CN100363979C

CN100363979C - 用于高分辨率显示器的图形管线、显示管线和图形卡

Info

Publication number: CN100363979C
Application number: CNB2004100079255A
Authority: CN
Inventors: 小野真
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: Lenovo International Ltd
Priority date: 2003-04-30
Filing date: 2004-03-05
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2024-03-05
Also published as: KR100537833B1; JP2004334196A; TW200506757A; KR20040094306A; CN1542726A; TWI297864B; US7015920B2; JP4129444B2; US20040217964A1

Abstract

本发明公开了一种用于高分辨率显示器的图形管线。所述图形管线包括一帧缓冲区结构。所述帧缓冲区结构包括第一模式区域和第二模式区域。所述图形管线进一步还包括用于从所述帧缓冲区结构中获取数据的一显示管线。所述显示管线包括一控制器。所述控制器把来自所述第一模式区域的数据按原样提供给所述显示器。最后，所述控制器把来自所述第二模式区域的数据进行扩展，并将所述扩展后的像素提供给所述显示器。因而，根据本发明的系统和方法解决了高分辨率显示器的GUI问题(过小的图标和过小的菜单文字)，其方法是允许3D图形窗口显示细密的图像，同时能够在2D图形窗口中以可用的形式显示图像。根据本发明的系统和方法不依赖于绘图对象的类型(线或面)、绘图顺序和重叠。

Description

用于高分辨率显示器的图形管线、显示管线和图形卡

技术领域

本发明一般而言涉及显示技术，更具体而言，涉及当在一高分辨率显示器上一起使用3D图形窗口与2D图形窗口时提供可用的图像。

背景技术

由于显示分辨率和显示密度的改进，有可能在3D图形窗口中表现绘图对象的细节。因而，通常的显示器分辨率是100像素每英寸，而高分辨率显示器的分辨率高达200像素每英寸。这样就能够提供图像的细微细节。例如，在高分辨率显示器上能够显示光反射的细节，这可以避免由高洛德着色所产生的幻象。另一方面，当使用高分辨率显示器时，如果2D图形窗口中的图标未进行适当缩放，就会产生可用性的问题。为了更详细地说明这个问题，现在参照图1。图1示出了一个CAD应用10，其中在显示画面上显示了一个汽车的蓝图12，以及一个工具条14。

在该示例中，用户可以使用高分辨率显示器在3D图形窗口中观看汽车蓝图12的细节。另一方面，工具条14上的图标和文字却被表现得太小，以至于无法操作。这是由于所用的软件应用程序被设计为能够在3D图形窗口中自由地缩放和平移，但这同一个软件在2D图形窗口中是以像素数来规定菜单字体的文字高度的。这样，该软件就使得字体的物理尺寸太小，以至于无法操作。

为了解决这个问题，该软件不得不设计为以物理尺寸如毫米而不是以像素数来规定对象的大小。现今广泛使用的Microsoft Windows或OpenGL不规定物理尺寸。这样，该软件的设计将不得不进行改变以规定所有与GUI相关的对象，而这并不是一个可行的或成本高效的解决方案。

发明内容

因此，所需要的是一个系统和方法，其允许高分辨率显示器既以其最高分辨率提供3D图形窗口，同时又使得在同一显示画面上的2D图形窗口中的图标或字体是可操纵的，而不改变标准软件应用程序的设计。本发明就是要解决这种需要。

本发明公开了一种高分辨率显示器的图形管线(pipeline)，包括：帧缓冲区结构，该帧缓冲区结构包括第一模式区域和第二模式区域；以及显示管线，用于从所述帧缓冲区结构中获取数据，所述显示管线包括一控制器，所述控制器用于将来自所述第一模式区域的像素按原样提供给所述显示器，且所述控制器还用于将来自所述第二模式区域的像素进行扩展并将扩展后的像素提供给所述显示器，其中所述第一模式区域包括对应于所述显示器上的3D图形窗口的不足取样区域，且所述第二模式包括对应于所述显示器上的2D图形窗口的非不足取样区域。

