图像处理器及其组件、和渲染方法技术

提供了一个用其能够减少渲染数量的图像处理器及其组件，以及一种渲染方法。依据在一个图元缓冲器中的关于多个图元的数据，多个图元被一个ＸＹＺ裁剪部分、一个Ｚ测试部分、和一个模板测试部分分类成为将被显示在一个显示器上的第一组图元和将不被显示在其上的第二组图元。在一个帧缓冲器中使用在图元缓冲器中的用于第一组图元的数据绘制一个二维图像。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于在一个二维屏幕、诸如显示设备上高效渲染三维图像的图像处理技术。
技术介绍
在显示设备上渲染(render)图像的图像处理器、诸如游戏控制台或者个人计算机的图像处理能力已经随着最近处理器速度的增加而显著地增加了。例如，用于在二维屏幕上显示很好的高质量三维图像的二维图像几乎能够被实时地生成。利用多个诸如多边形之类的图元和一个属性数据集生成二维图像，其中该图元组成了包含在一个三维图像中的一个虚拟对象(在下文中称为一个“对象”)的图像，且该属性数据集描述了相关图元的属性、诸如形状、大小、颜色和亮度。用于在一个二维屏幕上渲染三维图像的图像处理通常可以被分类为几何处理和渲染。几何处理包含坐标变换以变换图元的一组顶点的坐标。渲染用来从作为几何处理的结果而获得的几何数据中确定例如每一个像素的颜色以创建一个二维图像。在这个说明书中，主要执行渲染操作的设备(包含一个分布式系统和一个半导体设备)被称为一个渲染处理单元。渲染处理单元形成一个图像处理器的一部分。某些渲染处理单元能够通过两次或更多次地渲染相同的图元来渲染图形和图像、诸如复杂的画面以获得更好的视觉效果。具有两遍或更多遍渲染的渲染被称为“多遍(multipass)渲染”。在多遍渲染中的单次处理过程被称为一“遍(pass)”。就渲染3遍的多遍渲染来说，可以在第一遍期间渲染一个多边形而不必混合任何纹理(texture)，可以在第二遍期间增加一个纹理，并且可以在第三遍期间增加一个不同的纹理。传统的渲染处理单元在多遍渲染期间为所有图元执行多次渲染。这在渲染一个复杂画面中的图形或者图像时，增加了渲染操作的次数，并且接着又增加了处理量，从而导致了较大的处理负荷。相对于上述问题做出了本专利技术，并且它的一个目的是提供一种渲染处理单元和一种渲染方法，其能够利用较少的处理来实现用于三维图像的渲染操作。本专利技术的另一个目的是提供能视觉效果更好地生成一个图像而没有任何开销的一种图像处理器以及它的组件。
技术实现思路
依据本专利技术、解决了上述问题的一个渲染处理单元是一个用于在一个二维屏幕上渲染三维图像的处理单元，其中该三维图像中的每一个都是由多个图元组成的，该处理单元包含一个图元缓冲器，在其中与相关图元相关联地写入多个属性数据集，其中每个属性数据集表示多个图元中的一个的属性；以及一个测试器，其把在所述图元缓冲器中的多个属性数据集互相进行比较，以把多个图元分类成为将被显示在二维屏幕上的第一组图元和不被显示在其上的第二组图元；渲染处理单元被配置为渲染第一组图元以及不渲染第二组图元，其中第一组图元和第二组图元由所述测试器分类出来。渲染可以是用仅仅一遍渲染、使用纹理渲染一个给定图元的单遍渲染，或是用不同的纹理多次渲染同一个图元的多遍渲染。无论如何，实际上将被显示在二维屏幕上的图元(第一组图元)被渲染了。与渲染构成一个三维图像的所有图元的传统渲染处理单元相比，处理量被显著地改善了。“属性数据集”可以是任何种类的适当数据，只要该数据能够被用来确定一个给定的图元是否显现在二维屏幕上。总的来说，属性数据集可以是数字数据，诸如关于一个图元的顶点(例如顶点的坐标、顶点的亮度、或者纹理的坐标)、大小、颜色、或者图元的透明度的数字数据。关于顶点的数字数据可以是例如作为几何处理的结果而获得的几何数据。被写入在所述图元缓冲器中的图元的数目最好是至少等于用其在二维屏幕上构建适合在一个屏幕上的三维图像的图元的数目。这允许在屏幕基础上高效的渲染。为了在像素基础上提供更高效的渲染，渲染处理单元进一步包含插值装置，其依据用于一个图元的一个已知属性数据集插值像素。测试器通过把作为像素插值的结果而获得的一个新属性数据集添加到可相互比较的属性数据集中，在像素基础上分类图元。利用这样的一个配置，正被显示在二维屏幕上的图元被分类成为甚至以一个像素的第一组图元。