JP2009506448A - グラフィックス情報のサンプルを検索し、合成する方法および装置 - Google Patents

Abstract

開示されるのは、テクスチャパイプラインの性能の最適化を達成するために、近接する画素またはテクセルや、近接しない画素またはテクセルなどの画素またはテクセルのチャンネルのフェッチまたはサンプリングを、同時操作として遂行する方法および装置である。詳細には、複数の画素またはテクセルのそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、画素またはテクセルのそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理を含む論理が開示される。また、この論理は、選択されるチャンネルの２つ以上を、色を表すＲＧＢＡベクトルなどの単一のベクトルに合成するように構成された合成論理も含む。

Description

本開示は、グラフィックス情報を検索し、合成する方法および装置に関し、より詳細には、サンプリングされるチャンネルデータを検索し、サンプルチャンネルデータを単一のベクトルに合成する方法および装置に関する。

グラフィックス処理装置などの画像処理回路には、通常、表示されるべき画像データのテクスチャリングを行う論理およびアルゴリズムが含まれる。より具体的には、テクスチャパイプラインなどのテクスチャリングプロセスで行われる画像フィルタリングが、多くの異なる技法に従って行われる。例えば、公知のフィルタリング技法には、パーセンテージクローサフィルタリングや、画像データの複数のサンプルを結合する任意の類似の高次フィルタリングが含まれる。例えば、バイリニアフィルタリングでは、従来のテクスチャフェッチパイプラインが、フィルタリングのために最大４つまでの近接する点をサンプリングする。次いで、これらのサンプルが、４つのサンプルのうちの１つである、特定のテクセルボックス内のサンプルポイントのサブテクセル位置から計算される重みを使って混合される。さらに、各サンプルは、典型的には、Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびＡと呼ばれる最大４チャンネルまでを有するベクトルを備え、Ｒは赤を表し、Ｇは緑を表し、Ｂは青を表し、Ａは、通常、透明値であるアルファを表す。フィルタリングの結果は、最大４チャンネルまでを有する単一のベクトルであり、この単一のベクトルは、元の４ベクトル（すなわちサンプル）の混合である。

テクスチャパイプラインのシェーダ内でカスタム操作を行うために、４サンプルの値が、バイリニアフィルタリングなしで使用されるほうが望ましい場合がある。例としては、サンプルの１チャンネルを、与えられる距離と比較し、フィルタリングを行う前にそれを０．０または１．０の値で置き換えるパーセンテージクローサフィルタリングや、フィルタリングの前に複数回のフェッチと混合重みの変更を必要とし得る高次のフィルタなどが含まれる。従来のアルゴリズムおよびそれに付随する論理は、通常、このような値を、フィルタリングされる各サンプルごとに４回の別個のフェッチを行うことによって獲得する。４回のフェッチは、ベクトル内に４つの成分があることによるものである。２次元表面に４つの近傍がある。フィルタアルゴリズムは、普通、４サンプルを使用するが、多くは、より大きな近傍を使用し、そのような場合、数回の４フェッチ操作を使って、これらを個別に行う場合と比べて４倍のフェッチ速度でフィルタを作成することができる。いずれにしても、１ベクトル当たり４フェッチを行うことにより、そのサンプルデータを検索するのに必要な時間が増大する。

本発明の第１の態様によれば、
複数の画素のそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、画素のそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理と、
選択されるチャンネルの２つ以上を単一のベクトルに合成するように構成された合成論理と
を備える論理回路が提供される。

本発明の第２の態様によれば、
複数のテクセルのそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、テクセルのそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理と、
選択されるチャンネルの２つ以上を単一のベクトルに合成するように構成された合成論理と
を備える論理回路が提供される。

本発明の第３の態様によれば、
複数の隣接するテクセルのそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、テクセルのそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理と、
選択されるチャンネルの２つ以上を単一のベクトルに合成するように構成された合成論理と
を備えるテクスチャパイプラインが提供される。

