用于再现计算机图形图像的计算机图形系统以及方法

专利名称：用于再现计算机图形图像的计算机图形系统以及方法
技术领域：
本发明涉及一种用于再现计算机图形图像的计算机图形系统及其方法。
在三维计算机图形中，通常通过在所期望的形状中组合多个多边形来再现表面。计算机图形系统通常具有图形流水线的形式，其中需要根据这种多边形模型来生成图像的操作被并行执行，由此来实现较高的再现速度。
可以根据US6,297,833来了解计算机图形系统。计算机图形系统包括用于为光栅化器(rasterizer)提供输入的前端以及安装台。轮到它时，所述光栅化器驱动颜色生成器，颜色生成器包括用于生成可选纹理的纹理值的纹理台，以及用于通过把纹理映射到表面来产生逼真的输出图象的合成器台。为此，所述光栅化器在显示空间中生成坐标序列并且通过内插相应的纹理坐标来计算。所述合成器台被配置为通过混合第一纹理值与第一组颜色值来生成第一混合值、混合第二纹理值与第二组颜色值来生成第二混合值并且组合第二混合值与第一混合值，以此来为多边形图元的像素生成纹理化的颜色值。
已知系统的缺点在于由于彩色数据必须以明显高于显示分辨率的分辨率来计算，故而图形保真要求很大的计算工作量。
根据ACM 2002的Proceedings of Graphics Hardware 2002中、由Koen Meinds以及Bart Barenbrug提出的文章“Resample hardwarefor 3D Graphics”的17-26页(编者为T.Ertl以及W.Heidrich以及M Doggett)可以了解一种完全不同的方法。与从US6,297,833获知的系统相反，在显示坐标被内插的同时，所述光栅化器能够遍历与待映射的纹理栅格相一致的采样坐标序列。通过把为内插的显示坐标而计算的彩色数据映射至显示栅格，可以获得显示上得到的像素值。执行此过程的重新采样器单元将被表示为显示空间重新采样器(DSR)。根据US6,297,833获知的用于对纹理栅格重新采样的重新采样器将被表示为纹理空间重新采样器(TSR)。
这种图形系统能够以减少计算工作量来再现图形保真的图像。所实现的图形保真质量要优于通过4×4超采样获得的质量，虽然芯片外存储器带宽以及计算成本大致可与2x2超采样相比。
然而，在该文章中，无法认识到在如这里所述的图形系统中如何实现包括诸如相关多纹理化(例如，像用于凹凸环境映射那样)特征的可编程像素明暗处理。
本发明的目的在于提供一种计算机图形系统，其能够以相对小的计算工作量并以相对宽范围的视觉效应来再现图像。
依照此目的，本发明的计算机图形系统具有如权利要求1所述的特征。
在依照本发明的计算机图形系统中，所述光栅化器基于图元的几何信息在与所述图元相关联的空间中的栅格上生成规则的坐标序列。词语“相关联的”表示由所述栅格遍历的坐标序列由所述图元来确定。它能够生成所述序列以便与纹理的栅格相一致。所述颜色生成器使用所述外观信息向所述坐标指定颜色。由显示空间重新采样器对显示空间中的栅格重新采样如此获得的色彩采样。与根据US6,297,833获知的方法相比，适当的过滤明显得以简化。首先，它便于确定哪些颜色采样有助于特定的像素。因为图形保真所需的预过滤器的轨迹与用于定义所述显示空间的轴对准，故而其便于确定在显示空间中映射的纹理坐标是否在像素的所述轨迹范围之内。此外，与反向纹理映射相反，其不必把过滤函数从像素空间变换到纹理空间。最后，因为所述光栅化发生在与所述图元相关联的空间中，故而对于过滤处理来说，只有局限于所述图元的所述空间中的坐标被考虑。所述颜色生成器中的纹理空间重新采样器能够对来自任意栅格的基本栅格重新采样由纹理数据单元提供的纹理数据。所述光栅化器能够生成与第一序列相关联的一个或多个内插值序列，包括用于编址纹理采样的第二坐标序列。