[发明专利]窗口管理中的深度缓存器剪取

说明书

本发明涉及的是计算机显示的开窗口问题，特别是给出了硬件为基础的剪取系统用于协助以软件为基础的窗口管理。

在有关由数据处理器控制的交互显示终端的技术上，最近的发展已经能够使操作者在一个显示终端屏幕上同时显示几个文件或几个记录的内容。这些内容通常是以一组常常是互相重迭的窗口来显示的，其中每个窗口各显示一个具体的计算机文件的内容。美国专利4586035和4714918说明了在计算机系统里使用这样的重迭窗口的方法。

在象X窗口这样典型的开窗口系统中（如“X-Window    User    Guid    and    Reference”for    the    IBM    RT-PC，1987中所述），一单个的实际屏幕以“空间多路传输”的形式来显示几个窗口。在比较新的这种计算机系统中，几个应用程序可以在计算机中同时运行。正在计算机中运行的每个应用程序在显示屏幕上一般都“占有”一个或几个窗口。通常，这些应用程序都是彼此独立的，因此，一个屏幕上的内容与其它屏幕上的内容是无关的。这些窗口可以具有不同的尺寸，也可以部分或全部重迭。

这些窗口通常由一个以软件为基础的显示管理系统来控制，这个显示管理系统把这些窗口看成一个堆栈，因此这些窗口相对于深度有一个总的顺序。例如，在一给定的时刻，一个窗口在顶部，一个在底部，而其它窗口在这两个窗口之间顺序排在某一位置上。因为一个窗口通常都不占据显示屏幕的整个显示面积，并且可以部分地或全部被其它窗口遮住，所以在有开窗口能力的多任务计算机系统中运行的应用程序，不允许为了产生与这些应用程序有关的显示而被直接写入到显示适配器中去。

通常，在这种计算机系统中的应用程序必须请求窗口管理器将数据传送到属于它的屏幕上去。通过“剪取”输出请求并摈弃来自应用程序但应位于一个程序在屏幕上形成的窗口或部分窗口之外的那部分图表或文字的输出，以软件为基础的窗口管理器保证一个应用程序的输出只会被写到那个程序所占有的窗口上。这种剪取通常是一个软件为基础的实用程序完成的，并且它可能是非常费时的。

最近，在交互计算机图表领域中已经有了长足的发展，大大加速了为了生成代表当今技术发展水平的复杂的计算机生成图形所需要的数据处理过程。例如，J.D.Foley和A.Van    Dan在Fundamentals    of    Interractive    Computer    Graphics，Addison    Wesley，1982中说明了这种技术。在三维交互计算机图表领域中普遍使用的技术之一是“Z缓存器”。尤其是，Z缓存器是一个简单的硬件器件，用来在光栅扫描显示器上显示计算机产生的图形时消去隐线和隐面。

过去，交互计算机图表系统一般使用专用计算机来产生通常由多个多边形组成的三维物体模型。每个多边形在三维空间中有它自己的位置和方向，以及它自己的颜色和强度信息。

由计算机系统显示三维物体需要计算出每一个象素的颜色/强度值。对于正在屏幕上显示的物体的一给定方向，显示屏幕上的一个象素可能来自该物体的一个以上的多边形。在这样的系统中显示的象素值来自从观察者到所讨论的这个象素的视线上最前面的那个多边形。

当在这种计算机图表系统中显示一个三维物体的图形时，将按某种顺序来处理组成这个物体的多边形。这个顺序可以是这些多边形被遇到时的自然顺序，这取决于定义这个物体的数据结构的构成方法，或者，它可以按某种使输出过程更容易的方法贮存起来。例如，多边形可以按深度（Z值）贮存起来，以便离观察者较远的那些多边形被首先遇到。这种分选通常是在计算机图表系统中完成的，这样就可通过按分选的顺序处理各多边形、并对于每个多边形在被那个多边形覆盖的象素中插入适当值的方法在屏幕上显示任何特定的场景。一个象素可以被写入若干次，这取决于在任一给定的三维物体中有多少个多边形与在屏幕上由这个象素所定义的点重迭。由于多边形是按深度分选的，写到任一象素上的最后一个值将是那个象素上最近的多边形的值。换句话说，离观察者最近的那些多边形将遮住后面较远的多边形。

已经发现，按深度分选多边形通常并不是所希望的，因为它需要很长的处理时间，还因为这种分选并不能防止错误操作。例如，在三维空间中措综复杂地彼此交叉或彼此重迭的多边形未必就能根据一个Z值来进行分选;因此，如果分选是要完全精确的，实际上就需要对每个象素都进行分选。如果这个物体被旋转，或相对于背景运动，或相对于屏幕中的其它物体运动，或者，如果观察者的视线变化了，那末就必须重新做这种分选。