KR101140460B1 - 그래픽 시스템, 꼭지점 데이터의 타일 기반 변환 방법 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 - Google Patents

그래픽 시스템, 꼭지점 데이터의 타일 기반 변환 방법 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 꼭지점 데이터(vertex data)를 스크린(111) 상에 디스플레이할 출력 이미지로 타일(tile) 기반으로 변환하는 그래픽 시스템에 관한 것이다. 상기 꼭지점 데이터는 다각형들의 세트에 의해서 객체를 표현하며, 상기 이미지 내의 각각의 꼭지점(q1,q2,...,q12)에 대한 3D 공간 좌표를 적어도 포함한다. 하나의 다각형은 적어도 3 개의 꼭지점들(q1,q2,...,q12)로 구성된다. 이 시스템은 상기 이미지를 다수의 타일(t21,t22,t23)로 하위분할하고, 각각이 적어도 하나의 다각형의 시퀀스를 포함하는 다수의 다각형 스트립(q1-q12)을 결정하는 타일 프로세서를 포함한다. 이 타일 프로세서는 상기 각 다각형 스트립(q1-q12)에 대하여 하위 스트립들(q3-q10)을 결정한다. 각 하위 스트립(q3-q10)은 다수의 타일(t21,t22,t23) 중 하나의 타일과 적어도 부분적으로 중첩하는 상기 다각형 스트립(q1-q12) 중의 다각형들을 포함한다. 이 단일의 타일(t21,t22,t23)의 프로세싱 동안, 오직 하위 스트립(q3-q10), 즉 상기 단일의 타일(t21,t22,t23)과 적어도 부분적으로 중첩하는 다각형들만이 프로세싱되어야 한다.

Description

그래픽 시스템, 꼭지점 데이터의 타일 기반 변환 방법 및 컴퓨터 판독가능한 저장 매체{TILE BASED GRAPHICS RENDERING}
본 발명은 꼭지점 데이터(vertex data)를 스크린 상에 디스플레이할 출력 이미지로 타일 기반 변환(tile by tile converting)하는 그래픽 시스템에 관한 것으로, 상기 꼭지점 데이터는 다각형들의 세트에 의해서 객체를 표현하며, 하나의 다각형은 적어도 3 개의 꼭지점들로 구성된다.
유럽 특허 EP 1127337은 특히 삼각형인 평면 다각형들의 세트에 의해서 각 객체를 이미지로 표현하는 3D 컴퓨터 생성형 이미지를 쉐이딩(shading)하는 장치를 개시하고 있다. 꼭지점 좌표(x,y,z)가 삼각형의 각 꼭지점에 대해 제공된다. 삼각형은 삼각형 스트립의 일부로서 제공될 수 있으며, 만일 이렇게 삼각형이 삼각형 스트립의 일부로서 제공되지 않는다면, 각 꼭지점들을 서로 비교함으로써, 삼각형들이 스트립들로 변환될 수 있다. 스트립은 보다 적은 메모리 면적을 차지하는데, 그 이유는 3n 개의 꼭지점 대신에 오직 n+2 개의 꼭지점만이 n 개의 삼각형을 저장하는데 요구되기 때문이다. 또한, 스트립 내의 모든 객체들을 지시하기 위해서 오직 하나의 포인터만이 요구된다.
상기 문헌 EP 1127337에 개시된 방법에 따르면, 한 타일에 대해서 그래픽을 렌더링하기 위해서, 이 타일과 중첩하는 스트립의 모든 삼각형들이 프로세싱된다. 가령, 50 개의 타일과 중첩하는 삼각형 스트립의 일부인 삼각형은 자신이 단일 타일과만 중첩하는 경우에도 50 번 프로세싱을 받는다.
본 발명의 목적은 스크린 상에 이미지를 보다 효과적으로 디스플레이할 수 있는 서두에서 언급된 그래픽 시스템을 제공하는 것이다. 본 발명은 특허 청구 범위의 독립항들에 의해서 규정된다. 종속항들은 유리한 실시예들을 규정한다.
상기 목적은 상기 그래픽 시스템이 상기 이미지 내의 상기 각각의 꼭지점에 대한 3D 공간 좌표를 적어도 포함하는 상기 꼭지점 데이터를 수신하는 입력부와, 상기 이미지를 다수의 타일로 하위분할하고, 각각이 적어도 하나의 다각형의 시퀀스를 포함하는 다수의 다각형 스트립━상기 다각형 스트립 중 각각의 후속하는 다각형은 이에 선행하는 다각형과 한 변(side)을 공유함━을 결정하며, 상기 각 다각형 스트립에 대하여, 각각이 상기 다수의 타일 중 하나의 타일과 적어도 부분적으로 중첩하는 상기 다각형 스트립 중의 다각형들을 포함하는 하위 스트립들을 결정하고 상기 하나의 타일을 상기 중첩하는 하위 스트립과 연관시키는 타일 프로세서와, 상기 타일에 대한 디스플레이 목록━상기 디스플레이 목록은 상기 타일과 연관된 하위 스트립들 각각의 식별부를 포함함━을 포함하는 다각형 타일 데이터베이스와, 상기 스크린 상에 디스플레이할 이미지의 렌더링을 가능하게 하는 출력부를 포함함으로써 실현된다.
