TW200841274A - Quick pixel rendering processing - Google Patents

Description

200841274 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示内容一般而言係關於圖像處理，且更特定而言， 係關於在無需一專用硬體圖形加速器之前提下提供快速像 素再現處理之一三維（3D)圖形管線之技術。 【先前技術】 將關於3D物件之資訊轉換成一可顯示之位元映像稱為像 素再現’且需要相當大之記憶體及處理功率。過去，僅可 在功能強大之工作台上獲得3D圖形，而現在通常可在個人 電腦（PC)中找到3D圖形加速器。硬體圖形加速器含有記憶 體（例如，指令隨機存取記憶體（IRAM))及一專業化微處理 器以處理諸多3D再現作業。用於桌面之〇p en gl® (開放 式圖形庫）界定一用於寫入產生3D及2D電腦圖形之應用程 式之應用程式化介面（API)。該API包含用於自基元繪製複 雜三維場景之數百個函數。

OpenGL® ES係該桌面〇penGL®之一子集合，其形成軟 體與圖形之間的一介面。該3D圖形引擎（〇penGL@ES)通常 實施為兩個部分。第一部分包含處理頂點之彼等函數且通 常在數位信號處理（DSP)韌體中實施。第二部分包含用於 像素再現之彼等函數且在一專用硬體圖形加速器中實施。 實施像素再現之第二部分係一習用3D圖形引擎之最後管線 級。最後管線級處理輸入三角形集合以產生該圖形圖像之 一像素表示。然而，該最後管線級通常係引擎中整個31)圖 形管線之效能瓶頸。因此，改良用於像素再現之最後管線 127962.doc 200841274 級之效能（以每秒之像素計）係相當重要。 通常，在像素再現作業期間，需 之相同次序來依序處理每一輸入三角形:、二該等三角形 有多執行緒之處理器利用交錯 ：：，阻止-具 角形。 I仃處理來處理一輸入三 此外，該等硬體w形加速器 準之更同版本（例如0penGL@ES】〇 回 用程序組態及定製要求。此外，料硬1)开,核不同之應 針對不同效能要求(訊框速率、勞幕大小、像素速率、三角 &速率寺）而伸縮’以最優化石夕成本及系統功率消耗。 如可合易地看到專用硬體圖形加速器佔據小手持計 算裝置（例如，一行動或蜂巢式電話）中之石夕面積。因此， 一專用硬體圖形加速器藉由包括所使用之專用硬體圖形加 速器及IRAM而增加了手持計算裝置之總體成本。使用一 專用硬體圖形加速器亦藉助DSp產生資料訊務，從而添加 開銷且消耗功率。 口此此項技術中需要在無需一專用硬體圖形處理器之前 才疋下k供更快像素再現處理之一三維（3D)圖形管線之技術。 【發明内容】 本文中闡述在無需一專用硬體圖形加速器之前提下提供 更快像素再現處理一三維（3D)圖形管線之技術。在一實施 例中’ 一三維（3D)圖形管線包含一頂點處理級，其可運作 以輸出一 3D圖形圖像之頂點資訊。一顯示細分級將一顯示 127962.doc 200841274 區域(其上疊加有該輸出頂點資訊 幕，該等子螢幕形成一子螢…分為子螢 行且獨立地處理該子f幕任==表。-像素再現級並 於另-能^ 表中之多個子螢幕任務。 、 心、樣中，一無線裝置具有一且古V»私 緒之數位信號處理器，_由該等_理勃冑處理執行 憶體及一處理器“” &仃緒存取之共享記 处A 4處理盗可運作以藉由

Γ存于共享记忆体中之—子螢幕任務列表中之多個子ί 幕任務中之彼等像素’而在無需一專用圖形加速器之前提 ;下實施像素再現。該子榮幕任務包含一疊加有頂點輸出資 訊之顯示區域之像素之一部分。 下文將更詳細地闡述本發明之各態樣及實施例。 【實施方式】 此處使用詞”實例性，，來意指”用作一實例、例子或例解，，。 本文中闡述為”實例性”之任一實施例或設計皆未必應視為 較其他實施例或設計為佳或有利。 諸多遊戲應用程式需要在一二維（2D)空間（例如，一顯 示螢幕）中顯示3D物件之三維（3D)圖形應用程式。一 2〇圖 形中之像素具有定位，色彩及亮度之特性，而一 3D像素添 加一指示該點處於一虛構Ζ軸上何處之深度特性。紋理隨 著3D像素被組合而形成，該等像素之每一者具有其自己的 深度值。 現參照圖1，圖中顯示一 3D成像設備（通常標示為ι〇)之 一實施例。