基于WebKit浏览器WebGL的并行化图形渲染研究

发布时间：2017-11-01 12:20

  本文关键词：基于WebKit浏览器WebGL的并行化图形渲染研究

  更多相关文章： WebGL硬件加速 3D场景 多GPU 并行化渲染

【摘要】：网页发展初期,HTML只是一些静态内容,随着计算机互联网的飞速发展,HTML的变化也非常迅速,网页变得相当的复杂。在引入Javascript等脚本语言之后,HTML提供了可以与人们互动的内容。现如今引入了更加强大的HTML5,通过新加入的canvas标签,可以在网页中绘制二维图形,使得网页的内容更加丰富。WebGL的出现,实现了开发人员可以通过浏览器内部实现3D图形的渲染以及硬件加速,从而能够在网页上操控呈现3D图形,也可以基于Web GL开发更多的网页3D图形程序。WebKit在3D图形上下文中提供了一组接口,这些接口提供了OpenGL ES的功能,使得浏览器具备了OpenGL的3D图形处理的能力,WebGL通过了OpenGL ES与Javascript的绑定,WebGL可以实现对HTML5的Canvas标签的硬件加速渲染。由于GPU的绘制图形的能力特别强,性能非常好,在绝大多数的智能终端,GPU能够专门处理大量的图形绘制的计算任务,WebGL通过GPU的硬件能力来帮助渲染网页,通常是并行化的,从而可以在浏览器内部快速的处理大量图形数据,与软件渲染不同的是,通过GPU绘图不只是计算其中更新的区域。在本文中,通过了对WebKit硬件加速机制以及WebGL 3D场景渲染的研究,提出下面两种针对性的研究方案。首先通过对WebKit浏览器内核以及硬件加速机制的研究,提出了基于WebKit内核浏览器的3D硬件加速渲染的优化方案。同时,为了提升WebGL在各个平台的兼容性,规范化类型数组,实现新类型直接映射到C数组,允许JavaScript程序通过3D上下文实现类直接调用OpenGL ES 2.0 API。其次,本文提出了在具有多个GPU的情况下利用NVIDIA的SLI和CUDA技术,实现了通过WebGL使用多GPU和多线程并行化渲染3D场景。优化了3D场景转换计算,同时,使用box-counting和负载均衡算法,将3D图形渲染的计算任务合理的分配到两个GPU中,充分发挥两个性能有差异的GPU的性能。提出了一种应对Web大规模3D场景变换应用的优化方法。
【关键词】：WebGL硬件加速 3D场景 多GPU 并行化渲染
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP393.092
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 选题背景及意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-14
• 1.2.1 基于WebKit的浏览器发展11
• 1.2.2 HTML5现状11-12
• 1.2.3 WebGL概述12-13
• 1.2.4 并行化数据处理发展13-14
• 1.2.5 NVIDIA CUDA（统一计算设备架构）简介14
• 1.3 课题综述和主要工作14-15
• 1.4 本论文的结构安排15-16
• 第二章 相关技术研究16-27
• 2.1 WebKit渲染基础16-20
• 2.1.1 RenderObject树16-18
• 2.1.2 RenderLayer对象18-19
• 2.1.3 WebKit渲染流程19-20
• 2.2 WebGL图形渲染20-23
• 2.2.1 顶点着色器20-22
• 2.2.2 图元装配和光栅化22
• 2.2.3 片元着色器22-23
• 2.3 CUDA并行化计算23-25
• 2.3.1 GPU架构23-24
• 2.3.2 CUDA编程模型24-25
• 2.3.3 在GPU中并行处理数据25
• 2.4 本章小结25-27
• 第三章 基于WEBKIT的WEBGL硬件加速实现27-48
• 3.1 WebKit硬件加速机制27-38
• 3.1.1 硬件加速概念27
• 3.1.2 RenderBacking管理机制27-31
• 3.1.3 WebKit硬件渲染流程31-38
• 3.2 WebGL渲染原理38-41
• 3.2.1 3D上下文实现38-39
• 3.2.2 WebGL渲染流程39-41
• 3.3 基于WebKit的Web GL优化设计41-46
• 3.3.1 问题分析41-43
• 3.3.2 原生类型的数组43
• 3.3.3 设计实现43-44
• 3.3.4 测试结果44-46
• 3.4 本章小结46-48
• 第四章 并行化渲染设计与实现48-75
• 4.1 实施目标48
• 4.2 Web程序设计与实现48-49
• 4.3 3D图像数据在数据在网络上的三维交互式可视化49-58
• 4.3.1 基于WebGL的 3D图形渲染49-50
• 4.3.2 三维分型计算50
• 4.3.3 交互式通信系统设计50-52
• 4.3.4 3D场景变换设计52-58
• 4.4 优化方案58-60
• 4.4.1 降低程序对CPU的依赖58
• 4.4.2 改善顶点绘制性能58-59
• 4.4.3 减少隐藏面的绘制59-60
• 4.5 并行化渲染60-71
• 4.5.1 NVIDIA SLI技术60-61
• 4.5.2 CUDA矩阵优化实现61-65
• 4.5.3 多GPU渲染实现65-69
• 4.5.4 用户界面和功能实现69-71
• 4.6 实验结果71-73
• 4.6.1 测试环境71-72
• 4.6.2 测试结果72-73
• 4.7 本章小结73-75
• 第五章 总结与展望75-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 谭文文;丁世勇;李桂英;;基于webGL和HTML5的网页3D动画的设计与实现[J];电脑知识与技术;2011年28期

2 赵小厦;范冰冰;夏嵬;;基于WebKit的一种渲染改进方法[J];计算机应用与软件;2014年01期

，

本文编号：1126810