본 발명에 따른 그래픽 시스템은 다각형 스트립이 영향을 주는 타일의 개수와 상관없이, 어느 타일이 다각형에 의해서 중첩되는지를 결정하는 테스트를 하나의 다각형에 대해서 오직 한번의 테스만으로 하면 된다. 이러한 테스트는 꼭지점 데이터가 입력부에서 수신된 후에 타일 프로세서에 의해서 수행된다. 동일한 타일을 중첩하는 다각형 스트립 중의 다각형들은 함께 이 타일과 연관된 하위 스트립을 형성한다. 각 타일에 대해서, 중첩하는 서브 스트립들의 목록이 다각형 타일 데이터베이스에 의해서 관리된다. 각 타일의 후속 프로세싱 동안, 해당 단일 타일과 중첩하는 다각형들만이 사용되기 때문에 어떠한 추가적 테스트도 요구되지 않는다. 반면에, 하위 스트립 대신에 각 타일에 대해서 전체 다각형 스트립들이 프로세싱되는 경우에는, 다각형이 해당 타일을 중첩하고 있는지의 여부를 결정하는 테스트는 매 타일 및 이 특정 타일과 중첩하는 다각형 스트립의 일부인 매 다각형마다 수행되어야 한다. 따라서, 가령, 50 개의 타일에 영향을 주고 있는 100 개의 다각형들로 구성된 스트립의 경우에, 상기 공지된 장치는 5000 번의 테스트를 필요로 하지만, 본원 발명에 따른 그래픽 시스템은 오직 100 번의 테스트만을 요구한다.
3D 공간 좌표는 모델 공간 좌표, 실제 공간 좌표, 시야 공간 좌표, 스크린 공간 좌표 또는 다른 공간으로부터의 좌표일 수 있으며, 이로써 이러한 좌표들은 스크린 공간으로 맵핑될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 해당 타일과 연관된 하위 스트립 각각의 식별부가 하위 스트립의 제 1 꼭지점을 지시하는 참조부, 하위 스트립의 최종 스트립을 지시하는 참조부 및/또는 하위 스트립 내의 꼭지점의 개수를 포함한다.
이러한 하위 스트립을 지시하는 참조부를 사용함으로써, 하위 스트립들을 별도의 다각형 하위 스트립들로 저장할 필요가 없어진다. 대신에, 다각형 스트립들이 전체적으로 저장된다. 이로써, 요구되는 메모리 크기가 저감되고 요구되는 메모리 대역폭도 저감된다.
본 발명의 이러한 측면들 및 다른 측면들은 이후에 설명되는 실시예를 참조하면 분명하게 이해될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 그래픽 시스템의 실시예의 블록도,
도 2는 꼭지점 캐시(vertex cache)를 포함하는 그래픽 시스템의 블록도,
도 3은 스크린 상에 디스플레이된 다각형 스트립의 도면,
도 4는 가능한 TTDB 데이터 구조를 개략적으로 도시한 도면,
도 5는 2 개의 타일과 중첩하는 다각형을 도시한 도면,
도 6은 RGBA 픽셀 값을 계산하는 프로세스의 흐름도,
도 7a 내지 도 7c는 몇몇 꼭지점 캐시의 동작을 설명하는 도면.
도 1은 본 발명에 따른 그래픽 시스템의 개략도이다. 이 시스템은 꼭지점 데이터 및 텍스처 데이터를 포함하는 그래픽 데이터를 수신하는 입력부(101)를 포함한다. 상기 텍스처 데이터는 텍스처 맵들을 포함하고 텍스처 메모리(106) 내에 저장된다. 꼭지점 데이터는 디스플레이될 그래픽 이미지 내의 모든 꼭지점들의 정보 및 다각형들의 구성을 가능하게 하는 접속 정보를 포함한다. 이 정보는 가령 스크린 공간에서 꼭지점 위치를 규정하는 스크린 공간 좌표 (x,y,z) 및 텍스처 공간에서 꼭지점 위치를 규정하는 텍스처 좌표 (u,v) 및 꼭지점 색상(R,G,B)과 투명도(A)를 규정하는 RGBA 값들을 포함한다. 입력부(101)에서의 그래픽 데이터는 컴퓨터 게임 또는 비디오 클립 재생 프로그램과 같은 그래픽 프로그램(112)에 제공된다. 그래픽 프로그램은 스크린 공간 좌표를 제공하거나 모델 공간 좌표, 실제 공간 좌표 또는 시야 공간 좌표와 같은 다른 3D 공간 좌표를 제공한다. 그래픽 프로그램이 스크린 공간 좌표를 제공하지 않는다면, 꼭지점 좌표 변환 및 광원 처리 장치(도시되지 않음)가 다른 3D 공간 좌표를 스크린 공간 좌표로 맵핑하고 스크린 공간 좌표를 입력부로 제공하기 위해서 사용된다.