3D成像設備10包含一通信單元12、一數位信號 處理器（DSP)20、具有一顯示區域18之螢幕I6，一記憶體 127962.doc 200841274 24及輸入/輸出⑽)單元45。共享記憶體24可儲存遊戲應 用程式或者可按用戶所需或為支援設備10之特徵集合而儲 存其他應用程式（亦即：針對使用有線或無限網絡之雙向 通信，及其他軟體應用程式）。1/0翠元45可包含一鍵台， 鍵盤或資料通信璋。榮幕16可運作以在顯示區域18中 2D資訊以及3D圖形。 3D成像設備10可包含以下裝置中之-者··-個人數位助 Ο ( 理(PDA);及一行動、蜂巢式或衛星電話，·-膝上型電 腦；筆記型電腦；平板Pc;手 線通信裝置或類似物。 am U〇t) ’無 現參照圖2_5,在該㈣性實施例巾，麟2〇包含一交 錯多執行緒處理器22。交錯炙批> a上 卢㈣κ 執㈣處判22具有複數個 處理執仃緒（PT) PT1、PT2、 Ρτν卜^ m、PT2、...PTX共享表亍母—處理執行緒（Ρτ) 體。各考不為共旱記憶體24之同一記憶 體。母一處理執行緒1、...χ包令一 I入 相應一個指令26i...26x 集5 、一核心27〗...27χ(處理 κ每-核心27l.·. 27χ之;^及；'暫存器群組 ^ ^ 之輪出與共享記憶體24通 ^。私令26L..26X包含用於執行 耔in#你 ^ 下界疋之作業及用於執 订3D成像設備10之特徵集合（例如， 程式碼。核心27ι··.27χ執行指令26ι·:體）之其他作業的 暫存器群組28^.. 28χ係一通用暫 m - ^ d,, 暫存态集合且係DSP 20或 U處理裔之中心級。該等暫存器群 運算元（通常自記憶體載入），亦即，在^ 28x保存所有 如’算術運算，邏輯運算等)之 "所有運异(例 有、、、Ό果儲存至共享記憶 127962.doc 200841274 體24中之前保存該等結果。 某些卿架構㈣㈣執彳情。⑼， 於四個執行緒，例如.+ λ J具有多 行之處理執行緒。在今實制的情況下’六個並行運 (ΡΤ) ΡΤ1、ΡΤ2實例性實施例中’每-並行執行緒 ⑽叫。每…封·:ΤΧ提供每秒1〇0個百萬指令封包 純旦”： 包可係四(4)個指令、兩⑺個指令(超 二屯里)或僅一個指令。然而，出於效率緣由不㈣ :率此乃因—。之架構移除指令間資料相依性所致之: '用術語執行緒或多執行緒來閣述同時任務執行。替代 一早個執行路徑，可蔣一妒斗/ A I 曰八 '輊式（作業）分解成多個同時執行 t 。在該實例性實施例中，存在一啓動執行緒，复 f要一函數調用(或指令)，且通常需要至少兩個自變數？ (:該啓動指令之位址，·及⑺-上下文自變數。當—執行 声正在運作及/或正在退出，該執行緒需要能夠做與其他 =執行緒相關之兩個基本工作：⑴獲取_共享資源且阻 止其他執行緒使用該資源；及⑺將訊息安全地發送至盆他 執行緒（例如，已完成的，就緒的等）。 ” 現參照圖4’其中顯示該交錯多執行緒並行處理之—圖 表。在該實例中’存在六(6)個處理執行緒ρτι、ρτ2、 ΡΤ3、ΡΤ4、ΡΤ5及ΡΤ6。第—處理執行緒ρτ i處理—第一指 令集合1。此由核心管線之執行時間線之第__(頂部）列表 示。該核心管線由核心271、..·27χ表示。當第一處理執： 緒PT1處理第—指令集合1時，第二處理執行緒ΡΤ2處理其 127962.doc -10- 200841274 第一指令集合卜此由該執行時間線之第二列表示。因 此，將並行地處理該等第一指令集合i。 第三處理執行緒PT3處理其第一指令集合^第_ = =ΡΤ1及PT2處理其第一指令集合i。此由該核： 二丁時間線之第三列表示。第四處理執行緒PT4處 /、弟-指令集合1。同時’第一、第 緒PT1、PT2及綠占 弟一處理執订 2及PT3、.k績處理其相關聯之第一指+集合卜 此由該核心管線之執行時間線之第四列表示。 一第五處理執行緒PT5處理其第一指令集合i而第一、第 二第第四處理執行緒ρτι、ρτ2、PL及PT4繼續處 ”弟-指令集合1。此由該核心管線之執行時間線之第 ^列表_示°第六處理執行緒ΡΤ6處理其第—指令集合i而第 一、第二、第三、第四及第五處理執行緒ρτι、FT]、 二3、ΡΤ4及ΡΤ5繼續處理其第一指令集合i。此由該核心 :線之執仃時間線之第六列表示。