一种三维绘图引擎制造技术

在三维绘图系统中，几何引擎与彩现引擎的工作量不均衡会导致其中一引擎闲置；本发明专利技术提供了一种将此闲置时间减至最少的三维绘图装置；本发明专利技术采用一部份的绘图内存作为几何引擎的外部资料缓冲器，此资料缓冲器不仅储存由几何引擎传来的顶点资料，亦可储存二维绘图指令以确保二维及三维绘图指令按照正确的顺序执行；由于绘图内存的价格不高，因此可以使用较大的资料缓冲器，如此便能显著减少引擎闲置的时间。

【技术实现步骤摘要】
—种三维绘图引擎
本专利技术涉及一种电脑绘图装置，特别是将一部份的绘图内存作为几何引擎的资料缓冲器的三维绘图加速器。
技术介绍
本专利技术涉及一种电脑绘图装置，特别是将一部份的绘图内存作为几何引擎的资料缓冲器的三维绘图加速器。图1 为一整合的三维绘图控制装置(integrated3Dgraphics controller device)的方块图，本装置包括指令序列(command queue ) 11, 二维绘图引擎(2D graphicsengine ) 13,以及包含有几何引擎(geometry engine ) 14与彩现引擎(rendering engine)15的三维绘图引擎(3D graphics engine)。由电脑系统(未图示)的AGP或PCI汇流排(bus) 114下达二维或三维的绘图指令。二维绘图引擎13或彩现引擎15的输出被传送至一绘图内存(graphics memory ) 17 内的本地像框缓冲器(Local Frame Buffer-LFB)处 171。一般说来,二维绘图引擎13为一个字节区块传送(bit block transfer-BitBlt)的绘图引擎。从现有技 术可知，二维绘图引擎13会选择性地进行光域运算(rasteroperation)、矩形填充(rectangle fill)、色彩 / 字形扩张(color / font expansion)、具有图案设计的线条绘制(line -drawing with styled pattern)、矩开 j 修剪(rectangleclipping)、透明的字节区块传送(transparent BitBlt)、多重扫描线绘图(multiple scanline drawing)、及梯形填充(trapezoid fill ) 9特别的是,字节区块传送会将一区块的资料由某一处(出发点)传送至另一处(目的地)。字节区块传送基本上分为三种:由主内存(host memory )传送至显示内存(display memory)、由显示内存传送至主内存、以及由显示内存的某处传送至显示内存的另一处。光域运算会对绘图资料进行逻辑运算(logicaloperations)或算术运算(arithmetic operations)。我们都知道微软(Microsoft)共定义有256种光域运算。如前所述，三维绘图引擎由几何引擎14与彩现引擎15所构成。根据现有技术，几何引擎14接收信号线(signalline) 110上的三维物体的资料，也就是座标、颜色、Z轴深度等等，并选择性地进行浮点运算(f 1atingpointoperation)，其中包括由转换电路(transformationcircuitry)执行的座标转换，及由打光电路(Iightingcircuitry)执行的色彩打光。几何引擎14的输出342包括与一标的(object)的三角形(triangle)有关的资料，也就是其顶点座标、颜色、Z轴深度等等。如熟悉电脑绘图这项技术的人士所知，一绘图标的在绘图过程中是被分割成许多小三角形或其他形式(四角形)的绘图元件来代表此一绘图标的，然后所有的绘图处理都是以这些小三角形进行的，而每一个三角形具有三个顶点。另外，彩现引擎15亦针对每一个三角形进行由建构引擎(setupengine)执行的三角形设定运算(setupoperation),及由光域引擎执行的光域运算。建构引擎负责计算并准备基本图元(primitive)绘图所需的所有参数。所有的计算都涉及了数以百计的加减乘除。一旦三角形的建构运算完成后，建构引擎会将这所有的参数传送至下游的光域引擎。光域引擎为一管线结构(pipelinestructure)的引擎，其包含色度引擎(shadingengine)、纹理引擎(textureengine)、及后处理引擎(postengine)。色度引擎会选择性地进行实体色度效应(solidshading)、平面色度效应(flatshading)、及高劳得色度效应(Gouraudshading),,色度引擎的输出为一连串的像素(pixel)色彩，像素色彩代表基本图元的色度，基本图元包含三角形。纹理引擎负责在像素上加入纹理的色泽。而后处理引擎则为此像素执行如雾化(fogging)、a混合(alphablending)、混色(dithering)、及最终光域运算(finalrasteroperation)等等.如图1，当失能信号(disablesignaDHO触发后，几何引擎14被失能，而所有关于几何引擎的运算则由电脑系统中的中央处理单元(CPU)来进行。在过去，由于半导体制造技术的限制，几何引擎14本身即为一集 成芯片(integratedchip),而彩现引擎15为另夕|’ 一集成芯片。举例来说，现有技术的个人电脑的绘图加速器内的绘图芯片仅包括彩现引擎15。在这样的配置情况下，中央处理单元(未图示)必须当作几何引擎来运作。然而，由于半导体制造技术的改进，将彩现引擎15及几何引擎14统合至一个继承芯片中已成为现今的趋势。统合的结果改善了系统的三维绘图的能力，并减少了中央处理单元的工作量。如图1，指令序列11的运作为，除非在未执行的二维绘图指令前所下达的三维绘图指令完全处理完毕，否则其内的二维绘图指令并不会由指令序列11发出，并经由信号线112传送至二维绘图引擎13。该指令选出的机制用于维持指令的正确顺序；换句话说，二维绘图引擎与三维绘图引擎共用同一个指令序列11，但在某一特定时刻只有单一引擎处于可活动状态。此方法可保证命令执行次序的正确性。当几何引擎14致能时，彩现引擎15通过信号线142由几何引擎14获得关于三角形顶点的资料。当几何引擎14失能时，中央处理单元便进行几何引擎的功能，而彩现引擎15通过信号线110由指令序列11获得关于三角形顶点的资料。根据上述的机制，若某些时刻几何引擎14与彩现引擎15的处理速度有些许不同时，其中一引擎就必须等待另外一引擎。举例来说，若几何引擎14比彩现引擎15慢，彩现引擎15会于几何引擎14输出下一笔新的顶点资料之前就完成前一笔顶点资料的处理。比如当该电脑绘图系统中有不只一个光源时，几何引擎14会变得非常缓慢。在这种情况下，彩现引擎15将会闲置(idle)直到几何引擎14再输出新的顶点资料。反过来说，若某一时刻几何引擎14的速度快过彩现引擎15，彩现引擎15便无法在几何引擎14输出下一笔新的顶点资料之前完成前一笔顶点资料的处理。比如当需要彩现处理的三角形很大时，彩现引擎15会变得很慢。在这种情况下，几何引擎14必须停止处理信号线110上的新指令.通常我们在此二引擎之间使用一芯片上缓冲器(on-chipbuffer) 16来减少相对应于此二引擎的闲置时间。然而，在各种不同的运作情况下，此二引擎间并没有一个固定的运作模式关系。因此，为了更有效地减少闲置时间，提供于此二引擎间的缓冲器16通常必须很大。而大型缓冲器16的费用则相当高昂。
技术实现思路
本专利技术的目的就在于克服现有技术的缺点，解决几何引擎与彩现引擎的工作量不均衡的问题，提供一种装置将其中一引擎闲置的时间减至最少。本专利技术的技术方案为:在绘图内存(SDRAM，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三维绘图装置，其包令“指令序列（commandqueue)一二维（2D)绘图引擎(graphicsengine)、一几何引擎(geometryengine)、与一彩现引擎（renderingengine),其中该指令序列按一先后顺序储存二维绘图指令与三维绘图指令，对应于每一个三维（3D)绘图指令的被处理的三角形顶点有关的资料由几何引擎中输出，其特征在于：此装置包含：一绘图内存，其连接于该三维绘图装置的外部；一第一装置，依该先后顺序，将三角形顶点有关的资料及该二维绘图指令储存至该绘图内存内；一第二装置，依该先后顺序，由该绘图内存读取三角形顶点有关的资料及该二维绘图指令；其中对应于各三维绘图指令的被处理三角形顶点有关的资料被输入至彩现引擎内，而该二维绘图指令被输入至二维绘图引擎内。

