CN1103480C - 图像信息处理系统和方法 - Google Patents

Abstract

在改进处理速度的一种数据处理系统中，主CPU通过主总线101将三维空间中的中心点的坐标传送到可编程的预处理器，该预处理器生成由CPU发送的、用于绘制围绕中心点的多个单元图形(多边形)的图形数据，并将图形数据发送到GPU。该GPU根据PPP提供的图形数据进行再现处理以便绘制由图形存储器的单元图形组合规定的图像。

Description

图像信息处理系统和方法

本申请根据1996年5月10日提交的申请号No.P08-116300的日本专利申请依照国际协议要求有优先权。

                         技术领域

本发明一般涉及一种数据处理的方法和装置，其中绘制多个单元图形的图形数据是由用于改进装置的处理速度的单个图形数据生成的。本发明特别涉及一种数据处理的方法和装置，它可以有利地使用在诸如使用计算机的视频设备、特殊效果设备(操纵装置)或电视游戏机之类的图形计算机中，由此可实现提高的数据处理能力。

                         背景技术

在现有技术中通常的做法是采用电视游戏机，其中主中心处理单元(CPU)包括一个几何变换机(GTE)，该变换机是用于执行诸如坐标变换、透视变换、限幅或光源计算之类的几何处理的计算处理器。该主CPU把三维模型规定为基本单元图形的组合，例如用于生成绘制三维图像的数据的三角形或四边形(三维模型)。

例如，当显示三维目标时，主CPU将该目标分解成多个单元图形并使GTE去进行几何处理，以生成用于绘制每个单元图形的图形数据。主CPU连接主总线并在主总线101上使由GTE生成的图形数据传送到图形处理单元(GPU)。

在接收从主CPU来的图形数据时，CPU根据规定彩色信号数据和包含在图形数据中的单元图形的顶点的长度的Z值(在沿该长度离起始点的距离上的信息)，对在图形存储器中写入的以象素为基础的图像数据进行再现处理，考虑了彩色信号和构成单元图像的所有象素的Z值。该单元图形是以这种方法被绘制在图形存储器的。此外，CPU对读出写在图形存储器的图像数据进行控制，以提供按视频信号这样读出的图像数据，经显示控制器一例如作为视频信号的CRT控制器(CRTC)显示在诸如电视接收机、阴极射线管(CRT)、液晶显示板等监测器之类的显示设备上。这就可显示电视游戏、字符或类似的背景。

同时，在CPU的控制下由GTE进行几何处理的单元图形的数据是单元图形顶点的三维空间的坐标。因此数据量与单元图形的尺寸无关。相反，在图形存储器中根据象素绘制单元图形的绘图速率与单元图形的尺寸有关，即与组成单元图形的象素数目有关。因此，如果有大量的组成单元图形的象素，则绘制单元图形很费时间，反之，如果单元图形由少量象素构成，绘制单元图形就不费时间。

因此，在连续处理多个小尺寸单元图形中，尽管GPU已完成再现处理并准备进行下一个处理，但常会出现图形数据不能在主总线上及时从主CPU传送。换言之，当大量小尺寸的单元图形在主总线上从主CPU传送到GPU时，该传送速率受主总线限制，因此，它变得难于改进设备总的处理速度。

所以，已长期存在着需要以增加处理速度来提高数据处理。

                         发明内容

为了实现上面所述的那些需要。本发明的目的就是提供一种能够通过增加处理速度来提高数据处理的图像信息处理系统和方法。

简短概括地说，本发明提供了在数据处理的方法和装置方面的改进，由此就能基本上改进数据处理速度。

具体来讲，按照本发明的一个方面，提供了一种图像信息处理系统，该系统包括：中央处理单元，用于生成并输出数据图形的数据包，该数据包包括预置参考图形的坐标值和绘图指令；生成装置，用于接收来自所述中央处理单元的数据包，并且响应于该数据包中的绘图指令，生成用于围绕所述的预置参考图形绘制多个单元图形的图形数据，在生成的图形数据上进行坐标变换或透视变换，将得出的多个图形数据分成数据包；绘图装置，用于接收来自所述生成装置的分成的数据包，并且根据该分成的数据包中的图形数据进行图像绘制。

