デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックシステム
【課題】デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックシステムを提供する。
【解決手段】グラフィックシステムは、グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、選択値に基づいて２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受信し、処理するように構成されたデプスエンジンとを備えるグラフィックプロセッサを含む。
【解決手段】グラフィックシステムは、グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、選択値に基づいて２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受信し、処理するように構成されたデプスエンジンとを備えるグラフィックプロセッサを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にグラフィックシステムに関し、特に、デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラフィックシステムは、例えばビデオゲーム、グラフィック、コンピュータを使った設計デザイン（ＣＡＤ）、シミュレーションツール、視覚化ツール、イメージング等のような様々なアプリケーションのために２次元（２−Ｄ）画像及び３次元（３−Ｄ）画像をレンダリングすることができる。３−Ｄ画像は、表面を持つことで立体感を与えられることができる。各表面は多角形に近く、一般的には三角形である。３−Ｄ画像を表すために用いられる三角形の数は、表面の複雑さ及び画像の望まれる解像度に依存する。三角形の数は、例えば１００万個など非常に多い。各三角形は、３つの頂点によって定められる。各頂点は、例えば座標空間、明度、及びテクスチャ座標のような様々な特性に関連しうる。各特性は、３つ又は４つの構成要素を有しうる。例えば、座標空間は一般に、水平座標（ｘ）、垂直座標（ｙ）、及びデプス座標（ｚ）によって与えられる。明度は一般に、赤、緑、及び青（ｒ、ｇ、ｂ）値によって与えられる。テクスチャ座標は一般に、水平座標及び垂直座標（ｕ及びｖ）によって与えられる。
【０００３】
グラフィックシステムにおけるグラフィックプロセッサは、２−Ｄ画像及び３−Ｄ画像をレンダリングするために、様々なグラフィック動作を実行することができる。画像は、多くの三角形によって構成され、各三角形は、画像の要素、すなわち画素によって構成されることができる。グラフィックプロセッサは、三角形内の各画素の成分値を決定することによって、各三角形をレンダリングする。グラフィック動作は、ラスタリゼーション、テクスチャマッピング、シェーディング等を含みうる。
【発明の概要】
【０００４】
グラフィックシステムは、グラフィック画像をレンダリングするために様々なグラフィック動作を実行する処理ユニットを備えたグラフィックプロセッサを含むことができる。
【０００５】
１つの局面は、グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するように構成されたデプスエンジンとを備える装置に関する。
【０００６】
別の局面は、いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることとを備える命令セットを格納する機械読取可能記憶媒体に関する。
【０００７】
別の局面は、グラフィック画像を処理する複数の手段と、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するデプステスト手段とを備える装置に関する。
【０００８】
別の局面は、いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、選択値を受け取ることと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることとを備える方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、無線通信デバイスを示す。
【図２】図２は、図１の無線通信デバイス内のグラフィックプロセッサの構成要素を示す。
【図３】図３は、２つのデプスエンジンを備えるグラフィックプロセッサの別の構成を示す。
【図４】図４は、デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックプロセッサの別の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、無線通信システムにおいて用いられうる無線通信デバイス１００を示す。デバイス１００は、セルラー電話、端末、ハンドセット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、ビデオゲーム機、又はその他いくつかのデバイスであることができる。デバイス１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、例えばグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーション（ＧＳＭ（登録商標））のような時分割多元接続、又はその他いくつかの無線通信規格を用いることができる。
【００１１】
デバイス１００は、受信経路及び送信経路を経由して双方向通信を提供することができる。１つ又は複数の基地局によって送信された信号が、受信経路上で、アンテナ１１２によって受信され、受信機（ＲＣＶＲ）１１４へ提供されることができる。受信機１１４は、受信した信号を調整及びデジタル化し、更なる処理のために、サンプルをデジタルセクション１２０へ提供する。送信経路上で、送信機（ＴＭＴＲ）１１６は、送信するデータをデジタルセクション１２０から受け取り、そのデータを処理及び調整し、アンテナ１１２経由で１つ又は複数の基地局へ送信される変調信号を生成する。
【００１２】
