CN104737198A - 在输入几何对象粒度上记录可见度测试的结果 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一些实施例，可通过在输入几何对象粒度上执行深度测试并记录结果来改善像素吞吐量。输入几何对象为由图元所表示的描绘内的任何对象，例如输入三角形列表中的三角形，或输入补片列表中的补片。

Description

在输入几何对象粒度上记录可见度测试的结果

背景技术

本发明总体上涉及图形处理。

在图形处理中，性能在很大程度上根据像素计算吞吐量和/或存储器带宽限制，特别是在低功耗的设备中。

因此，已开发多种技术以减少需要执行的像素计算量，特别是对在最终描绘中由于其它场景对象的遮挡而最终不可见的像素。例如，早期深度(early depth)或Z消隐(Z culling)首先执行针对像素的遮挡或深度测试，并且随后仅在该像素为可见时计算该像素。在延迟渲染中，执行渲染阶段(rendering pass)的应用实际上仅执行深度测试以查看该像素是否为可见的。这一深度测试渲染阶段导致深度缓冲器被填入第二次渲染阶段中所使用的信息，在该第二次渲染阶段中仅计算最终可见的像素。

在基于图块(tile-based)的延迟渲染中，场景图像被划分成多个矩形图块区域并按图块区域递增地渲染。图块区域的大小相对于存储器高速缓存能力来设定，从而使得图块区域的颜色和深度缓冲器可被包含在高速缓存中。

尽管这些技术已产生了改进，但仍需要减少像素计算负担及图形处理引擎中几何处理的不必要的重复。

附图说明

关于以下附图描述一些实施例：

图1为根据本发明一个实施例的基于图块的延迟渲染序列的流程图；

图2为根据本发明另一实施例的延迟渲染深度阶段序列的流程图；

图3为根据本发明一个实施例的另一基于图块的延迟渲染过程的流程图；

图4为本发明一个实施例的示意性描绘；以及

图5为本发明一个实施例的前视图。

具体实施方式

根据本发明的一些实施例，可通过在输入几何对象粒度上执行深度测试并记录结果来改善像素的吞吐量。输入几何对象是由图元所表示的描绘中的任何对象，例如输入三角形列表中的三角形，或输入补片(patch)列表内中的补片。

在一些实施例中，可减少冗余几何处理，并且可在初始渲染阶段期间执行可见度测试。然后可将这些测试的结果记录在存储器缓冲器中，以消除在后续渲染阶段期间对该输入几何对象进行的不必要的重新处理。

在一些实施例中，可通过增强几何管线以携带标记来支持每个对象的可见度结果，这些标记从各个输入几何对象中划定结果并且在绘制命令内划定各个实例。

在一些实施例中，可记录两种不同类型的可见度信息。首先，可记录关于所消隐的对象的信息。例如，对象被认为由于剪辑琐碎拒绝、背面消隐或任何其它原因而由管线消隐。因此，在一些实施例中，可记录该对象被认为被消隐的信息。

在其它实施例中，也可记录对象未被消隐但与最终渲染不相关的信息。例如，对象可能未被消隐，但是其可能未通过早期深度测试，并且因此将不生成任何可供渲染的像素。另外，未被遮挡的对象仍可能不生成任何输出。示例可以为不覆盖任何样本的极小的条状三角形。即使该条状三角形可能未被完全遮挡，但它们将不必出现在最终描绘中。

虽然可使用任何可见度测试，但在本发明的一些实施例中，最初可基于每个输入几何对象来计算结果。如果对象关于一些所需的标准是可见的，则将可见度结果被记录为可见的。因此，可将特定的位分配给所有被认为是可见的那些图元。

然后可利用算法为一些非常典型的状况来压缩可见度测试结果。这种典型状况的示例包括完全可见或完全不可见对象的长期运转，或图元命令内的整个实例为完全可见的情况或在其它情况下完全不可见。随后可将压缩流写入到存储器缓冲器中。

随后，可通过管线内的顶点获取段(stage)对消隐和/或遮挡记录缓冲器进行输入，以供在渲染阶段期间使用。顶点获取段跳过被至少一个缓冲器标记为“不可见”的对象或实例，但有一些例外。由于可见度信息特定于顶点获取输入对象及实例，因此可除了支持简单顶点着色器或像素着色器工作负载之外还支持镶嵌化处理及几何着色。