按照本发明的另一个方面，提供了一种图像信息处理的方法，该方法包括步骤为：由一个中央处理单元生成并输出数据图形的数据包，该数据包包括预置参考图形的坐标值和绘图指令；根据所述数据包中的绘图指令，生成用于围绕所述的预置参考图形绘制多个单元图形的图形数据，在生成的图形数据上进行坐标变换或透视变换，将得出的多个图形数据分成数据包；根据在所述分成的数据包中的图形数据进行图像绘制。

根据本发明的再一个方面，提供了一种图像处理系统，该系统包括：用于提供包括由三维空间上的多个单元图形组成的图形数据的数据包的中央处理单元；用于对三维空间的所述多个单元图形进行坐标变换的装置；用于将坐标变换后的单元图形划分成多个划分后的单元图形的装置；以及用于根据划分后的单元图形生成图形数据的装置。

根据本发明的再一个方面，提供了一种图像处理方法，该方法包括步骤为：提供包括由三维空间上的多个单元图形组成的图形数据的数据包；在三维空间中对所述多个单元图形进行坐标变换；把坐标变换后的单元图形划分成多个划分后的单元图形；以及根据已划分的单元图形生成图形数据。

利用上面图像信息处理的方法和装置，在预置总线上由输出装置发送的图形数据被接收，且用于绘制多个单元图形的图形数据由单个图形数据生成，并发送到绘图装置，因此，使整个系统的总处理速度增加。

因此，本发明满足了以增加处理速度来提高数据处理的长期存在的需要。本发明完全可实现这些要求。

                         附图说明

通过结合附图对本发明的实施例进行更详细的描述，本发明的上述和其它目的和优点将变得显而易见。

图1是说明传统的电视游戏机的方框图；

图2是体现本发明的电视游戏机的结构的平面图；

图3是图2的电视游戏机的前视图；

图4是图2的电视游戏机的侧视图；

图5是表示CD-ROM的平面图；

图6是引入本发明的游戏机的系统方框图；

图7是说明如图6所示的程序预处理器(PPP)的处理的流程图；

图8A和8B表示由随机数生成的单元图形；

图9表示通过把单元图形以二维空间划分生成的单元图形；

图10表示通过把单元图形以三维空间划分生成的单元图形；和

图11表示屏幕限幅。

                       具体实施方式

现在参照附图，相同标号表示整个附图的相似或对应的部件。

在图1中表示现有技术电视游戏机的一个典型的例子，其中，主中心处理单元(CPU)111包括一个几何变换机(GTE)，该变换机是用于执行诸如坐标变换、透视变换、限幅或光源计算之类的几何处理的计算处理器。该主CPU111把三维模型规定为基本单元图形的组合，例如用于生成绘制三维图象的数据的三角形和四边形(三维模型)。

例如，当显示三维目标时，主CPU 111将该目标分解成多个单元图形并使GTE 117去进行几何处理，以生成用于绘制每个单元图形的图形数据。该主CPU 111连接到总线101，并使由GTE 117生成的图形数据经主总线101传送到图形处理单元(GPU)115。

在接收从主CPU 111来的图形数据时，GPU 115根据规定彩色信号数据和包含在图形数据中的单元图形的顶点的长度的Z值(在沿该长度距起始点的距离上的信息)，对在图形存储器中写入的以象素为基础的图像数据进行再现处理，考虑了彩色信号和构成单元图像的所有象素的Z值。该单元图形是以这种方法被绘制在图形存储器的。此外，CPU 111对读出写在图形存储器的图像数据进行控制，以提供按视频信号这样读出的图像数据，经显示控制器—例如作为视频信号的CRT控制器(CRTC)显示在诸如电视接收机、阴极射线管(CRT)、液晶显示等监测器之类的显示设备上。这就可显示电视游戏、字符或类似的背景。

同时，在CPU 111的控制下由GTE 117进行几何处理的单元图形的数据是单元图形顶点的三维空间的坐标。因此，数据量与单元图形的尺寸无关。相反，在图形存储器118中根据象素绘制单元图像的绘图速率与单元图形的尺寸有关，即与构成单元图形的象素数目有关。因此，如果有大量的构成单元图形的象素，则绘制单元图形很费时间，反之，如果单元图形由少量象素构成，则绘制单元图形不费时间。

因此，在连续处理多个小尺寸单元图形中，尽管GPU 115已完成再现处理并准备进行下一个处理，但常会出现图形数据不能在主总线101上及时从主CPU 111传送。换言之，当大量小尺寸的单元图形在主总线101上从主CPU 111传送到GPU 115时，传送速率受主总线101限制，由此，使它难以改进该设备总的处理速度。

