JP4913823B2 - 拡張されたプリミティブの頂点キャッシュの処理を加速する装置 - Google Patents
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Description
例えば、頂点の位置は、1個の座標系から別のものに変換される必要があることがある。頂点色は標準、位置などに基づいて計算される。頂点キャッシュコントローラ2000は頂点データの第一の頂点キャッシュから頂点処理装置4000までの配送を制御する。変換した頂点データを二次頂点キャッシュ5000に配送する。二次頂点キャッシュ5000から、変換した頂点データを用いて,頂点列から三角形、線、およびポイントのような固定セットのプリミティブを形成して、三角形セットアップ7000とラスタライザ8000が固定された処理パイプラインの残りにプリミティブをアセンブルし,固定プリミティブのアセンブリ6000に達する。インデックスが二次頂点キャッシュ5000でそれを提示するので、オーバーヘッドなしでいかなる他のものも変換した頂点データをプリミティブのアセンブリ6000に配送する。
102 単純三角形ストリップ列
103 隣接するプリミティブを有する単純三角形
104 隣接するプリミティブを有する単純三角形ストリップ列
105 隣接するプリミティブファン列を有する単純三角形
106 Catmull-Clark 再分割表面パッチ群
107 Catmull-Clark 再分割表面パッチ群のモザイク
110-115 メッシュフラグメントの三角形
210 キャッシュデスティネーションマルチプレクサ
220 固定サイズプリミティブ集積回路ユニットソースマルチプレクサ
1000 ホストメモリ
1100 インデックスバッファ
1200 頂点バッファ
2000 頂点キャッシュ制御部
2100 頂点カウンタ
2300 頂点キャッシュ制御部とプリミティブエンジンとの間で頂点配送完了信号をやり取りする情報伝達パス
3000 頂点キャッシュ記憶部
4000 頂点処理ユニット
5000 第2の頂点キャッシュ記憶部
6000 固定サイズプリミティブ集積回路ユニット
7000 固定サイズプリミティブセットアップユニット
8000 プリミティブラステライザー
9000 プリミティブエンジン
9100 プリミティブサイズレジスタ
頂点{v1, v2, v3}によって形成される三角形に対しては,TWNプリミティブは,その三角形と,その三角形{v1, v2, v3}の各辺{v2,v1}, {v1,v3}, {v3,v2}に隣接する三角形{v0,v1,v2}, {v1,v5,v3},
{v2,v3,v4}によって形成される。本明細書において,三角形{v1, v2, v3}は,“中心”三角形とも呼ばれる。このようにTWNプリミティブを表現するために,全部で6個の頂点列が必要とされる。TWNプリミティブにおける頂点決定,すなわち,頂点位置間のマッピング方法とプリミティブ内での各頂点と他の頂点との接続関係の好ましい例は,たとえば以下のものがあげられる。頂点列{v0,v1,v2}によって形成される三角形に隣接する三角形について,辺{v0,v1}, {v1,v2}, {v2,v0}に対応する頂点をv01, v12, v20(ただし,v01, v12, v20はそれぞれ中心三角形に隣接する三角形であって,上記の辺を共有する三角形の{v0,v1,v2}以外の頂点)としたときに,TWNプリミティブを表現するための頂点列は,{v0,v1,v01,v2,v20,v12}である。図4(A)に示される三角形{v2,v1,v3}については,TWNプリミティブを表現するための頂点が{v2,v1,v0,v3,v4,v5}となる。すなわち,vjを,属性インデックスjを有する頂点位置とすると,中心三角形{v2,v1,v3}のTWNプリミティブの特定インデックスの頂点位置列は,{2,1,0,3,4,5}となる。もしも,もともとのメッシュの端部が開いていれば,それらに隣接した少なくとも一つの三角形を隣接させることができ,もしもメッシュ中の全てのエッジが2つ以下の隣接する三角形しか有しない場合は,そのような全ての三角形に対して更にTWNプリミティブを生成できる。さらに,一つしか隣接する三角形を有しない辺に対しては,人工的に欠けた三角形を補うことも可能である。その一つの方法は,人工的に作られたオープンな辺の頂点を二度用いることによって,縮退された(degenerate)三角形を作ることである。上記と別の方法は,開端(open edge)とは反対位置にある中心三角形の頂点を用いる方法であり,その場合は三角形は縮退せずに中心三角形と(coincide)する。
