一种低成本高性能的三维图形系统，该系统能模拟三维世界并将模型投影到根据可变视点选中的二维观察平面上。操作用户输入控制装置可实时交互地改变视点。系统能在彩电屏幕上快速产生相应变化的图像。系统使用户在虚似的三维世界中实时相互作用。最佳特性的装置／结构为视频游戏和其他图形应用提供了高质量快速移动的三维图形和数字立体声。系统应用灵活，功能强，但价位在大多数消费者的承受范围内。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及低成本的视频游戏系统。尤其，涉及一种能模拟三维世界并将该模型投影到根据可变视点选择的二维观察平面上的视频游戏系统。可见图像燃起了人类的想象。日落时实际看到的、夜里梦见的、阅读小说时脑海中描绘的图像—所有这些可记忆的场景都是由可视图像构成地。在整个历史长河中，人们曾尝试用铅笔、画笔或录像带等来记录这些图像。但是，只有随着计算机的出现，我们才开始创造与现实世界或想象中同样生动、细致和真实的图像。基于计算机的家庭视频游戏机，例如任天堂娱乐系统和超级任天堂娱乐系统，已相当成功，因为它们能交互式地产生激动人心的视频图形。但是，如果没有辅助的附加硬件，这些现有的视频图形系统一般只能进行二维操作，用类似于在布告栏上钉平面剪纸的方式通过平面图像表现产生图形显示。尽管可用二维图形技术制作非常激动人心的游戏，但2D系统不能提供三维图形系统所能给予的真实感。3D图形与2D图形有着根本的不同。在3D图形技术中，在三维空间里表示一个“世界”。系统允许用户在该世界内选择一个视点。系统根据被选中的视点将该世界“投影”，产生一图像。结果得到真正的具有深度和真实感的三维图形。专家们已化了多年时间用高级计算机和高档工作站来创作难以置信的逼真的3D图像—例如，小汽车、飞机和分子等极细致的模型；如同从喷气式飞机的座舱或奥林匹克雪橇的前座看到的虚拟现实；以及“侏罗纪公园”的恐龙等。但是，在过去，用于交互产生这种图像的计算机系统价值几万美元—远远超出普通消费者的财力。这里所述的低成本高性能3D图形系统第一次给予成千上万的游戏机玩家，而不仅仅是专家们，用一极富特征的高性能低成本系统在这些壮观的虚拟的3D世界内进行交互作用的机会。玩家能够获得真正的惊喜—胜过任何家庭计算机系统许多倍的能力、更生动逼真的3D动画、极好的图形—所有这些都以足够低的成本提供，在普通消费者的财力范围内。以下例举了本专利技术系统所提供的一些优点。—在低价位系统中逼真的交互式3D图形；—低成本系统的最佳特征装置/结构，使用彩色电视机，以在低成本系统中提供视频游戏和其他图像应用，和/或产生特殊的屏幕效果；—能提供高性能3D图形和数字声音处理协处理器；—信号处理器被图形数字处理和音频信号处理共享，以在基于低成本彩色电视机的系统中获得高质量的立体声和3D图形；—一元化RAM的方法提高了适应性；—所有主要的系统部件可以通过共享的RAM通信；—用于补偿狭窄的主存储器总线宽度的技术/结构；—可将来自存储器件(例如，便携式存储器盒)的可执行码装入公共RAM中，并通过协处理器的存储器存取/仲裁电路，用主处理器进行存取；—可装图形协处理器的微码存储器从便携式存储媒体中接收微码，以提供附加的灵活性并简化兼容性问题；—通过执行“引导ROM”指令装入微码；—用最佳命令和相关格式调用协处理器内的图形和音频功能，并在图形协处理器和系统的其余部分之间提供一接口；—协处理器寄存器装置包括特殊的硬件寄存器的定义、格式及相关功能；—微码图形和音频结构/过程提供有效的高性能操作；—向量单元在低成本设备(package)中为图形和音频数字处理提供最佳性能；—流水线光栅化装置(pipelined rasterizing engine)提供每周期一个像素和每周期两个像素的模式，以在提供丰富的特征集的同时使硬件开支最低；—低的协处理器管脚；本专利技术的第一方面提供了一种用于至少产生一个由三维图形系统处理的显示模式控制命令的过程，该过程包括至少产生一个设置模式命令的步骤，而设置模式命令包含一命令标识符字段，该字段包括一个101111的六位二进制数值，以及以下模式控制字段中的至少一个(k)原子基元模式字段，它规定了是否在读取下一个基元之前强制将一基元写入帧缓)冲器中，(i)循环类型模式字段，它选择显示流水线循环控制模式，(h)透视纹理允许模式字段，它有选择地允许透视纹理校正，(g)纹理细节模式字段，它有选择地允许纹理细节处理，(f)纹理突出允许模式字段，它有选择地突出纹理，(e)纹理细节允许模式字段，它有选择地允许纹理详细程度处理，(d)允许查找表模式字段，它有选择地从颜色查找表中查找纹理值，(c)纹理查找表类型模式字段，它规定了颜色查找表中纹理单元的类型，(b)抽样类型模式字段，它规定了如何对纹理单元进行抽样，(a)中间纹理单元模式字段，它规定了是否应当用2×2半纹理单元内插对纹理单元进行筛选，(Z)第一双线性内插(bilerp)模式字段，它规定了纹理筛选器是否应当把纹理单元双线性内插到流水线循环0中，(Y)第二双线性内插模式字段，它规定了纹理筛选器是否应当把纹理单元双线性内插到流水线循环1中，(X)纹理单元转换模式字段，它规定了是否应当对流水线循环0期间纹理筛选器输出的纹理单元进行颜色转换，(W)色度键允许模式字段，它有选择地允许色度键起作用，(V2)红绿蓝抖动选择模式字段，它选择红绿蓝抖动的类型，(V1)α高抖动选择模