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ALLGEMEINER
STAND DER TECHNIK
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TECHNISCHES
GEBIET DER ERFINDUNG
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Die
vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Computergrafik und
betrifft insbesondere Grafikverarbeitungsverfahren, -vorrichtungen
und -computerprogrammprodukte.
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BESCHREIBUNG
DES STANDES DER TECHNIK
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Mobiltelefone
werden auf der ganzen Welt benutzt. Da sie in der Regel auch mit
Bildschirmen ausgestattet sind, ist es auch möglich, auf diesen Geräten Bilder
wiederzugeben. Es ist sehr wahrscheinlich, dass dieses Leistungsmerkmal
das Mobiltelefon heute zur am weitesten verbreiteten Wiedergabeplattform
macht. Allerdings war diese Art der Wiedergabe bisher meistens auf
sehr einfache zweidimensionale Grafiken beschränkt, und erst seit kurzem sind
in diesem Zusammenhang auch dreidimensionale Grafiken anzutreffen. Ein
verstärktes
Interesse an Mobiltelefon-Grafiken ist an den Aktivitäten aufkommender
Standards abzulesen, wie beispielsweise Java Specification Request
184 (siehe z. B. www.jcp.org) und OpenGL ES für eingebettete Systeme (siehe
z. B. www.khronos.org). Zu Anwendungen, bei denen wahrscheinlich
dreidimensionale Grafiken zum Einsatz kommen, gehören Mensch-Maschine-Schnittstellen
(MMS), Bildschirmschoner, Landkarten, animierte Nachrichten und
natürlich
Spiele.
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Mobiltelefonen
sind zwei Kennzeichen eigen, die sie grundlegend beispielsweise
von PC-Systemen mit Grafikkarten unterscheiden. Zunächst einmal
haben sie sehr kleine Anzeigen, und zweitens haben sie sehr wenig
Ressourcen für die
Wiedergabe. Diese Kennzeichen werden als nächstes kurz besprochen.
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Derzeitige
Mobiltelefone mit Farbanzeigen haben oft eine Auflösung von
[176-320] × [144-240],
d. h. die Anzeigen sind sehr klein. Der QCIF-Standard definiert
eine Auflösung
von 176 × 144,
und der QVGR-Standard verwendet 320 × 240. Zwar wird man auch höhere Auflösungen,
wie beispielsweise 1024 × 768,
bei Mobiltelefonen finden, doch es ist recht wahrscheinlich, dass
man dies nur bei den absoluten Spitzengeräten unter den Mobiltelefonen
antreffen wird, so dass es den meisten Nutzern nicht zur Verfügung steht.
Außerdem
verbrauchen derart hohe Auflösungen
vermutlich mehr Strom, wodurch sich die Batterienutzungsdauer verkürzen kann.
Man kann deshalb davon ausgehen, dass die kleinen Auflösungen,
wie beispielsweise QCIF und QVGA, überwiegen werden.
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Was
die Farbenanzahl der Anzeige angeht, ist ein Bereich von 256 bis
65.536 Farben üblich.
Zusätzlich
zu der geringen Auflösung
hält der
Benutzer die Anzeige oft dicht vor die Augen, wodurch der durchschnittliche
Auge-Pixel-Winkel im Vergleich zu dem eines PC-Systems groß ist. Das
führt zu
dem Schluss, dass diese Anzeigebedingungen bedeuten, dass jeder
Pixel auf einem Mobiltelefon letztendlich mit einer höheren Qualität als bei
einem PC-System wiedergegeben werden müsste. Man nennt dies mitunter
das "Gesetz des
umgekehrten Verhältnisses
zwischen Bildschirmgröße und Wiedergabequalität".
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Es
gibt verschiedene Gründe
dafür,
dass ein Mobiltelefon nur über
geringe Ressourcen verfügt.
Weil sie in der Regel über
wiederaufladbare Batterien mit Strom versorgt werden, sollte jede
Art der Wiedergabe vorzugsweise möglichst wenig Strom verbrauchen.
Darüber
hinaus schreitet die Batterietechnologie nicht mit der gleichen
Geschwindigkeit voran wie das Mooresche Gesetz. Des Weiteren sind
externe Speicherzugriffe am häufigsten
die Operation in einem Computersystem, die den meisten Strom verbrauchen.
Das bedeutet, dass die Bandbreitenressourcen mit großem Bedacht
genutzt werden sollten und dass eine Spitzenbandbreite von vornherein äußerst begrenzt
ist.
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Um
die Stückkosten
niedrig zu halten, werden Mobiltelefone im Allgemeinen mit sehr
wenig Speicher ausgerüstet,
und nur wenig Chipfläche
wird den Grafikoperationen zugewiesen. Wenig verfügbare Bandbreite, ein
kleiner Chipflächenbereich
und eine kleine Speichermenge helfen allesamt dabei, die Stückkosten
niedrig zu halten, doch vor allem tragen diese Faktoren in der Mehrzahl
der Fälle
dazu bei, dass weniger Strom verbraucht wird als bei einem System
mit mehr Ressourcen. Typische Beispiele echter Mobiltelefondaten
sind:
- 1) ein oder ein halber 32-Bit-Speicherzugriff
je Taktzyklus,
- 2) CPUs mit 10-200 MHz, und 3) 1-16 MB an einigermaßen schnellem
Speicher.
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Die
Echtzeitwiedergabe dreidimensionaler Grafiken hat eine Reihe interessanter
Anwendungen in mobilen Endgeräten,
darunter Spiele, Mensch-Maschine-Schnittstellen, Nachrichtenübermittlung
und m-Commerce. Weil eine dreidimensionale Wiedergabe in der Regel
eine rechenaufwändige
Aufgabe ist, muss oft eigens dafür
zuständige
Hardware eingebaut werden, um eine ausreichende Leistung zu erzielen.
Innovative Wege zum Verringern der Komplexität und der Bandbreitennutzung
dieser Hardwarearchitektur sind somit von großer Bedeutung.
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In
einer großen
Zahl von Fällen
wird ein z-Puffer (Tiefenpuffer) benutzt, um die Sichtbarkeit aufzulösen. Dies
geschieht in der Regel deshalb, weil Dreiecke im Allgemeinen in
jeder beliebigen Reihenfolge gezeichnet werden können. Darum speichert der z-Puffer
eine skalierte Distanz vom Auge zum Dreieck, und wenn ein späteres Dreieck
weiter entfernt ist als der Inhalt des z-Puffers, werden die Farbe
und der z-Puffer nicht überzeichnet.
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Trotzdem
bedeutet dies auch, dass das Grafiksystem nicht sehr klug ist, weil
ein Pixel mehrere Male überzeichnet
werden kann. Und selbst wenn ein Pixel mehrere Male überschrieben
wird, kann man am Ende nur eine einzige geometrische Grundform (Dreieck)
sehen. Ein analoger Vergleich ist das Bemalen einer Leinwand, wo
die untersten Farbschichten durch die obersten Farbschichten überdeckt
werden. Für
ein Grafiksystem gilt das gleiche, aber mit der Ausnahme, dass die
Farbe in jeder beliebigen Reihenfolge gezeichnet werden kann.
