一种图形加速器及图形处理方法技术

一种图形加速器及图形处理方法，图形加速器包括：ＤＭＡ控制器、缓冲器、生成器及组成片元操作部件，所述ＤＭＡ控制器将外部存储器中存储的对应数据传输到缓冲器中，生成器从缓冲器取出所述数据，并根据参数进行插值，产生三角形中各个点的信息，将插值后产生的每个像素的数据进行计算，组成片元操作部件根据生成器信号对参数组成片元的操作，进行将产生的结果写回给缓冲器。本发明专利技术不过多占用微处理器的资源，以及存储器的访问带宽，能满足３Ｄ图形处理的实时性，且成本较低，能满足设备低功耗的要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种加速器，特别涉及。技术背景OpenGL (Open Graphics Library,开放的图形程序接口 )标准是一个独立于 具体实现的高效接口.它使用几种几何图元(点，直线和多边形)来构建所需 的模型，OpenGL在窗口上渲染图像时执行的主要操作顺序为(1) 使用几何图元建立模型，从而得到物体的数学描述，OpenGL将点、 直线、多边形、图形和位图视为图元；(2) 在三维空间排列物体，选择观察场景的有利位置；(3) 计算所有物体的颜色.颜色可能是由应用程序指定、根据光照条件确 定的、将紋理粘贴到物体上得到的，也可能是上述多种操作的结果；(4) 将物体的数学描述和相关的颜色信息转换为屏幕像素，被绘制在屏幕上。三维动画在终端上的图形处理由以下几各部分组成，为简化捧作的复杂性， 将处理物体全部分割为三角形或它的特殊情况(如点和直线)，以下具体介绍其 处理过程1、 获取三角形顶点信息从显示列表的顶点数组(Vertex Array)、紋理数组(Texture Array)、颜色 数组(Color Array)、法线数组(Normal Array)中获取三角形三个顶点的数据(根据索引号)。2、 计算顶点的信息 计算顶点信息的工作包括模型视点变换(ModelView Transformation),投影 变换(Projection Transformation),妾丈理坐标变换(Texture Transformation )，点的 雾密度计算(Fog Density)以及计算光照对点颜色的影响(光对顶点的颜色贡献包 括材质的发射光、反射的全局环境光，光源的贡献)。3、 确定三角形是否被剔除才艮据三角形的顶点坐标以及相关信息确定该三角形位于定义的半空间之外 的部分，是否会被剔除。如果该三角形将被剔除就不需要进入下一个操作步骤; 否则，就可以生成一个完整的几何图元，包括变换和裁剪后的顶点以及相关的 颜色、深度、玟理坐标值和光栅化准则，4、 光栅化主要是根据三角形的顶点信息(包括坐标、颜色、深度、雾密度以及紋理坐 标值)由插值算法求出三角形内每个像素点的对应值，包括坐标，颜色，紋 理坐标，深度，雾密度等，这些数据是准备用来装配成片元(Fragment)的，每 个片元对应于帧緩存中的一个像素。5、 组成片元在三角形光栅化的操作完成后，每个像素点的相应数据已经得到，包括 颜色、紋理坐标、深度、雾密度等。在颜色值被写入帧緩存之前，还执行一系 列判断操作，测试当前三角形像素点是否们可能修改或丢弃片元。这些操作可 以被启用或禁用。第一个操作可以是紋理映射对于每个片元，从紋理中选择 一个对应的紋理值，将其应用于该片元。然后，可执行裁剪测试、深度测试、 紋理颜色计算、雾计算、Alpha测试、模板测试、混合颜色和逻辑操作，见附图 1。如果片'元未通过某项测试，将不再对其执行随后的操作，而执行混合、逻辑 运输和屏蔽，将处理好的片元写回到合适的緩存中，并变成像素。OpenGL标准在手持设备上的性能要求为每幅图形320X240上包含2000个 三角形，每秒处理15幅图形，处理过程中精度保持32位整数。另外，由于手 持设备的特殊性，在处理器件的面积、速度、功耗以及实时性上都有比较苛刻 的要求。现有的解决方案分软件和硬件两种请参阅图2，软件解决方案将已有的全部数据放入系统存储器中，然后由微 处理器由读取数据，再使用软件进行处理，最后将处理完成的数据通过微处理 器访问存储器的方式写回到外部存储器中。这种解决方案将占用很多微处理器 的资源，以及存储器的访问带宽，不能满足3D图形处理的实时性，且对于高度 复杂的交互式特性不可行。请参阅图3，硬件解决方案一般是采用一个专用的图形加速器作为专用的协 处理器来完成3D图形的加速。由微处理器发出命令启动图形处理加速器，图形 处理加速器完成之后的所有操作，完成后向微处理器发出 一个完成信号表示当 前所有的图形处理操作都已经完成，可以进行下一步操作。这种解决方法可以 较好的满足图形加速的实时性，但是由于所有操作都是采用硬件实现，会导致 硬件开销比较大，不能满足手持设备低功耗低成本的要求。因此，需要一种新的图形加速器及图形处理方法来解决上述问题.