本发明公开了一种显示管线，包括：控制器，用于接收来自过取样抗锯齿SSAA帧缓冲区结构的像素信息：所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使得所述控制器在过取样模式下运行，且所述第二模式用于使得所述控制器在不足取样模式下运行，其中在所述不足取样模式下，所述控制器将来自所述帧缓冲区结构中的不足取样区域的像素按原样提供给所述高分辨率显示器，并且将来自所述帧缓冲区结构中的非不足取样区域的像素进行扩展，并将所述扩展后的像素提供给所述显示器，其中所述不足取样区域对应于所述显示器上的3D图形窗口，且所述非不足取样区域对应于所述显示器上的2D图形窗口。

本发明还公开了一种图形卡，包括：几何图形处理器；用于从所述几何图形处理器接收数据的光栅处理器；用于从所述光栅处理器接收数据的帧缓冲区结构，所述帧缓冲区结构包括第一模式区域和第二模式区域；以及用于从所述帧缓冲区结构获取数据的显示管线，所述显示管线包括控制器，所述控制器用于将来自所述第一模式区域的像素按原样提供给显示器，且所述控制器还用于将来自所述第二模式区域的像素进行扩展并将所述扩展后的像素提供给所述显示器，其中所述第一模式区域包括对应于所述显示器上的3D图形窗口的不足取样区域，且所述第二模式包括对应于所述显示器上的2D图形窗口的非不足取样区域。

这样，根据本发明的系统和方法解决了高分辨率显示器的GUI问题(过小的图标和过小的菜单文字)，其方法是允许3D图形窗口显示细密的图像，同时能够在2D图形窗口中以可用的形式显示图像。根据本发明的系统和方法不依赖于绘图对象的类型(线或面)、绘图顺序、和重叠。

附图说明

图1示出了一CAD应用，其中在显示画面上显示了一汽车的蓝图和一工具条。

图2是一典型的过取样抗锯齿(super sample anti-aliasing，SSAA)图形管线。

图3示出了对一图像进行过取样的传统目的。

图4示出了在图形管线中所使用的一帧缓冲区中的典型像素格式。

图5示出了根据本发明将一SSAA帧缓冲区结构用于一高分辨率显示器。

图6清楚地显示了一传统的过取样帧缓冲区结构与根据本发明的不足取样(under sampling)帧缓冲区结构的区别。

图7示出了根据本发明的帧缓冲区结构的一实施方式。

图8示出了由显示管线中的第一和第二CRTC扫描帧缓冲区结构。

图9示出了本发明的结果。

具体实施方式

发明一般而言涉及显示技术，更具体而言，涉及当在一高分辨率显示器上一起使用3D图形窗口与2D图形窗口时提供可用的图像。提出了以下描述，以使得本领域的普通技术人员能够制造和使用本发明，并且以下描述是在专利申请及其要求的情境下提供的。对下述优选实施例的各种修改以及这里所描述的一般原则和特征对于本领域的技术人员都是显示易见的。因此，本发明并非意在限制于所给出的实施例，而是将被赋予与这里描述的原则和特征一致的最大范围。

一种根据本发明的系统和方法利用了这样的事实，即应用软件在3D图形窗口中使用一种应用编程接口(API)例如OpenGL API，而同时在2D图形窗口中使用一种不同的API例如Microsoft Windows API来构造图形用户界面例如菜单和图标。在这种情况下，根据该应用使用哪种图形API，在一图形卡上的每个窗口的帧缓冲区结构是不同的。可以使用过取样抗锯齿(SSAA)图形管线，来有利地利用本发明。

图2是一典型的SSAA图形管线100。图形管线100包括一几何形状处理器102，该处理器接收数据并将其传递给一光栅处理器104。所述几何处理器102和所述光栅处理器104创建一存储数据的帧缓冲区106。一显示管线108获取所述帧缓冲区106的内容。该内容然后由所述显示管线108中的一阴极射线管控制器(CRTC)110处理。在过取样模式下，非过取样的像素按原样提供，而过取样的像素作为平均像素提供。当处于过取样模式下时，显示器CRTC 110被设置到一低分辨率。

图3示出了对一图像进行过取样的传统目的。如图所示，该目的是在过取样的窗口中提供多用途抗锯齿效果。因此，处于过取样窗口之外的像素按原样从帧缓冲区提供给显示器，而来自过取样窗口的像素则在提供给显示器时进行平均。