词语“相关联的”此处指明对于第一序列的每个坐标存在相应的值，或者亦对于第二序列的坐标。第一和第二坐标序列之间的关系例如依赖于所述图元相对于所述环境的方位。以这种方式，其不仅能够映射简单的纹理，而且能够映射环境数据。所述颜色生成器中的明暗处理单元能够产生相对宽范围的视觉效应。这能够采用适用于如US6,297,833中所描述的系统的明暗处理程序，其使用如多个纹理、相关纹理以及其他的象素明暗处理形式的效应。然而与根据US6,297,833获知的系统相反，本发明的计算机图形系统包括纹理空间重新采样器，用于对由基本栅格定义的空间重新采样所述纹理数据。正如在


中更加详细阐明的那样，这克服了较大缓冲器的需求。
如果可能的话，所述基本栅格是纹理栅格。这样克服了重新采样该纹理的需要。重新采样往往需要额外的计算工作量并且往往会损失图像质量。
然而，当把不适当的纹理与所述图元相关联时，才会出现情况。这种情况诸如是由1D模式描述的纹理，其例如可以用来再现彩虹。另一例子是存为3D(体积的)模式的纹理。权利要求3的实施例还允许通过选择虚拟栅格来使用这种纹理以再现图像。
在权利要求4的实施例中，光栅化器还在与输入坐标相关联的显示空间中生成坐标序列。这样具有如下好处，即显示空间中的坐标可以仅仅通过内插来计算。作为选择，显示空间中的位置可以通过独立的变换单元来计算，但是这要求浮点乘法和除法。
权利要求5的实施例明显增加了用于特殊效应的机会。通过将作为输入坐标的纹理数据反馈到纹理空间重新采样器，能够应用如“Real-Time Shading”的第108页中所述的所谓的凹凸环境映射，该篇文章是2002年由Massachusetts的M.Olano，J.C.Hart，W.Heidrich，M.McCool，A K Peters，Natick提出的。
权利要求6的实施例还减少了对于如下那些情况的计算，即只有简单的纹理被映射至所述图元的表面。简单纹理的定义排除了环境数据以及如凹凸环境映射中那样递归地定义纹理的情况。当映射一个或多个简单的纹理时，所述光栅化器可以仅仅在对应于存储有纹理的栅格的栅格中生成输入坐标。所述旁路装置使光栅化器能直接向所述纹理信息单元提供纹理坐标。所述旁路装置例如可以是从光栅化器到纹理信息单元的独立连接。换句话说，它例如可以是用于令后者在对应于由光栅化器生成的栅格的栅格中进行重新采样的纹理空间重新采样器模块。
在如权利要求7所述的实施例中，光栅化栅格选择单元经由图元选择栅格。如果把任何非相关访问的2D纹理与所述图元相关联，那么选择单元从它们中选出具有最高分辩率的纹理映射(因此潜在地具有最高图像频率)。由于这种纹理不需要由纹理空间重新采样器来重新采样，所以这样确保了最高的质量。如果不存在适当的2D纹理映射，那么为光栅化器构造经由所述图元的“虚拟”栅格以便遍历，并且在其上执行所述像素明暗处理。以这种方式，图元受各式各样的明暗处理方法(仅次于2D纹理的应用)的支持，诸如采用简单的Gourraud明暗处理、程序性的明暗处理、1D纹理、3D纹理等等来明暗处理的图元。
如权利要求8所述那样，通过选择在最高分辩率中可用的纹理栅格，当对这种栅格重新采样其他纹理数据时，可获得最优质量。
权利要求9的实施例具有如下好处，即采样距离可以适应于给出图像质量和计算简单性的最佳组合的值。在通过贴图(mipmap)提供纹理数据的实施例中，这是尤其有益的。可选出与采样举例最匹配的所述贴图部分。
本发明还包含用于再现如权利要求10所述的计算机图形图像的方法。
将参照附图来更详细地描述本发明的这些以及其他方面。其中图1示意性地示出了现有技术的计算机图形系统，图2示意性地示出了另一现有技术的计算机图形系统，图3示意性地示出了通过组合图1和2中示出的计算机图形系统来构造的计算机图形系统，图4示意性地示出了依照本发明的图形系统，图5更详细地示出了图4的计算机图形系统的颜色生成单元，图6示意性地示出了操作方法，图7示意性地举例说明了所述操作的一个方面，图8A示出了图元的第一例子，图8B示意性地举例说明了所述操作的另一方面，图9示出了图元的第二例子。