根据一些实施例，通过添加对基于图块的延迟渲染和/或延迟渲染深度阶段的支持而增强延迟渲染系统的能力。在两种状况下，在初始渲染阶段期间记录帧命令流以供在后续的渲染阶段中使用，例如，如图1中20处所示。在图1所示的实施例中，描绘了基于图块的延迟渲染实施例。因而，如块12所示，首先应用提交待渲染的帧。如块14所示，在第一图块矩形(图块[0])渲染期间，记录关于其它每一个图块矩形中的输入几何对象的可见度的信息，如块16所示。随后，在块16所记录的信息(TILE(i)数据)在块18处的渲染那些图块期间被使用。因此，可在块18处进行渲染期间跳过特定图块矩形内被检测为不可见的输入几何对象。

在渲染图块[0]时，针对图块[1…N]可仅记录一次可见度信息。因此，在一些实施例中，可仅针对图块[1…N]来执行并记录经设置而生成的二维消隐测试。在渲染图块之后，在菱形22处进行检查来确定是否所有图块已被渲染，如果没有，则变量i递增，获取下一个供渲染的图块。一旦所有图块已被渲染，就可重置所记录数据的缓冲器，如26所示。

如之前所描述的，根据如图2所示的延迟渲染深度阶段实施例，应用提交帧(如12所示)并在20处记录帧命令。如块28所示，通过生成深度缓冲器以供在后续色彩渲染阶段中使用，延迟渲染深度阶段首先针对所关注的整个帧来执行仅深度渲染阶段。在初始的仅深度阶段期间，在块30处记录针对所有提交的几何对象的遮挡(后期-早期-Z)可见度信息。如果需要单一、完整帧色彩渲染，则所记录的完整帧遮挡可见度信息被用于发送给完整帧色彩渲染块32，并用于跳过未幸免于早期Z或以其它方式被消隐的对象。

最后，如果基于图块的延迟渲染要被用于执行完整渲染，如图3所示，则在仅深度阶段期间记录针对所有图块的消隐信息，如块16所示。对于每个后续的图块渲染阶段，使用在30处的完整帧遮挡信息以及来自块16的图块特定消隐信息来跳过在渲染块18处被视为不可见的对象。该序列在其它方面与图1中的序列相同。

可采用软件、固件和/或硬件来实现图1至图3的序列。在软件和/或固件的实施例中，序列可由储存在诸如磁性、半导体储或光学储存器的一个或多个非瞬时性计算机可读介质中的计算机执行的指令来实现。例如，在一个实施例中，该储存器可为图形处理单元的一部分，或耦合到图形处理单元。

图4示出了系统300的实施例。系统300可以是媒体系统，尽管系统300并不限于该上下文。例如，系统300可以并入到个人计算机(PC)、膝上型计算机、超级膝上型计算机、平板计算机、触控板、便携式计算机、手持式计算机、掌上型计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、电视、智能设备(例如，智能电话、智能平板计算机或智能电视)、移动互联网设备(MID)、消息设备、数据通信设备等。

在实施例中，系统300包括耦合到显示器320的平台302。平台302可以从诸如内容服务设备330或内容分发设备340或其它类似内容源的内容设备接收内容。导航控制器350包括可以用于与例如平台302和/或显示器320进行交互的一个或多个导航特征。在下文中更具体地描述这些组件中的每一个组件。

在实施例中，平台302可包括芯片组305、处理器310、存储器312、存储设备314、图形子系统315、应用程序316和/或无线电设备318的任意组合。芯片组305可以在处理器310、存储器312、存储设备314、图形子系统315、应用程序316和/或无线电设备318之间提供相互通信(intercommunication)。例如，芯片组305可以包括能够提供与存储设备314的相互通信的存储设备适配器(未示出)。

处理器310可以被实现为复杂指令集计算机(CISC)处理器或精简指令集计算机(RISC)处理器、x86指令集兼容处理器、多核处理器或任何其它微处理器或中央处理单元。在实施例中，处理器310可包括双核处理器、双核移动处理器等。

存储器312可以被实现为易失性存储器设备，例如但不限于，随机存取存储器(RAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、或静态RAM(SRAM)。

存储设备314可以被实现为非易失性存储设备，例如但不限于，磁盘驱动器、光盘驱动器、磁带驱动器、内部存储设备、附接存储设备、闪速存储器、电池供电的SDRAM(同步DRAM)、和/或网络可访问存储设备。在实施例中，例如，当包括多个硬盘驱动器时，存储设备314可以包括提高对有价值的数字媒介的存储性能增强保护的技术。

