[发明专利]各向异性纹理过滤

说明书

本发明涉及各向异性纹理过滤。公开了一种执行各向异性纹理过滤的方法。方法包括：生成描述纹理空间中的椭圆形覆盖区的一个或多个参数；在待采样椭圆中的一组采样点中的每个采样点处执行各向同性过滤，以产生多个各向同性过滤器结果，待采样椭圆基于椭圆形覆盖区；基于该采样点组的一个或多个参数和待采样椭圆的一个或多个参数，选择各向异性过滤器的权重，这些权重在各向异性过滤器的方差与各向异性比率的平方相关的约束下，使得对各向异性过滤器的过滤器响应中的高频率进行罚分的代价函数最小化，各向异性比率是待采样椭圆的长半径与待采样椭圆的短半径的比率；使用所选择的权重组合多个各向同性过滤器结果，以生成过滤器结果的至少一部分。

技术领域

本申请涉及纹理过滤，尤其涉及各向异性纹理过滤。

背景技术

图形处理单元(GPU)可以用来处理由应用程序生成的几何形状数据(例如，限定图元或补片的顶点)，以便生成图像数据。例如，GPU可以确定要存储在帧缓冲器中的图像的像素值(例如，颜色值)，该像素值可以被输出到显示器。

GPU可以分两个阶段处理所接收的几何形状数据——几何形状处理阶段和光栅化阶段。在几何形状处理阶段期间，将顶点着色器应用于从应用程序(例如游戏应用程序)接收的几何形状数据(例如限定图元或补片的顶点)以将几何形状数据变换到渲染空间(例如屏幕空间)中。在几何形状处理阶段中还可以执行诸如裁剪和剔除的其他功能以移除落在视锥外的几何形状数据(例如图元或补片)，和/或照明/属性处理。

在光栅化阶段期间，将经过变换的图元映射到像素并且识别每个像素的颜色。这可以包括对经变换的几何形状数据进行光栅化(例如，通过执行扫描转换)以生成图元片段。术语“片段”在本文中用于意指采样点处的图元的样本，所述样本将被处理以对图像的像素进行渲染。在一些示例中，可以存在像素到片段的一对一映射。然而，在其他示例中，可能存在比像素更多的片段，并且这种过采样可以允许像素值的更高质量渲染。

然后，可以通过称为隐藏表面移除的过程来移除隐藏的(例如，被其他片段隐藏的)图元片段。然后可以将纹理化和/或着色应用于未隐藏的图元片段以确定所渲染图像的像素值。例如，在一些情况下，可以通过将纹理(例如图像)应用于该片段来识别片段的颜色。如本领域的技术人员所知，纹理(也可以称为纹理图)是用于表示预先计算的颜色、照明、阴影等的图像。纹理图由多个纹素(即，颜色值)形成，所述纹素也可以被称为纹理元素或纹理像素。对片段施加纹理通常包括将所述片段在渲染空间中的位置映射到所述纹理中的位置或定位，以及使用所述纹理中的所述位置的颜色作为所述片段的纹理颜色。然后可以使用该纹理颜色来确定片段的最终颜色。根据纹理确定其颜色的片段可以被称为纹理映射片段。

由于片段位置很少直接映射到特定纹素，因此片段的纹理颜色通常通过称为纹理过滤的过程来识别。在可以被称为点采样、点过滤或最近邻插值的最简单情况下，屏幕空间中的片段被映射到纹理中的位置(即，映射到纹理空间中的位置)，并且与纹理中的所识别位置最接近的纹素的值(即，颜色)被用作该片段的纹理颜色。然而，在大多数情况下，使用更复杂的过滤技术来确定片段的纹理颜色，这些过滤技术组合了靠近纹理中的所识别位置的多个纹素。更复杂的过滤技术的示例包括各向同性过滤技术和各向异性过滤技术。各向同性过滤技术在垂直轴线上均匀地过滤纹理，而各向异性过滤技术不均匀地过滤纹理，而是基于纹理在片段的邻近区域中经历的局部(即各向异性)翘曲来过滤纹理。在一些情况下，该翘曲可以考虑纹理在屏幕上相对于相机角度的位置。各向同性过滤技术的示例包括但不限于双线性过滤和三线性过滤。

在双线性过滤中，通过根据距离的成对线性加权平均值来组合到纹理中所识别位置的四个最近纹素。与点采样相比，这通常提供了来自位映射纹理的连续图像的更平滑重建。双线性过滤已经被证明尤其适用于其中由于纹理映射而导致纹理被放大的应用。然而，当纹理被缩小时，点采样或双线性过滤都不提供适当的解决方案，因为它们不考虑纹理空间中的片段覆盖区的大小。