專(zhuān)利名稱(chēng)：可調(diào)變式的拼塊景深濾除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種三維計(jì)算機(jī)繪圖系統(tǒng)中圖形處理的技術(shù)，特別涉及的是在一種在立體繪圖對(duì)象的景深關(guān)系維持的系統(tǒng)及方法，供應(yīng)用在數(shù)字相機(jī)(DSC)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)(DV)、個(gè)人數(shù)字助理器(PDA)、行動(dòng)電子設(shè)備、第三代行動(dòng)電話、手持式行動(dòng)電話或智能型手機(jī)等可攜手持式裝置上，但并不限定為上述裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，市場(chǎng)上對(duì)在手持式可隨身型電子產(chǎn)品的需求日益增加，與此同時(shí)，三維繪圖系統(tǒng)的省能效果，在特別需要講究低耗能小體積的手持式可隨身型電子產(chǎn)品中的地位也越形重要。在三維繪圖系統(tǒng)中，運(yùn)算過(guò)程中的海量存儲(chǔ)器存取部分是最關(guān)鍵的能量耗散；三維繪圖系統(tǒng)中包含五種型態(tài)的內(nèi)存存取材質(zhì)資料讀取(Texture Read)、景深暫存區(qū)(Depth Buffer or Z Buffer)資料讀取(Z Read)、景深暫存區(qū)資料寫(xiě)入(Z Write)、彩度暫存區(qū)資料讀取(Color Read)、以及彩度暫存區(qū)資料寫(xiě)入(Color Write)；根據(jù)這五種內(nèi)存存取所需的內(nèi)存頻寬大小來(lái)看，其中，景深暫存區(qū)資料讀取(ZR)占了當(dāng)中至少40％的頻寬；因此針對(duì)景深暫存區(qū)資料讀取(ZR)的動(dòng)作實(shí)施最佳化，對(duì)在能量耗散的減少可以有較好的結(jié)果。
先前Morein曾提出一種最大景深的濾除法(Zmax)，是切割繪圖區(qū)(DisplayRegion)成若干拼塊，并以拼塊內(nèi)的所有像素景深的最大值(Zmax)為濾除分類(lèi)條件；當(dāng)目前要畫(huà)的拼塊，其最小的景深大在先前畫(huà)的拼塊景深最大值(Zmax)，那么目前拼塊內(nèi)的所有繪點(diǎn)都是屬在被遮住的繪點(diǎn)應(yīng)予以丟棄。Morein的方法節(jié)省了三維繪圖中，那些被遮住的對(duì)象的繪點(diǎn)將來(lái)在景深暫存區(qū)(Z-Buffer)的存取與景深比對(duì)(Z Test)的操作。Mller另外提出一種最小景深的濾除法(Zmin)，是切割繪圖區(qū)(Display Region)成若干拼塊，并以拼塊內(nèi)的所有像素景深的最小值(Zmin)為濾除分類(lèi)條件；當(dāng)目前要畫(huà)的拼塊，其最大的景深小在先前畫(huà)的拼塊景深最小值(Zmin)，那么目前拼塊內(nèi)的所有繪點(diǎn)都視為可見(jiàn)繪點(diǎn)予以保存。Mller的方法節(jié)省了三維繪圖中，那些未被遮住的對(duì)象的繪點(diǎn)在景深暫存區(qū)(Z-Buffer)讀取所占的頻寬。Yuand Kim也提出了他們的濾除法，同樣地，繪圖區(qū)(Display Region)被切割成若干拼塊，不同的是，拼塊內(nèi)設(shè)的景深濾除條件是固定的，稱(chēng)為景深平面濾除法(Depth PlanFilter)，同時(shí)對(duì)應(yīng)拼塊像素還有一個(gè)景深平面標(biāo)志(DF-flag)，其大小為拼塊內(nèi)的像素?cái)?shù)目；當(dāng)目前拼塊內(nèi)像素的景深小在此拼塊設(shè)定的景深條件時(shí)(Depth Plan)，其對(duì)應(yīng)的拼塊像素的景深平面標(biāo)志(DF-flag)會(huì)被標(biāo)志為1；而當(dāng)目前拼塊內(nèi)像素的景深大在此拼塊設(shè)定的景深條件時(shí)(Depth Plan)，其對(duì)應(yīng)的拼塊像素的原景深平面標(biāo)志(DF-flag)會(huì)被提出，若原景深平面標(biāo)志為1的話，代表的前繪過(guò)一個(gè)繪點(diǎn)其景深值小在目前要繪的繪點(diǎn)，所以目前的繪點(diǎn)屬在被遮住的繪點(diǎn)應(yīng)予以丟棄。
很明顯地，Morein的最大景深濾除法(Zmax)只濾掉了被遮住的點(diǎn)，而Mller的最小景深的濾除法(Zmin)只濾掉了未被遮住的點(diǎn)，另外Yu and Kim的濾除法的效益跟其定義的景深平面數(shù)值有很大的關(guān)系，特別是動(dòng)態(tài)的場(chǎng)景更難抓住其景深的變化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服所述的缺陷，節(jié)省內(nèi)存頻寬，有較細(xì)分的濾除分類(lèi)外，還動(dòng)態(tài)的去調(diào)變拼塊的大小，當(dāng)場(chǎng)景需要換新的時(shí)候，本來(lái)是需要清除景深暫存區(qū)(Z Buffer)里的所有景深值，并全部換上系統(tǒng)中最大的景深值，以免在作新的景深比對(duì)時(shí)發(fā)生錯(cuò)亂。