因此，該等處理執行緒 對指令之處理係交錯的。 —現參::圖4之第七列(底部)，假設第一處理執行緒⑺已 :T 一第一指令集合1，第一處理執行緒PT1開始處理一第 才曰7集合2而第二、第三、第四、第五及第六處理執行 、ΡΤ3、ΡΤ4、ρΤ5及PT6繼續處理其第一指令集合 1因此，每一處理執行緒ΡΤ1、ΡΤ2、…ΡΤΧ之處理係並 行且交錯的。 七田述所有處理執行緒之交錯處理負擔太重。因此 古兒日月之 Λ 目的，圖5中顯示使用指令26!及262之交錯處理，此 127962.doc -11 - 200841274 乃因其與一互斥相關。一互斥係一同時僅由一個處理執行 緒”擁有”之工具。當一處理執行緒試圖獲取一互斥時，其 鎖定該互斥。另一方面，若該互斥已被鎖定，則彼處理執 行緒停止。當該擁有之執行緒解鎖該互斥時，該停止之執 行緒重啓且獲取該互斥之所有權。此過程在圖5中顯示。 在以第一處理執行緒PT1開始後，指令始於執行非 關鍵碼之步驟S22A。步驟S22A後跟步驟S24A，其中第一 處理執行緒PT1執行一鎖定互斥1指令（假設互斥1已解 鎖）。因此，第一處理執行緒PT1現在擁有互斥1。步驟 S24A後跟步驟S26A，其中執行關鍵碼。步驟S26A後跟步 驟S28A，其中在完成該關鍵碼後，第一處理執行緒PT1執 行一解鎖互斥1指令。此後，第一處理執行緒PT1在步驟 S3 0A處重新開始非關鍵碼之執行。 與第一處理執行緒PT1並行，第二處理執行緒PT2在其 中執行非關鍵碼之步驟S22B處開始指令262。步驟S22B後 跟步驟S24B，其中第二處理執行緒PT2期望在步驟S24B處 鎖定互斥1。然而，互斥1處於一鎖定狀態。因此，第二處 理執行緒PT2之作業停止直到第一處理執行緒PT1在步驟 S28A處解鎖互斥1為止。隨後，開始其中可執行該關鍵碼 之步驟26B。步驟S26B後跟步驟S28B，其中在完成該關鍵 碼之後，第二處理執行緒PT2執行一解鎖互斥1指令。此後 可繼續其他指令。 僅在需要時，使用該互斥工具或另一令牌工具以保證在 不同處理執行緒中對關鍵區段之串行執行。此亦係對執行 127962.doc -12- 200841274 進行串行化’而此意味著當某個碼與其他執行緒執行之碼 發生衝突時，不可執行該碼。由於使用一共享記憶體 24(共享資源），互斥工具係有幫助的。 現參照圖6及7，圖中顯示該3D圖形管線（通常標示為 100)之--般流程及方塊圖之一實施例。3D圖形管線1〇〇 將螢幕16之顯示區域18中之3D表示之整體任務通常劃分為 三（3)個管線級：一頂點處理（VP)級110、一螢幕細分（SSD) 級130及一像素再現（？幻級14〇。於作業中，頂點處理（vp) 級110包含當前在OpenGL®或〇penGL®ES中實施且由一數 位信號處理器（DSP)20處理之所有函數或該等函數一子集 合。以假像方式顯示通至螢幕16之線，此乃因螢幕16並非 3 D圖形管線1 〇 〇之一部分。 VP級110包含模型檢視變換作業112，投影作業114，剔 除作業116，光照及著色作業118，基元組裝作業12〇，裁 剪（亦即：用戶界定之裁剪）作業122，及透視分割及檢視區 作業124。在〇penGL®或〇penGL® ES中明確界定了 Vp級 110之該等作業之每一者。 通常，模型檢視變換作業丨12使用數學運算來將物件模 型置於所需之位置及定向。投影作業丨14使用使近事物更 大及遠事物更小之數學運算。光散將近物件、％製在遠物件 前方。剔除及裁剪作業116及122擯棄不在檢視中之事物。 光照作業118計算表面上光之效應。 在該實例性實施例中，VP級110可藉由一個處理執行緒 〔圖2及3)實施。頂點輸出資訊包含頂點資訊以在顯示區域 127962.doc -13 - 200841274 16中界定一三角形及其位置。該頂點輸出資訊疊加於顯示 區域16上，此乃因顯示區域16之像素包含頂點輪出資訊以 根據OpenGL®、〇penGL® ES或其他圖形庫界定三角形。 螢幕細分（88〇)級130包含將顯示區域18劃分成m*n個子 螢幕之螢幕細分作業132❶顯示區域18由複數個疊加有該 頂點輸出資訊之像素P(圖η)組成。來自vmu〇之頂點= 訊提供針對顯示區域18中之重疊界定三角形⑽如圖 T1及T2)之頂點資訊（例如圖11之VI、V2及V3)。