[发明专利]使用捕捉的图形硬件指令的图形渲染方法和系统

说明书

本发明涉及计算机图形系统，并特别涉及提供将渲染操作从主机处理器卸载到基于寄存器的图形子系统以增加图形渲染速度和效率的方法和系统，图形子系统能够在需要时只需要正常主机处理器操作而进行图形渲染。

一般来说，计算机图形图象是通过将在存储于称为帧缓冲区的存储器位置的象素定义(色度和颜色)传输至显示屏而产生。当前，多数显示系统是基于光栅的，这意味着存储在帧缓冲区中的一个值确定给定象素的电子束的色度和颜色，电子束以适合的频率扫描显示屏的荧光涂层内表面。

将一组程序码形式的图象定义传输至能够物理显示在CRT上的一组象素值，并且接着将象素值扫描到CRT上的过程经常被称为“渲染”。在渲染中，处理器必须从应用程序中取得图形图元的说明并将它们转换成象素定义，其中图形图元是更复杂的图象的基础。

请求进行图形操作的应用程序一般调用基本渲染函数以渲染图元，例如，线，圆和多边形。这些基本渲染函数是用低级代码写成的，并位于图形库中。已知的一组基本图形函数是应用程序员接口(API)，以使程序员根据这些基本函数以例如C和Fortan的高级语言写应用程序，而不需要写低级代码。一些标准化和商业提供的API包括OpenGL，PHIGS(程序员分级图形标准)，和GKS(图形内核系统)。

为了使图形被渲染，应用程序中的高级API说明必须被解释并降低成硬件级代码。之后，该硬件级代码必须被执行以进行填充或修改帧缓冲区所需的实际物理输入/输出操作。

即使是简单的图象，这些任务也消耗很大部分的处理器时间和系统存储器。但是，图形应用程序越来越复杂，要求复杂，真实的图象以彩色，带有照明，阴影和其他的方式被渲染。如果一定图象要求被反复渲染，例如，在视频游戏的情况下，对处理器时间和系统存储器的高要求能够拖慢图形渲染，使用户懊恼。

这样，要求有一种渲染方法能够将重复的任务从主机处理器卸载，使其可以进行其他需要的任务。特别是，主机处理器周期和存储器得以保留，并提高了渲染速度，如果要求在图形应用程序中从高级API说明中产生硬件可执行指令的主机处理器操作对要求反复渲染的图象只进行一次操作，并且硬件可执行指令可以在需要时被执行以渲染该图象。在现有技术中还没有这种方法。

本发明提供一种从主机处理器卸载渲染任务至图形子系统的方法和系统，其中图形子系统在需要时进行渲染任务。在根据本发明的方法和系统中，由图形应用程序调用的基本渲染函数产生的图形硬件的图形指令在存储器中被捕捉。一旦硬件指令被捕捉，它们可以根据需要在图形子系统中执行，只需要正常主机处理器操作下渲染图象。

根据本发明的软件响应任何图形应用程序中的指令，图形应用程序定义被捕捉作为硬件指令的基本渲染函数序列。应用程序中的指令一般由希望使用本发明提供的优点的程序员编写的，并且可以包括一系列API中的基本渲染函数的高级调用以渲染一个特定的图象，这些函数由开始程序和结束程序标识符界定。

根据最佳实施例，当应用程序执行时，开始程序标识符激活本发明的软件。该软件执行指令以产生相应于在开始程序和结束程序标识符之间界定的基本渲染函数的高级调用的硬件指令。然后，当该软件遇到结束程序标识符时，它向一个主机系统寄存累积存储的硬件指令作为一个可执行程序。

结果，每当应用程序要求图象被渲染，它发出该寄存的可执行程序的调用，并且在图形子系统内执行存储的硬件指令而渲染图象，而只要求正常的主机处理器操作。这样，主机处理器周期被保留而可用于其他任务，并且降低了系统存储器的要求，因为由应用程序指定的相应于基本渲染函数的硬件指令只被生成一次。

图1示出现有技术的图形渲染系统的一般视图；

图2示出实现本发明的系统的基本软件和硬件部件；

图3示出根据本发明的捕捉例程的流程；

图4示出应用本发明的一个应用程序的例子。

图1示出现有技术的图形渲染系统的概念总图。在图1示出的系统中，主机操作系统5有图形设备驱动软件7，它响应图形应用程序8中的高级图形渲染指令，发出低级指令至图形子系统6中的图形加速器30。在图形设备驱动器7的控制下，加速器30将象素定义写入帧缓冲区35，帧缓冲区35被扫描至显示设备40以物理显示渲染图象。