[發明專利]著色器處理系統與方法

有效

• 申請號: 200810178013.2
• 申請日: 2008-12-08
• 公開（公告）號: CN101425175A
• 公開（公告）日: 2009-05-06
• 發明（設計）人: 焦陽
• 申請（專利權）人: 威盛電子股份有限公司
• 主分類號: G06T1/20
• 分類號: G06T1/20;G09G5/36;G09G5/02;G09G5/39
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 蒲邁文

技術領域

本發明與數據處理系統相關，尤其是與可編程的圖形處理系統和方法相 關。

背景技術

一般而言，3維(3D)計算機繪圖是關于將3D物體的2D圖像產生(提供) 至顯示屏幕上的技術，例如陰極射線管顯示器(CRT)或液晶顯示器(LCD)。物 體可以由簡單幾何基元(primitive)所組成，例如由點、線段、三角形、或多 邊形所組成。而更復雜的物體可以通過一系列相連接的平面多邊形(例如平面 三角形)所組成并成像至顯示器上。所有的幾何基元都可由頂點組所描繪構 成，例如坐標(x，y，z，w)即定義出一個點、一個線段的端點或一個多邊形 的角。

為了在計算機屏幕或其它顯示器上，利用產生2D投像方式的顯示數據組 來代表3D基元，則基元的頂點群得通過一系列操作處理、或一系列圖形成像 的管線處理階段(pipeline)。一般所稱的管線僅是一系列的處理單元或階段， 其中前一階段的輸出即為下一階段的輸入。在圖形處理單元的背景下，這些 階段包括例如逐一頂點的操作、基元配置操作、像素操作、紋理(texture) 配置操作、描繪操作(rasterization)及片段(fragment)操作。

在典型圖形顯示系統中，一個圖像數據庫(image?database)(例如指令列 單(command?list))可能儲存了對場景中物體的描述。而這些物體是通過許多 小多邊形所描述出來的，覆蓋拼湊出該物體的表面，與使用磁磚覆蓋住一面 墻或其它表面的方式一樣。每一個多邊形皆由一連串的頂點坐標(x，y，z模型 坐標)、表面紋理特性(例如：顏色、紋理、亮度等等)、也可由每一個頂點相 對于表面的法向量來描述出。具有復雜曲面的3D物體，通常使用三角形或四 邊形的多邊形，而后者可再解構成一對三角形。

轉換引擎(transformation?engine)因應使用者所選擇輸入的視角對物 體坐標進行轉換。此外，使用者可指定視野(field?of?view)、圖像的尺寸、 所視空間的后端(back?end?of?the?viewing?volume)來決定是否要包含/消除 背景。

一旦選擇了所視區域，裁剪邏輯單元(clipping?logic)就會消除 (eliminate)位于所視區域之外的多邊形(例如三角形)及裁剪(clip)那些跨 越所視區域內外的多邊形。這些被裁剪的多邊形對應于位在所視區域的新邊 界之內的多邊形。接著，多邊形的頂點即以對應于所視屏幕的坐標(x，y坐 標)及每一個頂點的深度值(z坐標)的形式被傳送至下一階段。在一般系統中， 下一階段就是打光模型(lighting?model)。在某些實施例中，打光模型也可 放在裁剪邏輯單元之前。接著，多邊形及其顏色值及被傳送至描繪器 (rasterizer)上。

對每一個多邊形而言，描繪器定義出哪些像素位在多邊形上，并嘗試將 深度值(z值)寫入深度緩沖器(depth?buffer)中。描繪器產生空白的像素， 并將正在處理的多邊形的像素深度值(z值)與已寫入深度緩沖器的像素深度 值相互比較。倘若新多邊形像素的深度值較小，表示此像素位于已寫入畫幀 緩沖器(frame?buffer)的多邊形前，則此像素的值就取代深度緩沖器內的值， 因為新的多邊形遮蓋了先前已處理過并寫入深度緩沖器的多邊形。此程序會 不斷重復直到所有多邊形皆被描繪并且其深度值皆被測試過。

接著，抓取相關的紋理值并附加到多邊形的可見像素上。紋理值可能伴 隨從頂點顏色內插所得(interpolated)的顏色值。像素處理階段接著將所有 的值融合成最終的像素值，并寫入畫幀緩沖器內。此時，圖像控制器就會依 描繪順序將架構緩沖的內容逐一掃描線地呈現至顯示器上。

如以上背景知識，圖1顯示出圖形處理器系統中固定功能圖形管線的某 些零組件的功能流程圖。而不同系統中，圖形管線的零組件可能不同，且可 以多種方式呈現。主機10(或在主機上運作的圖形應用程序接口(API))可通 過命令流處理器(command?stream?processor)12產生指令列單。而指令列單 包含一系列的圖形指令及數據，用以呈現「環境」至圖形顯示器。圖形管線 中的零組件可能操作在指令列單的數據或指令上，用以呈現在圖形顯示器的 屏幕上。