KR100567204B1 - 픽셀 당 ｍｉｐ 매핑 및 3선형 필터링 방법 및 장치 - Google Patents

픽셀 당 ｍｉｐ 매핑 및 3선형 필터링 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

각각의 스캔라인의 시작에서만 일정 항(terms)에 대해 연산하므로써 그래픽 렌더링을 수행하는 연산의 수를 감소시켜서 3선형 필터링이 개선되는 픽셀 당 MIP 매핑 및 3선형 필터링을 위한 방법 및 장치가 개시되었다. 본 발명의 한 실시예에서, 스캔라인 그래디언트는 스캔라인의 x-좌표에 대해 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 각각의 스캔라인의 시작에서만 계산된다. 각각의 스캔라인의 시작에서의 스캔라인 그래디언트 계산에 뒤이어, 픽셀 그래디언트가 스캔라인의 y-좌표에 대해 스캔라인의 각 스캔라인 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 누승의 합이 비교되고, 두 개의 양중 큰 것이 대응하는 픽셀을 위한 최대 Rho 상수항이도록 선택된다. 최대 Rho 상수는 스캔라인의 각 픽셀을 위한 상세레벨(LOD)을 계산하기 위해 사용된다. 각 픽셀을 위한 LOD 값은 대응하는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하기 위해 사용된다.
대안 실시예에서, 스캔라인 그래디언트는 두 개 텍스처 값의 각각을 위한 각각의 스캔라인의 시작에서만 계산된다. 스캔라인 그래디언트 계산에 뒤이어, 각가의 스캔라인의 시작에서, 픽셀 그래디언트가 스캔라인의 y-좌표에 대한 스캔라인의 제 1 픽셀에 대해 두 개 텍스처 값의 각각에 대해 계산된다. 도함수는 픽셀 그래디언트를 위해 계산되고, 여기서 픽셀 그래디언트는 도함수를 이용하여 구해지고, 이렇게하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 그래디언트를 제거한다. 스캔라인 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 누승의 합이 비교되고, 두 개의 양중 큰 것이 대응 픽셀에 대한 최대 Rho 상수항이도록 선택된다. 최대 Rho 상수항은 LOD를 계산하기 위해 사용되고, 각각의 픽셀에 대한 LOD 값은 대응 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는 데 사용된다.
Figure 112000003287262-pct00006
픽셀, 그래픽, 렌더링, 3D, 스캔라인, 필터링, 텍스처 맵.

Description

픽셀 당 ＭＩＰ 매핑 및 3선형 필터링 방법 및 장치{AN IMPROVED METHOD AND APPARATUS FOR PER PIXEL MIP MAPPING AND TRILINEAR FILTERING}
발명의 분야
본 발명은 컴퓨터 그래픽스 분야에 관한 것으로, 상세히는 픽셀당 MIP 매핑 및 3선형 필터링을 위한 개선된 방법 및 장치를 개시한다.
발명의 배경
멀티미디어 그래픽스는 통상적으로 스크린 또는 음극선관에 정렬된, 독립적으로 제어되는 도트 또는 픽셀의 소집합으로서 이미지를 처리하여 생성된다. 그래픽 이미지는 통상적으로 배경 이미지 상에 렌더링(rendering)되는 다수의 객체(object)로 구성되고, 이 때 각각의 객체는 복수개의 픽셀로 이루어진다. 렌더링하는 동안, 객체는 합성기술을 이용하여 이전에 생성된 객체와 결합되고, 여기서 합성기술은 이미지를 겹치거나 혼합하여 다수의 이미지를 결합하는 기술이다. 합성된 이미지에서, 각 픽셀의 값은 성분 이미지로부터 연산된다.
3차원(3D) 컴퓨터 그래픽스는 일반적으로 뷰잉 및 쉐도우잉의 정확한 포인트, 텍스처와 컬러가 풍부한 그래픽 환경을 일컫는다. 통상적으로 3D 그래픽 시스템은 대개 컴퓨터 그래픽 개발자가 더욱 양호하고 현실적인 그래픽 환경을 생성할 수 있는 범위의 기술을 충족시킨다. 이들 기술의 일부가 아래에서 더욱 상세히 설명된다.
임의의 3차원 장면을 구축하는 블록은 다각형이다. 이 다각형은 렌더링된 픽셀을 이용하여 생성되는 평면형태이다. 예로서, 삼각형은 흔히 다양한 형태를 생성하기 위해 사용된다. 다각형은 평면 외관으로 되는 단일 컬러를 갖는 픽셀을 사용하거나, 장면 조명에 기초하거나 거리에 따라 더욱 어둡게 보이도록 컬러가 변화되는 새이딩(shading)이 적용된 픽셀을 사용하여 렌더링될 수 있다.