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Es
ist ebenfalls wichtig zu beachten, dass es für eine mobile Plattform im
Allgemeinen wünschenswert ist,
dass die Bandbreitennutzung zum Hauptspeicher so weit wie möglich verringert
wird, weil derartige Speicherzugriffe einen Großteil des Stroms verbrauchen,
der in der Regel eine knappe Ressource ist.
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Es
gibt heute verschiedene Grafikkarten (NVIDIA Geforce3 und aufwärts, und
ATI Radeon), die mit einer Form von Überdeckungsaussortierung arbeiten.
Der Bildschirm ist beispielsweise in 8 × 8 Regionen (Bildfelder genannt)
unterteilt, und für
jedes Bildfeld wird das Maximum der z-Werte, zmax, im z-Puffer für dieses
Bildfeld in einem Cache-Speicher
gespeichert (schnell und mit geringem Stromverbrauch). Wenn Dreiecke dargestellt
werden, so werden alle Pixel in einem Bildfeld inspiziert, bevor
zum nächsten
Bildfeld übergegangen
wird, und wenn ein neues Bildfeld gefunden wird, so wird der kleinste
z-Wert, zmin, für
das Dreieck im Inneren dieses Bildfeldes berechnet (oder es kann
ein weniger aufwändiges
und weniger genaues Verfahren verwendet werden, um den kleinsten
z-Wert zu überschätzen). Wenn
zmin größer ist
als der zmax des Bildfeldes, so wird dieses Dreieck, das wir gerade
darstellen, überdeckt (abgedeckt),
und wir brauchen dieses Bildfeld für dieses Dreieck in der Regel
nicht weiter zu verarbeiten. Wenn das Bildfeld nicht überdeckt
ist, dann werden die Pixel innerhalb des Bildfeldes wie gewöhnlich verarbeitet,
d. h. die Pixel werden auf Einbindung in das Dreieck geprüft, dann
erfolgen das z-Testen, die Texturierung usw.
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US-Patent
Nr. 6,421,764 an Morein, "Method
and apparatus for efficient clearing of memory" (beschrieben in Akenine-Möller Tomas
und Eric Haines, "Real-Time
Rendering", 2. Ausgabe,
Juni 2002, Seiten 694-697), beschreibt einen Weg zum effektiven
Löschen
eines Speichers. Anstatt des Löschens
beispielsweise des z-Puffers setzt er eine Markierung für jedes
Bildfeld (z. B. eine 8 × 8-Region).
Später,
wenn auf dieses Bildfeld zum ersten Mal zugegriffen wird, kann das
Lesen der Pixel in diesem Block vermieden werden, und statt dessen
wird ein "gelöschter Wert" aus einem schnellen
Primärspeicher
gelesen, da die Markierung gesetzt ist. Wenn das Bildfeld zum ersten
Mal geschrieben wird, so wird die Markierung nicht gesetzt. Auf
diese Weise wird möglicherweise
nur ein Bruchteil des Speichers während des Löschens berührt, wodurch Strom und Bandbreite
eingespart werden können.
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Es
ist allgemein wünschenswert,
dass die Bandbreitennutzung zum Hauptspeicher so gering wie möglich gehalten
wird, um eine bessere Leistung zu erreichen und (Batterie-) Strom
zu sparen. Um Textur- (Bild-) Daten, z-Koordinaten usw. über das
Dreieck zu interpolieren, muss man möglicherweise verschiedene Parameter
speichern, und der Satz Parameter für einen speziellen Pixel wird
ein "Kontext" genannt. Dieser
Kontext kann aktualisiert werden, wenn man sich zu einem anderen
Pixel bewegt. Je mehr Kontexte verwendet werden, desto teurer kann
die Lösung
in Hinblick auf Gates in der Hardware werden.
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Es
ist allgemein wünschenswert,
dass die Anzahl der Gates so klein wie möglich gehalten wird, um eine
kosteneffiziente Lösung
zu erreichen. Einige derzeit bekannte Verfahren zum Inspizieren
aller Pixel in einem Bildfeld vor dem Übergang zum nächsten Bildfeld
benötigen
4 oder 5 komplette Kontexte (vgl. McCormack, Joel und Robert McNamara, "Tiled Polygon Traversal
Using Half-Plane Edge Functions",
Workshop on Graphics Hardware, Seiten 15-22, August 2000, und auch
Kelleher, Brian, "Pixel
Vision Architecture",
Digital Systems Research Center, Nr. 1998-013, Oktober 1998). Das
könnte
für eine
mobile Plattform zu teuer werden. Es ist des Weiteren zu beachten,
dass es möglich
ist, die z-max-Techniken zu verwenden, aber ein mögliches
Problem mit diesen Techniken ist, dass es aufwändig sein kann, den z-max zu
aktualisieren, nachdem ein Dreieck dargestellt wurde, weil alle
z-Werte in dem gesamten Bildfeld gelesen werden müssen, bevor z-max
aktualisiert werden kann. Derzeitige Lösungen, die z-max verwenden,
lösen dieses
Problem durch Lesen des gesamten Blocks von z-Werten. Dies ist möglich, weil
sie in der Regel eine viel größere Bandbreite zum
Hauptspeicher haben als eine mobile Plattform, so dass sie sich
diese Lösungsform
leisten können.
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Allgemein
hat es bisher nicht viele Veröffentlichungen
zu kostengünstigen
Architekturen gegeben, wo das gesamte System beschrieben wird. Zwei
bemerkenswerte Ausnahmen sind Neon (beschrieben in McCormack, Joel
und Robert McNamara, "Tiled
Polygon Traversal Using Half-Plane Edge Functions", Workshop on Graphics
Hardware, Seiten 15-22, August 2000), und die PixelVision-Architektur
(beschrieben in Kelleher, Brian, "Pixel Vision Architecture", Digital Systems
Research Center, Nr. 1998-013, Oktober 1998). Imagination Technologies
hat ein System namens MBX, und diese Architektur ist Bildfeldbasiert,
und darum brauchen der z-Puffer, der Hintergrundpuffer und der Matrizenpuffer
nur von der Größe eines
Bildfeldes zu sein, z. B. 32 × 16
Pixel. Dieser Speicher ist oft als ein schneller Primärspeicher
implementiert. Zu Beginn muss ein einzelner Durchlauf die gesamte
Geometrie in Bildfelder sortieren, und dies erfordert Speicher und
auch Speicherbandbreite. Wenn dieses Sortieren beendet ist, so wird
die Geometrie in jedem Bildfeld rasterisiert. Während der Rasterisierung wird
zuerst die Sichtbarkeit aufgelöst,
und dann werden Texturierung und Schattierung nur an sichtbaren
Fragmenten vorgenommen. Dies nennt man verzögerte Schattierung. Damit die
Rasterisierung von Bildfeldern parallel zur Bildfeldsortierung ablaufen
kann, werden zwei Puffer je Bildfeld benötigt. Es gibt nicht viele Informationen über die
MBX-Architektur, und darum ist nicht klar, was die Nutzeffekte wirklich
sind, wenn man einmal von der Vermeidung von Speicher für Puffer
absieht. Ist liegt auf der Hand, dass diese Architektur Strom spart.
Aber bis jetzt ist nirgendwo dokumentiert, wie viel.
