[发明专利]在电脑绘图描绘时进行像素数据压缩的方法与装置

说明书

本发明涉及一种电脑绘图系统的描绘方法与装置，特别是关于将描绘的数据实时压缩并储存至存储器的方法与装置。

使用绘图(graphics)或是动画(animation)的应用需求有成长的趋势。例如电脑合成影像或是动画被应用在电脑游戏(game)、教育工具(educational tools)、办公室自动化(office automation)或是动画电影(filmmaking)的领域上。随着桌上型电脑的功能持续提高，许多应用得以发展并活用在此被提高的功能上，且产生出更多有趣且互动式的绘图接口。然而，虽然桌上型电脑功能持续提高，但3D绘图对象(graphicsobject)以及特别是3D动画仍然需要昂贵以及特殊目的的硬件才能完成。

现在的实时(real-time)描绘系统(rendering system)由于大量特殊存储器与所需的处理资源来达成虚拟实境(visual realism)，所以成本很高。为了达成真实地互动以及写实的效果，系统在很短的时间必须描绘绘图对象来产生新的影像，让使用者感觉是对象连续动作。此外，系统还必须在最短的延迟时间回应使用者的输入，使代表输入的反应能实时呈现在所显示的影像中。

在大部分的绘图描绘系统中，绘图对象的表面是由大量的平面多边形(planar polygon)所仿制(modeled)而成。例如色彩(color)与图纹(texture)数据等被储存于多边形的顶点(vertices)。而产生影像数据的每个图框的程序包含许多步骤。第一，系统必须计算出哪些对象在视觉上是潜在可视的(potentially visible)。第二，系统将多边形扫描变换成(rasterize or scan convert)像素数据(pixel data)的阵列。最后，系统将描绘好的显示影像转移至显示装置。

实时系统的内容中，有两个不同方法来叙述显示产生速率(rate ofdisplay generation)的特征。一种是绘图描绘管道(pipeline)更新图框缓冲器(frame buffer)的速率，即所谓计算速率(computational rate)。而另一种是显示装置画面更新速率。为了避免画面闪烁，画面更新速率至少为每秒60个图框，且计算速率并不需等于画面更新速率。然而，为了让所产生的新的影像数据不会影响显示中的影像数据，现有的结构包含至少两组图框缓冲器。

根据上述情况，实时描绘系统需要大量图框缓冲器，而图框缓冲器的成本是由存储器容量与频宽所决定。因此，若能减少图框缓冲器的需求，则能降低实时描绘系统的成本。

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种在电脑绘图描绘时进行像素数据压缩的方法与装置，使用该方法和装置可在电脑绘图描绘时，以实时压缩像素数据方式减少图框缓冲器需求。

本发明的另外一个目的是提供一种电脑绘图系统的绘图引擎。

为了达到上述目的，本发明的在电脑绘图描绘时进行像素数据压缩的方法，包含下列步骤：

执行绘图指令，藉以产生图形元素；

决定前述图形元素是否需要描绘，若不需要描绘则结束，否则继续下列步骤；

根据前述图形元素的像素位置，计算出该图形元素所分布的区块；

解压缩区块步骤，若前述每个区块需要参考储存在前述存储器的已压缩区块的数据时，则从前述存储器读取该已压缩区块的数据并解压缩；

描绘步骤，将前述图形元素的像素描绘于区块中；

压缩步骤，将前述每个区块个别压缩；以及  

储存步骤，将压缩后的区块的数据储存至存储器。

本发明还提供一种电脑绘图系统的绘图引擎，其是在影像数据储存至存储器之前先进行区块压缩，该绘图引擎包含：

一指令伫列，储存绘图指令；

一描绘控制器，接收前述绘图指令，并计算出该绘图指令的绘图元素，以及该绘图元素所涵盖的所有区块；

一压缩单元，将前述描绘控制器所输出的区块像素数据压缩成区块数据；以及

一解压缩单元，将一压缩的区块数据解压缩成区块像素数据；

藉以在前述区块像素数据储存至前述存储器之前，先藉由前述压缩单元压缩成区块数据后再储存，以及由存储器读取的区块数据先经过前述解压缩单元解压缩成区块像素数据后再进一步处理。