TW200903387A - Method and system for processing texture samples with programmable offset positions - Google Patents

Description

200903387 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於電腦圖形，尤其係關於使用可程式編 偏移位置來處理紋理樣本之方法及系統。 【先前技術】 除非有其他指示，本段落内說明的方法並不屬於 至 案申^專利範圍之先前技術，並且不因包含在本段落内而公二 為先如技術。 。 一種解決假頻瑕疵的常用紋理過濾方式牽涉到沪 射至紋理空間的像素中央圍繞起來之不同軸來存取 數量的圖素。這種方式通常運用雙線性過濾或三 ^ 所示，第-A圖為紋理圖卿，其中先前技術2=^^如 在早一時脈週期内存取四個將一個像素中心1 ‘ ▲二 相鄰圖素KH、廳、觀和110,然後雙線性過濾的 不過’某些關應用以不同方式過咖素。_ 例 i, ，理式陰，射，另-個為高動態範圍(HDR)彩現。陰影映射 屬於陰影彩現技術，可增強電腦製作場景的真實性。二 在陰影映織理_，魏從光的觀_輯景核生特^ 陰影圖，其中陰影圖内的每—圖素都儲存^見 表面相_㈣喊值，錢從觀看者峨轉 位置上的一個像素投射至光空間^内^ =ΐΐί ϊί達成。此測試將像素嘛度值與深度圖内】 ，位置上儲存的喊值做比較，來決定像素是否位 後。根據味縣’像素會赌影朗亮方絲呈^若 3眼則每個像素都需要從陰影圖取樣__ 圖素，亚且14些圖素通常都不相鄰。 旦—針i^DR彩現技術’這是—項使用顯著對比差里伴留場 景内細節的技術。換言之，^場景内同時存在陰 200903387 域，運用此技術就可精確呈現出這兩 彩現技術也可取樣超 素 124、126、128 和 130。 運用妯述陰影映射中的先前技術2 ^ ^ ί，：ΐΓΓΐ圖素其中之一，所以若要存取所有想要的圖 ΐ音峨。為了說明，假設貼圖應用需要存取 因1、2 2:二Γ 130 ’並且使用先前技術2 Χ 2濾鏡核 為親彳的大小並不足明時涵蓋所有四個所 要ΐ素？口、能涵盍四個圖素之一，像是圖素124，所以滹鏡核 心的四分之三可驗理存取頻寬就浪f 了。對於每像素 =過四個圖素(例如十六個圖素)的貼圖應用而言，就更可見 ί線ί生方°第二’先前技術2 X2魏核心以 ΐί t Λ將樣的圖素加權’這對於某些貼圖應用可能並非 取^象疋上面討論牽涉到陰影映射和HDR彩現操作的應用^ ί界崎f為—種可有效並雜取樣I定 圖素亚解決至>上述問題之紋理過濾技術。 【發明内容】 之方、、1\者狀偏雜置純行紋理操作 =法及系統。尤其疋，本發明的具體實施例提出 匕上根據與紋理®内投射像素湖聯的原始樣本位置以及 定第-偏移位置來取得第—預定圖素位置，並且在 <第 予、疋圖素位置上擷取圖素屬性來用於紋理操作之步驟。 此處所揭示的本發明至少一項優點為在由使用者 移位，決定的地點上操作紋理樣本之能力 亚且有效執行紋理操作。 j雜貫施 200903387 【實施方式】 f整份綱書當巾，「制者」―詞廣泛表示在計算裝置 丁的軟體程式之使用者或設計師。此外，「使用者指 。可程式編輯」等詞可互換使用，以限定使用者可指定 ^的5樣本位置或紋理樣本偏移位置。紋理樣本通常稱為圖 素:另外，此處所使用的某些「電腦可讀取媒體」範例包含但 媒體(例如光碟或磁碟)以及揮發性媒體(例 第二A圖為配置來實施本發明一或多領域的計算裝置2〇〇 之概，圖。计异裝置2〇〇包含一個中央處理單元(cpu) 2〇2、 •^系統介面2G4、-個系統記憶體21G、—個圖形處理單元 (GPU) 250、一個GPU本機記憶體26〇以及一個顯示器27〇。 cpy 2〇2連接至系統記憶體21〇和系統介面2〇4。CPU 2〇2執 憶體21〇嶋存的程式編輯指令，操作儲存在系統記 憶體210内的資料’並且透過系統介面2〇4與Gpu 25〇通訊。 ^替代具體實施例内，CPU 2〇2 ' Gpu，、系統介面綱或 這些的任意組合都可整合成為單一處理單元。進一步， 250的功^^包含在―晶片組内或特殊用途處理單元或共同處 理者的某些其他類型内。系統記憶體21〇通常包含配置g直接 (如所不)或另外透過系統介面2〇4連接至CPU 202的動態隨機