式字段，它选择α抖动的类型，(V)多个混合模式字，它们规定了混合器的参数，(M)强制混合允许模式字段，它规定了是否应当强制允许混合器，(L)α覆盖选择模式字段，它规定了是否应当用覆盖来确定像素α，(K)覆盖乘α选择模式字段，它规定了是否应当用α乘以覆盖来确定像素α和覆盖，(J)z模式选择模式字段，它规定了z缓冲模式，(I)覆盖目标模式字段，它规定了覆盖目标，(H)覆盖颜色模式字段，它规定了是否当只在覆盖溢出时更新颜色，(G)图像读取允许模式字段，它有选择地允许对颜色和/或覆盖进行读/改/写的帧缓冲存储器进行存取，(F)z更新允许模式字段，它根据是否允许颜色写，来有选择地允许对z缓冲器进行写操作，(E)z比较允许模式字段，它规定了在深度比较基础上允许有条件的颜色写，(D)去混叠允许模式字段，它用覆盖允许混合，(C)z源选择模式字段，它在基元深度和像素深度之间进行选择，(B)抖动α允许模式字段，它规定了是否应当在α比较中使用随机噪声，(A)α比较允许模式字段，它在α比较的基础上允许有条件的颜色写。前述过程还可包括用于产生一循环类型模式字段的步骤，该字段在每像素1循环模式、每像素2循环模式、复制模式和填充模式中选择一个显示流水线循环控制模式。前述过程还可包括用于产生一纹理查找表类型模式字段的步骤，该字段在以下两者之间选择(1)用5位红、5位绿、5位蓝和1位α的RGBA格式将纹理单元存储在颜色查找表中，(2)用提供8位亮度值和8位α值的亮度α格式将纹理单元存储在颜色查找表中，前述过程还可包括用于产生一抽样类型模式字段的步骤，该步骤在以下两者之间选择点抽样，和2×2阵列抽样。前述过程还可包括用于产生一红绿蓝抖动选择模式字段的步骤，该字段在基于以下各项的抖动间选择(1)幻方矩阵(magic square matrix)，(2)bayer矩阵，(3)噪声，或(4)无抖动。前述过程还可包括用于产生一α抖动选择模式字段的步骤，该字段根据以下各项规定抖动(1)预定图形(pattern)，(2)预定图形的负像(negative)，(3)噪声，或(4)无抖动。前述过程还可包括用于产生多个混合模式字的步骤，这些混合模式字规定了混合器参数，规定在流水线循环0期间，有选择地乘第一混合器输入，在流水线循环1期间，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种交互式视频游戏系统，其特征在于，包括：一交互式用户输入装置；一主处理器，它与输入装置耦连，所述主处理器具有一地址空间，所述主处理器能响应于来自用户输入装置的输入交互地选择视点；一协处理器，它与主处理器耦连，所述协处理器提供一 预定的图形特征集，以便响应已选样的视点，通过把表示三维世界的多边形投影到二维观察平面上，而交互地产生图像数据，所述协处理器包括：一信号处理器，它至少由图形功能和音频处理功能共享，所述信号处理器包括一标量单元和一向量单元，所述向量单元能并 行执行多种计算，所述信号处理器还包括一用于存储微码的微码存储器，所述信号处理器执行微码存储器中的微码，从而实现图形和音频处理功能；一显示处理器，它包括显示流水线硬件，可替换地提供每循环一个象素模式和每循环两个象素模式，从而使硬件最少，并 能提供具有详细程度处理的丰富的特征组，所述显示流水线硬件包括含有第一和第二部分的纹理存储器，所述纹理存储器第一部分能够存储可颜色索引的纹理图和不可颜色索引的纹理图，所述纹理存储器第二部分能够存储纹理图和／或可颜色索引纹理图的颜色查找表， 一视频接口，一音频接口，一串行接口，一并行外围接口，其中，信号处理器、显示处理器、视频接口、音频接口、串行接口和并行外围接口都包括访问主存储器用的电路；主处理器，它通过一９位宽的总线与所述协处理器耦连，所述主存储器为所述 协处理器和所述主处理器提供一公用的地址空间，所述主存储器至少存储以下数据结构；由所述主处理器执行的指令；一彩色帧缓冲器；一深度缓冲器；图形微码；音频处理微码；至少一个显示表；至少一个纹理图；以及至少一个音频输 出缓冲器；一视频信号发生电路，它与所述协处理器的视频接口耦连，所述视频信号发生电路产生视频信号，可显示在彩色电视机上；可卸存储装置，它包括一外壳、一安全芯片、一只读存储器和至少另一个存储器件，所述协处理器包括一个能将所述只读存储器和 所述另一个存储器件映射到主存储器地址空间中的装置，所述只读存储器初始存储图形和音频处理微码；一连接器，它连接所述处理器和所述可拆卸存储装置；以及一串行外围接口电路，它与所述协处理器的串行接口耦连，所述串行外围接口电路包括一可实现串行 接口功能和安全功能的处理器，还包括一能为主处理器提供初始程序装入指令的引导ＲＯＭ，所述串行接口电路的处理器通过所述连接器与所述...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：蒂莫西J范霍克，卡罗尔菲利普戈赛特，内森F普利，安东尼P德洛利雅，斯蒂芬J谢尔帕德，拜伦谢泼德，罗伯特乔丹穆尔，约翰普林森，竹田玄洋，哈罗德斯蒂芬安德森，杰弗利钱德勒道蒂，加藤周平，霍华德浩陈，
申请(专利权)人：任天堂株式会社，硅图股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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