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技術 グラフィクスシステムにおいて直接および間接テクスチャを処理するための方法および装置

出願人 任天堂株式会社
発明者 マークエムレザーロバートエイドレビンティモシージェイヴァンフック
出願日 2010年11月25日 (10年5ヶ月経過) 出願番号 2010-261958
公開日 2011年3月31日 (10年1ヶ月経過) 公開番号 2011-065677
状態 特許登録済
技術分野 イメージ生成
主要キーワード 表面ジオメトリ 結合ステージ 処理ロジック回路 関連座標 パイプライン部分 スケールユニット 要素マトリクス 動作ステージ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2011年3月31日)のものです。
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図面 (20)

解決手段

グラフィクスシステムは、効率的なテクスチャパイプラインが、論理的直接および間接テクスチャ座標データをインタリーブし、かつならびに1つのテクスチャ検索ユニットから検索した間接テクスチャルックアップデータを「再循環させて」戻すテクスチャルックアップデータフィードバック経路を提供する1つのテクスチャ座標データ処理ユニットを利用する。多目的間接テクスチャ参照が、直接テクスチャルックアップのテクスチャ座標に加算されるオフセットへ再循環テクスチャルックアップデータを変換するために、同じテクスチャ座標/座標処理ユニットを使用することによって、達成される。

効果

少数ハードウェアテクスチャ処理ユニットから任意数の論理的直接および/または間接テクスチャマッピングステージの処理を、効率化することができる。

概要

背景

多くの人々はかなりリアル恐竜エイリアン,生き生きとしたおもちゃおよび他の空想的な動物を含む映画をかつて見たことがある。そのようなアニメーションコンピュータグラフィクスによって可能とされた。そのような技術を用いて、コンピュータグラフィクスのアーティストは、各オブジェクトがどのように見えるべきかや時間の経過とともに外見上どのように変化すべきかを特定し、コンピュータは、そのオブジェクトをモデル化してテレビジョンコンピュータスクリーンのようなディスプレイに表示する。コンピュータは、表示される映像の各部分を、場面中の各オブジェクトの位置や向き,各オブジェクトを照らすように見える照明の方向,各オブジェクトの表面テクスチャ,および他の要素に正確に基づいて、色付けしまた形作るために必要な多くのタスクを実行する。

コンピュータグラフィクスの生成は複雑であるので、ここ数年前のコンピュータによって生成された3次元(3D)グラフィクスは、ほとんど高価な特殊なフライトシミュレータハイエンドグラフィクスワークステーションおよびスーパーコンピュータに限られていた。大衆は映画や高価なテレビコマーシャルにおいてこれらのコンピュータシステムによって生成された映像のいくつかを見たが、大部分の人はグラフィクスを生成しているコンピュータに対して実際に相互作用をさせることはできない。たとえば、Nintendo64(登録商標)や今や利用可能であるパソコン用の種々の3Dグラフィクスカードのような比較的安価な3Dグラフィクスプラットフォームの利用によって、このすべてが変わった。今や、家庭や会社の比較的安価なコンピュータグラフィクスシステム上でエキサイティングな3Dアニメーションやシミュレーションに対して相互作用を及ぼすことができる。

グラフィクスシステム設計者が過去に直面した問題は、ポリゴンや他の幾何学的プリミティブを有する所望のディテールの明示的なモデリングへの再分類なしに、レンダリングしたオブジェクト上にリアルに見える表面ディテールを如何に作り出すかということであった。表面ディテールはたとえば頂点間を補間するシェーディングを有する無数の小さい三角形を使ってシミュレートできるが、所望のディテールがより精細かつより複雑になると、三角形や他のプリミティブを用いる明示的なモデリングはグラフィクスシステムに高度な要求をかけ、そして実用的ではない。Eキャットマルが先駆しかつJFブリンおよびMEニューウェルが改良した別の技術は、表面上にデジタイズされたまたは合成されたイメージを「マッピング」することである。(Eキャットマルによる「曲面コンピュータディスプレイのための再分割アルゴリズム」、博士論文レポートUTEC−CSc−74−133、コンピュータ科学部門、ユタ大学、ソルトレークティ、UT、1994年12月およびJFブリンおよびMEニューウェルによる「コンピュータ生成イメージにおけるテクスチャおよび反射」、CACM、19(10)、1976年10月、452−457を参照されたい。)この方法はテクスチャマッピング(またはパターンマッピング)として知られており、そのイメージはテクスチャマップと呼ばれる(または単にテクスチャと呼ばれる)。あるいは、テクスチャマップはイメージによってよりもむしろ手順によって定義される。

典型的には、テクスチャマッピングは、2次元(2D)の直角座標空間内で定義され、かつたとえば(u,v)または(s,t)のような1対の直角テクスチャ座標を用いてパラメータ化される。テクスチャマップ内での個々の要素はしばしばテクセル(texels)と呼ばれる。各レンダリングしたピクセルにおいて、選択されたテクセルが、そのレンダリングしたオブジェクトの表面の1つまたはそれ以上の材質的な特性を代替しもしくは調整するために用いられる。この処理がしばしばテクスチャマッピングまたは「テクスチャリング」と呼ばれる。

ほとんどの3次元(3D)のグラフィクスレンダリングシステムはいまや、メモリからテクスチャを検索して、そのテクスチャを、レンダリングしたオブジェクト表面上にマッピングするためのテクスチャリングサブシステムを含む。間接またはマルチテクスチャを利用する洗練されたテクスチャリングの効果はまた、たとえばマルチテクスチャリングメタテクスチャまたはテクスチャタイリングのような可能性があるが、従来の方法は典型的には、1つのテクスチャリング回路ユニット)の出力が次のテクスチャリング回路への入力を与える多数の別々のテクスチャ検索/マッピング回路を用いるような複雑なハードウェア構成を結果的に必要とする。そのような重複する回路は本質的にそのような効果を用いないときには無駄である。オンチップでグラフィクス処理する実施例において、より以上のチップ不動産を必要とする付加的な回路は歩留り信頼性を減じ、そのシステムの全体の製作コストを大きくする。したがって、グラフィクスシステムの設計者に直面しているさらなる問題は、テクスチャマッピングハードウェアの複雑さにおける相応する増分なしに、一層洗練されたテクスチャリング効果を如何に効率的に実現するかということである。

概要

グラフィクスシステムは、効率的なテクスチャパイプラインが、論理的直接および間接テクスチャ座標データをインタリーブし、かつならびに1つのテクスチャ検索ユニットから検索した間接テクスチャルックアップデータを「再循環させて」戻すテクスチャルックアップデータフィードバック経路を提供する1つのテクスチャ座標/データ処理ユニットを利用する。多目的間接テクスチャ参照が、直接テクスチャルックアップのテクスチャ座標に加算されるオフセットへ再循環テクスチャルックアップデータを変換するために、同じテクスチャ座標/座標処理ユニットを使用することによって、達成される。少数のハードウェアテクスチャ処理ユニットから任意数の論理的直接および/または間接テクスチャマッピングステージの処理を、効率化することができる。

目的

Eキャットマルが先駆しかつJFブリンおよびMEニューウェルが改良した別の技術は、表面上にデジタイズされたまたは合成されたイメージを「マッピング」することである

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

テクスチャデータを含むメモリを有するグラフィクスシステムにおける間接テクスチャ参照方法であって、(a) データトリプレットを発生するために間接テクスチャ座標を使用し、(b) 発生したトリプレットに少なくとも部分的に基づいてテクスチャ座標検索し、そして(c)プリミティブ上へ所定のテクスチャデータをマッピングするために少なくとも検索したテクスチャ座標を使用する、間接テクスチャ参照方法。

請求項2

使用ステップ(a) は、テクスチャメモリにおいて、間接テクスチャ座標を介してトリプレットをマッピングするアレイを参照するステップを含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項3

使用ステップ(a) は、メモリにストアされたテクスチャマップから所定のトリプレットデータを取り出すステップを含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項4

使用ステップ(c) は、テクスチャメモリにおいて、検索したテクスチャ座標を介してカラー値データをマッピングするアレイを参照するステップを含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項5

検索ステップ(b) はマトリクス乗算演算を行い、その演算において、複数の所定の定数および/または可変スカラ要素を含む第1マトリクスが、検索したデータトリプレットを含む第2マトリクスによって乗算される、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項6

トリプレットはs,tおよびuテクスチャ座標オフセットを含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項7

トリプレットは3つの8ビット2進値を含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項8

トリプレットは3つの5ビット2進値を含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項9

トリプレットは3つの4ビット2進値を含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項10

トリプレットは3つの3ビット2進値を含む、請求項1記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項11

第1マトリクスは1つまたはそれ以上の所定のテクスチャ座標のスカラ関数である要素を含む、請求項5記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項12

第1マトリクスは6つの所定のスカラ要素を含む3×2マトリクスである、請求項5記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項13

第1マトリクスは次の要素を含んで配置されるただし、sおよびtは所定のテクスチャ座標である、請求項5記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項14

第1マトリクスは次の要素を含んで配置されるただし、sおよびtは所定のテクスチャ座標である、請求項5記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項15