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案在于，提供一種可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其包括一個(gè)三維貼圖幾何演算裝置，供以處理三維立體對(duì)象繪圖中三角貼圖組的幾何運(yùn)算，并將繪圖區(qū)(Display Region)切割為若干拼塊(Tile)，以該拼塊組作為該三角貼圖組的掃描單位(Scan Unit)；一個(gè)可變式拼塊景深濾除裝置，供以濾除該三角貼圖組中被剔除(Rejected)繪點(diǎn)(Point)、不需景深讀取(No-z-read)繪點(diǎn)、以及正常(Normal)繪點(diǎn)；一個(gè)拼塊暫存內(nèi)存區(qū)(Tile Buffer)，供以暫時(shí)存放該拼塊組的像素(Pixel)掩蓋屏蔽(Coverage Mask)、景深范圍(Zmax and Zmin)、以及拼塊模式(Mode)的資料，該像素景深屏蔽供記錄該拼塊內(nèi)像素是否為繪過(guò)的點(diǎn)，該景深范圍供記錄該拼塊內(nèi)已繪過(guò)的像素景深的上下限，該拼塊模式供記錄該拼塊的模式；該可調(diào)變式拼塊景深濾除裝置為一個(gè)掃描所有該三角貼圖組的回路裝置，該三角貼圖組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描所有該拼塊組回路，該拼塊組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描該拼塊所有像素的回路；在該像素回路內(nèi)，先有一個(gè)像素景深計(jì)算器供以計(jì)算目前所在拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著一像素景深分類(lèi)比較器，根據(jù)拼塊暫存內(nèi)存回傳該拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及拼塊模式的資料，與該像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該像素分為被遮住像素(OccludedPixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著一個(gè)像素繪點(diǎn)(Point)分類(lèi)比較器，供以將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)，正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)(No-z-read)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除(Reject)繪點(diǎn)；在該像素回路全部做完的后，接著一個(gè)拼塊資料更新器，供以更新拼塊暫存內(nèi)存區(qū)內(nèi)該拼塊的現(xiàn)在像素掩蓋屏蔽、以及現(xiàn)在景深范圍的資料；接著一個(gè)像素掩蓋屏蔽分類(lèi)比較器，處理該更新后的像素掩蓋屏蔽的資料并加以分類(lèi)；若該拼塊的全部像素皆為繪過(guò)的像素，該拼塊切割成兩個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊；若該拼塊只有部分像素為繪過(guò)的像素，該拼塊此部分切割成一個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊，而原拼塊未被切割的其它部分為一個(gè)副拼塊；未經(jīng)切割的該拼塊，直接跳到該拼塊循環(huán)底部，進(jìn)入下一個(gè)拼塊；已經(jīng)切割的拼塊，進(jìn)入一個(gè)副拼塊回路；此副拼塊回路內(nèi)含一個(gè)副拼塊像素回路，在該副拼塊像素回路內(nèi)，先有一個(gè)副拼塊像素景深計(jì)算器供以計(jì)算目前所在副拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著一個(gè)副拼塊像素景深分類(lèi)比較器，根據(jù)該拼塊暫存內(nèi)存回傳該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及副拼塊模式的資料，與該副拼塊像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該副拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著一個(gè)副拼塊像素繪點(diǎn)(Point)分類(lèi)比較器，供以將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)，正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除繪點(diǎn)；在該副拼塊像素回路全部做完的后，接著一個(gè)副拼塊資料更新器，供以更新拼塊暫存內(nèi)存區(qū)內(nèi)該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、以及景深范圍的資料。
同時(shí)提供了一種可調(diào)變式的拼塊景深濾除方法，其中包括下列步驟經(jīng)由三維貼圖幾何演算，處理三維立體對(duì)象繪圖中三角貼圖組的幾何結(jié)構(gòu)，并將繪圖區(qū)(Display Region)切割為若干拼塊(Tile)，并以該拼塊組作為該三角貼圖組的掃描單位(Scan Unit)；