现在，更具体地参照图2到图4，实现本发明的电视游戏机由机器2的主机部分和启动单元17组成，启动单元17具有基本上呈四边形的与机器2的主机部分连接的连接端部分26和同样与机器2的主机部分连接的记录装置38。

机器2的主机部分基本上呈四边形，并在其中间部分装备有盘装载部分3，用于把记录游戏的记录介质装在其上，其中记录介质中记录有用于播放游戏的程序或数据。在本实施例中，在图5的例子中所表示的CD(密致盘)—ROM51被可拆卸地安装在盘装载单元3上。然而，用于游戏的记录介质不局限于一个盘。

在盘装载单元3的左手侧装有当复位游戏时启动的复位开关4，和当使电源开或关时启动的电源开关5。在盘装载单元3的右侧装有盘启动开关6启动该开关6可用于开/关盘装置单元3。在机器2的主机部分的前侧装有连接单元7A、7B，启动单元17和记录器38作为一套装置连接到7A、7B上。虽然连接单元7A、7B被安装以用于两套启动单元17和记录器38的连接，但也可提供许多连接单元以满足连接两套以上的启动单元17和记录器38的需要。

如图3和图4所示，连接单元7A、7B都是由两层构成。上层包括与记录器38连接的记录插入单元8，而下层包括与启动单元17的连接端26连接的连接端插入单元12。

记录插入单元8的插入口是横向细长的矩形。插入口的下侧拐角比其上侧拐角显然圆，以防止记录器38插入颠倒位置。该记录插入单元8也提供有活门(shutter)9，用于保护连接端(未示出)以便保证内部电连接。

活门9以这种状态进行安装，其中在形状为螺旋扭转弹簧(torsion coilspring)的弹力下老是偏向外边。因此，当插入记录器38时，活门9在插入记录器38的前侧向后张开。当记录器38拉出时，活门9在弹簧的偏移下复位并自动地设置到关闭状态，以便防止内部连接端遭受灰尘、污物和外部冲击。

参照图3和图4，连接端插入单元12具有横向地呈细长矩形的插入口。插入口的下侧拐角比其上侧拐角显著地圆，以便防止启动单元17的连接端部分26被插入颠倒的位置。此外，插入口在轮廓上与记录插入单元8的插入口不同，以便防止记录器被插入其中。在这种方式中，记录器38和启动单元17的插入口在尺寸和轮廓上相互不同，以防止彼此错误地插入。

如图2所示，启动单元17被构成为装在两手的手掌之间，以便两手的五个手指可以自由地移动。启动单元17包括：互相连接的在左、右方向上对称形成的第一和第二圆形操作部分18、19；从第一、第二圆形操作部分18、19凸起形成的第一和第二方形支撑部分，在第一和第二圆形操作部分18、19的中间狭窄部分提供的选择开关22和启动开关23，在第一和第二操作部分18、19的前侧突起形成的第三和第四操作部分24、25，和通过电缆27电连接到机器2的主机部分的连接端部分26。然而，如果整个结构如此构形的话，则可省略电缆27。

连接端部分26安装在适用于与机器2的主机部分电连接的电缆27的末端上。该连接端部分26具有夹紧(grip)部分26A，该夹紧部分26A用滚花方法使其外侧表面粗糙以便起防滑作用。连接端部分26的夹紧部分被形成为所谓的伸缩部分且具有尺寸为：即宽度W和长度L等于记录器38的夹紧装置38A的宽度和长度，如后面所说明的。

记录器38具有包括在其中的非易失性存储器，例如闪电式存储器。记录器38具有夹紧装置38A，其构成类似于连接端26的夹紧装置(图4)，以便记录器能容易地从机器2的主体部分装上或卸下。记录器38是如此设计的，当游戏暂时不接着进行时，游戏的当前状态(prevailing state)存储在记录器中。于是，当重新开始游戏时，从记录器38中读出数据，从而游戏可以从对应于被存储的状态重新开始，即从暂停状态重新开始。

当用上述电视游戏机播放游戏时，用户把启动单元17接到机器2的主机部分，并且，如果需要的话，记录器38也接到机器2的主机部分。此外，用户启动盘操作开关6，以便把CD-ROM51作为游戏的记录介质放置在盘装载单元3上。用户还启动电源开关5，用于接通机器2的主机部分的电源。由于机器2的主机部分现在重放游戏的图像和语音，所以用户启动该启动单元17以重放游戏。