이미지를 형성하는 삼각형 구성에서, 각각의 정점 또는 좌표는 특정 컬러 모델로부터 대응하는 컬러값을 가진다. 컬러 모델은 3D 컬러 좌표 시스템의 명세(specification)이고 모든 컬러가 특정 컬러 전범위(gamut)에 놓이는 좌표 시스템에서 가시적 서브셋트이고, 여기서 컬러 전범위는 모든 가시적 특성의 서브셋트이다. 예로서, 적(R),녹(G), 청(B), 컬러 모델(RGB)은 3D 직교좌표 시스템의 3차원 단위 서브셋트이다. 컬러 모델의 목적은 몇몇 컬러 범위역내에 컬러에 대해 알맞게 상세히 기술할 수 있게 하는 것이다. RGB 원색은 각각의 원색에 의한 개별적인 기여가 합성결과 픽셀을 산출하기 위해 함께 부가된다는 점에서 부가적 원색이다. 합성된 멀티미디어 이미지에서 각 픽셀의 컬러값은 일정 방식의 구성성분 이미지로부터 계산된다.
텍스처 매핑은 3D 개발자로 하여금 보다 실감있게 보이는 인상적인 장면을 생성할 수 있게 하며 스케일링에 의해 세부화되고 비트맵 이미지 파일을 다각형에 매핑시킨다. 단순히 다각형 레드를 섀이딩시키는 대신에, 텍스처 매핑의 사용으로 다각형이 실감나는 현실적인 벽돌벽으로 보일 수 있게 한다.
멀텀 인 파르보(MIP;Multum in parvo) 매핑은 성능을 최적화하면서 텍스처 매핑의 시각 특성을 개선시키는데 사용되는 기술이다. 이 기술은 각각이 상이한 레졸루션으로 렌더링되는, 각각의 텍스처를 위한 복수 개의 텍스처 맵을 가짐으로써 그 기능을 수행한다. 각기 상이한 텍스처 맵은 여러 간격으로 이미지를 표현하는데 사용된다. 2선형(bilenear) 필터링도 텍스처 매핑의 시각 특성을 개선시키는데 사용될 수 있다. 2선형 필터링은 3D 공간에서 임의의 주어진 픽셀 값을 더욱 정확히 계산하기 위해 텍스처 맵으로부터 4개의 주변 텍셀(texel)을 사용한다. 텍셀은 텍스처 맵 내부의 도트이고, 픽셀은 스크린상의 도트이다.
3선형(trilinear) 필터링은 필터링을 3차원에서 고려하는 세분된 필터링 기술이다. 이 3선형 필터링으로, 결과 픽셀은 두 개의 최근접 MIP 맵으로부터의 4개 주변 픽셀로부터 평균화된다. 3선형 필터링은 텍스처 매핑의 개선된 시각 특성 결과이지만, 2선형 필터링에서 픽셀 당 4 메모리 판독을 필요로 하는 반면에, 픽셀 당 8 메모리 판독을 필요로 하며, 판독하여야 할 MIP 맵을 결정하는 계산을 필요로 한다. 엄밀하게 이러한 계산은 매우 고비용적이다. 이 계산은 상세 레벨(LOD;Level of Detail)의 계산을 포함하며 여기서,
Figure 112000003287262-pct00001
이고,
LOD = log2 Rho 이다.
평방근을 취하지 않기 위해 간략화하면, 등식은,
Figure 112000003287262-pct00002
가 되고,
LOD = 1/2log2 Rho' 가 된다.
각각의 픽셀에서 Rho'를 정확히 계산하기 위해, 승산자 및 가산자가 du/dx, dv/dx, du/dy 및 dv/dy를 계산하기 위해 사용된다. 추가의 승산자 및 가산자가 이들 값의 각각에 대한 누승을 계산하기 위해 사용된다. 상당한 양의 연산처리 능력을 갖춘 시스템에서, 4개의 추가 메모리 판독을 수행하는 비용은 3선형 필터링을 제한하지 않는다. 개인용 컴퓨터 환경과 같은 규모가 갖은 연산처리 능력을 갖춘 환경에서, 3선형 필터링은 성능에 영향을 미치지 않고는 구현될 수 없다. 따라서, 성능에 영향을 미치지 않고 3선형 필터링을 수행하는 개선된 비용면에서 효과적인 방법이 매우 바람직하다.
발명의 요약
각각의 스캔라인의 시작에서만 일정 항(terms)에 대해 연산하므로써 그래픽 렌더링을 수행하는 연산의 수를 감소시켜서 3선형 필터링이 개선되는 픽셀 당 MIP 매핑 및 3선형 필터링을 위한 방법 및 장치가 제공된다. 한 실시예에서, 스캔라인 그래디언트(gradient)는 스캔라인의 x-좌표에 대해 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 각각의 스캔라인의 시작에서만 계산된다. 각각의 스캔라인의 시작에서의 스캔라인 그래디언트 계산에 뒤이어, 픽셀 그래디언트가 스캔라인의 y-좌표에 대해 스캔라인의 각 스캔라인 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 누승의 합이 비교되고, 두 개의 양중 큰 것이 대응하는 픽셀을 위한 최대 Rho 상수항이도록 선택된다. 최대 Rho 상수는 스캔라인의 각 픽셀을 위한 상세레벨(LOD;Level of Detail)을 계산하기 위해 사용된다. 각 픽셀을 위한 LOD 값은 대응하는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하기 위해 사용된다.
