[發(fā)明專利]圖形處理

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210052924.7
• 申請(qǐng)日: 2012-03-02
• 公開（公告）號(hào): CN102708537A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J.奈斯塔德;A.S.克里斯滕森
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: ARM有限公司
• 主分類號(hào): G06T1/20
• 分類號(hào): G06T1/20;G06T11/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 馬永利;盧江

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及圖形處理，并且特別地，涉及包括頂點(diǎn)著色（vertex?shading）階段的圖形處理系統(tǒng)的操作。

背景技術(shù)

如本領(lǐng)域中已知的，圖形處理典型地以流水線（pipelined）方式執(zhí)行，具有對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作以便產(chǎn)生顯示的最終圖像的一個(gè)或多個(gè)流水線階段。該處理的兩個(gè)重要階段典型地為：諸如變換和照明之類的所謂的頂點(diǎn)著色操作，其在代表要顯示的圖像的圖元（多邊形）的頂點(diǎn)上執(zhí)行；以及后續(xù)的片段（像素）著色操作，其對(duì)構(gòu)成要顯示的圖像的各個(gè)片段（像素）著色（賦色）。

諸如頂點(diǎn)變換和照明之類的頂點(diǎn)著色操作典型地在圖形處理的所謂的“頂點(diǎn)著色器”階段中執(zhí)行。這典型地為在輸入數(shù)據(jù)值上執(zhí)行頂點(diǎn)著色器程序以便產(chǎn)生希望的輸出數(shù)據(jù)集合（例如適當(dāng)變換和照明的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)）以供圖形流水線的其余部分處理的可編程處理單元。（如本領(lǐng)域中已知的，通常將場(chǎng)景的每個(gè)圖元（多邊形）定義和表示為頂點(diǎn)集合，其中每個(gè)頂點(diǎn)具有與其關(guān)聯(lián)的用于該頂點(diǎn)的數(shù)據(jù)值集合。頂點(diǎn)著色過程例如基于頂點(diǎn)所涉及的圖元所經(jīng)受的任何變換或照明修改針對(duì)該頂點(diǎn)的初始定義的數(shù)據(jù)值。）。

一旦用于場(chǎng)景的輸入數(shù)據(jù)值經(jīng)過頂點(diǎn)“著色”，那么通常將代表場(chǎng)景的圖元光柵化以便為場(chǎng)景產(chǎn)生多個(gè)要被處理的“片段”。（如本領(lǐng)域中已知的，“片段”是在其上執(zhí)行圖形處理操作（例如再現(xiàn)）的離散圖形實(shí)體。每個(gè)片段與場(chǎng)景的一個(gè)或多個(gè)采樣點(diǎn)對(duì)應(yīng)并且具有與其關(guān)聯(lián)的必要數(shù)據(jù)，例如紅色、綠色、藍(lán)色（RGB）顏色數(shù)據(jù)、阿爾法（透明度）值和深度值，以允許顯示所述（一個(gè)或多個(gè)）樣本點(diǎn)。（片段也可以稱為像素，但是情況并非必然是給定片段將完全與最終顯示中的單個(gè)像素（像素元素）對(duì)應(yīng)，因?yàn)橹T如向下縮放之類的后處理可能意味著圖形處理在其上操作的實(shí)體（片段）與顯示像素之間不存在一一對(duì)應(yīng)。））。

圖形片段一旦產(chǎn)生，則經(jīng)歷對(duì)其著色以便產(chǎn)生其最終的輸出顏色等值的若干過程，例如應(yīng)用紋理、混合等等。例如顯示所述片段所代表的（一個(gè)或多個(gè)）樣本點(diǎn)所需的導(dǎo)出輸出數(shù)據(jù)值的這樣的過程可以稱為“片段著色”或者“像素著色”并且在處理流水線的片段著色（也稱為像素著色）階段中執(zhí)行。片段著色過程處理片段的初始定義的片段數(shù)據(jù)值以便正確地導(dǎo)出該片段的輸出數(shù)據(jù)（顯示該片段代表的（一個(gè)或多個(gè)）樣本點(diǎn)所需的數(shù)據(jù)）。再一次地，片段著色器可以為執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)片段著色器程序以便對(duì)片段適當(dāng)?shù)刂ㄙx色）的可編程單元。

