专利名称：三维图形描绘装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及抑制工作时的功耗的三维图形描绘装置。
背景技术：
首先，说明三维图形描绘处理。
图1是描绘三维图形的一系列处理过程的流程图。该处理过程可以大致分为几何处理(步骤ST101～步骤ST103)和绘制(レンダリング)处理(步骤ST104～步骤ST108)这2个。
几何处理是对构成三维场景的多边形的各顶点施加几何学处理、求描绘二维画面所使用的顶点数据的处理，细分为坐标变换处理、裁剪(クリツピング)处理、光照(ラィティング)处理等各处理阶段。在坐标变换处理中，按照视点的位置和方向将定义多边形的各顶点的坐标变换到二维的窗口坐标系(步骤ST101)。在光照处理中，根据各顶点与光源的距离和角度来计算该顶点的亮度(步骤ST102)。裁剪处理进行去除位于显示画面之外的多边形的处理(步骤ST103)。
绘制处理是根据几何处理中求出的多边形的顶点数据来生成像素数据并写入到帧缓冲器中的处理，细分为设置处理、屏面化处理、纹理映射处理、像素测试处理、像素混合处理等各处理阶段。在设置处理中，根据顶点数据来计算屏面化处理所需的增量值等参数(步骤ST104)。在屏面化处理中，根据设置处理中求出的参数来进行规定的插值，生成基于多边形的像素数据(步骤ST105)。在纹理映射处理中，进行向各像素数据粘贴对应的纹理图像的像素数据的处理(步骤ST106)。在像素测试处理中，进行比较表示各像素数据的纵深的Z值的大小的深度测试、和比较alpha值的alpha测试等，判定是否要将该像素数据写入到帧缓冲器中(步骤ST107)。在像素混合处理中，将像素测试处理中判定为要写入到帧缓冲器中的像素数据的颜色值与已经写入到帧缓冲器中的颜色值进行混合并写入到帧缓冲器中(步骤ST108)。这样进行绘制处理后，在输入了写入到帧缓冲器中的像素数据的显示装置上进行描绘显示。
对于三维图形描绘处理，例如Tomas Moller、Eric Haines合著的“Rea1-Time Rendering(实时绘制)”(pp.7-pp.21)中公开的通过流水线处理来提高速度的技术是公知的。
图2是现有的三维图形描绘装置的结构的方框图。在图中，1是三维图形描绘装置，2是三维图形描绘装置1与外部的主CPU 15进行数据发送接收所用的主接口，3是存储要描绘的三维场景的数据的三维数据存储部，4是进行几何处理的几何处理部，5是进行绘制处理的绘制处理部，6是存储像素数据的帧缓冲器，15是连接在三维图形描绘装置1上的主CPU。16是连接在三维图形装置1上、根据从帧缓冲器6输出的像素数据来显示三维图形的显示装置。
接着说明其工作。
在开始三维图形描绘处理时，根据主CPU 15的控制向三维数据存储部3中设定表现三维场景的所有多边形的数据，起动几何处理部4。几何处理部4读出三维数据存储部3中存储的数据，进行几何处理并将相应处理结果的顶点数据输出到绘制处理部5。绘制处理部5对从几何处理部4输出的顶点数据进行绘制处理，将生成的像素数据写入到帧缓冲器6中。几何处理部4和绘制处理部5进行流水线工作绘制处理部5开始绘制处理后，几何处理部4开始下一多边形的处理。此外，几何处理部4、绘制处理部5也分别在内部通过流水线工作来进行各处理。构成三维场景的所有多边形的描绘处理结束后，将写入到帧缓冲器6中的像素数据传送到显示装置16，进行画面显示。
如上所述，现有的三维图形描绘装置通过流水线工作来进行高速图形处理，所以在像便携设备那样需要降低功耗时，例如使用在不进行图形处理的期间停止向构成相应装置的各处理部供给时钟信号来抑制功耗的方法。如果使用该方法则有下述课题在三维图形描绘装置不工作的期间，能够削减功耗；但是在三维图形描绘装置工作时，向构成相应装置的所有处理部供给时钟信号，实际上正在待机的处理部也处于工作状态，所以不能降低功耗。
发明内容
本发明就是为了解决上述课题而提出的，其目的在于得到一种通过控制时钟信号来以低功耗进行工作的三维图形描绘装置。
本发明的三维图形描绘装置包括时钟控制部，用向几何处理部及绘制处理部供给的时钟信号来控制几何处理部和绘制处理部的工作。
由此，有下述效果通过控制不向所有处理部同时供给时钟，能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，几何处理部在进行几何处理的期间输出忙信号，绘制处理部在进行绘制处理的期间输出忙信号，时钟控制部用从几何处理部输出的忙信号和从绘制处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使几何处理部和绘制处理部交替工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，几何处理部输入一个多边形的三维数据来进行几何处理并且输出忙信号；绘制处理部包括设置处理部，对从几何处理部输出的一个多边形的顶点数据进行设置处理并且输出忙信号；和像素处理部，