图1示意性地示出了现有技术的计算机图形系统，其被设置为图形流水线。已知的图形流水线包括用于向光栅化器提供图元的模型信息检索单元MIU，例如包括顶点明暗处理器。每一图元可以包括与诸如三角形之类的几何单元相关联的一组数据。所述数据包括几何数据和外观数据，所述几何数据例如三角形顶点的坐标。所述模型信息检索单元例如可以经由OpenGL或者Direct3D API来编程。应用程序设计员可以让顶点明暗处理器在每一顶点执行程序，并且向顶点明暗处理器提供几何和外观数据，诸如每个顶点的位置、法线、颜色和纹理坐标。常规的顶点明暗处理器的详细说明可以在2001年8月由ErickLindholm、Mark J.Kilgard和Henry Moreton发表的“Auser-programmable vertex engine”的Proc.Siggraph 149-158页中找到。
所述光栅化器RU遍历这些图元来向明暗处理单元SU提供表示一个或多个相关联的纹理映射内的地址的信息。一个或多个纹理空间重新采样器TSR随后从光栅化器指明的地址获得纹理数据。由纹理空间重新采样器提供的颜色信息按照对应于显示它的空间、即显示空间的栅格来对准。所述明暗处理单元SU按照当前明暗处理程序来组合所述颜色信息。此组合的结果要么用作为下一遍的纹理数据单元TDU中的地址，要么被转送至边缘图形保真和隐藏面消除EAA & HSR子系统。通常，所述EAA & HSR子系统对边缘图形保真使用超采样或者多次采样，并且对隐藏面消除使用z缓冲器技术。通过EAA & HSR子系统提供的最终图像被存储在帧缓冲器FB中以便显示。
图2示意性地示出了按照上述的文章“Resample hardware for 3DGraphics”的计算机图形系统的一部分。响应于图元的输入流，光栅化器RU为纹理数据单元TDU生成纹理坐标序列，并且把映射的重构过滤器轨迹提供给显示空间重新采样器DSR，所述DSR用于对显示空间重新采样由纹理数据单元提供的纹理数据。所述纹理数据单元TDU可以经由4D贴图重构单元3D＞4D被耦合至所述显示空间重新采样器DSR。所述显示空间重新采样器DSR把像素数据转送至边缘反混叠以及隐藏面消除单元EAA & HSR。
在图1中示出的已知的计算机图形系统中，TSR向所述明暗处理单元SU提供显示空间中像素栅格上的颜色以及数据。随后，把它们在显示空间中组合。对图2中的计算机图形系统应用此教导，意味着所述明暗处理单元SU应该被置于显示空间重新采样器DSR之后。这样产生了图3中所示的组合的体系结构。
在图3中示出的组合的体系结构中，所述光栅化器RU控制非常简单的纹理提取单元。除纹理数据单元TDU之外，它可以包括简单的过滤器3D＞4D以便根据存储在纹理存储器中的标准3D贴图来即时地重构4D贴图纹理数据，如PHNL010924中、作为IB02/05468提出的那样。不需要执行其他过滤来获得由光栅化器遍历的纹理栅格上的颜色。所述显示空间重新采样器DSR获取这些颜色以及映射的纹理坐标，并且对显示空间上的像素栅格重新采样它们。对于每个纹理映射来说，这样在显示空间中提供了颜色“层”。所述明暗处理单元可以把所有层组合到最终像素片段中。实际上，这种方式导致了对像素明暗处理的每图元多道纹理化方法。这样做具有两个主要缺点。
第一，所述显示空间重新采样器DSR依照对应于所述纹理栅格的顺序来递送其纹理的像素片段颜色，并且由于此顺序可以根据不同纹理映射而不同，所以在所述明暗处理单元SU可以组合来自于当前层的颜色以前，需要缓冲器TMP来存储来自于先前层的(组合)颜色。这样导致以要求额外的存储器带宽的形式的开销。基于平铺的再现体系结构可以减轻这种问题，但是却更加复杂。
