TWI272014B - Color compression using an edge data bitmask in a multi-sample anti-aliasing scheme - Google Patents

Description

1272.014， 16999twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種繪圖系統，特別是，有關於一種 在多取樣抗鑛齒功能設計中使用一種共用位元遮罩的色彩 壓縮系統與方法。 【先前技術】 如眾所周知，3D立體電腦繪圖的技術係專注在如何產 生或繪示（render) —個可在如陰極射線管（Cathode Ray Tube，CRT)或液晶顯示器（Liquid Crystal Display, LCD)的 顯示裝置或電腦螢幕上顯示或展示的一個立體(3D)物件的 平面(2D)影像。該物件可為一種簡單的幾何圖元(geometry primitive)，例如點、直線片段、三角形、或多邊形。經由 用一系列的連接平面多邊形(planar polygons)，可在顯示裝 置上繪示較複雜的物件，例如以一系列的連接平面三角 形，可展示一個複雜物件。而且所有幾何圖元最後都可用 個頂點(vertex)或~組頂點4田述，例如用定義多邊形線段 片段終點或中心的座標(X，y, z)來描述。 為產生一個可投射在電腦螢幕或其他顯示裝置上，代 表立體圖元(3D primitive)的平面影像的資料組(data set)， 該圖元的多數個頂點會經過一系列運算，或是在圖形繪示 管道(graphics-rendering pipeline)中經過多級處理。一般的 管道只是一系列串接的處理單元或處理級(stages)，且其中 别一級的輸出，系被當成下一級的輸入。在圖形處理器的 環境中’舉例而言’這些處理級係包括每頂點運算 1272014 16999twf.doc/g (per-vertex operations)、圖元組合運算(primitive assembly operations)、畫素運算(pixel operations)、質地組合運算 (texture assembly operation)、描畫運算（rasterizati〇n operations)、以及片段運算（fragment operations)等等。 在典型的圖形顯示系統中，影像資料庫（image database(如命令列表）可儲存在場景（scene)中的各物件的 描述。其中，該些物件是以覆蓋該物件表面的多數個小多 邊形所描述，且其方法係與多數個貼碑(tiles)覆蓋邊牆或其 他表面的方式相同。每個多邊形都是以頂點座標 (在’’Model”座標系統中的X，γ，Z)列表、材料表面特性規 格（亦即色彩、質地、光澤等等）、以及到每個頂點表面的 法向量(normal vectors)所描述。對具有複雜曲面的立體物 件而言，一般而言該些多邊形必須為三角形或四邊形，且 後者亦可再分解成多數個三角形對。 轉換引擎(transformation engine)會根據使用者所輪入 的選定觀看角度，轉換物件座標。此外，使用者亦可=定 觀景(field of view)、即將產生的影像尺寸、以及三維^ 體(viewing v〇lume)後端，以藉此包含或消除想要的背旦二 一旦已選定觀看區（viewing area)，修剪邏輯 (clipping logic)即會消除落在觀看區之外的多邊形，=: 剪(clip)部分在觀看區之内且部分在觀看區之^ ^ 形。這些經，剪過的多邊形係以對應於觀看區邊緣的= 緣，對應於落在觀看區之内的多邊形部分。接下、 形的頂點會婦㈣下—個狀座標的處理級，其中= 1272014 16999twf.doc/g 標的X，Y座標係對應於觀看螢幕(viewing screen)，且該座 標的Z座標係對應於每個頂點的深度。在一個典型系統 中，接下來會考慮光源而施加照明模型（Hghting m〇dd)。 具個別色彩值(color value)的多邊形，接下來會被傳送至一 個點陣轉化器（rasterizer)。 對每個多邊形而言，點陣轉化器會決定那些畫素(pixd) 位置會被多邊形覆蓋，並且嘗試將相關色彩值與深度(z 值）’寫入畫框緩衝器（frame buffer)。點陣轉化器會將正接 受處理的多邊形的深度值，與已寫入晝框緩衝器的畫素深 度值相比較。如果新多邊形的晝素深度值較低，則代表其 係位於已寫入晝框緩衝器的多邊形之前，因為新多邊形會 讓先如處理過並已寫入畫框緩衝器的多邊形顯得更加模 糊’所以接下來其值會取代在晝框緩衝器中的數值。這種 處理會持續進行，直到所有多邊形多都被點陣轉化過為 止。此刻，視訊控制器（video controller)會以一次一個光柵 (raster)掃描行(scanning line)的方式，在顯示器上顯示畫框 緩衝器的内容。 執行即時繪示(real-time rendering)的一般方法，是以位 於多邊形之内或位於多邊形之外的晝素顯示多邊形。