圖形處理系統(tǒng)中的基元處理的制作方法
【專利說明】
【背景技術(shù)】
[0001]在3D圖形處理系統(tǒng)中，場景的對象利用基元(primitive)的群組進(jìn)行表示，它們通常在場景的渲染期間被投射、掃描轉(zhuǎn)換、紋理化和陰影化?；哂薪?jīng)常由能夠?qū)ζ鋺?yīng)用紋理的一個(gè)或多個(gè)頂點(diǎn)(例如，在基元為三角形的情況下的三個(gè)頂點(diǎn))所定義的簡單的幾何形狀，其經(jīng)常為三角形。3D場景處理的渲染對基元進(jìn)行處理以形成包括圖像像素陣列的圖像。該渲染處理中的一個(gè)步驟是針對圖像的多個(gè)樣本位置中的每一個(gè)確定哪個(gè)/哪些基元是可見的。該處理被稱作隱藏面消除(HSR)。被其它基元所隱藏的基元或者基元的部分未來在渲染中并不需要被考慮。為了執(zhí)行HSR，針對每個(gè)樣本位置考慮場景中的基元的深度(即，距視點(diǎn)的距離)以便確定哪些基元在每個(gè)像素位置是可見的?；梢允欠峭该骰蛲该鞯?。使用紋理在本來為非透明的基元中創(chuàng)建孔洞的渲染技術(shù)被稱作“穿通(punchthrough)”。針對非透明基元，在像素位置(其可以對應(yīng)于樣本位置中的一個(gè)或多個(gè)樣本位置)最終所渲染的像素值可以由在該像素位置具有最小深度值的帶紋理基元所給出。對于透明基元而言，在像素位置最終渲染的像素值可以由在該像素位置具有最小深度值的多于一個(gè)的帶紋理基元的混合所給出。當(dāng)場景包含其紋理包括穿通的基元時(shí)，在像素位置最終渲染的像素值可以由在該像素位置具有最小深度值的基元以外的基元所確定。
[0002]圖1示出了圖形處理系統(tǒng)100，其包括可以被稱作圖像合成處理器(ISP)的處理模塊102、可以被稱作Z緩沖器的深度緩沖器104、標(biāo)簽分類器模塊106、可以被稱作統(tǒng)一陰影聚類器(USC)的紋理和陰影引擎108，以及像素緩沖器110、在操作中，在ISP 102接收基元(例如，頂點(diǎn)坐標(biāo)和基元標(biāo)識(shí)符)，并且該ISP對基元執(zhí)行HSR以確定哪些基元在所要渲染的圖像的多個(gè)樣本位置中的每一個(gè)處是可見的。為了針對典型渲染實(shí)施HSR，ISP被編程為針對每個(gè)樣本位置在深度緩沖器104中存儲(chǔ)表示ISP 102截止目前已經(jīng)處理過的最接近基元的深度的深度值，而使得ISP 102能夠?qū)?dāng)前正在處理的基元的深度與深度緩沖器104中所存儲(chǔ)的深度值進(jìn)行比較以確定當(dāng)前基元是否可見。ISP 102所執(zhí)行的HSR的結(jié)果被用來相應(yīng)地更新深度緩沖器104中所存儲(chǔ)的深度值。所要注意的是，在一些系統(tǒng)中，深度緩沖器104和標(biāo)簽分類器模塊106可以被描述為ISP 102的組件。
[0003]標(biāo)簽分類器模塊106包括標(biāo)簽緩沖器，其被配置為針對每個(gè)樣本位置存儲(chǔ)由ISP102執(zhí)行的HSP所確定的該樣本位置處的可見基元的基元標(biāo)識(shí)符(ID)。標(biāo)簽分類器模塊106還包括控制器以對標(biāo)簽緩沖器的更新和沖刷進(jìn)行控制?；獦?biāo)識(shí)符被沖刷到USC 108。響應(yīng)于接收到被沖刷的基元標(biāo)識(shí)符，USC 108將獲取所標(biāo)識(shí)的基元并且將獲取紋理數(shù)據(jù)以便對被沖刷的基元ID所標(biāo)識(shí)基元應(yīng)用紋理和陰影。標(biāo)簽分類器模塊106中的控制器控制基元標(biāo)識(shí)符何時(shí)被沖刷到USC 108。例如，基元標(biāo)識(shí)符可以在圖像的基元已經(jīng)全部被ISP 102處理時(shí)被沖刷到USC 108?；獦?biāo)識(shí)符也可以在透明基元或者具有包括穿通的紋理的基元的基元標(biāo)識(shí)符被存儲(chǔ)到標(biāo)簽緩沖器中時(shí)被沖刷到USC 108。這是為了這些基元能夠被正確混合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]提供該