第二，诸如于此的多道方式无法处理相关的纹理组构，并且这是当今GPU的像素明暗处理单元中的极为重要的特性。
图4示出了克服了这些缺点的依照本发明的计算机图形系统的实施例。它包括模型信息提供单元MIU，可能包括可编程顶点明暗处理器，用于提供表示一组图形图元的信息。图8A示意性地示出了具有三角形形式的图元。与所述图元相关联的第一坐标序列可以通过生成整数值对来生成，其中所述整数值对由三角形的坐标(u1，v1)0、(u1，v1)1以及(u1，v1)2来限制。在其他实施例中，还可以使用任何的多边形。可以使用诸如Bezier形状的曲线图元，而不是平面，如图9所示。这种图元可以仅仅通过一对参数来参数化并且具有这些参数的下限和上限值的边界。图9示出了通过四对坐标限制的表面的例子。然而。表示贝齐尔三角的三对坐标也足够了。作为选择，可以使用高于4的数目。纹理坐标(u1，v1)0，(u1，v1)1，(u1，v1)2以及(u1，v1)3可以与每对边界关联。然后，类似地，与所述图元相关联的第一坐标序列可以通过生成整数值对来被生成，其中所述整数值对通过所述纹理坐标来限制。所述信息至少包括用于定义图元形状的几何信息以及用于定义图元外观的外观信息，所述几何信息诸如是其顶点(未示出)的显示坐标。外观信息可以包括例如具有纹理坐标形式的纹理信息以及颜色信息，即漫射颜色和/或镜面颜色。此外，雾颜色可用于模拟雾。举例来说，示出与图8A中的图元顶点相关的第一以及第二纹理的坐标。第一纹理T1的栅格作为基本栅格。用于第一纹理以及第二纹理的坐标分别是(u1，v1)i以及(u2，v2)i，其中i是顶点的编号。此外，可以包括表示处于顶点位置的图元的法线的信息。
模型信息提供单元是公知的。用于模型信息提供单元的可编程顶点明暗处理单元例如在上述提及的Lindholm等人的文章中更加详细地描述了。所述模型信息提供单元MIU可以经由OpenGL以及Direct3DAPI来编程。
依照本发明的计算机图形系统还包括光栅化器(RU)，其能够生成用于编址第一纹理采样的第一纹理采样坐标序列，其与和所述图元相关联的基本栅格相一致，此处相关联的基本栅格是与第一纹理一致的栅格。它还能够生成与第一序列相关联的一个或多个内插值序列，包括用于编址第二纹理采样的第二坐标序列。所述光栅化器RU还能够按照虚拟栅格生成第一坐标序列。这与没有纹理与所述图元相关联的情况、或者如果所述纹理不适用于二维栅格的情况相关。这诸如是由1D模式描述的纹理的情况，其例如可以用来再现彩虹。另一例子是存为3D(体积的)模式的纹理。由于所述光栅化器为第一序列中的每个坐标生成内插值，所以一个或多个内插值序列与第一坐标序列相关联。所述内插值可以在生成第一坐标序列的同时被生成，但是作为选择，也可以在之后生成。
这种光栅化器是公知的。在Proceedings of Graphics Hardware2000中由B.Barenbrug以及其他人提出的“Algorithms for DivisionFree Perspective Correct Rendering”的第7-13页中给出了光栅化器的详细说明。
依照本发明的计算机图形系统还包括颜色生成器，用于使用与所述图元相关的所述外观信息来把颜色指定给所述第一坐标序列。所述颜色生成器CG包括用于把纹理数据指定给纹理采样坐标的纹理数据单元TDU。所述纹理数据单元TDU例如是纹理合成器，其合成每一坐标的纹理值。换句话说，其可以是其中用于存储预定义纹理的存储器。所述纹理可以被依照压缩格式来存储。所述存储器还可以包含以不同比例存储的纹理的多拷贝。用于实现此操作的已知方法例如是3D以及4D贴图。
