[发明专利]屏幕空间管线中的多通道渲染

说明书

公开了屏幕空间管线中的多通道渲染。多通道单元与设备驱动器交互操作以配置屏幕空间管线，以采用经缓冲的图形基元实施多个处理通道。多通道单元从设备驱动器接收基元数据和状态束。该基元数据包括图形基元和基元掩码。该基元掩码指示图形基元应当被处理的特定通道。该状态束包括一个或多个状态设置和状态掩码。该状态掩码指示该状态设置应当被应用的特定通道。基元和状态设置是交错的。对于给定通道，多通道单元提取针对该通道的交错的状态设置，并根据那些状态设置来配置屏幕空间管线。多通道单元还提取在该通道中将处理的交错的图形基元。然后，该多通道单元使所述屏幕空间管线处理那些图形基元。

技术领域

本发明的实施例总体地涉及图形处理，并且更具体地，涉及屏幕空间管线中的多通道渲染。

背景技术

常规的图形处理单元(GPU)包括一个或多个图形管线，其配置为在三维(3D)场景内生成几何图形。给定的图形管线可以相对于场景被最终渲染的观看位置以特定顺序绘制图形场景中的几何图形。例如，图形管线可以相对于观看位置生成与场景的背景相关联的几何图形，然后随后生成与场景的前景相关联的几何图形。在这个示例中，场景几何图形是“从后向前”生成的。生成几何图形的顺序通常由依赖于GPU进行图形处理操作的软件应用控制。该顺序在本领域中被称为应用程序编程接口(API)顺序。该软件应用可以是，例如，在负责渲染3D场景的图像以供显示的计算机系统上执行的视频游戏或3D模拟程序。

在图形管线中，在生成几何图形后，通常执行硬件或软件着色器，以生成基于3D场景中的几何图形的像素值。着色器通常根据最初生成几何图形的API顺序对几何图形进行操作。这样，返回到上述示例，着色器将生成3D场景的背景的像素值，然后生成3D场景的前景的像素值。然而，当前景的元素遮挡背景的部分时，使得这些部分从观看位置不可见，这种方法会产生低效率。特别地，基于几何图形的遮挡部分生成的任何像素值对最终渲染的图像没有贡献，因此浪费了用于生成那些像素值所消耗的工作。

该问题的一个解决方案是通过软件应用对GPU进行编程，以实施被称为“Z预通道(Z pre-pass)”的操作。当实施Z预通道的操作时，图形管线仅渲染与几何图形相关联的位置，然后在所有得到的像素或样本上实施深度测试，以识别被遮挡的像素和被遮挡的样本。然后，当实施随后的着色操作时，图形管线可以忽略被遮挡的像素或样本。尽管该方法避免了实施与被遮挡的几何图形相关的着色操作，但是该方法要求整个3D场景被渲染两次，这导致附加的处理开销。

例如，诸如顶点属性获取、顶点着色和顶点曲面细分的操作必须实施两次，以便为Z预通道和随后再一次的着色通道的场景做渲染。这些操作需要附加处理周期并消耗附加功率。特别地，顶点属性获取操作通常需要访问片外动态随机存取存储器(DRAM)，从功率的角度来看这可能是相当昂贵的。还必须从存储器获得图形基元用于每次渲染。实施这样的操作消耗了存储器带宽，并且也增加了中央处理单元(CPU)的负载，这同样增加了功率消耗。

功率考虑在所有类型的计算机系统实现中变得越来越重要，但是在移动实现中已经变得尤其重要，因为移动设备具有有限的功率资源。因此，在可能的情况下，应尽可能避免导致附加处理周期和功率消耗的不必要操作，如上所述的关于被遮挡的几何图形的操作。

如前所述，所需要的是用于渲染包括被遮挡的几何图形的图形场景的更有效的技术。

发明内容

本发明的一个实施例阐述了一种用于处理图形基元的图形子系统，该子系统包括经配置以在多通道中处理图形基元的屏幕空间管线，以及包括缓冲器的多通道单元，所述多通道单元经配置以从所述缓冲器的第一部分提取第一图形基元，以用于在通过所述屏幕空间管线的第一通道中进行处理，以及从所述缓冲器的所述第一部分提取所述第一图形基元，以用于在通过所述屏幕空间管线的第二通道中进行处理。