v3v0)をそれぞれ形成する。なお,イレギュラーな頂点がもしあればv0である。CCSPプリミティブを記述する頂点列は以下のように形成される。まず,四角形の頂点は,番号順{v0,v1,v2,v3}に並べられる。その後,例えば,v0とv1とのメッシュを構成する四角形に属する,v0を共有する隣接する辺の頂点が選択される。六番目は,v1と同じ辺上にあり,v0と同じ四角形状の頂点である。残りの隣接する頂点は,以下の規則に従って選択される。隣接するある頂点が選択された後に,以前に選択された辺を共有するように次の頂点が選択される。図6(A)に示されるように,制御メッシュ(106)のフラグメントは,2つの隣接するCCSPプリミティブ{v9,v5,v6,v10}及び{v9,v10,v16,v15}を中心四角形として記述される。頂点v9は,頂点価が5のイレギュラーな頂点である。最初のプリミティブ及び第2のプリミティブを記述する頂点列は,それぞれ{v9,v5,v6,v10,v8,v4,v0,v1,v2,v3,v7,v11,v17,v16,v15,v14,v13,v12}と{v9,v10,v16,v15,v5,v6,v7,v11,v17,v21,v20,v19,v18,v14,v13,v12,v8,v4}である。本発明において,CCSPプリミティブの頂点位置の属性(attribute)を示すインデックスは,頂点位置の属性を示すインデックスを含むインデックスバッファにおいてCCSPプリミティブとともに前もって決定されている。すなわち,図6(A)に示される2つのCCSPプリミティブにおける頂点郡の内容として,図6(C)に示されるように,インデックスバッファ1200(または頂点バッファ1100)は{18,9,5,6,10,8,4,0,1,2,3,7,11,17,16,15,14,13,12,18,9,10,16,15,5,6,7,11,17,21,20,19,18,14,13,12,8,4}を記憶する。
point)の位置は,もとの辺の中心位置の平均,及び2つの新しく隣接する面点の平均として計算される。前工程からの頂点は,以下の式で示されるように位置される。S’=(Q + 2R + S(n-3)) /n。ここで,S’は,頂点の最新の位置であり,Qは,その頂点の周辺に位置する新たな面点の平均値であり, Rは前記頂点を共有する辺の中点の平均値であり,Sは前の工程での頂点位置であり,そしてnは頂点を共有する辺の数,すなわち頂点価である。
{18,9,5,6,10,8,4,0,1,2,3,7,11,17,16,15,14,13,12,18,9,10,16,15,5,6,7,11,17,21,20,19,18,14,13,12,8,4}。そして,CCSP列の処理は以下のとおりである。プリミティブサイズをフェッチングする工程は,頂点位置属性のインデックス群における最初の位置からプリミティブサイズの値18を取り戻し,それをプリミティブエンジンに配送する,頂点キャッシュ装置により実行される。頂点キャッシュ装置は,18個の頂点を頂点位置属性のインデックスに従ってプリミティブエンジンに配送する。頂点v12に相当するプリミティブの最後の頂点がプリミティブエンジンに配送されると,CCSPプリミティブの演算処理が始まる。プリミティブサイズ,頂点列を入手できるようになっているので,プリミティブエンジンにより実装されるアルゴリズムにより本発明の第1の側面によって導入された記述方法によりCCSPプリミティブを再構築できる。プリミティブを再構築した後は,再分割を行うための全ての情報が入手されているので,再構築されたCCSPプリミティブは,Catmull-Clark再分割表面(Jeffrey Bolz and Peter
Schroder, in Proceedings of the Web3D 2002 Symposium (WEB3D-02), pages 11-18,
New York, February 24 28 2002, ACM Press)などのパッチごとの再分割アルゴリズムにより再分割することができる。用いられた再分割スキームは,モザイクメッシュ(107)の断片として描画されるように演算処理されたCCSPプリミティブの中心四角形の細かなモザイク(tessellation)に相当する四角形の組となる。その得られた四角形のそれぞれは,さらに演算処理を施し,ラスタライズするために二つの三角形に分割され,固定されたプリミティブアセンブル装置へと配送される。これらの工程は,次のCCSPプリミティブの演算処理のために繰り返される。