該三角貼圖組的幾何資料經(jīng)由一個(gè)可變式拼塊景深濾除處理，以濾除該三角貼圖組中被剔除(Rejected)繪點(diǎn)(Point)、不需景深讀取(No-z-read)繪點(diǎn)、以及正常(Normal)繪點(diǎn)；處理過(guò)程乃先建立該拼塊組的像素掩蓋屏蔽(Coverage Mask)，負(fù)責(zé)記錄該拼塊組內(nèi)像素是否被繪圖過(guò)的情形，同樣再建立負(fù)責(zé)記錄該拼塊內(nèi)像素景深上下限的景深范圍(Zmax and Zmin)，還建立負(fù)責(zé)記錄拼塊現(xiàn)模式的拼塊模式(Tile Mode)，再經(jīng)過(guò)三層回路演算；此三層分別為掃描所有該三角貼圖組的回路，該三角貼圖組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描所有該拼塊組回路，該拼塊組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描該拼塊所有像素的回路；在該像素回路內(nèi)，先計(jì)算目前所在拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著根據(jù)該拼塊的前的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及拼塊模式的資料，與該像素目前的景深值作比較與分類(lèi)，將該拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)、正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)(No-z-read)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除(Reject)繪點(diǎn)；在該像素回路全部做完的后，接著更新該拼塊資料，包含該拼塊現(xiàn)在的像素掩蓋屏蔽、以及現(xiàn)在景深范圍的資料；接著處理更新后的該像素掩蓋屏蔽的資料并加以分類(lèi)；若該拼塊的全部像素皆為繪過(guò)的像素，該拼塊切割成兩個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊；若該拼塊只有部分像素為繪過(guò)的像素，該拼塊此部分切割成一個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊，而原拼塊未被切割的其它部分為一個(gè)副拼塊；未經(jīng)切割的該拼塊，直接跳到該拼塊循環(huán)底部，進(jìn)入下一個(gè)拼塊；已經(jīng)切割的拼塊，進(jìn)入一個(gè)副拼塊回路；此副拼塊回路內(nèi)含一個(gè)副拼塊像素回路，在該副拼塊像素回路內(nèi)，先計(jì)算目前所在副拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著根據(jù)該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及副拼塊模式的資料，與該副拼塊像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該副拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)、正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除繪點(diǎn)(Rejected)；在該副拼塊像素回路全部做完的后，接著更新該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、以及景深范圍的資料。
為了讓本發(fā)明上述以及其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合圖式以及較佳實(shí)施例以說(shuō)明本發(fā)明。


圖1是為說(shuō)明本發(fā)明三維繪圖的幾何結(jié)構(gòu)(景深與二維像素)；圖2是為說(shuō)明本發(fā)明像素與拼塊的示意圖；圖3是為本發(fā)明三維繪圖流程的簡(jiǎn)單示意圖；圖4是說(shuō)明本發(fā)明拼塊內(nèi)像素依拼塊景深范圍分為三類(lèi)的示意圖；圖5是說(shuō)明本發(fā)明拼塊內(nèi)像素依拼塊景深范圍與掩蓋屏蔽分為四類(lèi)的示意圖；圖6是說(shuō)明本發(fā)明如何利用掩蓋屏蔽判斷拼塊分割情形的示意圖；圖7是說(shuō)明本發(fā)明如何儲(chǔ)存不同副拼塊情形的資料的示意圖；圖8是說(shuō)明本發(fā)明副拼塊內(nèi)像素依副拼塊景深范圍與掩蓋屏蔽各自分為四類(lèi)的示意圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明A1-對(duì)象一；A2-對(duì)象二；210、220-三角貼圖；230-像素；240-拼塊；310-三維貼圖幾何演算；320-濾除程序；322-拼塊暫存內(nèi)存區(qū)；330-景深比對(duì)程序；32-景深暫存內(nèi)存區(qū)；340-演算；342-材質(zhì)內(nèi)存區(qū)；350-景深比對(duì)程序；360-演算；362-彩度暫存內(nèi)存區(qū)；410、412-景深范圍(值)；830、420-未被遮著像素；430、850-未確定像素；440-被遮著像素；510-掩蓋屏蔽；860、520-被遮住像素；530-未確定像素；532-未被繪過(guò)的像素；540-被遮住像素；610-拼塊；620-拼塊；810、812、820、822-景深范圍；840-未繪出的像素。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，為了繪出三維系統(tǒng)中的立體結(jié)構(gòu)，維持各貼圖之間的景深關(guān)系是很重要的；一般未經(jīng)濾除法的景深比對(duì)程序(Z Test)乃是一個(gè)一個(gè)像素逐一比對(duì)誰(shuí)的景深在前誰(shuí)在后，如圖2所示，對(duì)象二A2的景深較小，所以對(duì)象一A1被對(duì)象二A2蓋住的部分，將不會(huì)被繪出；如果該繪圖區(qū)的像素大小為64×64位(bit)的話，每一個(gè)三角貼圖210、220都需要經(jīng)過(guò)64×64位的比對(duì)還有此64×64位的景深暫存區(qū)(Z Buffer)的存取，這樣的運(yùn)算量跟所需的內(nèi)存頻寬是很可觀的。