图6所示的整个电视系统享用的如图1所示的部件和基本功能采用与图1一样用相同标号表示。也就是本机器2的主机部分基本上以与图1的电视游戏机相同的方法构成的，除了在主总线101和GPU115之间新设置了可编程处理器(PPP)120，以便于本发明的实施。

机器2的主机部分具有两种总线，即主总线101和子总线102，用于在各自子系统块之间交换数据，主总线101和子总线102用总线控制器116进行互连。

除了总线控制器116之外，连接到主总线101的有：包括例如微处理器的主CPU 111(输出装置)，包括例如随机存取存储器(RAM)的主存储器112，主直接存储器存取控制器(DMAC)113，MPEG(运动图像专家组)解码器(MDEC)114，GPU(绘图装置)115和作为生成装置的PPP(程序预处理器)120。

除了总线控制器116以外，连接到子总线102的有：GPU115，与主CPU111同样构形的CPU121，与主存储器121同样构形的子存储器122，子DMAC123，其中存贮工作系统等的只读存储器(ROM)124，第二处理系统(SPU)125，异步传输模式(ATM)通信单元126，辅助存储设备127和用于输入设备128的接口(I/F)。

主总线101是为高速数据通信设计的，而子总线102是为低速数据通信设计的。也就是，子总线102用于能够以低速交换的数据从而保证在主总线101上进行高速操作。

在总线控制器116的控制下，主总线101可与子总线102不连接，而子总线102可与主总线101连接。如果主总线101和子总线102相互不连接，只有与主总线101连接的这些设备能够从主总线101进行访问，而只有与子总线102连接的这些设备能够从子总线102进行访问。然而，如果子总线102与主总线101连接，任何设备都可从主总线101或从子总线102进行访问。同时，在初始状态，例如紧接在接通系统电源之后，总线控制器116处于开放状态(即主总线101保持与子总线102连接)。

主CPU 111被设计为根据存储在主存储器112的程序执行各种处理操作。当系统起动时，主CPU 111经总线控制器116从与子总线102连接的ROM 124中读出引导程序并执行读出程序。这就使主CPU 111将应用程序一这里的游戏程序和必要数据从辅助存储设备127装入主存储器112或子存储器122。该主CPU 111于是执行装在主存储器112上的程序。

如前面所说明的，主CPU 111其中包括有GTE 117。该GTE 117具有用于执行并行的几种处理操作的并联操作子系统，并以高速率响应CPU 111的请求执行几何处理例如坐标变换、光源计算、矩阵操作或矢量操作。因此，该GTE 117响应来自主CPU 111(几何处理)的请求执行处理，以便生成单元图形的图形数据，从而把该图形数据提供到主CPU 111。在从GTE 117接收图形数据时，主CPU 111生成包含图形数据的数据包并通过主总线101将数据包传送到GPU 115或PPP 120。

同时，主CPU 111其中包含有超高速缓冲存储器119并可以使用代替主存储器112的该超高速缓冲存储器119，以便加速处理。

主DMAC 113在与主总线101连接的设备上进行DMA传递控制。如果总线控制器116处于开放状态，则主DMAC 113也在与子总线102连接的设备上进行控制。该MDEC 114是能够与主CPU 111并行操作的I/O设备且其结构用于作为图像扩展机来操作。也就是，MDEC 114被构成为用于解码已编码和已压缩的运动图像数据。

GPU 115的构成用于作为再现处理器进行运作。也就是，GPU 115的构成用于执行重现接收从主CPU 111、主DMAC 113或从PPP120发送的数据包和根据在数据包中被排列为图形数据以用于规定单元图像的顶点的长度和彩色信号数据的Z值把相应于单元图像的图像数据写入图形存储器118中的处理过程。GPU115也被构成为读出写入图形存储器118的图像数据，以便把这样读出的图像数据作为视频信号输出。如果需要根据在数据包中排列的图形数据执行再现，则GPU 115也可构成为从与子总线102连接的设备接收数据包。

图形存储器118包括，例如暂存从GPU 115提供的图像数据的DRAM。该图形存储器具有这种性质，它能够以该页为基础以高速率进行存取，但是它只能以极推迟的速率越过这些页进行存取。同时，图形存储器118具有足以存贮两帧的图像数据的区域，以致于当图像数据被写入另一区域时，图像数据能够从其中一个区域读出。