其所 產生的用來定義多邊形的邊緣，會在靜態顯示幕(static display)上，表現出鑛齒狀(jagged look)，以及在動態顯示 幕(animated display)上，表現出爬行狀(crawling look)。鑛 齒效應(aliasing)係為產生這種效應的潛在問題，而且用來 降低或消除該問題的方法，係稱為抗鋸齒效應(anti-aliasing) 1272014 16999twf.doc/g 技術。 因其只用到管道的輸出取樣，所以以勞幕為 鑛齒效應方法，並不需要得知正在繪示的物件知識。^ 的抗鑛齒效應方法會使用—種稱為多取樣抗鑛齒= (Multi-Sample Anti-Aliasing, 術，且該技術在-單一處理中，會對每個畫素使用、 上白^取樣。每個畫素的取樣或子畫素(sub_pixe_ Μ 被稱為取樣率（sampiingrate)，且當取樣率增加時 二 5己憶體流通量也會相對增加。 P、 經由上述提供的一般知識，以下參考圖1，其係绔一 在電腦_系統中的繪圖管道特定模組的功能方塊圖、、: ，當知在繪圖管道中的模組，會因系統需求而變，且可以 多種方式實現。如眾所周知，主機電腦1〇(或是在主 細t運㈣繪圖Αρι)，可產生—個命令列表(⑺咖an= 1St，且該命令列表係包括一系列的繪圖命令，以及用來 =圖形顯不器上繪示”環境”(envir〇nment)所需的資料。在 、、、曰圖管道中的模組可在命令列表12之内的資料及命令上 運作’以在圖形顯示器上繪示圖像。 、、、接下來，剖析器(parser)14會從命令列表12中擷取資 料，剖析該資料以解譯(interpret)命令，並且沿著繪圖管 C傳送用來定義繪圖圖元(graphics primitives)的資料。其 =緣圖圖元可由位置資料(例如x,y，4w座標）及照明 〔、貝地資訊定義。每個圖元的所有資訊，都可由剖析哭14 從命令列表中攫取，並且再將其傳送到頂點著色器(vae°rtex 1272014 16999twf.doc/g ^ ^ ^點著色器16可在從命令列表中所接收的繪圖 貧;〃 ·執行各種轉換。其中，該資料可從世界座標(World C〇〇rdmateS)，轉換成模型觀點座標（Model View c曰〇沉d脂tes) ’再轉換成投射座標(pr〇jecti〇n ， 隶後再ir換成螢幕座標（Screen c〇〇rdinates)。頂點著耷界 =所執行的功能處理，係為熟習相關技藝者所熟知，^ 陣此不再贅述。接下來’繪圖資料會再被傳送至點 陣轉化 $ (rasterizer) 18。 接下來，會在位於圖元之内的每個畫素 ，式伽―。其中，z_測試的内容係為將目=丁二 =即目_元巾指定畫錢2值)與職晝素位置的所儲 ^值相比較。所儲存z值可提供每一個指定晝素位置上 緣示圖s的深度值。如果目前z值比所儲存I值的果 ^父接魏看者的㈣，則目前z值會取代所儲存z值， -素耆色裔(pixd Shaded所決定的晝素位 ^如果@前z值並非較儲存z值更 貝 睛’則因為先前繪示的畫素確實是在目前晝 :斤目： 晝框緩衝器及Z緩衝器（z_buffer)内 :^刖，所以 垃nr办)内各兩者都不會被取代。 妾下來’針對已·且被判定較先前 硯:者的圖元之内晝素的圖元相關資 傳 者色器22 ’且畫素著色器22會決定已絡干=公： 前儲存畫素更接近觀看者的圖元之内=判疋較先 —旦素者 已计异出色彩資訊，則該資訊會被 1272014 16999twf.doc/g 儲存在晝框緩衝器24中。 雖然上述說明僅簡略總結各種處理模組的動作，熟習 相關技藝者當知繪圖資料的處理相當重要。因此，極需改 善其處理效率。 【發明内容】 本發明提供一種可在電腦繪圖系統中壓縮色彩資料 的系統。一較佳實施例之系統包括：一個圖形處理單元 (graphics processing unit，GPU); —個晝框緩衝器（如㈣ buffer)，其係與GPU連接，用來儲存晝素的色彩資;卜〇1沉 data);多數個子晝素(sub_pixels)單元，用以儲存多數個子 旦素其中母一该些子畫素都包括該晝素的一個色彩取樣 (color sample); —個取樣率（sampiing rate)單元用以產生 取木κ率，其中该取樣率包括對母個晝素的子書素個數， 也就是預定的取樣率；一個貼磚(tile)單元，用以產生一貼 碑’其中賴磚包括多數個晝素；以及—個料記錄㈣ record)單元，用以產生一貼碑記錄，其中該貼磚記錄包括 貼磚壓縮資料(tile compression data)。 簡言之，一實施例之該系統可由電腦繪圖硬體實現， 其係包括使用-個其中包含與子畫素相_圖元邊緣的位 置貧料的共用位元遮罩(shared bitmask)，產生色彩資料的 壓縮碼的裝置。 7、" ' 根據本發明另-實施例’本發明提供一種可在電腦喻 圖系統中壓縮色彩資料之方法。