대안 실시예에서, 스캔라인 그래디언트는 두 개 텍스처 값의 각각을 위한 각각의 스캔라인의 시작에서만 계산된다. 스캔라인 그래디언트 계산에 뒤이어, 각각의 스캔라인의 시작에서, 픽셀 그래디언트가 스캔라인의 y-좌표에 대한 스캔라인의 제 1 픽셀에 대해 두 개 텍스처 값의 각각에 대해 계산된다. 미분계수는 픽셀 그래디언트를 위해 계산되고, 여기서 픽셀 그래디언트는 도함수를 이용하여 구해지고, 이렇게하여 각각의 픽셀에 대한 픽셀 그래디언트를 제거한다. 스캔라인 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 누승의 합이 비교되고, 두 개의 양중 큰 것이 대응 픽셀에 대한 최대 Rho 상수항이도록 선택된다. 최대 Rho 상수항은 LOD를 계산하기 위해 사용되고, 각각의 픽셀에 대한 LOD 값은 대응 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는 데 사용된다.
도 1은 본 발명이 구현된 컴퓨터 시스템의 한 실시예를 나타낸 도.
도 2는 본 발명의 한 실시예의 그래픽/비디오 가속기에 포함된 대표적인 회로도.
도 3은 본 발명의 한 실시예의 삼각형과 대응하는 스캔라인 및 픽셀을 타타 낸 도.
도 4는 RGB 컬러 모델을 사용하여 본 발명의 한 실시예의 MIP 맵 메모리 구성을 나타낸 도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 3선형 필터링을 이용하여 픽셀을 렌더링하기 위한 흐름도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 3선형 필터링을 이용하여 픽셀을 렌더링하기 위한 흐름도.
본 발명은 픽셀 당 MIP 매핑 및 3선형 필터링을 위한 개량된 방법 및 장치를 개시한다. 다음의 상세한 설명에서, 다양한 상세사항은 본 발명에 대한 완전한 이해를 제공하기 위해 설명되었다. 당업자에게는 이들 상세사항이 본 발명을 실시하는 데 사용될 필요가 없을 수 있다. 기타 경우엔, 공지된 구조, 인터페이스 및 프로세스가 본 발명을 불필요하게 애매하지 않도록 하기 위해 상세히 나타내어지지 않았다.
본 발명은 부재번호가 마찬가지의 구성 요소를 나타내는 첨부 도면에서 예시적인 것인 것으로 설명되며 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명이 구현된 컴퓨터 시스템(1)의 한 실시예를 나타낸다. 컴퓨터 시스템(1)은 시스템 버스(30)에 의해 시스템 메모리(20)에 연결된 중앙처리장치(CPU;10)를 포함한다. CPU(10)와 메모리(20)는 시스템 버스(30)를 경유하여 버스 인터페이스(50)를 통해 주변장치 구성성분 상호연결(PCI;peripheral component interconnect)버스(40)에 연결된다. PCI버스(40)에는 그래픽/비디오 가속기 카드(60) 및 다양한 주변장치(80 및 90)가 연결된다. 그래픽/비디오 가속기 카드(60)는 디스플레이 모니터(70)에 연결된다.
도 2는 다양한 3차원(3D) 그래픽 기능을 포함하는, 한 실시예의 그래픽/비디오 가속기 카드(60)내에 포함된 대표적인 회로를 도시한다. PCI 인터페이스(100)는 그래픽/비디오 가속기 카드(60)를 PCI버스(40)에 연결한다. 그래픽 프로세서(102)는 PCI 인터페이스(100)에 연결되고 다양한 그래픽 및 비디오 프로세서능을 처리하도록 설계되었다. 그래픽 프로세서(102)는 통상적으로 RISC(축소된 명령어 셋트 연산) 프로세서이다.
픽셀 엔진(120)은 그래픽 프로세서(102)에 연결되고 아래에서 설명되는 바와 같은 3선형 필터링 및 MIP 매핑과 같은 다양한 그래픽 기능을 수행하는 회로를 포함한다. 로컬 랜덤 액세스 메모리(RAM)(110)는 소스(source) 픽셀 컬러값 및 목적(destination) 픽셀 컬러값을 저장한다. 목적 픽셀 컬러값은 메모리(110)내부의 프레임 버퍼(112)에 저장된다. 바람직한 실시예에서, 메모리(110)는 동적 RAM(DRAM)을 이용하여 구현된다. 디스플레이 제어기(114)는 RAM(110)에 연결되고 선입선출(FIFO)버퍼(116)에 연결된다. 디스플레이 제어기(114)의 제어하에, 프레임 버퍼(112)에 저장된 목적 픽셀 컬러값은 적색,녹색 및 청색 아날로그 컬러 신호를 모니터(70)에 출력하는, 디지털-아날로그 변환기(DAC)(118)의 셋트로서 제공된다.