PPP 120接收从主CPU 111或从主DMAC 113发送的数据包和生成图形数据，该图形数据用于绘制来自排列在数据包中的单一图形数据的多个单元图形，以使图形数据分成数据包，并将所得到的数据包送到GPU 115。

子CPU 121读出并执行存贮在子存储器122中的程序，以便执行各种处理操作。与主存储器112一样，子存储器122被设计为存储程序或必要的数据。子DMAC 123被设计为控制与子总线102连接的设备的DMA传送。子DMAC 123被设计为只有当总线控制器处于关闭状态时获得总线权利。ROM 124在存储器中保存引导程序和操作系统，如前面所述。同时，ROM 124在存储器上保存主CPU 111的程序和子CPU 121的程序。ROM 124存取速度慢，并且连接到子总线102上。

SPU 125被构成为根据在数据包中排列的声音指令接收从子CPU 121传送的或用于从声音存储器129中读出语音数据的子DMAC 123传送的数据包。该SPU 125被构成为把读出的语音数据提供和输出到扬声器(未示出)。ATM通信单元被构成为控制在公共网络(未示出)上通信(ATM通信)。这使电视游戏机的用户能够和另一电视游戏机的用户直接进行电视游戏或经预置的中心站与其它电视游戏的用户进行交换数据。

辅助存储设备127被构成为重现在例如盘驱动器中存贮在CD-ROM51(图2和5)的信息。辅助存储设备127也构成为记录或读出记录设备38(图2)的数据。输入设备128的I/F是一个接口，用于接收来自外部的输入，例如相应于启动单元17的启动作为由另一设备重现的控制衰减器(图2)或图像或语音的信号，并被构成为在子总线102上输出对应于从外部输入的信号。该声音存储器129在存储器中保存语音数据。

在上述游戏机2的主机部分，引导程序由主CPU 111从ROM 124中读出，并执行接通系统的电源，以便将设置在辅助存储设备127的CD-ROM51中程序和数据读入主存储器112和子存储器122中。在主存储器112和子存储器122上产生的程序在主CPU 111或子CPU 121中执行，以便重现游戏的图像和语音。

在主CPU 111中，绘制构成三维图像的单元图形的图形数据是按照存贮在主存储器112的数据生成的。这些单元图形数据被分成数据包并通过主总线101送到GPU 115或PPP 120。

当从主CPU 111接收数据包时，PPP 120在图7的流程图的步骤S1首先不分成数据包，以便根据排列在其中的单元图形取出图形数据。该PPP120在步骤S2相应于来自单一图形数据的多个单元图形生成图形数据，如果是需要的话，在生成的图形数据上进行坐标变换或透视变换。PPP120将这样得出的多个图形数据分成数据包，并在步骤S3把该数据包送到GPU 115。

GPU 115从主CPU 111或PPP 120接收数据包并根据排列在该数据包中的图形数据进行再现处理，以便把图形数据写入图形存储器118。GPU 115从图形存储器118读出先前写入的图形数据并把图形数据作为视频信号进行输出。这样就显示出游戏的图像。

另一方面，子CPU 121根据存储在子存储器122的数据生成用于指示语音生成的声音指令。该声音指令被分成数据包并经子总线102发送到SPU125。SPU 125根据来自子CPU 121的声音指令从声音存储器129读出和输出语音数据。这可输出游戏的背景音乐(BM)或其它语音。

参照图8A、8B到图11，进一步说明PPP 120的处理。主CPU 111被构成为通过主总线101把数据包传送到PPP120。该数据包包括作为图形数据在三维空间中预定中心点O(x0，y0，z0)的坐标和用于指示围绕中心点O绘制多个三角形的指令。在接收数据包时，如图8A所示，PPP120在随机方向上在离中心点O相隔随机距离处产生点O′，该点O′成为单元图形—这里是三角形的中心。也就是，PPP120产生三个随机数ox、oy和oz，并且点O′是用坐标(x0+ox、y0+oy、z0+oz)表示的点。