꼭지점 데이터가 타일 프로세서(102) 상으로 전달된다. 타일 프로세서(102)는 이 데이터를 다각형 스트립으로서 수신하거나 꼭지점 데이터를 다각형 스트립으로 변환하고 이 사전 프로세싱된 데이터를 다각형 타일 데이터베이스로 지칭되는 데이터 구조 내에 저장한다. 통상적으로, 다각형은 삼각형이지만 사각형 또는 오각형과 같은 다른 다각형들이 사용될 수 있다. 삼각형을 사용할 때에, 다각형 타일 데이터베이스는 삼각형 타일 데이터베이스(TTDB)(103)로 지칭된다. 이후에 기술되는 대부분의 실시예들은 삼각형을 사용할 것이다. 그러나, 본 기술 분야의 당업자는 삼각형 대신에 사각형, 오각형 등과 같은 다른 다각형도 쉽게 사용할 있을 것이다. 꼭지점을 다각형으로 변환하는 것은 근방의 꼭지점들을 비교하여 유사한 꼭지점들을 그룹화함으로써 실현될 수 있다. 본 발명에 따른 그래픽 시스템에서, 이웃하면서 유사한 다각형들은 다각형 스트립으로 변환된다. 다각형 스트립은 적어도 하나의 다각형의 시퀀스를 포함하며, 각각의 후속하는 다각형은 자신의 선행하는 다각형과 한 변을 공유한다. 삼각형들을 사용하는 대신에 삼각형 스트립들을 사용함으로써 그래픽 시스템에서 요구되는 메모리 크기 및 대역폭이 저감되는데, 그 이유는 삼각형 스트립을 사용하면 오직 하나의 꼭지점만이 새로운 삼각형을 규정하는데 필요하며 오직 하나의 포인터만이 스트립 내의 모든 꼭지점들을 지시하는데 요구되기 때문이다. 개별 삼각형을 사용하는 경우에, 3 개의 꼭지점이 새로운 삼각형을 규정하기 위해서 요구된다. 각 타일에 대해서, 타일 프로세서(102)는 다각형 스트립 중 어느 부분이 해당 타일과 중첩하는지를 결정한다. 이어서, 다수의 타일 중 하나의 특정 타일과 중첩하는 다각형들을 포함하는 하위 스트립이 규정된다. 다각형이 타일과 중첩하는지의 여부를 결정하는 예시적인 알고리즘이 도 5를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
한 타일과 중첩하는 모든 하위 스트립들의 기하 구조 데이터 및 제 1 꼭지점에 대한 포인터가 TTDB(103) 내에 저장된다. TTDB(103)는 해당 타일과 중첩하는 각각의 하위 스트립에 대한 포인터와 함께 해당 타일에 대한 디스플레이 목록을 포함한다. TTDB(103)의 구조가 도 4를 참조하여 이후에 설명될 것이다. 래스터라이저(105)는 TTDB(103) 및 텍스처 메모리(106)로부터의 데이터를 RGBA 픽셀 값으로 변환시킨다. 래스터라이저(105)에 의해서 수행되는 프로세스에 대한 상세한 설명은 도 5를 참조하여 이후에 설명될 것이다. 래스터라이저(105)에 의해서 계산된 타일에 대한 RGBA 픽셀 값은 RGBA 타일 버퍼(108) 내에 기록된다. RGBA 픽셀 값들은 가능하게는 그 (x,y) 픽셀 좌표에 대해서 Z 타일(107)로부터 깊이(z) 값을 판독하는 단계를 포함하는 깊이 테스트에 의존한다. 한 타일에 대한 모든 RGBA 픽셀 값들이 산출되면, RGBA 타일이 RGBA 프레임 버퍼(110)로 복사된다. 그래픽 이미지의 모든 타일 내의 모든 픽셀에 대한 RGBA 픽셀 값이 프레임 버퍼에 존재하면, 이 그래픽 이미지는 디스플레이 스크린(111) 상에 디스플레이되거나 빔 발생기로 전송된다.
타일 프로세서(102) 및 래스터라이저(105)와 같은 데이터 프로세싱 유닛 및 이 데이터 프로세싱 유닛에 의해 사용된 정보를 임시적으로 저장하는 RGBA 타일 버퍼(108)와 같은 소형 메모리 버퍼들은 통상적으로 그래픽 프로세싱 칩(100)의 일부이다. TTDB(103), 텍스처 메모리(106) 및 RGBA 프레임 버퍼(109)와 같은 대형 메모리들은 통상적으로 오프-칩 형태로 실현된다. 3D 그래픽은 오프 칩 텍스처 메모리와 온 칩 프로세싱 유닛 간에 대량의 트래픽을 요구한다. 전체 다각형 스트립을 사용하는 대신에 하위 스트립을 사용함으로써 이러한 데이터 트래픽이 크게 감소될 수 있다. 한 타일이 프로세싱되고 있으면, 이러한 프로세싱은 해당 타일을 중첩하는 다각형들과만 관련된다. 전체 다각형 스트립을 사용하는 경우에는, 스트립의 오직 일부분만이 현재 프로세싱되고 있는 타일과 실제적으로 중첩할지라도, 스트립의 각 다각형이 프로세싱되어야만 한다. 또한, 본 발명에 따른 방법을 사용하면, 요구되는 컴퓨터 자원이 크게 감소된다.