テクスチャメモリにストアされたかつ1組の直接テクスチャ座標または1組の間接テクスチャ座標を介してアクセスされるテクスチャデータを含むメモリを有する3Dビデオグラフィクスシステムにおいて、ポリゴン上に所定のテクスチャをマッピングするための間接テクスチャ参照方法であって、(a) テクスチャメモリにストアされたデータトリプレットを検索するために1組の間接テクスチャ座標を使用し、(b) 検索したデータトリプレットに少なくとも部分的に基づいて1組の修正テクスチャ座標を検索し、そして(c) 所定のテクスチャに対応してテクスチャメモリにストアされているテクスチャデータを参照するために1組の修正テクスチャ座標を使用する、間接テクスチャ参照方法。

請求項16

検索ステップ(b) は、少なくとも1つのマトリクス乗算演算を行うステップを含み、その演算においては複数の所定の定数および/または可変スカラ要素を含む第1マトリクスが、検索したデータトリプレットを含む第2マトリクスによって乗算される、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項17

使用ステップ(c) は、テクスチャメモリにおいて、検索したテクスチャ座標を介してカラー値データをマッピングするアレイを参照するステップを含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項18

データトリプレットは少なくとも1つのテクスチャ座標オフセットを含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項19

トリプレットはs,tおよびuテクスチャ座標オフセットを含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項20

トリプレットは3つの8ビット2進値を含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項21

トリプレットは3つの5ビット2進値を含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項22

トリプレットは3つの4ビット2進値を含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項23

トリプレットは3つの3ビット2進値を含む、請求項15記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項24

第1マトリクスは1つまたはそれ以上の所定のテクスチャ座標のスカラ関数である要素を含む、請求項16記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項25

第1マトリクスは6つの所定のスカラ要素を含む3×2マトリクスである、請求項16記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項26

第1マトリクスは次の要素を含んで配置されるただし、sおよびtは所定のテクスチャ座標である、請求項16記載の間接テクスチャ参照方法。

請求項27

第1マトリクスは次の要素を含んで配置されるただし、sおよびtは所定のテクスチャ座標である、請求項16記載の間接テクスチャ参照方法。

技術分野

0001

この発明はコンピュータグラフィクスに関し、特にたとえば、家庭用ビデオゲームプラットホームのようなインタラクティブグラフィクスシステムに関する。さらに特定的には、この発明は、グラフィクスシステムにおける直接(direct) および間接(indirect)テクスチャマッピング/処理に関する。

背景技術

0002

多くの人々はかなりリアル恐竜エイリアン,生き生きとしたおもちゃおよび他の空想的な動物を含む映画をかつて見たことがある。そのようなアニメーションはコンピュータグラフィクスによって可能とされた。そのような技術を用いて、コンピュータグラフィクスのアーティストは、各オブジェクトがどのように見えるべきかや時間の経過とともに外見上どのように変化すべきかを特定し、コンピュータは、そのオブジェクトをモデル化してテレビジョンコンピュータスクリーンのようなディスプレイに表示する。コンピュータは、表示される映像の各部分を、場面中の各オブジェクトの位置や向き,各オブジェクトを照らすように見える照明の方向,各オブジェクトの表面テクスチャ,および他の要素に正確に基づいて、色付けしまた形作るために必要な多くのタスクを実行する。

0003

コンピュータグラフィクスの生成は複雑であるので、ここ数年前のコンピュータによって生成された3次元(3D)グラフィクスは、ほとんど高価な特殊なフライトシミュレータハイエンドグラフィクスワークステーションおよびスーパーコンピュータに限られていた。大衆は映画や高価なテレビコマーシャルにおいてこれらのコンピュータシステムによって生成された映像のいくつかを見たが、大部分の人はグラフィクスを生成しているコンピュータに対して実際に相互作用をさせることはできない。たとえば、Nintendo64(登録商標)や今や利用可能であるパソコン用の種々の3Dグラフィクスカードのような比較的安価な3Dグラフィクスプラットフォームの利用によって、このすべてが変わった。今や、家庭や会社の比較的安価なコンピュータグラフィクスシステム上でエキサイティングな3Dアニメーションやシミュレーションに対して相互作用を及ぼすことができる。

0004

グラフィクスシステム設計者が過去に直面した問題は、ポリゴンや他の幾何学的プリミティブを有する所望のディテールの明示的なモデリングへの再分類なしに、レンダリングしたオブジェクト上にリアルに見える表面ディテールを如何に作り出すかということであった。表面ディテールはたとえば頂点間を補間するシェーディングを有する無数の小さい三角形を使ってシミュレートできるが、所望のディテールがより精細かつより複雑になると、三角形や他のプリミティブを用いる明示的なモデリングはグラフィクスシステムに高度な要求をかけ、そして実用的ではない。Eキャットマルが先駆しかつJFブリンおよびMEニューウェルが改良した別の技術は、表面上にデジタイズされたまたは合成されたイメージを「マッピング」することである。(Eキャットマルによる「曲面コンピュータディスプレイのための再分割アルゴリズム」、博士論文レポートUTEC−CSc−74−133、コンピュータ科学部門、ユタ大学、ソルトレークティ、UT、1994年12月およびJFブリンおよびMEニューウェルによる「コンピュータ生成イメージにおけるテクスチャおよび反射」、CACM、19(10)、1976年10月、452−457を参照されたい。)この方法はテクスチャマッピング(またはパターンマッピング)として知られており、そのイメージはテクスチャマップと呼ばれる(または単にテクスチャと呼ばれる)。あるいは、テクスチャマップはイメージによってよりもむしろ手順によって定義される。

0005

典型的には、テクスチャマッピングは、2次元(2D)の直角座標空間内で定義され、かつたとえば(u,v)または(s,t)のような1対の直角テクスチャ座標を用いてパラメータ化される。テクスチャマップ内での個々の要素はしばしばテクセル(texels)と呼ばれる。各レンダリングしたピクセルにおいて、選択されたテクセルが、そのレンダリングしたオブジェクトの表面の1つまたはそれ以上の材質的な特性を代替しもしくは調整するために用いられる。この処理がしばしばテクスチャマッピングまたは「テクスチャリング」と呼ばれる。

0006

ほとんどの3次元(3D)のグラフィクスレンダリングシステムはいまや、メモリからテクスチャを検索して、そのテクスチャを、レンダリングしたオブジェクト表面上にマッピングするためのテクスチャリングサブシステムを含む。間接またはマルチテクスチャを利用する洗練されたテクスチャリングの効果はまた、たとえばマルチテクスチャリングメタテクスチャまたはテクスチャタイリングのような可能性があるが、従来の方法は典型的には、1つのテクスチャリング回路ユニット)の出力が次のテクスチャリング回路への入力を与える多数の別々のテクスチャ検索/マッピング回路を用いるような複雑なハードウェア構成を結果的に必要とする。そのような重複する回路は本質的にそのような効果を用いないときには無駄である。オンチップでグラフィクス処理する実施例において、より以上のチップ不動産を必要とする付加的な回路は歩留り信頼性を減じ、そのシステムの全体の製作コストを大きくする。したがって、グラフィクスシステムの設計者に直面しているさらなる問題は、テクスチャマッピングハードウェアの複雑さにおける相応する増分なしに、一層洗練されたテクスチャリング効果を如何に効率的に実現するかということである。

発明が解決しようとする課題

0007

1つのソリューションは単一のテクスチャアドレシング/マッピング回路を用いて多数のテクスチャリングパス(pass)を行うことである。名目的には、このソリューションは、少なくとも、第1組のテクスチャアドレス座標を発生すること、第1テクスチャをアクセスすること、一時記憶に検索したデータをストアすること、および次のまたは後続のテクスチャリングパスにおける第2テクスチャにアクセスするときに新しい座標を計算する際に使用するために同じ組のテクスチャ座標を再度発生することを要する。この方法はハードウェアの複雑さをいくぶん減じることができるが、時間をかなり消費し、多数回にわたって同じ組のテクスチャ座標を発生/提供しなければならず、モード変更(たとえば直接および間接テクスチャリング動作モード間での切り換え)の間結果的に処理効率を低下させる。さらに、この方法によれば、グラフィクスレンダリングシステムを通るデータ処理の流れを結果的に非常に細分化(course granularity) することになり、ポリゴンのフィルレートに重大な影響を与える。

課題を解決するための手段

0008

この問題を解決しかつ3次元グラフクスシステムのためのテクスチャリング能力強化されたレパートリを提供するために、この発明は、単一のテクスチャアドレス座標/データ処理ユニットを用いることによって、比較的低いチップ足跡(chip-footprint)を達成する多目的テクスチャリングパイプライン構成を提供する。この処理ユニットは、論理的直接および間接テクスチャ座標データの処理をインタリーブし、検索した間接テクスチャルックアップデータを単一のテクスチャ検索ユニットからテクスチャアドレス座標/データ処理ユニットへ「再循環させる」ためのテクスチャルックアップデータフィードバック経路を提供する。この発明のインタリーブした座標処理および再循環/フィードバックデータ配置によれば、少数のハードウェアテクスチャ処理ユニットから任意数の論理的直接および/または間接テクスチャマッピングステージの処理を、一方で全体のデータ処理の流れにおける細分化を防止しながら、効率化することができる。