【發(fā)明內(nèi)容】
而以簡化形式對隨后在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步進(jìn)行描述的概念的選擇進(jìn)行介紹。該
【發(fā)明內(nèi)容】
并非意在標(biāo)識(shí)出所請求保護(hù)主題的關(guān)鍵特征或必要特征，也并非意在被用來對所請求保護(hù)主題的范圍加以限制。
[0005]提供了一種圖形處理系統(tǒng)，其具有包括一個(gè)或多個(gè)瓦片的渲染空間，該圖形處理系統(tǒng)包括:處理模塊，其被配置為接收要針對瓦片進(jìn)行處理的基元，其中該處理模塊被配置為針對該瓦片的基元執(zhí)行隱藏面消除以確定標(biāo)識(shí)在該瓦片的中的多個(gè)樣本位置中的每個(gè)樣本位置可見的基元的基元標(biāo)識(shí)符；兩個(gè)或更多標(biāo)簽緩沖器的集合，其被配置為存儲(chǔ)針對該瓦片中的該樣本位置中的每個(gè)樣本位置所確定的基元標(biāo)識(shí)符，其中在該集合的標(biāo)簽緩沖器中相對應(yīng)的樣本位置所存儲(chǔ)的基元標(biāo)識(shí)符表示基元的重疊的層；標(biāo)簽控制模塊，其被配置為控制:(i)對用于存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)通過所述隱藏面消除而被確定為可見的基元的基元標(biāo)識(shí)符中的每個(gè)基元標(biāo)識(shí)符的標(biāo)簽緩沖器的選擇，其中對標(biāo)簽緩沖器的選擇根據(jù)存儲(chǔ)于所述標(biāo)簽緩沖器中的、一個(gè)或多個(gè)樣本位置的塊中的一個(gè)或多個(gè)樣本位置處的基元標(biāo)識(shí)符所標(biāo)識(shí)的基元的分層而針對該塊進(jìn)行；以及(ii)從該標(biāo)簽緩沖器的集合中的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽緩沖器沖刷基元標(biāo)識(shí)符；以及紋理化引擎，其被配置為接收所沖刷的基元標(biāo)識(shí)符并且由對所沖刷的基元標(biāo)識(shí)符所標(biāo)識(shí)的基元應(yīng)用紋理化。
[0006]還提供了一種在圖形處理系統(tǒng)中處理基元的方法，該圖形處理系統(tǒng)具有包括一個(gè)或多個(gè)瓦片的渲染空間，該方法包括:針對該瓦片的基元執(zhí)行隱藏面消除以確定標(biāo)識(shí)在該瓦片的中的多個(gè)樣本位置中的每個(gè)樣本位置可見的基元的基元標(biāo)識(shí)符；從兩個(gè)或更多標(biāo)簽緩沖器的集合中選擇用于存儲(chǔ)標(biāo)識(shí)通過該隱藏面消除而被確定為可見的基元的基元標(biāo)識(shí)符中的每個(gè)基元標(biāo)識(shí)符的標(biāo)簽緩沖器，其中在該集合的標(biāo)簽緩沖器中相對應(yīng)的樣本位置處所存儲(chǔ)的基元標(biāo)識(shí)符表示基元的重疊的層，并且其中對標(biāo)簽緩沖器的選擇根據(jù)在一個(gè)或多個(gè)樣本位置的塊中的一個(gè)或多個(gè)樣本位置處、存儲(chǔ)于標(biāo)簽緩沖器中的基元標(biāo)識(shí)符所標(biāo)識(shí)的基元的分層而針對該塊進(jìn)行；將通過該隱藏面消除針對該樣本位置中的每個(gè)樣本位置確定為可見的基元標(biāo)識(shí)符存儲(chǔ)在相對應(yīng)的所選擇的標(biāo)簽緩沖器中；從該標(biāo)簽緩沖器集合中的一個(gè)或多個(gè)標(biāo)簽緩沖器沖刷基元標(biāo)識(shí)符；以及從沖刷的基元標(biāo)識(shí)符所標(biāo)識(shí)的基元應(yīng)用紋理化。