デジタルセクション１２０は、１つ又は複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）等を用いて実現されることができる。デジタルセクション１２０はまた、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やその他いくつかのタイプの集積回路（ＩＣ）上に構成されることもできる。
【００１３】
デジタルセクション１２０は、例えばモデムプロセッサ１２２、ビデオプロセッサ１２４、アプリケーションプロセッサ１２６、ディスプレイプロセッサ１２８、コントローラ／プロセッサ１３０、グラフィックプロセッサ１４０、及び外部バスインタフェース（ＥＢＩ）１６０のような様々な処理ユニット及びインタフェースユニットを含むことができる。
【００１４】
モデムプロセッサ１２２は、データ送受信のための、例えば符号化、変調、復調、及び復号等の処理を実行する。ビデオプロセッサ１２４は、例えばカムコーダ、ビデオ再生、及びビデオ会議のようなビデオアプリケーションに関するビデオコンテンツ（例えば静止画像、ビデオ動画、動画文書）の処理を実行する。アプリケーションプロセッサ１２６は、例えばマルチウェイコール、ウェブ閲覧、メディアプレーヤ、及びユーザインタフェースのような様々なアプリケーションに関する処理を実行する。ディスプレイプロセッサ１２８は、ディスプレイユニット１８０へのビデオ、グラフィック、及びテキストの表示を容易にするための処理を実行する。コントローラ／プロセッサ１３０は、デジタルセクション１２０内の様々な処理ユニット及びインタフェースユニットの動作を指示する。
【００１５】
キャッシュメモリシステム１５０は、グラフィックプロセッサ１４０のためのデータ及び／又は命令を格納することができる。ＥＢＩ１６０は、デジタルセクション１２０（例えばキャッシュ）とメインメモリ１７０との間のデータの伝送を容易にする。
【００１６】
グラフィックプロセッサ１４０は、グラフィックアプリケーションのための処理を実行することができ、本明細書で説明されるように実現されうる。一般に、グラフィックプロセッサ１４０は、グラフィック動作の任意のセットについて、任意の数の処理ユニット又はモジュールを含むことができる。グラフィックプロセッサ１４０及びその構成要素（図２乃至４を用いて以下で説明される）は、例えばＡＳＩＣ、デジタル信号プロセッサデバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、及びその他の電子ユニットのような様々なハードウェアユニットで実現されうる。
【００１７】
グラフィックプロセッサ１４０のある部分は、ファームウェア及び／又はソフトウェアで実現されうる。例えば、制御ユニットは、本明細書で説明される機能を実行するファームウェアモジュール及び／又はソフトウェアモジュール（例えば手順、関数等）を用いて実現されうる。ファームウェアコード及び／又はソフトウェアコードは、メモリ（例えば図１のメモリ１７０）内に格納され、プロセッサ（例えばプロセッサ１３０）によって実行されることができる。メモリは、プロセッサ内に、あるいはプロセッサに外付けで実装されうる。
【００１８】
グラフィックプロセッサ１４０は、例えばオープン・グラフィック・ライブラリ（オープンＧＬ）、ダイレクト３Ｄ等のようなソフトウェアインタフェースを実現することができる。オープンＧＬは、公的に入手可能な、２００４年１０月２２日付の“The OpenGL(R) Graphics System: A Specification”第２版と題された文書で説明される。
【００１９】
図２は、図１の無線デバイス１００内のグラフィックプロセッサ１４０の１つの構成１４０Ａのいくつかの構成要素又は処理ユニットを示す。図２は、ＧＰＵ（グラフィック処理ユニット）の前半部を表しうる。各処理ユニットは、専用ハードウェア、プロセッサ、又はこれらの組み合わせを用いて実現されるエンジンであることができる。例えば、図２に示すエンジンは、専用ハードウェアを用いて実現されうるが、一方、フラグメントシェーダ２１４は、プログラマブル中央処理装置（ＣＰＵ）又は内蔵プロセッサを用いて実現されうる。
【００２０】
他の構成において、処理ユニット２００乃至２１６は、望まれる最適性能に依存して、様々な順序で位置することができる。例えば、電力を節約するためには、図２に示すように、不可視の画素が早く破棄されるように、パイプラインにおいて、ステンシルテスト及びデプステストを早期に実行することが望ましい。別の例では、図３に示すように、ステンシル及びデプスエンジン２０６が、テクスチャマッピングエンジン２１２の後に位置することができる。
【００２１】
図２において、２−Ｄ画像及び３Ｄ画像をレンダリングするための様々な処理ユニット２００乃至２１６が、パイプライン内に位置する。グラフィックプロセッサ１４０Ａのその他の構成は、図２に示すユニットの代わりに、又はそれらに加えて、他のユニットを含むことができる。
【００２２】
コマンドエンジン２００は、実行されるべきグラフィック動作を指定する、到来するレンダリングコマンド又はレンダリング命令を受信し、復号することができる。三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、後続するラスタリゼーション処理のために必要なパラメータを計算することができる。例えば、三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、各三角形の３点に関する一次方程式の係数、デプス（ｚ）勾配に関する係数、等を計算することができる。三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、早期セットアップと称されることができ、ビューポイント変換と早期アセンブリ、シザーウインドウに対する早期拒否、及び背面の除外（backing culling）を行う。
【００２３】
ラスタリゼーションエンジン２０４（又はスキャン変換器）は、各三角形又はラインを画素に分解し、各画素のスクリーン座標を生成する。
【００２４】
デプスエンジン２０６は、画素が表示されるべきか破棄されるべきかを判定するために、各画素にステンシルテストを実行することができる。ステンシルバッファは、レンダリングされている画像内の各画素の位置に関するカレントステンシル値を格納することができる。デプスエンジン２０６は、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較し、その比較に基づいて画素を保持するか、又は破棄する（例えば、パスフラグ又はフェイルフラグを生成する）ことができる。
