TWI310541B

TWI310541B - Color compression using multiple planes in a multi-sample anti-aliasing scheme

Info

Publication number: TWI310541B
Application number: TW094139836A
Authority: TW
Inventors: Qunfeng Liao
Original assignee: Via Tech Inc
Priority date: 2004-11-12
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2009-06-01
Also published as: TW200630952A; CN1773552A; CN100357972C; US20060103658A1; US7126615B2

Description

1310541 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】 . 本發明係有關於繪圖系統，特別是有關於多次取樣防圖形失真系統中使用多重平面以進行顏色壓縮的續圖系統。【先前技術】二維（3-D)電腦繪·圖技術係涉及三維物件（〇bject)之二維（2·〇) Φ 影像的產生，以及將這些產生的影像顯示（rendering)於顯示器或監視器上，例如陰極射線管（CRT)或液晶顯示器（LCD)。物件可以是指具有簡單幾何形狀的基本圖形元素（primitive)，例如點、線段、三角形、或多；邊形。比較複雜的物件可以藉由顯示一系列互相串聯的平面多邊形（planar polygons)於顯示器上，例如顯示一系列互相串聯的平面三角形於顯示器上。所有肋基本圖形元素都可以使H點或者-組頂點絲示，例如以座標（X，y，z)來表示一個點，或者表示線段的端點，或者多邊形的頂點。為了產生這些三維基本圖形元素之二維投射顯示資料，這些基本圖形元素的頂點必須經過一系列的運算、或者圖形顯示管道 (graphics-rendering pipeline)的層級處理’其中的管道（pjpe丨ine)係由串接的處理單元（units)或層級（stages)所組成，其前一級的輸出係作為後一級的輸入。對於繪圖處理器（graphics processor),這些層級包括頂點運算（per-vertex operation)、基本圖形元素組合運算（p_tjve assemblyoperation)、像素運算（pjxe|〇peration)、紋理組合運算（textu「e 1310541 assemb丨y operation)、掃瞄線運算（rasterjzatj〇n 〇perat|〇n)、及片段運算（fragmentoperation) ° 在—般的_顯示魏巾，以影像資料庫（例如-命令列）來儲存景物巾物件的描述。這些物件係以數個小多邊形來描述，用以填滿該物件的表面，這就好像使用磁磚來填滿一個牆壁一般。每一個多邊形除了以一系列的頂點來表示（在模式化的座標系統⑽加纠c〇〇rdjnates)中為X, 丫, Φ Z) ’再加上表面特性之材質描述（亦即，顏色、紋理、光澤(shininess)等），以及每一頂點處之表面法向量（normai vect〇r)。對於一個具有複雜曲率表面的二維物件，此多邊形係為三角形或者四邊形，而後者通常還會再分 * 割為一對三角形。轉換引擎（transformation engine)根據使用者所選擇輸入的視角 (angle of viewing)來轉換物件的座標。另外，使用者還可以選擇視野（fie丨d of view)、所要產生影像的大小、以及是否要將背景涵蓋進來。一旦景象區域（viewing area)選擇好了，則依剪切邏輯（clipping 丨〇gic)來將景象區域以外的多邊形（通常即是指三角形）刪除，以及刪除位於景象邊界上的多邊形。經剪切之後的這些多邊形即形成景象區域的一個多邊形’並形成該景象區域的新邊緣（edge(s))。此多邊形的頂點將被傳送至下一級，其座標對應於顯示器螢幕的Χ,Υ座標，且每一頂點具有一相關的深度值作為Ζ座標。在一般的緣圖系統中，接著使用光模式（丨_ng 1310541 model)來表現光源。前述的多邊形及其相關的顏色值將被傳送至掃瞒線運算單元（rasterizer)。針對每一個多邊形’掃瞄線運算單元（rasterize「）決定哪些像素位置被多邊形所涵蓋’且同時將相關的顏色值及深度值（Z座標）一併放到視框緩衝記憶體（framebuffer)中。此掃瞄線運算單元比較正處理中之多邊形的深度值與之前儲存於緩衝記憶體中的深度值。假如正處理中之多邊形的深度值小於之前的深度值，也就是說，現正處理的多邊形係位於前一多邊形的前面，此時新的深度值將會取代之前的深度值。