本発明の第４の態様によれば、
メモリから、複数の隣接するテクセルのそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成されたセレクタ論理であり、テクセルのそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理と、
選択されるチャンネルの２つ以上を単一のベクトルに合成するように構成された合成論理と
を含むテクスチャパイプライン
を備える画像処理回路が提供される。

本発明の第５の態様によれば、テクセル情報を合成する方法であって、
２つ以上の隣接するテクセルからチャンネルデータを同時にサンプリングするステップと、
２つ以上の隣接するテクセルからの各サンプリングチャンネルデータごとにチャンネルを選択するステップと、
複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成するステップと
を備える方法が提供される。

本発明の第６の態様によれば、画素情報を合成する方法であって、
２つ以上の画素からチャンネルデータを同時にサンプリングするステップと、
２つ以上の画素からの各サンプリングチャンネルデータごとにチャンネルを選択するステップと、
複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成するステップと
を備える方法が提供される。

本開示は、画素またはテクスチャパイプラインの性能の最適化を達成するために、それだけに限らないが、近接する画素またはテクセルなどの画素のチャンネルのフェッチまたはサンプリングを、同時操作として遂行する方法および装置を論じる。詳細には、隣接する画素またはテクセル、近接しない画素またはテクセル、あるいは任意の適切な画素またはテクセルなどの複数の画素のそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、画素またはテクセルのそれぞれからのデータの複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理を含む論理が開示される。また、この論理は、選択されるチャンネルの２つ以上を、色を表すＲＧＢＡベクトルなどの単一のベトルに合成するように構成された合成論理も含む。

また、本開示は、２つ以上の画素からチャンネルデータを同時にサンプリングすることを含む、画素またはテクセル情報を合成する方法も開示する。この方法は、さらに、２つ以上の画素またはテクセルからのサンプルチャンネルデータのそれぞれについてチャンネルを選択し、次いで、複数の選択チャンネルを単一のベクトルに合成することを含む。同時にデータをサンプリングし、またはデータをフェッチすることにより、フィルタリングのタイミングが、４回の別々のフェッチを必要とする従来の方法および装置に優って最適化される。

図１に、画像処理ハードウェア１０２を含む画像処理システム１００を示す。画像処理ハードウェアは、グラフィックス処理装置、コンピュータシステムや、ＰＤＡ、携帯電話などのハンドヘルド機器、あるいは他の任意の適切な機器で利用される別の処理装置を含め、任意の数の機器を備えていてもよい。処理ハードウェア１０２内には画素処理パイプラインがあり、この特定の例では、例えば、ディスプレイ１０８上での表示のために、メモリ１０６から検索される画像データのテクスチャリングを行うテクスチャパイプライン１０４として示されている。説明のためにテクセル処理に関してのみ述べているが、開示の方法および装置は、画素情報を使って用いられてもよい。このディスプレイ１０８には、ＣＲＴ、ＬＣＤ画面、その他の種類の画像表示および印刷装置を含む画像データを表示する任意の数の公知の装置が含まれ得ることが分かる。この場合、テクスチャパイプライン１０４は、処理画像を、出力１０９を介して表示装置１０８に送る。テクスチャパイプライン１０４内では、本開示の装置は、例えばテクスチャフェッチユニット内などに、メモリインターフェース１１２を介してメモリ１０６からテクセルデータを検索する論理１１０を含む。論理１１０は、複数のテクセル、この例では、メモリ１０６に格納された隣接するテクセルのそれぞれからの複数のチャンネルを含むテクセルデータ（または画素データ）を検索するように構成されているセレクタ論理１１４を含む。セレクタ論理１１４は、例示的実施形態ではＲＧＢＡチャンネルを含む複数のチャンネルから、単一のチャンネルを選択するように動作する。また、論理１１０は、選択されるチャンネルの２つ以上を、典型的にはＲＧＢＡベクトルである単一のベクトルに合成するように構成されている合成論理１１６も含む。このベクトルは、例えば色などを表すことができる。