【００２５】
デプスエンジン２０６はまた、もし適用可能であれば、画素が表示されるべきか破棄されるべきかを判定するために、各画素に（ｚテストとも称される）デプステストを実行することもできる。ｚバッファは、レンダリングされている画像内の各画素の位置に関するカレントｚ値を格納する。デプスエンジン２０６は、各画素のｚ値（カレントｚ値）を、ｚバッファ内の対応するｚ値（格納されたｚ値）と比較し、その比較に基づいてパスフラグ又はフェイルフラグを生成し、画素を表示し、ｚバッファを更新することができる。あるいは、もしカレントｚ値が格納されたｚ値よりも近ければ、ステンシルバッファを更新することができる。デプスエンジン２０６は、もしカレントｚ値が、格納されたｚ値よりも遥かに後方にあれば、画素を破棄することができる。この早期のデプス／ステンシルテスト及び動作は、起こりうる不可視の画素／プリミティブを拒否する。
【００２６】
属性セットアップエンジン２０８は、後続する画素属性の補間のためのパラメータを計算することができる。例えば、属性セットアップエンジン２０８は、属性補間に関する一次方程式の係数を計算することができる。画素補間エンジン２１０は、各三角形内の各画素の属性成分値を、画素スクリーン座標に基づいて計算し、属性セットアップエンジン２０８からの情報を用いることができる。属性セットアップエンジン２０８及び画素補間エンジン２１０は、全ての可視プリミティブの画素にわたって補間するために、属性補間器内で結合されることができる。
【００２７】
テクスチャマッピングエンジン（又はテクスチャエンジン）２１２は、もしイネーブルされれば、各三角形にテクスチャを適用するために、テクスチャマッピングを実行することができる。テクスチャ画像は、テクスチャバッファ内に格納されることができる。各三角形の３つの頂点は、テクスチャ画像内の３つの（ｕ、ｖ）座標に関連付けられ、三角形の各画素はその後、テクスチャ画像内の特定のテクスチャ座標に関連付けられることができる。テクスチャは、各画素の色を、その画素のテクスチャ座標によって示される位置で、テクスチャ画像の色を用いて修正することによって達成されうる。
【００２８】
各画素は、例えば色、デプス、テクスチャ等のような情報に関連付けられる。「フラグメント」とは、画素及びその関連情報である。フラグメントシェーダ２１４は、命令のシーケンスを備えるソフトウェアプログラムを各フラグメントに適用することができる。フラグメントシェーダ２１４は、ｚ値を修正することができる。フラグメントシェーダ２１４は、画素を破棄するか、及びテスト結果をデプスエンジン２０６へ送るかに関するテストを生成することができる。フラグメントシェーダ２１４はまた、テクスチャ要求をテクスチャマッピングエンジン２１２へ送ることもできる。
【００２９】
フラグメントエンジン２１６は、最後の画素レンダリングを完了し、例えば（もしイネーブルされれば）アルファテスト、フォグブレンディング、アルファブレンディング、論理動作、及びディザリング動作のような機能を各フラグメントに実行し、結果を色バッファへ提供することができる。もしアルファテストがイネーブルされれば、フラグメントエンジン２１６は、画素を表示するかを判定しうるデプスエンジン２０６へ、アルファテストの結果を送ることができる。
【００３０】
図２のように、早期のステージでデプステストを実行すると、電力及び帯域幅を節約することができる。グラフィックプロセッサ１４０Ａは、属性セットアップ、画素補間、テクスチャフェッチング、及び不可視の画素へのシェーダプログラムの適用を実行するために、計算電力及びメモリ帯域幅を消費する必要がない。
【００３１】
しかし、いくつかのシェーダプログラムは、デプス値を修正する。図３は、フラグメントシェーダ２１４の後にデプステスト３００を実行し、早期のデプスエンジン２０６をディセーブルするグラフィックプロセッサ１４０Ｂを示す。パイプライン内に２つの同一のデプスエンジン２０６、３００を有することは、設計に冗長をもたらす。これは、電力及びマイクロチップ領域にとって良くない。
【００３２】
図４は、１つのデプスエンジン４００を備えるグラフィックプロセッサ１４０Ｃを設計することによる、この問題の解決策を示す。デプスエンジン４００は、グラフィックアプリケーションに基づいて、早期ｚテスト位置又はシェーダの後に動的に再配置される、あるいは切り替えられることができる。グラフィックアプリケーションは、早期デプス（ｚ）テストか、シェーダｚ値修正後のデプステストかの何れかを行うことができる。グラフィックプロセッサ１４０Ｃ又はデジタルセクション１２０内のソフトウェアは、予めシェーダプログラムを知っていることができる。
【００３３】
図４の「早期ｚ」入力は、早期ｚであるか早期ｚでないかを示す１ビットの２進値（１又は０）であることができる。もし「早期ｚ」が選択されれば、第１のマルチプレクサ４０２は、ラスタリゼーションエンジン２０４からのデータをデプスエンジン４００へ渡し、第２のマルチプレクサ４０４は、デプスエンジン４００からのデータを属性セットアップエンジン２０８へ渡す。図４のマルチプレクサ４０２、４０４及び４０６は、例えばスイッチ等のような他の構成要素によって実現されることができる。
【００３４】
もし「早期ｚ」が選択されなければ、第２のマルチプレクサ４０４は、ラスタリゼーションエンジン２０４からのデータを属性セットアップエンジン２０８へ渡し、第１のマルチプレクサ４０２は、フラグメントシェーダ２１４からのデータをデプスエンジン４００へ渡す。第３のマルチプレクサは、デプスエンジン４００からのデータを、例えばフラグメントエンジン２１６のような別の構成要素へ渡すことができる。
【００３５】
図４のグラフィックプロセッサ１４０Ｃは、早期Ｚの場合と、シェーダ修正されたＺの場合との両方をサポートする柔軟性を有する。グラフィックプロセッサ１４０Ｃは、図３と比べて、２つの同一のデプスエンジンを備える必要がない。
【００３６】
