务能够具有更加绚丽的展示形式和更加真实流畅的用户体验。本论文针对移动平台的图形渲染引擎正是为此提供高效流畅的图形渲染能力,满足用户对于应用展示的需求。本论文选题来自中国移动研究院主导的OPhone OS移动终端平台对于完善平台图形渲染系统,使移动新应用具有更加真实流畅交互体验的实际工程需求,具有较强的应用背景和实际意义,本论文主要完成以下工作。1、在移动平台图形渲染设计中,图元作为图形绘制的基本组成单位,舍弃通用计算机平台中的虚线以及多边形等复杂图元的渲染,只涉及点,线和三角形三种基本图元的渲染。在模型数据结构中,支持单精度浮点数,整型数等基本数据类型,舍弃通用计算机平台中的双精度浮点数等复杂数据类型,减少浮点运算的复杂度。同时,通过新的定点数数据类型,实现更大范围的浮点数表示。2、研究实现过程中,着重涉及精简流程中的耗时操作,提高渲染的效率,同时保证渲染的质量和效果。对核心渲染引擎进行模块化设计,包含构成模型的基本图元绘制模块,模型坐标系的变换处理模块,颜色光照效果处理模块,光栅化与纹理映射处理模块,以及帧缓存操作模块等多个可定制渲染流程模块。3、本文从软件工程的角度,首先分析移动平台图形渲染系统的实际应用需求,以及功能性与非功能性需求。其次对移动平台图形引擎进行体系结构设计,然后基于OpenGL ES标准图形库对图形渲染引擎中几个主要处理模块进行详细设计和实现。最后集中测试平台图形渲染能力,对比测试移动平台二维与三维图形渲染能力的提升,展示更加真实绚丽的应用体验。图形引擎作为高级多媒体引擎的架构核心,在移动互联网领域交互式系统开发中具有举足轻重的作用。本文最后展望了移动平台图形引擎技术的发展,及其市场前景。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 序
• 1 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 OpenGL ES研究背景
• 1.2.1 OpenGL开放图形标准
• 1.2.2 OpenGL ES嵌入式图形标准
• 1.3 OPhone OS移动平台及其产业链
• 1.3.1 OPhone OS移动平台
• 1.3.2 OPhone OS平台产业链
• 1.4 移动终端系统的国际国内背景
• 1.4.1 主流移动终端系统比较
• 1.4.2 主流移动终端系统市场背景
• 1.5 移动终端产业分析及其意义
• 1.6 论文主要内容和结构安排
• 2 第二章 移动平台架构及其图形渲染流程分析
• 2.1 主流移动平台架构及其图形系统分析
• 2.1.1 Symbian系统分析
• 2.1.2 Windows Mobile系统分析
• 2.1.3 iPhone OS系统分析
• 2.1.4 Android系统分析
• 2.1.5 OPhone OS架构解析
• 2.2 移动平台图形渲染分析与研究
• 2.2.1 移动平台结构及其图形渲染系统
• 2.2.2 图形渲染流程分析与设计
• 2.2.3 图形渲染中OpenGL ES基本工作流
• 2.3 本章小结
• 3 第三章 移动平台图形引擎需求分析
• 3.1 移动平台图形渲染引擎应用需求分析
• 3.2 移动平台图形引擎功能性需求分析
• 3.2.1 图形渲染核心功能
• 3.2.2 场景管理功能
• 3.2.3 图形资源管理功能
• 3.2.4 脚本开发功能
• 3.3 移动平台图形引擎非功能性需求分析
• 3.3.1 易用性
• 3.3.2 可扩展性
• 3.3.3 稳定性
• 3.4 本章小结
• 4 第四章 移动平台图形渲染引擎设计与实现
• 4.1 移动平台图形渲染引擎体系结构设计
• 4.1.1 图形引擎体系结构设计
• 4.1.2 图形渲染核心引擎设计
• 4.2 基本图元绘制模块的详细设计与实现
• 4.2.1 基本图元绘制模块的设计
• 4.2.2 图元顶点数据赋值的实现
• 4.2.3 绘制图元操作的实现
• 4.3 坐标系变换模块的详细设计与实现
• 4.3.1 渲染流程及坐标系变换模块的设计
• 4.3.2 模型视图变换的实现
• 4.3.3 投影变换的实现
• 4.3.4 视口变换的实现
• 4.4 颜色光照处理模块的详细设计与实现
• 4.4.1 颜色光照处理模块的设计
• 4.4.2 图形颜色和材质处理的实现
• 4.4.3 光照处理的实现
• 4.5 光栅化处理模块的详细设计与实现
• 4.5.1 光栅化处理模块的设计
• 4.5.2 纹理映射的设计与实现
• 4.5.3 纹理滤波处理的实现
• 4.6 帧缓存操作模块的详细设计与实现
• 4.6.1 帧缓存操作模块的设计
• 4.6.2 清空缓存内容操作
• 4.6.3 读取缓存内容并完成绘制同步操作
• 4.7 本章小结
• 5 第五章 系统集成测试
• 5.1 测试范围和主要内容
• 5.2 测试环境搭建
• 5.3 功能测试用例及测试结果
• 5.4 性能测试用例及测试结果
• 5.5 本章小结
• 6 第六章 总结与展望
• 6.1 论文总结
• 6.2 前景展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集