存取 έ己憶體(DRAM，“dynamic random access memory”）。GPU 25^接收由CPU202傳輸的指令’並且處理這些指令以便在顯 示270上彩現GPU本機記憶體260内儲存的圖形資料和影 像。顯示器270屬於輸出褒置，可顯示對應至輸入 的 可見影像。 系統記憶體210包含一個應用程式212、一 形程式2H、-個應用程式編輯介面(Αρι，“ programming interface”) 216 以及一個 GPU驅動器 218。應用 程式212可喚起一或多個高階陰影成形程式214的實例，g高 200903387 ^影成形程式通常包含高階程式指 a 來在GPU 25〇内-或多個處理引擎文子’其設計 式214可由GPU驅動器218内含1 ^ 1陰影成形程 計算裝置或其他計算裝置上，蛋/益或組合器’或由在 器’轉譯成可猜的財物件‘，像是的^線轉11或組合 可執行陰影成形程ί 2成形程式撕。 器268全都在GPU本機記憶體内衝;。 陰影成形f丨擎254執行時，可胁祕:纟G U25G内像素 令至彩現管_的不式f發出指 圖，包含陰影圖。訊框緩衝* 268 5人二通㊉儲存紋理 270的-個二維表面。U包含至少用於驅動顯示器 中谁252包含—個像素陰影成形引擎254 ’該引擎告 中進一步包含一個紋理單元256。紋理 田 =衝器266的可程式編輯偏移位m自: Π”執行深度比較操作以及紋 洛將進一步誶述紋理單元256的功能和操作。 佼滅 第二；8圖為第二入圖内所示部分GPU250的示音闻甘 ίϊίίΐ日月^體實_來使用可程式編輯偏移位i執行i 所ίΐϊ:為了說明，假設紋理_操作產生第二C圖内 至像的陰影狀態值S。在一個具體實施例内，發出 ίίΐ早ί的陰影餅程式指令包含輸出主則和多2 f Ρ、〇啊以及故呵η]。在此，S代表 ’ρ代表投射在陰影圖·内晝面像素的紋理座 代表陰影目28〇 _可程式編輯(Ui, Vi)配對， 陰m應域職衝11 266内儲存的献陰侧，像是 藉由輸入P、s、Offseti和texture[n]，利用將〇ffset套用 至P可讓紋理單元256取得預定圖素位置D]、a、〇3和 例如：若P由(u〇, ν〇)表示，並且〇ffseti由(11。驗，yd表示， 200903387 則D1為(U〇+U0ffset, νο+ν。^^)或(叫，v^)。此外，如第二匸圖内所 示，以P為原點，每一對(Ui, Vi)也相關於—個向量v。. V!與原點P和〇ffsetl相關聯。更進一步，在此實施當中吏 用者指定四個不同(u，.對’並且不需要彼此對稱。尤直是， Offset内叫的長度不需要與〇ffSet2、〇迁对3和〇饱叫内'u或 V的長度-致。類似地’ Offsetl内Vl的長度不需 Offset;和⑽et4内v或u的長度一致。如此，涵蓋這心 圖素位置義鏡如大小與尺寸就不受關。精通此技術 士應該暸解，在不悖縣發鴨紅下可比_整轉 偏移配對的W樣本。 八 定紋理單元256將讀取要求傳送至紋理 „TO 266 ’以棟取Dl、〇2、巧和D4上的適當圖素屬性 疋深度值。然後，每-深度值都與深度圖測試中相關於 度值進行比較。第二D圖為說明將深度_試套用至圖素[ ，、⑽口 D4的-組結果之概念圖。與p相關聯的深度值否 大於或小於DrDyDAD4上儲存的深度鋪由丨或 影f態fs ’紋理單元256將濾鏡權重套用至 冰度圖測5式、、^果。在一個具體實施例内，紋理單元256 將深度酬試對於難假影效果的絲平均，料算; m’因為t有四個樣本，所以四個濾鏡權重ΐ-都i 卜紋理單元256也可根據取樣目素與投射像素間^ 對3=用濾鏡權f ’像是在傳統雙線性_當中紋理 早兀將祕陰概紐S回傳給像素陰影成利擎254。 雖以上列具體實施例說描述其中每 土，用者指定偏移位制之實施，本發明也可】 素。位置/根據本發明的替代具體實施例，第二E Λ早—^者指定偏移位置獲得圖纽置之概令 f取代瞒具體實施财接收四個使用者指定(U V) 配對’此處的紋理單元256接收單一 〇ffseti，像是(u]，A)。j 200903387 後紋理單元256將(Ul，Vl)配對對稱轉換來產生其他二 置，而不需要使用者权。在-項實施當中，〇ff吨個 和 Offset4 分別為(Vl，_Ul)、（_v“ Ui)和(_叫，_々）。例如：若(u〗，A) 具有(3,1)之值，則 Offset：2、Offset：3 和 Offset；4 分別具有(1 _3)、 (-1，3)和(-3, -1)之值。運用這些 0ffseti、〇ffset2、〇ffie't々 〇ff蛛 以及已投射晝面像素P的原始樣本位置，可計算出狀圖素位 置Di’、D2’、D3,和IV。值得注意的是，不像第二c圖内所 示以及上面所討論的實施，本實施當中運用的對稱轉換會自動 產生彼此鏡射的預定圖素位置，並且涵蓋這些鏡射圖素二濾鏡 核心大小與形狀係受限制。 〜 仍舊根據本發明的另一具體實施例，紋理單元256將使用 者指定比例係數α套用至所有0ffset，假設3。回頭參照 上面討論的範例’比例調整過的0ffseti、〇ffset2、〇ffset^