[0007]還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀代碼，當(dāng)該代碼在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)其適于執(zhí)行這里所描述的示例的任意方法的步驟。此外，可以提供一種用于生成這里所描述的示例的任意圖形處理系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀代碼。該計(jì)算機(jī)可讀代碼可以被編碼在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)上。
[0008]如對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言明顯的，以上特征可以被適當(dāng)組合并且可以與這里所描述示例的任意方面進(jìn)行組合。
【附圖說明】
[0009]現(xiàn)在將參考附圖對實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述，其中:
[0010]圖1是圖形處理系統(tǒng)的示意圖；
[0011]圖2表示了渲染空間的四個(gè)瓦片；
[0012]圖3是實(shí)施多個(gè)深度緩沖器的圖形處理系統(tǒng)的示意圖；
[0013]圖4是在圖3所示的圖形處理系統(tǒng)中處理基元的方法的流程圖；
[0014]圖5a是示出在第一示例的瓦片中可見的基元的示圖；
[0015]圖5b示出了存儲(chǔ)圖5a所示的基元的基元標(biāo)識(shí)符的多個(gè)標(biāo)簽緩沖器的相對應(yīng)列；
[0016]圖5c是示出在第二示例的瓦片中可見的基元的示圖；
[0017]圖5d示出了存儲(chǔ)圖5c所示的基元的基元標(biāo)識(shí)符的多個(gè)標(biāo)簽緩沖器的相對應(yīng)列；
[0018]圖6是實(shí)施多個(gè)標(biāo)簽緩沖器的圖形處理系統(tǒng)的示意圖；
[0019]圖7是在圖6所示的圖形處理系統(tǒng)中處理基元的方法的流程圖；
[0020]圖8是實(shí)施多個(gè)深度緩沖器和多個(gè)標(biāo)簽緩沖器的圖形處理系統(tǒng)的示意圖；以及
[0021]圖9a和9b示出了對標(biāo)簽緩沖器的選擇和對標(biāo)簽緩沖器的沖刷進(jìn)行控制的方法的流程圖。
[0022]本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到的是，附圖中所圖示的要素劃界(例如，方框、方框群組或者其它形狀)表示劃界的一個(gè)示例。在一些示例中，一個(gè)要素可以被設(shè)計(jì)為多個(gè)要素或者多個(gè)要素可以被設(shè)計(jì)為一個(gè)要素。在適當(dāng)?shù)那闆r下，貫穿附圖使用同樣的參考標(biāo)號(hào)來指示相似的特征。
【具體實(shí)施方式】
[0023]以上【背景技術(shù)】部分中所描述的圖形處理系統(tǒng)100之所以有效的原因在于，隱藏面消除是在ISP 102中執(zhí)行并且僅發(fā)送可見表面以便在USC 108進(jìn)行紋理化和陰影化。在隱藏面消除之前執(zhí)行紋理化和陰影化可能較不有效，因?yàn)樵趯ο筮M(jìn)行紋理化和陰影化時(shí)所做的工作在該對象隨后被場景中的其它對象所隱藏的情況下被浪費(fèi)。