此外，如图8A所示，在随机方向上离点O′各间隔一段随机距离处，PPP120产生三个点A、B、C，这些点作为单元图形的顶点。即：PPP120产生九个随机数rx0、rx1、rx2、ry0、ry1、ry2、rz0、rz1、rz2。用坐标(x0+ox+rx0，y0+oy+ry0，z0+oz+rz0)，(x0+ox+rx1，y0+oy+ry1，z0+oz+rz1)，(x0+ox+rx2，y0+oy+ry2，z0+oz+rz2)分别作为点A、B和C。

如图8B所示，PPP120重复上述的处理，以便生成于围绕中心点O绘制多个单元图形的图形数据。

如果对应于己生成的图形数据的单元图形的三个顶点A到C的三维空间中的坐标是(X0，Y0，Z0)到(X2，Y2，Z2)，PPP120根据例如下列等式进行坐标的坐标变换：

SXk＝R11Xk+R12Yk+R13Zk+TRX

SYk＝R21Xk+R22Yk+R23Zk+TRY

SZk＝R31Xk+R32Yk+R33Zk+TRZ          ......(1)式中K＝0、1、2，Rij表示预置旋转矩阵R的行i和列j的元素，(TRX，TRY，TRZ)表示变换矢量。

在经坐标变换后在三维空间上求得坐标(SXK，SYK，SZK)以后，PPP120根据下列式子在坐标(SXK，SYK，SZK)上进行透视变换：

SSXK＝SXK(h/SZK)

SSYK＝SYK(h/SZK)                     ......(2)用于变换成在二维空间上的坐标(SSXK、SSYK)。

PPP120按照等式(1)或(2)对围绕中心点O绘制的所有多个单元图形—这里是三角形进行坐标变换和透视变换。该PPP 120在两维空间上对所得到的坐标(SSXK、SSYK)进行分包并把该数据包送到GPU 115。此时，GPU115根据由PPP 120提供的两维空间的坐标(SSXK、SSYK)执行再现。

至今，在CPU 111中进行在PPP 120中的上述处理，以致于相应于如图8B所示大量小尺寸的图形单元的图形数据在主总线101上传送到GPU115。其结果是使整个系统的处理速度受到主总线101限制。在本发明的本实施例中，由于仅对应于单个中心点O的图形数据在主总线101上由CPU111进行传送，该图形数据能够迅速地传送(也就是带宽能被减小)。此外，由于GPU 115进行对小尺寸单元图形的再现，该处理就能迅速地进行，导致整个系统的处理速度增加。

此外，PPP 120进行部分处理，就目前来该处理由CPU 111进行，于是迅速地释放另外放在CPU 111上的装载，因此改进了整个系统的处理速度。由于不需要主存储器112去存贮相应于如图8B所示的大量单元图形的所有图形数据，所以与其中存贮所有图形数据的情况相比较，主存贮器112的存储量可被减少。

上述绘制一个图形的技术对于表示单元图形激增的方法是特别有效的。

在上述说明中，绘制按中心的点扩散的单元图形。然而可以绘制围绕预置参考图形—例如线段、三角形或四边形扩散的单元图形。而且，在上述说明中，多个三角形可围绕中心点绘制。然而，以这种方法绘制的单元图形不限于三角形，而且也可以是点、直线(线段)或四边形。

如果对应于在两维空间上的单元图形—这里是四边形ABCD(如图9所示)的图形数据被写入构成GPU115中图形存储器118的DRAM，并且写入的超过了DRAM的页界，对DRAM的存取变得费时间，因此阻碍了该处理的加速。

因此，如图9所示，在绘制两维空间的四边形ABCD中，由平行于屏幕的横向扩展的、编号为1到6的6根水平线段(水平线1到6)和平行于屏幕的垂直方向扩展的、1到7编号的7根垂直线段(垂直线1到7)规定的区域，每个对于DRAM的1页，对应于写入每个页的图形数据的图形是鉴于加速处理而希望作为单元进行处理。

主CPU 111被构成为在主总线101上把包括由三维空间上的多个单元图形组成的图形数据的数据包传送到PPP120。如果该PPP 120应接收这种数据包，其中将由变换所得的图形数据写成在两维空间上的单元图形，该单元图形超过了DRAM的页界，如图9所示，PPP120按照等式(1)或(2)通过坐标变换或透视变换对数据包中作为图形数据排列的单元图形的三维空间的顶点进行变换。PPP120被构成为按照对应于DRAM的1页作为一单元的区域，生成对应于划分在两维空间(两维平面)上的四边形ABCD所得的多个图形单元的图形数据。