0009

この発明によって提供される1つの局面において、グラフィクス処理のテクスチャリングパイプライン部分の再循環/データフィードバック構成は、多数のレンダリングパスおよび/または一時的なテクスチャ記憶ハードウェアの必要なしに、論理的直接および間接テクスチャ処理の両方のために、単一のテクスチャルックアップ(検索)ユニットの効率的な使用および再使用を可能とする。

0010

この発明によって提供される他の局面によれば、テクスチャアドレス(座標)処理ハードウェアは、再循環/フィードバックテクスチャデータに基づく種々の座標計算を行い、かつ実質的に連続的なインタリーブされた流れ(たとえばシステムを通してのグラフィクスデータの処理の流れにおける「細分化」を回避するように)直接および間接座標データの両方を処理するように構成される。このユニークなインタリーブされた処理/データ再循環テクスチャパイプライン構成は、強化された様々の直接および間接テクスチャリングのアプリケーションを提供するために、最小量のハードウェアを使用しながら、効率的かつ柔軟性のあるテクスチャ座標処理およびテクスチャ検索/マッピング動作を可能とする。

0011

この発明によって提供される他の局面によれば、論理的直接および間接テクスチャルックアップを行うための座標データの効率的な連続処理は、単一のテクスチャ座標処理ハードウェアユニット内においてピクセル毎の直接および間接座標データの両方の処理をインタリーブすることによって達成される。たとえば、間接テクスチャ座標ストリーム中の「バブル」(不使用サイクル)を探すために、そしてテクスチャマッパ(mapper)の最大の使用のためにそのような「バブル」へ計算したテクスチャ座標データを挿入するために、セレクタが用いられ得る。

0012

この発明によって提供されるさらに他の局面によれば、ハードウェアによって実現したテクスチャリングパイプラインは、同じテクスチャデータ検索ユニット
・直接および間接テクスチャの両方のルックアップ、および
・間接テクスチャルックアップデータの供給
のために使用されかつ再使用され得るテクスチャルックアップデータフィードバック経路を含む。同じテクスチャアドレス(座標)処理ユニットが論理的直接および間接テクスチャ座標データの両方を処理するためにかつ新/修正テクスチャ座標を計算するために使用されかつ再使用され得る。

0013

この発明によって提供されるさらに他の局面によれば、1組のテクスチャマッピングパラメータが、テクスチャマッピング動作を行うように制御されるテクスチャマッピングユニット提示される。このテクスチャマッピング動作の結果は、同じテクスチャマッピングユニットの入力へフィードバックされる別の組のテクスチャマッピングパラメータを提示するために再循環されかつ使用される。テクスチャマッピングユニットはこれらの再循環されたパラメータに応答して別のテクスチャマッピング動作を実行し、さらなるテクスチャマッピング結果を提供する。

0014

第1のテクスチャマッピング動作は間接テクスチャマッピング動作を含み、第2のテクスチャマッピング動作は直接テクスチャマッピング動作を含む。直接テクスチャマッピング動作を行うためのテクスチャマッピングユニットへのテクスチャマッピングパラメータの処理および提示は、間接テクスチャマッピング動作を行うためのテクスチャマッピングパラメータの処理および提示でインタリーブされる。

0015

この発明によって提供される別の局面によれば、間接テクスチャ参照方法は、テクスチャ座標を検索するために次に使用されるデータトリプレット(triplet) を発生するために間接テクスチャ座標を使用する。検索したテクスチャ座標は、次いで、プリミティブ上へ所定のテクスチャデータをマッピングするために使用される。

0016

この発明によって提供されるさらに別の局面によれば、テクスチャメモリにストアされた検索データトリプレットが、テクスチャメモリにストアされたテクスチャデータを参照するために次いで使用される所定テクスチャに対応する1組の修正テクスチャ座標を検索するために使用される。

0017

この発明によって提供されるなおも他の局面によれば、グラフィクスシステムは
・少なくとも1つのデータ乗算器と少なくとも1つのデータ累算器との配置を含む論理的直接および間接座標データのインタリーブされた処理のためのテクスチャ座標/データ処理ユニット;
・座標/データ処理ユニットに接続されてテクスチャメモリにストアされたテクスチャデータを検索するテクスチャデータ検索ユニット;および
・さらなる処理のために検索テクスチャデータをテクスチャ座標/データ処理ユニットを通してリサイクルさせるためのテクスチャデータ検索ユニットからテクスチャ座標/データ処理ユニットへのデータフィードバック経路を備え、
・1組のテクスチャ座標に応答して検索ユニットが処理ユニットへ検索テクスチャデータを与え、レンダリングされたイメージオブジェクトの表面へテクスチャをマッピングする際に使用される修正テクスチャ座標を検索する。

0018

この発明によって提供されるなおも他の局面によれば、レンダリングされかつ表示されたイメージの表面へ1つまたはそれ以上の異なるテクスチャおよび/またはテクスチャ特性に対応するテクスチャデータを選択的にマッピングするためのテクスチャ処理システムは、マトリクス行列式)の要素によって間接テクスチャデータを乗算することによって1組のオフセットテクスチャ座標を生成するテクスチャ座標オフセットマトリクス配置を含み、そこでは、マトリクスの1つまたはそれ以上の要素が1つまたはそれ以上の所定の直接テクスチャ座標数学的な関数であり、マトリクスの1つまたはそれ以上の要素が選択的にロードされる。

0019

この発明によって提供されるさらに他の局面によれば、1組の間接テクスチャ座標がテクスチャメモリにストアされているデータトリプレットを検索するのに使用され、1組の修正テクスチャ座標がその検索したデータトリプレットの少なくとも一部に基づいて検索される。1組の修正テクスチャ座標は、次いで、テクスチャメモリにストアされたデータを検索するために使用される。これらのステップ所定数データ検索のために反復的に繰り返され、そしてその繰り返しからの結果である1組の検索テクスチャ座標がプリミティブ上に所定のテクスチャデータをマッピングするために使用される。

0020

この発明によって提供されるなおも他の局面によれば、1組の一般化したAPI(application program interface)間接テクスチャマッピング関数が、テクスチャリングパイプライン装置によって定義されかつサポートされ、その装置は、少なくとも4つの間接テクスチャ動作(間接ルックアップステージ)を行うためのかつ少なくとも8つの予め規定したテクスチャの1つおよび少なくとも8つの予め規定した組のテクスチャ座標の1つを各間接テクスチャリング動作に選択的に関連付けるためのアーギュメント(arguments:引数) を特定するのを許容する。定義したAPI間接テクスチャマッピング関数はまた、テクスチャスケールバイアスおよび座標ラップ因子、さらには多様なテクスチャ座標オフセット乗算マトリクス構成ならびにテクスチャリングパイプライン内での新/修正テクスチャルックアップ座標を計算するための関数を特定するのを許容する。

0021

この発明によって提供されるなおも他の局面によれば、テクスチャアドレス(座標)処理ユニットは、間接テクスチャルックアップから検索したテクスチャカラー/データを標準(非間接)テクスチャルックアップのテクスチャ座標に加えられるオフセットへ変換する。フィードバック経路は、テクスチャ検索ユニットからそのテクスチャ検索ユニットへテクスチャ座標を発生し/提供するために使用されるテクスチャ座標処理ユニットへのテクスチャカラー/データ出力を提供する。

0022

この発明に従ったその他の局面によれば、少なくとも1対のFIFOバッファを含む1つのテクスチャアドレス処理ユニットが、「直接」(標準非間接)および「間接」テクスチャ座標の両方の処理をインタリーブしかつ同期化するために利用され、1つのテクスチャデータ検索ユニットが、新/修正テクスチャルックアップ座標を計算するためにテクスチャアドレス処理ユニットへ間接テクスチャルックアップデータを検索しかつ再循環させるために使用される。1つの実施例においては、この検索された間接テクスチャルックアップデータは3,4,5または8ビットの多ビットの2進データトリプレットとして処理される。このデータトリプレットは、主メモリ内のテクスチャマップにアクセスするための修正オフセットテクスチャ座標を計算するために、直接座標データもしくはテクスチャアドレス処理の先のサイクル/ステージからの計算データと必要に応じて結合される前に、3×2要素のテクスチャ座標オフセットマトリクスによって乗算される。オフセットマトリクスの要素の値はプログラマブルであり、選択された所定の定数または直接座標に基づく値を使用する連続的な処理サイクル/ステージのために動的に規定されてもよい。多様なオフセットマトリクス構成が選択可能であり、プログラマブルな定数に基づく要素を含む少なくとも3つのオフセットマトリクス構成および1組の直接テクスチャ座標からの値に基づく要素を含む2つの「可変」マトリクス構成から選択可能である。検索したテクスチャデータを自由にバイアスしかつスケーリングするための回路がまた設けられる。