持續此種處理過程，直到所有多邊形都被掃瞄線化（rasterized)。這時候，視訊控制器（vk|e〇 controller)會將緩衝記憶體中的内容，一行一行的顯示於顯示幕上。一般即時（real time)圖形顯示的預設方法是顯示出多邊形内部（或外部）的像素’然其所形成的邊緣（edges)在靜態影像顯示中通常會造成鉅齒狀（jagged)，而在動態顯示時則會產生蠕動（或拖尾）（crawing) 現象。這些現象通稱為圖形失真（aNasjng)現象，而用以克服這些缺失的方法則稱為防圖形失真（anti-aliasing)方法。榮幕之相關防圖形失真方法並不需要知道所要顯示的物件，因為螢幕顯示時僅會使用到管道（_丨jne)的輸出取樣。通常係制—種稱為多次取樣防圖形失真（Multi-Sample Anti-Aliasing, MSAA)的行（line)防圖形失真技術’其在單一執行（Sjngie pass)中對於每一像素採多次取樣。 1310541 每一像素所取樣的數目（稱為取樣(samples)或次像素(sub-pixels))稱為取椽率；當取樣率增加時’則記憶體的資料流量也會跟著增加。 - 依據上述的一般背景說明，接著請參照第一圖所示傳統電腦繪圖系 : 統中的繪圖管道（g「aPhics PjPe|ine)的功能方塊圖。值得注意的是，每— 個系統之組成元件可能各有不同，且不限定於第一圖的表現形式。主電腦 10 (或者是執行於主電腦中的繪圖應用程式介面(Ap丨））會產生命令列 (command list) 12，其通常是包含一系列繪圖命令及資料，用以於繪圖顯示器中產生繪圖環境。第一圖中所示的各個組成元件將對這些命令及資料進行運异，用以於顯示器上進行顯示。語法分析單元14接收命令列12 • 中的資料並進行語法分析，其解釋這些命令並將定義基本圖形元素广（primitive)的資料傳送至繪圖管道。該繪圖基本元素可以藉由其位置資料 (例如X，y，z，w座標），以及光照⑽帥叩）、紋理訊息來加以定義。語法分析單元14可以從命令列得到每一個基本圖形元素的訊息，再將其傳送 φ 到頂點明暗處理單元（vertex shader) 16。此頂點明暗處理單元16會將接收到的資料進行各種轉換。例如，從世界座標（W〇r丨d c〇〇rd|nates)轉換為模型景象座標（Model View coordinates )，再轉換為投射座標（projection coordinates) ’最後轉換為螢幕座標（screen coorc|jnates)。頂點明暗處理單元16為習知技術，因此不在此詳述其功能。經頂點明暗處理單元16 處理的繪圖資料再傳送至掃瞄線運算單元（rasterjze「）18。 1310541 接著’以Z測試單元（z_test) 20處理基本圖形元素的每一個像素，其將目前基本圖形元素的像素之z值與之前儲存的z值作比較；此z值係用以表示某一像素深度值。假如目前的z值所表示的深度較之前z值來得淺（較接近視者），則以目前的z值來取代之前儲存的2值，且目前的繪圖訊息（亦即顏色）也會取代緩衝記憶體相對應位置上的顏色訊息，這些將由底下的像素明暗處理單元（pixel shader) 22來決定。假如目前的z值所表示度並沒有較之前z絲得淺，醜衝記麵和z緩翻都不作變更。對於前祕本目侃紐欺歡前來得料訊息將被傳送至像素翁處理單元（_shade〇 22，肋蚊這錄淺像素的顏色訊息…旦顏色訊息經像素明暗處理單元22計算得到後，即儲存於視框緩衝記憶體24中。雖然前面簡短的介紹了各處理單元的運作情形，細，繪圖資料的處理其實是很複雜的；因此，亟待進—步增進其處理效率。、【發明内容】本發明提供—種電腦繪圖之顏⑽料的壓縮系統，其包含-義處理單元；-視框緩衝記健，與繪_理單元概連結，㈣的色資料；多數個撕，其中每—個，包含-= 樣率’其為-職值，魏含每1素的次像素之數目、分割區域 1310541 (tile)其包含多數個像素；及多數個平面，用以儲存顏色取樣，其中平面的數目相等於一取樣率。在本發明的其中-個實施例可以使用電腦繪圖硬體來實施，其包含裝置㈣壓輸色資料，且使用多數個預定平面_存次像素顏色取樣資料。本發明的另—實補提供—種於《_系統巾，對贿色資料的籲壓縮方法’其包含‘儲存像素顏色資料於一視框緩衝記憶體；設定一取樣率，用以決定每-像素的顏色取樣之數目；分配多個顏色取樣給每一像素’其中每-顏色取樣包含一次像素，使得每一像素包含有多數個次像素’產生-分割區域⑽），其包含多數個像素；組織記憶體使成為多數個平面’其中每-個次像素相對應於一個不同的平面，且每一個平面包含 —連續記憶體區塊；及取得—分割記錄⑽e，其包含分割壓縮資料（tile compression data)。