对从设置处理部输出的数据进行屏面化处理及像素处理来求像素数据并且输出忙信号；时钟控制部根据从几何处理部输出的忙信号、从设置处理部输出的忙信号以及从像素处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使几何处理部、设置处理部以及像素处理部依次工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，设置处理部判断描绘×是否需要正在设置处理的数据并将表示相应判断结果的信号输出到时钟控制部；时钟控制部根据从设置处理部输出的表示判断结果的信号来供给时钟信号，以便使几何处理部或像素处理部工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，几何处理部包括坐标变换处理部，进行输入的三维数据的坐标变换处理并且输出忙信号；光照处理部，对从坐标变换处理部输出的数据进行光照处理并且输出忙信号；以及裁剪处理部，对从光照处理部输出的数据进行裁剪处理来生成顶点数据并且输出忙信号；绘制处理部在绘制处理的期间输出忙信号；时钟控制部根据从坐标变换处理部输出的忙信号、从光照处理部输出的忙信号、从裁剪处理部输出的忙信号以及从绘制处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使坐标变换处理部、光照处理部、裁剪处理部以及绘制处理部依次工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，裁剪处理部判断输入的数据的多边形是否需要描绘并将表示相应判断结果的信号输出到时钟控制部；时钟控制部根据从裁剪处理部输出的表示判断结果的信号来向绘制处理部或坐标变换处理部供给时钟信号。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
在本发明的三维图形描绘装置中，裁剪处理部判断输入的数据的多边形是否需要描绘，根据相应判断结果将多边形分割为多个来依次进行裁剪处理，并且将忙信号输出到时钟控制部，直至将分割出的多边形全部输出到绘制处理部；时钟控制部根据从裁剪处理部输出的忙信号来向裁剪处理部及绘制处理部供给时钟信号，以便对上述分割出的多边形依次进行裁剪处理和绘制处理。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗。
本发明的三维图形描绘装置包括时钟控制部，根据外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使几何处理部和绘制处理部交替工作；或者供给时钟信号，以便使几何处理部和绘制处理部进行流水线工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗，并且能够在处理速度优先于功耗的情况下通过流水线工作来进行高速处理。
在本发明的三维图形描绘装置中，几何处理部包括坐标变换处理部，进行输入的三维数据的坐标变换处理；光照处理部，对从坐标变换处理部输出的数据进行光照处理；以及裁剪处理部，对从光照处理部输出的数据进行裁剪处理来生成顶点数据；时钟控制部根据外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使坐标变换处理部、光照处理部以及裁剪处理部依次工作；或者供给时钟信号，以便使坐标变换处理部、光照处理部以及裁剪处理部进行流水线工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗，并且能够在处理速度优先于功耗的情况下通过流水线工作来进行高速处理。
在本发明的三维图形描绘装置中，绘制处理部包括设置处理部，对从几何处理部输入的顶点数据进行设置处理；和像素处理部，对从设置处理部输出的数据进行屏面化处理及像素处理来求像素数据；时钟控制部根据外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使设置处理部和像素处理部依次工作；或者供给时钟信号，以便使设置处理部和像素处理部进行流水线工作。
由此，有下述效果能够降低工作时的功耗，并且能够在处理速度优先于功耗的情况下通过流水线工作来进行高速处理。
图1是描绘三维图形的一系列过程的流程图。
图2是现有的三维图形描绘装置的结构的方框图。
图3是本发明实施方式1的三维图形描绘装置的结构的方框图。
图4是实施方式1的三维图形描绘装置的工作的说明图。
图5是本发明实施方式2的三维图形描绘装置的结构的方框图。
图6是实施方式2的三维图形描绘装置的工作的说明图。
图7是本发明实施方式3的三维图形描绘装置的结构的方框图。
图8是实施方式3的三维图形描绘装置的工作的说明图。
图9是用实施方式3的三维图形描绘装置处理的画面上的多边形的说明图。
具体实施例方式
以下，为了更详细地说明本发明，根据附图来说明用于实施本发明的最佳方式。
实施方式1.