如果现在在透视变换以后所得的两维空间上的四边形ABCD的四个顶点A到D的坐标是用(SSX0、SSY0)到(SSX3，SSY3)来表示，水平线1到6用等式y＝a+bm来表示，式中m＝0、1、2、3、4、5，和垂直线1到7是用等式x＝c+dn来表示，式中n＝0、1、2、3、4、5、6，该PPP120解等式(3)和(4)的联立方程：

(SSX0-SSX1)(y-SSY0)＝(SSY0-SSY1)(y-SSX0)

y＝a+bm                                        ......(3)

(SSX0-SSY1)(y-SSY0)＝(SSY0-SSY1)(y-SSX0)

x＝c+dn                                        ......(4)用各种m或n值来求出线段AB与水平线1到6或垂直线1到7的相交点。

PPP120也用类似于线段BC、CD和DA的联立方程的公式求出水平线1到6或垂直线1到7与其相交的点，在这种情况下，PPP120解52个(＝4×(6+7))联立方程。

在求出线段AB、BC、CD和DA与水平线1到6或垂直线1到7相交的点—例如在图9中的P或T点后，除了相交的这些点外，PPP120根据这样求出的相交点和水平线1到6与垂直线1到7相交的点，按照DRAM的1页作为一单元来划分四边形ABCD。这就生成了对应于大量小尺寸图形单元的图形数据。

而且，PPP120把四边形ABCD划分成大小在DRAM的1页之内—例如图9所示的六边形APQRST的多个图形单元，并把相应于图形单元的图形数据进行分包，以把对应于图形单元的图形数据传送到GPU115。此时，GPU115根据由PPP120提供的包括在一个DRAM页内组成的图形单元进行再现处理。

至今，由于PPP120的处理如上所述由CPU111进行，如果希望对图形存储器118增加存取速度，则相应于如图9所示的大量小尺寸图形单元的图形数据通过主总线101传送到GPU115。于是，整个系统的速度受主总线101限制。然而，由于在主总线101上从CPU111传送的单元图形数据也就是相应于单一大尺寸的四边形ABCD，可以迅速地传送单元图形数据。此外，在GPU115中，由于小尺寸的单元图形的再现处理由GPU115进行，在超过DRAM页界时对应于单个单元图形的图像数据的写入不被执行，该处理能被加快，因此，增加了整个系统的处理速度。

由于PPP120分享了目前由主CPU111进行的处理，利用CPU111，就能够相应地释放在CPU111上的装载。

接着，如果在屏幕上显示单元图形，该单元图形超出屏幕，该超出部分影响该显示。该超出部分必须被屏幕截去。

主CPU111被构成为：把包括需要屏幕截去的单元图形的三维空间上的图形数据的数据包通过主总线101上传送到PPP120。在接收这种数据包时，PPP120把对应于排列在该数据包中的图形数据的单元图形划分成在三维空间上的几个单元图形。这就生成了相应于多个单元图形的图形数据。

关于这一点，在接收作为图形数据例如图10所示的三维空间上的顶点A、B、C和D的坐标(X0、Y0、Z0)到(X3、Y3、Z3)时，PPP120把顶点的坐标内部划分为8×8，以生成64个小尺寸的单元图形，例如四边形APQR，该划分是根据下列方程进行的：

xij＝((8-i)(8-j)x0+(8-i)jx1+i(8-j)x3+ijx2)/64

yij＝((8-i)(8-j)y0+(8-i)jy1+i(8-j)y3+ijy2)/64

zij＝((8-i)(8-j)z0+(8-i)jz1+i(8-j)z3+ijz2)/64       ......(5)式中i和j是从0到8的整数。

PPP120计算这64个单元图形的顶点的坐标(xij、yij、zij)。

PPP120根据方程(1)或(2)对由坐标变换或透视变换这样求出的三维空间的顶点(xij、yij、zij)进行变换，以生成在两维空间上的多个小尺寸的单元图形。这些单元图形是通过8×8内部划分四边形ABCD得到的，以形成遵循以这种次序的坐标变换和透视变换的64个单元图形。然后，PPP120把坐标(SSXij、SSYij)分成数据包以作为图形数据并把所得到的数据包传送到GPU115。此时，GPU115仅在对应于来自PPP120的64个单元图形并包含显示在屏幕的帧中的部分的图形数据上如图11的阴影部分所示进行再现。这可防止浪费对不显示在屏幕上的图像部分绘制的图像。