本明細書で説明されたグラフィックシステムは、無線通信、計算、ネットワーク、個人電子機器等に用いることができる。上述した実施形態への様々な変形例が、当業者には容易に明らかになるであろう。本明細書で定義された一般原理は、本開示の精神又は範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用することができる。従って、本開示は、本明細書に示す実施形態を限定することは意図されておらず、本明細書に開示された原理及び新規特徴と整合の取れた最も広い範囲と一致するように意図されている。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般にグラフィックシステムに関し、特に、デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
グラフィックシステムは、例えばビデオゲーム、グラフィック、コンピュータを使った設計デザイン（ＣＡＤ）、シミュレーションツール、視覚化ツール、イメージング等のような様々なアプリケーションのために２次元（２−Ｄ）画像及び３次元（３−Ｄ）画像をレンダリングすることができる。３−Ｄ画像は、表面を持つことで立体感を与えられることができる。各表面は多角形に近く、一般的には三角形である。３−Ｄ画像を表すために用いられる三角形の数は、表面の複雑さ及び画像の望まれる解像度に依存する。三角形の数は、例えば１００万個など非常に多い。各三角形は、３つの頂点によって定められる。各頂点は、例えば座標空間、明度、及びテクスチャ座標のような様々な特性に関連しうる。各特性は、３つ又は４つの構成要素を有しうる。例えば、座標空間は一般に、水平座標（ｘ）、垂直座標（ｙ）、及びデプス座標（ｚ）によって与えられる。明度は一般に、赤、緑、及び青（ｒ、ｇ、ｂ）値によって与えられる。テクスチャ座標は一般に、水平座標及び垂直座標（ｕ及びｖ）によって与えられる。
【０００３】
グラフィックシステムにおけるグラフィックプロセッサは、２−Ｄ画像及び３−Ｄ画像をレンダリングするために、様々なグラフィック動作を実行することができる。画像は、多くの三角形によって構成され、各三角形は、画像の要素、すなわち画素によって構成されることができる。グラフィックプロセッサは、三角形内の各画素の成分値を決定することによって、各三角形をレンダリングする。グラフィック動作は、ラスタリゼーション、テクスチャマッピング、シェーディング等を含みうる。
【発明の概要】
【０００４】
グラフィックシステムは、グラフィック画像をレンダリングするために様々なグラフィック動作を実行する処理ユニットを備えたグラフィックプロセッサを含むことができる。
【０００５】
１つの局面は、グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するように構成されたデプスエンジンとを備える装置に関する。
【０００６】
別の局面は、いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることとを備える命令セットを格納する機械読取可能記憶媒体に関する。
【０００７】
別の局面は、グラフィック画像を処理する複数の手段と、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するデプステスト手段とを備える装置に関する。
【０００８】
別の局面は、いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、選択値を受け取ることと、選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることとを備える方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、無線通信デバイスを示す。
【図２】図２は、図１の無線通信デバイス内のグラフィックプロセッサの構成要素を示す。
【図３】図３は、２つのデプスエンジンを備えるグラフィックプロセッサの別の構成を示す。
【図４】図４は、デプスエンジンの動的な再配置を用いたグラフィックプロセッサの別の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、無線通信システムにおいて用いられうる無線通信デバイス１００を示す。デバイス１００は、セルラー電話、端末、ハンドセット、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ラップトップコンピュータ、ビデオゲーム機、又はその他いくつかのデバイスであることができる。デバイス１００は、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）、例えばグローバル・システム・フォー・モバイル・コミュニケーション（ＧＳＭ（登録商標））のような時分割多元接続、又はその他いくつかの無線通信規格を用いることができる。
【００１１】
デバイス１００は、受信経路及び送信経路を経由して双方向通信を提供することができる。１つ又は複数の基地局によって送信された信号が、受信経路上で、アンテナ１１２によって受信され、受信機（ＲＣＶＲ）１１４へ提供されることができる。受信機１１４は、受信した信号を調整及びデジタル化し、更なる処理のために、サンプルをデジタルセクション１２０へ提供する。送信経路上で、送信機（ＴＭＴＲ）１１６は、送信するデータをデジタルセクション１２０から受け取り、そのデータを処理及び調整し、アンテナ１１２経由で１つ又は複数の基地局へ送信される変調信号を生成する。
【００１２】
デジタルセクション１２０は、１つ又は複数のデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、縮小命令セットコンピュータ（ＲＩＳＣ）等を用いて実現されることができる。デジタルセクション１２０はまた、１つ又は複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）やその他いくつかのタイプの集積回路（ＩＣ）上に構成されることもできる。
【００１３】
デジタルセクション１２０は、例えばモデムプロセッサ１２２、ビデオプロセッサ１２４、アプリケーションプロセッサ１２６、ディスプレイプロセッサ１２８、コントローラ／プロセッサ１３０、グラフィックプロセッサ１４０、及び外部バスインタフェース（ＥＢＩ）１６０のような様々な処理ユニット及びインタフェースユニットを含むことができる。
【００１４】
