[发明专利]图形处理装置、单元与执行三角形配置、属性配置的方法

说明书

技术领域

本发明的内容是关于计算机图形系统，且更特定而言，关于图形管线(graphics pipeline)的三角形配置以及属性配置阶段的系统以及方法。

背景技术

众所周知，三维(“3-D”)计算机图形的技术以及科学是关于3-D物件的二维(“2-D”)影像的产生或再现，以显示或呈现于显示装置或监视器上，诸如阴极射线管(CathodeRay Tube，CRT)或液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)。物件可为简单几何基元，诸如，点、线段、三角形或多角形。通过以一连串连接的平面多角形来表示物件，诸如，通过将物件表示为一连串连接的平面三角形，可将较复杂的物件再现于显示装置上。所有的几何基元可最终由一顶点或一组顶点(例如，界定点(例如，线段的端点或多角形的角)的坐标(X，Y，Z))来描述。

为了产生作为表示3-D基元的2-D投影而显示于计算机监视器或其他显示装置上的数据组，基元的顶点可经由图形再现管线中的一连串操作或处理阶段来处理。图形管线仅为一连串的处理单元或阶段，其中来自先前阶段的输出可作为后续阶段的输入。举例而言，在图形处理器的内容操作阶段，此等阶段包括每顶点(per-vertex)操作，基元组件操作、像素操作、纹理组件操作、再现处理操作以及片段操作。

在典型的图形显示系统中，影像数据库(例如，命令清单)可储存一场景的物件的描述子。物件是通过以众多可覆盖物件的表面的小多角形来描述，如同小砖块覆盖墙壁或其他表面的相同方式。每一多角形被描述为顶点坐标(在“模型”坐标中的X、Y、Z)的清单与材料表面特性(亦即，色彩、纹理、光泽度等)的一些规格，以及在每一顶点处相对于表面的法向向量(normal vector)。对于具有复杂弯曲表面的三维物件，一般而言，多角形必须为三角形或四边形，且后者始终可分解为成对的三角形。

对应于使用者自使用者输入选择的检视角度，转换引擎(transformation engine)可转换物件坐标。另外，使用者可指定视野、待产生的影像的大小以及视野体积的后端，以按需要包括或消除背景。

一旦已选择了此检视区(viewing area)，裁剪(clipping)逻辑电路消除处于检视区外的多角形(亦即，三角形)且“裁剪”部分处于检视区内且部分处于检视区外的多角形。此等经裁剪的多角形对应于多角形处于检视区内的部分，其中新的边缘对应于检视区的边缘。多角形顶点接着以对应至检视屏幕的坐标(X、Y坐标)以及每一顶点对应的深度值(Z坐标)被传输至下一个阶段。在典型系统中，接下来根据光源而加上照明模型，然后将多角形以及其色值传输至再现处理器。

对于每一多角形，再现处理器判定哪些像素位置被多角形覆盖，且试图将相关的色值以及深度值(Z值)写入至帧缓冲器(frame buffer)中。再现处理器将正处理的多角形的深度值(Z)与一像素的深度值(其可能已被写入至帧缓冲器中)比较。若新的多角形像素的深度值较小，表示其处于已写入至帧缓冲器的多角形的前端，则其值将替代帧缓冲器中的值，因为新的多角形将遮掩先前经处理且写入至帧缓冲器中的多角形。此过程会一直重复至已再现处理所有多角形为止。此时，视频控制器将帧缓冲器的内容按再现次序一次一扫描线地显示于显示器上。

执行即时再现的预设方法通常是将多角形显示为位于多角形之内或外的像素。界定多角形的边缘在静态显示器中看起来可能具有锯齿状外观，而在动画显示器中看起来为一拖曳外观。产生此效应的潜在问题称为偏移(aliasing)，且经应用以减少或消除问题的方法称为反偏移(anti aliasing)技术。

针对屏幕显像的反偏移方法并不需要知晓正在再现的物件，因为其仅使用管线输出样本。一种典型的反偏移方法利用一种被称为多样本反偏移(Multi-Sample Anti-Aliasing，MSAA)的线性反偏移技术，其在单一传输中每像素采样一个以上样本。每一像素需要的样本或子像素的数目被称为取样率，且理论上，当取样率增加时，相关的存储器信息量亦增加。