图4示出了在图形管线100中所使用的一帧缓冲区106中的一典型像素格式。可以看出，该图显示出在3D图形窗口中的单个像素具有很多信息字段，其中包括用于进行“隐藏线/隐藏面消除”的Z(深度)信息，以及简单颜色信息字段。另一方面，在2D图形窗口中的单个像素中，系统只分配简单颜色信息。为了识别像素类型的不同，通常系统为每个像素分配窗口ID字段，而不管像素的类型是什么。

SSAA已广泛应用在高端图形卡上。这一技术(1)为一帧缓冲区中的单个可显示像素准备多个子像素，并为这些子像素绘制对象，以及(2)让CRTC扫描所述帧缓冲区，并原样显示非SSAA像素，而对于SSAA像素，则显示平均的子像素值。

在根据本发明的系统和方法中，以不同的方式使用了SSAA。这样，根据本发明的系统和方法(1)在3D图形窗口的单个像素中分配多个子像素，(2)当CRTC创建2D图形窗口中的图像时，扩展(以便放大)2D图形窗口像素的颜色信息，以及(3)按原样显示3D图形窗口子像素的颜色信息。

图5示出了根据本发明将一SSAA帧缓冲区结构用于一高分辨率显示器。在帧缓冲区中不是有一过取样区，而是有一不足取样区。所述不足取样区对应于3D图形窗口。非不足取样区对应于2D图形窗口。如图所示，在不足取样窗口(即3D图形窗口)中的像素将按原样提供给显示器，而来自非不足取样窗口(即2D图形窗口)中的像素则被扩展。

在一优选实施例中，图形管线将对CRTC编程，以配置子像素数分辨率。CRTC还可被编程，以便按原样显示子像素。CRTC将以每像素采用子像素的比率的扩展形式(在每单个像素4个子像素的情况下，像素将被扩展为×2(宽)和×2(高))，显示2D图形。图6清楚地显示了一传统的过取样帧缓冲区结构与根据本发明的不足取样帧缓冲区结构的区别。

以下部分将描述根据本发明的系统和方法的一详细实施方式，然而，本发明并不限于这种实施方式，其他实施方式也是可以利用的，并将处于本发明的精神和范围内。

图7示出了根据本发明的帧缓冲区结构。在该实施方式中，像素分辨率是1920×1200，而利用SSAA帧缓冲区结构将3D图形窗口中的子像素配置为2×2。

图8示出了由显示管线中的第一和第二CRTC 202和204对帧缓冲区结构的扫描。该实施方式假定使用偶/奇型双通道扫描，例如DualLink DVI。每个CRTC 202和204将获取和显示偶数行或奇数行。CRTC 202和204都被编程为扫描同一帧缓冲区(CRTC 202和204将同时扫描1920×1200个像素)，并显示3840×1200个信号(由于划分为偶数行和奇数行，子像素数/2)。

现在，首先考虑扫描像素R1、R2、R3、U1、U2、U3的情况。R1、R2、R3表示被配置为处于2D图形窗口中的像素，而U1、U2、U3表示被配置为处于3D图形窗口中的像素。利用图形卡的传统的缩放和平移函数，对于像素R1、R2、R3，将一可设置的缩放系数设置为2×1(宽度2倍，高度不变)。当一个CRTC扫描像素R1、R2、R3时，它将产生的显示信号为R1、R1、R2、R2、R3和R3。现在，因为两个CRTC 202和204扫描同一帧缓冲区，帧缓冲区中的像素R1、R2、R3将产生如下显示信号：

R1、R1、R2、R2、R3、R3(奇数行)

R1、R1、R2、R2、R3、R3(偶数行)，即2×2扩展的图像。

另一方面，为了扫描3D图形窗口中的像素，从像素中选择子像素而不是对诸子像素进行平均(子像素选择器)。

奇数行的CRTC 202被编程为选择和显示第一子像素和第二子像素，而偶数行的CRTC 204则被编程为选择和显示第三子像素和第四子像素。这样，当奇数行的CRTC 202扫描U1、U2、U3时，它将显示U1-S1、U1-S2、U2-S1、U2-S2、U3-S1、U3-S2，而当偶数行的CRTC 204扫描U1、U2、U3时，它将显示U1-S3、U1-S4、U2-S3、U2-S4、U3-S3、和U3-S4。这种程序编程可按多种方式进行，并且它们都将处于本发明的精神和范围之内。