图3是本发明实施方式1的三维图形描绘装置的结构的方框图。在图中，1是三维图形描绘装置，2是三维图形描绘装置1与外部的主CPU(主计算机)15进行数据发送接收时使用的主接口，3是存储三维数据的三维数据存储部。4是从三维数据存储部3中读出三维数据、对构成相应三维数据所示的三维场景的多边形的各顶点施加几何学处理、求用于在二维画面上描绘的顶点数据的几何处理部。5是输入从几何处理部4输出的顶点数据、根据该顶点数据来生成像素数据的绘制处理部。6是被写入由绘制处理部5生成的像素数据的帧缓冲器。
7是向几何处理部4、绘制处理部5分别供给时钟信号的时钟控制部。8是分布在三维图形描绘装置1内部的数据总线，由主接口2、三维数据存储部3、时钟控制部7等用来输入输出各数据和控制信号等。15是连接在三维图形描绘装置1上的主CPU。16是连接在三维图形描绘装置1上、根据从帧缓冲器6输出的像素数据来显示图像的显示装置。
此外，CLK1是几何处理部4输入的时钟信号，CLK2是绘制处理部5输入的时钟信号。此外，BSY0是表示三维图形描绘装置1正在进行三维图形描绘的忙信号，BSY1是表示几何处理部4正在进行处理工作的忙信号，BSY2是表示绘制处理部5正在进行处理工作的忙信号。
接着说明其工作。
图4是实施方式1的三维图形描绘装置的工作的说明图。用图4所示的时钟信号CLK1、CLK2、忙信号BSY0、BSY1、BSY2的时序图，来说明三维图形描绘装置1的各处理部的工作。
三维图形描绘装置1的初始状态是从时钟控制部7向几何处理部4供给时钟信号CLK1、并且未向绘制处理部5供给时钟信号CLK2的状态。从几何处理部4、绘制处理部5输出到时钟控制部7的忙信号BSY0、BSY1、BSY2全部表示“0”，表示几何处理部4及绘制处理部5未工作，并且表示三维图形描绘装置1未工作。
在三维图形描绘装置1开始描绘处理时，从主CPU 15等经数据总线8向三维数据存储部3中设定三维数据，并且从时钟控制部7供给时钟信号CLK1来起动几何处理部4。
起动了的几何处理部4将表示“1”的忙信号BSY0、BSY1输出到时钟控制部7。此外，从三维数据存储部3中读出1个多边形的数据，即输入多边形1的数据来进行几何处理，将其处理结果的顶点数据输出到绘制处理部5，使忙信号BSY1为“0”并输出到时钟控制部7。
从几何处理部4输出的忙信号BSY1从“1”变化为“0”后，时钟控制部7检测出在几何处理部4中1个多边形的数据处理已结束，停止向几何处理部4供给时钟信号CLK1，开始向绘制处理部5供给时钟信号CLK2。通过停止供给时钟信号CLK1，几何处理部4在将忙信号BSY0保持为“1”的状态下停止几何处理工作(图4所示的定时T11)。
被供给时钟信号CLK2而起动了的绘制处理部5将表示“1”的忙信号BSY2输出到时钟控制部7。此外，对从几何处理部4输出的多边形1的顶点数据进行绘制处理，将通过该处理而生成的像素数据逐次写入到帧缓冲器6中。多边形1的绘制处理结束后，将表示“0”的忙信号BSY2输出到时钟控制部7(定时T12)。
忙信号BSY2从“1”变化为“0”后，时钟控制部7检测出在绘制处理部5中1个多边形的绘制处理已结束，停止向绘制处理部5供给时钟信号CLK2，再次向几何处理部4供给时钟信号CLK1。由此，重新开始工作的几何处理部4从三维数据存储部3中读出下一个多边形的数据、即多边形2的数据并开始几何处理，使忙信号BSY1为“1”并输出到时钟控制部7(定时T13)。
如图4的定时T13～T17所示依次重复上述说明的几何处理部4的处理工作、绘制处理部5的处理工作、及向帧缓冲器6写入像素数据来对从多边形2到最后一个多边形的数据进行各处理，处理三维数据存储部3中存储的1帧的所有多边形的数据。所有多边形的数据处理完成后，几何处理部4将表示“0”的忙信号BSY0输出到时钟控制部7。然后，适当地将帧缓冲器6中保存着的像素数据输出到显示装置16，进行基于三维数据的图像显示。
如上所述，根据本实施方式1，在几何处理部4及绘制处理部5进行处理工作时，时钟控制部7将时钟信号CLK1供给到几何处理部4，并且向绘制处理部5供给CLK2，以便使几何处理部4和绘制处理部5交替工作，所以有下述效果能够降低三维图形描绘处理所需的功耗。
实施方式2.