至今，由于PPP120的处理由CPU 111进行，对应于图10所示的大量小尺寸的图形单元的图形数据通过主总线101传送到GPU 115。这导致整个设备的处理速度受主总线101限制。然而，由于通过主总线101由CPU 111传送的单元图形数据对应于单一大尺寸的四边形ABCD的单元图形数据，因此该单元图形数据能够迅速地传送。由于GPU 115进行在小尺寸的单元图形上的再现，该处理就能加速，因此导致于改进整个系统的处理速度。

由于PPP 120再次分享通常由主CPU 111进行的处理，利用CPU 111，就能相应地释放在CPU 111上的装载。

虽然本发明结合应用到电视游戏机的情况予以说明，本发明也可应用到用于对图像给出特殊效果的效果器或计算机图形处理的装置—例如CAD。

其时，生成多个单元图形的方法不局限于上述所述的方法。

在上述的实施例中，数据包从主CPU111传送到PPP120。然而，如果要绘制的单元图形不必经PPP120处理，例如当要绘制的单元图形是小尺寸并且数目很少时，主CPU111把相应于单元图形的数据包传送到GPU115，而没有把该数据包传送到PPP120。在这种情况，这些图像可按传统的方法绘制。

而且，本发明满足了长期出现的以增加处理速度来提高数据处理的需要。

由上述可以显见，尽管已经对本发明的特定形式进行了说明和描述，但可以进行各种改进，而都不脱离本发明的精神和范围。因此，除所附的权利要求外不打算使本发明受到限制。

Claims (11)

1.一种图像信息处理系统，包括：

中央处理单元，用于生成并输出数据图形的数据包，该数据包包括预置参考图形的坐标值和绘图指令；

生成装置，用于接收来自所述中央处理单元的数据包，并且响应于该数据包中的绘图指令，生成用于围绕所述的预置参考图形绘制多个单元图形的图形数据，在生成的图形数据上进行坐标变换或透视变换，将得出的多个图形数据分成数据包；

绘图装置，用于接收来自所述生成装置的分成的数据包，并且根据该分成的数据包中的图形数据进行图像绘制。

2.根据权利要求1所述的该图像信息处理系统，其中所述的中央处理单元通过一条预置总线来传送所述数据包，并且，所述的生成装置在不使用该预置总线的情况下直接且连续地将所述分成的数据包提供给所述绘图装置。

3.根据权利要求2所述的该图像信息处理系统，其中所述的绘图装置由所述的预置总线接到所述的中央处理单元。

4.一种图像信息处理的方法，包括步骤为：

由一个中央处理单元生成并输出数据图形的数据包，该数据包包括预置参考图形的坐标值和绘图指令；

根据所述数据包中的绘图指令，生成用于围绕所述的预置参考图形绘制多个单元图形的图形数据，在生成的图形数据上进行坐标变换或透视变换，将得出的多个图形数据分成数据包；

根据在所述分成的数据包中的图形数据进行图像绘制。

5.根据权利要求4所述的图像信息处理方法，还包括步骤：为了执行所述进行图像绘制的步骤，在不使用所述预置总线的情况下直接且连续地提供所述分成的数据包。

6.一种图像处理系统，包括：

用于提供包括由三维空间上的多个单元图形组成的图形数据的数据包的中央处理单元；

用于对三维空间的所述多个单元图形进行坐标变换的装置；

用于将坐标变换后的单元图形划分成多个划分后的单元图形的装置；和

用于根据划分后的单元图形生成图形数据的装置。

7.根据权利要求6所述的图像处理系统，还包括一个绘制一图像的图像存储器，所述通过划分而形成的多个单元图形满足该图像存储器的页界的要求。

8.根据权利要求7所述的图像处理的系统，其中所述的图像存储器是DRAM。

9.一种图像处理方法，包括步骤为：

提供包括由三维空间上的多个单元图形组成的图形数据的数据包；

在三维空间中对所述多个单元图形进行坐标变换；

将坐标变换后的单元图形划分成多个划分后的单元图形；和

根据已划分的单元图形生成图形数据。

10.根据权利要求9所述的图像处理的方法，其中所述的多个划分后的单元图形是随机的。

11.根据权利要求9所述的图像处理的方法，其中，所述通过划分而形成的多个单元图形满足绘制一图像的图像存储器的页界的要求。

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