JP3743369B2 - グラフィックス描画装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、種類に応じて描画に必要な描画パラメータレジスタアドレスを自動生成するレジスタアドレス生成装置を備えたグラフィックス描画装置およびその方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
コンピュータグラフィックスの描画エンジンは、描画すべき三角形や直線等の描画プリミティブの各頂点の、カラー情報や位置情報等の描画パラメータを設定することにより、プリミティブの描画を行う。
【0003】
図10は、三角形プリミティブの描画を行う場合の描画プリミティブと描画パラメータの一例を示す図である。
【0004】
図10に示すように、三角形プリミティブの各頂点の描画パラメータは、カラー情報、奥行き情報、属性情報を含む。
具体的には、頂点1の描画パラメータは、カラー情報としてR(赤)1、G(緑)1、B(青)1、およびα(アルファブレンド係数)1を含み、奥行き情報としてZ1を含み、属性情報としてF(フォグ係数)1などを含む。
同様に、頂点2の描画パラメータは、カラー情報としてR2、G2、B2、およびα2を含み、奥行き情報としてZ2を含み、属性情報としてF2などを含む。
頂点3の描画パラメータは、カラー情報としてR3、G3、B3、およびα3を含み、奥行き情報としてZ3を含み、属性情報としてF3などを含む。
【0005】
通常、各頂点の描画パラメータの設定は、座標変換などを行う上位の幾何学演算エンジンやCPUなど(以下、上位エンジンという)から行われ、図11に示すように、上位エンジン1と描画エンジン2とは、ある制限されたバス幅(図11の例では32ビット幅)で接続される場合が多い。
【0006】
図12に示すように、上位エンジン1はアドレス生成器11を有し、描画エンジン2は、図12に示すように、描画パラメータレジスタ21−1(R1),21−2(R2),〜,21−n(f3)、並びにデコーダ22を有する。
【0007】
そして、描画パラメータの設定は、描画エンジン2の内部に設けられた描画パラメータレジスタ21−1(R1),21−2(R2),〜,21−n(f3)に対して行われる。
また、描画パラメータの選択は、アドレスバス3により行われ、アドレスバス3により選択され、デコーダ22によりデコードされた描画パラメータレジスタ22−1〜22−nに対して、データバス4を転送された所望のデータの書き込みが行われる。
【0008】
また、描画パラメータレジスタのアドレスは、あらかじめ固定された値が用いられる。したがって、描画パラメータの書き込みを行う上位エンジン1は、書き込むべき描画パラメータに対応する描画パラメータレジスタのアドレスをアドレス生成器11により生成して描画エンジン2に転送する必要がある。
【0009】
上位エンジン1から描画エンジン2に渡されるデータ列は、アドレスおよびデータ列からなり、それぞれ図13に示すようになる。
具体的には、描画パラメータレジスタ21−1に描画パラメータR1(カラー情報)を書き込む場合には、アドレス生成器11で生成された7ビットのアドレスr1と32ビットの描画パラメータR1のデータ列となる。
描画パラメータレジスタ21−2に描画パラメータG1(カラー情報)を書き込む場合には、アドレス生成器11で生成された7ビットのアドレスg1と32ビットの描画パラメータg1のデータ列となる。
描画パラメータレジスタ21−nに描画パラメータF3(フォグ係数)を書き込む場合には、アドレス生成器11で生成された7ビットのアドレスf3と32ビットの描画パラメータF3のデータ列となる。
【0010】
描画エンジン2に設定が必要な描画パラメータは、図14に示すように、テクスチャマッピング、フォグブレンド、アルファブレンドなどの描画の種類により決定される。
また、一旦描画の種類が決定されると、ある程度まとまった量のプリミティブの描画が完了するまで描画の種類が変更されることは少なく、アドレス生成器11では、図15に示すように、その間ある決められたアドレスを繰り返し設定することになる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、描画エンジン2の描画パラメータレジスタ21−1〜21−nへのデータの書き込みは、あらかじめ書き込むべき描画パラメータが格納されたメモリからDMA(Direct Memory Access)コントローラ経由により直接行われる構成も考えられる。
【0012】
この場合、DMAコントローラでは、描画エンジン2に書き込む描画パラメータに応じて対応する描画パラメータレジスタのアドレスをデータに付加する必要がある。
付加されるアドレスのビット数は7ビット程度だが、一般的なDMA転送ではメモリのデータバウンダリのビット幅、たとえば32ビットでDMAパケットが生成されるため、DMAパケットのデータ量は、図16に示すように、転送すべき描画パラメータ量の2倍となる。
すなわち、DMA転送でのデータ転送では、転送されるデータ量が性能のボトルネックになる場合が多い。
【0013】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、データ転送量を削減でき、低消費電力化を実現でき、ひいてはシステム全体の性能の向上を図れるグラフィックス描画装置およびその方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点は、画像データをメモリに描画するグラフィックス描画装置であって、描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを上記描画エンジンに出力する上位エンジンと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器とを有する。
【0015】
本発明の第1の観点では、上記アドレス生成器は、指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行い、上記上位エンジンは、上記描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じたレジスタアドレスを上記アドレス生成器に指定し、かつ、描画パラメータを規定された順番で上記描画エンジンに出力する。