本發明的另-實施例提供-種電腦繪圖系統，其包含：—多次取樣防圖形失真邏輯單元，用以儲存每一像素之多數個顏色取樣，其中每一顏色取樣包含-次像素’使得每一像素的顏色資料包含多數個次像素，且一分割區域（tile)包含多數個像素；—顏色資料魏邏輯單元，用以設定多數個平面，其巾每-平面分配給不同的次像素，且每_平面包含_連續記憶體區塊，及-壓縮狀態邏輯單元，用以決定一分割區域的可壓縮性，其中-分割記錄（tile「ecord)包含-完整涵蓋之分割區域資料（tj|e fu||y 1310541 covered data)，用以表示分割區域的所有像素都被完整涵蓋住且當分割區域被完整涵蓋時，則分割區域顏色資料則儲存於平面中的第—平面。、本發明的其它實施系統、方法、特徵及其優點，在看了底下的實施方式說明及相關圖式後，將可以得到清晰的瞭解。這些實施系統、方法、特徵及其優點都屬於本發明所保護的範圍，其如申請專利範圍中所述者。【實施方式】前面概要的說明本發明的一些特徵，底下將配合圖式詳細說明本發明，然而本發明並不限定於這些實施例。相反的，底下内容係用以提供且涵蓋申清專利範圍的各種替代作法、修飾、及等效改變。另外，除了電腦繪圖領域外，本發明還可以適用於繪圖系統的其它部分。第二圖顯示本發明實施例的基本組成單元。其中，繪圖單元 (graphicscomponent) 210 可以代表繪圖管道（graphics pipe丨jne)中的硬體單元。在這個繪圖單元210當中具有多次取樣防圖形失真 (multi-sample anti-aliasing)邏輯單元212，其對於每一像素（口丨肪丨）提供顏色資料的多次取樣並儲存於視框緩衝記憶體（frame bUffer)中。另外，繪圖單元210當中還具有一顏色資料壓縮邏輯單元（c〇|〇r他切 compression logic) 214 ’用以壓縮這些顏色資料，達到減少處理器與視框緩衝記憶體之間的資料流量。本實施例可以適用於一些可程式化處理功能中’一般稱為搶圖處理單元（Graphic Processing Units, GPU)，例如像 11 1310541 作年/月Y日修(更)正替換頁，素明暗處理（pixel shading)，用以取代硬體的處理。藉由減少繪圖處理單元（GPU)與視框緩衝記憶體之間的資料流量，可以大大增進可程式化繪圖處理單元（programmableGPU)的效率。第三圖顯示本發明實施例中，用以實施顏色資料壓縮功能的繪圖管道之組成單元。在這些單元當中，有些係沿用習知技術，有些則包含本發明的特徵》例如，繪圖處理單元（GPU) 310、命令語法分析單元312、頂點及幾何明暗處理單元（vertex and geometry shader) 314、三角形設定 • (triangle setup) 316、及延伸/分割產生單元（span/tile) 318屬於習知技術’因此不作進一步說明。另外，z範圍測試單元（z-range test) 320也 "是運用習知的技術，其用來對壓縮的z資料進行z值測試；根據壓縮的z 訊息’得以接受或拒絕某些基本圖形元素（primitive)或者某像素範圍，因而增進效率。類似的情形，由像素z測試單元（pjxel z_test) 322來測試各 ' 像素。第二圖還顯示了分割紀錄產生單元（generating tile record) 330其儲存於外部記舰34G、像素明暗處理單元（pixe| shade「）324、以及顏色塵縮邏輯單元（_「_p激siQn lQgiG) 35卜像素明暗處理單元於4 和分割紀錄產生單元33G屬於f知技術，因此不作進一步說^如其名稱所顯示的，像素明暗處理料324係針對各像素作明暗處理嘴於一基本圖形元素或者對於_分割（tl|e)區域，有些像素因為魏度因素或者因受到目前像讀景象點之_件的阻擋而看獨；對於這些像素，就不需要〇 Anti A|jas^ 12 1310541 MSAA)系統中，由於每一像素需要儲存多個取樣，因此資料流量將大幅辦加。一旦顏色資料訊息經由像素明暗處理單元324運算後，其訊息將儲存於視框緩衝記憶體326中。顏色壓縮邏輯單元350自外部記憶體340讀取分割紀錄（tj|e record)以進行顏色資料的壓縮’並配合像素明暗處理單元324，因而得以減少繪圖處理單元（GPU) 310與視框緩衝記憶體326之間的資料流量。 • 第四圖顯示本發明實施例之繪圖資料的組織態樣，於顯示器400之内具有繪圖的基本單元，亦即像素（pixel) 402。多個像素4〇2於各維产的組合後因而形成分割（tile)區域404。在本例示中，在縱向維度具有八個像素而橫向維度則具有一個像素；本發明也適用於其它型態的分割區域。如前所示’於電腦繪圖系統中’每一像素402對應有相當多的賴資料；其可以包含顏色資料，例如紅、綠、藍、alpha (R, G, Βι A)、深鲁度訊息（2)、紋理訊息（υ,ν座標）等等喟於多次取樣防圖形失真（msaa) 系統’光是顏色訊息就包含了相當多的資料量，尤其是當取樣率增加時更甚。