所述颜色生成器CG还包括纹理空间重新采样器TSR(图5中更详细地示出)，其被设置为用于响应由明暗处理单元SU提供的纹理采样坐标uf，vf来提供输出纹理数据TWu，v。为了提供输出纹理数据TWu，v，它生成纹理采样坐标(ui，vi)，该坐标与第二纹理T2的栅格对准。随后，它从位于那些坐标的第二纹理T2提取数据Tu，v，并且对第一纹理T1的栅格重新采样提取的纹理数据Tu，v。以这种方式，无法共享同一栅格的纹理映射可以被组合。与根据现有技术获知的纹理空间重新采样器TSR相反，本发明的计算机图形系统中的纹理空间重新采样器TSR是利用对应于第一纹理上的栅格位置的坐标来被驱动的，而不是利用对应于显示空间上的栅格位置的栅格位置来被驱动的。
实际上，例如8或者更多的任何纹理映射数目都可以用来定义图元的外观。这些纹理映射可以被顺序地重新采样，但是作为选择，所述颜色生成器可以具有一个以上的纹理空间重新采样器以及一个以上的纹理数据单元，以便加速重新采样过程。
所述颜色生成器CG还包括明暗处理单元SU，用于使用所述输出纹理数据以及由所述光栅化器提供的外观信息来提供颜色。除纹理数据之外，所述明暗处理单元可以使用各种数据来提供颜色，诸如内插漫射颜色以及法线来计算镜面反射的作用。
随后，所述显示空间重新采样器DSR对与所述显示空间相关联的栅格中的表示重新采样由颜色生成器指定的颜色。用于把颜色向前映射至显示栅格的这种过程最好分两遍来执行，其中在它们彼此沿相互横切方向之后执行两次1D过滤操作。然而作为选择，至显示坐标的映射可以在单次2D过滤操作中进行。在前述的文章“Resamplehardware for 3D Graphics”中详细说明了向前映射彩色数据。
由显示空间重新采样器DSR提供的数据通过图形保真以及隐藏面消除单元EAA & HSR来处理。其详细内容可以在申请号为EP02075420.6的早先提交的专利申请PHN020100中找到。此单元的输出数据可以被提供至帧缓冲器以便显示，或者由短划线表示，被提供至纹理数据单元TDU以便后期使用。
图5还示出了依照本发明的计算机图形系统的光栅化器RU以及纹理数据单元TDU，并且更详细地示出了纹理空间重新采样器TSR以及明暗处理单元SU。
在图5中示出的实施例中，所述纹理空间重新采样器TSR包括栅格坐标生成器GCG，用于根据坐标(uf，uf)生成整数坐标(ui，vi)。虽然在所示出的实施例中，所述纹理通过二维坐标来编址，但是作为选择，能够使用更高维数的坐标或者一维坐标来编址。由选择信号Sel控制的选择元件S1允许把坐标(uf，vf)不变地转送至纹理数据单元TDU，或者允许选择重新采样的坐标(ui，vi)。
所述光栅化器RU被设置为用于在基本栅格上生成规则的坐标序列(u1，v1)。由此序列遍历的范围是通过与所述图元相关联的数据来加以确定的。为此，所述纹理数据单元TDU经由明暗处理单元SU的选择元件S3并且经由纹理空间重新采样器TSR的选择元件S1被耦合至光栅化器RU。
所述光栅化器RU包括光栅化栅格选择单元RGSU，用于选择将由第一坐标序列(u1，v1)遍历的基本栅格。
所述基本栅格最好是其它纹理T1的栅格。特别的是，当两个或更多纹理T1、T2与所述图元相关联时，所述光栅化栅格选择单元RGSU选择在最高分辨率有效的相关纹理T1的栅格。
然而，如果没有适当的纹理是可用的，那么把虚拟栅格选为基本栅格。所述光栅化器RU能够使采样距离逐步适应为在与图元相关联的空间和与显示相关联的空间之间关系的函数。它是这样一种情况，其中纹理依照3D或者4D贴图的形式被存储，并且透视映射令纹理放大率改变。