技术实现思路
本专利技术提供，其不会占用微处理器的资源， 以及存储器的访问带宽，能满足3D图形处理的实时性，且成本较低，能满足设 备低功耗的要求。为实现上述目的，本专利技术提供了 一种图形加速器，包括DMA控制器、 緩冲器、生成器及组成片元搡作部件，所述DMA控制器将外部存储器中 存储的对应数据传输到緩沖器中，生成器从緩冲器取出所述数据，并根 据参数进行插值，产生三角形中各个点的信息，将插值后产生的每个象 素的数据进行计算，组成片元操作部件根据生成器信号对参数组成片元 的操作，进行将产生的结果写回给緩冲器。所述緩沖器包括顶点数据緩沖器、旧地址緩沖器及模板緩沖器，顶点数据 緩沖器存放着三角形图形的三个顶点的相关参数，生成器根据所述参数进行插值，产生三角形中各个点的信息；模板緩沖器存储当前模板数据的基地址以及 个数，DMA控制器从外部存储器中将所述数据取出并存放在内部的模板緩冲器 中；旧地址緩冲器存储三角形区域内每个点相对于窗口顶点的坐标地址，DMA控 制器可以根据它和各个数据的基地址一起产生每个点对应的需要数据的DMA地 址。所述緩冲器包括旧数据緩冲器及紋理緩冲器；旧数据緩冲器在旧地址緩冲 器被完全填满或没有剩余数据时，启动DMA操作将地址对应的数据取到旧数据 緩冲器中；紋理緩冲器在成器的计算紋理地址^Mt完成后，启动DMA操作将紋 理地址对应的紋理数据取到紋理緩冲器中，覆盖原有的紋理地址数据，进行下 一步的组成片元操作.所述生成器包括坐标生成器、紋理坐标生成器及^lt生成器，坐标生成器 根据已有的三角形顶点坐标，计算出三角形内部包含的所有点的坐标；紋理坐 标生成器才艮据已有的三角形顶点紋理坐标，计算出三角形内部包舍的所有点的 紋理坐标；参数生成器才艮据三角形三个顶点的信息，由插值算法产生对应于一 个象素点的 一组数据，并传送一个握手信号给組成片元模块以进行片元组装操 作.所述坐标生成器对于每一个扫描线，先通过算法确定该线段在三角形内部 区域的起点和终点，线段中间点使用递增1写入到緩冲器中，直到320个地址 为止，并i己录下当前点的位置。所述紋理坐标生成器对于每一个扫描线，先通过算法确定该线段在三角形 内部区域的起点和终点，再使用插值算法计算出当前线段上每一个中间点的紋 理坐标写入到緩冲器中，直到320个点为止，并记录下当前点的位置，本专利技术还提供一种图形处理方法，所述方法包括步骤A: DMA控制器将外部存储器存储的数据传递到顶点数据援沖器中；步骤B:生成器计算三角形内各点地址，同时生成三角形内各点像素的紋理 地址，并将计算出的地址数据写入旧地址緩冲器中并进行计数，步骤C:进行插值算法和组成片元的操作，直到本次操作全部的像素点完成搮作并将^t椐存入到内部的对应緩冲器中；步骤D:将内部緩沖器中的所有数据写回到外部存储器的对应位置上，完成 全部的光栅化以及組成片元的搮作。所述步骤B还包括当计算各点地址操作完成，DMA控制器按照各点 地址取出存储器中各点对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图形加速器，其特征在于，包括：ＤＭＡ控制器、缓冲器、生成器及组成片元操作部件，所述ＤＭＡ控制器将外部存储器中存储的对应数据传输到缓冲器中，生成器从缓冲器取出所述数据，并根据参数进行插值，产生三角形中各个点的信息，将插值后产生的每个象素的数据进行计算，组成片元操作部件根据生成器信号对参数组成片元的操作，进行将产生的结果写回给缓冲器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵冰茹，刘虎，蔡宁宁，赵玉梅，
申请(专利权)人：深圳安凯微电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：94[]