【0016】
本発明の第2の観点に係るグラフィックス描画装置は、描画パラメータを記憶し、読み出し制御信号の指示に従った順番で描画パラメータを読み出し、バスに転送するメモリと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを読み出すように指示する上記読み出し制御信号を上記メモリに出力するデータ転送コントローラと、描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび上記バスを転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器とを有する。
【0017】
本発明の第2の観点では、上記アドレス生成器は、上記バスを介して指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行う。
【0018】
本発明の第2の観点では、上記データ転送コントローラには、描画種類に関するデータに加えて、描画の先頭アドレスおよび終了アドレスが与えられる。
【0019】
本発明の第3の観点に係るグラフィックス描画装置は、描画パラメータを記憶し、読み出し制御信号の指示に従った順番で描画パラメータを読み出し、バスに転送するメモリと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを読み出すように指示する上記読み出し制御信号を上記メモリに出力するデータ転送コントローラと、描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器と、少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを出力する上位エンジンと、指示に応じて上記バスを転送された描画パラメータまたは上記上位エンジンにより出力された描画パラメータのいずれかを選択して上記描画エンジンに入力させるデータ選択器と、上記データ選択器の選択制御を行うとともに、上記アドレス生成器、上記データ転送コントローラ、および上記上位エンジンへの描画種類に関するデータの供給制御を行う制御回路とを有する。
【0020】
本発明の第3の観点では、上記上位エンジンは、上記描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じたレジスタアドレスを上記アドレス生成器に指定し、かつ、描画パラメータを規定された順番で出力し、上記アドレス生成器は、上記バスを介して指定されたレジスタアドレスまたは上記上位エンジンから指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行い、さらに、指示に応じて上記バスを転送されたレジスタアドレスまたは上記上位エンジンから指定されたレジスタアドレスのいずれかを選択して上記アドレス生成器に入力させるアドレス選択器を有し、上記制御回路は、上記アドレス選択器の選択制御を行う。
【0021】
本発明の第3の観点では、上記制御回路は、上記メモリから転送された描画データを用いて描画を行う場合には、上記バスを転送された描画パラメータを選択するように上記データ選択器に指示し、上記上位エンジンによる描画パラメータを用いて描画を行う場合には、上記上位エンジンから出力された描画パラメータを選択するように、上記データ選択器に指示する。
【0022】
本発明の第3の観点では、上記制御回路は、上記メモリから転送された描画データを用いて描画を行う場合には、上記バスを転送された描画パラメータを選択するように上記データ選択器に指示するとともに、上記バスを転送されたレジスタアドレスを生成するように上記アドレス選択器に指示し、上記上位エンジンによる描画パラメータを用いて描画を行う場合には、上記上位エンジンから出力された描画パラメータを選択するように、上記データ選択器に指示するとともに、上記上位パラメータによるレジスタアドレスを選択するように上記アドレス選択器に指示する。
【0023】
本発明の第4の観点は、描画パラメータレジスタに設定された描画パラメータデータに基づいてメモリに対する描画を行うグラフィックス描画方法であって、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを転送し、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成された描画パラメータレジスタアドレスおよび上記転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う。
【0024】
本発明の第5の観点は、描画パラメータレジスタに設定された描画パラメータデータに基づいてメモリに対する描画を行うグラフィックス描画方法であって、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータをメモリから読み出し、読み出した順番で描画パラメータをバスに転送し、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成された描画パラメータレジスタアドレスおよび上記転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う。
【0025】
本発明によれば、上位エンジンから供給される描画データを用いて描画を行う場合には、たとえば制御回路によりアドレス選択器、およびデータ選択器が上位エンジン側に切り換られる。
また、制御回路により上位エンジンおよびアドレス生成器に対して描画種類が通知される。
次に、制御回路においては、指定された描画タイプに従った順番で、描画パラメータが上位エンジンに対して供給される。
上位エンジンでは、アドレス生成器に対して指定するためのレジスタアドレスがアドレス選択器に出力される。
また、上位エンジンでは、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で描画パラメータがデータ選択器に出力される。
そして、アドレス選択器において、制御回路の指示に従い、上位エンジンによるアドレスデータが選択されてアドレス生成器に供給される。
また、データ選択器では、制御回路の指示に従い、上位エンジンによる描画パラメータデータが選択されて描画エンジンに供給される。