而本發(fā)明則是在此景深比對(duì)程序前先作濾除，先一步剔掉某些被遮住的繪點(diǎn)以減少景深比對(duì)程序中的演算與內(nèi)存頻寬；除了被剔掉的繪點(diǎn)，本發(fā)明還能濾除出不需要景深暫存區(qū)讀取的繪點(diǎn)，能更進(jìn)一步節(jié)省了一部分的內(nèi)存頻寬。圖3即顯示整個(gè)三維繪圖的流程，繪圖對(duì)象經(jīng)由三維貼圖幾何演算310的后，經(jīng)由本發(fā)明中的濾除程序320，再將濾除的結(jié)果送與先遣景深比對(duì)程序(Z Test Front)330，然后再進(jìn)行材質(zhì)的演算(Texture)340，若材質(zhì)演算中有開(kāi)啟艾爾法測(cè)試(Alpha Test)、透明材質(zhì)、或者是其它可視度(Visibility)材質(zhì)的話，就再進(jìn)行一次后續(xù)景深比對(duì)程序(Z TestBack)350，最后進(jìn)入彩度的演算(Color Operation)360即完成三維繪圖的流程。
在本實(shí)施例中，整個(gè)64×64位像素230的繪圖區(qū)(Display Region)以8×4位的拼塊240進(jìn)行切割(如圖2中粗線標(biāo)出的區(qū)塊)，整個(gè)繪圖區(qū)共有8×16＝128個(gè)拼塊；在作一開(kāi)始的三維三角貼圖210幾何演算時(shí)便以此拼塊結(jié)構(gòu)來(lái)掃描(Tile Base)，即一個(gè)三角貼圖的循環(huán)包含著一個(gè)拼塊循環(huán)，在作循環(huán)的前，先統(tǒng)計(jì)目前拼塊內(nèi)的景深范圍(CurZmax and CurZmin)與建立掩蓋屏蔽(Coverage Mask)，并記錄在拼塊暫存內(nèi)存區(qū)(Tile Buffer)322；拼塊的景深范圍所占內(nèi)存大小為128(拼塊數(shù))×2×16/32位(16或32端看此系統(tǒng)景深的精確度)，存著所有拼塊的兩個(gè)景深數(shù)值，而拼塊掩蓋屏蔽所占的內(nèi)存大小為128(拼塊數(shù))×32(拼塊內(nèi)像素)×1位亦等在64×64×1位，存著所有繪圖區(qū)像素是否為繪過(guò)的標(biāo)志(Flag)，未繪過(guò)者標(biāo)為1，繪過(guò)者標(biāo)為0；接著在拼塊循環(huán)的內(nèi)，先從拼塊內(nèi)存區(qū)讀取該拼塊的景深范圍(DstZmax410 andDstZmin412)與掩蓋屏蔽(Coverage Mask)510，并計(jì)算目前進(jìn)行到的三角貼圖的繪點(diǎn)在此拼塊內(nèi)的景深值。
接著進(jìn)行拼塊內(nèi)像素的比對(duì)，如圖4中的圓圈代表拼塊內(nèi)的像素；若該像素的景深值小在拼塊最小景深值(DstZmin412)，該像素屬在未被遮著像素(Non-occluded Pixel)420；若該像素的景深值大在拼塊最大景深值(DstZmax410)，該像素屬在被遮著像素(Occluded Pixel)440；若該像素的景深值介在拼塊最小景深值(DstZmin412)與拼塊最大景深值(DstZmax410)之間，該像素屬在未確定像素(Uncertain Pixel)430，在圖4中標(biāo)為空心圓圈。另外，提出掩蓋屏蔽的比對(duì)，上述未確定像素中其掩蓋屏蔽標(biāo)志為1者，可被再濾除出為未繪過(guò)的像素532，如圖5中的粗線圓圈，剩下的則為最后的未確定像素530。最后的未確定像素(如圖5中空心圓圈)530上的三角貼圖繪點(diǎn)被歸類(lèi)為正常繪點(diǎn)(Normal Point)，為無(wú)法濾除的需要經(jīng)過(guò)正常的景深比對(duì)程序才能得知那些為可見(jiàn)繪點(diǎn)；被遮住像素540上的三角貼圖繪點(diǎn)則直接被剔除，視為不可見(jiàn)繪點(diǎn)不需經(jīng)過(guò)繪圖程序；而那些未被遮住像素520以及未繪過(guò)像素532上的三角貼圖繪點(diǎn)被歸類(lèi)為不需景深讀取繪點(diǎn)(No-z-read Point)，在經(jīng)過(guò)景深比對(duì)程序時(shí)不需讀取景深暫存內(nèi)存，這一類(lèi)的繪點(diǎn)亦可節(jié)省一部分內(nèi)存頻寬。當(dāng)所有的拼塊內(nèi)像素皆被分類(lèi)完成后，該拼塊的目前景深范圍(CurMax and CurMin)與從拼塊暫存內(nèi)存區(qū)讀出的(DstMax and DstMin)比對(duì)，得到新的最終景深范圍(DstMax and DstMin)；目前的掩蓋屏蔽也與拼塊暫存內(nèi)存區(qū)讀出的掩蓋屏蔽做與門(mén)(AND Gate)的比對(duì)，與最終景深范圍一并回存在拼塊暫存內(nèi)存區(qū)。
本發(fā)明另一個(gè)重要特點(diǎn)，當(dāng)?shù)谝淮尉吧罘诸?lèi)得出的未確定像素430中并無(wú)未被繪過(guò)的像素530，本發(fā)明可以機(jī)動(dòng)的調(diào)變我們的拼塊大小，又一次切割拼塊成為兩個(gè)左右副拼塊620，使得左右副拼塊可以再作一次分類(lèi)，只要拼塊暫存內(nèi)存區(qū)讀出的掩蓋屏蔽其全數(shù)為0(即為繪過(guò)的標(biāo)志)或至少左半部全為0或者是至少右半部全為0，該拼塊被切割為左右副拼塊620(如圖6)。切割的后左右副拼塊各自有其景深范圍(L-ZMax810 and L-ZMin812，and R-ZMax820 and R-ZMin822)，左右副拼塊中的像素各自以此范圍作分類(lèi)，同時(shí)，左右副拼塊的掩蓋屏蔽(L-CM and R-CM)情形又可分出左右副拼塊中未繪出的像素840(如圖8)，由于機(jī)動(dòng)的分割拼塊大小，因?yàn)楦?xì)分的景深范圍使得的前未確定的像素又可以再一次濾除。