图5是本发明实施方式2的三维图形描绘装置的结构的方框图。对与图3所示的三维图形描绘装置1相同或相当的部分附以同一标号，省略其说明。在图中，9是从几何处理部4输入顶点数据、根据该顶点数据来求屏面化处理所需的增量值等参数的设置处理部。10是进行下述处理来生成向帧缓冲器6中写入的像素数据的像素处理部屏面化处理，根据由设置处理部9求出的参数来进行规定的插值，生成构成多边形的像素数据；纹理映射处理，对应于通过屏面化处理而生成的各像素数据来粘贴纹理图像的像素数据；像素测试处理，进行比较表示各像素数据的纵深的Z值的大小的深度测试、和比较alpha值的alpha测试等来判定是否要将相应像素数据写入到帧缓冲器6中；以及像素混合处理，混合已经写入到帧缓冲器6中的颜色值和像素测试处理中判定为要写入到帧缓冲器6中的像素数据的颜色值。21是控制向几何处理部4、设置处理部9、像素处理部10输入的各时钟信号的时钟控制部。其中，实施方式2的三维图形描绘装置1的绘制处理部5由设置处理部9及像素处理部10构成。
此外，CLK1是几何处理部4输入的时钟信号，CLK3是设置处理部9输入的时钟信号，CLK4是像素处理部10输入的时钟信号，分别从时钟控制部21输出。此外，BSY0是表示三维图形描绘装置1正在进行三维图形描绘的忙信号，从几何处理部4向时钟控制部21输出。BSY1是几何处理部4向时钟处理部21输出的忙信号，BSY3是设置处理部9向时钟控制部21输出的忙信号，BSY4是像素处理部10向时钟控制部21输出的忙信号，分别表示几何处理部4、设置处理部9、像素处理部10正在工作。此外，C1是表示设置处理部9判断描绘×是否需要正在设置处理的数据的结果的信号，例如，在判定为无需相应数据的情况下是表示“1”的描绘×取消信号。
接着说明其工作。
图6是实施方式2的三维图形描绘装置的工作的说明图。用图6所示的时钟信号CLK1、CLK3、CLK4、忙信号BSY0、BSY1、BSY3、BSY4的时序图，来说明各部分的功能、工作。
三维图形描绘装置1的初始状态是时钟控制部21向几何处理部4供给时钟信号CLK4、停止向设置处理部9供给时钟信号CLK3和停止向像素处理部10供给时钟信号CLK4的状态。此外，从几何处理部4、设置处理部9、像素处理部10分别输出的忙信号BSY0、BSY1、BSY3、BSY4全部是“0”，表示这些处理部、以及三维图形描绘装置1未工作。
在开始三维图形描绘处理时，用主CPU 15等向三维数据存储部3中设定三维数据，开始从时钟控制部21供给时钟信号CLK1来起动几何处理部4。
起动了的几何处理部4将表示“1”的忙信号BSY0、BSY1输出到时钟控制部21。此外，从三维数据存储部3中读出1个多边形的数据，进行相应数据的多边形1的几何处理，将其处理结果的顶点数据输出到设置处理部9，将表示“0”的忙信号BSY1输出到时钟控制部21。
从几何处理部4输出的忙信号BSY1从“1”变化为“0”后，时钟控制部21检测出在几何处理部4中多边形1的数据处理已结束并停止向几何处理部4供给时钟信号CLK4，开始向设置处理部9供给时钟信号CLK3来起动设置处理部9。停止供给时钟信号CLK1后，几何处理部4在将忙信号BSY0保持为“1”的状态下停止处理工作(图6所示的定时T21)。
起动了的设置处理部9输出表示“1”的忙信号BSY3并进行从几何处理部4输出的多边形1的顶点数据的设置处理。此时，在判断为正在处理的多边形面向背面、无需描绘的情况下，或者在判断为相应多边形极小、不包含要描绘的像素的情况下，结束正在设置数据的处理，像图6所示的多边形1的设置处理那样，使忙信号BSY3为“0”，并且使描绘×取消信号C1为“1”并输出到时钟控制部21(定时T22)。在设置处理部9这样输出描绘取消信号C1的情况下，时钟控制部21再次将时钟信号CLK1供给到几何处理部4，对下一多边形2进行几何处理(定时T23)。
此外，在设置处理部9判断为要描绘正在处理的多边形的情况下，仍旧继续进行设置处理，将处理结果的数据输出到像素处理部10并使忙信号BSY3为“0”。在图6例示的处理工作中，对多边形1实施定时T21的几何处理和定时T22的设置处理后，设置处理部9判断为要结束设置处理，输出描绘取消信号C1。然后，不进行多边形1的像素处理等，开始对下一多边形2进行定时T23的几何处理。