アドレス生成器では、アドレス選択器により選択され供給されるアドレス、および指定された描画の種類に従い、描画エンジンに設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスがあらかじめ規定された描画パラメータの順番で自動生成されて、描画エンジンに供給される。
描画エンジンにおいては、アドレス生成器からのレジスタアドレス、上位エンジンからの描画データを入力として所望の描画パラメータレジスタに描画パラメータの設定が行われ、メモリに対して描画が行われる。
【0026】
また、メモリから転送された描画データを用いて描画を行う場合には、たとえば制御回路により、バスを介して、データ転送コントローラに対して描画の先頭および終了アドレス、描画種類が通知される。また、制御回路によりアドレス生成器に対して描画種類が通知される。
また、制御回路の指示に基づいてアドレス選択器、およびデータ選択器がバス側に切り換えられる。
データ転送コントローラでは、指定された描画種類に従い、描画パラメータを規定された順番で読み出すように指示する読み出し制御信号がメモリに対して発行される。
メモリにおいては、データ転送コントローラからの読み出し制御信号に応じて、たとえば描画パラメータがバスに転送される。
そして、アドレス選択器において、制御回路の指示に従い、バスを転送されたアドレスデータが選択されてアドレス生成器に供給される。
また、データ選択器では、制御回路の指示に従い、バスを転送された描画データが選択されて描画エンジンに供給される。
アドレス生成器では、アドレス選択器により選択され供給されるアドレス、および指定された描画の種類に従い、描画エンジンに設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスが、規定された描画パラメータの順番で自動生成されて、描画エンジンに供給される。
描画エンジンにおいては、アドレス生成器からのレジスタアドレス、上位エンジンからの描画データを入力として所望の描画パラメータレジスタに描画パラメータの設定が行われ、メモリに対して描画が行われる。
【0027】
【発明の実施の形態】
図1は、本発明に係るグラフィックス描画装置の一実施形態を示すブロック図である。
【0028】
本グラフィックス描画装置100は、図1に示すように、データ転送コントローラとしてのDMAコントローラ101、メモリ102、レジスタアドレス選択器103、描画データ選択器104、アドレス生成器105、描画エンジン106、上位エンジン107、制御回路としての制御CPU108、および汎用バス109を有している。
【0029】
DMAコントローラ101は、制御CPU108から汎用バス109を介して描画の先頭および終了アドレス、描画タイプ(種類)を通知されると、指定された描画タイプに従い、規定された描画パラメータの順番、たとえばR→G→B→A→X→Y→Z等の順番で読み出すように指示する、描画パラメータ読み出し制御信号S101をメモリ102に対して発行する。
【0030】
メモリ102は、たとえばDRAM等により構成され、各種描画パラメータを記憶し、DMAコントローラ101からの読み出し制御信号S101に応じて描画パラメータのDMAパケットを生成して、汎用バス109に出力する。
また、メモリ102は、描画エンジンにより設定された描画パラメータ等が所定のアドレスに書き込まれる。
【0031】
レジスタアドレス選択器103は、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を伝搬されたアドレス生成器105のレジスタアドレスを指定する7ビットのアドレスデータまたは上位エンジン107によるアドレス生成器105のレジスタアドレスを指定する7ビットの固定アドレス(レジスタアドレス)のうちのいずれかを選択してアドレス生成器105に入力させる。
具体的には、メモリ102からDMA転送された描画パラメータデータ(DMAパケット)を用いて描画を行う場合には、汎用バス109を伝搬されたアドレスを選択してアドレス生成器105に入力させる。
一方、上位エンジン107から供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、上位エンジン107による固定アドレスを選択してアドレス生成器105に入力させる。
【0032】
描画データ選択器104は、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を伝搬された描画データまたは上位エンジン107による描画データのうちのいずれかを選択して描画エンジン106およびアドレス生成器105に入力させる。
具体的には、メモリ102からDMA転送された描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、汎用バス109を伝搬された描画パラメータデータを選択して描画エンジン106およびアドレス生成器105に入力させる。
一方、上位エンジン107から供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、上位エンジン107による描画パラメータデータを選択して描画エンジン106およびアドレス生成器105に入力させる。描画データ選択器104から出力される描画データは通常は描画エンジン106内の描画パラメータレジスタデータとして使用される。アドレス選択器105の描画属性を設定する際にも、描画データ選択器104からの描画データ出力が用いられる。
【0033】
アドレス生成器105は、アドレス選択器103により選択され供給されるアドレスデータ、および指定された描画の種類(タイプ)に従い、描画エンジン106に設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスを、あらかじめ規定された転送すべき描画パラメータの順番で自動生成し、描画エンジン106に対して生成アドレスを供給する。
【0034】
図2は、描画の種類と、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序および描画パラメータレジスタアドレスの生成順序との対応関係を示す図である。
【0035】