3D graphics APIsなどに基づく頂点処理を実行できるようにプログラマブルなモジュールであっても良い。VPU(s)は,位置,色,テキスト座標など様々な移送されなかった頂点属性を入力として受け取り,位置,色,テキスト座標,視点ベクトルなど移送される頂点の様々な属性を生成する。入力と出力の数や次元,すなわち入力と出力の頂点情報のフォーマットは異なっても良い。VPU(s)は,PVCから情報を受け取り,その出力をSVCへと伝える。
実際の態様においては,SVCは,単にFIFOキューを行い,移送されたデータを最近処理された頂点へと移送する際にFIFOがオーバーフローした場合には,最も古いデータを急いで出力する。勿論,LRU(least recently used)のようなその他の方法をSVCが格納することを妨げるものではない。本発明の本質は,そのような些細な事柄とは関係ないところにある。
Peter Schroder, in Proceedings of the Web3D 2002 Symposium (WEB3D-02))や,the Web3D 2002 Symposium (WEB3D-02), pages 11-18, New York, February
24 28 2002, ACM Press,に開示された演算処理や他のパッチごとの再分割アルゴリズムに従って,CCSPプリミティブの中心四角形に含まれる再分割メッシュを作成し始めることができる。
再分割パッチの演算処理の結果は,他の拡張されたプリミティブと同様に,入力情報に応じて,三角形や,FPAにおける三角形ストリップ,などとされる。本発明の別の側面は,上記のようなシステムを集積回路において実現するものであり,固定された又は可変サイズの拡張されたプリミティブをオンチップで演算処理できるものである。また,そのような集積回路を含むグラフィックカードや,そのような集積回路を含むビデオゲーム装置をも提供する。
Claims (3)
- 単純プリミティブ及び可変サイズの拡張されたプリミティブを用いた3次元コンピュータグラフィックス画像を描画するための3次元コンピュータグラフィックスのための方法であって,
前記単純プリミティブ及び可変サイズの拡張されたプリミティブは,それぞれのプリミティブを構成する頂点を用いて記述されたものであり,
前記それぞれのプリミティブを構成するそれぞれの頂点の頂点属性の頂点バッファ(1200)における位置を特定するための,頂点バッファの特定工程であって,
前記頂点バッファ(1200)は,
複数の前記頂点を頂点列として,前記頂点列に含まれるそれぞれの頂点の頂点属性を記憶し,
あるプリミティブを構成するそれぞれの頂点の頂点属性の頂点バッファにおける位置を,前記頂点列における頂点番号であるインデックスを整数倍した値と,前記あるプリミティブを構成するそれぞれの頂点の頂点属性とを用いて求めることができるようにされ,
前記インデックスと,前記属性のタイプを示す番号とを用いて,前記頂点バッファにおける前記プリミティブを構成するそれぞれの頂点の頂点属性の頂点バッファにおける位置を特定する,工程と,
前記インデックスを記憶したインデックスバッファ(1100)における前記あるプリミティブを構成するそれぞれの頂点の前記インデックスを特定する,インデックスバッファの特定工程であって,
前記インデックスバッファ(1100)は,
複数の前記インデックスを前記頂点順にインデックス列として記憶するとともに,
前記可変サイズの拡張されたプリミティブのサイズを第2のインデックスとして記憶し,
前記可変サイズの拡張されたプリミティブを記述する際には,前記第2のインデックス及び前記インデックス列を用いて,前記インデックスバッファ(1100)における前記あるプリミティブを構成するそれぞれの頂点の前記インデックスを特定し,
前記単純プリミティブを記述する際には,前記インデックス列を用いて,前記インデックスバッファ(1100)における前記あるプリミティブを構成するそれぞれの頂点の前記インデックスを特定する,工程と,
を含む,方法。 - 前記インデックスバッファの特定工程は,
固定サイズの拡張されたプリミティブを記述するために,前記固定サイズの拡張されたプリミティブ列を頂点バッファ中の頂点列から特定する工程をさらに含む,請求項1に記載の方法。 - 前記単純プリミティブは,3つの頂点から構成されるプリミティブであり,
前記拡張されたプリミティブは,4つ以上の頂点から構成されるプリミティブである,請求項1に記載の方法。
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