例如’一個採用多次取樣防圖形失真（MSM)的電腦綠圖系統，當其取樣率為四時，則每一個像素將具有四個顏色取樣;相對於分割（t丨丨e)區域4〇6將有三十二個顏色取樣，如4〇8所示的矩陣，其每一列41〇具有四個取樣’且每一行412相對應於每一像素的相同顏色之取樣。第五_示在一例示的分割（tile)區域令具有:欠翁（sub_pjxe丨）。與前-圖類似的情形，分割（tile)區域500具有八個像素5〇2，其排列型 13 1310541 態在縱向維度具有人個像素而橫向維度則具有—個像素。每—個像素更包含有多個次像素⑽_) 5CM，每-個次像素5〇4包含—個顏色取樣 (岡)丨e)。在圖式中，由於取樣率為㈤，因此，每-像素含有四個次像素。又例如，如果取樣率為十六，則每—像素即包含十六個次像素或十六個取樣。在本實施例中，每-個次像素的顏色資料係採用多重平面⑽_ planes)的方式來儲存的。第六圖顯示本發明實施例中-個多次取樣防圖形失真（MSAA)像素的例子。在此例子中，取樣率為四，因而像素6QQ包含有四個顏色資料之次像素601-604 ;此次像素601-604分別包含顏色資料取樣6〇5_6〇8。廷些取樣605·608用以代表像素600中不同位置的顏色。例如，根據這些次像素的數目及安排’顏色資料取樣605·608的位置可能有所不同，因此像素的各個顏色資料取樣就可以使用較有效的方式來安排。每一個顏色資料取樣係儲存於不同的平面，例如左上方的顏色資料取樣605係位於平面 0 ’其它平面的安排如下表所示：顏色資料取樣平面左上方(605) 0 右上方(606) 1 1310541 左下方(607) 2 右下方(608) 3 這些平面係對應於每一像素之顏色資料取樣。特別的是，每一次像素被分派於一預定平面（default plane)，又稱為標記平面（designated p丨ane)。例如’所有像素的左上方顏色資料取樣605都分派為平面〇，並儲存於連 • 續的視框緩衝記憶體區塊中。同樣的，所有像素的右上方顏色資料取樣606 都分派為平面1，並儲存於另一個連續的視框緩衝記憶體區塊中。第七圖顯示本發明實施例中另一個多次取樣防圖形失真（MSAA)像素 ‘ 的例子。在此例子中，取樣率為八，因而像素700包含有八個顏色資料之次像素704 ;此次像素704分別包含有顏色資料取樣706。這些取樣706 用以代表像素700中不同位置的顏色。相較於第六圖中的四個顏色資料取樣605_608，本圖式中的八個顏色資料取樣7〇6具有更高的顏色解析度。 • 每一個顏色資料取樣706係分別儲存於不同的平面〇至7。與第六圖類似的是，每一個平面係相對應於每一像素之顏色資料取樣。特別的是，每一次像素被分派於一特定平面，並儲存於連續的視框緩衝記憶體區塊中。第八圖顯示本實施例多次取樣防圖形失真（MSAA)系統中，多重平面於視框緩衝記憶體中的分配情形。延續之前具有八個像素之分割（tile)區域的例子，取樣率為N的多重平面分配於視框緩衝記憶體8〇〇當中，其中，顏色資料取樣806組織成各個平面804。每一個像素的各個顏色資料取樣 15 1310541 係位於同-列（「ow) 802令的N個平面。再者，每一平面則位於同一行 (column)。每—平面的顏色資料取樣係儲存於連續的記憶體區塊中。另外，各個平面記憶體區塊之間’可視實際需要使其互相連續。從這個例子 *中可以知道’當取樣率增加時，每—像素的顏色資料量將跟著大幅提高。第九圖顯示本發明實施例之分割記錄（tile rec_的格式。此分割記錄9〇〇係儲存於外部記憶體t，其包含分割壓縮資料91〇。此分讎縮資料910包含一個攔位912，用以表示該分割⑽區域是否被基本圖形元素（primitive)所完整的涵蓋。當分割〇i|e)區域被基本圖形元素元整的涵蓋時’因為除了該分割記錄的壓縮資料以外，並不需進行記憶體的讀取’因此顏色資料的壓縮率將可以達到最高。例如，分割（tj|e)區域中的所有像素之顏色資料可以儲存於平面〇,其只需要一個平面來儲存顏色資料取樣。分割廢縮資料910還包括一棚位914，用以表示未被完整涵蓋的像素之位置。例如，當某一像素成為兩個基本圖形元素（primitjve)之邊緣時使传像素並未被元整涵蓋於其中一個基本圖形元素（P「jmjtjve)。此時，必須要決定出一個最佳化的情形，以進行顏色資料之壓縮；在此最佳化之下， δ己憶體讀取的機率較低。例如，最佳化的決定係決定究竟要涵蓋哪一部份的像素。第十圖顯示被四個基本圖形元素（primitives)所分別部分涵蓋的例子。當取樣率為八時’該像素1000包含有八個次像素1〇1〇;這八個次像素1〇1〇 1310541 被四個基本圖形元素（primjtives) 1〇2〇1〇23所分割，其中，每一個基本圖形7L素涵蓋有二個次像素。