該頂點資 訊可包含頂點坐標及邊緣資訊。通常，每一三角形之頂二 輸出資訊僅係一數學描述集合以界定一封閉區域。該數學 描述集合儲存於共享記憶體24中，以使每一處理執行2 (PT1、PT2、...PTX)可使用該數學描述集合來計算在其自 己的子螢幕任務内之每一像素p(圖n)並決定該像素是否 處在一三角形内部。 圖8A圖解說明疊加於顯示區域18上之頂點輸出資訊。在 螢幕細分（SSD)級130期間，藉由將組成顯示區域18之像素 劃分或分組成MxN個子螢幕任務來細分顯示區域18，如圖 8B中之最佳所見。該ΜχΝ個子螢幕任務係儲存於共享記憶 體24中之MxN個個別任務。SSD級13〇之作業可使用一與 VP級110期間使用之處理執行緒分離之處理執行緒實施。 另一選擇係，可針對相同處理執行緒組合SSD級13〇之作 業與VP級110之作業。 在圖8A中所示之實施例中，將顯示區域18劃分成副個 子螢幕以形成-柵袼，其中购且N>1。出於說明目的， 127962.doc -14 - 200841274 圖9顯示顯示區域18，被劃分成厘乂^^個子螢幕，其中且 NH。箭頭圖解說明掃描或工作流程方向。參照圖⑺，將 顯示區域18”劃分為MxN個子螢幕，其。因 此’顯示區域18”之子螢幕形成一系列行。 f

C 像素再現斤…級丨利包含光柵化、混合及紋理化應用程 式作業142以及隱藏表面移除作業144 '然❿，像素再現級 14〇可包含由0penGL⑧或0penGL@防界定之其他作業、。 PR級140將來自VP級11〇之關於扣物#之資訊轉換成二可 在螢幕16之顯示區域18中顯示之位元映像。職⑽處理 輸入二角形集合以產生一 3D圖形圖像之一 β-典型像素再現_級可首先自—頂點輸U訊列表中 提取一三角形。接下來，該PR級將自該顯示區域提取—像 素且對照該三角形計算該像素以確定其是否在該三角形内 部:若被評估像素處在該三角形内部，則該pR級可藉助來 自该三㈣之對應色彩對該像素實施著色。若被評估之像 素不在該三角形内部’則跳過該像素。然後，該PR級將挑 選顯示區域18中之下一個像素。該⑽針對顯示區域18中 之其他像素重複以上過程直到已針對一三角形評估或處理 所有像素為止。因此’一次一個地處理像素。 一然後’該典型PR級將移至該頂點輸出資訊列表中之下— 三角形並針對當前三角形重複像素評估。 P R級1 4 0以 '一類似方才_ τ田夕An 類似方式處理多個子螢幕或子螢幕任務。 不同之處在於該等子螢慕| 要㈣域歡像素數量較少而 處理執行緒㈣、ΡΤ2、..·Ρτχ)可獨立及並行地處理多個 127962.doc 15 200841274 螢幕目此，PR級14〇之處理時間比一典型級快得 夕此乃因每-子螢幕中有較少像素且可並行地處理多個 子螢幕(其中每一處理執行緒在處理一相應子螢幕中之像 素中皆獨立地工作）。 在該實例性實施例中，使用交錯多執行緒處理器22之一 多個處理執行緒PR1、PR2、…pRX集合處理叹級14〇。用 於PR級140之集合中之執行緒數目可係 Ο 值為X個執行緒。 又夕，、中取大 在作業中，指派給像素再貝 豕I冉現級14G之母—處理執行緒 、…PRXM壬務列表135捕獲 並將其從任務列表135中移卜_ 堂幂任知 中移除。處理執行緒PR1、 PRX集合以交錯並行作業方式處理輸人三角形以 再現子螢幕中之像素y 像供在子螢幕中顯示)。在相二：訊轉換成-位元映 所捕獲子螢幕任務之像素再現作業之後，二=成：對 至任務列表135中之下一可用子榮幕°亥^執订緒移 ξ丨丨卢w 7 & a 赏恭任務。重複該作業直 处了所有子螢幕且完成像素再現級14〇為止。 父錯多執行緒處理器22允 及均-的。作辈h… 丁緒處理成為可伸縮 J作業〇可由下式界定： φ + ^) = φ)+φ) 〇 Στ]-Σό(τ^ ，·及 參照圖12，圖中顯 帮, 厚I丹現的一具有一單個- 形丁之四個早总苔 巧 早1固二角 四個子榮幕之方塊。作業ό處月 々主于螢幕任務Su、 127962.doc -16 - 200841274