図2において、アルファベットの大文字は描画パラメータを示し、小文字は描画パラメータレジスタアドレスを示している。
具体的には、R(赤)、G(緑)、B(青)はカラー情報として描画パラメータ、Aはα(アルファ)ブレンド係数としての描画パラメータ、X、Y,Zは位置情報としての描画パラメータ、Fはフォグ係数としての描画パラメータ、S、T、Qはテクスチャ情報としての描画パラメータをそれぞれ示している。
また、rはカラー情報R用レジスタアドレス、gはカラー情報G用レジスタアドレス、bはカラー情報用レジスタアドレス、aはαブレンド係数用レジスタアドレス、xは位置情報X用レジスタアドレス、yは位置情報Y用レジスタアドレス、zは位置情報Z用レジスタアドレス、fはフォグ係数F用レジスタアドレス、sはテクスチャ情報S用レジスタアドレス、tはテクスチャ情報T用レジスタアドレス、uはテクスチャ情報U用レジスタアドレスをそれぞれ示している。
【0036】
図2に示すように、描画の種類としては、「カラー」、「カラー+フォグ」、「テクスチャマッピング(T/M)」や「カラー+T/M」等がある。
【0037】
描画の種類が、「カラー」の場合、図2に示すように、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序は「R→G→B→A→X→Y→Z」に規定され、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「r→g→b→a→x→y→z」の順序で生成される。
描画の種類が、「カラー+フォグ」の場合、図2に示すように、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序は「R→G→B→A→X→Y→Z→F」に規定され、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「r→g→b→a→x→y→z→f」の順序で生成される。
描画の種類が、「テクスチャマッピング(T/M)」の場合、図2に示すように、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序は「S→T→Q→X→Y→Z」に規定され、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「s→t→q→x→y→z」の順序で生成される。
描画の種類が、「カラー+T/M」の場合、図2に示すように、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序は「S→T→Q→R→G→B→A→X→Y→Z」に規定され、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「s→t→q→r→g→b→a→x→y→z」の順序で生成される。
【0038】
描画エンジン106は、レジスタアドレス生成器105からのレジスタアドレス、描画データ選択器104により選択された汎用バス109からの描画データまたは上位エンジン107からの描画データに基づいて描画パラメータの設定を行う。
【0039】
描画エンジン106は、図3に示すように、描画パラメータレジスタ1061−1(R1),1061−2(R2),〜,1061−n(f3)、並びにレジスタアドレス生成器105からのレジスタアドレスをデコードするデコーダ1062を有する。
図3は一例であり、描画プリミティブが三角形の場合に対応した構成となっている。
この場合、三角形の頂点1の描画パラメータは、カラー情報としてR(赤)1、G(緑)1、B(青)1、およびα(アルファブレンド係数)1を含み、奥行き情報としてZ1を含み、属性情報としてF(フォグ係数)1などを含み、頂点2の描画パラメータは、カラー情報としてR2、G2、B2、およびα2を含み、奥行き情報としてZ2を含み、属性情報としてF2などを含み、頂点3の描画パラメータは、カラー情報としてR3、G3、B3、およびα3を含み、奥行き情報としてZ3を含み、属性情報としてF3などを含むことから、頂点毎に各種描画パラメータレジスタが設けられている。
そして、描画エンジン106において、描画パラメータの設定は、描画パラメータレジスタ1061−1(R1),1061−2(G1),〜,1061−n(f3)に対して行われる。
【0040】
アドレス生成器105による自動アドレス生成機能を用いる場合は、上位エンジン107は、アドレス生成器105を指定するための固定アドレスデータをレジスタアドレス選択器103に出力する。
また、上位エンジン107は、汎用制御バス109を介して指定された描画タイプに従い、制御CPU108から供給される描画パラメータをあらかじめ規定された順番で描画データ選択器104に出力する。アドレス生成器105による自動アドレス生成機能を用いない通常描画の場合は、上位エンジン107は書き込むべき描画レジスタに対応するアドレスとデータを出力する。アドレス生成器105では描画レジスタアドレスの自動生成は行わず入力されたアドレスをそのまま後段へ出力する。
【0041】
制御CPU108は、汎用バス109を介して、汎用バス109を転送されたアドレスデータまたは上位エンジン107によるアドレスデータのうちのいずれかを選択するようにアドレス選択器103に指示する。
また、制御CPU108は、汎用バス109を転送された描画パラメータデータまたは上位エンジン107による描画パラメータデータのうちのいずれかを選択するデータ選択器104に指示する。
具体的には、メモリ102からDMA転送された描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、汎用バス109を転送されたアドレスデータを選択するようにレジスタアドレス選択器103に指示すると共に、汎用バス109を転送された描画パラメータデータを選択するように描画データ選択器104に指示する。
一方、上位エンジン107から供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、上位エンジン107によるアドレスデータを選択するようにレジスタアドレス選択器103に指示すると共に、上位エンジン107による描画パラメータデータを選択するように描画データ選択器104に指示する。
【0042】