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Für die Rasterisierung
von Polygonen mit Subpixel-Präzision
kann man einen modifizierten Bresenham-Algorithmus verwenden, wie
in Lathrop, O., Kirk, D. und Voorhies, "Accurate rendering by subpixel addressing", IEEE Computer Graphics
and Applications 10, 5 (September 1990), Seiten 45-53, beschrieben. Eine
oft gebrauchte Alternative ist die Verwendung von Kantenfunktionen,
wie in Pineda, J., "A
parallel algorithm for polygon rasterization", Tagungsbericht der SIGGRAPH 1988,
ACM, Seiten 17-20 (1988), beschrieben, wo die Region innerhalb eines
Dreiecks als der logische Schnittpunkt der positiven Halbräume der
Dreieckskanten beschrieben ist. Dann können unterschiedliche Strategien
verwendet werden, um die Pixel innerhalb des Dreiecks zu finden.
Dies nennt man "Durchquerung". Je nachdem, wie
effizient diese Strategien sind, wird eine unterschiedliche Anzahl
von Kontexten (Interpolationsparameter usw.) während der Durchquerung benötigt. Jeder
Kontext ist normalerweise im Hinblick auf die Gates sehr aufwändig.
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1 zeigt
die Durchquerung eines Dreiecks gemäß dem Pinedaschen Zickzackdurchquerungsschema.
Die hellgrau oder dunkelgrau hinterlegten Pixel sind Pixel, die
von dem Durchquerungsschema berührt werden.
Die dunkelgrau hinterlegten Pixel sind diejenigen, die der Durchquerungsalgorithmus
als innerhalb des Dreiecks befindlich ermittelt. Der Weg, den der
Zickzackdurchquerungsalgorithmus nimmt, ist als Pfeillinie dargestellt.
Das Dreieck wird im Grunde von rechts nach links auf der ersten
Abtastlinie durchquert, bis wir das Dreieck verlassen haben. Dann
bewegen wir uns einen Schritt nach oben. Wenn wir uns dann innerhalb
des Dreiecks befinden, so müssen
wir uns weiter in derselben Richtung bewegen, bis wir das Dreieck
wieder verlassen haben. Man nennt dies "Backtracking" – den
gleichen Weg zurückgehen.
Wenn wir uns außerhalb
des Dreiecks befinden, so wird die Durchquerungsrichtung umgekehrt,
und wir beginnen mit dem Rasterisieren der augenblicklichen Abtastlinie,
diesmal von links nach rechts. wenn wir das Dreieck verlassen, so
bewegen wir uns wieder einen Schritt nach oben, und so geht es immer
weiter.
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Ein
Beispiel ist in 1 gezeigt. Auf der untersten
Abtastlinie befindet sich ein einzelner Pixel, aber der nächste links
daneben befindet sich außerhalb
des Dreiecks. Das bedeutet, dass wir uns einen Schritt nach oben
bewegen müssen.
Nach diesem Schritt befinden wir und innerhalb des Dreiecks, und
wir müssen
den Weg zurückgehen,
d. h. uns weiter nach links bewegen, bis wir uns außerhalb
des Dreiecks befinden. Nach einem Pixel befinden wir uns außerhalb
des Dreiecks, und wir können
die Durchquerungsrichtung umkehren (von recht nach links zu links
nach rechts) und das Rasterisieren der zweiten Abtastlinie beginnen.
Wir finden zwei Pixel, die innerhalb des Dreiecks liegen müssten, und
danach befinden wir uns außerhalb
des Dreiecks und müssen
einen Schritt nach oben gehen. Diesmal befinden wir uns bereits
außerhalb
des Dreiecks, und wir brauchen nicht den gleichen Weg zurückzugehen.
Somit können
wir die Durchquerungsrichtung umkehren und das Rasterisieren der
dritten Abtastlinie beginnen, und so geht es immer weiter.
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Jedes
Mal, wenn wir auf einen Pixel treffen, der als innerhalb des Dreiecks
befindlich festgestellt wird, müssen
wir herausfinden, ob wir ihn zeichnen müssen oder nicht. Deshalb berechnen
wir den z-Wert des Dreiecks an jenem Punkt, der hier z-tri (x, y)
genannt wird, wobei (x, y) die Koordinaten des Punktes sind. Dann holen
wir den z-Wert aus dem z-Puffer für diesen Pixel, der als z-buf
(x, y) bezeichnet wird. Wenn z-tri (x, y) ≥ z-buf (x, y), so geschieht nichts.
Wenn jedoch z-tri (x, y) < z-buf
(x, y), dann müssen
wir den Pixel zeichnen und auch den z-Puffer mit dem z-tri (x, y)-Wert
aktualisieren. Im Pseudocode kann das folgendermaßen aussehen:
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Es
ist zu beachten dass die if-Anweisung auf einen beliebigen Tiefentest
geändert
werden kann, wenn (depthtest (z-tri (x, y), z-buf (x, y)). Um den
Grad der Kohärenzausnutzung
zu erhöhen,
und für
einfache Überdeckungsaussortierungsalgorithmen,
durchquert Grafikhardware oft die Pixel, die ein Dreieck in einer
Bildfeldweise bedeckt (siehe Kelleher, Brian, "Pixel Vision architecture", Digital Systems
Research Center, Nr. 1998-013, Oktober 1998; McCormack, Joel und
Robert McNamara, "Tiled
Polygon Traversal Using Half-Plane Edge
Functions", Workshop
on Graphics Hardware, Seiten 15-22, August 2000; US-Patent Nr. 6,421,764
an Morein). Das bedeutet, dass alle Pixel innerhalb eines Bildfeldes,
beispielsweise in einer 8 × 8-Region,
inspiziert werden, bevor zu einem anderen Bildfeld weitergegangen
wird. Dafür
werden unterschiedliche Durchquerungsstrategien benötigt, und
diese vergrößern den
Aufwand hinsichtlich der Anzahl von Kontexten, die gespeichert werden
müssen.
Zum Beispiel beschreiben McCormack und McNamara einen Algorithmus
für eine in
Bildfelder unterteilte Durchquerung, der einen Kontext mehr benötigt als
die entsprechende nicht in Bildfelder unterteilte Durchquerung.
Insgesamt benötigen
sie vier Kontexte für
die in Bildfelder unterteilte Version.
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Der
hierarchische z-Puffer-Algorithmus verwendet eine z-Pyramide, wo jeder
Pixel in jeder Ebene in der Pyramide das Maximum der z-Werte seiner
vier Ableger speichert (in der Ebene darunter), wie bei Greene, N.,
Kass, M, und Miller, G., "Hierarchical
z-buffer visibility",
Tagungsbericht der SIGGRAPH 1993, ACM, Seiten 231-238 (1993); US-Patent
Nr. 5,600,763 und US-Patent Nr. 5,579,455, beschrieben. Deshalb
wird an der Spitze der Pyramide das Maximum aller z-Werte über dem
gesamten Bildschirm gespeichert. Diese Pyramide dient der Durchführung der Überdeckungsaussortierung.
wenn eine geometrische Gruppe wiedergegeben wird, so wird das Randvolumen
der Gruppe abtastkonvertiert und anhand entsprechender Ebenen im
z-Puffer getestet, um zu ermitteln, ob die Gruppe sichtbar ist.