在本發(fā)明中，即使原拼塊610被切割，仍然可以用原拼塊的內(nèi)存暫存區(qū)來(lái)正確的儲(chǔ)存也不會(huì)發(fā)生錯(cuò)亂；如圖6中的11模式(Full Tile with Coverage Mask)，全拼塊的掩蓋屏蔽皆為0，因此不再需要儲(chǔ)存其掩蓋屏蔽值，只需要記錄模式的形式即可，也因?yàn)槿绱耍枰洃浀闹挥凶笥腋逼磯K的景深范圍，如圖7中模式11所標(biāo)示的，左右景深范圍共占4×15位，另外，還有4位儲(chǔ)存其模式標(biāo)志-11；若是圖6中的10模式(Sub-tile with Right Coverage Mask)，原拼塊的左半部的掩蓋屏蔽皆為0，不需儲(chǔ)存左半部的掩蓋屏蔽，只剩下左右半部的景深范圍與右半部的掩蓋屏蔽(R-CM)需要儲(chǔ)存，如圖7模式10所示，其左半部的景深范圍以2×15位存在原拼塊的內(nèi)存暫存區(qū)，而其右半部的景深范圍先減去左半部的景深范圍得其差值，將差值從16位壓縮至8位，得到右半部?jī)蓚€(gè)占8位的景深差值，再與占32位的右半部的掩蓋屏蔽一起存回原拼塊的內(nèi)存暫存區(qū)，剩下的兩位用在儲(chǔ)存該拼塊的模式10；若是圖6中的01模式(Sub-tile with Left Coverage Mask)，原拼塊的右半部的掩蓋屏蔽皆為0，不需儲(chǔ)存右半部的掩蓋屏蔽，只剩下左右半部的景深范圍與左半部的掩蓋屏蔽(L-CM)需要儲(chǔ)存，如圖7模式01所示，其右半部的景深范圍以2×15位存在原拼塊的內(nèi)存暫存區(qū)，而其左半部的景深范圍先減去右半部的景深范圍得其差值，將差值從16位壓縮至8位，得到左半部?jī)蓚€(gè)占8位的景深差值，再與占32位的左半部的掩蓋屏蔽一起存回原拼塊的內(nèi)存暫存區(qū)，剩下的兩位用在儲(chǔ)存該拼塊的模式01；若原拼塊沒(méi)進(jìn)行分割，如圖6所示的模式00，占32位的掩蓋屏蔽需全數(shù)儲(chǔ)存，如圖7模式00所示，剩下的2×15位則是存放景深范圍與拼塊模式00。
分類(lèi)完成的繪點(diǎn)，被剔除的繪點(diǎn)在下一步景深比對(duì)程序的前即被剔除(Reject)，不會(huì)進(jìn)行運(yùn)算，而不需景深讀取的繪點(diǎn)在景深比對(duì)程序中將可跳過(guò)從景深暫存內(nèi)存區(qū)332(如圖3所示)讀取的部分，剩下的未確定繪點(diǎn)將正常進(jìn)行景深比對(duì)程序，最后得出那些是真正的可見(jiàn)繪點(diǎn)；得出可見(jiàn)繪點(diǎn)的后進(jìn)行材質(zhì)演算，若材質(zhì)演算中有開(kāi)啟艾爾法測(cè)試(Alpha Test)、透明材質(zhì)、或者是其它可視度(Visibility)材質(zhì)的話，就再進(jìn)行一次后續(xù)景深比對(duì)程序(Z Test Back)，最后進(jìn)入彩度的演算即完成三維繪圖的流程，其中，如圖3所示，本發(fā)明又包括一材質(zhì)內(nèi)存區(qū)(TextureMemory)342，以供儲(chǔ)存該三角貼圖組中可見(jiàn)繪點(diǎn)的材質(zhì)資料，以及一彩度暫存內(nèi)存區(qū)362，以供暫存該可見(jiàn)繪點(diǎn)的彩度資料。
依上述所揭示的說(shuō)明與圖式，本發(fā)明可以達(dá)到發(fā)明預(yù)期的目的，提供一種可以節(jié)省內(nèi)存頻寬的可調(diào)變式拼塊景深濾除系統(tǒng)及方法，并可增加濾除效能與效率。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明而言?xún)H僅是說(shuō)明性的，而非限制性的。本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員理解，在本發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，包括一個(gè)三維貼圖幾何演算裝置，供以處理三維立體對(duì)象繪圖中三角貼圖組的幾何運(yùn)算，并將繪圖區(qū)(Display Region)切割為若干拼塊(Tile)，以該拼塊組作為該三角貼圖組的掃描單位(Scan Unit)；一個(gè)可變式拼塊景深濾除裝置，供以濾除該三角貼圖組中被剔除(Rejected)繪點(diǎn)(Point)、不需景深讀取(No-z-read)繪點(diǎn)、以及正常(Normal)繪點(diǎn)；一個(gè)拼塊暫存內(nèi)存區(qū)(Tile Buffer)，供以暫時(shí)存放該拼塊組的像素(Pixel)掩蓋屏蔽(Coverage Mask)、景深范圍(Zmax and Zmin)、以及拼塊模式(Mode)的資料，該像素景深屏蔽供記錄該拼塊內(nèi)像素是否為繪過(guò)的點(diǎn)，該景深范圍供記錄該拼塊內(nèi)已繪過(guò)的像素景深的上下限，該拼塊模式供記錄該拼塊的模式；該可調(diào)變式拼塊景深濾除裝置為一個(gè)掃瞄所有該三角貼圖組的回路裝置，該三角貼圖組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描所有該拼塊組回路，該拼塊組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描該拼塊所有像素的回路；在該像素回路內(nèi)，先有一個(gè)像素景深計(jì)算器供以計(jì)算目前所在拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著一像素景深分類(lèi)比較器，根據(jù)拼塊暫存內(nèi)存回傳該拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及拼塊模式的資料，與該像