また、制御CPU108は、メモリ102からDMA転送された描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、汎用バス109を介して、DMAコントローラ101に対して描画の先頭および終了アドレス、描画タイプ(CV)を通知する。
制御CPU108は、上位エンジン107から供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合には、汎用バス109を介して、指定された描画タイプに従い、規定された順序で、描画パラメータを上位エンジン107に対して供給する。
【0043】
以下に、本実施形態に係るグラフィックス描画装置において、描画を行うべき属性パラメータの種類、並びに、実際に描画を行う際に属性パラメータを組み合わせた各種描画タイプの一例について順を追って説明する。
【0044】
図4は、描画を行うべき属性パラメータの種類および機能を説明するための図である。
描画を行うべき属性パラメータには以下のような種類がある。
【0045】
カラー情報(C)パラメータ:
カラー情報(C)パラメータは、プリミティブの各頂点の色情報を指定する。
プリミティブ内の色情報は、指定された頂点色を用いて、線形補間(グーローシェーディング)をする場合と、ある一色で塗りつぶす場合(フラットシェーディング)が一般的である。
プリミティブ内は指定された色でピクセル単位に描画される。
【0046】
フォグ情報(F)パラメータ:
フォグ情報(F)パラメータは、プリミティブの各頂点のフォグ情報を指定する。
プリミティブ内のフォグ情報は、指定されたフォグ値を用いて、線形補間(グーローシェーディング)をする場合と、ある一色で代表する場合(フラットシェーディング)が一般的である。
フォグ値の大きさに応じて、各ピクセル色は白みがかった色へと変化する。すりガラスを通して見るような効果がある。
【0047】
テクスチャ情報(S)パラメータ:
テクスチャ情報(S)パラメータは、プリミティブ各頂点のテクスチャ座標を指定する。
プリミティブ内のテクスチャ座標は、線形補間(グーローシェーディング)をされる場合が一般的である。
各ピクセルでは、テクスチャ座標に従ってテクスチャメモリから画像値を読み出し、ピクセル描画、すなわちテクスチャマッピングを行う。
テクスチャマッピングはちょうどテクスチャ画像の一部分をプリミティブに貼り付けるようなイメージである。
【0048】
頂点座標(V)パラメータ:
頂点座標(V)パラメータは、プリミティブの各頂点のジオメトリ座標を指定する。
プリミティブ内のテクスチャ座標は、線形補間される。
【0049】
テクセル情報(U)パラメータ:
テクセル情報(U)パラメータは、プリミティブの各頂点のテクセル座標を指定する。
プリミティブ内のテクセル座標は、線形補間(グーローシェーディング)をされる場合が一般的である。
各ピクセルでは、テクセル座標に従ってテクスチャメモリから画像値を読み出し、ピクセル描画、すなわちテクスチャマッピングを行う。
【0050】
テクスチャ座標(S)パラメータとテクセル座標(U)パラメータとの関係:
テクスチャメモリの参照はテクセル座標を用いて行われる。
テクスチャ座標(s,t)からテクセル座標(u,v)への変換は以下のように行われる。
【0051】
【数1】
u=s/q*USIZE
v=t/q*VSIZE
【0052】
ここで、uはテクセル座標x、vはテクセル座標y、sはテクスチャ座標x、tはテクスチャ座標y、qはテクスチャ座標w、USIZEはテクスチャメモリx幅、VSIZEはテクスチャメモリy幅である。
テクスチャ座標がs,t.qの同時座標系で表現されるのは、遠方におかれたプリミティブの遠近視差によるパースを表現する際に都合が良いからである。
【0053】
図5は、実際に描画を行う際に属性パラメータを組み合わせた各種描画タイプおよび機能を説明するための図である。
描画タイプには以下のような組み合わせがある。
【0054】
描画タイプ(CV):
描画タイプ(CV)では、頂点座標に加え、プリミティブの色情報を指定する。プリミティブ描画を行う上で最低限の属性情報である。
【0055】
描画タイプ(CFV):
描画タイプ(CFV)では、色情報に加え、フォグの効果(全体的に白味がかる効果)が加わる。
描画タイプ(CFV)では、画面全体が徐々に白くなってフェードアウトをするような効果が得られる。
【0056】
描画タイプ(SV):
描画タイプ(SV)では、頂点座標に加え、テクスチャ座標を指定する。
プリミティブにテクスチャ画像の一部を貼り付ける。ユーザがあらかじめ用意した画像をプリミティブに貼り付けることが可能である。
【0057】
描画タイプ(SCV):
描画タイプ(SCV)では、一つのプリミティブの描画に際し、テクスチャ画像の貼り付けとカラー描画を重ね合わせる。重ね合わせは、ある混合率で行われる。
たとえば、図6(A)〜(C)に示すように、カラー描画にグラデーションを持つ光情報などを描画するようにすると、テクスチャ画像に対して擬似的に陰影処理を加えることができる。
【0058】
描画タイプ(SFV):
描画タイプ(SFV)では、テクスチャ情報に加え、フォグの効果(全体的に白味がかる効果)が加わる。
【0059】
描画タイプ(SCFV):
描画タイプ(SCFV)では、描画タイプ(SFV)の効果に加え、フォグの効果(全体的に白味がかる効果)が加わる。
【0060】
描画タイプ(SSV):
描画タイプ(SSV)では、2組のテクスチャ画像を一つのプリミティブに重ね合わせる(マルチテクスチャ機能)。
描画タイプ(SCV)と同等の効果が得られるが、テクスチャにさらに重ね合わせる画像がテクスチャなので描画タイプ(SCV)よりも複雑な表現が可能になる。
たとえば、図7(A)〜(C)に示すように、複雑な形状の映り込みなどを擬似的に表現することが可能である。
通常はマルチテクスチャの実現には一旦描画されたテクスチャ画像にさらにテクスチャ画像を行うマルチレンダリングが行われるが、マルチテクスチャ機能を有するレンダリングエンジンの場合は2種類のテクスチャの同時指定が可能である。
【0061】
描画タイプ(SSCV):
描画タイプ(SSCV)では、描画タイプ(SSV)の描画に加えて、さらにカラー描画が加わる。陰影処理の追加などが考えられる。
【0062】
描画タイプ(SSFV):