Off蛛分別變成(9, 3)、(3, _9)、(-3, 9)和(-9, -3)。運用比例係3數， 涵蓋這些預定圖素位置的濾鏡核心大小就可輕易修改。 取代只指定單一(u，v)配對並且回覆至紋理單元256來產 生其他三個Offset，根據本發明的另一具體實施例，紋理單元 256接收兩個使用者指定並且非鏡射(u，v)之配對，並產生另外 兩個配對而不需要進一步的使用者介入。例如：回頭彖昭第二 E圖’假設紋理單元256接收(Ul，Vl)和(_Vi,叫)。在此實施當中， 紋理單元256將接收的(u,v)對稱鏡射以分別產生和㈨ -Ui) ° ’ ： 若要觸發紋理單元256以執行上述任何操作，有一項方式 為發出具有特定輪入主張的特定陰影成形程式指令至紋理單 元256。此陰影成練式指令等級稱為「可程式編輯圖素位置 (ΡΊΓΡ，“programmable texel㈧诎⑽”)指令」。ρτρ指令的輸入 主張之-可級用者指定的偏移位置或使用者指定的偏移位 置陣列。另外，輸入主張觸發紋理單元256之一查找使用者在 200903387 一表格内指定並儲存的一或多個偏移位置。根據本笋 實施例，PTP指令的某些範例包含但不受限有：x ^的具體 Sample_ptp Sample_ptp2 Sample_ptp4 Sample—c_ptp Sample—c_ptp2 Sample_c_ptp4 Load4_ptp

Load4_ptp2 Load4_ptp4 Load4_c_ptp Load4—c_ptp2 Load4_c_ptp4 執行以上任- PTP指令觸發紋理單元256存取 f位置上已投射像素相關聯的—些圖素。此處的前、置 ptP」表示指令内只減-個可程式編輯偏移位置給= 素。為了回應這種具有「ptp」前置文字的指令，纹 1

，據單-制者指定偏移位置產生其他三個偏移位置。二256 =帅2」麵齡_定二個可程式編輯偏移 應具有「帅2」前置文字的指令，紋理單元25 偏移位置，其鏡射鱗兩做財指定偏移位置二，】 文字「Ptp4」表示齡内定義的四個可程式 則 =細從使用者指定偏移位置當中取得偏= 第三圖為根據本發明具體實施例，用於

