CN112581575A - 一种外视频做纹理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种外视频做纹理系统，本发明包括应用编程接口解析单元，外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元，可编程着色阵列和纹理引擎，应用编程接口解析单元分别与外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元和纹理引擎连接，图形绘制单元和可编程着色阵列连接，外视频帧地址锁存单元和可编程着色阵列分别与纹理引擎连接。本发明基于图形应用编程接口应用编程接口，通过增加少量的硬件功能单元，无需在GPU外部存储器中外视频存储区域与纹理对象存储区域之间执行数据搬移操作，即可实现外视频做纹理功能，提高了纹理贴图操作的灵活性。

Description

一种外视频做纹理系统

技术领域

本发明涉及计算机硬件技术领域，尤其涉及一种外视频做纹理系统。

背景技术

随着图形化应用的不断增加，早期单靠CPU进行图形绘制的解决方案已经难以满足成绩和技术增长的图形处理需求，图形处理器(Graphic Processing Unit，GPU)应运而生。从1999年Nvidia发布第一款GPU产品至今，GPU技术的发展主要经历了固定功能流水线阶段、分离着色器架构阶段、统一着色器架构阶段，其图形处理能力不断提升，应用领域也从最初的图形绘制逐步扩展到通用计算领域。GPU流水线高速、并行的特征和灵活的可编程能力，为图形处理和通用并行计算提供了良好的运行平台。

目前，在军用领域中，国外进口商用GPU芯片存在温度和环境适应性差、无法保证电路本身或配套软件没有“后门”、包含大量军用领域不需要的冗余功能单元，功耗指标无法满足要求、商用GPU芯片更新换代快，随时面临停产、断档，难以满足武器装备持续保障等缺陷，在安全性、可靠性、保障性等方面的存在重大隐患。而且，出于政治、军事、经济等原因，国外对我国实行技术“封锁”和产品“垄断”，难以获得GPU芯片的底层技术资料，如寄存器资料、详细的微架构、核心软件源码等，导致GPU功能、性能无法充分发挥，且移植性较差；上述问题严重制约了我国显示系统的独立研制和自主发展。突破3D引擎纹理贴图关键技术，研制高性能图形处理器芯片迫在眉睫。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种视频做纹理系统，基于图形应用编程接口应用编程接口，通过增加少量的硬件功能单元，无需在GPU外部存储器中外视频存储区域与纹理对象存储区域之间执行数据搬移操作，即可实现外视频做纹理功能，提高了纹理贴图操作的灵活性。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种外视频做纹理系统，其特殊之处在于：所述外视频做纹理系统包括应用编程接口解析单元，外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元，可编程着色阵列和纹理引擎，应用编程接口解析单元分别与外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元和纹理引擎连接，图形绘制单元和可编程着色阵列连接，外视频帧地址锁存单元除了与应用编程接口解析单元相连，还与纹理引擎连接,纹理引擎与GPU外部存储器相连。

优选的，应用编程接口解析单元接收主控处理器输入的图形应用编程接口；根据图形应用编程接口的类型，将绘制类应用编程接口转发给图形绘制单元，将绘制状态更新和管理类应用编程接口，绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)转发给外视频帧地址锁存单元，将纹理参数设置类应用编程接口转发给纹理引擎。

优选的，图形绘制单元执行顶点预处理操作，并将预处理后的顶点转发给可编程着色阵列，可编程着色阵列完成顶点着色操作后将顶点转发给图形绘制单元，图形绘制单元完成各种几何处理操作，包括图元组装、裁剪操作、视窗变换、光栅化操作，最终产生初级像素，将初级像素转发给可编程着色阵列。

优选的，初级像素包括屏幕坐标，颜色，纹理坐标信息。

优选的，外视频帧地址锁存单元根据绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)所携带的纹理对象编号决定是否锁存外视频捕捉单元的外视频显示帧地址，当纹理对象编号代表当为所绑定的纹理对象是外视频源，则锁存外视频的显示帧地址，并将锁存地址输出给纹理引擎，外视频捕捉单元的解码逻辑避开被纹理引擎锁定的帧地址，向外视频的其余帧地址空间中写入新解码的视频图像数据。