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該像素分為被遮住像素(OccludedPixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著一個(gè)像素繪點(diǎn)(Point)分類(lèi)比較器，供以將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)，正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)(No-z-read)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除(Reject)繪點(diǎn)；在該像素回路全部做完的后，接著一個(gè)拼塊資料更新器，供以更新拼塊暫存內(nèi)存區(qū)內(nèi)該拼塊的現(xiàn)在像素掩蓋屏蔽、以及現(xiàn)在景深范圍的資料；接著一個(gè)像素掩蓋屏蔽分類(lèi)比較器，處理該更新后的像素掩蓋屏蔽的資料并加以分類(lèi)；若該拼塊的全部像素皆為繪過(guò)的像素，該拼塊切割成兩個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊；若該拼塊只有部分像素為繪過(guò)的像素，該拼塊此部分切割成一個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊，而原拼塊未被切割的其它部分為一個(gè)副拼塊；未經(jīng)切割的該拼塊，直接跳到該拼塊循環(huán)底部，進(jìn)入下一個(gè)拼塊；已經(jīng)切割的拼塊，進(jìn)入一個(gè)副拼塊回路；此副拼塊回路內(nèi)含一個(gè)副拼塊像素回路，在該副拼塊像素回路內(nèi)，先有一個(gè)副拼塊像素景深計(jì)算器供以計(jì)算目前所在副拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著一個(gè)副拼塊像素景深分類(lèi)比較器，根據(jù)該拼塊暫存內(nèi)存回傳該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及副拼塊模式的資料，與該副拼塊像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該副拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著一個(gè)副拼塊像素繪點(diǎn)(Point)分類(lèi)比較器，供以將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)，正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除繪點(diǎn)；在該副拼塊像素回路全部做完的后，接著一個(gè)副拼塊資料更新器，供以更新拼塊暫存內(nèi)存區(qū)內(nèi)該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、以及景深范圍的資料。
2.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，該拼塊組的拼塊大小與數(shù)目是可變動(dòng)的，該拼塊組組合起來(lái)即為該繪圖區(qū)的區(qū)域。
3.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，該拼塊暫存內(nèi)存區(qū)的儲(chǔ)存方式如下拼塊內(nèi)的每個(gè)像素皆有一個(gè)位的掩蓋屏蔽表示，在完整拼塊的情況下所有的掩蓋屏蔽大小為拼塊的所有像素值，該維持原拼塊結(jié)構(gòu)的拼塊，其全部像素的掩蓋屏蔽全部回存至該拼塊暫存內(nèi)存區(qū)，其占暫存區(qū)的內(nèi)存大小為該拼塊像素的總數(shù)乘以一位(bit)，且該拼塊目前拼塊內(nèi)的景深范圍的兩個(gè)景深數(shù)字也直接存在該拼塊暫存內(nèi)存區(qū)，其占暫存區(qū)內(nèi)存大小為該景深依原精確度所占位元數(shù)乘以二，，另外，由該景深范圍所占位元數(shù)貢獻(xiàn)二位紀(jì)錄該拼塊的模式(Mode)，代表該拼塊切割情形；Mode11該原拼塊結(jié)構(gòu)全部進(jìn)行切割的拼塊，全部像素的掩蓋屏蔽全部舍棄不回存拼塊暫存內(nèi)存區(qū)，其占暫存區(qū)的內(nèi)存大小為零位，且所有該副拼塊內(nèi)的該景深范圍分別直接存在該拼塊暫存記憶區(qū)，其占暫存區(qū)內(nèi)存大小為該景深依原精密度所占位元數(shù)乘以二再乘以該副拼塊數(shù)，另外，由各景深范圍所占位元數(shù)各貢獻(xiàn)二位各自紀(jì)錄該副拼塊的模式，代表該拼塊切割情形；Mode01或Mode10該原拼塊結(jié)構(gòu)只有部份進(jìn)行切割的拼塊，除用做切割的部份其像素掩蓋屏蔽舍棄的外，其它未被切割的部分的掩蓋屏蔽回存該拼塊暫存記憶區(qū)，其占暫存區(qū)的內(nèi)存大小為該原拼塊未切割部份的像素?cái)?shù)目乘以一位，且所有切割的副拼塊內(nèi)的該景深范圍擇其一直接存在該拼塊暫存內(nèi)存區(qū)，其占暫存區(qū)內(nèi)存大小為該原始景深所占位元數(shù)乘以二，其它副拼塊以及未切割的副拼塊的景深范圍先減去該(未壓縮)已儲(chǔ)存副拼塊的景深范圍，得到各副拼塊景深落差值采壓縮模式回存該暫存內(nèi)存區(qū)，另外，由各景深范圍所占位元數(shù)各貢獻(xiàn)二位紀(jì)錄各自副拼塊的模式(Mode)，代表該拼塊切割情形。