TBTPTP 、/、疋在/、弟一 A圖内所不的像素陰影成形引聲 以及紋理單元256搭配之後，當像素陰影成形引擎254執行可 200903387 執仃的陰衫成擁式262，可 移位置的PTP指令至紋理罝元达观用者才曰疋偏 ΡΤΡ指人且右「二紋J 為了說明’假設發出的 驟ί，」减文字並且内含四個(U，v)配對。在步 早元256接收指令，並且從指令的前置文字ί 借用Ϊ配對。在步驟3〇4内’紋理單元256擷取四對 =者和疋偏移位置’然後在步驟遍内取得預定圖素位置^ 在2-方面’鱗出的ΡΤΡ指令具有「帅」前置文字 理=256仍舊在步驟304 _取單一使用者指定偏移位置，

=在步驟306内執行上面詳述的對稱轉換來取得其他三 疋圖素位置。 ^«一旦已經決定所要的預定圖素位置，則在步驟308内，紋 ΐ單元2i6從ΡΤΡ指令内指定的紋理圖中擷取相關圖素屬 性，像是深度值。在步驟310内，根據發出的ρτρ指令之類 型與内谷、’紋理單元256依照指令執行要求的操作。例如：若 ΡΤΡ指令為SamPle」ptp/ptp2/ptp4J，則過濾擷取的圖专屬性, 並且依照像素產生獨特的圖素。若PTP指^為 ’則在擷取的圖素屬性上執行深^比 較，並且將結果過濾來依照像素產生獨特的圖素。若pTf指 令為L〇ad4jptP/PtP2/Ptp4J ’則依照像素傳回擷取的圖素^ 性，此時既不會執行深度比較操作，也不會執行過濾操作。若 PTP指令為帅2/卿矽，則在擷取的圖素屬性上 執行深度比較，並且依照像素回傳結果，並不執行過濾操作。 在一項實施當中，此新的PTP指令等級屬於第二A圖内 所示API 216的一部分，如此可由使用API 216研發的任何應 用程式喚起，並且獨立於硬體平台之外。另外，這些指令結合 紋理單元256可讓設計師有效實施取樣方法，這導致濾鏡核心 具有較大尺寸並且動態產生形狀，像是統計取樣技術。更進一 步’除了上述的雙線性過渡以及同等平均過濾以外，精通此技 術的人士應該瞭解，可在其他過濾法則中使用可程式編輯偏移 13 200903387 位置，像是非等向性過攄與等向性過渡 濾操作需要查找並過濾十六個樣本，;非專向性過 二固；^之—四次，使得十六個偏移位置可應用至所ίΐ 施本ί之多種具體實施例，以及如何實 ίί上_範例、具體實施例、指令= 二 看待為唯一的具體實施例，而是用來i;; 列申睛專利細所定義的本發明彈性與優點兄月下 f i.. 【圖式簡單說明】 所以，可以詳細瞭解本發明上述特徵之 發明的並刑且俨眘浐点丨m I 4 一應/王W所附圖式僅例示本 制，此其並非要做為本發明之範圍的限 制f㈣自可包含其它畴有效的具體實_。 濾鏡核心在單- 後對，素中心圍繞起來的相鄰圖素，然 素；第- Β圖為紋理圖’說明紋理操作内所需的稀疏分散圖 概念t Α 81為設置來實施本發明—或多領域的計算褒置之 可招為第ίΑ圖内所示部分GPU25G的示意圖，其 理操/具體貫施例來使用可减編輯偏雜置執行紋 低敕f 圖為根據本發明具體實施例說明使用可程式編輯 移位置說明紋理操作的紋理圖一部分； 田D圖為根據本發明具體實施例說明將深度圖測試應 至所要圖素位置上某些圖素的一組結果之概念圖； 〜 14 200903387 定偏具體實劇制鄕—使用者指 价一仔圖素位置之概念圖；以及 置執本發明具體實施例，使用可程式編輯偏移位 置執仃'、文理知作的方法步驟之流程圖。 【主要元件符號說明】 100 紋理圖 102 像素中心 104 圖素 106 圖素 108 圖素 110 圖素 124 圖素 126 圖素 128 圖素 130 圖素 200 計算裝置 202 中央處理單元 204 糸統介面 210 系統記憶體 212 應用程式 214 面階陰影成形程式 216 應用程式編輯介面 218 GPU驅動器 250 圖形處理單元 252 彩現管路 254 像素陰影成形引擎 256 紋理單元 260 GPU本機記憶體 262 可執行陰影成形程式 266 紋理緩衝器 268 訊框緩衝器 270 驅動顯示器 280 陰影圖

Claims (1)