該方法包括：儲存畫素^ 彩資料；對每個晝素配置多數個色彩資料取樣，豆^每一 1272014 16999twf.doc/g 該些色彩資料取祥 括多數個子晝素\包括一個子晝素，使每—晝素都可包 畫素；存取:地^ — _磚’使舰碑可包括多數個 磚是否為-輕^記錄’使該料記錄可包括標示該貼 之間的邊界；以及^的邊緣貢料，其中該邊緣係為圖元 料中讀出多少個色=ί料，決定應該從畫娜 ,Δ根:明再另-實施例，本發明提供-種電腦繪圖 糸、、^I统包括··-個多取樣抗織效應邏輯 電路/、糸用來儲存每個畫素的多數個色彩取樣，且其中 每〆色彩取樣都包括—個子晝素，以使得每—晝素的色彩 資料都可I括多數個子晝素，且其中—個貼磚係包括多數 個晝素L以及一個色彩資料壓縮邏輯電路，其係用來對每 個貼磚提供-個壓縮碼，且其中該壓縮碼係包括一個壓縮 韻i值及個可配置資料欄位卜⑽行糾丨必卜data field)，使 在可配置貝料攔位中的資料的類型，係由貼碑壓縮類型值 所決定。 經由本發明之說明及實作，可充分了解及學習本發明 之其他特色及/或優點。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 請參照本發明實施例的内容，且其實例繪示在相對應 的圖式中，其中相同的標號代表相同的構件。下文特舉一 1272014 16999twf.doc/s 較佳貫施例，並配合所_式，以詳細說明本發明。 在以下的說明中，可看出繪圖系統會包“數個可每 現柄明所述之特性及觀點的不同模組。同樣地1^、 ^中亦可看ώ在業界也會有與本發明之 = 的電腦繪圖系統及環境。 、〈硯心不丨J的 Ά考圖2所7F，其鱗示根據本發明—實施例的繪 二二運的特ΐ基本模組。圖2所示的綠圖管道包括-個4 為、、、日圖板組’’(Graphics c〇mp〇nent)210的元件，用來指定 或代表在_管道巾的硬賴組。在賴組内部，邏^電 路(l〇gic)212係用來做為多取樣抗鋸齒效應，其中每個晝素 的多數個色彩取樣，係儲存在晝框緩衝器中。同樣地，壓 縮邏輯電路(compression l〇gic)214係用來壓縮色彩資料了 藉以降低在處理器與晝框緩衝器之間的資料流通量。根據 本發明一實施例，該系統更加包括一個圖形處理單元 (GPU)，用來提供如晝素著色的特定功能的可程式化處 理，而非使用可執行此功能的特定硬體。在該系統中，藉 由使用在此所述的處理以降低GPU與晝框緩衝器之間的 資料傳輸量，可大量改進可程式化GPU處理器的效率。 圖3係繪示在根據本發明一實施例的繪圖模組中的特 定元件的方塊圖。較明確地說，圖3係繪示在根據本發明 一實施例的一個繪圖管道中，可共同用來實現特定功能的 多數個個別皆為習知的模組。舉例而言，位於GPU 310内 部之命令剖析器（command parser)312、頂點及幾何著色器 (vertex and geometry shader)314、三角形設定（triangle setup)316、以及跨度貼碑產生（Span/tile generation)318 的功

12 1272014 16999twf.doc/g ;者所熟知，因此其細節在此不再贅 功能，其係在壓縮⑽eZ-range_320亦為熟知 根據壓縮過的Z資却、A貝料上，執行一個z測試。經由 素範圍），可有效改k以而ϋ地接受或拒絕特定圖元(或晝 Ζ測試方塊322可#°方式執行的Ζ測試。此外，畫素 圖3所示的繪圖；道 ==針對每-晝素的測試。 體刻中的貼碑__^ :== = 342 ,以及用來執行一 旦素者色口口 素著色器324與貼磚^^生貝^^的邏輯電路别。畫 為熟習相關技藝者所熟知，因此苴：?二斤執行的功能’係 其名稱所示’畫素著色哭3 在此不再贅述。如 ^作動作的給❻圖圖元，或是在貼磚 晝她_深度資;=到， ㈡所=因素而定的 不而執仃旦素者色動作。在MSAA設 出色訊t後，訊就會被儲存在晝樞緩衝器：十中二 =夂”，_ t & 35G •外部記憶體讀取貼 降低在4Γ。與晝框緩 叫芩考圖4所示，其係繪示根據本發 每 個繪圖資料架構設計的範例。其中的晝素衛=在顯示 1272014 16999twf.doc/g 3 /0的，界之内的多數個晝素的其中之一，i晝素係為 二t S不2的基本圖形元件。晝素402會組成稱為貼碑404 t個特疋群組。本發明一較佳實施例的貼磚係包含八個 Γη，i其係為八個垂直晝素乘上一個水平晝素的架構 。无、習相關技藝者當知不同大小的貼磚，亦可適用於本 叙明在此所述的系統及方法。

合古^ ί所，，在電腦繪圖系統中，每個畫素402可能都 :有相，大量的緣圖資料。此繪圖資料可包含如紅色、綠 ^監色^與alpha(R，G，B，Α)的色彩資訊、深度資訊⑺、 ^貝地育訊⑴及V座標）等等。在MSAA方法中，色彩 =身即可代表大量資料，尤其是在當取樣率增加時此 =更為明顯。舉例而言，使用取樣率為4的msaa方法 白、圖系統的每個晝素會儲存四個不同的色彩取樣。 因=，與貼石專406相關的色彩取樣資料，對每個畫素而古， ^具有四個色彩資料取樣術。本實施例中的色彩^料 =408,係包括32位元的色彩資料。如下參考圖$所述， 彩取樣亦可被架構成—個子晝素。當已從書框緩 出此貼碑的所有色神樣後，色彩資料的總量; 為母個畫素有四個取樣，且共有八個畫素或觀個位元t 打考圖5所示，其躲示在—魅補例 實施例。