RAM(110)에는 또한 메모리 제어기(108)가 연결된다. 메모리 제어기(108)는 RAM(110)과 픽셀 엔진(120) 및 그래픽 프로세서(102)간에 데이터 전송을 제어한다. 명령어 캐쉬(104)와 데이터 캐쉬(106)는 각각 그래픽 프로세서(102)와 메모리 제어기(108)에 연결되고 빈번하게 사용되는 명령어와 데이터를 저장하는 데 사용된다. 데이터 캐쉬(106)는 또한 PCI 인터페이스(100)와 픽셀 엔진(120)에도 연결된다.
한 실시예의 픽셀 엔진은 삼각형(triangle) 엔진을 포함한다. 삼각형 엔진은 3D 이미지를 렌더링하기 위하는 스캔라인 알고리즘과 함께 사용된다. 3D 이미지를 렌더링하는 데 있어서, 복수 개 다각형, 또는 삼각형이 복수 개 픽셀을 렌더링하므로써 형성된다. 스캔라인 알고리즘은 삼각형의 픽셀을 렌더링하는데 사용된다. 도 3은 한 실시예의 삼각형(300)과 대응하는 스캔라인(302) 및 픽셀(304)이다. 삼각 형 엔진은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 픽셀을 렌더링하기 위한 모든 계산을 수행한다.
텍스처 매핑은 컴퓨터 그래픽에서 합성 이미지에 비주얼 상세사항을 부가시키기 위해 사용된다. 한 실시예의 매핑은 일련의 공간적 변환인데, 여기서 텍스처 평면[u,v]은 3D 면[x,y,z]으로 변환되고, 그후 출력 스크린[x,y]에 투사된다. 텍스처 매핑은 벽지에서와 거의 마찬가지로, 이미지 상세사항을 면에 단순히 적용시키므로써 픽셀상에 복잡한 외형을 생성시키는 역할을 한다. 텍스처는 일반적으로 컬러를 목적으로 하는 면에 매핑시키기 위해 사용되는 이미지가 되도록 취해진다. 또한, 텍스처는 면 정규사항을 교란시키는 데 사용되고, 이에 따라 그러한 교란을 모델링 할 필요없이 범프 및 주름에 대해 시뮬레이션할 수 있게 한다.
한 실시예에서 픽셀을 렌더링하는 데 있어서, MIP 맵은 메모리에 복수 개 레졸루션으로 컬러 이미지를 저장하는 데 사용된다. 도 4는 RGB 컬러 모델을 사용하는 한 실시예의 MIP 맵 메모리 구성을 나타낸다. MIP 맵은 3선형 보간을 지지하고, 여기서 레벨간 및 레벨내 보간은 정규화된 좌표:u,v 및 q를 사용하여 연산될 수 있다. u 및 v는 텍스처 맵 내에서 지점을 액세스하기 위한 공간 좌표이다. q 좌표는 피라미드의 상이한 레벨간에 색인 및 보간을 위해 사용된다. RGB 컬러 모델에서, 동쪽 및 남쪽 경계를 접하는 사분면은 컬러 이미지의 원시 적색, 녹색 및 청색 성분을 포함한다. 나머지 상부 좌측 사분면은 컬러 이미지의 원시 성분 보다 낮은모든 레졸루션 사본을 포함한다. 각각의 레벨은 [u,v,q] 좌표 시스템에 의해 색인되지만, 실시예는 이에 한정되지 않는다. 3선형 보간 및 3선형 필터링은 [u,v,q] 좌표 시스템을 이용하여 가능하다. q 값은 에일리어싱(aliasing) 및 블러링(blurring)간의 상쇄를 밸런싱하는 공식을 이용하여 선택되고, 이 공식은 부분적으로 미분계수를 연산하기 위해 면 투사를 사용하며, 여기서,
Figure 112000003287262-pct00003
한 실시예에서, 3선형 필터링은 두 개의 최근접 MIP 맵으로부터 4개의 주변 텍셀로부터의 최종결과 픽셀을 결정하기 위해 사용된다. 한 실시예의 3선형 필터링을 수행하는 데 있어서, 최대 척도인수(scaling factor), Rho,가 특정 픽셀을 렌더링하는 데 사용되기 위한 MIP 레벨을 선택하는 데 사용된다. Rho는 스크린 픽셀에 대한 최대화된 원시 텍셀의 최대 비율이며, Rho는 다음 수학식 1을 사용하여 계산되지만 본 실시예는 이에 한정되지 않는다.
Figure 112003033112041-pct00004
상세 레벨(LOD)은 선택된 실제 MIP레벨이고 다음과 같이 정의되지만 이에 한정되지 않는다.
