[发明专利]于计算机环境中共享缓冲器的系统及方法

说明书

技术领域

本发明有关于计算机处理，尤其是指于绘图处理系统中使用共用数据缓冲器。

背景技术

三维计算机绘图的技术通常是关于产生或描绘(render)三维物件的二维影像，然后将其显示或呈现在如阴极射线管(cathode ray tube，CRT)或液晶显示器(liquid crystal display，LCD)的显示设备或屏幕上，该物件可能为一简单的几何图元(primitive)，例如一点、一线段、一三角形或一多边形，一些更复杂的物件可通过一系列的连接平面多边形来表示，例如可通过一系列的连接平面三角形来表示该物件，因此最终可以一顶点或一组顶点描述所有的几何图元，而用于定义一点的坐标(X，Y，Z)即可为一线段的终点或一多边形的转折角。

当一三维图元以二维投影的方式呈现在计算机屏幕或其它显示设备上时，为了产生用以显示的一组数据，该图元的顶点需经过一系列的运算或由图形描绘管线内的多个处理阶段进行处理，通常管线代表一系列串联的处理单元或阶段，其来自前一阶段的输出会做为后一阶段的输入，例如，当一图形处理器要处理一环境(context)，则可能包括的阶段有每一顶点的运算、图元组合运算、像素运算，纹理(texture)组合运算、网格化(rasterization)运算以及分割运算。

于一传统的绘图显示系统中，影像数据库(如命令列表)可以储存如何描绘景象中物件的相关描述，物件会描述成由多个涵盖物件表面的小多边形所形成，就像墙壁或其他表面上覆盖多个小磁砖。每一个多边形由一组顶点坐标(模型坐标的X、Y、Z及目视坐标的X、Y、Z、W)及其他材料表面性质(如色彩、纹理、光泽等)等规格所构成，另外可能包括在每一顶点位置的表面正向量，如果三维物件具有复杂的曲线表面，则多边形通常为三角形或四边形，而四边形通常会再分成一对三角形。

变换引擎会因应使用者所选择的视角变换物件坐标，另外，使用者也可以指定视场(field of view)、产生影像的尺寸及观察空间的末端(back end of viewing volume)，以视需要包括或删除背景。

一旦决定了目视区域，裁切逻辑元件便会删除目视区域外的多边形(如三角形)，或“裁切”仅有部分位于目视区域内的多边形，这些裁切后的多边形变成位于视觉区域内的部分多边形，边缘跟着目视区域的边缘改变，这些多边形的顶点以坐标形式(对应视屏的XY坐标及对应视深的Z坐标)传送给下一阶段。于一典型的系统中，根据光源带入照光模型，然后将多边形及色彩值传送给网格引擎(rasterizer)。

针对每一个多边形，网格引擎决定多边形里有哪些像素，并尝试将相关的色彩值及视深(Z值)写入画面缓冲器，网格引擎比较正在处理中的多边形的视深(Z值)以及已写入画面缓冲器的像素的视深值，如果新多边形像素的视深值比较小，代表新多边形比画面缓冲器内的多边形还要前面，那么新多边形会遮住先前已处理而存入画面缓冲器内的多边形，所以使用新的值取代画面缓冲器的值，此程序重复进行，直到网格处理完毕所有的多边形，此时，视频控制器将画面缓冲器的内容播出在显示器上，依照光网格顺序一次显示一扫描线。

图1的功能流程图说明此种已知技术，其说明计算机绘图系统中的绘图管线内的若干元件，不同系统的绘图管线可能具有不同的元件，所以会有不同的表达方式。主机10(或主机执行的绘图应用程序接口(application programming interface，API))可以产生命令列表12，其中包括一系列的绘图命令及数据，用于在图形显示器上描绘“环境”，因此，绘图管线内的元件根据命令列表12的数据及命令于图形显示器上描绘景象。

解析器14从命令列表12取出数据并“解析”数据，解译命令并将定义图元的数据传送到绘图管线，如此，利用位置数据(如坐标X、Y、Z、W)、照光及纹理信息定义绘图图元，解析器14从命令列表12取出每一个图元的所有信息，并将其传送至顶点着色器(vertex shader)16，顶点着色器16可以转换从命令列表12得到的图形数据，从世界坐标(World coordinates)转换成模型视觉坐标(Model View coordinates)、投影坐标(Projectioncoordinates)，最终转换成屏幕坐标(Screen coordinates)，之后，图形数据送至网格引擎18，前面已叙述其操作方式。