與上例—致，本範财的貼碍係 者去：素5!_2，且其架構為人個垂直畫素乘上-個水平 4;οίΓ::個晝素502的色彩資料係定義在多個子 ς素04中’而且母—子畫素係包括該畫素的—個色 冬。因為取樣率為4,所以此架構範例中的每個晝素都具 14 1272014 16999twf.doc/g ^個子畫素。舉例而言’在取樣率為16的系统中，每個 旦素ί色^料會由16個子晝素或色彩取樣所定義。 圖6所示’其係身示在本發明方法中的一個 MSAA晝素乾例的方塊圖。1 ^nn ^ , ，、甲，因其取樣率為4，所以 ^H 彩資料的子畫素601.。子畫素 601-604》別包括色彩f料取樣6G5_6() 色彩資料取樣005-608係代袅為蚩丢 你代表在畫素600之内的不同點上 老和丨例而a ’根據子晝素的個數與架構，在每個子 旦素之内的色彩資料取樣6G5_6G8的位置可能會不同，藉 此可，☆種有效方法，以色彩資料取樣代表該晝素。 口月茶考圖7所不’其係繪示在本發明的系統與方法中 的-個MSAA畫素實施例的方塊圖。其中，因其取樣率為 8，所以畫素700係包括八個色彩資料的子晝素7〇4。子畫 素704係包含色彩資料取樣7〇6。值得注意的是，色彩資 料取樣706係代表在畫素700之内的不同點上的色彩。此 外，相較於圖6所示的四個色彩資料取樣6〇5-6〇8而言， 此八個色彩資料取樣706可大幅度提升色彩解析度。 請苓考圖8A-8D所示，其係繪示在根據本發明系統及 方法的實施例中的一個完全被覆蓋的貼磚。當知為容易說 明本發明貫施例起見，圖8A-8D僅繪示簡要的說明圖。然 而，對熟習相關技蟄者而言，在此所提供的簡要說明圖已 足夠令其瞭解如何實現更複雜的實際範例。 請參考圖8A所示，其中的三角形圖元82〇係在顯示 器810的邊界之内。如眾所周知，電腦繪圖顯示器通常可 在一個单一、纟會圖顯不器上纟胃示數百或數千個圖元。此外， 15 1272014 16999twf.doc/g 該些圖元通常可再被切割為如三角形82〇的多數個二角彤 圖兀。其中，配置在繪圖管道前端的模組（前端處理模組 會在該些圖元上執行特定的設定及針對頂點的動作。跨产 及貼碑模組會將一個圖元，切割為由掃描線822(如圖 所示）以及橫跨掃描線822的垂直線824(如圖8C所^所定 義的晝素840(如圖8D所示）。再者，晝素840通常會再= 合成一個2x2、4x4、8x8、或其他大小的貼磚群組/圖8D 係繪示一個大小為1x8畫素的貼磚830。其中，貼碑^30 的排列係任意對應於三角形圖元82〇。因為貼磚83〇係被 二角形圖元820所完全覆蓋，所以相對於三角形圖元^如 的貼^ 83。的位置，係代表最佳壓縮狀態。從晝框緩衝器 中所讀出的該被完全覆蓋貼磚的色彩資料，係僅為在該貝: 磚中的其巾-個子晝素的色料料，因此可大量節省^該 貼碑中的所有32個子晝素的色彩資料的讀取量。 π茶考圖9A及9B所示，其係繪示在根據本發明系統 及方法的實施例中的一個其中包括一個 =被覆蓋貼磚。請及9Β歸示簡要的說 相關技蟄者而言，在此所提供的簡要說明圖已足夠 7 -瞭解如何實現更複雜的實際範例。 請參考圖9A所示，其中的三角形圖元92〇及95 =示器9HU㈣界之内。如料周知，電腦繪圖顯示器 可在—個早—繪圖顯示器上繪示數百或數千個圖元。 ’ 4些圖70通常可再被切割為如三角形92〇及的 二一^二角形圖70 °如參考圖8所述，跨度及貼磚模組會 將一個圖元，切割為由横跨掃描線的垂直線所定義的多數

言，此範例節省的記憶體流通量較少，但此範例所節省的 記憶體流通量卻已足夠執行色彩壓縮，尤其是在取樣率增 加時將更為有效。 1272014 16999twf.d〇c/g :晝素_(如圖9B所示）。再者，畫素94〇通常會再組合 t個2X2、4X4、8X8、或其他大小的貼磚群組。圖9B係 冒示:個大小為W畫素的貼磚93()。其中，貼磚93〇的 ^列係任意對應於二角形圖元92〇及95〇。在此與圖8 示的完全覆蓋貼磚不同的是，圖9β所示的貼碑93〇 -部分被圖Tt 920所覆蓋，且另—部分被圖元州所覆蓋。 ，為貼碑930只具有一個部分被覆蓋晝素 942，所以需要 項取在部分被覆蓋畫素942中的所有子晝素的色彩資料， 才能執行最佳色彩壓縮。雖然相較於完全被覆蓋貼磚而 請麥考圖10A及10B所示，其係繪示在根據本發明系 統及方法的實施例中的一個其中包括兩個部分被覆蓋晝素 的部份被覆蓋貼磚。當知為容易說明本發明實施例起見， 圖10A及10B僅繪示簡要的說明圖。然而，對熟習相關技 藝者而言，在此所提供的簡要說明圖已足夠令其瞭解如何 實現更複雜的實際範例。 請參考圖10A所示，其中的三角形圖元1〇2〇、1〇5〇、 及1060係在顯示器1〇1〇的邊界之内。如眾所周知，電腦 多會圖顯示為通常可在一個單一繪圖顯示器上繪示數百或數 千個圖元。此外，該些圖元通常可再被切割為如三角形圖 元1020、1050、及1〇6〇的多數個三角形圖元。如參考圖8 所述，跨度及貼碑模組會將一個圖元，切割為由橫跨掃描 線的垂直線所定義的多數個畫素1〇4〇(如圖所示）。