描画タイプ(SSFV)では、描画タイプ(SSV)の描画に加えて、さらにフォグの効果(全体的に白味がかる効果)が加わる。
【0063】
描画タイプ(SSCFV):
描画タイプ(SSCFV)では、描画タイプ(SSCV)の描画に加えて、さらにフォグの効果(全体的に白味がかる効果)が加わる。
【0064】
なお、上記の組み合わせに加え、S(テクスチャ座標)→U(テクセル座標)にした組み合わせも可能である。
【0065】
次に、上記構成による動作を、図8および図9に関連付けて説明する。
なお、図8(A)および(B)はメモリからDMA転送された描画パラメータデータを用いて描画を行う場合のデータ転送例を示す図、図9(A)および(B)は上位エンジンから供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合のデータ転送例を示す図である。
【0066】
まず、メモリからDMA転送された描画パラメータデータを用いて描画を行う場合について説明する。
【0067】
まず、制御CPU108により、汎用バス109を介して、DMAコントローラ101に対して描画の先頭および終了アドレス、描画タイプ(CV)が通知される。また、制御CPU108によりアドレス生成器105に対して描画タイプ(CV)が通知される。
また、制御CPU108の指示に基づいてアドレス選択器103、データ選択器106が汎用バス109側に切り換えられる。
【0068】
DMAコントローラ101では、指定された描画タイプ(CV)に従い、描画パラメータをR→G→B→A→X→Y→Zの順番で読み出すように指示する描画パラメータ読み出し制御信号S101がメモリ102に対して発行される。
【0069】
メモリ102においては、DMAコントローラ101からの読み出し制御信号S101に応じて、図8(A)に示すような、32ビットの描画パラメータのDMAパケットが汎用バス109に出力される。
そして、レジスタアドレス選択器103において、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を転送されたアドレスデータが選択されてアドレス生成器105に供給される。
また、描画データ選択器104では、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を転送された描画パラメータデータが選択されて描画エンジン106およびアドレス生成器105に供給される。
【0070】
アドレス生成器105では、アドレス選択器103により選択され供給されるアドレス、および指定された描画の種類(CV)に従い、描画エンジン106に設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスが、図8(B)に示すように、あらかじめ規定された描画パラメータR→G→B→A→X→Y→Zの順番で自動生成されて、描画エンジン106に供給される。
具体的には、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「r1→g1→b1→a1→x1→y1→z1→r2→g2→b2→a2→x2→y2→z2→r3→g3→b3→a3→x3→y3→z3」の順序で生成される。
【0071】
描画エンジン106においては、レジスタアドレス生成器105からのレジスタアドレス、汎用バス109からの描画データを入力として、所望の描画パラメータレジスタに対する描画パラメータの設定が行われ、メモリ102に対して描画が行われる。
【0072】
次に、上位エンジンから供給される描画パラメータデータを用いて描画を行う場合について説明する。
【0073】
まず、制御CPU108により、汎用バス109を介して、アドレス選択器103、データ選択器106が上位エンジン107側に切り換られる。
また、制御CPU108により上位エンジン107、およびアドレス生成器105に対して描画タイプ(CV)が通知される。
【0074】
次に、制御CPU108においては、汎用バス109を介して、指定された描画タイプ(CV)に従い、R→G→B→A→X→Y→Zの順番で、描画パラメータが上位エンジン107に対して供給される。
【0075】
上位エンジン107では、アドレス生成器105に対して指定するための固定アドレスデータ、具体的には、図9(A)に示すような、アドレス生成器105のレジスタアドレスadr genがレジスタアドレス選択器103に出力される。
また、上位エンジン107では、汎用制御バス109を介して制御CPU108から供給される描画パラメータをもとに、指定された描画タイプに従い、図9(A)に示すような32ビットの描画パラメータデータR1〜Z3が描画データ選択器104に出力される。
そして、レジスタアドレス選択器103において、制御CPU108の指示に従い、上位エンジン107によるアドレスデータが選択されてアドレス生成器105に供給される。
また、描画データ選択器104では、制御CPU108の指示に従い、上位エンジン107による描画パラメータデータが選択されて描画エンジン106に供給される。
【0076】
アドレス生成器105では、指定された描画の種類(CV)に従い、描画エンジン106に設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスが、図9(B)に示すように、あらかじめ規定された描画パラメータR→G→B→A→X→Y→Zの順番で自動生成されて、描画エンジン106に供給される。
具体的には、描画パラメータレジスタアドレスはアドレス生成器105において「r1→g1→b1→a1→x1→y1→z1→r2→g2→b2→a2→x2→y2→z2→r3→g3→b3→a3→x3→y3→z3」の順序で生成される。
【0077】
描画エンジン106においては、レジスタアドレス生成器105からのレジスタアドレス、上位エンジン107からの描画データを入力として、所望の描画パラメータレジスタに対する描画パラメータの設定が行われ、メモリ102に対して描画が行われる。
【0078】
