[发明专利]一种图形绘制流水线中像素着色结果重用方法

说明书

本发明公开了一种图形绘制流水线中像素着色结果重用方法，包括：1)为输入图元生成对应像素空间的像素、粗像素和粗像素集合，2)在像素空间为每一个粗像素生成键值K，并按照此键值K为每个粗像素于粗像素缓存中查找与其相对应、属于不同图元且执行过粗像素着色器的粗像素；对于搜索到的不同图元的缓存结果，遍历并判断缓存的粗像素的着色结果能否重用到该粗像素上；3)若m个粗像素都找到可以重用的着色结果，则对该m个粗像素重用缓存中的着色结果；否则，对该m个粗像素执行粗像素着色器得到着色结果，并将该着色结果存储于缓存中；4)对步骤3)中得到的着色结果，利用插值或重新执行像素着色器获得最终的像素着色结果。

技术领域

本发明涉及实时绘制领域，尤其涉及一种图形绘制流水线中像素着色结果重用方法。

背景技术

当前，在图形硬件以及实时应用当中，执行逐像素着色计算会消耗很大一步部分计算资源，因此，如何减少这种着色的代价对于图形应用开发者和显卡架构来说都是一个很大挑战。而许多被提出来解决这一问题的应用都基于一个基础的想法：重用着色结果。

Akeley提出的MSAA是当前GPU中常见的一项功能，通过将一次着色计算的结果重用到一个像素当中的多个采用点中，减少了着色计算的调用次数。但是这种重用在模型集合特别复杂，比如多个三角形覆盖同一个像素，因为MSAA需要为一个三角形至少调用一次着色计算，导致着色代价快速上升。针对这个问题，Fatahalian提出QFM实现了在邻接三角形中共享着色计算结果以减少着色计算。Ragan-Kelly提出了一种将着色和可见性计算解耦的图形管线，在这个管线当中，着色计算的结果被存储在以每一个三角形为单位的图像空间的着色网格中，并被重用到不同的可见性样本点中。这种思路也同样被应用到延迟绘制中，在Clarberg，Liktor等人的算法中，着色计算时发生在可见性判断之后。Crassin提出了一种聚合G-Buffer(几何缓冲)的表示来近似一个像素内部的集合，从而实现着色计算比率和几何采样比率的解耦。

着色重用不仅仅只涉及到几何复杂度，它同时也可以通过多频率的着色信号实现。Kircher,Natalya等使用了一个简单的实现，那就是先直接计算并存储着色方程当中的低频信号，在第二个绘制过程中再使用这些低频信号生成高频的逐像素着色信息。Hasselgren则提出一种多频率着色，那就是在像素着色器执行之前，在Tile上执行裁剪。

Wang则提出了一种将逐像素的计算移动到逐顶点上的自动优化方法。He则提出了一种能够让用户快速探索多频率着色优化结果的系统。

除此之外，He拓展了传统的渲染管线，他设计了两级着色步骤，也就是粗糙着色和精细着色来执行多频率着色。Vaidyanathan提出了类似的方法，他是用粗糙像素着色来限制并将着色率量化到一个有限的屏幕空间网格集中。

除了这些屏幕空间的做法之外，一些急于物体空间的着色重用也被提出了。在离线绘制框架中，Reyes在微多边形中计算并差值着色结果。Burns则提出了在一个统一的物体空间网格中重用着色而不是微多边形。Clarberg则更进一步的将物体空间的方法和多频率着色结合在一起，并通过在不同尺寸的物体空间网格上执行着色来实现了物体空间的多频率着色。

但是以上的方法都需要一个基础的图元，着色结果并不能在不同的基础图元之间重用。

发明内容

针对现有方法的不足，本发明提出了一种图形绘制流水线中像素着色结果重用方法，该方法在流水线执行中执行缓存过的着色计算，并通过缓存重用着色器在不同的基础图元之间实现着色结果的重用，降低了着色计算的代价。

本发明的技术方案为：

一种图形绘制流水线中像素着色结果重用方法，包括以下步骤：

(1)为输入图元生成对应像素空间的像素、粗像素和粗像素集合，其中，每个粗像素包含n个像素，每个粗像素集合包含m个粗像素，n和m为非0自然数；