再 17 1272014 16999twf.doc/s 者，畫素1040通常會再組合成_個2χ2、4χ4、8χ8、戋苴 ，大小的貼磚群組。目10Β係繪示一個大小為lx8畫素的 【專1030。其巾，貼石專1〇3〇的排列係任意對應於三角形 石 1050、及1060。在此與圖8所示的完全覆蓋貼 圖9所示的僅具有—個部分被覆蓋晝素的貼磚不同的 ^，圖10Β所示的貼碑丨〇3〇係為部分被三角形圖元丨〇2〇、 050、及1060所覆蓋，且係包含兩個部分被覆蓋晝素_ 及〇44。因為貼们_具有兩個部分被覆蓋畫素购及 1044所以需要頃取在部分被覆蓋晝素1⑽及1〇44中的 f有ίίΪ的色彩㈣’才能執行最佳色彩壓縮。雖然相 較於先刖域而言，此範例節省的記憶體流通量較少，但 ，，節省的記憶體流通量卻已足夠執行色彩壓縮，尤 其疋在取樣率增加時將更為有效。 11Α及118所示’其係繪示在根據本發明系 施例中的一個其中包括三個部分被覆蓋晝素 盍貼磚。-當知為容易說明本發明實施例起見， : :堇繪不簡要的說明圖。然而’對熟習相關技 蟄者而S ’在此所提供的簡錢關 實現更複雜的實際範例。 J 7 /、緊斛々q 么,考圖11A所示’其中的三角形圖元112〇、115〇、 及二〇係在顯示器1110的邊界之内。如眾所周知，電腦 m常可在一個單一繪圖顯示器上繪示數百或數 ㈣元通f可再被_為如三角形圖 兀1120:1150、及116〇的多數個三角形圖元。如參考圖8 所速’ ％度及料模組會將—_元，糊為由橫跨掃描 1272014 16999twf.doc/g 線的垂直線所定義的多數個晝素⑽(如圖nB所示）。再 者’畫素1140通常會再組合成一個2χ2、4χ4、㈣、或直 =小的貼磚群組。圖11B係繪示一個大小為Μ畫素的 ^專1130。其中，貼磚1130的排列係任意對應於：角形 圖\_、⑽、及·。在此與上述僅具有小於^ = 覆、盖晝素的貼磚不同的是，圖11B所示的貼碑 1130係為口 p分被三角形圖元1120、115〇、及116〇所 且係包含三個部分被覆蓋晝素1142、1143、及1144風 貼磚1130具有三個部分被覆蓋晝素1142、1143、及1144、、， ，以以下參考圖13所賴人位元壓縮碼可能無法容蜗支 援貼磚色彩資料壓縮所需的資料。熟f相關技藝者當知^ 於或小於八個位元的壓縮碼，亦為本發明範疇之内。曰此外 最佳壓縮碼係根據不同的系統及架構參數而變。在本實’ 例中，為達最佳化目的，建議將貼磚的色彩資料視為 壓縮，並且從晝框緩衝器中讀取所有的貼磚色彩資料。° 圖12係繪示根據本發明系統及方法實施例的—個立 刀貼磚的§己錄格式。請參考圖丨2所示，包含貼碑壓縮資j 1210的貼碑記錄12〇〇係儲存在外部記憶體中。貼磚二二 資料1210包括一個壓縮碼1212，用來指示該貼磚是 可壓縮，並且輸出從一個邊緣資料位元遮罩所產生的壓^ 相關資料。其巾，邊緣資料位元遮罩係為—個用來識= 有圖元邊緣晝素位置的遮罩。對應於每個貼磚的壓縮石、 1212係從邊緣資料位元遮罩所產生。壓縮碼κι〕包括j 個其中包含壓縮類型值(compressi〇n type value)的墨縮 力（compressibility)欄位1214。此外，壓縮碼1212更加!^ 19 1272014 16999twf.doc/g 括一個用來容納貼磚特定相關資料的可 (configurable data)襴位 1216。 、 、

圖13鱗示-辣格，帛來朗根 的一個8位元壓縮碼的架構。參考上沭 χ β貝地1J 力攔位1214係匕括一個壓縮類型值131〇，且在八與施 例中，該壓縮類型们310係使用在壓縮碼1212 °中=個 的空間。此外:參考上述圖12所述的可架構資料爛 二16係包括-個㈣欄位值(data fidd測，且該 貧料攔位值1320係根據不同壓縮類型值131〇，而對摩於 =同資料類型。如第-列所示，，W，的壓縮類型值表示無 用壓縮碼1212，對該貼磚的色彩資料執行壓縮。如圖 所不，在此例中並未用到資料攔位值，且其值為系統預設 值’’〇〇〇〇〇〇，，。 置值。此範例係與上述參考圖1〇Α及10Β所述的範例一 ，，請參考表中的最後一列，，，u，，的壓縮類型值131ϋ 與’’mm”的資料攔位值1320合併在一起，代表在該貼磚 中的所有晝素都會被相同的圖元所完全覆蓋，而且如參考 j述圖8A-8D所述，此即代表可得最佳壓縮。其中，如果 壓縮類型值1310為”11”，且資料欄位值132〇包括任意個 數的”0”，則資料攔位值1320，，yyyxxx”會包含在位於該貼 碑之内的位置”yyy”及，，χχχ，，中的兩個部分被覆蓋畫素的位 致。雖然對於一個完全覆蓋貼磚而言，這個壓縮動作並未 大量節省記憶體流通量，但此範例所節省的記憶體流通量 卻已足夠執行色彩壓縮，尤其是在取樣率增加時更為有效。 請參考表中的第三列，”；[〇，，的壓縮類型值1310係代 20 1272014 16999twf.doc/g 表芩考上述圖9A及9B所述的包含一個部分被覆蓋畫素的 貼碑的範例。