[0024]當(dāng)可以在紋理化和陰影化開始之前對整個(gè)場景或部分場景完成隱藏面消除時(shí)，圖1的系統(tǒng)在僅處理非透明基元時(shí)最為有效。非透明對象的基元ID由標(biāo)簽分類器106所收集，而使得當(dāng)每個(gè)非透明基元已經(jīng)被ISP 102所處理時(shí)，標(biāo)簽緩沖器存儲(chǔ)每個(gè)樣本位置處可見的基元的標(biāo)識(shí)符。標(biāo)簽緩沖器隨后可以被沖刷，將基元ID發(fā)送至USC108而使得相對應(yīng)的所標(biāo)識(shí)基元可以被紋理化和陰影化。標(biāo)簽分類器106被如此稱謂是因?yàn)榛狪D可以在他們從緩沖器沖刷時(shí)進(jìn)行分組或分類，而使得在任何可能的情況下，USC 108都能夠?qū)碜詥蝹€(gè)基元的ID進(jìn)行處理，或者將來自作為群組的具有相似紋理化和陰影化要求的基元的ID進(jìn)行處理。對基元ID進(jìn)行分類因此使得USC 108中的高速緩存性能有所提高。當(dāng)場景僅由非透明基元組成時(shí)，標(biāo)簽緩沖器僅需要被沖刷一次。
[0025]圖1的系統(tǒng)在一些情況下會(huì)遇到問題，諸如在場景包含透明或穿通基元時(shí)。
[0026]透明性(translucency)意味著光線能夠通過對象。當(dāng)渲染透明對象時(shí)，僅渲染具有最小深度值的基元是不夠的，因?yàn)榭赡鼙仨氁ㄟ^那些基元看到后面的基元。所渲染圖像中的像素的顏色可以通過將透明基元的顏色與一個(gè)或多個(gè)其它基元的顏色進(jìn)行混合而形成。通常，所渲染圖像通過將以具有最大深度值的基元開始并且以具有最小深度值的基元結(jié)束的多層透明對象進(jìn)行混合而構(gòu)建。并非所有渲染系統(tǒng)都能夠?qū)ν该鲗ο筮M(jìn)行分類，從而經(jīng)常需要軟件應(yīng)用(例如，游戲)來渲染預(yù)先排序?yàn)閺暮笸暗捻樞虻幕?。在透明性處理的一個(gè)示例中，透明基元在ISP 102中進(jìn)行處理(例如為了確定它們是否被隱藏在任意樣本位置的現(xiàn)有非透明對象之后)，并且標(biāo)簽緩沖器在每個(gè)透明基元之后被沖刷而使得基元能夠被紋理化和陰影化，并且與像素緩沖器中之前被紋理化和陰影化的基元進(jìn)行混合。如果應(yīng)用在透明基元之后發(fā)送了另外的非透明基元，則混合的結(jié)果可以被隱藏。
[0027]穿通是指其中可以使用紋理向本來非透明的基元增加孔洞的渲染技術(shù)。基元中的孔洞應(yīng)當(dāng)使得ISP 102對深度緩沖器104進(jìn)行更新，但是圖1的系統(tǒng)僅對紋理進(jìn)行評估，并且因此確定孔洞在USC 108中位于何處。圖1的系統(tǒng)因此必須采用一些附加步驟來渲染穿通對象。在穿通處理的示例中，到達(dá)ISP 102的穿通基元被采樣，并且可以相對深度緩沖器104進(jìn)行測試以確定隱藏在現(xiàn)有非透明對象之后的任意部分。穿通對象中并未被隱藏的任意部分被發(fā)送至標(biāo)簽分類器106，但是深度緩沖器104并不進(jìn)行更新。標(biāo)簽緩沖器被立即沖刷，這可以涉及沖刷標(biāo)簽緩沖器的任意現(xiàn)有內(nèi)容，隨后將穿通基元發(fā)送至USC 108.USC 108至少執(zhí)行所需的紋理化和陰影化操作以確定是否有基元的任何部分具有孔洞，并且將非透明部分通過被標(biāo)記為“PT反饋”的路徑返回至ISP 102，上述路徑在圖1中以虛線示出。ISP102執(zhí)行另一深度測試，這是因?yàn)樯疃染彌_器104的狀態(tài)可能在用來對穿通基元進(jìn)行紋理化和陰影化的時(shí)間中發(fā)生變化，并且基元中保持可見的任意部分作為基元ID而存儲(chǔ)在標(biāo)簽緩沖器中。當(dāng)基元ID最終第二次被沖刷至USC 108時(shí)，執(zhí)行其余的紋理化和陰影化，并且圖像像素被存儲(chǔ)在像素緩沖器110中。
[0028]如之前所描述的，針對透明或穿通基元沖刷基元標(biāo)識(shí)符可能是低效的，因?yàn)橐恍┍粵_刷