Dieser Algorithmus ist überaus
effizient, wenn er in Software implementiert ist, aber es gibt immer
noch keine einhundertprozentige Hardware-Implementierung. Serienproduzierte Grafik-Hardware
arbeitet oft mit einer einfachen Form der Überdeckungsaussortierung. Morein, S., "ATI radeon Hyperz
technology", Workshop
on Graphics Hardware, Tagungsbericht Hot3D, ACM SIGGRAPH/Eurographics.
Morein (2000) beschreibt eine Technik, wo jedes Bildfeld das Maximum,
zmax, der z-Werte innerhalb eines Bildfeldes
speichert, das beispielsweise 8 × 8 Pixel betragen kann. Während der Durchquerung
eines Dreiecks wird ein Test ausgeführt, wenn ein neues Bildfeld
inspiziert wird, der bestimmt, ob der "kleinste" z-Wert des Dreiecks größer ist
als das entsprechende Bildfeld. Wenn ja, so wird dieses Bildfeld übersprungen,
und andernfalls wird dieses Bildfeld wie gewöhnlich dargestellt. Es ist
zu beachten, dass zum Aktualisieren von zmax alle
z-Werte des Bildfeldes gelesen werden müssen, was aufwändig sein
kann. Weitere Bildfeld- oder
Block-basierte Aussortierungstechniken sind im US-Patent Nr. 6,037,946
an Takeda und in der europäischen
Patentanmeldung Nr. EP 1.107.177 beschrieben.
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KURZDARSTELLUNG
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Gemäß einigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden mehrere Bildfeldzeilen in einem
Grafikanzeigefeld, das mehrere Pixelzeilen umfasst, definiert, wobei
jedes Bildfeld Pixel aus wenigstens zwei Pixelzeilen enthält. Es werden Überdeckungsmarkierungen
für jeweilige
Bildfelder einer Bildfeldzeile für eine
Grafik-Grundform gesetzt (beispielsweise bewertet, um eine Nichtüberdeckung,
eine mögliche Überdeckung
oder einen sonstigen Überdeckungsstatus
anzuzeigen), je nachdem, ob jeweilige repräsentative Tiefenwerte für die Bildfelder
der Bildfeldzeile ein Überdeckungskriterium
erfüllen.
Pixel in Pixelzeilen, die der Bildfeldzeile entsprechen, werden
für die
Grafik-Grundform zeilenweise in Reaktion auf die Überdeckungsmarkierungen
verarbeitet. Die Verarbeitung kann die Verarbeitung eines Abschnitts
der Pixel in einem ersten Bildfeld der Bildfeldzeile in Reaktion
auf die Überdeckungsmarkierungen
und dann die Verarbeitung von Pixeln in einem zweiten Bildfeld der
Bildfeldzeile in Reaktion auf die Überdeckungsmarkierungen vor
der Verarbeitung weiterer Pixel in dem ersten Bildfeld in Reaktion
auf die Überdeckungsmarkierungen
beinhalten. Die Verarbeitung kann die Verarbeitung von Pixelzeilen
in der Bildfeldzeile unter Verwendung eines transversalen Zickzack-Algorithmus
beinhalten.
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In
weiteren Ausführungsformen
der Erfindung werden die Überdeckungsmarkierungen
in einem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
gespeichert, der dafür
konfiguriert ist, jeweilige Überdeckungsmarkierungen
für jeweilige
Bildfelder einer Bildfeldzeile und jeweilige Überdeckungsschwellentiefenwerte
für die
jeweiligen Bildfelder der Bildfeldzeile zu speichern. Das Setzen
von Überdeckungsmarkierungen
umfasst das Bestimmen eines maximalen Tiefenwertes für die Grafik-Grundform
für ein
Bildfeld, das Vergleichen des maximalen Tiefenwertes mit dem im
Cache gespeicherten Überdeckungsschwellentiefenwert
für das
Bildfeld in dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher und
das Setzen der Überdeckungsmarkierung
für das
Bildfeld in Reaktion auf den Vergleich.
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Gemäß weiteren
Ausführungsformen
ist ein Tiefenpuffer dafür
konfiguriert, jeweilige Überdeckungsschwellentiefenwerte
für jeweilige
Pixel des Grafikanzeigefeldes zu speichern. Das Setzen von Überdeckungsmarkierungen
umfasst das Setzen einer Überdeckungsmarkierung
für ein
Bildfeld, um Nichtüberdeckung
anzuzeigen, und die Verarbeitung von Pixeln umfasst das Erkennen,
dass das Bildfeld eine Überdeckungsmarkierung
hat, die eine Nichtüberdeckung
anzeigt, und in Reaktion darauf die Verarbeitung eines Pixels für die Grafik-Grundform
in dem Bildfeld ohne Abrufen eines Überdeckungsschwellentiefenwertes
für den
Pixel aus dem Tiefenpuffer.
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Das
Verfahren kann des Weiteren umfassen: Bestimmen eines Tiefenwertes
für die
Grafik-Grundform für
den Pixel, Vergleichen des bestimmten Tiefenwertes für die Grafik-Grundform für den Pixel
mit dem Überdeckungsschwellentiefenwert
für das
Bildfeld in dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
und Aktualisieren des Überdeckungsschwellentiefenwertes
für das
Bildfeld in dem Bildfeldüberdeckungsinformationsschwellen-Cachespeicher auf
den bestimmten Tiefenwert für
die Grafik-Grundform
für den
Pixel in Reaktion auf den Vergleich.
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In
weiteren Ausführungsformen
umfasst das Setzen von Überdeckungsmarkierungen
das Setzen einer Überdeckungsmarkierung
für ein
Bildfeld, um Nichtüberdeckung
anzuzeigen, und der Verarbeitung von Pixeln geht das Festlegen eines
Gesamtbildfeldüberdeckungsinformationsspeichers
voraus, der dafür
konfiguriert ist, jeweilige Überdeckungsschwellentiefenwerte
für alle
Bildfeldzeilen zu speichern, und Laden des Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeichers mit Überdeckungsschwellentiefenwerten
aus dem Gesamtzeitüberdeckungsinformationsspeicher.
Auf das Aktualisieren des Überdeckungsschwellentiefenwertes
für das
Bildfeld in dem Bildfeldüberdeckungsinformationsschwellen-Cachespeicher folgt
das Aktualisieren der Schwellenüberdeckungstiefenwerte
in dem Gesamtbildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
aus dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher.