在此例中，資料攔位值132〇係為”〇〇〇χχχ，，， 且其_中XXX”係為在貼碑之内的部分被覆蓋晝素的位置 值資料欄位值的”〇〇〇”部分係代表在此特定範例中未使用 的資料，而且可設定成系統預設值，，000，，。 少、4苓考表中的第二列，其中”01，，的壓縮類型值131〇 係代表在該貼碑之内有一邊緣與多數個晝素交叉。在此例 I，資料攔位值！320係為，，Uxxxx，，，其中，，χχχχ，，係為一個 k緣圖案號碼，而且”11”係代表壓縮碼的未使用部分。邊 緣圖案號碼係用來從一個查找表(lookup table)中，獲得一 ，邊緣函數(edge functi〇n)。該邊緣函數係用來決定與該邊 ，相關的每一子晝素應配置在每一部分被覆蓋晝素中的何 处j因為在貼磚之内的子畫素係配置在邊緣的不同邊上， 所以必須儲存部分被覆蓋晝素的子晝素的色彩資料。 在本發明部分實施例中，最佳化色彩壓縮可支援被大 且兩，圖元所覆蓋的貼翻色彩㈣壓縮。舉例而言，在 j，樣率的系統中’雖然最佳化的成本較高，i因其 關:ΪΪ憶體的流通量，故仍視為合理。同樣地，熟習相 查身者當知支援不同大小的貼磚或大於兩個 旦素的色彩壓縮，則需使用大於人個位^的壓縮碼。 圖14係繪示一個流程圖，用來說明根據本發明實施 ^種色彩資料壓縮方法。該色彩資料壓縮方法剛 儲存f步，。首先’在步驟1410中，畫素色彩資料會被 個色〜ΪΙ來’在步驟142G中’每—個晝素會被配置多數 色形取樣。其中，每一晝素的色彩資料取樣個數，係根 1272014 16999twf.doc/g 據系統容量及繪圖解姑痒+上 MSAA的設計。^來1未而定。圖14的取樣率係參考 2x2、4x4、8x8、或如磚。其中，該些貼碑會組成如 的畫素群組。 W例的1χ8晝素的特定大小結構 接下來，在步驟144〇中，存取一個貼碑 盆中， 該貼磚記錄包括從邊緣位置位 “㈣ 人、嘉緣的多〜次W 彖位置位兀遮罩識別那一個畫素包 二縮次：二:縮的流通量降低而言，讀取其中包含 旦。i下貼碑記錄，僅耗用相當小的讀取流通 i框:驟145G中，根據壓縮資料，決定應該從 2，°。中頃取多少色彩資料取樣。因為本發明所述的 記憶體流通量。σ、存色*厂貝料’故可降低系統的 鱗示—個流程圖，用來說明根據本發明實施 ==行色彩資料壓縮方法的步驟。該執行方法1500 匕括下列V驟。f先’在步驟151〇中，掏取貼碍記錄。如 上所述’相較於對應於色彩資料壓縮所 =的記憶體流通量而言，讀取貼碑記錄所= :係被：足逼。接下來’在步驟152〇中，在貼碑記錄内部 處理貼磚墨縮資料。在步驟153G中，經由檢查壓縮資料， 以決定該貼磚是否為一圖元所完全覆蓋。如果判定該貼磚 係為一圖元所完全覆蓋，則在步驟1540中，判定該貼磚只 f 一顏色，其中該色彩資料是由MSAA系統的多數個色^ 貧料取樣的其中之一所代表。在此例中，如步驟1542所

22 1272014 16999twf.doc/g 亚不需額外讀取記憶體，因此可節省大量的記憶體流 通置。 如果该貼碑並非為一圖元所完全覆蓋，則在步驟1550 :=h查壓細資料，以決定該貼碑是否為不可壓縮。 如果判定该貼碑為不可壓縮，則在步驟156〇中，必須讀取 H白!色衫取樣。如果判定該貼碑為可壓縮，則在步驟 :經由檢查壓縮資料，以決定該貼碑是否有一邊緣 内的多數個晝素。如果判定為真，則在步驟 4祕/、’讀取邊緣圖案號碼。並且接下來在步驟1556中， !。二亥邊緣圖案唬碼’在一表格中查找-個對應邊緣函 下來!在步驟1558中，檢查在部分被覆蓋畫素中的 =決定邊緣是在那一邊。反之，如果邊緣並未覆 二：ί::素’則在步驟1552中，讀取具有-或兩個部分 的貼磚與部分被覆蓋畫素的位置資料。該位置 =相ρ=定必須從畫框緩衝器中讀㈣些色彩取樣。 二二蟄者當知’只要廢縮碼的位元寬度增加，則本 ί ::: 也實施例亦可支援具有大於兩個部分被覆蓋晝 壓縮。；個邊緣、或以上兩者的組合的貼磚的色彩資料 人每ί發Γ實施例可以硬體、軟體，體、或上述任意組 ϋ，其中例係用軟體或勒體實現色彩資料 當的指令執行^統^韌體係儲存在記憶體中，且可由一適 本發明另—實施例行。如果本發明係以硬體實現，則如 彩資料壓縮。其中斤示’可用下列技術的任意組合實現色 ，廣為人知的技術包括：離散邏輯電路 1272014 16999twf.doc/g 電路’其係具有可在資料訊號上實現邏輯電路功能的邏輯 電路閘；特定用途積體電路(application specific integrated circuit，ASIC)，其係具有適當組合邏輯電路閘；可程式化 閘陣列(programmable gate array⑻，PGA);以及場可程式化 閘陣列（field programmable gate array, FPGA)。 / 在本發明流程圖中的所有程序的說明，可視為代表程 * 式碼的模組、片段、或部分，且該程式碼係包括用來執行 籲 在該些步驟中的特定邏輯電路功能的一或多個可執行指 令，而且以其他方式實現的範例，亦包含在本發明實施= 巧缚之内。熟習相關技藝者當知，本發明流程圖中 實施步驟並未限定於此，當可根據所 其執行步驟。 