0023

この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。

図面の簡単な説明

0024

図1はインタラクティブコンピュータグラフィクスシステムの実施例を示す全体図である。
図2図1実施例のコンピュータグラフィクスシステムのブロック図である。
図3図2に示す実施例のグラフィクス/オーディオプロセサのブロック図である。
図4図3に示す実施例の3Dグラフィクスプロセサのブロック図である。
図4のグラフィクス/オーディオプロセサの例示的な論理フロー図である。
図6はこの発明に従って間接テクスチャ処理の論理的全体図を図解するブロック図である。
図7は標準(非間接)テクスチャルックアップの単純な基本的な例を図解する機能ブロック図である。
図8はこの発明に従った間接テクスチャルックアップの単純な基本的な例を図解する機能ブロック図である。
図9はこの発明に従って間接テクスチャ処理を実現するための例示的な物理的構成の全体図を図解するブロック図である。
図10はテクスチャアドレス(座標/データ)プロセサ動作の論理的な全体図を図解するブロック図である。
図11は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図12は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図13は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図14は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図15は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図16は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図17は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図18は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図19は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図20は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図21は直接および間接テクスチャ処理をインタリーブするための例示したテクスチャリングパイプラインにおける直接および間接データの動的な進行を図解するブロック図である。
図22はこの発明に従って間接テクスチャ処理を実現するための例示ステップを図解するフロー図である。
図23はこの発明に従った標準(非間接)テクスチャ処理の例を図解する機能動作図である。
図24はこの発明に従ってインタリーブされた標準(非間接)および間接テクスチャ処理の例を図解する機能動作図である。
図25図5に示すテクスチャ座標/バンプ処理ユニットの詳細な例を示すブロック図である。
図26図25に示す間接テクスチャルックアップデータ/座標処理ロジック(proc)の詳細な例を示すブロック図である。
図27図26処理ロジック回路(proc)によって使用される例示的なテクスチャオフセットマトリクスを示す。
図28図26の処理ロジック回路(proc)によって使用される例示的なテクスチャオフセットマトリクスを示す。
図29図26処理回路中における動作を制御するための制御ロジックレジスタの例示的なデータフィールドフォーマットを図解するブロック図である。
図30は別の互換性のある実施例を示す。
図31は別の互換性のある実施例を示す。

実施例

0025

図1対話型(インタラクティブ)3Dコンピュータグラフィクスシステム50の一例を示す。システム50は対話型3Dビデオゲームをステレオ音声とともにプレイするのに用いられ得る。これはまた多様な他のアプリケーションにも用いられ得る。

0026

この実施例において、システム50は3次元世界のディジタル表現ないしモデルをインタラクティブにかつリアルタイムに処理することができる。システム50は、任意の視点から、その世界の一部または全部を表示することができる。たとえば、システム50は、手持ちコントローラ52aおよび52bまたは他の入力デバイスからのリアルタイム入力に応答して、視点をインタラクティブに変化できる。このことによって、ゲームプレーヤは、その世界内もしくは外の誰かの目を通してその世界を見ることができる。システム50は、リアルタイム3Dインタラクティブ表示を必要としないアプリケーション(たとえば2D表示の発生やおよび/またはノンインタラクティブ表示)に使用できるが、高品質の3D映像を非常に速く表示する能力は、非常にリアルでエキサイティングなゲームプレイや他のグラフィクスインタラクション創造するのに使用され得る。

0027

システム50を用いてビデオゲームまたは他のアプリケーションをプレイするために、ユーザはまず、主ユニット54を、カラーテレビ56または他の表示装置に、両者の間にケーブル58を接続することによって、接続する。主ユニット54はカラーテレビ56を制御するためのビデオ信号およびオーディオ信号を発生する。ビデオ信号はテレビジョン画面59上に表示されている映像を制御するものであり、オーディオ信号はテレビステレオスピーカ61Lおよび61Rを通して音声として再生される。

0028

ユーザはまた主ユニット54を電源つなぐ必要がある。この電源は従来のACアダプタ(図示せず)であってよく、そのACアダプタは家庭用の標準的な壁ソケットに差し込まれ、家庭用電源を、主ユニット54を駆動するのに適した低いDC電圧信号に変換する。他の実施例ではバッテリが用いられてもよい。

0029

ユーザは主ユニット54を制御するために手持ちコントローラ52aおよび52bを用いる。コントロール60は、たとえば、3D世界内においてテレビ56に表示されているキャラクタが移動すべき方向(上または下、左または右、近づいてまたは遠ざかって)を指示するために使用され得る。コントロール60は、また他のアプリケーションのための入力(たとえばメニュー選択,ポインタカーソル制御,その他)を与える。コントローラ52は多様な形態をとり得る。この実施例においては、図示されるコントローラ52は、各々ジョイスティック,押しボタンおよび/または方向スイッチのようなコントロール60を含む。コントローラ52は、ケーブルによって、もしくは電磁波(たとえば電波または赤外線)を介してワイヤレスで、主ユニット54に接続され得る。

0030

ゲームのようなアプリケーションをプレイするために、ユーザはビデオゲームもしくはプレイしたいと思う他のアプリケーションをストアしている適宜の記憶媒体62を選択し、その記憶媒体を主ユニット54のスロット64に差し込む。記憶媒体62は、たとえば、特別にエンコードされおよび/または記号化された光学的ならびに/もしくは磁気ディスクであってよい。ユーザは主ユニット54をオンするために電源スイッチ66を操作し、主ユニットがその記憶媒体62にストアされているソフトウェアに基づいてビデオゲームもしくは他のアプリケーションを実行し始めるようにする。ユーザは主ユニットに入力を与えるためにコントローラ52を操作する。たとえば、コントロール60を操作することによってゲームもしくは他のアプリケーションをスタートさせる。他のコントロール60を動かすことによって、動画キャラクタを異なる方向に移動させ、または3D世界におけるユーザの視点を変化させる。記憶媒体62にストアされている具体的なソフトウェアによって、コントローラ52上の種々のコントロール60は異なる時間で異なる機能を達成することができる。

0031

全体システムの例
図2はシステム50の例示的なコンポーネントのブロック図であり、重要なコンポーネントは、
・主プロセサ(CPU)110,
・主メモリ112,および
・グラフィクス/オーディオプロセサ114を含む。

0032

この実施例において、主プロセサ110(たとえばIBMパワーPC750の改良版)は、手持ちコントローラ52(および/または他の入力デバイス)からの入力をグラフィクス/オーディオプロセサ114を通して受ける。主プロセサ110はユーザ入力にインタラクティブに応答し、光ディスクドライブのような大容量記憶媒体アクセス装置106を介して、たとえば外部記憶媒体62から供給されるビデオゲームもしくは他のプログラムを実行する。一例として、ビデオゲームプレイの状況では、主プロセサ110は、多様なインタラクティブ制御機能に加えて、衝突検出および動画処理を実行する。

0033

この実施例では、主プロセサ110は3Dグラフィクス/オーディオコマンドを発生し、それらをグラフィクス/オーディオプロセサ114に送る。グラフィクス/オーディオプロセサ114はこれらのコマンドを処理し、ディスプレイ59上での可視映像を生成し、ステレオスピーカ61Rおよび61Lもしくは他の適宜の音声発生デバイス上でのステレオ音声を生成する。

0034

実施例のシステム50はビデオエンコーダ120を含み、このビデオエンコーダは、グラフィクス/オーディオプロセサ114からの映像信号を受けて、その映像信号をコンピュータモニタ家庭用テレビ56のような標準的な表示装置上での表示に適したアナログおよび/またはディジタルビデオ信号に変換する。システム100はまたオーディオコーデック圧縮器伸長器)122を含み、このオーディオコーデックはディジタル化されたオーディオ信号を圧縮しかつ伸長するとともに、必要に応じてディジタルオーディオ信号のフォーマットとアナログオーディオ信号のフォーマットとの間で変換を行う。オーディオコーデック122はバッファ124を介してオーディオ入力を受けることができ、処理(たとえば、プロセサが生成したおよび/または大容量記憶媒体アクセス装置106のストリームオーディオ出力を介して受信した他のオーディオ信号とのミキシング)するために、そのオーディオ入力をグラフィクス/オーディオプロセサ114に与える。この実施例におけるグラフィクス/オーディオプロセサ114は、オーディオタスクに利用可能なオーディオメモリ126にオーディオ関連情報をストアすることができる。グラフィクス/オーディオプロセサ114は、結果的に得られるオーディオ出力信号を、圧縮およびアナログ信号への変換のために、オーディオコーデック122に与え、したがってそのオーディオ出力信号が(たとえばバッファアンプ128Lおよび128Rを介して)スピーカ61Lおよび61Rによって再生され得る。

0035

グラフィクス/オーディオプロセサ114はシステム100内に存在するであろう種々の付加的なデバイスと通信する能力を有する。たとえば、パラレルディジタルバス130は大容量記憶媒体アクセス装置106および/または他のコンポーネントと通信するために用いられる。シリアル周辺バス132は多様な周辺機器または、たとえば、
PROMおよび/またはRTC(リアルタイムクロック)134,
モデム136もしくは他のネットワークインタフェース(それはシステム100を、プログラム命令および/またはデータがダウンロードもしくはアップロードされ得るインターネットあるいは他のディジタルネットワークのようなテレコミュニケーションネットワーク138に接続する),および
フラッシュメモリ140を含む他のデバイスと通信する。
別の外部シリアルバス142は、付加的な拡張メモリ144(たとえばメモリカード)もしくは他のデバイスと通信するために使用され得る。コネクタが種々のデバイスをバス130,132および142に接続するために使用され得る。