Figure 112003033112041-pct00013
한 실시예의 3선형 필터링은 다음 식을 나타내기 위해 몫 공식(Quotient Rule)을 사용하여 구현되고,
Figure 112003033112041-pct00014
여기서, up = u*q(즉, 삼각형을 그릴 때 반복되는 u가 균형있게 보정된다). 마찬가지로, 다음 식들을 알 수 있다.
Figure 112003033112041-pct00015
Figure 112003033112041-pct00016
, 및
Figure 112003033112041-pct00017
삭제
삭제
상기 정의에 기초하여, 본 발명의 실시예에 따라 다음 항들이 정의된다.
Figure 112003033112041-pct00018
Figure 112003033112041-pct00019
Figure 112003033112041-pct00020
, 및
Figure 112003033112041-pct00021
여기서 u 및 v는 텍스처값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치값이고, q는 거리값이다. 그러므로, 상기 등식 (7)-(10)을 이용하여, 다음을 알 수 있다.
Figure 112003033112041-pct00022
Figure 112003033112041-pct00023
이것은,
Figure 112003033112041-pct00024
및
Figure 112003033112041-pct00005
를 의미한다.
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 3선형 필터링의 수행성능이 삼각형의 모든 지점 대신에, 단지 각각의 스캔라인의 시작에서만 일정 항을 연산함으로써 그래픽을 렌더링하는 데 수행된 연산의 수를 감소시켜 개선된다. 상기 등식에서 c1 및 c2의 미분계수는 제로이고, 따라서 c1 및 c2는 스캔라인을 따르는 상수이고, 여기서 스캔라인은 y-축을 따르는 단일 값을 갖는 것으로 정의되고 x-축을 따라 증가하거나 감소하는 값을 갖는 것으로 정의된다. 따라서, 본 실시예에 따라, (c1*c1+c2*c2) 량은 각각의 스캔라인의 시작에서만 단지 한번 연산되고 반면에 (c3*c3+c4*c4) 량은 스캔라인을 따라 각각의 지점 또는 픽셀에 대해 계산된다. (c1*c1+c2*c2) 량은 각각의 스캔라인의 시작에서만 단지 한번 연산되어야 하고, (c3*c3+c4*c4) 량에 대한 계산은 스캔라인을 따라 각각의 픽셀에 대해 계산되어야 하며, 이 실시예는 동일한 승산자 유닛이 (c1*c1+c2*c2) 량 및 (c3*c3+c4*c4)량을 연산하는 데 사용될 수 있게 하는데 이는 이들 값이 동시에 계산되지 않기 때문이다.
도 5는 제 1 실시예의 3선형 필터링을 사용하여 픽셀을 렌더링하기 위한 흐름도이다. 동작은 단계(502)에서 시작하며, 여기서 다각형의 스캔라인이 렌더링을 위해 선택된다. 각각의 스캔라인의 시작에서 삼각형 엔진은 등식 (7) 및 (8)을 이용하여, 단계(504)에서 스캔라인의 x좌표에 대해 두 개의 텍스처 값의 각각을 위한 스캔라인 그래디언트를 계산된다. (c1*c1+c2*c2) 량은 스캔라인 그래디언트를 사용하여 계산된다. 실시예에서, 이들 계산은 각각의 스캔라인에 대해 6번의 곱셈 동작, 두 번의 뺄셈 동작 및 한 번의 덧셈 동작이 수행되지만 실시예는 이에 한정도지 않는다. 본 실시예에서는 6개 승산자를 이용함으로써, Rho는 단일 클록 사이클에서 연산될 수 있다.
각각의 스캔라인의 시작에서의 스캔라인 그래디언트를 계산하는 것에 뒤이어, 삼각형 엔진은 단계(506)에서 스캔라인의 y-좌표에 대해 스캔라인의 각각의 픽셀을 위한 픽셀 그래디언트를 계산한다. 픽셀 그래디언트는 등식 (9) 및 (10)을 이용하여 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 계산된다. (c3*c3+c4*c4)량은 픽셀 그래디언트를 이용하여 계산되다. 단계(508)에서, (c1*c1+c2*c2)량과 (c3*c3+c4*c4)량이 비교되고; 단계(510)에서 두 개의 양중 큰 것이 대응하는 픽셀에 대한 Rho 상수항이도록 선택된다. 한 실시예에서, 최대 Rho 상수 계산은 각각의 픽셀에 대해 6번 의 곱셈 동작, 두 번의 뺄셈 동작 및 한 번의 덧셈 동작과 한 번의 비교동작이 수행되지만 실시예는 이에 한정되지 않는다.
최대 Rho 상수를 결정하는 것에 뒤이어, 삼각형 엔진은 등식(2)를 사용하여 각각의 픽셀에 대한 LOD를 계산한다. 각각의 픽셀에 대한 LOD 값은 단계(514)에서 대응하는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하기 위해 사용된다. 픽셀은 단계(516)에서 렌더링된다. 단계(518)에서, 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되었는 지의 여부에 대한 결정이 행해진다. 만일 현재 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되지 않았다면, 동작은 단계(506)로 계속되며, 여기서 스캔라인의 다른 픽셀에 대해 픽셀 그래디언트가 계산된다. 만일 현재 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되었다면, 단계(502)로 계속되며, 여기서 다각형의 새로운 스캔라인이 렌더링을 위해 선택된다. 만일 현재 다각형의 모든 스캔라인이 렌더링되었다면, 현재 다각형에 대한 동작은 종료된다.