図２に、図１の論理１１０のより詳細な論理図を示す。論理図２００に示すように、サンプリングされるべきテクセルの配列２０２は、少なくとも２つ以上のテクセルを含む。図２に示すように、配列２０２は、４つの隣接するテクセル２０４、２０６、２０８、および２１０を含む。配列２０２内には、サンプリングされるべきテクセルであるテクセルサンプルポイント２１２が示されている。この例では、テクセルサンプルポイント２１２は、任意に、左上のテクセル２０４内に含まれるように示されているが、４つの隣接するテクセル内のどこにあってもよい。また、隣接していても、隣接していなくても、近接していても、近隣していなくても、任意の適切な複数のテクセルまたは画素が使用されてもよい。

テクセル２０４、２０６、２０８、および２１０は、それぞれ、４つのＲＧＢＡチャンネルを含むことが分かる。図１のセレクタ論理１１４に相当するセレクタ論理２１４が、接続２０５、２０７、２０９、および２１１で示すように、テクセル２０４、２０６、２０８、および２１０のそれぞれから単一のチャンネルをサンプリングする。セレクタ論理は、例えば、チャンネル選択２１６、２１８、２２０、または２２２を含み、各チャンネル選択は、それらが結合されている個々のテクセル２０４、２０６、２０８、および２１０のそれぞれから特定のチャンネルを選択するように構成されている。例えば、選択論理２１４は、線２０５、２０７、２０９、および２１１を介して送られるテクセル２０４、２０６、２０８、および２１０のそれぞれのＲチャンネルをサンプリングするよう選択する。

選択されたチャンネルは、この例では赤であり、次いで、線２２４、２２６、２２８および２３０で示すように、セレクタ論理２１４によって、ＲＧＢＡベクトルの成分として出力される。言い換えると、選択論理は、テクセル２０４、２０６、２０８、および２１０のそれぞれから赤チャンネルだけを選択するが、セレクタ論理の出力は、左上画素２０４の赤チャンネルを赤（Ｒ）チャンネル２２４として、右上テクセル２０６の赤チャンネルを緑（Ｇ）チャンネル２２６として、左下テクセル２０８の赤チャンネルを青（Ｂ）チャンネル２３０として、テクセル２１０の赤チャンネルをアルファ（Ａ）チャンネル２２８として表す。次いで、この情報が、図１の合成論理１１６に対応する合成論理２３２に送られて、各チャンネルが単一のＲＧＢＡ色ベクトル２３４として組み合わされる。この方法は、以前は、各テクセルからのＲＧＢＡチャンネルのそれぞれがサンプリングされ、続いて混合されてから混合色ＲＧＢＡベクトルが送られたのに対し、各サンプリング期間ごとに完全なＲＧＢＡベクトルが生じるという点で、従来のアルゴリズムに優って時間を節約するものである。

図３に、合成論理が、バイリニアフィルタや他の任意の適当なフィルタなどのフィルタとして構成され得る論理図の別の例３００を示す。典型的なテクスチャパイプライン内には、バイリニアフィルタがすでに含まれており、よって、図３の例では、異なる別個の合成論理を追加することなく、典型的な既存の論理を利用して合成機能を実現する。図示のように、隣接するテクセルのテクセル配列３０２が、図２に関して述べたのと同じやり方で、セレクタ論理３１２によってサンプリングされる。各チャンネルが、バイリニアフィルタである合成論理３２９に送られると、ＲＧＢＡ値、３２２、３２４、３２８および３２６は、それぞれ、リニア混合論理３３０と３３２に送られる。これらの論理３３０と３３２に、水平重み３３４と３３６が入力され、それぞれ、左上チャンネルおよび右上チャンネルの値と、左下チャンネルおよび右下チャンネルの値とからなる出力混合３３８または３４０を生じる。次に、垂直重み３４４の入力を含むリニア混合３４２によって垂直混合が行われて、左上チャンネル、右上チャンネル、左下チャンネルおよび右下チャンネルを含む単一の色ベクトル３４６が生じる。