0036

グラフィクス/オーディオプロセサの例
図3は実施例のグラフィクス/オーディオプロセサ114を示すブロック図である。或る実施例においては、グラフィクス/オーディオプロセサ114はシングルチップASICであってよい。この実施例においては、グラフィクス/オーディオプロセサ114は、
・プロセサインタフェース150,
メモリインタフェース/コントローラ152,
・3Dグラフィクスプロセサ154,
・オーディオディジタル信号プロセサ(DSP)156,
・オーディオメモリインタフェース158,
オーディオインタフェースミキサ160,
周辺コントローラ162,および
表示コントローラ164を含む。

0037

3Dグラフィクスプロセサ154はグラフィクス処理タスクを実行する。オーディオディジタル信号プロセサ156はオーディオ処理タスクを実行する。表示コントローラ164は主メモリ112からの映像情報にアクセスし、表示装置102上での表示のためにその映像情報をビデオエンコーダ120に与える。オーディオインタフェース/ミキサ160はオーディオコーデック122をインタフェースし、また異なるソースからのオーディオ(たとえば、大容量記憶媒体アクセス装置106からのオーディオストリーム,オーディオDSP156の出力,およびオーディオコーデック122を通して受ける外部オーディオ入力)をミックスすることができる。プロセサインタフェース150は主プロセサ110およびグラフィクス/オーディオプロセサ114の間のデータおよび制御インタフェースを提供する。

0038

メモリインタフェース152はグラフィクス/オーディオプロセサ114とメモリ112との間のデータおよび制御インタフェースを提供する。この実施例においては、主プロセサ110は、プロセサインタフェース150およびグラフィクス/オーディオプロセサ114の一部であるメモリインタフェース152を介して、主メモリ112にアクセスする。周辺コントローラ162はグラフィクス/オーディオプロセサ114と上で述べた種々の周辺機器との間のデータおよび制御インタフェースを提供する。オーディオメモリインタフェース158はオーディオメモリ126とのインタフェースを提供する。

0039

グラフィクスパイプラインの例
図4図3の3Dグラフィクスプロセサ154をより詳細に示すグラフィクス処理システムを示す。この3Dグラフィクスプロセサ154は、とりわけ、コマンドプロセサ200および3Dグラフィクスパイプライン180を含む。主プロセサ110はデータストリーム(たとえばグラフィクスコマンドストリームおよび表示リスト)をコマンドプロセサ200に通信する。主プロセサ110はメモリレイテンシを最小化するために2レベルキャッシュ112を有し、さらにまたグラフィクス/オーディオプロセサ114に向けられたキャッシュされていないデータストリームのための書込収集(write-gathering)バッファ111を有する。この書込収集バッファ11は部分キャッシュラインを全キャッシュラインに集め、バスの最大使用時に、グラフィクス/オーディオプロセサ114からのデータを1つのキャッシュラインに送る。

0040

コマンドプロセサ200は主プロセサ110からの表示コマンドを受け、それらを解剖し、メモリコントローラ152を介して共用メモリ112からのそのコマンドを処理するに必要な付加的なデータを入手する。コマンドプロセサ200は、2Dおよび/または3D処理およびレンダリングのために、頂点コマンドのストリームをグラフィクスパイプライン180に与える。グラフィクスパイプライン180はこれらのコマンドに基づいて映像を生成する。結果として得られた映像情報は、表示コントローラ/ビデオインタフェースユニット164によるアクセスのために主メモリ120に転送され得て、この映像情報は表示装置156上にパイプライン180のフレームバッファ出力を表示する。

0041

図5はグラフィクスプロセサ154を用いて実行される処理を図解的に示すブロック論理フロー図である。主プロセサ10は、グラフィクスコマンドストリーム210,表示リスト212および頂点アレイ214を主メモリ112にストアし、ポインタをバスインタフェース150を介してコマンドプロセサ200に送る。主プロセサ110は主メモリ110内に割り付けられた1つ以上のグラフィクスFIFOバッファ210にグラフィクスコマンドをストアする。このコマンドプロセサ200は、
・同期/フロー制御および負荷バランスのためにグラフィクスコマンドを受けかつバッファするオンチップFIFOメモリバッファ216を介して主メモリ112からのコマンドストリーム,
・オンチップコールFIFOメモリバッファ218を介して主メモリ112からの表示リスト212,および
・コマンドストリームからおよび/または主メモリ112の頂点アレイ214からの頂点アトリビュート頂点キャッシュ220を介して取り込む。

0042

コマンドプロセサ200はコマンド処理動作200aを実行し、そのコマンド処理動作200aはアトリビュート形式浮動小数点フォーマットに変換し、結果的に得られた完全頂点ポリゴンデータをレンダリング/ラスタライゼーションのためにグラフィクスパイプライン180に与える。プログラマブルメモリ調停回路130(グラフィクスメモリ要求調停回路:図4)は、グラフィクスパイプライン180,コマンドプロセサ200および表示コントローラ/ビデオインタフェースユニット164の間での共用主メモリ112へのアクセスを調停する。

0043

図4は、グラフィクスパイプライン180が
変換ユニット300,
セットアップラスタライザ400,
テクスチャユニット500,
・テクスチャ環境ユニット600,および
ピクセルエンジン700を含むことを示す。

0044

変換ユニット300は多様な2Dおよび3D変換および他の動作300a(図5)を実行する。変換ユニット300は変換処理300aに用いられるマトリクスをストアするための1つ以上のマトリクスメモリ300bを含む。変換ユニット300は、入来する頂点毎のジオメトリオブジェクト空間からスクリーン空間へ変換し、そして入来するテクスチャ座標を変換しかつ投影テクスチャ座標(300c)を計算する。変換ユニット300はまたポリゴンクリッピングカリング(clipping/culling)300dを実行する。変換ユニット300bによってまた達成される照明処理300eが、この実施例では8つまでの独立した照明について、頂点毎に照明計算を行う。変換ユニット300は、エンボス(embossed)タイプのバンプマッピング効果およびポリゴンクリッピング/カリング動作(300d)のために、テクスチャ座標を発生する(300c)。

0045

セットアップ/ラスタライザ400はセットアップユニットを含み、このセットアップユニットは、変換ユニット300からの頂点データを受け、三角形セットアップ情報を、エッジラスタライゼーション,テクスチャ座標ラスタライゼーションおよびカラーラスタライゼーションを実行する1つ以上のラスタライザユニット(400b)に送る。

0046

テクスチャユニット500は、オンチップテクスチャメモリ(TMEM)502を含んでもよく、たとえば、
・主メモリ112からのテクスチャ504の検索、
・たとえばマルチテクスチャ処理,ポストキャッシュテクスチャ伸長,テクスチャフィルタリングエンボシング,投影テクスチャの使用を通しての陰影付け,およびアルファトランスパーレンシおよびデプスを用いるBLITを含むテクスチャ処理(500a)、
・バンプマッピング,(pseudo)テクスチャおよびテクスチャタイル(tiling)効果(500b)のためのテクスチャ座標置換を計算するバンプマップ処理、および
・間接テクスチャ処理(500c)を含むテクスチャリングに関連する種々のタスクを実行する。

0047

グラフィクスパイプライン180は、種々の直接および間接テクスチャリングの特徴の実現を容易にする多目的テクスチャリングパイプラインアーキテクチャを含む。図5に示すように、このテクスチャリングパイプラインは、基本的に
・テクスチャデータルックアップ検索を行うためのテクスチャユニット500a
・テクスチャ座標/テクスチャデータ処理のための間接テクスチャ/バンプユニット500b/500c
・テクスチャルックアップデータフィードバック経路500d
・ステージ化したカラーデータおよびアルファデータ(透明データ)のブレンドのためのテクスチャ環境ユニット600を含む。

0048

ユニット500a,500bおよび500cの再使用は、たとえばマルチテクスチャリングを含む多様な興味ある効果を提供するように使用される。さらに、この発明は、これらのコンポーネントの再使用/再循環を通して、間接テクスチャリングをサポートする。ハードウェアによって実現する実施例において、テクスチャアドレス座標/バンプ処理ブロック500bおよび間接テクスチャデータ処理ブロック500cは、単一のテクスチャ座標/データ処理ユニットの一部であり、テクスチャリングパイプラインは、テクスチャユニット500aから検索したテクスチャ間接ルックアップデータがデータフィードバック接続500dを介して、テクスチャアドレス座標/バンププロセサ500b/500cへ戻されるように構成される。このテクスチャ座標/データ処理ユニットは間接テクスチャルックアップから検索したテクスチャデータを、他の(標準/非間接)テクスチャルックアップのためにテクスチャ座標に次に加えられるオフセットに変換する。

0049

上で述べたフィードバック経路配置を用いることによって、検索したテクスチャデータが、新/修正テクスチャルックアップ座標を得るためのさらなる処理/計算のためにテクスチャ処理パイプラインへ効率的に「再循環されて」戻され得る。この再循環/リサイクルテクスチャルックアップデータ配置によって、増強された多様な間接テクスチャアプリケーションを提供する間接テクスチャマッピング/処理動作を効率的かつフレキシブルにする。間接テクスチャマッピング/処理の種々のアプリケーションのいくつかは、たとえば
・テクスチャラッピング
・メタテクスチャ
・テクスチャタイルマップ
・擬似3Dテクスチャ
環境マップ化されたバンプマッピングを提供することができる。