忙信号BSY3从“1”变化为“0”后，时钟控制部21检测出设置处理部9的工作结束，停止向设置处理部9供给时钟信号CLK3。此时，如果如图6所示输出了描绘×取消信号C1则无需进行以后的处理，所以再次向几何处理部4供给时钟信号CLK1。由此几何处理部4重新开始工作来对下一个多边形的数据、即图6所示的多边形2的数据进行几何处理，输出表示“1”的忙信号BSY1(定时T23)。对多边形2进行几何处理后，设置处理部9对多边形2的顶点数据进行设置处理(定时T24)。像图6所示的多边形2的设置处理那样，如果未从设置处理部9输出描绘取消信号C1，则时钟控制部21向像素处理部10供给时钟信号CLK4来使其起动。
起动了的像素处理部10将表示“1”的忙信号BSY4输出到时钟控制部21，根据从设置处理部9输出的数据来进行屏面化、纹理、像素测试、像素混合等各处理，生成像素数据并逐次写入到帧缓冲器6中(定时T25)。像素处理部10在像素处理结束后将表示“0”的忙信号BSY4输出到时钟控制部21。忙信号BSY4从“1”变化为“0”后，时钟控制部21检测出像素处理部10的处理工作已结束，停止向像素处理部10供给时钟信号CLK4并再次向几何处理部4供给时钟信号CLK1。开始被供给时钟信号CLK1的几何处理部4重新开始处理工作，开始对下一多边形3的数据进行几何处理并向时钟控制部21输出表示“1”的忙信号BSY1(定时T26)。
如定时T26～T30所示依次重复上述说明的几何处理、设置处理、及像素处理来对多边形3～最后一个多边形的数据进行各处理，三维数据存储部3中存储的1帧的所有多边形的数据处理完成后，从几何处理部4将表示“0”的忙信号BSY0输出到时钟控制部21。然后，适当地将帧缓冲器6中保存着的像素数据读出到显示装置16，进行基于三维数据的图像显示。
如上所述，根据本实施方式2，通过使几何处理部4、设置处理部9以及像素处理部10逐个依次工作，不用向几何处理部4、设置处理部9以及像素处理部10同时输入时钟信号，有下述效果能够降低三维图形描绘装置1的处理工作中的功耗。
实施方式3.
图7是本发明实施方式3的三维图形描绘装置的结构的方框图。对与图3所示的三维图形描绘装置相同或相当的部分附以同一标号，省略其说明。在图中，11是从三维数据存储部3中读出三维数据、按照视点的位置和方向将该三维数据所示的多边形的各顶点的坐标变换为二维窗口坐标的坐标变换处理部。12是根据多边形的各顶点与光源的距离和角度来计算该顶点的亮度的光照处理部。13是去除位于显示画面之外的多边形的裁剪处理部。31是向坐标变换处理部11、光照处理部12、裁剪处理部13、绘制处理部5供给各时钟信号的时钟控制部。其中，实施方式3的三维图形描绘装置1的几何处理部4由坐标变换处理部11、光照处理部12、及裁剪处理部13构成。
此外，CLK5是坐标变换处理部11输入的时钟信号，CLK6是光照处理部12输入的时钟信号，CLK7是裁剪处理部13输入的时钟信号。此外，BSY0是从坐标变换处理部11输出、表示三维图形描绘装置1正在进行三维图形描绘的忙信号。BSY5是表示坐标变换处理部11正在进行处理工作的忙信号，BSY6是表示光照处理部12正在进行工作处理的忙信号。BSY7、BSY8都是表示裁剪处理部13正在进行处理工作的忙信号，忙信号BSY7是裁剪处理全部结束后被解除的忙信号，BSY8是每当输出1个多边形的处理结果时被解除的忙信号。此外，C2是表示裁剪处理部13判断描绘×是否需要输入的数据表示的多边形的结果的信号，例如，在判断为描绘×无需相应多边形的情况下是表示“1”的描绘取消信号。
接着说明其工作。
图8是实施方式3的三维图形描绘装置的工作的说明图。用图8所示的时钟信号CLK5、CLK6、CLK7、CLK2、忙信号BSY0、BSY5、BSY6、BSY7、BSY8、BSY2、及描绘取消信号C2的时序图，来说明各处理部的工作。
三维图形描绘装置1的初始状态是时钟控制部31向坐标变换处理部11供给时钟信号CLK5、停止向光照处理部12供给时钟信号CLK6、停止向裁剪处理部13供给时钟信号CLK7以及停止向绘制处理部5供给时钟信号CLK2的状态。此外，从坐标变换处理部11输出的忙信号BSY0、BSY5、从光照处理部12输出的忙信号BSY6、从裁剪处理部13输出的忙信号BSY7、BSY8、以及从绘制处理部5输出的忙信号BSY2全部是“0”，表示这些处理部未工作。