如本領(lǐng)域中已知的，頂點(diǎn)和片段著色操作通常對(duì)所謂的“屬性”進(jìn)行操作。屬性是著色器程序中的輸入或輸出變量，并且可以代表例如位置、顏色或紋理坐標(biāo)等等。

頂點(diǎn)著色器的輸入屬性可以稱為初級(jí)屬性，并且頂點(diǎn)著色器的輸出屬性（其也是片段著色器輸入屬性）可以稱為次級(jí)屬性。通常，對(duì)于給定的著色器程序（鏈接的頂點(diǎn)和片段著色器）而言，存在固定數(shù)量的初級(jí)屬性（頂點(diǎn)著色器輸入變量）和固定數(shù)量的次級(jí)屬性（頂點(diǎn)著色器輸出/片段著色器輸入變量）。

對(duì)于特定的繪圖（draw）調(diào)用而言，針對(duì)非實(shí)例化（instanced）的繪圖，每個(gè)初級(jí)屬性（頂點(diǎn)著色器輸入變量）具有用于繪圖調(diào)用的每個(gè)頂點(diǎn)的定義值。在實(shí)例化繪圖的情況下，每個(gè)初級(jí)屬性（頂點(diǎn)著色器輸入變量）具有用于每個(gè)頂點(diǎn)或者用于每個(gè)實(shí)例的定義值。因此，在實(shí)例化模式操作中，一些初級(jí)屬性將具有在每頂點(diǎn)基礎(chǔ)上定義的值，并且因而可以被認(rèn)為是“每頂點(diǎn)”屬性。同樣地，可以存在其值在每實(shí)例基礎(chǔ)上定義的初級(jí)屬性，所述屬性因此可以被認(rèn)為是“每實(shí)例”屬性。

如本領(lǐng)域中已知的，當(dāng)圖形處理器在所謂的“實(shí)例化”模式下操作時(shí)，將繪制相同輸入幾何結(jié)構(gòu)的多個(gè)“實(shí)例”（例如每次在稍微不同的位置）。在這種情況下，頂點(diǎn)著色器將每頂點(diǎn)每實(shí)例運(yùn)行一次（即次數(shù)等于頂點(diǎn)數(shù)量乘以實(shí)例數(shù)量），而不是僅僅每頂點(diǎn)運(yùn)行一次。因此，對(duì)于每個(gè)不同的頂點(diǎn)和實(shí)例組合而言，通常將存在為每個(gè)次級(jí)屬性（頂點(diǎn)著色器輸出變量）產(chǎn)生的頂點(diǎn)著色器輸出（次級(jí)屬性值）。

初級(jí)屬性值典型地存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中以供頂點(diǎn)著色器使用。（這通常在圖形API中規(guī)定。）要求圖形處理的主機(jī)系統(tǒng)上的應(yīng)用程序通常將規(guī)定頂點(diǎn)著色器輸入屬性和輸入屬性值的存儲(chǔ)布局。

在傳統(tǒng)的即時(shí)模式圖形處理單元的情況下，為了向諸如片段著色器之類的后續(xù)處理階段提供輸出的經(jīng)過頂點(diǎn)著色的次級(jí)屬性值，頂點(diǎn)著色器輸出典型地被引導(dǎo)通過芯片內(nèi)的內(nèi)部流水線。在延遲再現(xiàn)圖形處理器（例如基于圖塊（tile）的圖形處理器）的情況下，通常將頂點(diǎn)著色器輸出（頂點(diǎn)著色的屬性值）寫到存儲(chǔ)器，當(dāng)片段著色器等需要時(shí)，于是從所述存儲(chǔ)器訪問這些頂點(diǎn)著色器輸出。