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In
weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden Überdeckungsmarkierungen in
einem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
gespeichert, der dafür
konfiguriert ist, jeweilige Überdeckungsmarkierungen
für jeweilige
Bildfelder einer Bildfeldzeile, jeweilige Überdeckungsschwellentiefenwerte
für die
jeweiligen Bildfelder der Bildfeldzeile und jeweilige Statusmarkierungen
für jeweilige
Bildfelder der Bildfeldzeile zu speichern. Eine erste Pixelzeile
irgendwo in der Bildfeldzeile wird in Reaktion auf den Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
verarbeitet, wobei die Verarbeitung der ersten Pixelzeile das Setzen
von Überdeckungs-
und Statusmarkierungen für
wenigstens ein Bildfeld in der ersten Bildfeldzeile umfasst, um
anzuzeigen, dass der Überdeckungsstatus
wenigstens eines Bildfeldes bestimmt wurde. Es wird dann bestimmt,
ob eine nächste
Pixelzeile in der ersten Bildfeldzeile ist. Wenn ja, wird die nächste Pixelzeile unter
Verwendung von Informationen in dem Bildfeldüberdeckungs-Cachespeicher,
die aus der ersten Pixelzeile gewonnen wurden, verarbeitet. Wenn
nicht, werden die Überdeckungs-
und Statusmarkierungsinformationen in dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
gelöscht,
und die Überdeckungsschwellentiefenwerte
in dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
werden aktualisiert, indem entsprechende Überdeckungsschwellenwerte aus
dem Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher
in den Gesamtbildfeldüberdeckungsinformationsspeicher
geschrieben werden und dann Überdeckungsschwellenwerte
aus dem Gesamtbildfeldüberdeckungsinformationsspeicher
in den Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher,
der der nächsten
Bildfeldzeile entspricht, gelesen werden. Die nächste Pixelzeile wird dann
unter Verwendung des aktualisierten Bildfeldüberdeckungs-Cachespeichers
verarbeitet.
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Gemäß weiteren
Aspekten der Erfindung werden mehrere Bildfeldzeilen in einem Grafikanzeigefeld definiert,
wobei jedes der Bildfelder mehrere der Pixel umfasst. Es wird eine Überdeckungsmarkierung
für ein Bildfeld
gesetzt, um eine Nichtüberdeckung
für eine
Grafik-Grundform in dem Bildfeld anzuzeigen. In Reaktion auf das
Erkennen, dass das Bildfeld eine Überdeckungsmarkierung hat,
die eine Nichtüberdeckung
anzeigt, wird ein Pixel für
eine Grafik-Grundform in dem Bildfeld verarbeitet. Der Pixel kann
ohne Abrufen eines Überdeckungsschwellentiefenwertes
für den
Pixel aus einem Tiefenpuffer verarbeitet werden, was die Häufigkeit des
Lesens aus dem Tiefenpuffer verringern kann.
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Die
vorliegende Erfindung kann als Verfahren, Vorrichtung und Computerprogrammprodukte
verkörpert
sein. Zum Beispiel kann die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise
in einem tragbaren elektronischen Gerät verwendet werden, wie beispielsweise
ein mobiles Drahtlos-Endgerät,
ein Persönlicher
Digitaler Assistent (PDA) oder dergleichen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 veranschaulicht
eine zum Stand der Technik gehörende
Zickzack-Durchquerungstechnik.
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2-8 veranschaulichen
beispielhafte Grafikverarbeitungsoperationen und -vorrichtungen
gemäß einigen
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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9 veranschaulicht
ein beispielhaftes tragbares elektronisches Gerät mit einer Grafikvorrichtung gemäß weiteren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Die
vorliegende Erfindung wird nun eingehender unter Bezug auf die begleitenden
Zeichnungen beschrieben, in denen beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Diese Ausführungsformen
sind so dargestellt, dass diese Anmeldung gründlich und vollständig ist.
Gleiche Zahlen beziehen sich in allen Zeichnungen auf gleiche Elemente.
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Einige
beispielhafte Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, die unten mit Bezug auf die 2-6 beschrieben
sind, können
das Zickzackdurchquerungsverfahren von Pineda in dreierlei Weise
erweitern:
- 1) Der z-Puffer kann in nicht-überlappende
Bildfelder von beispielsweise 8 × 8 Pixeln unterteilt werden.
- 2) Wir können
in dem System einen Speicher haben, der "Bildfeldinfo" heißt (bisher "Gesamtbildfeldüberdeckungsinformationsspeicher" genannt), wo Informationen über die
Bildfelder gespeichert sind. Für
jedes Bildfeld können
wir eine z-min-Variable speichern, die den kleinsten Wert aller
z-Werte in dem Bildfeld enthält.
Wenn beispielsweise die Bildschirmauflösung 176 × 144 beträgt und die Bildfeldgröße 8 × 8 ist,
so ist die Anzahl der Bildfelder 176/8 × 144/8 = 22 × 18 = 396.
Deshalb muss Bildfeldinfo in der Lage sein, 396 z-min-Werte oder
396 × 2
= 792 Byte zu speichern, wenn jeder z-min-Wert 2 Byte ist. Um die
Adresse für den
z-min eines speziellen Bildfeldes zu erhalten, können die x- und die y-Koordinate
des Pixels verwendet werden. Beispielsweise kann bei dem Beispiel
oben mit 176 × 144
Pixeln und 8 × 8
Bildfeldern die Adresse als (y/8)·22 + x/8 berechnet werden,
wobei '/' eine ganzzahlige
Teilung darstellt.
- 3) Wir können
einen Cache-Speicher namens "Zeilenbildfeldinfo" (bisher "Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher" genannt) haben,
der Informationen über
eine Bildfeldzeile speichern kann. Für jedes Bildfeld in der Zeile
können
drei Informationselemente gespeichert werden, und zwar:
• "z-min-cachegespeichert", wobei es sich um
eine im Cache gespeicherte Version des z-min handelt, der in Bildfeldinfo
verfügbar
ist. Genau wie in einem gewöhnlichen
Cache-Speicher kann der Wert von z-min-cachegespeichert aktualisiert
werden, ohne dass der z-min in Bildfeldinfo aktualisiert wird. Nach
der Verarbeitung einer gesamten Bildfeldzeile muss z-min-cachegespeichert
zu z-min in Bildfeldinfo zurückgeschrieben
werden.
• "inspiziert", wobei es sich um
eine 1-Bit-Statusmarkierung handelt; und
• "sichtbar" (bisher "Nichtüberdeckungsmarkierung" genannt), wobei
es sich ebenfalls um eine 1-Bit-Markierung handelt.
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Der
Cache-Speicher kann groß genug
sein, um Informationen über
eine komplette Bildfeldzeile zu speichern. Wenn beispielsweise die
Auflösung
176 × 144
beträgt
und die Bildfeldgröße 8 × 8 ist,
dann ist eine Bildfeldzeile gleich 176/8 = 22 Bildfelder, und Zeilenbildfeldinfo
muss in der Lage sein, "z-min-cachegespeichert", "inspiziert" und "sichtbar" für 22 Bildfelder
zu speichern. Wenn z-min-cachegespeichert
16 Bit beansprucht, dann kann die gesamte Zeilenbildfeldinfo unter
Verwendung von nur 22 × (16
+ 1 + 1) Bit 396 Bit = 49,5 Byte erzeugt werden. Damit ist Zeilenbildfeldinfo
viel kleiner als Bildfeldinfo, was bedeutet, dass es in Hardware
auf dem Chip, schnell und stromeffizient implementiert werden kann.
Es ist des Weiteren zu beachten, dass Zeilenbildfeldinfo immer Informationen über die
augenblickliche Bildfeldzeile enthält. Somit werden, wenn von
der letzten Abtastlinie in einer Bildfeldzeile zu der ersten Abtastlinie
der nächsten
Bildfeldzeile vorangeschritten wird, Zeilenbildfeldinfo und Bildfeldinfo
aktualisiert. Um die Adresse für
die Daten in Zeilenbildfeldinfo zu berechnen, brauchen wir nur die
x-Koordinate für den Pixel.