所述光栅化器RU还被设置为内插与所述图元相关的其他数据，诸如一个或多个其它纹理的坐标。所述光栅化器RU向纹理空间重新采样器TSR提供内插的其它纹理坐标(u2，v2)。如果这些内插的其它纹理坐标与第二纹理T2的栅格相一致，那么这些坐标可以经由选择元件S3和S1被传递至纹理数据单元TDU。然而如果其它纹理坐标(u2，v2)不一致，那么通过栅格坐标生成器GCG来计算与所述纹理栅格一致的整数值(ui，vi)。这些内容在图8B中示意性地示出了。然后，选择元件S1选择重新采样的纹理坐标(ui，vi)作为用于编址纹理数据单元TDU的坐标。如图8B所示，所述坐标(u2，v2)由第二纹理的4个采样a-d来围绕。所述纹理空间重新采样器TSR从栅格坐标生成器GCG提供的坐标中提取第二纹理T2的相应纹理数据，并且所述过滤器FLT对第一纹理T1的栅格重新采样这些数据。重新采样可以通过最近邻近似法来进行，在这种情况下，所述过滤器FLT仅仅传递由TDU生成的一个值Tuv作为最接近的纹理坐标ui，vi产生的结果，其中由GCG生成作为输出纹理值的TWu，v的所述最接近的纹理坐标ui，vi。作为选择，所述过滤器可以令选择元件S2通过选择由纹理数据单元TDU提供的纹理数据Tu，v而不是过滤器FLT的输出来执行此功能。作为选择，重新采样可以通过内插，例如通过双线性插值来进行。当使用内插时，编址的纹理数据Tu，v通过过滤器FLT来加权，其中所述过滤器FLT由栅格坐标生成器GCG来控制。通过过滤器FLT计算的值经由选择元件S2被提供给明暗处理单元SU以便作为输出纹理值TWu，v。此模式被称为双线性过滤。应注意的是，所述纹理空间重新采样器TSR可以基于更多的输出坐标(ui，vi)来计算输出纹理值TWu，v。
实际上，纹理数据往往依照3D贴图的形式来存储。这样做可能会产生如下的结果，即无法找到与纹理栅格相一致的采样坐标序列。然而，在以IB02/05468提交的PHNL010924中描述了一种方法，该方法能够根据3D贴图即时地计算4D贴图。也根据双线性插值的这种计算可以通过纹理空间重新采样器TSR来执行。
所述光栅化器RU还向明暗处理单元SU提供内插的颜色值Cip以及内插的法线值Nip。
如图所示，除选择元件S3之外，所述明暗处理单元包括明暗处理模块SH以及可编程序控制器CTRL。如通过短划线所示那样，所述控制器CTRL控制开关S1、S2以及S3以及明暗处理模块SH。
所述明暗处理模块SH能够响应于多个输入数据来计算颜色Cu，v，所述输入数据诸如是来自于光栅化器的内插法线Nip以及内插颜色值Cip，以及由纹理空间重新采样器TSR提供的纹理数据TWu，v，以及环境数据(诸如与位置、亮度属性有关的信息)。为此，所述明暗处理模块SH可以使用公知的明暗处理函数，诸如Phong明暗处理。
例如在proceedings Siggraph(1998年7月)中由M.Olano以及A.Lastra提出的“The PixelFlow Shading System，a shading languageon graphics hardware”的第159-168页中描述了明暗处理方法。还可以参见2001年出版的Microsoft Developer’sNetwork Library的Microsoft DirectX Graphics Programmers Guide，DirectX 8.1版本，并且可以参见2002年在Massachusetts出版的由M.Olano、J.C.Hart、W.Heidrich、M.McCool、A K Peters、Natick撰写的书“Real-Time Shading”。
所述明暗处理单元SU向显示空间重新采样器DSR提供输出颜色值Cu，v，所述显示空间重新采样器DSR用于对推导的显示坐标重新采样此值。为此，所述光栅化器RU可以提供显示坐标的内插值。
如图5所示，所述明暗处理模块SH的输出经由开关元件S3被耦合至纹理空间重新采样器TSR。