就较高分辩率的图像来说，每一个像素被分成预定数目的子像素。插值装置被配置为当至少一个子像素要经历渲染时依据用于一个图元的一个已知属性数据集插值该子像素。测试器被配置为通过把作为子像素插值的结果而获得的一个新的属性数据集添加到可相互进行比较的属性数据集中、在子像素基础上分类图元。渲染处理单元可以进一步包含覆盖率计算装置，其计算由正被渲染的一个给定图元覆盖的子像素的数目与组成单个像素的子像素的总数的比值，并且可以基于由所述覆盖率计算装置计算的结果确定用于主体像素的属性数据集。这提供了更快的消除混叠技术。为了允许消除混叠，所述测试器可以被配置为当在该像素处绘制两个或更多图元时不分类在图元的边界上的像素。在所述图元缓冲器中的每个属性数据集可以包含位置信息，诸如表示一个相对图元在三维图像中的位置的坐标值(X，Y，和Z)，并且测试器可以被配置为比较包含在该属性数据集中的位置信息以把图元分类成为第一和第二组图元，其中第一组图元是通过二维屏幕最靠近一个观察者的视点的图元，第二组图元是除了被分类成为第一组图元的那些图元之外的其它图元。这个配置删去了对被隐藏在其它图元或者多个图元后面的图元的渲染。每个图元可以叠加在包含允许区域和不允许区域的模板数据上，其中该允许区域被允许显示在二维屏幕上，而不允许区域不被允许显示在二维屏幕上，模板数据表示将被显示的一个或者多个图像的透明度和形状。在这种情况下，测试器把图元分类成为第一和第二组图元，其中第一组图元是其至少一部分被叠加在模板数据的允许区域或者不允许区域上的图元，第二组图元是除了被分类成为第一组图元的那些图元之外的其它剩余图元。从增加渲染速度的观点来说，测试器被配置为在一个在渲染过程中参考的预定可见标志表中记录一个描述了一个给定图元是第一组图元还是第二组图元的标志。与用于该给定图元的属性数据集相关联地记录该标志。这样一种配置允许渲染处理单元仅仅通过检查在可见标志表中的标志来确定一个给定属性数据集是在第一组图元还是在第二组图元中。该标志可以是一个就每个图元都具有不同值的数字标志，并且根据由正被显示在二维屏幕上的图元所覆盖的像素数目更新标志值。渲染处理单元可以进一步包含编辑装置，其适于参考记录在可见标志表中的用于相关图元的标志，并且限制从图元缓冲器中为第二组图元读出属性数据集。从更加确实地避免使用第二组图元的观点来说，所述编辑装置适于从所述图元缓冲器中删除用于被分类成为第二组图元的图元的属性数据集。依据本专利技术解决上述问题的一个图像处理器是这样一个图像处理器，其包含一个帧缓冲器，其大小等于在一个二维屏幕中的显示区的大小；一个第一处理器，适于执行对描述一个三维图像的多个图元的几何处理以生成关于该三维图像的几何数据；一个第二处理器，依据生成的几何数据在所述帧缓冲器中渲染对应于三维图像的二维图像；以及一个控制器，用于在显示区中显示渲染的二维图像。第二处理器把多个属性数据集互相进行比较，以把该多个图元分类成为将被显示在二维屏幕上的第一组图元和不会被显示在其上的第二组图元，以及在所述帧缓冲器中渲染由第一组图元而不是第二组图元组成的二维图像。每个属性数据集表示由从所述第一处理器中获得的几何数据指定的多个图元中的一个图元的属性。在一个最佳实施例中，在所述第一处理器和所述第二处理器之间提供了一个缓冲存储器，并且由所述第一处理器生成的几何数据经由缓冲存储器被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种渲染处理单元，用于在一个二维屏幕上渲染三维图像，该三维图像中的每一个都是由多个图元组成的，该渲染处理单元包含：　　　　一个图元缓冲器，在其中与相关图元相关联地写入了多个属性数据集，其中每个属性数据集表示多个图元之一的属性；以及　　　　一个测试器，其把所述图元缓冲器中的多个属性数据集相互进行比较，以把多个图元分类成为将被显示在二维屏幕上的第一组图元和将不被显示在二维屏幕上的第二组图元；　　　　该渲染处理单元被配置为渲染第一组图元和不渲染第二组图元，其中第一组图元和第二组图元由所述测试器分类输出。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：佐佐木伸夫，
申请(专利权)人：索尼计算机娱乐公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]