モデムプロセッサ１２２は、データ送受信のための、例えば符号化、変調、復調、及び復号等の処理を実行する。ビデオプロセッサ１２４は、例えばカムコーダ、ビデオ再生、及びビデオ会議のようなビデオアプリケーションに関するビデオコンテンツ（例えば静止画像、ビデオ動画、動画文書）の処理を実行する。アプリケーションプロセッサ１２６は、例えばマルチウェイコール、ウェブ閲覧、メディアプレーヤ、及びユーザインタフェースのような様々なアプリケーションに関する処理を実行する。ディスプレイプロセッサ１２８は、ディスプレイユニット１８０へのビデオ、グラフィック、及びテキストの表示を容易にするための処理を実行する。コントローラ／プロセッサ１３０は、デジタルセクション１２０内の様々な処理ユニット及びインタフェースユニットの動作を指示する。
【００１５】
キャッシュメモリシステム１５０は、グラフィックプロセッサ１４０のためのデータ及び／又は命令を格納することができる。ＥＢＩ１６０は、デジタルセクション１２０（例えばキャッシュ）とメインメモリ１７０との間のデータの伝送を容易にする。
【００１６】
グラフィックプロセッサ１４０は、グラフィックアプリケーションのための処理を実行することができ、本明細書で説明されるように実現されうる。一般に、グラフィックプロセッサ１４０は、グラフィック動作の任意のセットについて、任意の数の処理ユニット又はモジュールを含むことができる。グラフィックプロセッサ１４０及びその構成要素（図２乃至４を用いて以下で説明される）は、例えばＡＳＩＣ、デジタル信号プロセッサデバイス（ＤＳＰＤ）、プログラマブル論理デバイス（ＰＬＤ）、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、プロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、及びその他の電子ユニットのような様々なハードウェアユニットで実現されうる。
【００１７】
グラフィックプロセッサ１４０のある部分は、ファームウェア及び／又はソフトウェアで実現されうる。例えば、制御ユニットは、本明細書で説明される機能を実行するファームウェアモジュール及び／又はソフトウェアモジュール（例えば手順、関数等）を用いて実現されうる。ファームウェアコード及び／又はソフトウェアコードは、メモリ（例えば図１のメモリ１７０）内に格納され、プロセッサ（例えばプロセッサ１３０）によって実行されることができる。メモリは、プロセッサ内に、あるいはプロセッサに外付けで実装されうる。
【００１８】
グラフィックプロセッサ１４０は、例えばオープン・グラフィック・ライブラリ（オープンＧＬ）、ダイレクト３Ｄ等のようなソフトウェアインタフェースを実現することができる。オープンＧＬは、公的に入手可能な、２００４年１０月２２日付の“The OpenGL(R) Graphics System: A Specification”第２版と題された文書で説明される。
【００１９】
図２は、図１の無線デバイス１００内のグラフィックプロセッサ１４０の１つの構成１４０Ａのいくつかの構成要素又は処理ユニットを示す。図２は、ＧＰＵ（グラフィック処理ユニット）の前半部を表しうる。各処理ユニットは、専用ハードウェア、プロセッサ、又はこれらの組み合わせを用いて実現されるエンジンであることができる。例えば、図２に示すエンジンは、専用ハードウェアを用いて実現されうるが、一方、フラグメントシェーダ２１４は、プログラマブル中央処理装置（ＣＰＵ）又は内蔵プロセッサを用いて実現されうる。
【００２０】
他の構成において、処理ユニット２００乃至２１６は、望まれる最適性能に依存して、様々な順序で位置することができる。例えば、電力を節約するためには、図２に示すように、不可視の画素が早く破棄されるように、パイプラインにおいて、ステンシルテスト及びデプステストを早期に実行することが望ましい。別の例では、図３に示すように、ステンシル及びデプスエンジン２０６が、テクスチャマッピングエンジン２１２の後に位置することができる。
【００２１】
図２において、２−Ｄ画像及び３Ｄ画像をレンダリングするための様々な処理ユニット２００乃至２１６が、パイプライン内に位置する。グラフィックプロセッサ１４０Ａのその他の構成は、図２に示すユニットの代わりに、又はそれらに加えて、他のユニットを含むことができる。
【００２２】
コマンドエンジン２００は、実行されるべきグラフィック動作を指定する、到来するレンダリングコマンド又はレンダリング命令を受信し、復号することができる。三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、後続するラスタリゼーション処理のために必要なパラメータを計算することができる。例えば、三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、各三角形の３点に関する一次方程式の係数、デプス（ｚ）勾配に関する係数、等を計算することができる。三角形位置及びｚセットアップエンジン２０２は、早期セットアップと称されることができ、ビューポイント変換と早期アセンブリ、シザーウインドウに対する早期拒否、及び背面の除外（backing culling）を行う。
【００２３】
ラスタリゼーションエンジン２０４（又はスキャン変換器）は、各三角形又はラインを画素に分解し、各画素のスクリーン座標を生成する。
【００２４】
デプスエンジン２０６は、画素が表示されるべきか破棄されるべきかを判定するために、各画素にステンシルテストを実行することができる。ステンシルバッファは、レンダリングされている画像内の各画素の位置に関するカレントステンシル値を格納することができる。デプスエンジン２０６は、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較し、その比較に基づいて画素を保持するか、又は破棄する（例えば、パスフラグ又はフェイルフラグを生成する）ことができる。
【００２５】
デプスエンジン２０６はまた、もし適用可能であれば、画素が表示されるべきか破棄されるべきかを判定するために、各画素に（ｚテストとも称される）デプステストを実行することもできる。ｚバッファは、レンダリングされている画像内の各画素の位置に関するカレントｚ値を格納する。デプスエンジン２０６は、各画素のｚ値（カレントｚ値）を、ｚバッファ内の対応するｚ値（格納されたｚ値）と比較し、その比較に基づいてパスフラグ又はフェイルフラグを生成し、画素を表示し、ｚバッファを更新することができる。あるいは、もしカレントｚ値が格納されたｚ値よりも近ければ、ステンシルバッファを更新することができる。デプスエンジン２０６は、もしカレントｚ値が、格納されたｚ値よりも遥かに後方にあれば、画素を破棄することができる。この早期のデプス／ステンシルテスト及び動作は、起こりうる不可視の画素／プリミティブを拒否する。