본 발명의 제 2 실시예에 따라, 삼각형의 모든 지점 대신에, 각각의 스캔라인의 시작에서만 일정 항을 연산함으로써 그래픽 렌더링에 있어서 수행되는 연산의 수를 감소시켜 3선형 필터링의 성능이 개선된다. 상기 설명한 바와 같이, c1 및 c2는 스캔라인을 따르는 상수이고; 따라서 (c1*c1+c2*c2)량은 각각의 스캔라인의 시작에서만 한번 계산된다. 등식 (9) 및 (10)의 c3 및 c4는 선형 량임을 또한 유의해야 한다. 따라서, (c3*c3+c4*c4)량이, 스캔라인의 시작에서, 픽셀(x,y)에서 계산된다면, 스캔라인의 다음 픽셀에서, 픽셀(x+1,y)에서,
Figure 112003033112041-pct00025
삭제
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삭제
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그리고, 픽셀(x+2,y)에서,
Figure 112003033112041-pct00026
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이다. 그러므로, 만일 미분계수 c3 및 c4가 각각의 스캔라인의 시작에서 계산된다면, c3 및 c4는 스캔라인을 따라 각각의 픽셀에 대해 계산되지 않는다.
도 6은 제 2 실시예의 3선형 필터링을 이용하여 픽셀을 렌더링하는 흐름도이다. 동작은 단계(602)에서 시작하며, 여기서 다각형의 스캔라인이 렌더링을 위해 선택된다. 각각의 스캔라인의 시작에서 삼각형 엔진은 등식(7) 및 (8)을 이용하여, 단계 604에서 스캔라인의 x-좌표에 대해 두 개의 텍스처 값의 각각을 위한 스캔라인 그래디언트를 계산된다. (c1*c1+c2*c2) 량은 스캔라인 그래디언트를 사용하여 계산된다. 각각의 스캔라인의 시작에서의 스캔라인 그래디언트를 계산하는 것에 뒤 이어, 삼각형 엔진은 단계 606에서 스캔라인의 y-좌표에 대해 스캔라인의 제 1 픽셀을 위한 픽셀 그래디언트를 계산한다. 픽셀 그래디언트는 등식 (9) 및 (10)을 이용하여 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 계산된다. 픽셀 그래디언트에 대한 미분계수가, 단계(608)에서 다음 공식과,
Figure 112003033112041-pct00027
Figure 112003033112041-pct00028
등식 (15)에 따라 계산된다. 픽셀 그래디언트는 미분계수를 이용하여 각각의 픽셀에 대해 구해지므로써, 각각의 픽셀에 대한 픽셀 그래디언트의 개별적인 계산을 제거한다. (c1*c1+c2*c2) 량은 스캔라인 그래디언트를 사용하여 계산되고, (c3*c3+c4*c4)량은 픽셀 그래디언트를 사용하여 계산된다. 실시예에서, 이들 계산은 각각의 스캔라인에 대해, 20번의 승산 동작, 6번의 감산 동작, 5번의 가산 동작 및 2번의 좌측-시프트 동작이 수행되었지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않는다. 실시예에서, 각각의 스캔라인에 대해 두 클록 사이클에 걸쳐 최대 Rho 상수를 계산하기 위해 10개의 승산자가 사용되었고, 이 계산은 픽셀이 현재 스캔라인에 대해 렌더링되는 반면에 연속적인 스캔라인에 대해 수행될 수 있다.
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단계(610)에서, (c1*c1+c2*c2)량과 (c3*c3+c4*c4)량이 비교되고; 단계(612) 에서 두 개의 양중 큰 것이 대응하는 픽셀에 대한 Rho 상수항이도록 선택된다. 한 실시예에서, 최대 Rho 상수 계산은 각각의 픽셀에 대해 두 번의 덧셈 동작과 한 번의 비교동작이 수행되지만 실시예는 이에 한정되지 않는다.
최대 Rho 상수를 결정하는 것에 뒤이어, 삼각형 엔진은 등식(2)를 사용하여 단계(614)에서 각각의 픽셀에 대한 LOD를 계산한다. 각각의 픽셀에 대한 LOD 값은 단계(616)에서 대응하는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하기 위해 사용된다. 픽셀은 단계(618)에서 렌더링된다. 단계(620)에서, 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되었는 지의 여부에 대한 결정이 행해진다. 만일 현재 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되지 않았다면, 동작은 단계(610)로 계속된다. 만일 현재 스캔라인의 모든 픽셀이 렌더링되었다면, 동작은 단계(622)로 계속되며, 여기서 현재 다각형의 모든 스캔라인이 렌더링되었는 지의 여부에 대한 결정이 행해진다. 만일 현재 다각형의 모든 스캔라인이 렌더링되지 않았다면, 동작은 단계(602)로 계속되며, 여기서 다각형의 새로운 스캔라인이 렌더링을 위해 선택된다. 만일 현재 다각형의 모든 스캔라인이 렌더링되었다면, 현재 다각형에 대한 동작은 종료된다.
