[发明专利]一种纹理映射硬件加速的方法及装置

说明书

为了进一步提高纹理映射的质量以及解决动态随机存储器带宽消耗较大和数据效率的瓶颈，本发明提供了一种纹理映射硬件加速的方法及装置，对按输出像素纹理映射到纹理像素点的方法进行改进，将双线性插值替换为双立方插值，将静态存储器设计为类多路组相联高速缓冲存储器(cache)，既能根据不同的应用场景设置不同的cache层数减少存储器资源的消耗，也能有效地减少冗余带宽。本发明能够按所需纹理映射场景灵活配置纹理高速缓冲存储器层次大小，通过双立方插值来实现对纹理映射的硬件加速，适用于各种不同类型的三维图形系统。

技术领域

本发明涉及计算机图形学领域，尤其涉及一种针对纹理映射使用硬件加速的方法以及实现这种方法的装置。

背景技术

纹理映射是计算机图形学引入的一个概念，目的是为了在某些所需场景中提供高度视觉真实感，在这些场景中，例如只提供视觉上下文的游戏背景，用逼真的效果绘制绘图元素可能是一项不太必要的任务，在这些情况下，可以使用代表元素的图像片段来营造该元素看起来被绘制到场景中的错觉，这种技术的简单性和流行性得到了图像软件开发人员和图形硬件制造商的青睐。

纹理映射定义为一种点与点之间改变表面属性的方法，以便提供实际不存在于表面几何形状中的表面细节外观。纹理映射使用纹理坐标在纹理映射中查找一个或多个纹素(texel)值，通过对纹素值进行插值计算得到映射后的像素值，以作更新片段使用。更新方式由当前的纹理环境模式决定，根据不同的滤波方式，纹理贴图操作消耗的内存空间和计算量不同。在纹理过滤中，查找模式不规则，必须分别计算样本，这将使得重建滤波器异常昂贵，通常使用于纹理映射的滤波器为双线性插值，在许多系统中从纹理数据中获取四个纹素值会存在内存和时间延迟的瓶颈。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种纹理映射硬件加速的方法及装置，以更好地减少现有纹理映射存在较大冗余带宽的问题

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种纹理映射硬件加速的方法，包括：

通过纹理坐标函数依次计算输出坐标每一个点纹理映射到纹理图像的坐标，得到纹理映射后的插值坐标；

纹理映射后的插值坐标均先与纹理高速缓冲存储器的地址标签进行匹配，对匹配有效的坐标，从所匹配的纹理高速缓冲存储器中取出对应数据，对未匹配或匹配无效的坐标，从动态随机存储器中取回对应数据，同时将取回的数据存放到对应更新地址标签的纹理高速缓冲存储器，最后输出十六邻点纹理像素数据计算插值后的像素点。

因而可知，通过二维图像到三维图像的纹理映射关系，将纹理坐标插值所需的纹理像素从随机动态存储器中取出存放在纹理高速缓冲存储器中；若纹理坐标插值点与纹理高速缓冲存储器中存放的地址相匹配，可实现仅在一个周期内访问执行双立方插值所需要的十六个纹理像素，以此实现硬件加速纹理映射。

进一步地，所述匹配分为两级，包括多层组间对齐地址的匹配和组内偏移地址的匹配，外层和组内均设有有效标志位，表示该地址对应的读数据命令已发送至动态随机存储器，邻近点相匹配的条件为两个标志位均有效。

因而可知，采用分级的匹配方式能有效地减少纹理高速缓冲存储器的层数开销，提高了每层存储器的利用率。

进一步地，采用最近最少使用的方式对纹理高速缓冲存储器的地址标签进行更新，为每个地址标签设置一个计数器；

针对不同的匹配情况通过调整计数器的大小，判断存储器的地址标签更新情况。

进一步地，所述针对不同的匹配情况通过调整计数器的大小，判断存储器的地址标签更新情况包括：

对外层和组内地址均匹配且有效的情况，取对应地址标签的计数器值，比该值大的地址标签所对应的计数器值均减一，比该值小的计数器值保持不变，再将该计数器的值设置为最大；