Sl2 S21&S22 ’其表示為各自具有一三角形T之一細分部 分⑴之四個⑴子螢幕。因此，作業ό等於子螢幕s"之作業 加上子螢幕su之作業4加上子螢幕Sn之作業4加上子螢 幕S22之作業4。若並行地處理所有作業όι、02、4及A，處 理像素再現級140之總峰值效能係一處理執行緒之峰值效 能乘以所用處理執行緒之數目。子螢幕Sn具有用於三角 形τ之像素之一細分部分Τι。子螢幕^2具有用於三角形τ 之像素之細刀部分丁2。子螢幕Sn具有用於三角形τ之像 素之一細分部分T3。子螢幕S22具有用於三角形丁之像素之 一細分部分T4。出於說明之目的，執行緒之數目為四（4)。 由此，在該實例中，該效能可係一個處理執行緒之效能乘 以處理執行緒之數目。因此，PR級140憑藉其並行處理來 自多個子螢幕中之像素之能力而係一快速像素再現級。 另外了在使用真實應用建立設定槽之後組態]VI及N之 數目，以便可針對不同情況進一步最優化效能。組態Μ及 Ν為靈活性及伸縮性提供另一較大空間。建立設定檔包含 識別處理執行緒之載入或者作業任務之大小或複雜性。建 立叹疋檔亦可包含評估其他分量，例如，與自共享記憶體 24轉移資料及共享記憶體24之記憶體容量相關聯之參數。 精助建立設定檔及調整，可將訊框速率、螢幕大小、像素 速率二角形速率用來改變或變更Μ及Ν及/或變更供在pr 、、及WO中使用之處理執行緒PRl、PR2、· ΡΚχ之數目。剩 餘之處理執行緒PR1、PR2、…PRX用於同時運行之其他應 用程式，例如遊戲_音訊。 127962.doc -17- 200841274 現參照圖13，圖中顯示供3D圖形管線100使用之3D圖形 管線方法200之流程圖。方法200以步驟S202開始，其中實 施頂點處理以產生頂點輸出資訊。步驟S2〇2後跟步驟 S204 ’其中將其中疊加有頂點輸出資訊之顯示區域18細分 為MxN個子螢幕。例如，如在圖8A中之最佳所見，三角形 T1延伸跨越子勞幕Sn、Sn及S22且被細分為圖8B中所示的 其相應之細分部分Tl!、Tl2、TU。因此，圖8B中之任務 列表135圖解說明三角形Τ1&Τ2之細分部分（出於說明之目 的僅顯示兩個三角形）。如可瞭解，可更快地處理任務列 表13 5中來自頂點輸出資訊彼等輸入項，該頂點輸出資訊 的確不具有一與其相關聯之三角形或具有一三角形之一較 小細分部分。因此，在像素再現級14〇在顯示區域18上顯 不一表示該三角形之3D圖像之前，應完成對該三角形之所 有細分部分之處理。 步驟S204後跟步驟S206，其中形成具有或不具有三角形 之子部分之子螢幕任務並將其置於任務列表丨3 5中。步驟 S206後跟步驟MOSi、2082及208Υ，其中Υ係用於像素再現 級140之集合中之處理執行緒（2個或更多個）之數目。在步 驟82081處，第一處理執行緒（下文稱為”執行緒i。獲得（第 一）可用子螢幕任務（圖8B)，在步驟821〇1處，處理該子螢 幕任務中之每一像素（尤其是經確定處在一三角形或與該 任務相關聯之三角形部分之内或内部之彼等像素）。步驟 S21〇d^跟步驟S212i，其中做出一是否結束任務列表ns 之確定。若該確定為”是”，則執行緒1之處理結束。否 127962.doc -18- 200841274 ^ X確定為S，則步驟S2121返回至步驟S208,。第 二處理執行緒（下文稱為"執行緒2„)之作#基本上相同。執 订緒2獲得或捕獲任務列表135中之下—可用子螢幕任務。 步驟後跟步驟S21G2，其中處理該子螢幕任務。步驟 S2〇82後跟步驟S21〇2。步驟S21〇2後跟步驟μ%。在步驟 2處做出-任務列表135中是否還有任何更多任務之 確定。若步驟S2122處之確定為，，否”，則該方法結束。否 則，若該確定為，，是"，❹驟S2122返回至步驟S2〇82。 步驟S2〇8y藉由執行緒γ獲得或捕獲第⑽可用子榮幕任 務。步驟S208Y後跟步驟S21〇y，其中處理該子螢幕任務。 步驟咖禮跟步驟8212γ，其中做出—任務列表135中是 否還有任何更多任務之確定。若該確定為"否，，，則該方法 結束。否則，若該確定為”是"，則步驟Μ%返回至步驟 S208Y 〇 在步驟S21〇1、821〇2及S21〇Y期間執行之處理實施光拇 化、混合、紋理化應用程序作#142及隱藏表面移除作業 144。具體參照圖n，具有一中心點之正方形表示像素p。 某些像素P處在三角形T11内部而有些像素處在三角形T11 外部。每一頂點Vi、V2及V3具有一附有平滑描影之色彩 值。使用線性插值來計算每一像素p處之色彩值。