4.如權(quán)利要求3所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，所述拼塊若為8×4，該掩蓋屏蔽大小為32位數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，最大景深(Zmax)精確度若為16位，其拼塊暫存內(nèi)存區(qū)是以32位數(shù)來(lái)儲(chǔ)存最大景深(Zmax)與最小景深(Zmin)。
6.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括至少一個(gè)景深比對(duì)裝置(Z Test)，供以判斷該三角貼圖組中該正常(Normal)繪點(diǎn)的景深與已繪在該繪圖區(qū)繪點(diǎn)的景深前后順序，通過(guò)以判斷該三角貼圖組中有哪些點(diǎn)是可見(jiàn)繪點(diǎn)(Viewable Point)，該判斷是以該繪圖區(qū)像素作為掃描單位；以及一個(gè)景深暫存內(nèi)存區(qū)(Z Buffer)，供以暫時(shí)存放該繪圖區(qū)像素與該三角貼圖組該可見(jiàn)繪點(diǎn)的景深資料；當(dāng)材質(zhì)沒(méi)有開(kāi)啟艾爾法測(cè)試(Alpha Test)、透明材質(zhì)(TransparentTexture)、或特殊可見(jiàn)度(Visiblity)算法的時(shí)候，景深比對(duì)(Z Test)可以在材質(zhì)運(yùn)算裝置前做。當(dāng)特殊可視材質(zhì)算法開(kāi)啟時(shí)則必須等材質(zhì)運(yùn)算作完才能進(jìn)行景深比對(duì)裝置。
7.如權(quán)利要求6所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括一個(gè)材質(zhì)運(yùn)算裝置(Texture)，供以運(yùn)算三角貼圖組該可見(jiàn)繪點(diǎn)的材質(zhì)表現(xiàn)；以及一個(gè)材質(zhì)內(nèi)存區(qū)(Texture Memory)，供以?xún)?chǔ)存該三角貼圖組中可見(jiàn)繪點(diǎn)的材質(zhì)資料。
8.如權(quán)利要求7所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括一個(gè)彩度運(yùn)算裝置(Color Operation)，供以運(yùn)算該三角貼圖組中該可繪見(jiàn)點(diǎn)的彩度表現(xiàn)；以及一個(gè)彩度暫存內(nèi)存區(qū)，供以暫存該可見(jiàn)繪點(diǎn)的彩度資料。
9.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，在進(jìn)入下一個(gè)畫(huà)面(Scene)的前，一個(gè)拼塊像素掩蓋屏蔽清除(Clear)器，供以清除該拼塊暫存內(nèi)存內(nèi)像素掩蓋屏蔽的數(shù)值；并通過(guò)該拼塊像素掩蓋屏蔽清除器便可達(dá)到與清除該繪圖區(qū)所有像素的景深暫存內(nèi)存區(qū)(Z Buffer)一樣的效果，可使新的畫(huà)面在作分類(lèi)比較時(shí)，不會(huì)受先前畫(huà)面結(jié)果的影響。
10.如權(quán)利要求1所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，該方法供應(yīng)用在手持式裝置，包括手持式裝置是數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理器、行動(dòng)電子設(shè)備、第三代行動(dòng)電話、手持式行動(dòng)電話或智能型手機(jī)。
11.一種可調(diào)變式的拼塊景深濾除方法，其特征在于，包括下列步驟經(jīng)由三維貼圖幾何演算，處理三維立體對(duì)象繪圖中三角貼圖組的幾何結(jié)構(gòu)，并將繪圖區(qū)(Display Region)切割為若干拼塊(Tile)，并以該拼塊組作為該三角貼圖組的掃描單位(Scan Unit)；該三角貼圖組的幾何資料經(jīng)由一個(gè)可變式拼塊景深濾除處理，以濾除該三角貼圖組中被剔除(Rejected)繪點(diǎn)(Point)、不需景深讀取(No-z-read)繪點(diǎn)、以及正常(Normal)繪點(diǎn)；處理過(guò)程乃先建立該拼塊組的像素掩蓋屏蔽(Coverage Mask)，負(fù)責(zé)記錄該拼塊組內(nèi)像素是否被繪圖過(guò)的情形，同樣再建立負(fù)責(zé)記錄該拼塊內(nèi)像素景深上下限的景深范圍(Zmax and Zmin)，還建立負(fù)責(zé)記錄拼塊現(xiàn)模式的拼塊模式(Tile Mode)，再經(jīng)過(guò)三層回路演算；此三層分別為掃瞄所有該三角貼圖組的回路，該三角貼圖組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描所有該拼塊組回路，該拼塊組回路又內(nèi)含一個(gè)掃描該拼塊所有像素的回路；在該像素回路內(nèi)，先計(jì)算目前所在拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著根據(jù)該拼塊的前的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及拼塊模式的資料，與該像素目前的景深值作比較與分類(lèi)，將該拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)、正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)(No-z-read)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除(Reject)繪點(diǎn)；在該像素回路全部做完的后，接著更新該拼塊資料，包含該拼塊現(xiàn)在的像素掩蓋屏蔽、以及現(xiàn)在景深范圍的資料；接著處理更新后的該像素掩蓋屏蔽的資料并加以分類(lèi)；若該拼塊的全部像素皆為繪過(guò)的像素，該拼塊切割成兩個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊；若該拼塊只有部分像素為繪過(guò)的像素，該拼塊此部分切割成一個(gè)或多數(shù)個(gè)副拼塊，而原拼塊未被切割的其它部分為一個(gè)副拼塊；未經(jīng)切割的該拼塊，直接跳到該拼塊循環(huán)底部，進(jìn)入下一個(gè)拼塊；已經(jīng)切割的拼塊，進(jìn)入一個(gè)副拼塊回路；此副拼塊回路內(nèi)含一個(gè)副拼塊像素回路，在該副拼塊像素回路內(nèi)，先計(jì)算目前所在副拼塊內(nèi)該三角貼圖對(duì)應(yīng)該像素的景深值(Z