以上説明したように、本実施形態によれば、制御CPU108から汎用バス109を介して描画の先頭および終了アドレス、描画タイプ(種類)を通知されると、指定された描画タイプに従い、規定された描画パラメータの順番で読み出すように指示する、描画パラメータ読み出し制御信号S101を出力するDMAコントローラ101と、各種描画パラメータを記憶し、DMAコントローラ101からの読み出し制御信号S101に応じて描画パラメータのDMAパケットを生成して、汎用バス109に出力するメモリ102と、供給されるアドレスデータ、および指定された描画の種類(タイプ)に従い、描画エンジン106に設けられた描画に必要な描画パラメータレジスタのアドレスを、あらかじめ規定された描画パラメータの順番で自動生成するアドレス生成器105と、アドレス生成器105に対して指定するためのレジスタアドレスを出力するとともに、指定された描画タイプに従い、規定された順番で描画パラメータを出力する上位エンジン107と、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を転送されたアドレス生成器105のレジスタアドレスを指定する7ビットのアドレスデータまたは上位エンジン107によるアドレス生成器105のレジスタアドレスを指定する7ビットの固定アドレスのうちのいずれかを選択してアドレス生成器105に入力させるレジスタアドレス選択器103と、制御CPU108の指示に従い、汎用バス109を転送された描画パラメータデータまたは上位エンジン107による描画パラメータデータのうちのいずれかを選択して描画エンジン106およびアドレス生成器105に入力させる描画データ選択器104とを設けたので、以下の効果を得ることができる。
【0079】
すなわち、本実施形態によれば、描画パラメータの入力順序の規定と描画パラメータレジスタアドレスの自動生成により、データ転送(例ではDMA転送)時にアドレスを拡張する必要がなくなり、データ転送量が約1/2となる。データ転送量の削減により、システム全体の性能の向上が期待できる。
また、上位エンジン、DMAコントローラなどがシステム依存である描画パラメータレジスタアドレスを考慮する必要がなくなり、描画エンジンの汎用性が向上する。
また、上位エンジン、DMAコントローラなどがシステム依存である描画パラメータレジスタアドレスを生成する必要がなくなり、上位エンジン、DMAコントローラなどの回路規模の削減、低消費電力化を実現することが可能となる。
さらにまた、描画に必要な描画パラメータはある程度一般的であり、描画の種類(テクスチャマッピング、フォグブレンド、アルファブレンドなど)により規定することができる。描画パラメータの入力順番、データ精度などを一般化することにより、プリミティブ描画における新たなフォーマットを提案することが可能となる。
データ転送量の削減により低消費電力化を実現することができる。
【0080】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、データ転送時にアドレスを拡張する必要がなくなり、データ転送量が約1/2となる。データ転送量の削減により、システム全体の性能の向上が期待できる。
【0081】
また、上位エンジン、データ転送コントローラなどがシステム依存である描画パラメータレジスタアドレスを考慮する必要がなくなり、描画エンジンの汎用性が向上する。
【0082】
また、上位エンジン、データ転送コントローラなどがシステム依存である描画パラメータレジスタアドレスを生成する必要がなくなり、上位エンジン、データ転送コントローラなどの回路規模の削減、低消費電力化を実現することが可能となる。
【0083】
また、描画に必要な描画パラメータはある程度一般的であり、描画の種類(テクスチャマッピング、フォグブレンド、アルファブレンドなど)により規定することができる。描画パラメータの入力順番、データ精度などを一般化することにより、プリミティブ描画における新たなフォーマットを提案することが可能となる。
さらに、データ転送量の削減により低消費電力化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るグラフィックス描画装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図2】描画の種類と、描画パラメータ(レジスタ)の設定順序および描画パラメータレジスタアドレスの生成順序との対応関係を示す図である。
【図3】本実施形態に係る描画エンジンの構成例を示す図である。
【図4】描画を行うべき属性パラメータの種類を説明するための図である。
【図5】実際に描画を行う際に属性パラメータを組み合わせた各種描画タイプおよび機能を説明するための図である。
【図6】描画タイプ(SCV)の場合の具体的な描画例を説明するための図である。
【図7】描画タイプ(SSV)の場合の具体的な描画例を説明するための図である。
【図8】メモリからDMA転送された描画データを用いて描画を行う場合のデータ転送例を示す図である。
【図9】上位エンジンから供給される描画データを用いて描画を行う場合のデータ転送例を示す図である。
【図10】三角形プリミティブの描画を行う場合の描画プリミティブと描画パラメータの一例を示す図である。
【図11】上位エンジンと描画エンジンとが有限のバス幅で接続されることを説明するための図である。
【図12】従来の上位エンジンと描画エンジンの具体的な構成例を示すブロック図である。
【図13】上位エンジンから描画エンジンへのデータ列を説明するための図である。
【図14】描画種類と設定が必要な描画パラメータの例を示す図である。
【図15】描画パラメータ設定の一般的な例を示す図である。
【図16】メモリから描画エンジンへのDAMパケットの転送例を示す図である。
【符号の説明】
101…DMAコントローラ、102…メモリ、103…レジスタアドレス選択器、104…描画データ選択器、105…アドレス生成器、106…描画エンジン、107…上位エンジン、108…制御用CPU、109…汎用バス。
Claims (12)
- 画像データをメモリに描画するグラフィックス描画装置であって、
描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを上記描画エンジンに出力する上位エンジンと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器と
を有するグラフィックス描画装置。 - 上記アドレス生成器は、指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行い、