通过重新使用输出纹理值TWu，v来生成另一纹理坐标，例如把这些输出纹理值TWu，v添加至输入坐标(ut，vt)或者通过使用直接作为反馈坐标(uf，vf)的这些输出纹理值TWu，v，所述反馈设施能够进行诸如凹凸环境映射的特殊效应。通常，这些反馈坐标不与所述栅格对准。所述栅格坐标生成器GCG根据坐标(uf，vf)生成纹理栅格对准值(ui，vi)。
在图6的流程图中示意地举例说明了用于再现依照本发明的计算机图形图像的方法。如图所示，所述方法包括如下步骤。
在步骤S1，提供表示包括一组图元的图形模型的信息。所述信息至少包括表示图元形状的几何信息以及表示图元外观的外观信息。
在步骤S2，生成与基本栅格相一致的第一坐标序列，其中所述基本栅格与所述图元相关联。
在步骤S3，生成一个或多个内插值序列，其与第一序列相关联，并且其包括用于编址纹理采样的第二坐标序列。如流程图中所示那样，步骤S3可以在步骤S2之后被执行，但是作为选择，可以与步骤S2并行执行。所述基本栅格可以是虚拟栅格，或者是其它纹理的栅格。
在步骤S4，通过生成与来自于第二序列的纹理对准的坐标、提取位于那些坐标的纹理数据并且提供作为所提取的数据函数的输出数据来获得与所述基本栅格对准的输出纹理数据。
在步骤S5，使用所述输出纹理数据和外观信息来提供颜色。
在步骤S6，对与显示相关联的栅格中的表示重新采样如此获得的颜色。
参照图7的流程图更详细地描述了颜色生成器的操作。在步骤S11，确定图元外观是否通过两个或更多纹理来被确定。如果是这样，那么在步骤S12把纹理计数器i初始化为0。
然后在步骤S13，验证当前纹理i的栅格是否与纹理采样坐标的序列遍历的栅格相一致。如果是这样，那么程序流程继续步骤S14，并且提取位于该坐标的纹理采样Tu，v。如果所述纹理栅格i不与纹理采样坐标序列相一致，那么在步骤S15通过重新采样例程来获得纹理采样TWu，v，其使用过滤器(诸如双线性探测器或者高阶过滤器)来根据围绕纹理采样坐标的纹理值获得内插纹理值。作为选择，它可以仅仅获得处于纹理i的最接近栅格点的纹理值Tu，v。步骤S15可以包括使用早先计算的纹理数据和/或使用其他当前可用的明暗处理数据来生成或者修改采样坐标，所述其他当前可利用数据诸如是内插颜色Cip以及内插法线Nip。以这种方式，可以获得诸如凹凸环境映射的相关纹理化效应。
步骤S14或者步骤S15之后，程序流程继续步骤S16，其中把诸如内插颜色Cip、内插法线Nip以及纹理数据的当前可用的明暗处理数据加以组合。
步骤S16跟随有步骤S17，其中验证是否存在与所述图元相关联的其它纹理。如果是这样的话，所述纹理计数器被增加，并且步骤S13直到步骤S17被重复。如果在步骤S17确定最后的纹理被处理，那么使用纹理值TWu，v、内插颜色Cip以及诸如内插法线Nip的其他数据来计算组合的颜色。
在已经处理了所述图元的最后纹理之后，把计算的颜色值Cu，v作为下一处理阶段的输入值用于步骤S18，例如用于转发过滤操作，该操作用于依照图4的描述对显示坐标重新采样所计算的颜色值。转发过滤操作之前或之后，可以执行一个或多个其他处理步骤，诸如阿尔法-测试、深度测试以及模版测试过程。
如果在步骤S11确定图元的外观被确定为小于两个纹理，那么执行步骤S19。步骤S19验证是否仅存在一个纹理。如果是这样，那么在步骤S20检索当前采样坐标的纹理值。当采样坐标与所述纹理栅格相一致时，此步骤S20可以直接地检索纹理采样，如在步骤S14那样。或者，如果采样坐标不与纹理栅格相一致，那么它可以类似于步骤S15的过程来计算纹理值。随后，程序流程继续步骤S21。如果在步骤S19确定没有纹理与所述图元相关联，那么控制流直接继续步骤S21。在步骤S21，可以例如使用漫射颜色Cip以及内插法线Nip进行其它颜色计算，其后是步骤S18。
权利要求