例如，基本圖形元素1〇21涵蓋次像素 1030-1031。在這個例子中，當其它像素被儲存於平面〇時，此像素的次像素則儲存於平面1。在此例子甲，平面1最多可以儲存八個顏色資料，因此用來儲存像素1〇〇〇的八個次像素1〇1〇。再回到第九圖’分割記錄900還包括分割區域邊緣資料(ti|e edge data) • 916 ’用來表示具有邊緣的分割區域。由於大部分未被完整涵蓋者通常具有一個邊緣，因此可以得到一個有效利用資料壓縮的最佳化情形。於壓縮碼中儲存邊緣資料以表示其邊緣型態號碼（edge pattem number)以及一相對應的對照表（lookup table)，用以取得實際的邊緣函數（edgefLmctjon)。 . 此邊緣函數（edge function)用以決定每一個次像素相對於邊緣每一部位的位置’其顏色資制儲存於平面0與平面1。-般熟悉該技術者可以知道，s取樣率大於二時，將顏色實料儲存於兩個平面，將可以有效減少資 I 料流量。分割記錄900還包括分割區域之未壓縮資料（t|•丨e unc〇mpressjb|e data) 918 ’適用於當分割區域並不適於作資料壓縮的情形。此棚位用以表不’當對於分割區域作最佳化時，發現資料壓縮並不會對於資料流量有所改善的情形。第十一圖顯示本發明實施例中分割（ti|e)區域被基本圖形元素 (primitives)完整涵蓋的例子。為了讓本發明特徵更容易瞭解，第十一 a 17 1310541 圖至第十一 D圖所示為一個經過簡化的例子；然而，這裡所揭露的原則作法可以應用於較複雜的真實情況中。於第十一 A圖中’二角形的基本圖形元素（primitives) 1120位於顯示 11 1110邊界的内部。通常，在單-的電腦繪圖顯示种，就可能顯示有上千個基本_元素’這些基本圖形元素通常都會被分贼為三肖形的基本圖形元素，例如圖式中的三角形1120。在繪圖管道的一些前段處理元件中， _ #對基本隱元素先進行-些設定（setup)及頂财面的運算。延伸/分割產生單元（span/tile)將基本圖形元素分割為一條條的掃瞄線1122 (第十 -B圖）及像素1140 (第十一 D圖），其係由垂直線1124 (第十一〇圖）與掃瞒線1122互相交錯所定義出來的。通常，像素114〇會組合成尺寸為 -2X2、4X4、8X8、或其它尺寸的分割（tile)區域。第十- D圖顯示-具有 1x8尺寸的分割（tile)區域113〇 ;由於此分割⑽）區域被三角形基本圖形元素112G所完整涵蓋，因此這侧子代表了魏的最佳情況。如 • 同前面所說明的，此被完整涵蓋之分割（tile)區域1130的顏色資料將被儲存於一個單一平面0中。第十二八圖至第十二〇圖顯示本發明實施例中分割（tile)區域未被基本圖形兀素（primitives)完整涵蓋的例子。為了讓本發明特徵更容易瞭解，第十二A圖至第十二C圖所示為_個經過簡化的例子；然而，這裡所揭露的原則作法可以應用於較複雜的真實情況中。於第十一 A圖中’兩個相鄰的三角形的基本圖形元素（p「j_ves) 18 1310541 1220、1250位於顯示器121。邊界的内部。通常，在單一的電腦繪圖顯示當令’就可能齡有上千個基本_元素，這錄本_元素通常都會被分割成為三角形的基本圖形元素，例如圓式中的三角形、125〇。如前面所描述的，延伸/分割產生單元（spa_e)將基本圖形元素分割為像素 1240(第十二B圖）’其係由垂直線與掃_互相交錯所定義出來的。通常，像素1240會組合成尺寸為2χ2、4χ4、8χ8、或其它尺寸的分割⑽）區域。第十二B _示-具有1χ8尺寸的分割⑽）區域123Q。與第十— 圖不同的是’第十二〇圖所示的分割（tne)區域123〇被基本圖形元素122〇所部分涵蓋’以及被基本圖形元素125Q所部分涵蓋，因此這個例子的較佳化壓縮需要將顏色資料儲存於兩個平面Q、彳#中。在壓縮碼中，分割記錄 (tile record)必須包含有分割邊緣資料（ti|e的诉_)，用以區別出部分涵蓋的像素1242，以及分別為基本_元素（p蝴丨娜）測、咖所涵蓋的像素1243、1244。執行了壓縮以後，將可以大大減少記憶體資料流量，由其當取樣率變大時更甚。第十三A圖至第十三B圖顯示本發明實施例中分割⑽）區域被三個基本圖形元素（_t_部分涵蓋_子。為了讓本發痛徵更容易瞭解’第十二A圖至第十三B圖所示為—個經過簡化的例子；然而，這裡所揭露的原則作法可以應用於較複雜的真實情沉中。於第十三A圊中，三個相鄰的三角形基本囷形元素（__)132〇、鶴、測位於顯示器機邊界的内部。通常，在單—的電腦繪圖顯示當卜就可謹示有上千個基本圖形元素，這些基本_元素通常都會被 19 1310541 分割成為三角形的基本圖形元素，例如圖式中的三角形132〇、1350、136〇。