又天 雖然本發明已以較佳實施例揭露 明:任何熟習此技藝者，在不脫離本發 範二見後二之更動與潤飾，因此本發明之保護 把圍田視伽之申⑽利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 = 一個習知技藝所用的繪圖管道的方塊圖。 的綠圖管道的方塊圖。 财^貝^例的凡件 圖3係繪示在根據本發—每 定元件的方塊圖。 “也例的％圖杈組中的特 書辛取樣餘齒效應設計中的畫素貼碑及 旦常色㈣枓-較佳實施例的方塊圖。 寻及 圖5係缘不在根據本發明的系統及方法的—實施例的 24 1272014 16999twf.doc/g 貼磚範例中的子晝素資料的方塊圖。 圖6係繪示在根據本發明系統及方法的一實施例中的 一個MSAA畫素的方塊圖。 圖7係繪示在根據本發明系統及方法的一實施例中的 另一個MSAA畫素的方塊圖。 圖8A-8D係繪示在根據本發明系統及方法的一實施 例中的一個完全被覆蓋的貼磚的簡化說明圖。

圖9A及9B係繪示在根據本發明系統及方法的一實施 例中的一個其中具有一個部分被覆蓋晝素的部份被覆蓋貼 碑的簡化說明圖。 圖10A及1 〇B係繪示在根據本發明系統及方法的一實 施例中的一個其中具有兩個部分被覆蓋晝素的部份被覆蓋 貼磚的簡化說明圖。 圖11A及11B係繪示在根據本發明系統及方法的一實 中的一:其中具有多於兩個部分被覆蓋晝素的部份被 復皿貼碑的間化說明圖。 圖12係繪示根據本發明系統及方法的一實施 個部分貼碑的記錄格式。 圖13係繪示一個表格，用來說明根據本發明一實施 例的一個8位元壓縮碼的架構。 、 圖Η係繪示一個流程圖，用來說明根據本發明一 施例的一種色彩資料壓縮方法。 、 卜圖15係繪示一個流程圖，用來說明根據本發明一實 化例的一種執行色彩資料壓縮方法的步驟。 、 【主要元件符號說明】 25 1272014 16999twf.doc/g 10 :主機(繪圖API) 12 :命令列表 14 :剖析器 16 :頂點著色器 18 :點陣轉化器 20 : Z測試 22 :畫素著色器 24 :畫框缓衝器 210 :繪圖模組 212:多取樣抗鋸齒效應邏輯電路 214:色彩資料壓縮邏輯電路 302 :主機 310 :圖形處理單元 312 :命令剖析器 314 :頂點及幾何著色器 316 ··三角形設定 318 ··跨度/貼磚產生 320 ··貼磚Z範圍測試 322 ··畫素Z測試 324 :晝素著色器 326 :畫框緩衝器 330 :產生貼磚記錄 340 :外部記憶體 350 :色彩壓縮邏輯電路 400 :顯示器 26 1272014 16999twf.doc/g 402 :晝素 404 :貼碑 406 :晝素架構 408 :色彩資料取樣 502 :晝素 504 :子晝素 600 :畫素 601〜604 :子畫素 605〜608 :色彩資料取樣 700 :畫素 704 :子晝素 706 :色彩貢料取樣 810 :顯示器 820 :三角形 822 :掃描線 824 :垂直線 830 :貼磚 840 :畫素 910 :顯示器 920 :三角形圖元 930 ··貼蹲 940 :畫素 942 :部分被覆蓋畫素 950 ··三角形圖元 1010 :顯示器 27 I ； 1272014 16999twf.doc/g 1020 :三角形圖元 1030 :貼磚 1040 :晝素 1042 :部分被覆蓋晝素 1044 :部分被覆蓋晝素 1050 :三角形圖元 1060 :三角形圖元 1110 :顯示器 > 1120 ··三角形圖元 1130 :貼磚 1140 :晝素 1142 :部分被覆蓋晝素 1143 :部分被覆蓋畫素 1144 :部分被覆蓋晝素 1150 :三角形圖元 1160 ··三角形圖元 1210 :貼磚壓縮資料 B 1212 :壓縮碼 1214 :壓縮能力攔位 1216 :可架構資料欄位 1310 :壓縮類型值 1320 ··資料欄位值 1400 :色彩資料壓縮方法 1410 :將畫素色彩資料儲存在晝框緩衝器中 1420 :配置多數個色彩資料給每一個晝素 28 1272014 16999twf.doc/g 1430 :產生一個貼磚 1440 :存取具邊緣資料的貼磚記錄 1450 :決定應該從畫框緩衝器中讀出多少色彩資料取 樣 1500 ··執行處理之方法 1510 :從外部記憶體擷取貼磚記錄 1520 :處理貼磚壓縮資料 1530 :貼磚是否被圖元完全覆蓋？ _ 1540 :該貼磚只需一顏色 1542 :壓縮色彩資料無須額外讀取記憶體 1550 :該貼碑是否為不可壓縮？ 1551 : —邊緣是否覆蓋多數個畫素？ 1552 :讀取部分被覆蓋晝素的位置資料 1554 :讀取邊緣圖案號碼 1556 ··從儲存在記憶體中的表格查找邊緣函數 1558 ··檢查子晝素以決定邊緣是在那一邊 k 1560 :必須讀取所有色彩取樣 29

Claims (1)

