KR101582578B1

KR101582578B1 - 그래픽 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR101582578B1
Application number: KR1020140006804A
Authority: KR
Inventors: 김성수
Original assignee: (주)넥셀
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2016-01-11
Also published as: US20160314615A1; WO2015108218A1; KR20150086758A

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치는 입력 데이터를 레스터라이징(rasterizing)하여 레스터 데이터를 산출하고, 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀에 대한 제1 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 스캔 컨버터, 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하고, 쉐이딩 픽셀에 상응하는 제2 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 프래그먼트 스키퍼, 제2 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 제2 쉐이딩 요청 신호에 따라 쉐이딩 픽셀에 대해 쉐이딩(shading)을 수행하는 쉐이더 및 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 프래그먼트 필터를 포함한다.

Description

그래픽 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHDO FOR PROCESSING GRAPHIC}

본 발명은 그래픽 처리 기술에 관한 것으로 보다 상세하게는 고해상도 그래픽에 특화된 그래픽 처리 기술에 관한 것이다.

최근 기술의 발전에 따라 디스플레이 장치가 대형화되고 있다. 대형 디스플레이의 해상도에 대응하는 그래픽 처리를 위해서는 연산량이 급증하여 고사양의 그래픽 처리 장치가 요구된다.

고사양의 그래픽 처리 장치는 그 크기가 커지고 가격이 비싸지기 때문에 종래의 그래픽 파이프라인(pipeline)의 변경을 통해 그래픽 처리 장치의 사양을 낮출 필요성이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 프래그먼트(fragment) 중 일부를 제거하여 쉐이딩(shading)을 처리하는 그래픽 처리 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 입력 데이터를 레스터라이징(rasterizing)하여 레스터 데이터를 산출하고, 상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀에 대한 제1 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 스캔 컨버터; 상기 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하고, 상기 쉐이딩 픽셀에 상응하는 제2 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 프래그먼트 스키퍼; 상기 제2 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 상기 제2 쉐이딩 요청 신호에 따라 쉐이딩 픽셀에 대해 쉐이딩(shading)을 수행하는 쉐이더; 및 상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 프래그먼트 필터를 포함하는 그래픽 처리 장치가 제공된다.

상기 프래그먼트 스키퍼는 위치를 기준으로 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀을 하나 이상의 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나 이상을 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정할 수 있다.

상기 프래그먼트 스키퍼는 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀의 위치를 기준으로 2x2의 블록에 해당하는 픽셀들을 단일 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나를 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정할 수 있다.

상기 프래그먼트 필터는 상기 필터링 픽셀에 접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 상기 필터링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 그래픽 처리 장치가 그래픽 처리를 수행하는 방법에 있어서, 입력 데이터를 레스터라이징(rasterizing)하여 레스터 데이터를 산출하는 단계; 상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계; 상기 쉐이딩 픽셀에 대해 쉐이딩(shading)을 수행하는 단계; 및 상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 그래픽 처리 방법이 제공된다.

상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계는 위치를 기준으로 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀을 하나 이상의 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나 이상을 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정하는 단계일 수 있다.

상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계는 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀의 위치를 기준으로 2x2의 블록에 해당하는 픽셀들을 단일 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나를 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정하는 단계일 수 있다.

상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 단계는 상기 필터링 픽셀에 접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 상기 필터링 픽셀의 값으로 산출하는 단계일 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따르면, 해상도의 영상을 생성하기 위한 그래픽 처리의 부하를 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고해상도의 영상을 생성하기 위한 쉐이딩 과정에서 필요한 쉐이더 칩셋의 수를 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치를 예시한 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 입력받은 입력 데이터의 폴리곤과 레스터 데이터에 따른 픽셀을 예시한 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 선정한 쉐이딩 픽셀을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 쉐이딩 픽셀을 쉐이딩한 임시 영상을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 필터링 픽셀의 값을 적용하여 생성한 영상을 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 그래픽 처리를 수행하는 과정을 예시한 순서도.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이를 상세한 설명을 통해 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소로 신호를 “전송한다”로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되어 신호를 전송할 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 신호를 전송할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치를 예시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 입력받은 입력 데이터의 폴리곤과 레스터 데이터에 따른 픽셀을 예시한 도면이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 선정한 쉐이딩 픽셀을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 쉐이딩 픽셀을 쉐이딩한 임시 영상을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 필터링 픽셀의 값을 적용하여 생성한 영상을 나타낸 도면이다. 이하 설명하는 그래픽 처리 장치는 퍼스널 컴퓨터, 단말 등의 공지된 컴퓨팅 장치에 장착 또는 연결되어 그래픽 처리를 수행하여 영상을 생성하는 장치이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치는 스캔 컨버터(110), 메모리(120), 프래그먼트 스키퍼(130), 쉐이더(140) 및 프래그먼트 필터(150)를 포함한다.