【００２６】
属性セットアップエンジン２０８は、後続する画素属性の補間のためのパラメータを計算することができる。例えば、属性セットアップエンジン２０８は、属性補間に関する一次方程式の係数を計算することができる。画素補間エンジン２１０は、各三角形内の各画素の属性成分値を、画素スクリーン座標に基づいて計算し、属性セットアップエンジン２０８からの情報を用いることができる。属性セットアップエンジン２０８及び画素補間エンジン２１０は、全ての可視プリミティブの画素にわたって補間するために、属性補間器内で結合されることができる。
【００２７】
テクスチャマッピングエンジン（又はテクスチャエンジン）２１２は、もしイネーブルされれば、各三角形にテクスチャを適用するために、テクスチャマッピングを実行することができる。テクスチャ画像は、テクスチャバッファ内に格納されることができる。各三角形の３つの頂点は、テクスチャ画像内の３つの（ｕ、ｖ）座標に関連付けられ、三角形の各画素はその後、テクスチャ画像内の特定のテクスチャ座標に関連付けられることができる。テクスチャは、各画素の色を、その画素のテクスチャ座標によって示される位置で、テクスチャ画像の色を用いて修正することによって達成されうる。
【００２８】
各画素は、例えば色、デプス、テクスチャ等のような情報に関連付けられる。「フラグメント」とは、画素及びその関連情報である。フラグメントシェーダ２１４は、命令のシーケンスを備えるソフトウェアプログラムを各フラグメントに適用することができる。フラグメントシェーダ２１４は、ｚ値を修正することができる。フラグメントシェーダ２１４は、画素を破棄するか、及びテスト結果をデプスエンジン２０６へ送るかに関するテストを生成することができる。フラグメントシェーダ２１４はまた、テクスチャ要求をテクスチャマッピングエンジン２１２へ送ることもできる。
【００２９】
フラグメントエンジン２１６は、最後の画素レンダリングを完了し、例えば（もしイネーブルされれば）アルファテスト、フォグブレンディング、アルファブレンディング、論理動作、及びディザリング動作のような機能を各フラグメントに実行し、結果を色バッファへ提供することができる。もしアルファテストがイネーブルされれば、フラグメントエンジン２１６は、画素を表示するかを判定しうるデプスエンジン２０６へ、アルファテストの結果を送ることができる。
【００３０】
図２のように、早期のステージでデプステストを実行すると、電力及び帯域幅を節約することができる。グラフィックプロセッサ１４０Ａは、属性セットアップ、画素補間、テクスチャフェッチング、及び不可視の画素へのシェーダプログラムの適用を実行するために、計算電力及びメモリ帯域幅を消費する必要がない。
【００３１】
しかし、いくつかのシェーダプログラムは、デプス値を修正する。図３は、フラグメントシェーダ２１４の後にデプステスト３００を実行し、早期のデプスエンジン２０６をディセーブルするグラフィックプロセッサ１４０Ｂを示す。パイプライン内に２つの同一のデプスエンジン２０６、３００を有することは、設計に冗長をもたらす。これは、電力及びマイクロチップ領域にとって良くない。
【００３２】
図４は、１つのデプスエンジン４００を備えるグラフィックプロセッサ１４０Ｃを設計することによる、この問題の解決策を示す。デプスエンジン４００は、グラフィックアプリケーションに基づいて、早期ｚテスト位置又はシェーダの後に動的に再配置される、あるいは切り替えられることができる。グラフィックアプリケーションは、早期デプス（ｚ）テストか、シェーダｚ値修正後のデプステストかの何れかを行うことができる。グラフィックプロセッサ１４０Ｃ又はデジタルセクション１２０内のソフトウェアは、予めシェーダプログラムを知っていることができる。
【００３３】
図４の「早期ｚ」入力は、早期ｚであるか早期ｚでないかを示す１ビットの２進値（１又は０）であることができる。もし「早期ｚ」が選択されれば、第１のマルチプレクサ４０２は、ラスタリゼーションエンジン２０４からのデータをデプスエンジン４００へ渡し、第２のマルチプレクサ４０４は、デプスエンジン４００からのデータを属性セットアップエンジン２０８へ渡す。図４のマルチプレクサ４０２、４０４及び４０６は、例えばスイッチ等のような他の構成要素によって実現されることができる。
【００３４】
もし「早期ｚ」が選択されなければ、第２のマルチプレクサ４０４は、ラスタリゼーションエンジン２０４からのデータを属性セットアップエンジン２０８へ渡し、第１のマルチプレクサ４０２は、フラグメントシェーダ２１４からのデータをデプスエンジン４００へ渡す。第３のマルチプレクサは、デプスエンジン４００からのデータを、例えばフラグメントエンジン２１６のような別の構成要素へ渡すことができる。
【００３５】
図４のグラフィックプロセッサ１４０Ｃは、早期Ｚの場合と、シェーダ修正されたＺの場合との両方をサポートする柔軟性を有する。グラフィックプロセッサ１４０Ｃは、図３と比べて、２つの同一のデプスエンジンを備える必要がない。
【００３６】
本明細書で説明されたグラフィックシステムは、無線通信、計算、ネットワーク、個人電子機器等に用いることができる。上述した実施形態への様々な変形例が、当業者には容易に明らかになるであろう。本明細書で定義された一般原理は、本開示の精神又は範囲を逸脱することなく他の実施形態に適用することができる。従って、本開示は、本明細書に示す実施形態を限定することは意図されておらず、本明細書に開示された原理及び新規特徴と整合の取れた最も広い範囲と一致するように意図されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するように構成されたデプスエンジンと