0050

テクスチャユニット500はテクスチャ環境処理(600a)のためにフィルタされたテクスチャ値をテクスチャ環境ユニット600に出力する。テクスチャ環境ユニット600は、ポリゴンおよびテクスチャカラー/アルファ/デプスをブレンドし、また逆レンジベース(reverse range based)のフォグ効果を達成するために、テクスチャフォグ処理(600b)を実行する。テクスチャ環境ユニット600はたとえばカラー/アルファ変調,エンボシング,詳細テクスチャ,テクスチャスワッピングクランピングおよびデプスブレンディングに基づく多様な他の環境関連機能を実行する多段階を提供する。

0051

ピクセルエンジン700はデプス(z)比較(700a)およびピクセルブレンディング(700b)を実行する。この実施例では、ピクセルエンジン700はデータを埋め込み(オンチップ)フレームバッファメモリ702にストアする。グラフィクスパイプライン180は、フレームバッファおよび/またはテクスチャ情報ローカルにストアするために1つ以上の埋め込みDRAMメモリ702を含む。z比較700aは、現在有効なレンダリングモードに依存して、グラフィクスパイプライン180におけるより早い段階で実行される(たとえば、z比較は、もしアルファブレンディングが要求されていないならば早くに実行され得る)。このピクセルエンジン700は表示コントローラ/ビデオインタフェースユニット164による主メモリ112へのアクセスのために、オンチップフレームバッファ702を周期的に書き込むコピー動作700cを含む。このコピー動作700cはまた動的テクスチャ合成効果のために、埋め込みフレームバッファ702の内容を主メモリ112中のテクスチャにコピーするために使用され得る。アンチエイリアシング(anti-aliasing)および他のフィルタリングがコピー動作中に実行され得る。最終的に主メモリ112にストアされるグラフィクスパイプライン180のフレームバッファ出力は、表示コントローラ/ビデオインタフェースユニット164によってフレーム毎に読み出される。表示コントローラ/ビデオインタフェース164は表示装置56上での表示のためにディジタルRGBピクセル値を与える。
実施例の間接テクスチャリング−論理的全体図
図6はシステム50によってサポートされる間接テクスチャリングの論理的全体図を示す。この図6に図示されたような論理的全体図によれば、ラスタライザ6000がN組の間接テクスチャアドレス(座標)ADDR_A0ないしADDR_A(N-1)、およびM組の直接テクスチャアドレス(座標)ADDR_B0ないしADDR_B(M-1)を発生する。このN組の間接テクスチャ座標ADDR_A0ないしADDR_A(N-1)は、Nの対応する論理的テクスチャルックアップユニット6002,6004,6006(A0ないしA(N-1))へ送られる。各論理的テクスチャルックアップユニットは、1つの実施例では、同じ物理的なテクスチャルックアップユニットをN回再使用することによって設けられるが、これは、それの各々が独特のかつ異なるテクスチャマップであるテクスチャマップからの対応するテクセル値をルックアップ(検索)するために受信した間接テクスチャ座標を使用する。これらのルックアップ動作によって、N組の間接テクスチャルックアップ値DATA_A0ないしDATA_A(N-1)が得られ、そのルックアップ値はテクスチャアドレスプロセサ6008に与えられる。テクスチャアドレスプロセサ6008はまた、M組の直接テクスチャ座標入力ADDR_A0ないしADDR_A(N-1)を受信する。

0052

テクスチャアドレスプロセサ6008は、間接テクスチャルックアップデータおよび直接テクスチャ座標の所定の関数に基づいて、新/修正直接テクスチャアドレス(座標)ADDR_C0ないしADDR_C(K-1)を計算する。このK組の計算した直接テクスチャ座標(アドレス)ADDR_C0ないしADDR_C(K-1)の各々は、対応する論理的テクスチャルックアップユニットC0(6010)およびC1(6012)ないしC(K−1)(6014)へ送られる。1つの実施例上では、これらの論理的テクスチャユニットC0−C(K−1)は、論理的テクスチャユニットA0−A(N−1)を提供するために使用される同じ物理的テクスチャマッパを再使用することによって提供され得る。各テクスチャルックアップユニットC0ないしC(K−1)は、対応するテクスチャマップ内のテクセル値をルックアップするために、受信した座標を使用する。

0053

K組のテクスチャルックアップ値DATA_C0ないしDATA_C(K-1)は、そのテクスチャルックアップの結果として得られ、次いで、ピクセルシェーダ(shader)6016へ与えられる。ピクセルシェーダ6016は、0,1またはそれ以上の組のラスタ化グローシェーディング:Gouroud shading)カラーと一緒に、K組の受信テクスチャ値を受信する。ピクセルシェーダ6016は、次いで、たとえばビデオディスプレイフレームバッファへ送られ得るカラー出力値を生成するために、所定のシェーディング関数に従って、その受信したテクスチャ値DATA_C0ないしDATA_C(K-1)を使用する。

0054

理解を助けるために、図7および図8が、それぞれ、標準(非間接)テクスチャルックアップ動作および間接テクスチャルックアップ動作の簡単な例を図解する。図7に示すように、標準テクスチャマッピングルックアップ動作950は、少なくとも1組の標準(非間接)テクスチャ座標とテクスチャマップIDとを入力として特定する必要がある。この例についていえば、テクスチャカラーデータが、(適宜のテクスチャマップから)テクスチャユニット500a(図5)によって検索され、次いで、カラーブレンドのためにテクスチャ環境ユニット(TEV)600aに与えられる。

0055

間接テクスチャルックアップ動作の一例においては、図8に示すように、テクスチャマッピングは多数のステージ/サイクルにおいて生じる。第1ステージ中、1組の間接テクスチャ座標が間接テクスチャマッピング動作952に対応するテクスチャマップIDとともに、入力901として与えられる。次のもしくは後続のステージにおいては、間接テクスチャルックアップ952からの検索データが、入力テクスチャマップID907を使用する他の(標準)テクスチャルックアップ950のための1組の新/修正座標905を生成するために、1組の標準(非間接)テクスチャ座標903に関連して使用される。各ステージ中、種々のプログラマブルな動作909がその検索データおよび座標上で実行され、新/修正ルックアップ座標を得る。1つの実施例においては、図8の例におけるブロック952および950が、ステージ化されあるいは再循環の態様で再使用もしくはリサイクルされる同じハードウェアによって行われる。
直接および間接テクスチャアドレシングの例
図9は、直接および間接テクスチャリングを実現するためのかつインタリーブされた態様での物理的なテクスチャマッピングユニットの再使用を提供する実施例の基本的な物理的構成を示す。ラスタライザ7000は各ピクセルに関連するすべての直接および間接テクスチャアドレス座標セットを順次発生する。この実施例において、ラスタライザ7000は、ピクセルタイル(すなわち、2×2または他のピクセル領域)における4つのピクセルのための座標セットを並列に与える。しかしながら、他の実施例も可能である。図示した実施例において、ラスタライザ7000は、まず、ピクセル毎のすべての直接テクスチャ座標セット(たとえばADDR_B0ないしADDR_B(M-1))が後続するピクセル毎の間接テクスチャ座標(たとえば、DATA_A0ないしDATA_A(N-1))を発生する。各ピクセルは、実行されているテクスチャリング動作に依存して異なる量の直接および間接座標データを有する。たとえば、或るピクセルは間接テクスチャアドレシングを必要とせず関連する間接座標データを持たないが、他のピクセルは1つまたはそれ以上の間接テクスチャアドレシング動作を必要とし、1つまたはそれ以上の対応する組の関連する直接および間接座標を有する。

0056

グラフィクスパイプライン180のテクスチャ処理回路の実施例において、テクスチャ処理は同じテクスチャアドレスプロセサおよび同じテクスチャ検索ユニットを利用して達成される。テクスチャ処理ハードウェアの効率的な使用を最大にしかつパイプラインを通しての全体のデータ処理の流れにおける細分化を回避するために、ローカルな直接および間接テクスチャアドレス(座標)およびテクスチャデータのルックアップ(検索)が実質的に連続してかつインタリーブされた態様で実行される。ピクセル毎にラスタライザ7000によって発生された間接テクスチャ座標セットが、スイッチS0(7002)およびS1(7010)を介して、1つのテクスチャ検索ユニット7012へ直接送られ、他方、非間接(論理的直接)座標セットは直接座標FIFO(dFIFO)7006に置かれる。

0057

グラフィクスパイプラインの実施例において、テクスチャ検索ユニット7008はクロック毎に少なくとも1つのテクスチャ上で動作し、1つ以上のテクスチャのために状態情報およびキャッシュ記憶を維持することによって、多数のテクスチャリング作業(context::コンテキスト)を同時に取り扱うことができる。検索した間接テクスチャデータDATA_A0ないしDATA_A(N-1)はフィードバック経路7018を介して、スイッチS2から間接データFIFO(iFIFO)7004へ送られ、そこで、必要になるまで、その検索した間接テクスチャデータがストアされる。直接テクスチャ座標はスイッチS0を介して直接座標FIFO(dFIFO)7006へ送られ、それらは必要になるまでそこにストアされる。図6に関連して説明した上述の実施例において、間接データFIFO7004はN組の間接テクスチャデータを受信し、直接座標データFIFO7006はM組の直接テクスチャ座標を受信する。テクスチャアドレスプロセサ7008は次いで、入来直接テクスチャ座標および検索間接テクスチャデータの所定の関数に基づいて新たなK組のテクスチャ座標を計算する。論理的直接および間接座標の処理がインタリーブされるので、連続する間接テクスチャ動作間に介在する1つ以上の直接テクスチャ動作があるときには常に、直接座標の処理は対応する間接データの検索に遅れる。したがって、バッファ(たとえばFIFO)7004および7006は、検索した間接テクスチャルックアップデータおよび適宜の対応する組の直接座標を、それらが同時にテクスチャアドレスプロセサ7008へ与えられる前に、同期化し、再整列する。

