[发明专利]使用可编程硬件进行的实时显示后处理

说明书

技术领域

本发明大体而言涉及图形处理器，且具体而言，涉及使用可编程硬件进行的实时显示后处理。

背景技术

基于计算机的图像渲染通常首先对景物进行几何表示。将各种物体描述为可置于景物中的“图元”(通常是例如三角形等简单的多边形，以及点及线)的集合。选择一取景座标系，并将这些图元变换至该座标系中。然后，将图元转换成二维(2-D)“片段”阵列表示形式，其中每一片段均具有颜色并可具有其他属性，例如深度座标或曲面法线。可在图元及/或片段级上引入照明、纹理、灰雾及各种其他会增强视觉真实性的效果。在渲染过程结束时，将每一片段的数据(一般至少是颜色值)存储于图像缓冲器中。所述图像缓冲器是通过一“扫描输出”过程读出，所述“扫描输出”过程等时地运行，以便以规定的屏幕刷新速率将像素递送至显示装置。实时动画要求渲染过程以约30Hz的速率递送新图像。典型的显示装置以约60-80Hz的屏幕刷新速率运行。

为满足这些处理速率要求，许多计算机系统包括专用图形协处理器，其对由中央处理器(CPU)提供的数据实施渲染操作且还执行同步扫描输出操作来驱动显示装置。典型的图形处理器包括彼此不同步运行的渲染目标与扫描输出引擎。渲染目标程序为“后面”图像缓冲器中的新图像产生片段数据，而扫描输出引擎则使用“前面”图像缓冲器中先前经过渲染的图像来驱动显示器。当完成对新图像的渲染时，切换“后面”与“前面”缓冲器，以便扫描输出引擎开始显示新渲染的图像，而渲染目标程序则向前移至下一图像。一般而言，在对下一图像的渲染完成之前，扫描输出引擎可对同一图像读取两次或三次。

渲染目标程序与扫描输出引擎在实施方案方面通常差别很大。渲染目标程序一般是灵活性的及可编程的。典型的渲染目标程序包括具有功能单元的执行核心(或若干个并行的执行核心)，可指令所述功能单元执行任意的操作序列。通过适当编程，可使执行核心执行各种渲染算法的任意组合来产生特定图像，并可根据需要改变这些算法。

相比之下，扫描输出引擎通常具有有限的处理能力且不可编程。而是，扫描输出引擎具有一序列管线式专用处理电路，片段数据即流经这些管线式专用处理电路，其中这些处理电路实施各种操作来将片段数据变换成像素值。举例来说，某些扫描输出引擎支持：加法覆盖(例如光标或视频覆盖)，其可以高于所渲染图像的速率进行更新；颜色修正(例如γ修正，以虑及显示响应中的非线性)；或者对片段数据的过滤，以与屏幕上的像素数量相匹配(例如以实现图形保真)。所述专用电路一般设计成以固定延迟工作，以确保等时地将像素数据递送至显示装置。

在某些处理器中，可启用或禁用各种扫描输出一时间操作(例如可将覆盖接通或断开)或改变操作的参数(例如γ修正的参数或覆盖的位置)。但是，由于每一操作均是在不同的专用电路中实施，因而一般不可能在不建构不同扫描输出引擎的情况下在管线中添加新的操作、改变操作顺序、或改变用于实施特定操作的算法。因此，扫描输出引擎的重新配置能力非常有限。添加新的特征一般需要对电路进行改动，而此可能会影响芯片面积及排程、最大成本及延迟。

随着实时渲染技术的持续进步，越来越需要一种可在显示速率下添加各种效果的、功能更强大且更灵活的扫描输出引擎。此外，图形处理器可驱动的显示装置的范围也已最大；除传统的CRT监视器之外，图形处理装置还可用于驱动LCD监视器、数字微镜投影仪、等离子体监视器、等等。每一类型的显示装置均对其像素的驱动具有不同的要求，且很难在单个硬件管线中适应所有这些要求。因此，非常希望在片段-像素转换过程中具有更大的灵活性。

因此，希望使图形处理器具有以显示步调来执行任意操作序列的能力。

发明内容

本发明的实施例提供图形处理器，在所述图形处理器中，渲染目标程序与后处理目标程序通过可编程的执行核心来共享对主机处理器的存取。所述渲染目标程序运行以根据几何数据来产生图像的片段数据并将所述片段数据写入至图像缓冲器。所述后处理目标程序运行以根据一个或多个填满的图像缓冲器中的所述片段数据来产生像素数据帧，并将所述像素数据写入至帧缓冲器中。与主机处理器的操作并行地，扫描输出引擎从帧缓冲器中读取先前所产生帧的像素数据，并将所述像素数据提供至显示装置。所述扫描输出引擎周期性地触发所述主机处理器来操作所述后处理目标程序产生下一个帧。较佳对所述扫描输出引擎与所述后处理目标程序之间的定时进行控制，以在所述扫描输出引擎结束对当前帧的读取时，要显示的下一个帧已在帧缓冲器中准备就绪。