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、各画素を破棄するかを判定するために、前記各画素にステンシルテストを実行するように構成され、前記ステンシルテストは、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較することを備える装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取り、各画素にステンシルテストを実行し、前記画素を表示するかを判定するように構成された装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にデプステストを実行するように構成され、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値をバッファ内に格納された対応するｚ値と比較し、前記デプスエンジンは、前記比較に基づいて、前記画素を破棄するかを判定するように構成された装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取り、各画素にデプステストを実行し、前記画素を表示するかを判定するように構成され、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備える装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記複数のユニットは、コマンドエンジンと、三角形位置及びｚセットアップユニットと、ラスタリゼーションエンジンと、属性セットアップエンジンと、画素補間エンジンと、テクスチャエンジンと、フラグメントシェーダとのうちの少なくとも２つを備える装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
前記フラグメントシェーダは、ｚ値を修正することと、画素を破棄することとのうちの少なくとも１つを実行するように構成された装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記選択値を受け取り、第１のユニット又は第２のユニットから前記デプスエンジンへデータを選択的に渡す交換手段を更に備える装置。
【請求項１０】
モバイル電話である請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることと
を備える命令セットを格納する機械読取可能記憶媒体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の機械読取可能記憶媒体であって、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える機械読取可能記憶媒体。
【請求項１３】
グラフィック画像を処理する複数の手段と、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するデプステスト手段と
を備える装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える装置。
【請求項１５】
いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、
選択値を受け取ることと、
前記選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることと
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にステンシルテストを実行することを更に備え、前記ステンシルテストは、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較することを備える方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取ることと、
各画素にステンシルテストを実行することと、
前記画素を表示するかを判定することと
を更に備える方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法において、
各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にデプステストを実行することを更に備え、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備える方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法において、
アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取ることと、
各画素にデプステストを実行することであって、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備えることと、
前記デプステストに基づいて、前記画素を表示するかを判定することと
を更に備える方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法において、
前記モジュールが、コマンドエンジンと、三角形位置及びｚセットアップユニットと、ラスタリゼーションエンジンと、属性セットアップエンジンと、画素補間エンジンと、テクスチャエンジンと、フラグメントシェーダとのうちの少なくとも２つを備える方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の方法において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える方法。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法において、
前記フラグメントシェーダは、ｚ値を修正することと、画素を破棄することとのうちの少なくとも１つを実行するように構成された方法。
【請求項１】
グラフィック画像を処理するように構成された複数のユニットと、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するように構成されたデプスエンジンと
を備える装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、各画素を破棄するかを判定するために、前記各画素にステンシルテストを実行するように構成され、前記ステンシルテストは、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較することを備える装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取り、各画素にステンシルテストを実行し、前記画素を表示するかを判定するように構成された装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にデプステストを実行するように構成され、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値をバッファ内に格納された対応するｚ値と比較し、前記デプスエンジンは、前記比較に基づいて、前記画素を破棄するかを判定するように構成された装置。