0058

K組の計算したテクスチャ座標ADDR_C0ないしADDR_C(K-1)はKクロックに亘って順次出力される。スイッチS1(7010)は、テクスチャユニット7012へ与えるために、計算したテクスチャ座標データ(のセット)を入来間接テクスチャ座標ストリームへインタリーブする。このスイッチS1は、入来する間接テクスチャ座標ストリーム中における未使用のもしくは遊びサイクル(「バブル」)を探し、これらのサイクル中において計算したテクスチャ座標データ(のセット)を挿入することによってインタリーブする。スイッチS2(7014)は結果的に得られたテクスチャルックアップデータDATA_C0ないしDATA_C(K-1)およびラスタ化カラーをピクセルシェーダ7016へ発送する。ピクセルシェーダ(TEV)7016は所定のシェーディング関数を与え、かつたとえばビデオディスプレイフレームバッファへ次に送られる1組のカラー値を出力する。

0059

実施例のハードウェアにおいて、テクスチャアドレスプロセサの動作は次の2つの典型的な動作的な制約を利用することによって簡単になる。

0060

(1) 計算したテクスチャ座標の組の数すなわちKはラスタ化した直接テクスチャ座標の組の数すなわちMと等しい。

0061

(2) 計算したテクスチャ座標の組の値すなわちADDR_C[i]は、直接テクスチャ座標の組ADDR_B[i],少なくとも1組の間接テクスチャデータDATA_A[j]および(任意的に)先の処理ステージからの計算した結果ADDR_C[i-1]の関数f(a,b,c)である。この動作の関係は次の数1によって表される。

0062

[数1]
ADDR_C[i]=f(ADDR_B[i],DATA_A[j],ADDR_C[i-1])
図10は上述の動作的な関係に従ったテクスチャアドレス(座標/データ)プロセサ7008の実施例の論理図を示す。バッファ7009は先のサイクルからの計算したテクスチャ座標の結果をストアし、それを必要に応じて与える。注意深くFIFOをアドレスすることによって、正しい間接テクスチャDATA_A の値が適当な処理サイクル/ステージで利用可能である。
テクスチャ処理パイプラインにおけるインタリーブされた処理の例
図11図21図9の構成の動的なインタリーブ動作を図解する。これらの図は、図9循環テクスチャリングパイプラインの上述の実施例においてインタリーブされた直接および間接テクスチャ処理の結果としての連続的な処理ステージでのピクセル直接座標データおよびピクセル間接テクスチャデータの相対的な経過の一例を図解する一連のブロック図を示す。この図示した例において、最初のピクセルPX0が間接テクスチャリング動作を要求する。図11に示すように、このピクセルPX0に関連する1組の間接テクスチャ座標(PX0 IND)および対応の組の直接テクスチャ座標(PX0 DIR)がラスタライザ400によってスイッチS0でちょうどテクスチャリングパイプラインに入るように与えられる。

0063

図12において、ピクセルPX0のための間接座標PX0 IND は、スイッチS0およびS1を介して、テクスチャユニット500aに直接与えられる。ピクセルPX0のための直接座標PX0 DIR は、ピクセルPX0のための直接座標に後続し、間接座標が処理されている間の一時的な記憶のために、スイッチS0を介して、直接FIFO(dFIFO)7004に与えられる。テクスチャユニット7012はピクセルPX0のための間接座標PX0 IND に基づいて間接テクスチャルックアップを実行し、計算したデータ(図13参照)を与えるとともに、次の図14に示すように、検索した間接テクスチャルックアップデータPX0 Dataを、たとえばスイッチS2を介して、テクスチャリングパイプライン入力へ戻し与える(再循環させる)。図14に示すように、再循環された間接テクスチャルックアップデータPX0 Dataは間接FIFO(iFIFO)に与えられ、このルックアップデータは関連する直接テクスチャ座標のセットPX0 DIR と効果的に対にされる(バッファ7004および7006の間の同期化によって)。間接テクスチャルックアップデータPX0 Dataおよび直接テクスチャ座標のセットPX0 DIR は、ピクセルPX0についての新/修正テクスチャアドレス座標のセットを計算するために、テクスチャアドレスプロセサによって一緒に処理されるように用意される。テクスチャリングパイプラインはバッファ7004および7006からのこの1組の値を、テクスチャ座標(図15参照)を計算することによって消費し、このテクスチャ座標はテクスチャをマッピングしかつシェーダ図16参照)へカラー/アルファテクセルデータを与える。

0064

図14に戻って、ラスタライザが、後続するピクセルをテクスチャリングするために、スイッチS0でのテクスチャパイプライン入力にテクスチャ座標のセットを与え続けるものと仮定する。この例において、ピクセルPX0に後続する一連の後続ピクセルたとえばPX0ないしPX49は直接テクスチャリング動作だけを使用してテクスチャリングされる。ラスタライザは、ピクセル毎に、適宜の直接テクスチャ座標のセットPX1 DIR ないしPX49 DIRを与え、それらは図15に示すような直接座標FIFO(dFIFO)にスイッチS0を介して向けられる。テクスチャアドレスプロセサがピクセルPX0のための新/修正テクスチャアドレス座標を計算し終えると、そのテクスチャアドレスプロセサは直接テクスチャ座標のセットPX1 DIR (図16を参照)を受け入れる。

0065

図16によってまた示されるように、ラスタライザが、間接テクスチャリング動作を用いてテクスチャリングされるべき、ピクセルPX49に続くピクセルPX50を次に与えるものと仮定する。図17によって図解されるように、スイッチS0は、ピクセルPX50のための入来間接テクスチャ座標のセットPX50 INDをテクスチャ検索ユニット7012へ直接与える。間接テクスチャ座標に優先権を与えることは、一般に、間接テクスチャマッピングから結果的に得られた間接データが、それが必要なときまでにバッファ7004中に存在する(したがってパイプラインが動かなくなったりサイクルの浪費を防止する)ことである。しかしながら、この実施例においては、レンダリングシーケンスにおける後のピクセル(たとえばPX50)のための間接テクスチャ座標は、そのシーケンス中においてそれより早いピクセル(たとえばPX2)を検索ユニットが処理する前に、テクスチャ検索ユニット7012によって処理されることに留意されたい。この実施例のテクスチャ処理パイプラインによって提示されるこのような動的インタリービングは効率の面から見て有利である。

0066

図17に示すように、ピクセルPX50についての入来直接テクスチャ座標のセットPX50 DIRがスイッチS0を介してバッファリングのために直接座標FIFO(dFIFO)に与えられる(図17にまた示すように、直接座標のセットPX1 DIR に対応するピクセルPX1のためのテクスチャカラーPX1 TEX Color がこの時点においてテクスチャ検索ユニットによってテクスチャルックアップから出力され、スイッチS2を介してピクセルシェーダに向けられる)。

0067

次に、図18に示すように、間接座標のセットPX50 INDに基づいてテクスチャ検索ユニットがテクスチャルックアップを行った後、テクスチャ検索ユニットによって検索された間接テクスチャルックアップデータPX50 DataがスイッチS2を介して、間接テクスチャデータFIFO(iFIFO)へ再循環される。図18はまた、dFIFOからのストリーム中の次の直接座標の組PX2 DIR がテクスチャアドレスプロセサによって処理されかつスイッチS1を介してテクスチャ検索ユニットへ与えられることを示す。

0068

図19は、テクスチャ検索ユニットから出力されかつスイッチS2を介してピクセルシェーダへ向けられている直接座標のセットPX2 DIR に対応するピクセルPX2のためのテクスチャカラーPX2 TEX Color を示す。この同じ処理ステージで、バッファdFIFOからの次の直接テクスチャ座標のセットPX3 DIR がテクスチャアドレスプロセサによって処理されかつスイッチS1を介してテクスチャ検索ユニットへ与えられ、間接テクスチャルックアップデータPX50 Dataが対応のPX50の直接座標のバッファ7006を通しての伝搬を待っているバッファiFIFOにセーブされる。

