[发明专利]用于图形渲染的帧缓冲器压缩以及解压缩方法

说明书

背景技术

本发明一般涉及对于图形数据的处理，并且具体地涉及用于在三 维(3D)图形渲染系统中压缩帧缓冲器数据的方法和设备。

典型地，3D图形渲染系统在渲染过程期间利用诸如纹理缓冲器、 深度缓冲器(常被称为z-缓冲器)以及色彩缓冲器(color buffer)的若干 存储缓冲器。这些缓冲器常被存储在处于可能装有相对小的高速缓冲 存储器的图形处理单元(GPU)外部的随机存取存储器(RAM)中。因为 在渲染过程期间可以多次获取和重新写入缓冲数据，存储器带宽(用于 将数据写入存储器以及从存储器读出数据的容量)通常必须相当高，特 别是用来支持诸如实时游戏的实时图形处理应用。在台式个人计算机 上，可用的存储器带宽可能非常高，大概每秒几十亿字节。在移动电 话中，每秒几百兆字节的数据传输可能是可用的。即使带有这些高的 可用存储器带宽，GPU的性能可能仍然受存储器带宽的限制。因而， 减少从外部RAM获取以及写入外部RAM的数据量通常是有利的。 由于用来支持很高的存储器带宽所要求的增加的时钟速率以及更宽 的数据总线也导致增加的功率消耗(更快地耗费电池)，减少存储器事 务处理的优势在诸如移动电话的移动平台中尤其显著。

数据压缩是用来减少支持高级的3D渲染应用所要求的存储器带 宽的一种方式。如今，没有任何信息损失而准许原始数据重构的无损 数据压缩技术有时在3D图形渲染应用中被使用。可以提供明显更高 的压缩比例但可能导致在重构的数据中引入视觉伪像的有损压缩算 法在诸如数字电视的视频应用中被普遍使用，而就在3D渲染应用中 压缩色彩缓冲器而言似乎已经被忽略。

在3D渲染应用中避免有损压缩方案的一个原因是当多次使用有 损压缩时，有可能将大的误差引入到色彩缓冲器数据中。对于反复的 压缩和解压缩操作的需要将许多3D图形渲染应用与数字视频应用(举 例来说，其中典型地只压缩给定的帧一次)区别开。用于单个帧的色彩 缓冲数据中的一些或者全部可以在图形渲染过程期间被多次压缩和 解压缩。举例来说，在基于三角形的3D渲染系统中，若干三角形可 以被连续地写入数据的片段(segment)(例如拼贴或者块)。每次，可 以从帧缓冲器中获取所述数据的片段，将其解压缩、处理、再次压缩 并且写回到色彩缓冲器。如果每次都使用有损压缩来压缩所述数据片 段，这种串联的压缩可以导致反复的信息损失，将不可接受的误差引 入到最终的数据中。

发明内容

在本文中所示教的方法和设备提供了用于在图形处理应用中对 于帧缓冲器数据(例如色彩缓冲器数据)的处理的新颖的方式。尽管可 更广泛地应用，这些方法和设备在实时的、基于多边形的3D渲染应 用中尤其有用。所属领域的技术人员将理解在本文中所公开的方法和 设备可以被应用于减少对于给定的图形应用的存储器带宽要求、用于 促进更高级的图形处理，或两者。所属领域的技术人员也将理解在本 文中所公开的技术可以在诸如移动电话的电池供电的便携设备(在其 中更高的存储器带宽要求通常导致增加的能量消耗以及更短的电池 寿命)中提供特有的优势。

用于根据本发明的一个或者更多实施方式处理图形数据的示例 性方法由从缓冲器中获取对应于由两个或者更多像素组成的拼贴的 像素值开始，以及由更新所述被获取的像素值中的一个或者更多开 始。基于用于所述拼贴的累积误差度量值，使用有损压缩操作或者无 损压缩操作选择性地压缩所述更新的像素值。如果使用有损压缩，则 更新用于所述拼贴的所述累积误差度量值；不管怎样，将所述被压缩 的像素值存储在帧缓冲器中用于进一步的处理。用这种方式，由连续 的或者串联的(tandem)压缩操作引起的所述累积误差可以被限于预 先确定的最大值。

在一些实施方式中，在执行所述压缩操作之前预测有损压缩对所 述拼贴的累积误差度量值的影响，并且基于所述预测的影响执行有损 压缩或者无损压缩。在这些实施方式的一些中，基于所述预测的影响， 可以使用两个或者更多有损压缩操作中的一个。在若干实施方式中， 如果所述累积误差度量值超出预先确定的门限，则使用无损压缩操 作；否则使用有损压缩操作。在其中所述像素值包含像素色彩值的实 施方式中，所述方法还包含基于所述更新的像素值是否包含用于α混 合的α值选择所述预先确定的阈值。