[发明专利]一种超前消隐几何引擎结构

摘要

本发明属于计算机硬件技术领域，涉及一种超前消隐几何引擎结构。本发明由一个7级功能流水线、几何参数存储单元和多个不同功能的访问接口组成。7个功能流水线从前到后依次为图元装配单元、投影变换单元、背面消隐单元、平面剪裁单元、三维剪裁单元、视窗变换单元，以及图元光栅化单元。访问接口包括几何图元顶点数据输入接口、控制寄存器读写访接口、图形状态参数访问接口、名字堆栈错误状态反馈接口、选择与反馈数据记录接口、像素数据输出接口组成。本发明能够显著降低几何引擎中平面剪裁单元、三维剪裁单元、视窗变换单元，以及图元光栅化单元阶段的处理工作量，从而降低图形处理延迟和功耗，提升图元处理吞吐量。

主权项

1.一种超前消隐几何引擎结构，其特征为：所述超前消隐几何引擎结构包括一个7级功能流水线、几何参数存储单元和若干个访问接口；所述7级功能流水线中包含的功能单元按照从前到后的顺序依次为图元装配单元、投影变换单元、背面消隐单元、平面剪裁单元、三维剪裁单元、视窗变换单元，以及图元光栅化单元，并按照从前到后的顺序使相邻两个功能单元互相连接；所述图元装配单元按照图元类型和装配模式对来自顶点染色器的顶点信息进行装配，形成点、线和三角形基本图元；所述投影变换单元按照用户定义的投影方式，即正视投影视景体或透视投影视景体，对图元顶点进行变换，使之按照正视或透视的方式映射到屏幕上；所述背面消隐单元能够根据用户的配置，剔除三角形图元的前面或者后面；通过背面消隐处理，将位于视野范围内不可见的三角形图元剔除，从而减轻后级流水线计算量；所述平面剪裁单元使用用户定义的剪裁平面对要绘制的3D图元进行剪裁，将剪裁掉的图元丢弃，并形成新的3D图元；所述三维剪裁单元采用投影变换中所定义视景体的六个面，对3D图元进行剪裁，将剪裁掉的图元丢弃，并形成新的3D图元；同时完成OpenGL API中定义的“选择”功能；所述视窗变换单元的3D图元通过视窗变换后，会显示在用户定义的视窗中；同时完成OpenGL API中定义的“反馈”功能；所述图元光栅化单元完成任意大小点、任意宽度直线、任意三角形的光栅化；支持直线和三角形的点画模式；实现点、线和三角形的反走样；能够实现提前深度测试，即Early-Z操作，剔除掉完全被遮挡的像素；所述几何参数存储单元用来存储OpenGL标准中定义的、与图元几何处理过程相关的所有配置参数和状态参数；所述几何参数存储单元与图元装配单元、投影变换单元、背面消隐单元、平面剪裁单元、三维剪裁单元、视窗变换单元，以及图元光栅化单元分别相连，使所述功能单元能够获取或记录各自需要的图形配置参数和状态参数。所述访问接口包括几何图元顶点数据输入接口、控制寄存器读写访问接口、图形状态参数访问接口、名字堆栈错误状态反馈接口、选择与反馈数据记录接口、像素数据输出接口。