在三维图形描绘装置1开始描绘处理时，用主CPU 15等向三维数据存储部3中设定三维数据，从时钟控制部31供给时钟信号CLK5来起动坐标变换处理部11。
起动了的坐标变换处理部11将表示“1”的忙信号BSY0、BSY5输出到时钟控制部31。此外，从三维数据存储部3中读出1个多边形的数据、即多边形1的数据，对相应数据进行坐标变换处理和裁剪处理，将其处理结果的数据输出到光照处理部12，将表示“1”的忙信号BSY5输出到时钟控制部31。
从坐标变换处理部11输出的忙信号BSY5从“1”变化为“0”后，时钟控制部31检测出在坐标变换处理部11中多边形1的数据处理已结束，停止向坐标变换处理部11供给时钟信号CLK5，开始向光照处理部12供给时钟信号CLK6。停止供给时钟信号CLK5后，坐标变换处理部11在将忙信号BSY0保持为“1”的状态下停止处理工作(图8所示的定时T31)。
由于被供给时钟信号CLK6而起动了的光照处理部12将表示“1”的忙信号BSY6输出到时钟控制部31，对从坐标变换处理部11输出的多边形1的数据进行光照处理，将相应处理结果的顶点数据输出到裁剪处理部13，使忙信号BSY6为“0”并输出到时钟控制部31。从光照处理部12输入的忙信号BSY6从“1”变化为“0”后，时钟控制部31检测出光照处理部12的数据处理已结束，停止向光照处理部12供给时钟信号CLK6，开始向裁剪处理部13供给时钟信号CLK7(定时T32)。
被供给时钟信号CLK7而起动了的裁剪处理部13将表示“1”的忙信号BSY7、BSY8输出到时钟控制部31，对从光照处理部12输出的多边形1的数据进行裁剪处理(定时T33)。
这里，说明裁剪处理部13进行的处理工作。
图9是用实施方式3的三维图形描绘装置处理的画面上的多边形的说明图。在图中，D是用三维数据表示的画面，P1、P2、P3是多边形。
裁剪处理部13判断为例如像多边形P1那样配置在画面D的外侧的多边形无需描绘，结束多边形P1的以后的处理并将表示“1”的描绘取消信号C2与表示“0”的忙信号BSY7、BSY8一起输出到时钟控制部31。
输入的忙信号BSY7、BSY8从“1”变化为“0”、并且输入描绘取消信号C2后，时钟控制部31停止向裁剪处理部13供给时钟信号CLK7，再次开始向坐标变换处理部11供给时钟信号CLK5。
此外，裁剪处理部13判断为像图9所示的多边形P9那样配置在画面D的内侧的多边形需要描绘，向绘制处理部5输出相应多边形P3的顶点数据，向时钟控制部31输出表示“0”的忙信号BSY7、BSY8。
此外，在像图9所示的多边形P2那样一部分位于画面D的外侧、位于画面D的内侧的面积小、需要分割为多个多边形来处理的情况下，例如删除相应多边形P2的位于画面D的外侧的部分，将画面D的位于内侧的部分分割为多边形2之a和多边形2之b这2个来进行裁剪处理和绘制处理。用图8来说明此时的处理。
在图8的定时T33，输入的忙信号BSY8从“1”变化为“0”后，时钟控制部31检测出裁剪处理部13的工作结束，停止向裁剪处理部13供给时钟信号CLK7。此时如果从裁剪处理部13输出了描绘取消信号C2则无需进行以后的处理，所以再次向坐标变换处理部11供给时钟信号CLK5。
再次开始工作的坐标变换处理部11开始下一多边形2的处理并使向时钟控制部31输出的忙信号BSY5为“1”。然后，对多边形2，与多边形1同样用坐标变换处理部11进行坐标变换处理(定时T34)，并且用光照处理部12进行光照处理(定时T35)，进而用裁剪处理部13进行裁剪处理。
如果未从裁剪处理部13输出描绘取消信号C2，则时钟控制部31向绘制处理部5供给时钟信号CLK2，起动绘制处理部5。
在图8例示的处理工作中，多边形2如图9所示延伸到画面D的外侧，所以裁剪处理部13删除多边形2的位于画面D的外侧的部分，并且例如将画面D内侧的部分分割为多边形2之a和多边形2之b这2个来加快处理速度。在图8的定时T36，时钟控制部31从裁剪处理部13输入表示“1”的忙信号BSY7、BSY8并输出时钟信号CLK7。多边形2之a的数据处理结束后，多边形2之b的处理未结束，所以裁剪处理部13将忙信号BSY7保持为“1”并输出到时钟控制部31；而多边形2之a的裁剪处理已结束，所以使忙信号BSY8从“1”变化为“0”并输出到时钟控制部31。