도 2는 도 1에 도시된 실시예와 유사하지만 꼭지점 캐시(204)를 더 포함하는 그래픽 시스템의 실시예를 도시하고 있다. 몇몇 다각형들은 하나 이상의 타일과 중첩한다. 따라서, 이들 다각형은 하나 이상의 하위 스트립의 일부이다. 이들 다각형의 꼭지점 데이터는 몇 개의 타일의 프로세싱 동안에 사용될 것이다. 도 2에 도시된 그래픽 시스템에서, 꼭지점 데이터는 온 칩 꼭지점 캐시(204) 내에 임시적으로 저장된다. 온 칩 꼭지점 캐시(204)를 사용함으로써, 오프 칩 메모리로부터의 데이터 트래픽이 더 감소된다.
그래픽 시스템의 바람직한 실시예에서, 꼭지점 캐시(204)는 신중하게 선정된 꼭지점만을 관리한다. 가령, 오직 하나의 타일과만 중첩하는 다각형들의 꼭지점은 오직 한번 프로세싱될 것이며 꼭지점 캐시(204)에서는 관리될 필요가 없다. 또한, 이미 프로세싱된 타일들과만 중첩하는 꼭지점들도 꼭지점 캐시(204)에서 관리될 필요가 없다. 이러한 지능형 캐시 관리는 다각형이 다시 사용될지의 여부를 결정하기 위해서 타일 대 타일 프로세싱 방향을 다각형 스트립에서의 다각형 대 다각형 방향과 비교하는 것을 포함한다. 가령, 다각형이 제 1 타일 및 상기 제 1 타일의 상부에 이웃하는 타일인 제 2 타일과 중첩하고 타일 대 타일 횡단 방향이 좌측에서 우측으로 되고 상부에서 하부로 되면, 이 다각형은 다시 프로세싱되지 않을 것이며 꼭지점 캐시(204) 내에 관리될 필요가 없다. 이와 반대로, 타일 대 타일 프로세싱 방향이 다각형 대 다각형 방향과 동일하면, 중첩하는 다각형은 다시 사용될 것이며 꼭지점 캐시(204)에서 관리되어야 한다. 이러한 효율적인 캐시 관리로 인해서 꼭지점 캐시(204)에 대해서 요구되는 메모리 크기가 감소되고 그래픽 프로세싱 칩(100)에 대해서 요구되는 크기도 감소된다. 이러한 효율적인 캐시 관리의 실례가 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 이후에 설명될 것이다.
도 3은 스크린 상에 디스플레이된 다각형 스트립(30)을 도시한다. 이 스크린은 12 개의 타일(t1 내지 t12)로 분할된다. 이 타일 크기는 가령 온 칩 메모리의 크기, 프로세싱 전력, 스크린 크기 및 이미지 복잡 정도에 따라서 선정된다. 가령 320*240 해상도를 갖는 이동 전화 스크린은 32*16 픽셀로 구성된 10*15 개의 타일로 분할된다. 도 3에서, 하나의 삼각형 스트립(30)이 스크린 상에 디스플레이된다. 이 삼각형 스트립(30)은 3 개의 타일(t5,t6,t7)과 중첩한다. 본 발명에 따른 그래픽 시스템에서, 타일 프로세서(102)는 하위 스트립을 규정하는데, 이 하위 스트립 각각은 타일들 중 하나의 타일과 적어도 부분적으로 중첩하는 다각형 스트립 중의 다각형들을 포함한다. 도 3에서, 3 개의 하위 스트립들이 규정된다. 타일(t5)와 중첩하는 하위 스트립은 꼭지점(v3)에서 시작하여 꼭지점(v9)에서 끝나고, 타일(t6)과 중첩하는 하위 스트립은 꼭지점(v6)에서 꼭지점(v14)으로 연장되고, 타일(t7)과 중첩하는 하위 스트립은 꼭지점(v11)에서 꼭지점(v14)으로 연장된다. 타일(t5)의 프로세싱 동안, 꼭지점(v3 내지 v9)이 TTDB(103)로부터 검색된다. 꼭지점(v3 내지 v9)은 타일(t6)의 프로세싱 동안에 재사용되기 위해서 꼭지점 캐시(204) 내에 저장된다.