使用頂 點Vi、V2及V3來形成三角形T11且將該三角形置於顯示區 域18内。計算每一像素中心（由處在該正方形中心之黑色 點表示）處之色彩。插入包含一z深度、alpha、霧及紋理之 各種參數。 127962.doc •19- 200841274 再參照圖2-4，在該實例中，存在六⑷個執行緒ρτι、 ΡΤ2、ΡΤ3、PT4、m及ΡΤ6。第一執行緒PT1可用來處理 VP級110。第二執行緒PT2可用來處理88〇級13〇。剩餘之 四個執行緒ΡΤ3、ΡΤ4、ΡΤ5及ΡΤ6可用來並行地處理來自 任務列表135之子螢幕任務。此處，處理執行緒？^^可獲得 第一個可用子螢幕任務u並處理所捕獲之第一子螢幕任 務1，1中之像素。處理執行緒PT4可獲得下一個（第二個）可 Ο Ο 用子螢幕任務1，2且處理所捕獲子螢幕任務丨，2中之像素。 處理執行緒PT5可獲得下一個（第卩個）可用子榮幕任務u 且處理所捕獲子螢幕任務U3中之像素(假設以大於”。 假設Μ為4，處理執行緒ΡΤ6可獲得下一個（第四個）可用 子榮幕任務處理所捕獲子螢幕任務1，Μ中之像素。當 處理執行緒ΡΤ3、ΡΤ4、ρΤ5及ρΤ6完成其各自之子螢幕任 務時，將捕獲並並行地處理額外子螢幕任務直到任務列表 13 5為空。 若一個處理執行绪實施3Μ像素/秒再現，則處理一個像 :需要二0個指令封包。亦即，平均每像素約10。個指

:保迢’、個執行緒中之兩個執行緒用於VP級110及SSD 級130 ’以使剩餘之四個處理執行緒來做該像素再現，此 、 一矛、一專用硬體圖形加速器之效能（12Μ像素/秒）之 四倍之VGA解析度。 ;斤有處理執行緒共享相同記憶體24，故該等處理執 行緒可使用互斤 工具相當有效地（不重複地）共同處理相同 集合之輸入三角形資料(子榮幕任務)。 127962.doc -20- 200841274 像素再現級140係3D圖形管線100之最後管線級。？汉級 140處理輸入三角形列表以產生一 3D圖形圖像之一像素表 示。以上所述3D圖形管線1〇〇改良PR級14〇之效能（以每秒 像素計）。交錯多執行緒處理器22以並行運行以處理任務 列表13 5之處理執行緒之數目之一倍數增加效能。 Γ、 u 該3D圖形管線架構之一優點係其在允許調整數目 方面之靈活性。藉由增加數目M&N，降低像素再現級i4〇 之MIPS要求。由於每一子螢幕變得越來越小，故再現任 務變得越來越簡單。此有助於增加多個處理執行緒之效 能。處理執行緒亦可用於其他同時應用程式，例如音訊。 如可谷易地看到，本文所述用於再現3〇圖形圖像之軟選 實細方案具有一比一專用圖形加速器之硬體實施方案更淳 之效能。與-圖形加速器之—硬體實施方案相比，本文: 述之實施例係靈活且可伸縮。由於本實施例係靈活，故易 於擴展軟體碼以增加新特徵’支援3D圖形標準之更高版本 (例如〇PenGLES U、1·1.··)’及支援不同應用組態及客 戶要求。本實施例之可伸縮特徵允許不同之效能要求（訊 框速率，螢幕大小，像素速率，三角形速㈣），以最優 化碎成本及系統功率消耗。 本實施例亦達成該軟體實施方案與—低成本且低功率處 理15配合使用’替代使用一具有多-GHZ時鐘速率之高端 處理器以達成相同之效能。 在實例性實施例中，本文所述之方法及過程可以一包; 個或多個電腦可執行指令 丁 7私式產品之形式實施； 127962.doc -21 - 200841274 ^軟體、轫體或其任意組合中。當實施於軟體中時， 該電細程式產品可儲存在一電腦可讀媒體上或使用一電腦 可吻媒體傳輪，該電腦可讀媒體包含電腦儲存媒體及電腦 通信媒體。 本文中，術語”電腦儲存媒體，，係指適合於儲存致使該電 腦執行該方法之指令之任何媒體。舉例而言，而不限於 此，該電腦儲存媒體可包括故態記憶體裝置，包含電子記 憶體裝置（例如，RAM、R0M、EFPR〇M及類似物），光學 。己體敁置（例如，光碟（CD)、多樣化數位光碟（dvd)及類 似物）’或磁性記憶體裝置（例如，硬驅動器，快閃驅動 器，磁帶驅動器及類似物），或其他適合儲存該電腦程式 產品之記憶體裝置，或該等記憶體裝置之一組合。 本文中，術語，，電腦通信媒體”係指適合於使用諸如一經 調變載波 '一光學信號、一DC或AC電流及類似手段將該 電腦程式產品從一地點傳輸至另一地點之任何實體介面。 