图形子系统315可以执行对诸如静态或视频这样的图像的处理以供显示。例如，图形子系统315可以是图形处理单元(GPU)110或可视处理单元(VPU)。模拟或数字接口可以用于将图形子系统315和显示器320通信地耦合。例如，该接口可以是高清晰度多媒体接口、显示接口、无线HDMI、和/或无线HD兼容技术中的任意一种。图形子系统315可被集成到处理器310中或芯片组305中。图形子系统315可以是通信地耦合到芯片组305的独立的卡。

本文所描述的图形和/或视频处理技术可在各种硬件架构中实现。例如，图形和/或视频功能可集成在芯片组内。或者，可使用分离的图形和/或视频处理器。作为又一实施例，图形和/或视频功能可由包括多核处理器的通用处理器实现。在进一步的实施例中，所述功能可在消费电子设备中实现。

无线电设备318可以包括能够使用各种合适的无线通信技术来发射并接收信号的一个或多个无线电设备。这种技术可以涉及跨一个或多个无线网络的通信。示例性无线网络包括(但不限于)无线局域网(WLAN)、无线个域网(WPAN)、无线城域网(WMAN)、蜂窝网络、和卫星网络。在跨这种网络的通信中，无线电设备318可以根据任意版本的一个或多个适用标准而进行操作。

在实施例中，显示器320可包括任何电视类的监视器或显示器。显示器320可包括，例如计算机的显示屏幕、触摸屏显示器、视频监视器，类似电视的设备和/或电视。显示器320可以是数字和/或模拟的。在实施例中，显示器320可以为全息显示器。另外，显示器320可以是可接收视觉投影的透明表面。这种投影可以传达各种形式的信息、图像和/或对象。例如，这种投影可以是用于移动增强现实(MAR)应用的视觉覆盖。在一个或多个软件应用程序316的控制下，平台302可将用户界面322显示在显示器320上。

在实施例中，内容服务设备330可以由任何国家、国际和/或独立的服务托管，并且因此可以通过例如互联网访问平台302。内容服务设备330可以耦合到平台302和/或显示320。平台302和/或内容服务设备330可以耦合到网络360，以便向网络360和从网络306传送媒体信息(例如，发送和/或接收)。内容分发设备340也可以耦合到平台302和/或显示器320。

在实施例中，内容服务设备330可以包括有线电视盒、个人计算机、网络、电话、互联网使能的设备或能够递送数字信息和/或内容的装置、以及能够在内容提供者和平台302和/显示器320之间通过网络360或直接单向或双向传送内容的其它类似装置。应该理解的是，内容可通过网络360向和从系统300中的组件与内容提供者中的任何一个被单向和/或双向地传送。内容的示例可以包括任何媒体信息，包含例如视频、音乐、医疗和游戏信息等。

内容服务设备330接收诸如有线电视节目(包括媒体信息、数字信息和/或其它内容)的内容。内容提供者的示例可以包括任何有线或卫星电视或广播电台或互联网内容提供者。所提供的示例并不意味着限制本发明的实施例。

在实施例中，平台302可以从具有一个或多个导航特征的导航控制器350接收控制信号。控制器350的导航特征可以用于与用户界面322进行交互。在一些实施例中，导航控制器350可以是指示装置，其可以是允许用户将空间(例如，连续的和多维)数据输入到计算机中的计算机硬件组件(具体地说，人机接口设备)。许多系统，例如图形用户界面(GUI)、电视以及监视器允许用户使用身体姿势来控制计算机或电视以及向计算机或电视提供数据。

通过指针、光标、聚焦环、或在显示器上显示的其它视觉指示符的移动，控制器350的导航特征的移动可以呼应在显示器(例如，显示器320)上。例如，在软件应用程序316的控制下，位于导航控制器350上的导航特征可以被映射到显示在用户界面322上的虚拟导航特征。在实施例中，控制器350可以不是单独的组件，而是集成到平台302和/或显示器320中的组件。然而，实施例并不限于这些元件或本文所示或所描述的内容。

在实施例中，例如当被启用时，驱动程序(未示出)可以包括使用户能够在系统初始化后，通过触摸按钮可以即时开启和关闭平台302(像开启和关闭电视一样)的技术。当平台被“关闭”时，程序逻辑可以允许平台302将内容串流到媒体适配器或其它内容服务设备330或内容分发设备340。此外，例如，芯片组350可以包括支持例如5.1环绕立体声和/或高清7.1环绕立体声的硬件和/或软件。驱动程序可以包括用于集成显卡平台的图形驱动程序。在实施例中，图形驱动程序可以包括外设部件互连标准(PCI)快速图形卡。