【技术特征摘要】
1.一种三维绘图装置，其包令’指令序列(commandqueue) —二维(2D)绘图引擎(graphicsengine)、一几何弓丨擎(geometryengine)、与一彩现弓丨擎(renderingengine),其中该指令序列按一先后顺序储存二维绘图指令与三维绘图指令，对应于每一个三维(3D)绘图指令的被处理的三角形顶点有关的资料由几何引擎中输出，其特征在于:此装置包含: 一绘图内存，其连接于该三维绘图装置的外部； 一第一装置，依该先后顺序，将三角形顶点有关的资料及该二维绘图指令储存至该绘图内存内； 一第二装置，依该先后顺序，由该绘图内存读取三角形顶点有关的资料及该二维绘图指令； 其中对应于各三维绘图指令的被处理三角形顶点有关的资料被输入至彩现引擎内，而该二维绘图指令被输入至二维绘图引擎内。2.如权利要求1所述的三维绘图装置，其特征在于:其中只有在该几何引擎闲置时，该二维绘图指令才储存于该绘图内存内。3.如权利要求1所述的三维绘图装置，其特征在于:其中只有在该彩现引擎闲置时，该二维绘图指令才由二维绘图引擎来执行。4.如权利要求1所述的三维绘图装置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁桦，张玉，
申请(专利权)人：上海威塔数字科技有限公司，
类型：发明
国别省市：