舉例而言，而不限於此，該電腦通信媒體可包括雙絞線， 印刷或扁平電纜，同軸電纜，光纜，數位用戶線（DSL)， 或其他有線、無線、或光學串行或並行介面，或其一組 合。 上文對所揭示實施例之闡述旨在使任何熟習此項技術者 皆可利用或使用該揭示内容。熟習此項技術者將易知對該 等實施例之各種修改，且本文所界定之一般原理亦可應用 於其他實施例，此並不背離本發明之精神或範嗜。因此， 本發明並非意欲限定為本文所示之實施例，而是欲賦予其 127962.doc -22- 200841274 與本文所揭示之原理及新穎特徵相一致之最寬廣範略 【圖式簡單說明】 7 依據上文結合該等附圖描述之詳細說明，本揭示内容 態樣及實施例將變得更明瞭，於所有圖式中，相同之2 = 字符識別相應之組件。 ’ 圖1圖解說明一 3D成像設備之一般方塊圖。 圖2圖解說明一與共享記憶體介接之交錯式多執行緒 理器。 、、地 Ο 圖3圖解說明交錯式多執行緒處理器之細節，其中顯示 出每一執行緒之細節。 圖4圖解說明一多執行緒處理器處理使用6個執行緒處理 交錯指令的執行時間與核心管線之圖表。 圖5圖解說明藉由兩個執行緒處理之兩個並行指令集 合0 圖6圖解說明在-實例性3D成像設傷中3d圖形管線之一 般流程圖。 圖7圖解說明-3D圖形管線之過程之_般方塊圖。 圖8A圖解說明被細分為一ΜχΝ栅袼之顯示空間，其中 M>1 且 N>1。 圖8B圖解說明用於處理圖8A之經細分之顯示空間之任 務列表。 圖9圖解說明被細分為一副拇格之顯示空間，其中 M=1 且 Ν>1〇 圖1 〇圖解說明被細分為— ΜχΝ柵袼之顯示空間，其中 127962.doc -23- 200841274 M> 1 且 N= 1 〇 圖11圖解說明一由頂點坐標界定且具有複數個像素之三 角形。 圖12圖解說明用於在一被細分為一集合四個細分區域之 區域中處理三角形的指令作業之圖形表示。 圖13圖解說明使用一多執行緒處理器之3D圖形管線方法 之流程圖。 【主要元件符號說明】 1 (PT1) 處理執行緒 2 (PT2) 處理執行緒 10 3D成像設備 12 通信單元 16 螢幕 18 顯示區域 20 DSP 22 交錯多執行緒處理器 24 記憶體 45 I/O單元 26ι 指令 26x 指令 20! 指令 262 指令 27ι 核心 27x 核心 127962.doc -24- 200841274 28! 暫存器群組 28x 暫存器群組 110 頂點處理級 130 螢幕細分級 135 任務列表 - 140 像素再現級 . 112 模型檢視變換作業 114 投影作業 Γ 116 剔除作業 118 光照及著色作業 120 基元組裝作業 122 裁剪作業 124 透視分割及檢視區作業 132 螢幕細分作業 142 光栅化、混合、紋理化應用程式作業 144 1 隱藏表面移除作業 ΤΙ 三角形 Τ2 三角形 Til 細分部分 ‘ Τ12 細分部分 Τ13 細分部分 ΤΙ 1 三角形 Ρ 像素 τ 三角形 127962.doc -25- 200841274 Τι 細分部分 T2 細分部分 Τ3 細分部分 Τ4 細分部分 S 11 子螢幕任務 S 12 子螢幕任務 S21 子螢幕任務 S22 子螢幕任務 V! 頂點 ν2 頂點 ν3 頂點 Χ(ΡΤΧ) 處理執行緒 127962.doc -26

Claims (1)

1. 200841274 十、申請專利範圍： 1· 一種三維（3D)圖形管線，其包括·· 一頂點處理級，甘可^ 資訊； 、了運作以輸出一糊形圖像之頂點 訊…“㈣輪出❹資 -子螢幕任二表，為子*幕’該等— 像素再現級，盆可遥从 Ο ，、了運作以並行且獨立地處理該子螢 幕任泰列表中之多個子螢幕任務。 2·如請求項1之管線’其中該像素再現級將-交錯多執行 緒處理器與一隼入夕初如+ 八口 处理執行緒配合使用以便並行 且獨立地處理該等多子螢幕任務中-相應-個子螢幕任 務0 3.如請求項2之管線，其中該交錯多執行緒處理器包含一 用於處理該頂點資訊之處理執行緒。 4·如請求項3之管線’其中該顯示細分級共享用於處理該 頂點資訊之該處理執行緒。 5.如明求項3之官線，其中該顯示細分級使用另一處理執 行緒。 6·如明求項1之官線，其中該像素再現級包含光柵化、混 合及、、文理化作業及隱藏表面移除作業以形成該3D圖形圖 像之一位元映像。 