然后，时钟控制部31开始向绘制处理部5供给时钟信号CLK2。被供给了时钟信号CLK2的绘制处理部5将表示“1”的忙信号BSY2输出到时钟控制部31，对多边形2之a的数据进行绘制处理。对多边形2之a进行处理而生成了像素数据的绘制处理部5使忙信号BSY2为“0”并输出到时钟控制部31，将多边形2之a的像素数据光照到帧缓冲器6中(定时T37)。输入了表示“0”的忙信号BSY2的时钟控制部31停止供给时钟信号CLK2。此时，从裁剪处理部13输出的忙信号BSY7表示“1”，所以再次将时钟信号CLK8供给到裁剪处理部13。
再次起动的裁剪处理部13将表示“1”的忙信号BSY8输出到时钟控制部31，对剩余的多边形2之b进行裁剪处理。多边形2之b的数据处理结束后，使忙信号BSY7及忙信号BSY8都为“0”并输出到时钟控制部31(定时T38)。然后，与多边形2之a同样向绘制处理部5输入多边形2之b来生成像素数据(定时T39)。
绘制处理部5在将多边形2之b的像素数据光照到帧缓冲器6中后，将表示“0”的忙信号BSY2输出到时钟控制部31。输入了表示“0”的忙信号BSY2的时钟控制部31停止供给时钟信号CLK2。此时，从裁剪处理部13输出的忙信号BSY7表示“0”，所以开始向坐标变换处理部11供给时钟信号CLK5，从三维数据存储部3输入多边形3的数据并开始坐标变换处理(定时T40)。
像图8所示的定时T40～T46那样从多边形3到最后一个多边形，重复坐标变换处理、光照处理、裁剪处理以及绘制处理。三维数据存储部3中存储的1帧的所有多边形的数据处理完成后，从坐标变换处理部11将表示“0”的忙信号BSY0输出到时钟控制部31，三维图形描绘处理结束。
如上所述，根据本实施方式，控制时钟信号的供给以便使坐标变换处理部11、光照处理部12、裁剪处理部13以及绘制处理部5逐个依次工作，所以不向坐标变换处理部11、光照处理部12、裁剪处理部13以及绘制处理部5同时供给时钟信号，停止未进行数据处理的处理部的工作，从而有下述效果能够降低功耗。
其中，在实施方式1至实施方式3的三维图形描绘装置中，也可以如下进行控制切换时钟控制部7、21、31根据主CPU 15的指定依次供给时钟信号来使其工作的工作模式、和向所有处理部供给时钟来使其进行流水线工作的工作模式，在处理速度优先于功耗的情况下，向所有处理部供给时钟信号来执行流水线工作；在省电优先的情况下，将时钟信号依次供给到各处理部来使其以低功耗进行工作。
此外，在实施方式1中采用了向几何处理部4和绘制处理部5交替供给时钟信号的结构，在实施方式2中采用了向几何处理部4、设置处理部9以及像素处理部10依次供给时钟信号的结构，在实施方式3中采用了向坐标变换处理部11、光照处理部12、裁剪处理部13以及绘制处理部5依次供给时钟信号的结构，但是本发明的三维图形描绘装置并不限于上述结构。例如，也可以将上述各处理部进一步细分，向这些细分的处理部供给适当的时钟信号，进行更加细致的时钟信号的控制来抑制功耗。
如上所述，本发明的三维图形描绘装置适于在便携设备等需要降低功耗的装置中以低功耗来进行三维图形描绘。
权利要求
1.一种三维图形描绘装置，包括几何处理部，输入三维数据来进行几何处理，求顶点数据；和绘制处理部，对从上述几何处理部输出的顶点数据进行绘制处理，生成像素数据；其中，包括时钟控制部，用向上述几何处理部及上述绘制处理部供给的时钟信号来控制上述几何处理部和上述绘制处理部的工作。
2.如权利要求1所述的三维图形描绘装置，其特征在于，几何处理部在进行几何处理的期间输出忙信号，绘制处理部在进行绘制处理的期间输出忙信号，时钟控制部用从上述几何处理部输出的忙信号和从上述绘制处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使上述几何处理部和上述绘制处理部交替工作。