如前面所描述的’延伸/分割產生單元（span/ti丨e)將基本圖形元素分割為像素1340(第十三B圖），其係由垂直線與掃瞄線互相交錯所定義出來的。通常，像素1340會組合成尺寸為2x2、4x4、8x8、或其它尺寸的分割（tj|e) 區域。第十三B圖顯示一具有ιχ8尺寸的分割（tne)區域133〇。與第十圖元整涵蓋及第十二圖具有單一邊緣（edge)不同的是，第十三b圖所示的分割（tile)區域1330分別被基本圖形元素1320、1350、1360所部分涵蓋，因此這個例子的較佳化壓縮需要將顏色資料儲存於三個平面當中；在某些取樣率之下，壓縮可能不會對記憶體資料流量有所改善。在一些情形下，例如本例子中具有兩個邊緣者，分割記錄（tj|erec〇rd)可能不會包含有分割邊緣資料（ti|e edgedata);在此情形下，會在分割記錄（t丨丨㊀ record)中的分域之未壓_料（tNeun_pfess丨呢触）攔位中加以註記，且此時會將所有取樣資顏色資料直接儲存於視框緩衝記憶體中。然而’在某些情形下，即使分割（tile)區域被多於二個基本圖形元素所部分涵鱗’當雜錢大時，因驗所需花費的成本可能仍小於記憶體資料量的改善’因此，進行驗健是值得的。第十四圖顯示本發明實施例之顏色資料壓縮的流程圖。在本實施例方法 1400中’錢分配多個像素給分割⑽）區域（步驟141Q)。這些分割區域可以i合成尺寸為2χ2、4χ4、8χ8、或者如前述例子中的1x8。根據系統的容量及_崎度要求’於步驟測巾蚊每—個像素究竟要取多少麵色資料取樣（e。丨。fdatasampIes);在多次取樣關形失真（細从） 20 1310541 系統中，此稱為取樣率（samplingrate)。上述像素之顏色資料則儲存於視框緩衝記憶體（framebuffer)中（步驟1430)，這些資料將會由繪圖處理單元（GPU)來讀取。藉由壓縮可以減少一些資料的儲存與讀取，此將可以有效減少記憶體讀取的資料流量。將視框緩衝記憶體予以規劃出多個連續記憶體空間的平面，用以儲存分割區域中所有像素的的次分割區域（SUbtj|e)(步驟ΐ44〇)β其中，每一個次分割區域（subtile)係包含次像素（SUb-pixe|)的顏色資料取樣，並將這些取樣資料儲存起來（步驟1450)。接著，讀取儲存於繪圖處理單元（Gpu) 外部記憶體t的分觀錄（tile「ecoixl)及分觀域賴縮資料，以決定眾多平面當中究竟要讀取哪-個平面（步驟146Q>由於讀取個別分割記錄 (tile record)及壓縮資料並不需要很大的資料流量，藉由使用多重平面以獅顏色資料’因而可以大幅減少賴處理單元（GPU)與視框緩衝記憶體之間的資料流量。第十五圖顯示本發明實施例之顏色資料壓縮的流程圖。在本實施例方法 1500中，首先從外部記憶體讀取分割記錄（tj|e rec〇rd)(步驟κι。）。如之前所述’讀取分觀錄所增加的㈣流量與㈣壓騎減少㈣料流量相比，顯然是微不足道。接著，從分割記錄（tj|e rec〇rd)當中讀取資料壓縮狀態（步驟1520);此狀態表示分割（ti|e) 1域是否被基本圖形元素 (primitives)所完整涵蓋（步驟153Q)。如果為完整涵蓋，則此分割區域僅需要-種顏色（步驟1540)，在多次取樣關形失真（MSAA)系統中此顏色資料僅儲存於多重平㈣中的—個；&此情形下，壓縮就不需要額外 21 1310541 的5己憶體讀取動作（步驟1542)，因此可以大大減少記憶體讀取的流量。如果分割（tile)區域並非被完整涵蓋，則分割區域需要使用多於一種的顏色平面（步驟彳550 )。接著，於步驟1552讀取部分涵蓋像素的資料位置’且於步驟1554讀取邊緣型態號碼（edge pattern number)。根據此邊緣型態號碼查詢相對應的對照表（lookuptable)，用以取得邊緣函數（ec|ge function)(步驟1556);並決定次像素係相對於邊緣的哪一邊（步驟籲 1558)。根據壓縮所需的取樣數’顏色資料被儲存於所需數目的平面内（步驟1560)。一般來說’壓縮需要n個平面來儲存顏色資料，其中，n係為與分割區域相交的邊緣數目再加一。以上所述的實施例可以使用硬體、軟體、韌體、或其組合來實施。在某些實施例中，顏色資料的壓縮係以軟體或勒艘形式，儲存於記憶體中再以適S的扣令系統來執行。如果係以硬體形式，則顏色資料的壓縮可以使用底下的形式之一或其組合來實施：分立的（djSC「ete)邏輯電路，其具有邏鲁輯閘用以對資料進行邏輯運算；特定用途積體電路（ASIc)，其具有適當的組合邏輯閘；可編程閘陣列（PGA);現場可編程閘陣列（FPGA)等等。前述流程圖中的方塊或描述可以代表程式碼的某些模組、片段、或部份，其可以經執行指令以實現特殊邏輯功能或步驟；另外，這些功能或步驟可以根據需求在其它實施例中依照不同的順序來執行，甚至是同時 (concurrently)執行或者以相反的順序執行。