在各个实施例中，可集成系统300中所示出的任何一个或多个组件。例如，可集成平台302和内容服务设备330，或者也可以集成平台302和内容分发设备340，或者，例如也可以集成平台302、内容服务设备330以及内容分发设备340。在各种实施例中，平台302和显示器320可以是集成单元。例如，可以集成显示器320和内容服务设330，或者也可以集成显示器320和内容分发设备340。这些示例并不意味着限制本发明。

在各个实施例中，系统300可以被实现为无线系统、有线系统、或两者的组合。当被实现为无线系统时，系统300可以包括适于在无线共享介质上通信的组件和接口，例如一个或多个天线、发射器、接收器、收发器、放大器、滤波器、控制逻辑等。无线共享介质的示例可以包括无线频谱的一部分，例如，RF频谱等。当被实现为有线系统时，系统300可以包括适于在有线通信介质上通信的组件和接口，例如输入/输出(I/O)适配器、将I/O适配器与相应的有线通信介质连接起来的物理连接器、网络接口卡(NIC)、盘控制器、视频控制器、音频控制器等。有线通信介质的示例可以包括导线、电缆、金属引线、印刷电路板(PCB)、背板、交换光纤、半导体材料、双绞线、同轴电缆、光纤等。

平台302可以建立一个或多个逻辑或物理信道来传送信息。该信息可以包括媒体信息和控制信息。媒体信息可以指表示针对用户的内容的任何数据。内容的示例可以包括，例如来自于语音对话、视频会议、流视频、电子邮件(“email”)消息、语音邮件消息、字母数字符号、图形、图像、视频、文本等的数据。来自于语音对话的数据可以是例如语音信息、静默时段、背景噪声、舒适噪声、音调等。控制信息可以指表示针对自动系统的命令、指令或控制字的任何数据。例如，控制信息可以用于通过系统而路由媒体信息，或指示节点来以预先确定的方式处理媒体信息。然而，实施例并不限于这些元件或图4所示或所描述的上下文。

如上所述，可以以变换的物理样式或形状因子而实施系统300。图5示出了在其中可以实施系统300的小的形状因子设备400的实施例。在实施例中，设备400可以被实现为具有无线功能的移动计算设备。例如，移动计算设备可以指具有处理系统和移动电压源或电源(例如，一个或多个电池)的任何设备。

如上文所述，移动计算设备的示例可以包括个人计算机(PC)、膝上型计算机、超级膝上型计算机、平板计算机、触控板、便携式计算机、手持式计算机、掌上型计算机、个人数字助理(PDA)、蜂窝电话、组合蜂窝电话/PDA、电视、智能设备(例如，智能电话、智能平板计算机或智能电视)、移动互联网设备(MID)、消息设备、数据通信设备等。

移动计算设备的示例还可以包括被布置为由人穿戴的计算机，例如腕上计算机、手指计算机、戒指计算机、眼镜计算机、腰带扣计算机、鞋计算机、衣服计算机、以及其它可穿戴计算机。在实施例中，例如，移动计算设备可以被实现为能够执行计算机应用程序以及语音通信和/或数据通信的智能电话。尽管可以通过示例的方式用被实现为智能电话的移动计算设备来描述一些实施例，但是可以理解的是，也可以使用其它无线移动计算设备来实现其它实施例。实施例并不限于该上下文。

在软件和/或固件实施例中，耦合到处理器310的存储器312可存储用于实现图1-3所示的序列的计算机可读指令。

如图5所示，设备400可包括外壳402、显示器404、输入/输出(I/O)设备406以及天线408。设备400还可包括导航特征412。显示器404可包括用于显示适合于移动计算设备的信息的任何合适的显示单元。I/O设备406可以包括用于将信息输入到移动计算设备中的任何合适的I/O设备。I/O设备406的示例可以包括字母数字键盘、数字小键盘、触摸板、输入键、按钮、开关、摇臂开关、麦克风、扬声器、语音识别设备和软件等。还可以通过麦克风的方式将信息输入到设备400中。可以由语音识别设备将该信息数字化。实施例并不限于该上下文。