1. 200903387 申請專利範圍： 1. 一種用於執行一紋理操作之方法，其包含： 位置根紋投射的—像素相關聯之—原始樣本 —苐一預定圖素位置；以及 〜 理操Γ該第—預定圖素位置上賴素屬性，來進行該紋 2. f \ 圍第1項之方法，其中在該第-預定圖素位 的u定圖料與該紐_該像素欄聯並且 在其附近的四雙線性樣本之一。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包含： 從泫第一偏移位置中取得該四雙線性樣本以外一第二 預定圖素的一第二偏移位置； 根據該原始樣本位置和該第二偏移位置，取得該第二 預定圖素的一第二預定圖素位置；以及 D 一 擷取該苐一預定圖素位置上的圖素屬性，來進行該紋 理操作。 K 4. 5. 6. 如^請專利範圍第3項之方法，其中該第二預定圖素位置 沿著該紋理圖的至少一軸與該第一預定圖素位置對稱。 如申請專利範圍第4項之方法，進一步包含將由該使用者 指定的一比例係數套用至該第一偏移位置與該第二偏移位 置。 如申請專利範圍第3項之方法，其進一步包含： 將該第二偏移位置沿著該紋理圖的一第一軸之一座標 值設定成等於該第一偏移位置沿著該紋理圖的一第二轴之 一座標值。 7.如申請專利範圍第2項之方法，其進一步包含： 根據該原始樣本位置和由一使用者指定的一第二偏移 位置’取得該四雙線性樣本以外一第二預定圖素的一第二 16 200903387 預定圖素位置；以及 理才呆作。=^ 屬1生 ’來進行該紋 ϊΓϊίΓ範圍第1項之方法，其中該紋理操作包含將背 鏡，重套用至該四雙線性樣本，來 ‘乍ϋ慮 如申請專利制第8項之方法， =的—獨特值。 意值。 々成具〒5亥濾鏡權重可具有任 範圍第1項之方法，其中該紋理操作包含執行 二該已擷取圖素屬性間之-深度比較。 如申請專利範圍第10項之方法，其中 深度比較操作結果上套用-過遽操作勒作包3在一 種!一理操作的計算裝置，該計算裝置包含： 處理早兀，其具有一紋理單元；以及 本機魏體，細合處理單元， 圖，其中該紋理單元配置以： 八3 位晋根，ίI紋理圖内投射的一像素相關聯之一原始樣本 ί，=:使用者所指定的一第-偏移位置，來取得 一弟一預定圖素位置；以及 揀j取σ亥第一預定圖素位置上的圖素屬性，來進行該紋 理操作。 13· 範Γ12項之計算裝置，其中在該第一預定圖 二η μ的一第一預定圖素為與該紋理圖内該像素相關聯 並且在其附近的四雙線性樣本之一。 14. ^申印專利範圍第13項之計算裝置，其中理單元進一 步配置以： 從邊第-偏移位置中取得該四雙線性樣本以外一第二 預定圖素的一第二偏移位置； 根據讀原始樣本位置和該第二偏移位置，取得該第二 預疋圖素的一第一預定圖素位置；以及 8. 9. 10 11 12 200903387 擷取該第二預定圖素位置上的圖素屬性，來進行該紋 理操作。 ' 15. 如申請專利範圍第14項之計算裝置，其中該第二預定圖素 位置沿著該紋理圖的至少一軸與該第—預定圖素位置 稱。 16. 如申請專利範圍第15項之計算裝置，其中將由該使用者指 疋的一比例係數套用至該第一偏移位置與該第二偏移位 置。 17. 如申凊專利範圍第14項之計算裝置，其中該紋理單元進一 步配置以將該第二偏移位置沿著該紋理圖的一第一軸之一 座標值設定成等於該第一偏移位置沿著該紋理圖的一第二 軸之一座標值。 一 18. 如申請專利範圍第π項之計算裝置，其中該紋理單元 步配置以： 根據該原始樣本位置和由一使用者指定的一第二偏移 位置，取得該四雙線性樣本以外一第二預定圖素的一 預定圖素位置；以及 一 擷取該第二預定圖素位置上的圖素屬性，來進行該紋 理操作。 π、 i. 19.如申請專利範圍f 12項之計算裝置，其中該紋理單元進一 步配置以在該紋理操作中將濾鏡權重套用至該四 本’來產生該像素的一獨特值。 又，雜樣 20.如申請專利範圍帛12項之計算裝置，其中該紋理單元進一 步配置以在該紋理操作中執行該像素與該已操取圖素 間之一深度比較。 、 18