3.如权利要求1所述的三维图形描绘装置，其特征在于，几何处理部输入一个多边形的三维数据来进行几何处理并且输出忙信号；绘制处理部包括设置处理部，对从上述几何处理部输出的一个多边形的顶点数据进行设置处理并且输出忙信号；和像素处理部，对从上述设置处理部输出的数据进行屏面化处理及像素处理来求像素数据并且输出忙信号；时钟控制部根据从上述几何处理部输出的忙信号、从上述设置处理部输出的忙信号以及从上述像素处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使上述几何处理部、上述设置处理部以及上述像素处理部依次工作。
4.如权利要求3所述的三维图形描绘装置，其特征在于，设置处理部判断正在设置处理的数据是否需要描绘并将表示相应判断结果的信号输出到时钟控制部；时钟控制部根据从上述设置处理部输出的表示判断结果的信号来供给时钟信号，以便使几何处理部或像素处理部工作。
5.如权利要求1所述的三维图形描绘装置，其特征在于，几何处理部包括坐标变换处理部，进行输入的三维数据的坐标变换处理并且输出忙信号；光照处理部，对从上述坐标变换处理部输出的数据进行光照处理并且输出忙信号；以及裁剪处理部，对从上述光照处理部输出的数据进行裁剪处理来生成顶点数据并且输出忙信号；绘制处理部在绘制处理的期间输出忙信号；时钟控制部根据从上述坐标变换处理部输出的忙信号、从上述光照处理部输出的忙信号、从上述裁剪处理部输出的忙信号以及从上述绘制处理部输出的忙信号来供给时钟信号，以便使上述坐标变换处理部、上述光照处理部、上述裁剪处理部以及上述绘制处理部依次工作。
6.如权利要求5所述的三维图形描绘装置，其特征在于，裁剪处理部判断输入的数据表示的多边形是否需要描绘并将表示相应判断结果的信号输出到时钟控制部；时钟控制部根据从上述裁剪处理部输出的表示判断结果的信号来向绘制处理部或坐标变换处理部供给时钟信号。
7.如权利要求5所述的三维图形描绘装置，其特征在于，裁剪处理部判断输入的数据表示的多边形是否需要描绘，根据相应判断结果将上述多边形分割为多个来依次进行裁剪处理，并且将忙信号输出到时钟控制部，直至将上述分割出的多边形全部输出到绘制处理部；上述时钟控制部根据从上述裁剪处理部输出的忙信号来向上述裁剪处理部及绘制处理部供给时钟信号，以便对上述分割出的多边形依次进行裁剪处理和绘制处理。
8.一种三维图形描绘装置，由下述部分构成几何处理部，输入三维数据来进行几何处理，求顶点数据；和绘制处理部，对从上述几何处理部输出的顶点数据进行绘制处理，生成像素数据；该描绘装置与外部的主计算机相连；其中，包括时钟控制部，根据上述外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使上述几何处理部和上述绘制处理部交替工作；或者供给时钟信号，以便使上述几何处理部和绘制处理部进行流水线工作。
9.如权利要求8所述的三维图形描绘装置，其特征在于，几何处理部包括坐标变换处理部，进行输入的三维数据的坐标变换处理；光照处理部，对从上述坐标变换处理部输出的数据进行光照处理；以及裁剪处理部，对从上述光照处理部输出的数据进行裁剪处理来生成顶点数据；时钟控制部根据外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使上述坐标变换处理部、上述光照处理部以及上述裁剪处理部依次工作；或者供给时钟信号，以便使上述坐标变换处理部、上述光照处理部以及上述裁剪处理部进行流水线工作。
10.如权利要求8所述的三维图形描绘装置，其特征在于，绘制处理部包括设置处理部，对从上述几何处理部输入的顶点数据进行设置处理；和像素处理部，对从上述设置处理部输出的数据进行屏面化处理及像素处理来求像素数据；时钟控制部根据外部的主计算机的指定来供给时钟信号，以便使上述设置处理部和上述像素处理部依次工作；或者供给时钟信号，以便使上述设置处理部和上述像素处理部进行流水线工作。
全文摘要
时钟控制部(7)根据几何处理部(4)输出的忙信号BSY1、和绘制处理部(5)输出的忙信号BSY2来检测数据处理的结束，控制向几何处理部(4)供给的时钟信号CLK1和向绘制处理部(5)供给的时钟信号CLK2，使几何处理部(4)和绘制处理部(5)交替工作。
文档编号G06T15/00GK1509455SQ0380026
公开日2004年6月30日 申请日期2003年3月11日 优先权日2002年3月14日
发明者鸟居晃, 加藤义幸, 龟山正俊, 井上喜嗣, 俊, 嗣, 幸 申请人:三菱电机株式会社