【請求項５】
請求項１に記載の装置において、
前記デプスエンジンは、アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取り、各画素にデプステストを実行し、前記画素を表示するかを判定するように構成され、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備える装置。
【請求項６】
請求項１に記載の装置において、
前記複数のユニットは、コマンドエンジンと、三角形位置及びｚセットアップユニットと、ラスタリゼーションエンジンと、属性セットアップエンジンと、画素補間エンジンと、テクスチャエンジンと、フラグメントシェーダとのうちの少なくとも２つを備える装置。
【請求項７】
請求項１に記載の装置において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える装置。
【請求項８】
請求項１に記載の装置において、
前記フラグメントシェーダは、ｚ値を修正することと、画素を破棄することとのうちの少なくとも１つを実行するように構成された装置。
【請求項９】
請求項１に記載の装置において、
前記選択値を受け取り、第１のユニット又は第２のユニットから前記デプスエンジンへデータを選択的に渡す交換手段を更に備える装置。
【請求項１０】
モバイル電話である請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることと
を備える命令セットを格納する機械読取可能記憶媒体。
【請求項１２】
請求項１１に記載の機械読取可能記憶媒体であって、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える機械読取可能記憶媒体。
【請求項１３】
グラフィック画像を処理する複数の手段と、
選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つから選択されたデータを受け取り、処理するデプステスト手段と
を備える装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える装置。
【請求項１５】
いくつかのグラフィック処理モジュールを用いてグラフィック画像を処理することと、
選択値を受け取ることと、
前記選択値に基づいて、２つのユニットのうちの１つからデプスエンジンへ入力されるデータを選択的に切り替えることと
を備える方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の方法において、
各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にステンシルテストを実行することを更に備え、前記ステンシルテストは、各画素の格納されたステンシル値を基準値と比較することを備える方法。
【請求項１７】
請求項１５に記載の方法において、
アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取ることと、
各画素にステンシルテストを実行することと、
前記画素を表示するかを判定することと
を更に備える方法。
【請求項１８】
請求項１５に記載の方法において、
各画素を破棄するかを判定するために、前記画素にデプステストを実行することを更に備え、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備える方法。
【請求項１９】
請求項１５に記載の方法において、
アルファテスト結果とフラグメントシェーダテスト結果とのうちの少なくとも１つを受け取ることと、
各画素にデプステストを実行することであって、前記デプステストは、各画素のカレントｚ値を、バッファ内に格納された対応するｚ値と比較することを備えることと、
前記デプステストに基づいて、前記画素を表示するかを判定することと
を更に備える方法。
【請求項２０】
請求項１５に記載の方法において、
前記モジュールが、コマンドエンジンと、三角形位置及びｚセットアップユニットと、ラスタリゼーションエンジンと、属性セットアップエンジンと、画素補間エンジンと、テクスチャエンジンと、フラグメントシェーダとのうちの少なくとも２つを備える方法。
【請求項２１】
請求項１５に記載の方法において、
前記２つのユニットが、ラスタリゼーションエンジンとフラグメントシェーダとを備える方法。
【請求項２２】
請求項１５に記載の方法において、
前記フラグメントシェーダは、ｚ値を修正することと、画素を破棄することとのうちの少なくとも１つを実行するように構成された方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５３８９５（Ｐ２０１２−５３８９５Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１１−２３１７８１（Ｐ２０１１−２３１７８１）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【分割の表示】特願２００９−５１１２１５（Ｐ２００９−５１１２１５）の分割
【原出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３１７８１（Ｐ２０１１−２３１７８１）
【出願日】平成２３年１０月２１日（２０１１．１０．２１）
【分割の表示】特願２００９−５１１２１５（Ｐ２００９−５１１２１５）の分割
【原出願日】平成１９年５月１５日（２００７．５．１５）
【出願人】（５９５０２０６４３）クゥアルコム・インコーポレイテッド (7,166)
【氏名又は名称原語表記】ＱＵＡＬＣＯＭＭ ＩＮＣＯＲＰＯＲＡＴＥＤ
【Ｆターム（参考）】
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