[发明专利]图形硬件中的纹理化

说明书

公开了使用纹理映射来渲染计算机图形的方法、系统和设备。具有不同的数据类型（诸如RGB颜色的整数数据类型和XYZ法向量分量的浮点数据类型的混合）的多个纹理映射被作为一个纹理映射组传递到图形处理单元（GPU）。在不同的纹理映射之间重复使用滤波器参数和其它内插参数。用户可指定多个以整数和浮点为基础的通道来供GPU同时处理，从而定制纹理组结构。

相关申请案的交叉引用

本申请是2011年5月2日提交的美国申请No.13/099,281的继续并请求所述申请的权益，所述申请为达所有目的以引用的方式在此全文并入。

技术领域

本发明的实施方案一般涉及计算机图形处理系统，且更具体说来，涉及接受并处理作为相关单组的多个不同类型的纹理映射用于三维场景的图形处理单元（GPU）。

背景技术

现代视频游戏中的三维（3D或3-D）模型使用多个纹理以在3D场景中接近逼真的外观。有时称为纹理映射的纹理，通常是颜色、透明度、材料特性、表面取向或可被数字环绕或以其它方式映射到3D对象的其它特征的表格。在视频游戏中，用于3D模型的纹理常包括漫射颜色纹理、镜面（闪亮）颜色纹理、法线映射、透明映射、材料指数等。通过把合适的纹理存储在存储器中并把到存储器的地址传给图形处理器单元（GPU），这些纹理被一次一个应用到3D模型。

图1示出使用图形处理器来把纹理应用到图像的现有技术系统。在系统100中，三维模型101存储在存储器中以供GPU113处理。包括红色（R）通道映射102、绿色（G）通道映射103和蓝色（B）通道映射104的纹理映射105存储在存储器中供应用到模型上。

每个通道映射是碰巧具有支持内插和过滤的硬件的一般的N维表格。通道映射可取决于应用而基于整数或基于浮点。例如，漫射纹理映射105基于整数，其中所有数据都是整数数据类型109。漫射映射的代表红色、绿色和蓝色分量的每个纹理元素R、G和B具有三个整数值。每个纹理元素的三个整数值在存储器中彼此跟随，即，交错。即，表格中的值存储为RGB、RGB、RGB等。每个8位整数代表一定量的红色且是0到255之间且包括0和255的允许值。加上G和B通道，RGB纹理映射105表示的颜色的数量是256x256x256～=超过1600万种颜色。在替代格式中，另外的αA（透明）通道有时与RGB值交错用于“RGBA”格式的纹理元素。即，表格中的值存储为RGBA、RGBA、RGBA等。这允许对于8位通道纹理进行纹理元素的4字节存储器对齐。如果α通道在替换格式中未使用，那么它有时浪费并称作“RGBX”格式。在示例性实施方案中，纹理映射105的存储器地址作为函数中的参数发送到GPU以映射到3D对象。

在把漫射颜色纹理映射105的颜色应用到3D模型101之后，控制被从GPU113返回到渲染应用（即，GPU的“用户”）。渲染应用然后把镜面（即，闪亮）颜色RGB纹理映射106传到GPU113，其中图像（的地址）存储第一步骤的结果。与漫射颜色纹理映射105相同，镜面颜色纹理映射106也是包括三个通道RGB的基于整数的纹理映射。镜面颜色应用到3D模型以更新图像。

在漫射和镜面颜色纹理应用到3D模型之后，法线映射可用以更新图像。光源与表面直接垂直（即，正交）中的表面与光源和表面成角度中的表面不同地照亮。类似地，相对于虚拟摄像机的位置与表面成入射余角的光源不同地照亮。

法线映射107作为参数传递到GPU113。法线映射107基于浮点，由用于它表格中的所有数据的浮点数据类型110表示。它的X、Y和Z表格中的每个浮点数代表空间方向。X通道映射是二维浮点数数组。每个32位带符号浮点数代表在X方向上单位向量倾斜的幅度，即，单位向量的X分量。Y和Z通道分别代表单位向量的Y和Z分量。每个数组的存储器地址被作为参数发送到GPU以进行处理来更新图像。

在使用法线映射更新照明之后，应用透明/不透明度。透明映射108是基于整数的纹理映射，用有时称为“α通道”的单通道表示。α通道是一维、二维整数数组。整数越大就越不透明。所述值通常代表‘一减’透明度。