図４に、図１〜３に示す装置によって行われる方法の例を示す。図示のように、流れ図４００は、開始４０２から始まる。フローは、ブロック４０４に進み、そこで、隣接するテクセルからのサンプルが、例えば、選択論理によって同時にサンプリングされる。チャンネルデータがサンプリングされた後、フローはブロック４０６に進み、そこで、赤チャンネルＲなど、サンプリングされるテクセルのそれぞれにチャンネルが選択される。次に、フローはブロック４０８に進み、そこで複数のチャンネルが単一のベクトルに合成される。これは、例えば、前述の合成論理などによって行われる。単一の色ベクトルが実現されると、プロセスはブロック４１０で終了する。このプロセス４００は、各テクセルごとの、Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびＡチャンネルの異なるチャンネルのそれぞれについて繰り返されてもよいことが分かる。すなわち、各テクセルの残りのチャンネルが、それぞれ、サンプリングされる（例えば、最初にサンプリングされるチャンネルがＲチャンネルであったと仮定すると、次に、各テクセルごとにＧチャンネルがサンプリングされ、ベクトルが生成され、次いで、各テクセルごとにＢチャンネルがサンプリングされ、以下同様である）。

開示のように、前述の装置および方法は、画素パイプラインまたはテクスチャパイプラインの性能の最適化を、それだけに限らないが、近接する画素（またはテクセル）などの画素のチャンネルを同時操作としてフェッチまたはサンプリングし、サンプリングされたチャンネルを、後で例えばシェーダなどに出力されるベクトルに直ちに合成することによって達成する。よって、本開示の装置および方法は、画素またはテクセルの４チャンネルのそれぞれを、ベクトルに出力する前に、一度に１つずつサンプリングする必要をなくし、それによって、例えば、パーセンテージクローサフィルタリングなどのフィルタリングを行うのに必要とされる時間を短縮する。

前述の本発明の例の詳細な記述は、限定としてではなく、例示と説明のために提示しているにすぎない。したがって、本出願は、前記開示の基本原理、および添付の特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる任意の追加の改変形態、変形形態、または均等物を含むものであることが意図される。

本開示による画像処理システムを示すブロック図である。 本開示によるテクセルのサンプリングを示す論理図である。 合成論理と組み合わさったサンプリングを示す論理図の別の例である。 本開示による方法を示す図である。

Claims (12)

1. 複数の画素またはテクセルの一方のそれぞれから複数のチャンネルを含むデータを検索するように構成され、前記画素またはテクセルの一方のそれぞれからの前記データの前記複数のチャンネルから１つのチャンネルを選択するように動作するセレクタ論理と、
   前記選択されるチャンネルの２つ以上を単一のベクトルに合成するように構成された合成論理と
   を備える論理回路。
2. 前記合成論理がフィルタを含む、請求項１に記載の論理回路。
3. 前記合成論理がバイリニアフィルタを含む、請求項２に記載の論理回路。
4. 前記合成論理が、前記２つ以上の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成するように構成されたマルチプレクサを含む、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の論理回路。
5. 前記複数の画素またはテクセルの前記一方が、４つの近接する画素またはテクセルの前記一方を含む、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の論理回路。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の論理回路を備えるテクスチャパイプライン。
7. 請求項６に記載のテクスチャパイプラインを備える画像処理回路。
8. 画素またはテクセル情報を合成する方法であって、
   ２つ以上の画素またはテクセルからチャンネルデータを同時にサンプリングするステップと、
   ２つ以上の画素またはテクセルからの各サンプリングチャンネルデータごとにチャンネルを選択するステップと、
   前記複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成するステップと
   を備える方法。
9. 前記複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成する前記ステップが、フィルタを用いて行われる、請求項８に記載の方法。
10. 前記複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成する前記ステップが、バイリニアフィルタを用いて行われる、請求項９に記載の方法。
11. 前記複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに合成する前記ステップが、前記複数の選択されるチャンネルを単一のベクトルに多重化するステップを含む、請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の方法。
12. 前記複数の隣接するテクセルが４つの近接する画素またはテクセルを含む、請求項８ないし１１のいずれか一項に記載の方法。

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