图9示出了根据本发明的结果。如图所示，现在图标14’的尺寸对于操作员来说是可用的，同时仍然保持了汽车蓝图12’的分辨率。

因此，根据本发明的系统和方法解决了高分辨率显示的GUI问题(过小的图标和过小的菜单文字)，其方法是允许3D图形窗口显示细密的图像，同时能够在2D图形窗口中以可用的形式显示图像。根据本发明的系统和方法不依赖于绘图对象的类型(线或面)、绘图顺序、以及重叠。

虽然已根据所示的实施例描述了本发明，本领域的普通技术人员将很容易地认识到，对这些实施例可以进行一些改动，而这些改动将处于本发明的精神和范围之内。因而，本领域的普通技术人员可以进行很多修改，而不脱离所附权利要求的精神和范围。

Claims

1.一种用于高分辨率显示器的图形管线，包括：

帧缓冲区结构，该帧缓冲区结构包括第一模式区域和第二模式区域；以及

显示管线，用于从所述帧缓冲区结构中获取数据，所述显示管线包括一控制器，所述控制器用于将来自所述第一模式区域的像素按原样提供给所述显示器，且所述控制器还用于将来自所述第二模式区域的像素进行扩展并将扩展后的像素提供给所述显示器，

其中所述第一模式区域包括对应于所述显示器上的3D图形窗口的不足取样区域，且所述第二模式区域包括对应于所述显示器上的2D图形窗口的非不足取样区域。

2.权利要求1的图形管线，其中所述控制器包括阴极射线管控制器CRTC装置。

3.权利要求2的图形管线，其中所述阴极射线管控制器CRTC装置包括第一和第二阴极射线管控制器CRTC。

4.权利要求1的图形管线，其中所述帧缓冲区结构包括过取样抗锯齿SSAA帧缓冲区结构。

5.权利要求1的图形管线，其中所述扩展的像素提供2×2扩展的图像。

6.权利要求1的图形管线，其中所述高分辨率显示器包括1920×1200像素的分辨率。

7.一显示管线，包括：

控制器，用于接收来自过取样抗锯齿SSAA帧缓冲区结构的像素信息：所述控制器具有第一模式和第二模式，所述第一模式用于使得所述控制器在过取样模式下运行，且所述第二模式用于使得所述控制器在不足取样模式下运行，

其中在所述不足取样模式下，所述控制器将来自所述帧缓冲区结构中的不足取样区域的像素按原样提供给显示器，并且将来自所述帧缓冲区结构中的非不足取样区域的像素进行扩展，并将所述扩展后的像素提供给所述显示器，

其中所述不足取样区域对应于所述显示器上的3D图形窗口，且所述非不足取样区域对应于所述显示器上的2D图形窗口。

8.权利要求7的显示管线，其中所述不足取样模式用于高分辨率显示器。

9.权利要求7的显示管线，其中所述控制器包括阴极射线管控制器CRTC装置。

10.权利要求9的显示管线，其中所述阴极射线管控制器CRTC装置包括第一和第二阴极射线管控制器CRTC。

11.一图形卡，包括：

几何图形处理器；

用于从所述几何图形处理器接收数据的光栅处理器；

用于从所述光栅处理器接收数据的帧缓冲区结构，所述帧缓冲区结构包括第一模式区域和第二模式区域；以及

用于从所述帧缓冲区结构获取数据的显示管线，所述显示管线包括控制器，所述控制器用于将来自所述第一模式区域的像素按原样提供给显示器，且所述控制器还用于将来自所述第二模式区域的像素进行扩展并将所述扩展后的像素提供给所述显示器，

12.权利要求11的图形卡，其中所述控制器包括阴极射线管控制器CRTC装置。

13.权利要求12的图形卡，其中所述阴极射线管控制器CRTC装置包括第一和第二阴极射线管控制器CRTC。

14.权利要求11的图形卡，其中所述帧缓冲区结构包括过取样抗锯齿SSAA帧缓冲区结构。

15.权利要求11的图形卡，其中所述扩展的像素提供2×2扩展的图像。

16.权利要求11的图形卡，其中所述显示器包括1920×1200像素的分辨率。