Der Grund, warum wir die y-Koordinate vernachlässigen können, ist,
dass Zeilenbildfeldinfo nur mit einer einzigen Bildfeldzeile befasst
ist. Wenn beispielsweise alle z-min-cachegespeichert nacheinander
gespeichert werden, so können
wir die Adresse unter Verwendung von x/8 berechnen, wobei '/' eine ganzzahlige Teilung darstellt.
- 4) Die vierte Erweiterung ist ein z-min-basierter
Aussortierungsalgorithmus, der das Zickzackdurchquerungsschema,
die Bildfeldstruktur, den Bildfeldinfo-Speicher und den Zeilenbildfeldinfo-Speicher,
der Speicherzugriffe speichert, verwendet. Wir beschreiben nun im
einzelnen, wie dieser Algorithmus funktioniert.
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Wir
beschreiben den Algorithmus in mehreren Schritten, wo jeder Schritt
weiter ins Detail geht als der vorherige. Der erste Schritt zeigt,
wie ein Dreieck rasterisiert wird. Der zweite Schritt zeigt, wie
eine Abtastlinie rasterisiert wird; und der dritte und letzte Schritt
zeigt, wie ein Pixel rasterisiert wird (in den Bildwiederholspeicher
geschrieben wird). Wir beginnen jedoch mit der Beschreibung, wie
die Puffer gelöscht
werden, weil dies in der Regel wenigstens einmal je Bild geschieht,
bevor Dreiecke rasterisiert werden.
-
Löschen
-
Bevor
irgend etwas gezeichnet wird, wird allgemein der z-Pufferspeicher gelöscht, indem
alle Werte auf einen zuvor festgelegten Wert gesetzt werden. Dieser
zuvor festgelegte Wert ist gewöhnlich
die Entfernung zu der entfernten Ebene, z_far. In unserem System
löschen
wir auch die Bildfeldinfo, indem wir z-far in alle z-min-Variablen
einsetzen. Wir löschen
auch den Zeilenbildfeldinfo-Speicher. Dies geschieht durch Setzen
der Markierung "inspiziert" auf "falsch" für alle Bildfelder
in Zeilenbildfeldinfo. Es ist zu beachten, dass wir vorzugsweise
den z-Puffer und Bildfeldinfo einmal je Bild und nicht zwischen
jedem Dreieck löschen.
Zeilenbildfeldinfo hingegen wird jedes Mal gelöscht, wenn wir uns zu einer
neuen Bildfeldzeile bewegen, worauf unten unter Bezug auf 2 näher eingegangen
wird.
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Rasterisierung
eines Dreiecks
-
Gemäß einigen
Ausführungsformen
der Erfindung kann die Rasterisierung gemäß 2, "Verarbeitung eines
Dreiecks", erfolgen.
Zuerst wird die "Inspiziert"-Markierung in allen
Bildfeldern in Zeilenbildfeldinfo auf falsch gesetzt (101).
Dann verarbeiten wir eine Abtastlinie (102). wie das geschieht,
wird näher
unter Bezug auf 3 beschrieben. Nach der Verarbeitung
der Abtastlinie überprüfen wir,
ob die nächste
Zeile sich in einem anderen Bildfeld als die augenblickliche Zeile
befindet wird. Dies kann beispielsweise erfolgen, indem überprüft wird
(103), ob: (y + 1) mod Bildfeldgröße == 0,wobei
y die augenblickliche Abtastlinienzeile ist, mod der Modulo-Operator
ist und Bildfeldgröße die Bildfeldgröße in der
y-Richtung ist. Wenn sich die nächste
Zeile in einem anderen Bildfeld befindet, dann müssen wir die Informationen
in Zeilenbildfeldinfo zu Bildfeldinfo zurückschreiben (104).
-
Wir
wollen auch alle "Inspiziert"-Markierungen auf
falsch setzen (
105). Dies kann unter Verwendung des folgenden
Pseudocodes geschehen:
-
Nach
der Aktualisierung von Zeilenbildfeldinfo und Bildfeldinfo in der
oben genannten Weise bewegen wir uns einen Pixel nach oben in der
y-Richtung (106). Wir kehren auch die Schrittrichtung in
der x-Richtung (107) um. Wir testen, ob wir das Ende des
Dreiecks erreicht haben (108). Wenn ja, so halten wir an;
andernfalls gehen wir zurück,
um eine nächste
Abtastlinie zu verarbeiten (102).
-
Verarbeitung
einer Abtastlinie
-
3 zeigt,
was wir tun müssen,
wenn wir zu einer neuen Abtastlinie kommen. Zuerst schreiten wir
in die entgegengesetzte Richtung von "dir",
bis wir uns außerhalb
des Randes des Dreiecks befinden (201) (wenn wir schon
außerhalb
sind, so brauchen wir gar keinen Schritt zu unternehmen). Dann schreiten
wir in die Richtung von "dir" (202),
bis wir uns vollständig
außerhalb
des Dreiecks (203) auf der anderen Seite befinden. Wenn
wir uns beispielsweise nach rechts bewegen, so müssen wir nach rechts gehen,
bis sich das gesamte Dreieck links von der augenblicklichen Position,
die wir testen, befindet. Es kann sein, dass es nicht reicht, nur ein
einziges Mal voranzuschreiten, weil wir gerade an einer neuen Abtastlinie
angekommen sind und uns möglicherweise
einige Pixel außerhalb
des Dreiecks befinden. Für
jeden Schritt testen wir, ob wir uns innerhalb des Dreiecks befinden
(204). Wenn nicht, so tun wir einen weiteren Schritt in
die Richtung von "dir" (202).
Wenn wir uns innerhalb befinden, so überprüfen wir die "Inspiziert"-Markierung für das entsprechende Bildfeld
in Zeilenbildfeldinfo (205). Wenn die "Inspiziert"-Markierung falsch ist, so haben wir
dieses Bildfeld noch nicht inspiziert, und wir müssen die Informationen in Zeilenbildfeldinfo
für dieses
Bildfeld initialisieren (206). Wie dies geschieht, wird
unten unter Bezug auf 4 näher beschrieben. Wenn die "Inspiziert"-Markierung wahr
ist, so sind die Informationen in Zeilenbildfeldinfo bereits auf
dem neuesten Stand, und wir können
sie verwenden. Wir testen also, ob die "Sichtbar"-Markierung wahr ist (207).
Wenn sie es ist, so können
wir einen schnellen Weg des Schreibens des Pixels verwenden, ohne
den z-Puffer lesen zu müssen,
im vorliegenden Text als "sichtbar
schreiben" (209)
bezeichnet, was weiter unten unter Bezug auf 5 näher beschrieben
wird. Wenn die "Inspiziert"-Markierung falsch
ist, so verwenden wir den normalen Weg des Rasterisierens des Pixels,
im vorliegenden Text als "normal
schreiben" (208)
bezeichnet, was weiter unten unter Bezug auf 6 näher beschrieben
wird. Danach gehen wir zurück
und schreiten zu einem anderen Pixel (202).