上記上位エンジンは、上記描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じたレジスタアドレスを上記アドレス生成器に指定し、かつ、描画パラメータを規定された順番で上記描画エンジンに出力する
請求項1記載のグラフィックス描画装置。 - 描画パラメータを記憶し、読み出し制御信号の指示に従った順番で描画パラメータを読み出し、バスに転送するメモリと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを読み出すように指示する上記読み出し制御信号を上記メモリに出力するデータ転送コントローラと、
描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび上記バスに転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器と
を有するグラフィックス描画装置。 - 上記アドレス生成器は、上記バスを介して指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行う
請求項3記載のグラフィックス描画装置。 - 上記データ転送コントローラには、描画種類に関するデータに加えて、描画の先頭アドレスおよび終了アドレスが与えられる
請求項3記載のグラフィックス描画装置。 - 描画パラメータを記憶し、読み出し制御信号の指示に従った順番で描画パラメータを読み出し、バスに転送するメモリと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを読み出すように指示する上記読み出し制御信号を上記メモリに出力するデータ転送コントローラと、
描画パラメータに対応する複数の描画パラメータレジスタを有し、指定される描画パラメータレジスタアドレスおよび描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う描画エンジンと、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、生成した描画パラメータレジスタアドレスを上記描画エンジンに出力するアドレス生成器と、
少なくとも描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを出力する上位エンジンと、
指示に応じて上記バスを転送された描画パラメータまたは上記上位エンジンにより出力された描画パラメータのいずれかを選択して上記描画エンジンに入力させるデータ選択器と、
上記データ選択器の選択制御を行うとともに、上記アドレス生成器、上記データ転送コントローラ、および上記上位エンジンへの描画種類に関するデータの供給制御を行う制御回路と
を有するグラフィックス描画装置。 - 上記上位エンジンは、上記描画種類に関するデータを受けて、描画種類に応じたレジスタアドレスを上記アドレス生成器に指定し、かつ、描画パラメータを規定された順番で出力し、
上記アドレス生成器は、上記バスを介して指定されたレジスタアドレスまたは上記上位エンジンから指定されたレジスタアドレスに基づいて上記描画パラメータレジスタアドレスの生成を行い、
さらに、指示に応じて上記バスを転送されたレジスタアドレスまたは上記上位エンジンから指定されたレジスタアドレスのいずれかを選択して上記アドレス生成器に入力させるアドレス選択器を有し、
上記制御回路は、上記アドレス選択器の選択制御を行う
請求項6記載のグラフィックス描画装置。 - 上記制御回路は、上記メモリから転送された描画データを用いて描画を行う場合には、上記バスを転送された描画パラメータを選択するように上記データ選択器に指示し、上記上位エンジンによる描画パラメータを用いて描画を行う場合には、上記上位エンジンから出力された描画パラメータを選択するように、上記データ選択器に指示する
請求項6記載のグラフィックス描画装置。 - 上記制御回路は、上記メモリから転送された描画データを用いて描画を行う場合には、上記バスを転送された描画パラメータを選択するように上記データ選択器に指示するとともに、上記バスを転送されたレジスタアドレスを生成するように上記アドレス選択器に指示し、
上記上位エンジンによる描画パラメータを用いて描画を行う場合には、上記上位エンジンから出力された描画パラメータを選択するように、上記データ選択器に指示するとともに、上記上位パラメータによるレジスタアドレスを選択するように上記アドレス選択器に指示する
請求項6記載のグラフィックス描画装置。 - 上記データ転送コントローラには、描画種類に関するデータに加えて、描画の先頭アドレスおよび終了アドレスが与えられる
請求項6記載のグラフィックス描画装置。 - 描画パラメータレジスタに設定された描画パラメータデータに基づいてメモリに対する描画を行うグラフィックス描画方法であって、
描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータを転送し、
描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、
生成された描画パラメータレジスタアドレスおよび上記転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、
設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う
グラフィックス描画方法。 - 描画パラメータレジスタに設定された描画パラメータデータに基づいてメモリに対する描画を行うグラフィックス描画方法であって、
描画種類に応じてあらかじめ規定された転送すべき順番で、描画パラメータをメモリから読み出し、読み出した順番で描画パラメータをバスに転送し、
描画種類に応じてあらかじめ規定された転送されるべき描画パラメータの順番で、上記描画エンジンの描画パラメータレジスタアドレスを生成し、
生成された描画パラメータレジスタアドレスおよび上記転送された描画パラメータデータを受けて、アドレス指定された描画パラメータレジスタに対応する描画パラメータを設定し、
設定データに基づいて上記メモリに対する描画を行う
グラフィックス描画方法。
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