[发明专利]深度缓冲器压缩

说明书

相关申请

本申请涉及并要求来自2007年9月12日提交的名称为 “BlockiBlockImprovedDepthBufferCompression”的、对于P. Wennersten的美国临时专利申请(序列号60/971692)的优先权，该 申请的完整公开通过引用结合于此。

技术领域

本发明主要涉及选择用于压缩数据的压缩模式，并且更具体地说， 涉及用于实现深度缓冲器图像数据的基于多片(multi-tile)的压缩的 方法和装置。

背景技术

对于在移动通信装置上处理三维图形的需求正在增加。三维图形 的实时呈现具有多个有吸引力的应用，如视频游戏、人机接口、消息 传递和移动电子商务(m-commerce)。通信装置的用户更喜欢显现他 们与之交互的对象，并且因此三维图形变成了对于此类通信装置期望 的特征。然而，三维呈现是计算上昂贵的任务，因为它要求高级的处 理和大量使用存储器。因此，专用硬件常常是必需的，以达到用于以 期望的速度和质量来呈现三维图形的充分性能。通信装置、特别是诸 如移动电话、个人数字助理、视频和静态摄像机等移动通信装置已知 在硬件能力(即，处理器功率和存储空间)方面受到限制。另外，存 在使通信装置小型化的趋势，这进一步损失了对于三维呈现所必需的 高级处理和存储器要求。对于这些通信装置、特别是对于移动电话和 游戏控制台的主要瓶颈之一是存储器带宽。

用于减少存储器带宽使用的一种技术是深度缓冲器压缩。深度缓 冲器压缩与在硬件、软件或其组合中执行的三维(3D)图形中图像深度 坐标的管理有关。深度缓冲器是对于可视性问题的解决方案之一，其 中可视性问题是决定被呈现场景的哪些要素可见以及哪些要素隐藏 的问题。深度缓冲也已知为Z缓冲。当呈现对象时，在缓冲器(深度 缓冲器)中存储生成的像素的深度(z坐标)。此缓冲器通常布置为 二维阵列(x-y)，其中一个要素对应于每个屏幕像素。如果场景的另一 对象以后在相同像素中呈现，则新对象的深度与z缓冲器中存储的深 度进行比较。新对象仅在该新对象更靠近(即，该像素中其深度小于 存储的值)时才对于该像素被呈现，并且其深度值才写到z缓冲器。 最后，深度缓冲器允许通常深度感知的正确再现：近的对象隐藏更远 的对象。深度缓冲器可在芯片上或在例如外部存储器的芯片外位置存 储。

更详细地说，3D图像的呈现基于以非排序顺序绘出的图元，例如 三角形。存在以下需求：防止更后面的三角形绘在它们前面已更早绘 出的三角形的顶部，并且这是引入深度缓冲器的原因。深度缓冲器为 每个像素保存用于该特定像素的深度(到眼睛的距离)。在写入新像 素前，先从深度缓冲器读取对应的深度。仅在新深度小于深度缓冲器 中存储的以前写入的深度时，才将新像素写入图像。如果图像被更新， 则新深度值写入深度缓冲器。深度值的读取和写入生成许多存储器存 取。由于深度缓冲器常常太大以致不适合在芯片上，因此，这些存储 器存取将是外部(芯片外)存取。此类存储器存取常常缓慢，这意味 着深度缓冲器存取能减慢装置整体的性能。芯片外存储器存取在能耗 方面也是代价高的，这意味着深度缓冲器存取还具有耗尽手持式装置 的电池电能的可能。

大多数图形系统将深度缓冲器划分成片，而无论它们是否使用深 度缓冲器压缩。因此，常常在每片的基础上执行图元的光栅化，这意 味着处理一个片中的所有像素之后才处理另一片中的任何像素。这意 味着使用快速“突发型”存储器存取(一种快速存储器存取)或如本领 域技术人员将明白的其它存取能立即读入对于某个片的所有深度值。 在片的处理期间，其深度值一般存储在芯片上高速缓存中，在那里能 存取它们而无芯片外存取的惩罚。在片已处理后，能再次使用快速突 发存储器存取将深度值从高速缓存写回外部存储器。然而，即使存储 器存取现在由于突发而更快，它们仍可能太慢而无法达到充分的性 能。还要注意的是，分片和突发不降低GPU与外部存储器之间通过 总线传送的数据量。