-
Initialisieren
von Zeilenbildfeldinfo für
ein Bildfeld
-
4 zeigt,
wie wir Zeilenbildfeldinfo für
ein Bildfeld initialisieren. Wir beginnen damit, dass der Wert z-min
aus Bildfeldinfo in den Wert z-min-cachegespeichert in Zeilenbildfeldinfo
gelesen wird (301). Danach berechnen wir einen Wert namens
z-tri-max, der mindestens so groß ist wie alle möglichen
z-Werte, die das Dreieck in dem augenblicklichen Bildfeld annehmen
kann (302). Ein Weg, z-tri-max
zu berechnen, ist, z-tri-max das Maximum der z-Werte der Eckpunkte
des Dreiecks sein zu lassen. Wenn die Koordinaten für die Dreieckseckpunkte
(x_A, y_A, z_A), (x_B, y_B, z_B), (x_C, y_C, z_C) sind, dann kann
z-tri-max berechnet werden als z-tri-max = max(z_A,
max (z_B, z_C)).
-
Ein
anderer Weg ist, z-tri-max den maximalen z-wert sein zu lassen,
den die Dreiecksebene in dem Bildfeld annehmen kann. Nach der Berechnung
von z-tri-max überprüfen wir
dann, ob z-tri-max < z-min-cachegespeichert
(303). Wenn ja, so wissen wir mit Sicherheit, dass alle
Pixel des Dreiecks innerhalb des Bildfeldes sichtbar (nicht durch
eine zuvor dargestellte Grundform überdeckt) sind, und die "Sichtbar"-Markierung wird deshalb
auf wahr gesetzt (304). Andernfalls wird "sichtbar" auf falsch gesetzt
(305). Schließlich
wird die "Inspiziert"-Markierung aus dem entsprechenden Bildfeld
in Zeilenbildfeldinfo auf "wahr" gesetzt (306).
-
"sichtbar schreiben" – Schreiben
eines Pixels, von dem man weiß,
dass er zu sehen ist
-
5 zeigt,
wie wir einen Pixel schreiben müssen,
wenn sowohl die "Sichtbar"- als auch die "Inspiziert"-Markierung für das Bildfeld
in Zeilenbildfeldinfo, das dem Pixel entspricht, wahr sind.
-
Wenn
die "Sichtbar"-Markierung wahr
ist, so können
wir den Pixel zeichnen, ohne den z-Puffer zu lesen. Der Pixel ist
garantiert sichtbar. Da wir aber neue Pixel zeichnen, ist es möglich, dass
wir einen Pixel zeichnen, der einen kleineren z-Wert hat als der
augenblickliche z-min-cachegespeichert. Deshalb müssen wir z-min-cachegespeichert
entsprechend aktualisieren. Das tun wir, indem wir zuerst z-tri
(x, y) berechnen (401) und dann z-tri (x, y) in den z-Puffer
(Tiefenpuffer) und die Farbe in den Farb-Puffer schreiben (402).
Hier sind (x, y) die Koordinaten des verarbeiteten Pixels. Als nächstes überprüfen wir,
ob z-tri (x, y) < z-min- cachegespeichert
(403). Wenn ja, müssen
wir z-min-cachegespeichert
aktualisieren (404).
-
"Normal schreiben" – Wenn "inspiziert" falsch ist
-
Wenn
die "Inspiziert"-Markierung wahr
ist, aber die "Sichtbar"-Markierung falsch
ist, so müssen
wir den z-Puffer lesen, um zu wissen, ob wir die Farbe setzen müssen. Wir
müssen
auch z-min-cachegespeichert aktualisieren, falls wir zufällig einen
z-Wert in den z-Puffer schreiben, der kleiner ist als z-min-cachegespeichert. Dies
geschieht, wie in 6 gezeigt. Zuerst lesen wir
z-buf aus dem z-Puffer (501). Dann berechnen wir z-tri (x,
y) (502). Als nächstes überprüfen wir,
ob z-tri (x, y) < z-buf
(x, y) (503). Wenn nicht, so ist der Pixel nicht sichtbar,
und wir halten an. Andernfalls schreiben wir z-tri (x, y) in den
z-Puffer und schreiben die Farbe in den Farb-Puffer (504).
Wir überprüfen auch,
ob z-tri (x, y) < z-min-cachegespeichert
(505). Wenn das der Fall ist, so müssen wir z-min-cachegespeichert
mit z-tri (x, y) aktualisieren (506). Andernfalls sind
wir fertig und können anhalten.
-
Weitere beispielhafte
Ausführungsformen
-
Verallgemeinerte
beispielhafte Grafikverarbeitungsoperationen gemäß einigen weiteren Aspekten
der vorliegenden Erfindung sind in 7 veranschaulicht.
Bildfeldzeilen sind in einem Grafikanzeigefeld definiert, wobei
die Bildfelder mehrere Pixelzeilen enthalten (710).
-
Für eine Grafik-Grundform
werden je nachdem, ob repräsentative
Tiefenwerte ein Überdeckungskriterium
erfüllen, Überdeckungsmarkierungen
für Bildfelder
in einer Bildfeldzeile gesetzt, d. h. sie erhalten einen Wert, um
eine Nichtüberdeckung
oder mögliche Überdeckung
anzuzeigen, wie oben beschrieben (720). Zum Beispiel kann
eine Überdeckungsmarkierung
eine "Sichtbarkeits"-Markierung eines Zeilenbildfeldinfo-Cachespeichers
sein, wie oben beschrieben. Die Markierung kann auf der Grundlage
eines Vergleichs beispielsweise von z-max-Werten für eine Grundform
(z. B. ein Dreieck) und einem im Cache gespeicherten Überdeckungsschwellen-z-Wert
gesetzt werden, wie oben beschrieben. Pixel in der Bildfeldzeile
werden zeilenweise, beispielsweise unter Verwendung eines transversalen
Zickzack-Algorithmus', wie oben beschrieben,
in Reaktion auf die Überdeckungsmarkierungen
verarbeitet (730). Es versteht sich, dass nicht alle Überdeckungsmarkierungen
und/oder Tiefenwerte für
die Bildfeldzeile gesetzt werden müssen, bevor ein Pixel in der
Zeile verarbeitet (z. B. dargestellt) wird, da es oft der Fall sein
wird, dass Überdeckungsmarkierungen
und/oder Tiefenwerte aktualisiert werden können, nachdem ein oder mehrere
Pixel in der Zeile verarbeitet wurden, wie durch die Schleife von
Block 720 zurück
zu Block 730 angedeutet. Wie oben beschrieben, kann die
zeilenweise Verarbeitung zu einer teilweisen Inspizierung einiger
Bildfelder führen,
wenn eine Abtastlinie verarbeitet wird, und zu einer erneuten Inspizierung
einiger oder aller dieser Bildfelder, wenn anschließend weitere
Abtastlinien verarbeitet werden, was allgemein von der Geometrie
der Grundform abhängt.
