[发明专利]使用早期Z模式优化可配置的图形渲染管线

说明书

技术领域

本发明实施例大体上涉及计算机图形，且更明确地说涉及使用早期Z模式优化图形渲染管线。

背景技术

图形渲染引擎通常由组织在数据流型式管线中的一组专门的处理引擎组成。在任何数据提取引擎之后，设置引擎通常处于图形渲染引擎顶部。设置引擎对例如三角形的几何图元操作，并将经变换或简化的几何图元表示发出到光栅引擎。光栅引擎确定与每一几何图元关联的像素覆盖范围，从而产生具有关联的深度值(Z值)的未着色像素图元的连续流。着色器引擎对来自光栅引擎的未着色像素的连续流进行操作，从而产生经着色像素流。除了计算给定像素的颜色外，一些着色器引擎还视情况产生或修改像素的Z值。Z光栅操作(ZROP)引擎确定是否应通过称为Z测试的操作来保留或丢弃新像素。Z测试将新像素的深度和模板数据与在所述新像素的位置处的当前深度缓冲器中的先前存储的深度和模板数据进行比较。如果像素通过了Z测试，那么ZROP引擎视情况将新像素的深度和模板数据写入到当前深度缓冲器。Z解析引擎将Z测试的结果与和相关像素相关联的等待时间缓冲数据合并。Z解析引擎将已通过Z测试的像素传输到颜色光栅操作(CROP)引擎，并丢弃未通过Z测试的像素。颜色光栅操作(CROP)引擎更新新像素的颜色数据，并将其写入到当前颜色缓冲器。

图形渲染管线中处理步骤的精确次序通常经设计以适应渲染过程中连续数据依赖性的最简单减少。举例来说，应在对由三角形覆盖的像素集合进行像素操作之前，将三角形图元光栅化为像素图元。另外，像素的Z值应在与深度缓冲器中的先前计算出的Z值进行比较之前计算出。通常在着色之后进行Z测试，从而给予着色器引擎在Z测试之前结束任何深度或模板计算的机会。

如众所周知，着色器引擎是图形渲染管线的耗费最大的元件，其消耗最多的逻辑资源和最多的功率。此外，着色器引擎中通常执行的复杂的着色算法促使着色器引擎变为图形渲染管线中最主要的性能瓶颈。光栅引擎中的早期Z剔除通过丢弃已知将在着色器引擎内触发与图元有关的工作之前被闭塞的这些图元来实现某一程度的性能增益。然而，早期Z剔除仅是微不足道的丢弃机制且不是较精确的Z测试的替代。即使当使用早期Z剔除时，Z测试步骤也可能丢弃着色器引擎处理的像素中的一半或更多像素。更重要的是，着色器引擎在着色操作期间通常甚至不修改被丢弃像素中许多像素的Z值，从而使这些像素多余地通过着色器引擎。因此，标准结构的结果是，作为图形渲染管线中单一耗费最大资源的着色器引擎以实质上低效的水平操作。

如上文所说明，此项技术中需要一种用于改进图形渲染管线中着色器引擎效率的技术。

发明内容

本发明一个实施例陈述一种用于处理图形图元的可配置的图形渲染管线。所述图形渲染管线包含：设置引擎，其经配置以确定应在早期Z模式还是晚期Z模式中进行处理；光栅引擎，其经配置以从设置引擎接收几何图元并将几何图元转换为一个或一个以上像素图元；着色器引擎，其经配置以对与像素图元相关联的一个或一个以上样本执行着色操作；Z光栅操作(ZROP)单元，其经配置以对样本的每一者执行Z测试；Z解析引擎，其经配置以针对每一样本、基于与样本关联的Z测试结果来确定应保留还是丢弃所述样本；和预光栅操作(PROP)单元，其经配置以修改着色器引擎与ZROP单元之间的数据流路径，以支持早期Z模式和晚期Z模式两者。当图形渲染管线经配置以用于早期Z模式时，与像素图元相关联的样本首先由ZROP单元和Z解析引擎处理且接着由着色器引擎处理，且当图形渲染管线经配置以用于晚期Z模式时，样本首先由着色器引擎处理且接着由ZROP单元和Z解析引擎处理。

所揭示的图形渲染管线的一个优点在于，在适当情况下，可在将样本传输到着色器引擎之前实施Z测试，藉此相对于现有技术结构而增加图形渲染管线的处理效率。

附图说明

因此，为了具体理解本发明的上述特征，可参照实施例对上文简要概述的本发明进行更特定描述，附图中说明了其中一些实施例。然而，应注意，附图仅说明本发明的典型实施例，且因此不应认为限定本发明的范围，因为本发明可认同其它同等有效的实施例。

图1是根据本发明一个实施例的通过图形渲染管线的数据流的概念图；

图2是根据本发明一个实施例的通过图1的PROP的数据流的概念图；

图3是根据本发明一个实施例的用于切换图1的图形渲染管线中的操作模式的方法步骤的流程图；

图4a说明根据本发明一个实施例，当在晚期Z模式下操作时图1的图形渲染管线的逻辑配置；

图4b说明根据本发明一个实施例，当在早期Z模式下操作时图1的图形渲染管线的逻辑配置；且