스캔 컨버터(Scan Converter, 110)는 당해 그래픽 처리 장치와 연결된 컴퓨팅 장치로부터 그래픽 모델을 포함하는 입력 데이터를 수신한다. 이 때, 그래픽 모델은 컴퓨터 그래픽 분야에서 공지된 방식으로 하나 이상의 폴리곤으로 형성된 모델일 수 있다. 스캔 컨버터(110)는 입력 데이터의 모델을 레스터라이징(rasterizing)하여 각 폴리곤에 해당하는 픽셀을 나타내는 레스터 데이터를 생성한다. 도 2를 참조하여 예를 들면, 스캔 컨버터는 210과 같은 폴리곤을 특정 투영면으로 투영하였을 때 해당 폴리곤에 해당하는 픽셀(220의 회색인 픽셀)을 나타내는 레스터 데이터를 생성할 수 있다. 스캔 컨버터(110)는 레스터 데이터를 메모리(120)에 저장하고, 래로 폴리곤에 해당하는 각 픽셀에 대한 쉐이딩을 요청하는 쉐이딩 요청 신호를 전송한다. 이 때, 스캔 컨버터(110)는 하나 이상의 프로세서 및 디지털 소자(gate)를 공지된 방식으로 구현된 하드웨어 일 수 있다.

메모리(120)는 그래픽 처리 과정에서 필요한 데이터를 저장하는 저장 매체이다. 메모리(120)는 휘발성 메모리(120)일 수 있다.

프래그먼트 스키퍼(Fragment Skipper, 130)는 스캔 컨퍼터로부터 수신한 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀을 선정(이하, 선정된 픽셀을 쉐이딩 픽셀이라 지칭)하고, 선정된 픽셀에 대한 쉐이딩 요청 신호를 쉐이더(140)로 전송한다. 도 3을 참조하여 예를 들면, 프래그먼트 스키퍼(130)는 메모리(120)에 저장된 레스터 데이터를 참조하여 투영면을 기준으로 2x2의 단위의 픽셀 그룹으로 분할하고, 각 픽셀 그룹 중 미리 지정된 상대 위치에 해당하는 픽셀을 선정한다. 즉, 프래그먼트 스키퍼(130)는 도 3의 굵은 선으로 표시된 4개의 픽셀로 구성된 픽셀 그룹을 선정하고, 각 픽셀 그룹 중 상대 위치가 좌측 상단인 픽셀을 선정할 수 있다. 프래그먼트 스키퍼(130)는 선정된 픽셀에 대한 쉐이딩 요청 신호를 쉐이더(140)로 전송한다. 이 때, 프래그먼트 스키퍼(130)는 하나 이상의 디지털 소자로 구현될 수 있다.

쉐이더(Shader, 140)는 프래그먼트 스키퍼로부터 수신한 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀에 대한 쉐이딩(shading)을 수행한다. 도 4를 참조하여 예를 들면, 쉐이더는 프래그먼트 스키퍼에서 선정한 픽셀에 대한 값을 설정하는 쉐이딩을 수행하여 영상을 생성하고, 해당 영상을 메모리(120)에 저장한다. 이 때, 쉐이더(140)에 의해 생성된 영상을 임시 영상이라 지칭하도록 한다.

프래그먼트 필터(Fragment Filter, 150)는 임시 영상 중 쉐이딩 처리된 픽셀(쉐이딩 픽셀) 이외의 폴리곤에 해당하는 픽셀(이하, 필터링 픽셀이라 지칭)의 값을 산출한다. 프래그먼트 필터(150)는 각 필터링 픽셀에 가장 근접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 해당 필터링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다. 예를 들어, 픽셀 그룹의 우측 상단에 위치한 필터링 픽셀은 해당 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀과 해당 픽셀 그룹의 우측에 접해 있는 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 해당 필터링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다. 또한, 픽셀 그룹의 좌측 하단에 위치한 필터링 픽셀은 해당 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀과 해당 픽셀 그룹의 하측에 접해 있는 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 해당 필터링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다. 또한, 픽셀 그룹의 우측 하단에 위치한 필터링 필셀은 해당 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀과 해당 픽셀 그룹의 우측하단에 접해 있는 픽셀 그룹의 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 해당 필터링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다. 프래그먼트 필터(150)는 필터링 픽셀들의 값을 산출하고, 해당 값을 메모리(120)에 저장된 임시 영상의 각 필터링 픽셀에 적용하여 도 5와 같은 영상을 생성한다. 프래그먼트 필터(150)는 당해 그래픽 처리 장치와 연결된 컴퓨팅 장치로 영상을 전송한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치가 그래픽 처리를 수행하는 과정을 예시한 순서도이다. 이하 수행되는 각 과정은 그래픽 처리 장치에 구비된 각 기능부들에 의해 수행되는 과정이나 발명의 간략하고 명확한 설명을 위해 주체를 그래픽 처리 장치로 통칭하도록 한다.

도 6을 참조하면, 단계 610에서 그래픽 처리 장치는 컴퓨팅 장치로부터 입력 데이터를 수신한다.

단계 620에서 그래픽 처리 장치는 입력 데이터를 레스터라이징하여 레스터 데이터를 생성한다.