-
8 veranschaulicht
weitere verallgemeinerte beispielhafte Operationen gemäß den weiteren
Aspekten der vorliegenden Erfindung. Mehrere Bildfelder werden in
einem Grafikanzeigefeld definiert (810). Eine Überdeckungsmarkierung,
beispielsweise eine "Sichtbarkeits"-Markierung in einem Zeilenbildfeldinfo-Cachespeicher,
wird gesetzt, um anzuzeigen, dass eine Grafik-Grundform in einem
Bildfeld nicht überdeckt
wird (820). Anschließend,
beispielsweise während
der Verarbeitung eines Pixels in einer Abtastliniendurchquerung, wird
erkannt, dass das Bildfeld, in dem sich ein Pixel befindet, eine Überdeckungsmarkierung
hat, die eine Nichtüberdeckung
anzeigt (830). Der Pixel wird dann in Reaktion auf das
Erkennen des Markierungsstatus' verarbeitet
(840). Zum Beispiel können,
wie in den obigen Ausführungsformen
besprochen, wenn die Überdeckungsmarkierung
eine Nichtüberdeckung
anzeigt, der Farbwert und der z-Wert für den Pixel einfach in den Farb-Puffer
bzw. in den z-Puffer geschrieben werden, ohne den z-Puffer-wert
für den
Pixel abrufen zu müssen. Wie
oben erläutert,
kann dies zu einer Verringerung der Bandbreite beanspruchenden Lesevorgänge aus
dem z-Puffer führen
(die in einem langsameren, außerhalb
des Chips befindlichen Speicher gespeichert sein können), wenn
ein Bild verarbeitet wird.
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9 veranschaulicht
eine beispielhafte Vorrichtung 910 gemäß weiteren Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in der Grafikverarbeitungsoperationen,
wie beispielsweise die Operationen, die im vorliegenden Text unter
Bezug auf die 2-8 beschrieben
sind, ausgeführt
werden können.
Die Vorrichtung 910, hier als eine Implementierung in einem
tragbaren elektronischen Gerät 900 (z.
B. einem mobilen Drahtlos-Endgerät,
einem PDA oder einem ähnlichen
Gerät)
gezeigt, enthält
eine Anzeige 912 und einen Grafikprozessor 914,
der dafür
konfiguriert ist, eine oder alle Grafikverarbeitungsoperationen,
die im vorliegenden Text unter Bezug auf die 2-8 beschrieben
sind, zu implementieren. Der Grafikprozessor 914 kann zum
Beispiel einen Mikroprozessorchip, einen Mikrosteuerungschip, einen
digitalen Signalprozessor (DSP)-Chip, einen Videoprozessorchip,
einen Spezialprozessor, der in einem anwendungsspezifischen integrierten
Schaltkreis (ASIC) implementiert ist, und Kombinationen davon beinhalten.
Der Grafikprozessor 914 kann auch einen Speicher enthalten,
der dafür
konfiguriert ist, Computercode zu speichern, und der dafür konfiguriert
ist, die im vorliegenden Text beschriebenen Grafikverarbeitungsoperationen
bei Ausführung
in dem Grafikprozessor 914 durchzuführen. Die Speicher kann zum
Beispiel einen Primärspeicher
(z. B. einen Cache-Speicher)
enthalten, der in einem Mikroprozessor, einem DSP, einem Videoprozessorchip
oder einem ähnlichen
Computerbauelement implementiert ist, das dafür verwendet werden kann, einen
Bildfeldüberdeckungsinformations-Cachespeicher (z.
B. "Zeilenbildfeldinfo", wie oben beschrieben)
zu implementieren, sowie einen diskreten Speicher (z. B. DRAM, SRAM,
Flash-Speicher und dergleichen), der dafür konfiguriert ist, mit einem
solchen Computerbauelement zusammenzuwirken, und der dafür verwendet
werden kann, größere Datenmengen
zu speichern, wie beispielsweise z-Puffer- und Farb-Puffer-Daten
für alle
Pixel in einem Anzeigefeld.
-
In
der vorliegenden Anmeldung sind die 2-9 Schaubilder,
die eine beispielhafte Vorrichtung und beispielhafte Abläufe gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung veranschaulichen. Es versteht sich, dass
Abläufe,
die in den Schaubildern dargestellt sind, und Kombinationen davon
unter Verwendung eines oder mehrerer elektronischer Schaltkreise
implementiert werden können,
zum Beispiel in Grafikverarbeitungsschaltungen in einem tragbaren
elektronischen Gerät,
wie beispielsweise Drahtlostelefon, ein PDA oder dergleichen. Es
versteht sich des Weiteren, dass allgemein Abläufe, die in den Schaubildern
gezeigt sind, und Kombinationen davon in einem oder mehreren elektronischen
Schaltkreisen implementiert sein können, wie beispielsweise in
einem oder mehreren diskreten elektronischen Komponenten, einem
oder mehreren integrierten Schaltkreisen (ICs), einem oder mehreren
anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreisen (ASICs) und anwendungsspezifischen
Schaltkreismodulen, sowie durch Computerprogrammbefehle, die durch
einen Computer oder eine sonstige Datenverarbeitungsvorrichtung,
wie beispielsweise einen Mikroprozessor oder digitalen Signalprozessor
(DSP), ausgeführt
werden können,
um eine Maschinen herzustellen, mit der die Befehle, die auf dem
Computer oder der sonstigen programmierbaren Datenverarbeitungsvorrichtung
ausgeführt
werden, elektronische Schaltkreise oder sonstige Mittel bilden,
welche die vorgegebenen Abläufe
implementieren. Die Computerprogrammbefehle können auch auf einem oder mehreren Computern
oder sonstigen Datenverarbeitungsvorrichtungen ausgeführt werden,
um die Ausführung
einer Reihe von Aktionen durch den oder die Computer oder sonstige
programmierbare Vorrichtungen zu veranlassen, um einen computerimplementierten
Prozess zu erzeugen, der die vorgegebenen Abläufe beinhaltet.
-
Die
Computerprogrammbefehle können
auch in Form eines Computerprogrammprodukts in einem computerlesbaren
Speichermedium verkörpert
sein, d. h. als computerlesbarer Programmcode, der in dem Medium
verkörpert
ist, um durch ein – oder
in Verbindung mit einem – Befehlsausführungssystem
verwendet zu werden. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise
elektronische, magnetische, optische oder sonstige Speichermedien
enthalten, wie beispielsweise eine magnetische oder optische Disk
oder einen aus einem integrierten Schaltkreis bestehenden Speicherbaustein.
Zum Beispiel können
die Computerprogrammbefehle in einem Speicher verkörpert sein,
der in einem Gerät,
wie beispielsweise einem Computer, enthalten ist. Dementsprechend
unterstützen
die Blöcke
der Schaubilder der 2-9 elektronische
Schaltkreise und sonstige Vorrichtungen, welche die vorgegebenen
Abläufe
ausführen,
Handlungen zum Ausführen der
vorgegebenen Abläufe
sowie Computerprogrammprodukte, die dafür konfiguriert sind, die vorgegebenen Abläufe auszuführen.
-
In
den Zeichnungen und der Spezifikation sind beispielhafte Ausführungsformen
der Erfindung offenbart. Obgleich bestimmte Begriffe verwendet werden,
werden diese lediglich in generischem und deskriptivem Sinn und
nicht zum Zweck der Einschränkung
gebraucht.