以上所述料本發明之較佳實施_已，主要是為了說便，並非用 22 1310541 以限定本發明之申請專利範圍；凡其它未脫離本發明所揭示之精神下所完成之等效改變或修飾，均應包含在下述之申請專利範圍内_。【圖式簡單說明】第一圖顯示傳統繪圖管道的功能方塊圖。第二圖顯示本發明實施例中繪圖管道的功能方塊圖。第三圖顯示本發明實施例用以實施顏色資料壓縮功能的繪圖管道之組成單 .元。第四圖顯示本發明實施例之分割與像素資料的組織態樣。 . 第五圖顯示在一例示的分割區域中具有次彳象素。第六圖顯示本發明實施例中一個多次取樣防圖形失真的像素例子。第七圖顯示本發明實施例中另一個多次取樣防圖形失真像素的例子。第八圖顯示本實施例多次取樣防圖形失真系統中，多重平面於視框緩衝記憶體中的分配。 r 第九圖顯示本發明實施例之分割記錄的格式。第十圖顯示被四個基本圖形元素所分別部分涵蓋的例子。第十一A圖至第十一 D圖顯示本發明實施例中分割區域被基本圖形元素完整涵蓋的例子。第十二A圖至第十二C圖顯示本發明實施例中分割區域未被基本圖形元素完整涵蓋的例子。 23 1310541 第十三A圖至第十三B圖顯示本發明實施例中分割區域被三個基本圖形元素部分涵蓋的例子。第十四圖顯示本發明實施例之顏色資料壓縮的流程圖。第十五圖顯示本發明實施例之顏色資料壓縮的流程圖。【主要元件符號說明】 10 主電腦（繪圖應用程式介面） 12 命令列 14 語法分析單元 16 頂點明暗處理單元 18 掃描線運算處理單元 20 Z-測試單元 22 像素明暗處理單元 24 視框緩衝記憶體 210 繪圖單元 212 多次取樣防圖形失真邏輯單元 214 顏色資料壓縮邏輯單元 302 主電腦 310 繪圖處理單元 312 命令語法分析單元 314 頂點及幾何明暗處理單元 316 三角形設定 24 延伸/分割產生單元分割區域Z-範圍測試單元像素Z-測試單元像素明暗處理單元視框緩衝記憶體分割記錄產生單元外部記憶體顏色壓縮邏輯單元顯示器像素分割區域分割區域矩陣列行分割區域像素次像素像素次像素次像素 25 1310541 603 次像素 604 次像素 605 左上方顏色資料取樣 606 右上方顏色資料取樣 607 左下方顏色資料取樣 608 右下方顏色資料取樣 700 像素 704 次像素 706 顏色資料取樣 800 視框緩衝記憶體 802 列 804 平面 806 顏色資料取樣 900 分割紀錄 910 分割壓縮資料 912 分割區域完整涵蓋資料 914 未被完整涵蓋的像素位置 916 分割區域邊緣資料 918 分割區域之未壓縮資料 1000 像素 1010 次像素 26 1310541 1020 基本圖形元素 1021 基本圖形元素 1022 基本圖形元素 1023 基本圖形元素 1030 次像素 1031 次像素 1110 顯示器 1120 三角形 1122 掃瞄線 1124 垂直線 1130 分割區域 1140 像素 1210 顯示器 1220 基本圖形元素 1230 分割區域 1240 像素 1242 像素 1243 像素 1244 像素 1250 基本圖形元素 1260 基本圖形元素 1310541 1310 1320 1330 1340 1342 1343 1350 1360 1400 1410 1420 1430 1440 1450 1460 顯示器基本圖形元素分割區域像素部分涵蓋的像素 . 像素基本圖形元素基本圖形元素方法分配多個像素給分割區域決定每像素的取樣數（取樣率）儲存像素顏色資料於視框記憶體緩衝區於記憶體規劃出連續記憶體區塊給平面使用分配和儲存顏色取樣(次像素）

讀取具有分割壓縮資料的分割記錄以決定讀取哪一平I 1500方法 1510從外部記憶體讀取分割記錄 1520讀取分割壓縮狀態資料 1530分割區域是否完全被基本圖形元素所涵蓋 1540 分割區域僅需一種顏色 1542壓縮不需額外的記憶體讀取動作 28 1310541 1550 分割區域需多個顏色平面 1552 讀取被部分涵蓋之像素的資料位置 1554 讀取邊緣型態號碼 1556 從記憶體的表格查詢邊緣函數 1558 決定像素係位於邊緣的哪一邊 1560 儲存顏色於第N平面，其中N=1+ (邊緣的數目）

Claims