도 4는 가능한 TTDB 데이터 구조를 개략적으로 도시하고 있다. TTDB는 꼭지점 데이터를 갖는 이미지 버퍼를 포함한다. 이미지 버퍼는 꼭지점 어레이(44) 및 텍스처 포인터 어레이(41)를 포함한다. 꼭지점 어레이(44)는 꼭지점과 관련된 기하 구조 데이터를 포함한다. 꼭지점은 XYZUVRGBA-속성((x,y,z) 좌표는 스크린 공간 또는 다른 3D 공간에서 꼭지점의 위치에 대한 것이며, (u,v) 좌표는 텍스처 공간에서의 꼭지점의 위치에 대한 것이고, RGBA 색상 값은 꼭지점의 색상 및 투명도를 규정함)을 사용하여 코딩된다. 텍스처 포인터 어레이(41)는 텍스처 메모리(106) 내에 저장된 텍스처 맵에 대한 포인터를 포함한다.
TTDB는 각 타일에 대한 디스플레이 목록을 포함한다. 타일(t5)(도 3 참조)에 대한 디스플레이 목록 및 타일(t3)(도 3 참조)에 대한 디스플레이 목록이 도 4에 도시되어 있다. 이 디스플레이 목록들은 적어도 2 개의 타입의 엔트리를 포함하는데, 한 타입의 엔트리(45,47)는 꼭지점 어레이(44) 내의 꼭지점 데이터를 지시하는 꼭지점에 대한 인덱스 또는 포인터를 가능하게는 포함하며, 다른 타입의 엔트리(46,48)는 상태 변경 엔트리이다. s 엔트리에 의해 포함되는 상태 변경 데이터는 텍스처 포인터 어레이에 대한 인덱스이거나 소정의 상태가 변경되어야 함을 표시하는 코드일 수 있다. 포그(fog), 광원 처리 및 다른 인에이블/디스에이블 OpenGL 특징과 같은 다른 상태 변경은 s 엔트리 내로 직접 인코딩된다.
각 꼭지점 포인터는 하위 스트립의 제 1 꼭지점을 지시한다. 가령, 타일(t5)에 대한 디스플레이 목록(42)은 도 3에 도시된 하위 스트립의 제 1 꼭지점(v3)에 대한 꼭지점 포인터(45)를 포함하고 상태 변경 엔트리(46)는 텍스처 포인터 어레이(41) 내의 텍스처 포인터(49)에 대한 인덱스를 포함한다. 하위 스트립의 모든 꼭지점들이 파이프라인의 동일한 상태를 사용하여 프로세싱된다. 하위 스트립의 최종 꼭지점이 프로세싱되었다면, 다음 꼭지점 포인터가 지시하는 다음 하위 스트립의 프로세싱이 개시된다. 새로운 텍스처 상태 변경 엔트리에 도달할 때까지, 스트립 내의 모든 삼각형들이 동일한 텍스처를 사용하여 프로세싱된다.
하위 스트립의 단부는 각 꼭지점에 대해서 이 꼭지점이 해당 타일과 중첩하는 삼삭형의 일부인지를 검사함으로써 결정된다. 그래픽 시스템의 일 실시예에서, 디스플레이 목록은 각각의 하위 스트립의 길이 또는 하위 스트립의 최종 꼭지점에 대한 포인터를 더 포함한다. 이러한 실시예에서, 타일을 렌더링할 때에, 각 꼭지점에 대해서 이 꼭지점이 프로세싱되고 있는 하위 스트립의 일부인지의 여부를 검사하는 단계가 필요 없다.
도 5는 타일(C,D)과 중첩하는 다각형(50)을 도시한다. 어느 타일이 삼각형(50)에 의해서 중첩되는지를 결정하는 예시적인 알고리즘은 다음과 같은 단계를 포함한다.
1. 삼각형을 구성하는 꼭지점들의 최소 x 좌표 값(xmin), 최대 x 좌표 값(xmzx), 최소 y 좌표 값(ymin) 및 최대 y 좌표 값(ymzx)을 결정함으로써 삼각형을 둘러싸는 경계 박스를 생성하는 단계
2. 모든 타일의 전체 세트와 함께 개시하는 단계
3. 최소 x 좌표 값보다 작은 최대 x 값을 갖는 모든 타일을 제외시키는 단계
4. 최대 x 좌표 값보다 큰 최소 x 값을 갖는 모든 타일을 제외시키는 단계
5. 최소 y 좌표 값보다 작은 최대 y 값을 갖는 모든 타일을 제외시키는 단계
6. 최대 y 좌표 값보다 큰 최소 y 값을 갖는 모든 타일을 제외시키는 단계
이로써, 남아 있는 타일의 세트 내의 모든 타일들은 삼각형에 의해서 중첩된다. 도 1에 도시된 그래픽 시스템에서, 이러한 알고리즘은 타일 프로세서(102)에 의해서 실행된다. 어느 삼각형이 어느 타일을 중첩하는지를 결정하기 위해서 다른 알고리즘이 사용될 수 있다. 다각형이 삼각형이 아니라 사각형, 오각형 또는 다른 타입의 다각형이어도, 동일한 알고리즘이 사용될 수 있다.