이와같이, 픽셀 당 MIP 매핑 및 3선형 필터링을 위한 방법 및 장치가 개시되었다. 상기한 이들 특정 장치 및 방법은 본 발명의 원리를 단지 예시하는 것이다. 당업자는 형태 및 상세 사항 면에서 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변경을 행할 수 있다. 본 발명이 특정한 바람직한 실시예와 관련하여 설명되었을 지라도, 이에 제한되는 것으로 고려되지 않아야 한다. 그보단, 본 발명이 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.

Claims (26)

  1. 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법에 있어서,
    픽셀을 렌더링하는 데 사용하기 위해 복수의 텍스처 맵중 하나의 텍스처 맵을 선택하는 단계로서, 각각의 스캔라인에 대해, 스캔라인 그래디언트는 스캔라인의 제 1 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한 번 계산되는 상기 단계; 및
    스캔라인 그래디언트, 및 픽셀 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 미분계수중 적어도 하나를 이용하여, 각각의 픽셀에 대해, 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는 데 사용되는 최대 척도 인수를 계산하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    스캔라인 그래디언트는 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한번 계산되고, 여기서 스캔라인 그래디언트는 다음 공식,
    c1 = (q * dup/dx - up * dq/dx) ,
    c2 = (q * dvp/dx - vp * dq/dx) ,
    을 사용하여 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    스캔라인의 각각의 픽셀에 대해, 픽셀 그래디언트는 스캔라인의 제 2 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 한번 계산되고, 픽셀 그래디언트는 최대 척도 인수를 계산하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    픽셀 그래디언트는 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 계산되고, 여기서 스캔라인 픽셀 그래디언트는 다음 공식,
    c3 = (q * dup/dy - up* dq/dy) ,
    c4 = (q * dvp/dy - vp * dq/dy) ,
    을 사용하여 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    최대 척도 인수는 Rho이고, 여기서 Rho는 스크린 픽셀에 대한 소스 텍셀의 최대화된 비율이고, Rho는 다음 공식,
    Rho = MAX[(c1*c1 + c2*c2),(c3*c3 + c4*c4)]/(q*q)를 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    각각의 스캔라인에 대해 픽셀 그래디언트의 미분계수는 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한 번 수행되고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 최대 척도 인수를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    픽셀 그래디언트의 미분계수는 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 계산되고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 다음 공식,
    delta c3 = (dq/dx * dup/dy - dup/dx * dq/dy)
    delta c4 = (dq/dx * dvp/dy - dvp/dx * dq/dy)
    을 사용하여 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    복수의 텍스처의 각각에 대해 복수의 텍스처 맵을 생성하는 단계를 더 포함하고, 각각의 텍스처 맵은 상이한 레졸루션으로 렌더링되는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    제1 위치 좌표는 X-좌표이고, 제2 위치 좌표는 Y-좌표인 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상세 레벨(LOD)을 계산하는 단계를 더 포함하고, 여기서 LOD = log2(Rho) 이고, LOD는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 3차원(3D) 그래픽스 생성 방법.
  11. 컴퓨터 시스템에 있어서,
    메모리; 및
    이 메모리에 연결된 프로세서 서브시스템을 포함하고,
    상기 프로세서 서브시스템은 픽셀을 렌더링하는데 사용하기 위해 복수의 텍스처 맵중 하나를 선택함으로써 3차원 그래픽스를 생성하고, 여기서 각각의 스캔라인에 대해 스캔라인 그래디언트는 스캔라인의 제 1 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한번 계산되고,
    상기 프로세서 서브시스템은 스캔라인 그래디언트, 및 픽셀 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 미분계수중 적어도 하나를 사용하여 각각의 픽셀에 대한 최대 척도 인수를 계산하고, 최대 척도 인수는 픽셀을 렌더링하기 위해 텍스처 맵을 선택하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  12. 제 11 항에 있어서,
    프로세서 서브시스템은 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한번 스캔라인 그래디언트를 계산하고, 여기서 스캔라인 그래디언트는 다음 공식,
    c1 = (q* dup/dx - up* dq/dx) ,
    c2 = (q* dvp/dx - vp* dq/dx) ,
    을 사용하여 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 컴퓨터 시스템.