优选的，可编程着色阵列同时执行顶点着色操作和像素着色操作，在执行像素着色操作期间，需将纹理请求转发给纹理引擎完成纹理贴图操作，纹理引擎完成纹理贴图操作后，将纹素数据返回给可编程着色阵列，可编程着色阵列接着完成后续像素着色操作，将最终产生的像素数据输出到光栅操作单元。

优选的，纹理引擎依据可编程着色阵列输入的纹理请求，应用编程接口解析单元输入的纹理参数，外视频帧地址锁存单元输入的锁存地址访问GPU外部存储器中的外视频存储区域获取纹素数据，对纹素数据执行格式转换操作和过滤操作后输出给可编程着色阵列。

本发明提供的一种外视频做纹理系统，包括依次连接的应用编程接口解析单元，外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元，可编程着色阵列和纹理引擎。基于图形应用编程接口应用编程接口，通过增加少量的硬件功能单元，无需在GPU外部存储器中外视频存储区域与纹理对象存储区域之间执行数据搬移操作，无需不同存储区域之间的数据拷贝，即可实现外视频做纹理功能，提高了纹理贴图操作的灵活性，丰富了纹理图像的输入源，外视频图像贴到3D图形的表面能使3D图元具有动态视频，视觉效果更生动，更丰富。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

具体实施方式

本发明提供的一种外视频做纹理系统，其特殊之处在于：所述外视频做纹理系统包括应用编程接口解析单元，外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元，可编程着色阵列和纹理引擎，应用编程接口解析单元分别与外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元和纹理引擎连接，图形绘制单元和可编程着色阵列连接，外视频帧地址锁存单元除了与应用编程接口解析单元相连，还与纹理引擎连接,纹理引擎与GPU外部存储器相连。

其中，应用编程接口解析单元接收主控处理器输入的图形应用编程接口；根据图形应用编程接口的类型，将绘制类应用编程接口转发给图形绘制单元，将绘制状态更新和管理类应用编程接口，绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)转发给外视频帧地址锁存单元，将纹理参数设置类应用编程接口转发给纹理引擎。

图形绘制单元执行顶点预处理操作，并将预处理后的顶点转发给可编程着色阵列，可编程着色阵列完成顶点着色操作后将顶点转发给图形绘制单元，图形绘制单元完成各种几何处理操作，包括图元组装、裁剪操作、视窗变换、光栅化操作，最终产生初级像素，将初级像素转发给可编程着色阵列。

初级像素包括屏幕坐标，颜色，纹理坐标信息。

外视频帧地址锁存单元根据绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)所携带的纹理对象编号决定是否锁存外视频捕捉单元的外视频显示帧地址，当纹理对象编号代表当为所绑定的纹理对象是外视频源，则锁存外视频的显示帧地址，并将锁存地址输出给纹理引擎，外视频捕捉单元的解码逻辑避开被纹理引擎锁定的帧地址，向外视频的其余帧地址空间中写入新解码的视频图像数据。

可编程着色阵列同时执行顶点着色操作和像素着色操作，在执行像素着色操作期间，需将纹理请求转发给纹理引擎完成纹理贴图操作，纹理引擎完成纹理贴图操作后，将纹素数据返回给可编程着色阵列，可编程着色阵列接着完成后续像素着色操作，将最终产生的像素数据输出到光栅操作单元。

纹理引擎依据可编程着色阵列输入的纹理请求，应用编程接口解析单元输入的纹理参数，外视频帧地址锁存单元输入的锁存地址访问GPU外部存储器中的外视频存储区域获取纹素数据，对纹素数据执行格式转换操作和过滤操作后输出给可编程着色阵列。

下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案做进一步详细描述。

参见图1，本发明的较佳实施例中的外视频做纹理系统01包含应用编程接口解析单元002，外视频帧地址锁存单元001，图形绘制单元003，可编程着色阵列004和纹理引擎005，应用编程接口解析单元002分别与外视频帧地址锁存单元001，图形绘制单元003和纹理引擎005连接，图形绘制单元003和可编程着色阵列004连接，外视频帧地址锁存单元001和可编程着色阵列004分别与纹理引擎005连接。

应用编程接口解析单元002接收主控处理器输入的图形应用编程接口；根据图形应用编程接口的类型，将绘制类应用编程接口转发给图形绘制单元003，将绘制状态更新和管理类应用编程接口，比如绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)转发给外视频帧地址锁存单元001，将纹理参数设置类应用编程接口转发给纹理引擎005；