12 7 2 0 li^99twfl d〇c/()()6 9·二 IT — 月Fl·修(: 95-9-1 :歹 ':· \ -~ \ -.......... .·*** 十、申請專利範圍·· 1 · -種在電腦_系統中麗縮色彩資料之系統，包括： 一圖形處理單元； 一晝框緩衝ϋ ’與該圖形處理單元合作，以保存一晝 素的色彩資料； 夕數個^晝素單元，每一該子晝素單元皆係用以提供 子二素每/亥些子晝素都包括該晝素的一色彩取樣； ，樣率單凡，用以提供事先預定之一取樣率，該取 樣率⑽射;每-晝素的該些子晝素的個數； 貝占碑早兀’用以提供一貼磚，該貼磚包括多數個畫 常，以及 勺括貼單^ ’用以提供一貼磚記錄，該貼磚記錄 包括貼磚壓縮資料。 丁 縮資料勺^二t利範圍-第1項所述之系統，其中該貼磚壓 間的二i界。、位置資料’使-邊緣可定義多數個圖元之 置資料專圍第2項所述之系統，其中該邊、•位 的其中之==碑中的所有畫素係為該些圖元 4.如申請專利範圍第3項 覆蓋的料包括—子錄的色彩資料。u 置資料包括;== 6·如申請專利範圍第5項所述之系統，其中該部分被 30 12720149t l .doc/006 曰修( 正替換頁 95-9-1 覆蓋晝素位置資料包括一邊緣圖案號碼。 緣:數如杳1ΓΓ圍第6項所述之系統，更加包括-邊 緣仏數查找表，且可用該邊緣圖案號 8. 如申請專利範圍第7項所述之系mm 緣函數分析在一部分被覆蓋晝素中的該些子書音'，以^ 對應於該邊緣的每—該些子晝素應配置在何“疋 9. 如申請專利範圍第5項所述之 ： 包括定義在辑中的-第= 二項= 破覆蓋晝素位置的資料。 二.如巾請專· _ 2項所述之纽，其巾該邊緣位 包括不可_貼射料，用來標示該料的色彩資 料係為不可壓縮。 31 1 · 12720 l64>9twfl.doc/006 一 平月 .顏1 —」 95-9-1 間的一邊界；以及 使用錢緣貧料，決定應該從該書 少該些色彩資料取樣。 」m貝出多 is·如中請專利範圍s 12項所述之方法， 中之一。 一|色知貝枓包括该些色彩資料取樣的其 14.如㈣專魏㈣13顿叙 貢料包括一壓縮碼。 ，、t忑遺、、彖 15·如申請專聰目帛14項所述 瑪包括一壓縮能力攔位，且該壓縮能力攔位包 形貧料壓縮能力的一壓縮類型值。 ’、μ色 :更加包括一可架構資料攔位，用來提 合作的特定資料。 ㈣…型值 ft 類型申1~糊範圍第16項所述之方法，其中該壓縮 可架構=攔=部分被覆蓋晝素的位置資料係包含在該 _型1^^專利範圍第17項所述之方法，其中該壓縮 I值私不一弟二部分被覆蓋晝素的位置資料係包含 可术構資料攔位中。 、 Μ 類型中1職圍第16賴述之方法，其中該壓縮 中2，厂邊緣圖案號碼係包含在該可架構資料攔位 甲，用來在一查找表中決定一邊緣函數。 32 1272Ο 1499twfl .doc/006 一^·~Τ^+一一V Μα -£Γ λ^-η 手月曰.丨I'·..•美}正替換頁 2〇.如申請專利範圍第19項所述之方法，更加包括一 ==測試該些子畫素，以決定對應於該邊緣的每-該些子畫素的該位置。 21‘如申請專纖㈣14項所述之方法，其中該塵縮 碼標不在該貼磚中的所有該些畫素係被完全， 磚的該色彩資料可被當成一子晝素讀取。 息 ^、 22.如申請專利範圍第14項所述之，其中該

示該貼磚的該色彩資料係為不可壓縮，藉有古亥: 色彩資料取樣的資料。 23. -種電腦義硬體，包括使用—邊緣資料位元遮罩 產生色彩資料的-壓縮碼裝置，用來提供用於每一貼碑的 -㈣碼，其中該壓縮碼包括—壓縮能力值攔位及一可竿 構^料攔位’該可架構資料攔位中的資料類型係取決於該 塵縮能力鋪位，而該雜資料位元料&含對應於多^ 個子晝素位置的多數個圖元邊緣的位置資料。〜、 24. —種電腦繪圖系統，包括：

一多取樣抗鋸齒效應邏輯電路，用來儲存針對每一書 素，多數個色彩取樣，其中每—色彩取樣包括—子晝素， 使每一晝素的該色彩資料包括多數個子晝素，且其中一 磚係包括多數個晝素；以及 、 二色彩資料壓縮邏輯電路，用來提供用於每一貼碍的 碼’其中祕縮碼包括—壓縮能力值攔位及—可 構資料攔位，使在該可料攔位中的資料類型，取 於該壓縮能力值攔位。 /Ν 33 12720 U9 ^Λοο/ΟΟβ Hr 95-9-1 石、、25·如申請專利範圍第24項所述之系統，其中該壓縮 包括從-邊緣請位元遮罩所產生的㈣，使該邊 、貝料位元遮罩包含對應於該些畫素的該些邊緣的位置。 碼更26·如申請專利範圍第24項所述之系統，其中該壓縮 ’、、、更加包括儲存在該壓縮能力值攔位中的一壓縮類型值。 槿次Γ·如申請專利範圍第24項所述之系統，其中該可架 位包括一第一部分被覆蓋畫素及一第二部分被覆 I患素的位置資料。 構資申，利範圍第24項所述之系統，其中該可架 1緣圖^括一邊緣圖案號碼，藉以從一查找表中決定 括 29.-種在一電腦緣圖系統中虔縮色彩資料之系統，包 影像； 電腦圖形顯示器； 多數個晝素料，用來在該電_形顯示哭 上繪示 多數個子晝素單元，用來儲 二數個子晝素，其中每—該晝素之内的 料；以及 一旦素都存有色彩取樣資 壓縮石馬單元，用來儲农—^ 產生用於該些晝素的-貼碑的位元遮罩’係用來 34