7·如叫求項1之管線，其中該顯示區域與以下裝置中之一 者相關聯··一個人數位助理（PDA)，一手掌領航員，一 127962.doc 200841274 行動電話，_ $|f % 腦，一筆^ 一衛星電話，一膝上型電 筆兄型電腦及一平板Pc。 8· —種方法，其包括： 對頂點物件進行頂點處理以輸出一三維 之頂點資訊； * 將該輸出頂點資訊疊加於一顯示區域上； Γ L 分成複數個子f幕以形成—任務列表 之子螢幕任務，該顯示區域具有像素；及 在該任務列表中多個 ^ ^ 夕于螢幕任務中並行且獨立地像 素再現彼等像素。 > 9·如清求項8之方法，苴中_ # | ® a ，、f u亥像素再現步驟包含以下步 »鄉· 藉由父錯多執行緒處理哭之一卢师批/ 定纺杠I丨 處理執行緒捕獲及鎖 二 列表中一相應一個可用子螢幕任務； 當被捕獲時，獨立地處理該相應 幕 等像素，·及 丁跫綦任務之彼 針對每-後續可用子螢幕任務，藉 處理写夕甘μ α x 乂錯夕執仃緒 。之八他執行緒重複該捕獲並鎖 驟。 ~ 乂鄉及该處理步 10如請求項9 $方、、土 貝9之方法，其中該頂點處 驟·· 少鄉包含以下步 藉由该交錯多執行緒處理器之另一 等頂點物件以形成該頂點資訊輸出。執行緒處理該 H·如凊求項10之方法，其中該劃分步驟 3與该頂點處理 127962.doc 200841274 步驟共享該另一處理執行緒之步驟。 12·如請求項8之方法，其中該像素再現步驟包含 驟·光柵化、混合及紋理化每一 V 、又理化母子螢幕任務之彼等德参 直到該任務列表為* 寺像素 衣馬王以形成该3D圖形圖像之一 像。 \ 饥7L映 13. :請求項8之方法，其中該像素再現步驟包含以下步 C 產生-用於在該顯示區域中顯示之位元 區域與以下裝置中之-者相關聯：―個=不 /pnA, lu入数位助理 、—手掌領航員、-行動電話、-蜂巢式電話、 二電話、-膝上型電腦、-筆記型電腦及一平板 14. 種電腦程式產品，：a：包含一且右功伯 ^ -^ ^具有致使一電腦實施以下 作業之指令之電腦可讀媒體： 頂點處理以形成一三維(3D)圖形圖像之輸出頂點資 訊； ' 將唛加有該輸出頂點資訊之顯示區域劃分為子螢幕 以形成-任務列表中之子螢幕任務，該等子螢幕任務具 有像素；及 像素再現以並行且獨立地處理多子螢幕任務之彼等像 素。 15·如μ求項14之電腦程式產品’其中該等用以像素再現之 指令包含用以實施以下作業之指令·· 藉由-交錯多執行緒處理器之一處理執行緒捕獲並鎖 127962.doc 200841274 定該任務列表中一相應一個可用子螢幕任務； 當被該處理執行緒捕獲時，獨立地處理該相應一個子 螢幕任務之彼等像素，·及 針對每後續可用子螢幕任務，藉由該交錯多執行緒 處理為之其他處理執行緒重複該等可運作以捕獲及鎖定 及處理之指令。 16·如請求項15之電腦程式產品，其中該等用以頂點處理之 指令包含可運作以實施以下作業之指令·· 使用該交錯多執彳緒處理器之另-處理執行緒進行頂 點處理以形成該頂點資訊輸出。 17·如明求項16之電腦程式產品，其中該等用以劃分之指令 包含與該等用以頂點處理之指令共享該另—處理執行緒 18.如β月求項17之電腦程式產品，其中該電腦可讀媒體包括 一無線通信裝置之—共享處理器可讀媒體。 G Α如請求項14之電腦程式產品’其中該㈣以像素再現之 指令包含該等用以光柵化、混合及紋理化每-子螢幕任 務之彼等像素以形成該3 D圖形圖像之一位元映像之指 令。 曰 20. —種無線裝置，其包括·· -有複數個處理執行緒之數位信號處理器· -由該等處理執行緒存取之共享記憶體；及’ 處理構件，其可運作以藉由並 於該共享記憶體中之子勞幕 &理一儲存 子螢幕任務列表中之多子鸯幕任務 127962.doc 200841274 中之彼等像素而在無需一專用圖形加速器之前提下實施 像素再現，該子螢幕任務包含一疊加有頂點輸出資訊之 顯示區域之像素之一部分。 21.如請求項20之裝置，其中該裝置包含以下裝置中之一 者：一個人數位助理（PDA)、一手掌領航員、一行動電 話、一蜂巢式電話、一衛星電話、一膝上型電腦、一筆 記型電腦及一平板PC。

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