1.计算机图形系统，包括模型信息提供单元(MIU)，用于提供表示一组图形图元的信息，所述信息至少包括用于定义图元形状的几何信息以及用于定义图元外观的外观信息，光栅化器(RU)，能够生成第一坐标序列((u1，v1))，所述第一坐标序列与和所述图元相关联的基本栅格相一致，并且能够生成与第一序列相关联的一个或多个内插值序列，包括用于编址纹理(T2)采样的第二坐标序列(u2，v2))，颜色生成器，用于使用所述外观信息为所述第一坐标序列指定颜色(Cu，v)，所述颜色生成器包括纹理数据单元(TDU)，用于为所述纹理坐标指定纹理数据(Tu，v)，以及纹理空间重新采样器(TSR)，被设置为用于通过根据第二坐标序列生成与纹理(T2)栅格对准的纹理坐标、从处于所生成的纹理坐标的纹理(T2)提取数据并且对基本栅格重新采样提取的纹理数据(Tu，v)，来提供输出纹理数据(TWu，v)。明暗处理单元(SU)，能够使用所述输出纹理数据和由所述光栅化器提供的外观信息来提供颜色(Cu，v)，显示空间重新采样器(DSR)，用于对与显示空间相关联的栅格中的表示重新采样由颜色生成器在基本栅格中指定的颜色(Cu，v)。
2.计算机图形系统，其中所述基本栅格是其它纹理(T1)的栅格。
3.计算机图形系统，其中所述基本栅格是虚拟栅格。
4.如权利要求1所述的计算机图形系统，其特征在于，所述光栅化器(RU)还被设置为用于在与第一纹理坐标((u1，v1))序列相关联的显示空间中生成坐标序列。
5.如权利要求1所述的计算机图形系统，其特征在于反馈设施(SH，S3，ICG，S1)用于响应于输出纹理数据(TWu，v)向纹理空间重新采样器(TSR)提供其它纹理坐标(uf，vf)。
6.如权利要求1所述的计算机图形系统，其特征在于旁路设施(S3，S1)用于使光栅化器(RU)能直接向纹理数据单元(TDU)提供纹理坐标((u1，v1))。
7.如权利要求1所述的计算机图形系统，其特征在于，所述光栅化器(RU)包括光栅化栅格选择单元(RGSU)，用于选择将由第一纹理坐标((u1，v1))序列遍历的栅格。
8.如权利要求7所述的计算机图形系统，其特征在于，其中两个或更多纹理(T1，T2)与所述图元相关联，所述光栅化栅格选择单元(RGSU)选择在最高分辩率可用的相关纹理(T1)的栅格。
9.如权利要求1所述的计算机图形系统，其特征在于，所述光栅化器(RU)能够使采样距离逐步适应为在与图元相关联的空间和与显示相关联的空间之间关系的函数。
10.用于再现计算机图形图像的方法，包括以下步骤提供表示包括一组图元的图形模型的信息，所述信息至少包括表示图元形状的几何信息以及表示图元外观的外观信息，生成与基本栅格相一致的第一坐标序列，生成与第一序列相关联的一个或多个内插值序列，包括用于编址纹理采样的纹理坐标序列，提供与所述基本栅格对准的输出纹理数据，这是通过如下步骤实现的根据第二序列生成与所述纹理对准的纹理坐标，提取处于所生成的纹理坐标的纹理的数据，并且提供与作为所提取的数据函数的输出纹理数据，使用所述输出纹理数据以及外观信息来提供颜色，对与显示相关联的栅格中的表示重新采样如此获得的颜色。
全文摘要
依照本发明的计算机图形系统包括模型信息提供单元(MIU)、光栅化器(RU)、颜色生成器以及显示空间重新采样器(DSR)。所述模型信息提供单元(MIU)提供表示一组图形图元的信息，所述信息至少包括用于定义图元形状的几何信息以及用于定义图元外观的外观信息。所述光栅化器(RU)能够生成第一坐标序列((u
文档编号G06T15/00GK1748230SQ200480004093
公开日2006年3月15日 申请日期2004年2月2日 优先权日2003年2月13日
发明者B·G·B·巴伦布鲁格, K·梅恩德斯 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司