可以使用硬件元件、软件元件或两者的组合来实现各个实施例。硬件元件的示例可包括处理器、微处理器、电路、电路元件(例如，晶体管、电阻器、电容器、电感器等)、集成电路、专用集成电路(ASIC)、可编程逻辑器件(PLD)、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、逻辑门、寄存器、半导体器件、芯片、微芯片、芯片组等。软件的示例可包括软件组件、程序、应用、计算机程序、应用程序、系统程序、机器程序、操作系统软件、中间件、固件、软件模块、例程、子例程、函数、方法、过程、软件接口、应用程序接口(API)、指令集、计算代码、计算机代码、代码段、计算机代码段、字、值、符号，或其任意组合。确定是否使用硬件元件和/或软件元素来实现实施例可根据以下任意数量的因素而变化，例如所需的计算速率、功率水平、耐热性、处理周期预算、输入数据速率、输出数据速率、存储器资源、数据总线速度以及其它设计或性能约束。

本文所描述的图形处理技术可在各种硬件架构中实现。例如，图形功能可集成到芯片组内。或者，可使用分离的图形处理器。作为又一实施例，图形功能可由包括多核处理器的通用处理器实现。

贯穿本说明书所提及的“一个实施例”或“实施例”意思是指结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明所涵盖的至少一个实施方式中。因此，短语“一个实施例”或“在一实施例中”的出现并不一定指代同一实施例。此外，特定的特征、结构或特性可采用除所示出的特定实施例之外的其它合适的形式来构成，并且本发明的权利要求范围内可涵盖所有的这些形式。

虽然关于有限数量的实施例描述了本发明，但本领域技术人员将意识到对这些实施例的多种修改及变型。所附权利要求旨在涵盖落入本发明的真实精神及范围内的所有此类修改及变型。

Claims (27)

1.一种计算机实现的方法，包括：

在图形处理器中，在输入几何对象粒度上执行深度测试。

2.根据权利要求1所述的方法，包括在初始渲染阶段期间执行深度测试。

3.根据权利要求2所述的方法，包括使用深度测试结果来阻止在后续渲染阶段期间对输入几何对象进行不必要的再处理。

4.根据权利要求2所述的方法，包括在所述输入几何对象粒度上记录深度测试结果。

5.根据权利要求2所述的方法，包括记录关于被消隐的对象的信息。

6.根据权利要求2所述的方法，包括记录以下信息：对象未被消隐但未通过早期深度测试。

7.根据权利要求1所述的方法，包括使用基于图块的延迟渲染。

8.根据权利要求1所述的方法，包括使用延迟渲染深度阶段。

9.一种或多种存储有指令的非瞬时性计算机可读介质，所述指令由处理器执行以执行包含以下操作的序列：

在输入几何对象粒度上执行深度测试。

10.根据权利要求9所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：在初始渲染阶段期间执行深度测试。

11.根据权利要求10所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：使用深度测试结果来阻止在后续渲染阶段期间对输入几何对象进行不必要的再处理。

12.根据权利要求10所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：在所述输入几何对象粒度上记录深度测试结果。

13.根据权利要求10所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：记录关于被消隐的对象的信息。

14.根据权利要求10所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：记录对象未被消隐但未通过早期深度测试的信息。

15.根据权利要求9所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：使用基于图块的延迟渲染。

16.根据权利要求9所述的介质，进一步存储执行包括以下操作的序列的指令：使用延迟渲染深度阶段。

17.一种装置，包括：

图形处理器，其用于在输入几何对象粒度上执行深度测试；以及

存储器，其耦合到所述处理器。

18.根据权利要求17所述的装置，所述处理器在初始渲染阶段期间执行深度测试。

19.根据权利要求18所述的装置，所述处理器使用深度测试结果来阻止在后续渲染阶段期间对输入几何对象进行不必要的再处理。

20.根据权利要求18所述的装置，所述处理器在所述输入几何对象粒度上记录深度测试结果。

21.根据权利要求18所述的装置，所述处理器记录关于被消隐的对象的信息。

22.根据权利要求18所述的装置，所述处理器记录以下信息：对象未被消隐但未通过早期深度测试。

23.根据权利要求17所述的装置，所述处理器使用基于图块的延迟渲染。

24.根据权利要求17所述的装置，所述处理器使用延迟渲染深度阶段。

25.根据权利要求17所述的装置，包括操作系统。

26.根据权利要求17所述的装置，包括电池。

27.根据权利要求17所述的装置，包括固件以及用于更新所述固件的模块。