图形绘制单元003执行顶点预处理操作，并将预处理后的顶点转发给可编程着色阵列004，可编程着色阵列004完成顶点着色操作后将顶点转发给图形绘制单元003，图形绘制单元003完成各种几何处理操作，包括图元组装、裁剪操作、视窗变换、光栅化操作，最终产生初级像素(包括屏幕坐标、颜色、纹理坐标等信息)，将初级像素转发给可编程着色阵列004；

外视频帧地址锁存单元001根据绑定纹理对象应用编程接口(glbindtexture)所携带的纹理对象编号决定是否锁存外视频捕捉单元的外视频显示帧地址，当纹理对象编号代表当为所绑定的纹理对象是外视频源，则锁存外视频的显示帧地址，并将锁存地址输出给纹理引擎005，外视频捕捉单元的解码逻辑避开被纹理引擎锁定的帧地址，向外视频的其余帧地址空间中写入新解码的视频图像数据；

可编程着色阵列004同时执行顶点着色操作和像素着色操作，在执行像素着色操作期间，需将纹理请求转发给纹理引擎005完成纹理贴图操作，纹理引擎005完成纹理贴图操作后，将纹素数据返回给可编程着色阵列004，可编程着色阵列接着完成后续像素着色操作，将最终产生的像素数据输出到光栅操作单元；

纹理引擎005依据可编程着色阵列004输入的纹理请求(纹理坐标)，应用编程接口解析单元002输入的纹理参数，外视频帧地址锁存单元001输入的锁存地址访问GPU外部存储器中的外视频存储区域获取纹素数据，对纹素数据执行格式转换操作和过滤操作后输出给可编程着色阵列004。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种外视频做纹理系统，其特征在于：所述外视频做纹理系统包括应用编程接口解析单元，外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元，可编程着色阵列和纹理引擎，所述应用编程接口解析单元分别与外视频帧地址锁存单元，图形绘制单元和纹理引擎连接，所述图形绘制单元和可编程着色阵列连接，所述外视频帧地址锁存单元除了与应用编程接口解析单元相连，还与纹理引擎连接,纹理引擎与GPU外部存储器相连。

2.根据权利要求1所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述应用编程接口解析单元接收主控处理器输入的图形应用编程接口；根据图形应用编程接口的类型，将绘制类应用编程接口转发给图形绘制单元，将绘制状态更新和管理类应用编程接口，绑定纹理对象应用编程接口转发给外视频帧地址锁存单元，将纹理参数设置类应用编程接口转发给纹理引擎。

3.根据权利要求2所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述图形绘制单元执行顶点预处理操作，并将预处理后的顶点转发给可编程着色阵列，可编程着色阵列完成顶点着色操作后将顶点转发给图形绘制单元，图形绘制单元完成各种几何处理操作，包括图元组装、裁剪操作、视窗变换、光栅化操作，最终产生初级像素，将初级像素转发给可编程着色阵列。

4.根据权利要求3所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述初级像素包括屏幕坐标，颜色，纹理坐标。

5.根据权利要求3所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述外视频帧地址锁存单元根据绑定纹理对象应用编程接口所携带的纹理对象编号决定是否锁存外视频捕捉单元的外视频显示帧地址，当纹理对象编号代表所绑定的纹理对象是外视频源，则锁存外视频的显示帧地址，并将锁存地址输出给纹理引擎，外视频捕捉单元的解码逻辑避开被纹理引擎锁定的帧地址，向外视频的其余帧地址空间中写入新解码的视频图像数据。

6.根据权利要求5所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述可编程着色阵列同时执行顶点着色操作和像素着色操作，在执行像素着色操作期间，需将纹理请求转发给纹理引擎完成纹理贴图操作，纹理引擎完成纹理贴图操作后，将纹素数据返回给可编程着色阵列，可编程着色阵列接着完成后续像素着色操作，将最终产生的像素数据输出到光栅操作单元。

7.根据权利要求6所述的外视频做纹理系统，其特征在于：所述纹理引擎依据可编程着色阵列输入的纹理请求，应用编程接口解析单元输入的纹理参数，外视频帧地址锁存单元输入的锁存地址访问GPU外部存储器中的外视频存储区域获取纹素数据，对纹素数据执行格式转换操作和过滤操作后输出给可编程着色阵列。

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