Value)，接著根據(jù)該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、景深范圍、以及副拼塊模式的資料，與該副拼塊像素的景深值作比較與分類(lèi)，將該副拼塊像素分為被遮住像素(Occluded Pixel)、不被遮住像素(Non-occluded Pixel)、未確定像素(Uncertain Pixel)、或未繪過(guò)像素(Uncovered Pixel)；接著將上述四種像素類(lèi)分為不需景深值讀取繪點(diǎn)、正常繪點(diǎn)與被剔除繪點(diǎn)；不被遮住像素與未繪過(guò)像素屬在不需景深值讀取繪點(diǎn)，未確定像素屬在正常繪點(diǎn)(Normal)，被遮住像素屬在被剔除繪點(diǎn)(Rejected)；在該副拼塊像素回路全部做完的后，接著更新該副拼塊的像素掩蓋屏蔽、以及景深范圍的資料。
12.如權(quán)利要求11所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，該拼塊組的拼塊大小與數(shù)目是可變動(dòng)的，該拼塊組組合起來(lái)即為該繪圖區(qū)的區(qū)域。
13.如權(quán)利要求11所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，拼塊若為8×4，該掩蓋屏蔽大小為32位數(shù)。
14.如權(quán)利要求11所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括至少一個(gè)景深比對(duì)步驟(Z Test)，供以判斷該三角貼圖組中該正常(Normal)繪點(diǎn)的景深與已繪在該繪圖區(qū)繪點(diǎn)的景深前后順序，通過(guò)以判斷該三角貼圖組中有哪些點(diǎn)是可見(jiàn)繪點(diǎn)(Viewable Point)，該判斷是以該繪圖區(qū)像素作為掃描單位；當(dāng)材質(zhì)沒(méi)有開(kāi)啟艾爾法測(cè)試(Alpha Test)、透明材質(zhì)(Transparent Texture)、或特殊可見(jiàn)度(Visiblity)算法的時(shí)候，景深比對(duì)(Z Test)可以在材質(zhì)運(yùn)算裝置前做。當(dāng)特殊可視材質(zhì)算法開(kāi)啟時(shí)則必須等材質(zhì)運(yùn)算作完才能進(jìn)行景深比對(duì)裝置。
15.如權(quán)利要求14所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括下列步驟繼續(xù)進(jìn)行材質(zhì)運(yùn)算(Texture)，以運(yùn)算三角貼圖組該可見(jiàn)繪點(diǎn)的材質(zhì)表現(xiàn)。
16.如權(quán)利要求15所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括下列步驟繼續(xù)彩度運(yùn)算(Color Operation)，以運(yùn)算該三角貼圖組中該可繪見(jiàn)點(diǎn)的彩度表現(xiàn)。
17.如權(quán)利要求14所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，又包括下列步驟在進(jìn)入下一個(gè)畫(huà)面(Scene)的前，清除像素掩蓋屏蔽的資料就像清除繪圖區(qū)像素的景深數(shù)據(jù)(Z Buffer)一樣可使新的演算不受的前畫(huà)面結(jié)果的影響。
18.如權(quán)利要求14所述的可調(diào)變式的拼塊景深濾除系統(tǒng)，其特征在于，該方法是供應(yīng)用在手持式裝置，包括手持式裝置是數(shù)字相機(jī)、數(shù)字?jǐn)z影機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理器、行動(dòng)電子設(shè)備、第三代行動(dòng)電話、手持式行動(dòng)電話或智能型手機(jī)。
全文摘要
一種可調(diào)變式拼塊景深濾除系統(tǒng)與方法，用以傳統(tǒng)景深暫存算法之前，將繪圖區(qū)(Display Region)作比基本像素(Pixel)單位還大的拼塊(Tile)切割，以拼塊為單位先依拼塊內(nèi)景深范圍(Zmax and Zmin)對(duì)三角貼圖的繪點(diǎn)作濾除分類(lèi)，能有效率地提早濾除掉不須后續(xù)詳細(xì)景深比對(duì)的繪圖點(diǎn)；除此之外，本發(fā)明所提出的像素掩蓋屏蔽(Coverage Mask)與可調(diào)變式的拼塊大小能更進(jìn)一步的增加濾除效能與效率。
文檔編號(hào)G06T15/40GK101079155SQ20061008149
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者曹有銘 申請(qǐng)人:繪展科技股份有限公司