상술된 알고리즘으로, 기본적으로는, 타일과 다각형의 경계 박스의 중첩이 검출된다. 다각형이 가령 도 3에 도시된 3 개의 타일(t2,t3,t7)을 중첩하면, 다각형 그 자체는 이 경우에는 타일(t6)인 네번째 타일과는 중첩하지 않지만 경계 박스는 이 네번째 타일과 중첩한다. 이러한 경우에, 그 타일과 중첩하는 것은 다각형이 아니라 경계 박스일지라도, 이 다각형도 이 타일과 중첩하는 것으로서 규정된다. 이로써, 하위 스트립은 때때로 해당 타일과 실제적으로 중첩하지 않은 다각형을 포함할 수 있다. 그러나, 요구되지 않은 다각형의 꼭지점들이 이웃하는 타일과 함께 사용되기 위해서 꼭지점 캐시(204) 내에 여전히 저장될 수 있다. 이러한 추가적인 다각형은 메모리 크기, 계산 전력 및 대역폭과 같은 시스템 기술적 요구 레벨을 크게 증가시키지는 않는다. 다소 보다 복잡한 알고리즘으로, 어느 타일이 어느 다각형에 의해서 중첩되고 있는지를 정확하게 알 수 있다.
도 6은 래스터라이저(105)에서 RGBA 픽셀 값들을 계산하는 프로세스의 흐름도이다. 제 1 RETR 단계에서, 한 타일의 디스플레이 목록 내의 제 1 하위 스트립의 삼각형의 꼭지점 데이터가 TTDB(103)로부터 검색된다. 이어서, CALC 단계에서, 래스터라이저는 삼각형 내의 모든 픽셀들을 횡단하며 색상, Z 값, (u,v) 텍스처 좌표를 계산하고 이 좌표에 대한 텍셀 색상을 현재의 텍스처 맵으로부터 페치하며 가능하게는 각 픽셀에 대한 다른 속성들도 페치한다.
선택 사양적인 깊이 테스트 단계 COMP에서, 계산된 z 값들이 z 타일 버퍼(107)에 저장된 값들과 비교된다. 이 테스트의 결과에 따라서, 저장된 z 값은 계산된 z 값으로 대체되고 RGBA 색상이 기록 단계 WRT에서 RGBA 타일 버퍼(108)에 저장된다. 다음 단계 MP에서, 동일한 하위 스트립의 보다 많은 삼각형 또는 동일한 타일 상의 보다 많은 하위 스트립들이 프로세싱되어야 하는지의 여부가 검사된다. 만일 그러하다면, 다음 하위 스트립의 다음 삼각형이 제 1 RETR 단계와 함께 시작하면서 프로세싱된다. 만일 그러하지 않다면, 전체 RGBA 타일 버퍼(108)가 프레임 버퍼(110)로 복사된다. 이후에, 다음 단계 MT에서, 프레임 상의 보다 많은 타일들이 프로세싱되어야 하는지의 여부가 검사된다. 만일 그러하다면, 다음 타일의 제 1 하위 스트립의 제 1 삼각형이 제 1 RETR 단계와 함께 다시 시작하면서 프로세싱된다. 만일 그러하지 않다면, 디스플레이 단계 DISP에서, 전체 프레임이 스크린(111) 상에 디스플레이되거나 빔 발생기로 전송된다.
도 7a 내지 도 7c에서는, 효율적인 캐시 관리의 몇몇 실례들이 개시된다. 도 7a에서, 꼭지점(q1-q12)으로 구성된 다각형 스트립(70)이 도시되어 있다. 이 다각형 스트립(70)은 타일(t21,t22,t23)과 중첩한다. 도 7a에서, 하위 스트립(71)은 음영으로 강조되었다. 타일(t22)을 렌더링하기 이전에, 하위 스트립(71)의 꼭지점(q3-q10)이 꼭지점 캐시(204) 내에 이미 존재하지 않는다면 꼭지점 캐시(204) 내부로 로딩되어 오프 칩 메모리에 대한 대역폭 요구 레벨을 최소함으로써 타일을 효율적으로 렌더링하게 한다. 바람직하게는, 꼭지점 캐시(204)는 이미지를 렌더링하기 위해서 계속 필요하게 되는 모든 꼭지점들을 포함한다. 이러한 목적은 한 이미지의 모든 꼭지점 데이터를 포함하기에 충분하게 큰 꼭지점 캐시(204)를 제공함으로써 용이하게 달성될 수 있다. 그러나, 이러한 대형 꼭지점 캐시(204)는 생산 비용 및 칩 면적의 측면에서 볼 때 비용이 많이 든다.