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_、申請專利範圍·· 一種電腦繪圖之顏色資料的壓一繪圖處理單元；數個顏色資料；二憶體，與該_處理單元電性連結，存一像素的多 • 編瓣吻增包爾麵-顏色取樣；率’料—職值’魅含縣—該騎龍錄素之數目；、 -分割區域’其包含多數個該像素；及多數個平面，用以儲存該顏色取樣，其中該平面的數目相等於該取樣率，且每-該平面包含—連續記憶體區塊，用以儲存該分割區域，及上述每一該平面所儲存的該顏色取樣對應於其中一健次像素，且每一該次像素相對應於一個指定平面。 9 2_如申睛專利範圍第彳項所述電腦職之顏色資料的壓縮祕，更包含—分割記錄，其包含一分割壓縮狀態資料。 3.如申請專利範圍第2項所述電腦繪圖之顏色資料的壓縮系統，其中上述之分割壓縮狀態包含：一完整涵蓋之分割區域位元，當該分割區域的所有像素都被完整涵蓋住’則該分割區域即為被完整涵蓋；及 30 1310541 一被部分涵蓋之像素的位置資料。 4. 如申請專利範圍第3項所魏腦_之顏色資料的壓齡統，其中上述之分割壓縮資料更包含—分割邊緣資料，該分誠緣資湘以區別部分涵蓋的該些像素。 5. 如申請專纖®第4項所魏腦_之顏色資料的_祕，其中上述之；该分割邊緣資料包含：邊緣的位置；一邊緣型態號碼；及一邊緣函數對照表，該邊緣函數可以根據該邊緣型態號碼來取得。 6. 如申請專利範圍第1項所述電腦繪圖之顏色資料的壓縮系統，其中上述之分割壓縮資料包含一分割區域之未壓縮位元，用以表示該分割區域是否適於進行顏色資料壓縮。 » 7·—種電腦繪圖之顏色資料的壓縮方法，包含：儲存一像素顏色^料於一視框緩衝記憶體. 設定-取樣率’用以決定每-該像素的—顏色取樣數目；分配多個齡取樣給每-該《’財每__色取樣包含―:欠像素，使得每一該像素包含有多數個該次像素； ’ 31 1310541 產生一分割區域，其包含多數個該像素；組織-記憶體使成為多數個平面，其中每一個次像素相對應於一個不同的平面’且每一個該平面包含一連續記憶體區塊；及取得-分割記錄，其包含—分割壓縮資料。

8.如申請專利範圍第7項所述電腦_之顏色資料的壓縮方法撕綱魏杨當該分割區 ”割顏色包含該像素其中之-顏色取樣。之分㈣7項職瓣壓縮方法，刀° 〃時包含—分割邊緣資料。 11.如申請專利範圍第10項所述電其中上述述之力割壓維資料包含：腦纷圖之顏色資料眺縮方法，其中上一邊緣的位置’用以指出該分割區域中一邊緣型態號碼；及那個像素包含一邊緣；一邊緣函數對照表用以決定一邊緣函數。 12_如申請專轉圍第11 一步驟以測試垓次像素，項崎電職圖之顏色資料的壓縮方法，更包含、、、、定每1¾-人像素相對於該邊緣的位置。 32 Ϊ310541 3’如申明專利細第7項所述電腦賴之顏色資料的壓縮方法，其中上述之分割雜資料包含-分割區域之未壓縮資料。種電腦體’其具有—壓縮顏色資料之裝置，該壓縮顏色資料之裳置利用錢細定平面崎存次像素顏色轉資料，其中每—該平面所绪存的摘色取樣對應於其中_個該次像素，且每—該次像素相對應於一曰疋平面1其_每—該指定平面包含—連續記髓區塊，且包含：一組合該些像素於-分槪域之裝置，其巾該分躯域職於儲存在_ _記憶體的-分聽錄，且射該侧崎包含—分讎縮資料。 15_如申睛專利範圍第14項所述之電腦繪圖硬體，更包含：一用以決定制該多數個預定平面之—來儲存分槪域的顏色資料之裝置，其中上述之分割壓縮資料包含—完整涵蓋之分割區域資料，用以表不該分割區域的財像素都被完整涵蓋住，且當該分龍域被完整涵蓋時，則該像权絲素顏色《&含該默平φ其中之一。瓜如申請專利範圍第14項所述之電職圖硬體，其中上述每一該平面包含一連續記憶體區塊。 17·一種電腦繪圖系統，包含：夕-欠取樣防圖形失真邏輯單元，用以儲存I— 俘母—像素之多數個顏色取樣，，、中每一該顏色取樣包含一次忧侍每像素的顏色資料包含多數個-人像素’且-分觀域包含多數個像素； 33 1310541 Η -顏色資料壓縮邏輯單元，用以設定多數個平面，其巾每—平面分配給不同的次像素，且每一該平面包含一連續記憶體區塊；及 -壓縮狀態邏輯單元，用以決定—分娜域的可壓縮性，其中一分割記錄包含-完整涵蓋之分砸域資料，用以表示該分樞域騎有像素都被 7〇玉涵蓋住且备該分割區域被完整涵蓋時，則該分割區域顏色資料則儲存於該平面中的第一平面。 > 18.如申請專利範圍第17項所述之電輯圖系統，其中上述之分割記錄包含分割邊緣資料’其中當該分龍域包含—第—邊緣時，_顏色資料儲存於該平面中的第一及第二平面。 19·如申請專利範圍第18項所述之電腦繪圖祕，其中上述之分割邊緣資料包含：該邊緣的位置； > —邊緣型態號碼；及邊緣函數表’其魏函數可崎據該雜鶴麟來取得。 ^如申請專概_ 18項所述之電職_統，當上述之分割邊緣資料顯不有η邊'緣時，則該分割顏色資料儲存於第η+1平面。 21.—種電腦繪圖之顏色資料的壓縮系統，包含： —電腦繪圖顯示器； 34 1310541 多數個像素，用以顯示—影像於該電腦繪圖顯示器；多數個次像素位於每-該像素内’其中每-該次像素儲存有一顏色取樣資料；及爹數個平面情觀塊用顏色取鐘料，其幢—該平面包含—連續記隐體£塊，用以儲存誃八、

對應於其+—α _，及上贿—鮮面所儲存賴顏色取樣、τ~彳固該次像♦ 且每一該次像素相對應於一個指定平面。

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