단계 630에서 그래픽 처리 장치는 레스터 데이터를 참조하여 미리 지정된 조건을 만족하는 쉐이딩 픽셀을 선정한다. 예를 들어, 그래픽 처리 장치는 레스터 데이터를 참조하여 폴리곤에 해당하는 픽셀을 당해 각 픽셀의 위치를 기준으로 픽셀 그룹으로 분류하고, 각 픽셀 그룹 내의 픽셀 중 각 픽셀의 상대 위치를 기준으로 쉐이딩 픽셀을 선정할 수 있다.

단계 640에서 그래픽 처리 장치는 쉐이딩 픽셀에 대한 쉐이딩을 수행하여 임시 영상을 생성한다. 즉, 그래픽 처리 장치는 쉐이딩 픽셀에 대해서만 쉐이딩 처리된 임시 영상을 생성한다.

단계 650에서 그래픽 처리 장치는 필터링 픽셀의 값을 산출한다. 예를 들어, 그래픽 처리 장치는 각 필터링 픽셀과 접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 해당 필더링 픽셀의 값으로 산출할 수 있다.

단계 660에서 그래픽 처리 장치는 임시 영상의 필터링 픽셀의 값을 단계 650에서 산출한 값으로 설정하여 영상을 생성한다.

단계 670에서 그래픽 처리 장치는 단계 660에서 생성한 영상을 컴퓨팅 장치로 출력한다.

상술한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치는 레스터 데이터에 따른 폴리곤에 해당하는 모든 픽셀에 대해서 쉐이딩을 수행하지 않도록 하여, 연산 복잡도가 높은 쉐이딩의 수행 회수를 줄일 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 그래픽 처리 장치는 쉐이더를 구성하는 하드웨어를 저사양으로 구비할 수 있다. 이에 따라 쉐이더를 구성하는 하드웨어의 크기가 줄어듦에 따라 당해 그래픽 처리 장치의 크기를 크게 하지 않고도 고해상도의 영상을 렌더링할 수 있고, 그래픽 처리 과정을 통해 소요되는 전력을 줄일 수 있다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 전술한 실시 예 외의 많은 실시 예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims

입력 데이터를 레스터라이징(rasterizing)하여 레스터 데이터를 산출하고, 상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀에 대한 제1 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 스캔 컨버터;
상기 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀을 하나 이상의 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나 이상을 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 쉐이딩 픽셀로 선정하고, 상기 쉐이딩 픽셀에 상응하는 제2 쉐이딩 요청 신호를 생성하는 프래그먼트 스키퍼;
상기 제2 쉐이딩 요청 신호를 수신하고, 상기 제2 쉐이딩 요청 신호에 따라 쉐이딩 픽셀에 대해 쉐이딩(shading)을 수행하는 쉐이더; 및
상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 프래그먼트 필터
를 포함하는 그래픽 처리 장치.
삭제
제1 항에 있어서,
상기 프래그먼트 스키퍼는 상기 제1 쉐이딩 요청 신호에 상응하는 픽셀의 위치를 기준으로 2x2의 블록에 해당하는 픽셀들을 단일 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나를 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정하는 것을 특징으로 하는 그래픽 처리 장치.
제1 항에 있어서,
상기 프래그먼트 필터는 상기 필터링 픽셀에 접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 상기 필터링 픽셀의 값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 그래픽 처리 장치.
그래픽 처리 장치가 그래픽 처리를 수행하는 방법에 있어서,
입력 데이터를 레스터라이징(rasterizing)하여 레스터 데이터를 산출하는 단계;
상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계;
상기 쉐이딩 픽셀에 대해 쉐이딩(shading)을 수행하는 단계; 및
상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 단계;
를 포함하되,
상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계는
상기 폴리곤에 해당하는 픽셀을 하나 이상의 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나 이상을 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정하는 단계인 것을 특징으로 하는 그래픽 처리 방법.
삭제
제5 항에 있어서,
상기 레스터 데이터에 따라 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 미리 지정된 조건을 만족하는 픽셀인 쉐이딩 픽셀을 선정하는 단계는
상기 폴리곤에 해당하는 픽셀의 위치를 기준으로 2x2의 블록에 해당하는 픽셀들을 단일 픽셀 그룹으로 설정하였을 경우, 각 픽셀 그룹에 포함된 픽셀 중 하나를 상기 픽셀 그룹 내 각 픽셀의 상대 위치에 따라 상기 쉐이딩 픽셀로 선정하는 단계인 것을 특징으로 하는 그래픽 처리 방법.
제5 항에 있어서,
상기 쉐이딩 픽셀의 값을 참조하여 상기 폴리곤에 해당하는 픽셀 중 상기 쉐이딩 픽셀 이외의 픽셀인 필터링 픽셀의 값을 산출하여 영상을 생성하는 단계는
상기 필터링 픽셀에 접한 쉐이딩 픽셀의 값에 대한 평균을 상기 필터링 픽셀의 값으로 산출하는 단계인 것을 특징으로 하는 그래픽 처리 방법.