꼭지점 캐시(204)의 바람직한 실시예에서, 타일을 렌더링한 후에, 다른 타일을 렌더링하기 위해서 다시 사용되지 않는 꼭지점들은 다른 타일을 렌더링하기 위해서 필요한 꼭지점들에 의해서 오버라이트된다. 가령, 도 7b의 음영으로 강조된 다각형들을 구성하는 꼭지점(q7-q10)은 타일(t23)을 렌더링하기 위해서 필요하다. 따라서, 꼭지점(q7-q10)은 타일(t22)을 렌더링한 후에 꼭지점 캐시(204) 내에서 관리되어야 한다. 하위 스트립(71)의 다른 꼭지점(q3-q6)은 타일(t23)을 렌더링하기 위해서 필요한 다른 꼭지점들에 의해서 오버라이트된다.
다른 개선된 실시예에서, 타일을 렌더링하기 이전에, 다른 타일을 렌더링하기 위해서 이후에 사용될 꼭지점들은 꼭지점 캐시(204) 내에 로딩된다. 가령, 타일(t22)을 렌더링하기 이전에 또한 하위 스트립(71)의 꼭지점(q3-q10)을 캐싱(caching)하기까지, 타일(t23)을 렌더링하기 위해서 필요한 꼭지점(q11,q12)은 꼭지점 캐시로 로딩된다. 도 7c에서, 음영으로 된 구역은 이 개선된 실시예를 사용할 경우에 타일(t22)을 렌더링하기 이전에 캐싱되는 꼭지점들을 포함한다. 이 실시예로 인해서, 타일을 렌더링하기 위해 필요한 데이터가 꼭지점 캐시(204)로부터 직접 검색되지 않을 가능성이 최소화된다. 이로써, 적은 캐시 충돌이 발생한다.
본 발명은 본 발명을 실행시킬 수 있도록 적응되는 컴퓨터 프로그램, 특히 캐리어 상 또는 내의 컴퓨터 프로그램으로 확장될 수 있다. 이 프로그램은 본 발명에 따른 방법을 구현하는데 있어서 사용되기 적합한 소스 코드, 객체 코드 및 부분적으로 컴파일링된 형태와 같은 중간의 소스 및 객체 코드의 형태 또는 임의의 다른 형태로 구현될 수 있다. 캐리어는 프로그램을 저장할 수 있는 임의의 개체 또는 디바이스일 수 있다. 가령, 캐리어는 CD ROM 또는 반도체 ROM과 같은 ROM과 같은 저장 매체 또는 플로피 디스크 또는 하드 디스크와 같은 자기 기록 매체를 포함한다. 또한, 캐리어는 전기 케이블 또는 광학 케이블을 통해서 또는 무선 수단 또는 다른 수단에 의해서 반송되는 전기 신호 또는 광학 신호와 같은 전송가능한 캐리어일 수 있다. 프로그램이 이러한 신호로 구현되면, 캐리어는 이러한 케이블 또는 다른 디바이스에 의해 구성된다. 이와 달리, 캐리어는 프로그램이 내장된 집적 회로일 수 있으며, 이 집적 회로는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 적응된다.
상술된 실시예들은 본 발명을 한정하기보다는 예시적으로 설명하고 있으며, 본 기술 분야의 당업자들은 다음의 첨부된 청구범위를 일탈하지 않는 수많은 다른 실시예들을 설계할 수 있다. 청구 범위에서, 괄호 안의 임의의 참조 부호들은 해 당 청구항을 한정하는 것으로 해석되지 말아야 한다. 동사 "포함한다" 및 이의 활용어는 그 청구항에서 열거된 단계 또는 구성 요소 이외의 단계 또는 구성 요소의 존재를 배제하지 않는다. 구성 요소의 단수형은 그 구성 요소가 복수 개로 존재하는 것을 배제하지 않는다. 본 발명은 몇 개의 개별 구성 요소들을 포함하는 하드웨어 및 적합하게 프로그램된 컴퓨터에 의해서 구현될 수 있다. 몇 개의 수단을 열거하는 장치 청구항에 있어서, 이들 다수의 구성 요소들은 하나의 하드웨어 및 동일한 하드웨어로 구현될 수 있다. 소정의 수단들이 서로 상이한 종속항에서 인용되었다는 사실은 이들 수단들의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내지 않는다.

