[发明专利]图像处理装置无效

专利信息
申请号: 200680011822.3 申请日: 2006-10-24
公开(公告)号: CN101156176A 公开(公告)日: 2008-04-02
发明(设计)人: 加藤义幸;鸟居晃;石田良平 申请(专利权)人: 三菱电机株式会社
主分类号: G06T15/50 分类号: G06T15/50;G06T1/20;G09G5/00
代理公司: 中国国际贸易促进委员会专利商标事务所 代理人: 王永刚
地址: 日本*** 国省代码: 日本;JP
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摘要:
搜索关键词: 图像 处理 装置
【说明书】:

技术领域

本发明涉及在显示画面上显示计算机图形图像的图像处理装置,特别是涉及可编程地实施顶点的几何学处理和像素的描绘处理的图像处理装置。

背景技术

一般,3D图形处理能够分类成进行坐标变换或照明(lighting)计算等的几何学处理、和将三角形等分解成像素并施加文本映射等而描绘到帧缓冲器的描画(rendering)处理。近年来,不用由API(应用程序接口)预先决定的古典的几何学处理或描画处理,而用可编程的图形算法进行的真实(photorealistic)表现方法。作为该方法中的一个,有顶点着色器和像素着色器(也称为片段着色器)。关于搭载这些顶点着色器和像素着色器的图形处理器,有例如如非专利文献1所示的处理器。

顶点着色器(vertex shader),例如是用汇编语言或高级着色语言(shading language)编程的图像处理程序,能够用硬件加速应用程序自身的算法。又,在顶点着色器中,能够不改变模型化数据地,对顶点数据自由地加入移动、变形、旋转、照明处理等。因此,3D变形(morphing)、折射效应、拟合(skinning,平滑地表现关节等的顶点的不连续部分)等成为可能,可以不对CPU上加上负载地进行逼真的表现。

像素着色器(pixel shader)用于用像素单位进行可编程的像素运算,与顶点着色器同样用汇编语言或高级着色语言进行编程。因此,在像素着色器中,可以作为文本数据用法线矢量以像素单位进行照明处理或作为文本数据用摄动数据进行凹凸映射(bump mapping)等的处理。

又,像素着色器,不仅改变文本地址的计算方法,而且也能够可编程地进行文本颜色和像素的混合运算。因此,也可以进行灰度等级反转、色空间变换等的图像处理。一般,将顶点着色器和像素着色器组合起来使用,通过将顶点处理和像素处理组合起来可以得到丰富多彩的表现。

在顶点着色器或像素着色器中,使用4-SIMD形式的运算硬件或DSP那样的特殊处理器的情形是很多的,对位置坐标[x,y,z,w]、彩色[r,g,b,a]、文本坐标[s,t,p,q]等的各4个要素并列地进行运算处理。作为运算格式,使用32位浮动小数点(符号∶指数∶尾数=1∶8∶23)或16位浮动小数点(符号∶指数∶尾数=1∶5∶15)。

非专利文献1:Cem Cebenoyan and Matthias Wloka,“Optimizing the Graphics Pipeline”,GDC 2003 NVIDIApresentation。

顶点着色器的处理需要的时间受到顶点运算方法或光源数等的影响。例如,通过位移·映射(displacement mapping)在顶点的位置信息中施加变换,或者当光源数增多时顶点处理所需时间增多。另一方面,像素着色器中的处理时间受到包含在它的原始数据(primitive)中的像素数或像素着色器运算的复杂度的影响。例如,当包含在多边形中的像素数增多,或在像素着色器中取样的文本数多时,处理所需的时间增多。

图8是表示非专利文献1所示的已有的图像处理装置的构成的图,作为一个例子表示了搭载顶点着色器和像素着色器的图形处理器。在该图形处理器中,在描绘处理前,在视频存储器101中,从系统存储器100预先传送几何学数据(构成物体的顶点信息或光源信息等)101a、指令101b、文本数据101c。又,在视频存储器101中,也设置着作为帧缓冲器101d的存储区域。

顶点着色器104,从前级T&L高速缓冲存储器102读出需要的顶点信息进行几何学运算处理,将运算结果写入到后级T&L高速缓冲存储器105。三角形设置106从写入到后级T&L高速缓冲存储器105的运算结果读出3个顶点数据,计算描绘处理所必需的增量值等。光栅化器107用该增量值进行像素的内插处理,将三角形分解成像素。

片段(fragment)着色器108,使用由光栅化器107生成的文本坐标从文本高速缓冲存储器103读出T像素数据,进行读出的T像素数据和彩色数据的混合处理等。最后,在与视频存储器101的帧缓冲器101d之间进行逻辑运算(光栅操作)等,最终将彩色写入到帧缓冲器101d中。

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