[发明专利]绘图处理器中的保护带剪切系统、保护带剪切方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数据处理系统，尤其设计一种计算机图形系统和方法。

背景技术

计算机图形学是一门用计算机产生图形，图像或者其它绘画或者图示信息的科学和艺术。图形或者图像的产生通常被称为渲染。通常，在计算机三维绘图中，一个场景中代表对象表面(或者体积)的几何图形被翻译为像素(图像基本图元)，存贮在帧缓存器中，然后显示于显示设备上。

一幅图形或者图像渲染时，当通过多种并行系统处理的时候，对象通过管道的多个阶段经历多种处理，这通常称为空间。请见图1，渲染过程10一般显示为从模型空间102到世界空间104，再到观察空间106，再到剪切空间108，再到显示空间110。在某些执行过程中，这个过程可能包含世界空间104，并且直接从模型空间102跳到观察空间106。简单地说，模型空间102代表原始的调整系统，因此那些将被包含在现实场景中的特定的对象尚未被转换。模型空间102为用户提供了一个通过使用模型转换以在显示器上处理对象的平台。通过计算机显示器的用户界面，用户可以尝试用各种态样、形状和/或尺寸对对象进行寻找方向或排序。更详细的说，通过用户界面，用户能够经由各种为对象或模型提供的模型转换来指挥主处理器执行修改，结果使模型空间102变为世界空间104。

更多转换(例如观察转换)从世界空间104提供给转换的对象的顶点，以促进发射和剪切，从而发展为观察空间106。在观察空间106(也称为拍摄空间)中，产生各种功能——例如添加、修改亮度和/或阴影，微小拒绝，创建观察册等，这形成一个判断：什么对象能被照相机拍到以及什么对象不能被照相机拍到。例如，一个具有近距离和远距离剪切面的平面截体的观察被典型的创建。渲染过的三维场景的对象，如果近距离和远距离剪切面和平面截体的边缘不相匹配，则忽略处理，以此减少剪切操作。

在剪切空间108中，在观察空间106中创建的平面截体的坐标被格式化(例如，通过透视划分)以简化剪切的复杂性，然后执行剪切。

一旦剪切执行，观察量中的基本图元就被影射到显示空间110并被渲染到显示设备上。请注意，在有些情况下，各种如前所述的处理都可以在不同的和/或其他的空间发生。

现在请见剪切空间108，应用了各种技术来减少需要剪切的基本图元的数量(比如三角)。常用的其中一个技术为保护带剪切技术。在保护带剪切中，观察空间106中创建的近距离和远距离剪切面维持不变，但是平面截体被拉伸，超过期望的视口。换句话说，共两个平面截体被创建：一个是保护带平面截体，另一个是较小视口平面截体。渲染和剪切的环境可以按照如下步骤来实现。如果三角位于视口之外，则完全丢弃。如果三角位于视口内，则不需剪切，直接渲染。而如果三角与视口和保护带平面截体交叉或者如果三角与近距离和远距离剪切面交叉，则执行剪切。

尽管保护带剪切提供了一个渲染的保守方法(例如，比起需要剪切的三角来，更多的三角直接通过)，这种保守方法仍然要与剪切操作的减少相平衡。也就是说，大多数情况下，保护带剪切减少的时间间隔取决于主处理器(例如中央处理器，或者说CPU)通过接收部分位于显示屏之外的三角来执行的剪切、允许主处理器执行更为简单和快速的选择和剪切测试的时间间隔。然而，当三角将要被剪切时，处理是很费力和费时的。在传统的系统中，典型的做法是：通过在主处理器上执行多个不同算法中的一个算法来做剪切，比如科恩-萨瑟兰都算法(Cohen-Sutherland)，萨瑟兰都-霍德格曼算法(Sutherland-Hodgman)，威勒-阿瑟顿算法(Weiler-Atherton)，帕特里克吉尔斯美勒特算法(Patrick Gilles Maillot)等等。这些算法通常需要完整地分类(比如，观察平面截体剪切码)，与观察量剪切平面的交叉判断和顶点的每个参数(比如阿尔法参数、福戈参数等)的插补，这些都需要很强的计算步骤，对硬件的映射不太好。

发明内容

本发明提供了保护带剪切的系统与方法。简要地说，在架构中，本发明的其中一个方法的实施例包含：将转换后的顶点数据向绘图管道的下游传送；保护带剪切模块判断与转换后的顶点数据相应的基本图元是否需要剪切，以及基于上述判断执行保护保护带剪切和重心插补，以便保护带剪切计算逻辑单元定义新顶点的坐标。