Claims (9)

  1. 스크린(111)상에 디스플레이하기 위해 꼭지점 데이터(vertex data)를 출력 이미지로 타일 기반 변환(tile by tile converting)하도록 구성되는 그래픽 시스템으로서,
    상기 꼭지점 데이터는 다각형들의 세트로 객체를 표현하고, 하나의 다각형은 적어도 3개의 꼭지점들(v3,v4,...,v14)로 구성되며,
    상기 그래픽 시스템은,
    상기 이미지 내의 각 꼭지점(v3,v4,...,v14)에 대한 3D 공간 좌표를 적어도 포함하는 상기 꼭지점 데이터를 수신하도록 구성되는 입력부(101)와,
    타일 프로세서(102)로서,
    상기 이미지를 복수의 타일(t1,t2,...,t12)로 하위분할하고,
    다각형 스트립(30)들을 결정하되, 각각의 다각형 스트립(30)은 적어도 하나의 다각형의 시퀀스를 포함하고, 상기 다각형 스트립에서 후속하는 각각의 다각형은 그 앞의 다각형과 한 변을 공유하며,
    각각의 다각형 스트립(30)에 대해 하위 스트립들을 결정하되, 각각의 하위 스트립은 상기 복수의 타일(t1,t2,...,t12) 중 하나의 타일과 적어도 부분적으로 중첩되는 상기 다각형 스트립(30)의 다각형들을 포함하고, 상기 하나의 타일(t1,t2,...,t12)을 상기 중첩되는 하위 스트립들과 연관시키도록 구성되는, 상기 타일 프로세서(102)와,
    각 타일(t1,t2,...,t12)에 대한 디스플레이 목록을 포함하는 다각형-타일 데이터베이스(103)로서, 상기 디스플레이 목록은 상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 상기 하위 스트립들 각각의 식별 표시(45,47)를 포함하고, 상기 디스플레이 목록은 텍스처 포인터 어레이에 대한 인덱스, 소정의 상태가 변경되어야 함을 표시하는 코드 및 직접적으로 인코딩되는 상태 변경 중 하나를 포함하는 하나 이상의 상태 변경 엔트리를 더 포함하는, 상기 다각형 타일 데이터베이스(103)와,
    상기 스크린(111) 상에 디스플레이할 이미지의 렌더링(rendering)을 가능하게 하는 출력부(109)를 포함하는
    그래픽 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 하위 스트립들 각각의 상기 식별 표시(45,47)는, 상기 하위 스트립의 제 1 꼭지점에 대한 참조(reference)를 포함하는
    그래픽 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 하위 스트립들 각각의 상기 식별 표시(45,47)는, 상기 하위 스트립의 최종 꼭지점에 대한 참조를 포함하는
    그래픽 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 하위 스트립들 각각의 상기 식별 표시(45,47)는, 상기 하위 스트립 내의 꼭지점의 개수를 포함하는
    그래픽 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 하위 스트립들의 상기 꼭지점 데이터를 캐싱(caching)하도록 구성되는 꼭지점 캐시(204)를 더 포함하는
    그래픽 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 꼭지점 캐시(204)는 후속하는 타일에 사용될 꼭지점 데이터를 보존하도록 구성되는
    그래픽 시스템.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 꼭지점 캐시(204)는 후속하는 타일에 사용될 꼭지점 데이터를 사전-페치(pre-fetching)하도록 구성되는
    그래픽 시스템.
  8. 스크린(111) 상에 디스플레이하기 위해 꼭지점 데이터(vertex data)의 출력 이미지로의 타일 기반 변환(tile by tile converting)을 위한 방법으로서,
    상기 꼭지점 데이터는 다각형들의 세트로 객체를 표현하고, 하나의 다각형은 적어도 3개의 꼭지점들(v3,v4,...,v14)로 구성되며,
    상기 타일 기반 변환 방법은,
    적어도 상기 이미지 내의 각 꼭지점(v3,v4,...,v14)에 대한 3D 공간 좌표를 포함하는 상기 꼭지점 데이터를 수신하는 단계와,
    상기 이미지를 복수의 타일(t1,t2,...,t12)로 하위분할하는 단계와,
    다각형 스트립(30)들을 결정하되, 각각의 다각형 스트립(30)은 적어도 하나의 다각형의 시퀀스를 포함하고, 상기 다각형 스트립에서 후속하는 각각의 다각형은 그 앞의 다각형과 한 변을 공유하도록, 상기 다각형 스트립(30)들을 결정하는 단계와,
    각각의 다각형 스트립(30)에 대해 하위 스트립들을 결정하되, 각각의 하위 스트립은 상기 복수의 타일(t1,t2,...,t12) 중 하나의 타일과 적어도 부분적으로 중첩되는 상기 다각형 스트립(30)의 다각형들을 포함하고, 상기 하나의 타일(t1,t2,...,t12)을 상기 중첩되는 하위 스트립들과 연관시키는 단계와,
    각 타일(t1,t2,...,t12)에 대한 디스플레이 목록을 포함하는 다각형-타일 데이터베이스(103)로서, 상기 디스플레이 목록은 상기 타일(t1,t2,...,t12)과 연관된 상기 하위 스트립들 각각의 식별 표시(45,47)를 포함하고, 상기 디스플레이 목록은 텍스처 포인터 어레이에 대한 인덱스, 소정의 상태가 변경되어야 함을 표시하는 코드 및 직접적으로 인코딩되는 상태 변경 중 하나를 포함하는 하나 이상의 상태 변경 엔트리를 더 포함하는, 상기 다각형 타일 데이터베이스를 구성하는(filling) 단계와,
    상기 스크린(111) 상에 디스플레이할 이미지의 렌더링을 가능하게 하는 단계를 포함하는
    꼭지점 데이터의 타일 기반 변환 방법.
  9. 프로세서가 제 8 항에 따른 방법을 수행하도록 하는 컴퓨터 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독가능한 저장 매체.
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