  13. 제 11 항에 있어서,
    스캔라인의 각각의 픽셀에 대해 프로세서 서브시스템은 스캔라인의 제 2 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트를 한번 계산하고, 여기서 픽셀 그래디언트는 최대 척도 인수를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  14. 제 13 항에 있어서,
    픽셀 그래디언트는 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 계산되고, 여기서 스캔라인 픽셀 그래디언트는 다음 공식,
    c3 = (q* dup/dy - up* dq/dy) ,
    c4 = (q* dvp/dy- vp * dq/dy) ,
    을 사용하여 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서,
    최대 척도 인수는 Rho이고, 여기서 Rho는 스크린 픽셀에 대한 소스 텍셀의 최대화된 비율이고, Rho는 다음 공식,
    Rho = MAX[(c1*c1 + c2*c2),(c3*c3 + c4*c4)]/(q*q) 를 사용하여 계산되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  16. 제 11 항에 있어서,
    프로세서 서브시스템은 각각의 스캔라인에 대한 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트의 미분계수를 스캔라인의 시작에서 한 번 계산하고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 최대 척도 인수를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    프로세서 서브시스템은 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트의 미분계수를 계산하고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 다음 공식,
    delta c3 = (dq/dx * dup/dy - dup/dx * dq/dy)
    delta c4 = (dq/dx * dvp/dy - dvp/dx * dq/dy)
    을 사용하여 계산하고, u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 컴퓨터 시스템.
  18. 제 11 항에 있어서, 상기 프로세서 서브시스템은,
    복수의 텍스처의 각각에 대해, 각각이 상이한 레졸루션으로 렌더링되는 복수의 텍스처 맵을 생성하고; 및
    상세 레벨(LOD)을 계산하도록 더욱 구성되어 있고, 여기서, LOD = log2(Rho) 이고, LOD는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는데 사용되는 것을 특징으로 컴퓨터 시스템.
  19. 프로세싱 시스템에서 실행될 때, 상기 시스템으로 하여금,
    픽셀을 렌더링하는데 사용하기 위해 복수의 텍스처 맵중 하나를 선택하는 단계로서, 각각의 스캔라인에 대해 스캔라인 그래디언트는 스캔라인의 제1 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한 번 계산되는 상기 단계; 및
    스캔라인 그래디언트, 및 픽셀 그래디언트와 픽셀 그래디언트의 미분계수중 적어도 하나를 이용하여, 각각의 픽셀에 대해, 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하기 위해 사용되는 최대 척도 인수를 계산하는 단계로 이루어지는,
    3차원(3D) 그래픽스를 생성하는 단계를 수행하게 하는 실행가능 명령을 포함하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한번 스캔라인 그래디언트를 계산하도록 하고, 여기서 스캔라인 그래디언트는 다음 공식,
    c1 = (q* dup/dx - up* dq/dx) ,
    c2 = (q* dvp/dx - vp* dq/dx) ,
    에 따라서 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  21. 제 19 항에 있어서,
    상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 스캔라인의 각각의 픽셀에 대해 스캔라인의 제2 위치 좌표에 관하여 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트를 계산하도록 하고, 여기서 픽셀 그래디언트는 최대 척도 인수를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  22. 제 21 항에 있어서,
    상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트를 계산하도록 하고, 여기서 스캔라인 픽셀 그래디언트는 다음 공식,
    c3 = (q* dup/dy - up * dq/dy) ,
    c4 = (q* dvp/dy- vp * dq/dy) ,
    에 따라서 계산되고, 여기서 u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  23. 제 22 항에 있어서,
    최대 척도 인수는 Rho이고, 여기서 Rho는 스크린 픽셀에 대한 소스 텍셀의 최대화된 비율이고, 상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 다음 공식,
    Rho = MAX[sqrt(c1*c1 + c2*c2), sqrt(c3*c3 + c4*c4)]/(q*q) 에 따라서 Rho를 계산하도록 하는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  24. 제 19 항에 있어서,
    각각의 스캔라인에 대해 상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 픽셀 그래디언트의 미분계수를 복수의 텍스처 값의 각각에 대해 스캔라인의 시작에서 한 번 계산하도록 하고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 최대 척도 인수를 계산하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금 두 개의 텍스처 값의 각각에 대해 픽셀 그래디언트의 미분계수를 계산하도록 하고, 여기서 픽셀 그래디언트의 미분계수는 다음 공식,
    delta c3 = (dq/dx * dup/dy - dup/dx * dq/dy)
    delta c4 = (dq/dx * dvp/dy - dvp/dx * dq/dy)
    에 따라서 계산되고, u 및 v는 텍스처 값이고, x 및 y는 텍셀의 스크린 위치 값이고, q는 거리 값인 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
  26. 제 19 항에 있어서,
    상기 실행가능 명령은 상기 시스템으로 하여금,
    복수의 텍스처의 각각에 대해, 각각이 상이한 레졸루션으로 렌더링되는 복수의 텍스처 맵을 생성하는 단계; 및
    상세 레벨(LOD)을 계산하는 단계를 더 수행하도록 하고,
    여기서 LOD = log2(Rho) 이고, LOD는 픽셀을 렌더링하기 위한 텍스처 맵을 선택하는데 사용되는 것을 특징으로 하는 컴퓨터 판독가능 기록매체.
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