0069

図20における例によって図解されるように、dFIFOにおける直接座標ストリームPX5 DIR ないしPX49 DIRは、次いで、テクスチャアドレスユニットによって処理されかつスイッチS1を介してテクスチャ検索ユニット7012に与えられる。そのストリーム中の直接座標のセットPX5 DIR ないしPX49 DIRに対応する検索テクスチャカラーの各々は、次いで、スイッチS2を介してピクセルシェーダへ与えられる。間接テクスチャルックアップデータPX50 Data(これは、dFIFO中におけるピクセルPX50のための対応する直接座標PX50 DIRと一致がとれるまでiFIFO7004中に保持される)は、すべての直接座標のセットPX5 DIR ないしPX49 DIRの挿入がすべて処理されたとき、最終的に図21に示すように開放される準備が整う。iFIFOにストアされた間接テクスチャデータPX50 Data は、次いで、それに対応する直接座標の組PX50 DIRと対にされ得て、ピクセルPX50のための新/修正テクスチャ座標の組を計算するためにテクスチャアドレスプロセサへ与えられ得る。
さらに詳細な例
図22は実施例についての間接テクスチャマッピングを行うために使用される基本的な処理ステップを示すフロー図である。図22の大部分のステップは、一般的な間接テクスチャリングAPI関数801によって設定され、この関数801はテクスチャユニット500およびテクスチャ環境ユニット600による間接テクスチャを処理するためのパラメータを設定する。

0070

システム50は、まず、間接テクスチャとしての使用のためにテクスチャイメージ/データをテクスチャメモリ502にストアする(ブロック800)。1つまたはそれ以上のAPIコマンド関数(ブロック802−810)に基づいて、コマンドプロセサ200が、次いで、特定の組の間接テクスチャ座標をテクスチャ検索ユニット500a(図5参照)へ与え、このユニット500aはテクスチャメモリ504にアクセスし、間接テクスチャルックアップデータ(図8)を検索する(ブロック952)。この例示した実施例において、1つまたはそれ以上のAPI間接テクスチャ関数801によって、グラフィクスアプリケーションがテクスチャマップとテクスチャ座標との間の関係を設定できかつ間接および直接テクスチャ参照動作を行うときにどの組のテクスチャマップと座標とが用いられるべきかを特定する。たとえば、基本的な間接テクスチャリング動作においては、1つまたはそれ以上の組の間接テクスチャ座標が特定され(ブロック802)、1つまたはそれ以上のテクスチャマップが認識され(ブロック804)、新/修正テクスチャ座標を計算するためのパラメータおよび処理順序ならびに間接テクスチャ参照の数が特定され(ブロック806)、1つまたはそれ以上のテクスチャマップが間接テクスチャとして認識され(ブロック808)、そして1組の間接テクスチャ座標が間接テクスチャマップに関連付けられる(ブロック810)。

0071

間接テクスチャルックアップ動作から検索されたデータは、さらなる処理のために、フィードバック接続500dを介して、同じテクスチャアドレス(座標)バンプ/処理回路500b/500cに「再循環して」戻される。テクスチャバンプ/処理回路500b/500cは、次いで、現在の標準(非間接)テクスチャ座標および/または予め規定されたテクスチャスケール,バイアスおよび回転データに基づいて新たなテクスチャ座標を計算する際の座標オフセット因子として、その検索した間接テクスチャルックアップデータを使用する(ブロック812)。この新/修正座標は、次いで、ポリゴンへのテクスチャマッピングのための標準直接(非間接)座標として用いられる(ブロック814;図8ブロック950)。あるいは、これらの新/修正座標はなおも別のテクスチャマッピング動作におけるテクスチャマッピングハードウェアのさらなる再循環を介しての付加的な/後続の座標計算のために再度使用され得る。この方法において、多数の間接レベルがステージ化され、1つのテクスチャ座標バンプ/処理回路500b/500cおよび1つのテクスチャ検索ユニット500aを用いて処理される。最後に、検索されたテクスチャルックアップデータは、たとえばステージ化されたカラーブレンドのために他のテクスチャとともに、テクスチャ環境ユニット600へ与えられる。
テクスチャ動作とシェーダ動作との協働の例
システム50の実施例において、上で述べた間接および直接テクスチャリング動作がテクスチャ環境ユニット600内において循環シェーダの対応するステージとともに協働する。同時係属中の「グラフィクスシステムのための再循環シェーディングツリーブレンダ」を参照されたい。

0072

図23シェーダステージと協働するために標準テクスチャマッピングを如何に設定するかの例を図解する機能図である。たとえばAPI関数によって特定されたテクスチャルックアップパラメータが標準(非間接)テクスチャ座標のセットに関連してストアされたテクスチャマップを認識する。テクスチャルックアップは、メモリにストアされたその認識されたテクスチャマップにアクセスするために、テクスチャ座標のセットを使用して行われる。検索したテクスチャルックアップデータは、次いで、カラーブレンドのために、TEVユニット600に送られる。

0073

この発明の実施例において、TEVユニット600によって、個々の処理ステージ中においてポリゴンテクスチャリングおよびシェーディングを達成するために、プログラマブルなカラーデータのブレンド動作が可能である。これらのステージは適宜のAPIコマンド関数によって予め規定される。実施例においては、16までのTEV処理ステージが予め規定され得る。各ステージには処理順序ID(番号)が割り当てられ、その順序に従って処理される。この例においては、選択されたTEV処理ステージ910は、テクスチャ座標ID914および関連のテクスチャマップID916を特定する1組のテクスチャルックアップパラメータ912に関連付けられる。適宜のテクスチャが関連座標を用いてルックアップされ、検索されたテクスチャデータが対応するTEVステージのブレンドのために与えられる。図9はこの実施例が8つまでのテクスチャおよび16までのTEVステージを提供することを示すが、別の実施例においては任意の数が使用できる。

0074

テクスチャ座標/テクスチャマップの対のリストが、GXSetNumTevステージのコマンドによって設定されるように多数の再循環ステージを使用するGXSetTevOrder コマンドによって特定された順序で、再循環テクスチャユニット500およびテクスチャ環境ユニット600によって処理される。図9に示す特別の例においては、APIコマンドGX_TEXCOORDIDno.7によって指定された1組のテクスチャ座標が、GX_TEXMAPID のAPIコマンドによって指定されるテクスチャマップno.3を使用する直接テクスチャマッピングを実行するために使用される。この例における具体的なテクスチャルックアップの結果は、GXSetTevOrderのAPIコマンドによって指定されるようなTEVステージ0における処理のために、テクスチャ環境ユニット600へ送られる。この例においては、no.2を指定した他の組のテクスチャ座標が、さらなるテクスチャマッピングステージ(たとえばステージno.3)におけるテクスチャマップno.4を用いるさらなるテクスチャマッピング処理において使用され、このテクスチャルックアップの結果がさらに、TEV処理ステージno.3においてテクスチャ環境ユニット600によって処理される。図23は、第5番目のテクスチャルックアップステージにおいてID番号no.3によって認識される1組のテクスチャ座標およびID番号no.4によって認識されるテクスチャマップを用いる別の例のテクスチャルックアップステージno.5を示し、このテクスチャルックアップの結果はTEVステージno.5によって処理される。同様に、no.5のテクスチャ座標のセットはさらなるテクスチャマップno.6および第7番目のテクスチャルックアップおよび関連するTEV処理ステージをルックアップするために使用され、1組のテクスチャ座標no.6は第9番目のテクスチャルックアップステージにおいてテクスチャマップno.7をルックアップするために使用され、このテクスチャルックアップの結果が第9番目のTEV処理ステージを使用して処理される。GXSetTevOrderのAPIコマンドが順番を特定し、そこでは、種々のテクスチャ座標/テクスチャマップのID対がテクスチャユニット500およびテクスチャ環境ユニット600によって処理される。図23に示す具体的な順序および具体的なIDは単なる例示である。

0075

図24は循環シェーダステージと協働するために一連の標準および間接テクスチャ処理を如何に設定するかの例を図解する機能図である。この例において、選択されたTEV処理ステージは標準および間接テクスチャルックアップ動作の両方を特定する1組のテクスチャルックアップパラメータ911に関連付けられる。間接マッピングのための1組の間接ルックアップパラメータ913は間接テクスチャ座標ID904を対応するテクスチャマップID916に関連付ける。この場合、テクスチャ座標は「間接」座標として特定される。間接テクスチャルックアップが行われ、間接テクスチャルックアップの結果が、新/修正テクスチャ座標を得るために、標準テクスチャ座標と結合される。新/修正テクスチャ座標は、次いで、関連するテクスチャマップ916をアクセスするために使用され、結果的に得られたテクスチャルックアップデータが対応するTEVステージのために与えられる。

0076

図24の例において、付加的なAPIコマンドGXSetIndTexOrder,GXSetNumIndStages およびGXSetTevIndirectが間接テクスチャルックアップ動作を実施するために使用される。図示する具体的な例において、テクスチャ座標/テクスチャマップの対no.0が間接テクスチャルックアップを実行するために使用され、その間接テクスチャルックアップの結果が演算器909(図8)によって、循環処理ステージ0において指定されたテクスチャマップno.3を使用して直接テクスチャルックアップを行うために、no.7によって指定された1組のテクスチャ座標と結合される。同じようにして、テクスチャ座標/テクスチャマップの対no.1が、演算器909が対応する直接テクスチャマップno.4上でのテクスチャマッピングを行うためにテクスチャ座標のセットno.2と結合させる検索データを作るために、間接テクスチャルックアップを行うために使用される。図24に示す具体的な例において、テクスチャマップno.2を用いるさらなる間接テクスチャルックアップおよび1組のテクスチャ座標no.4が間接テクスチャルックアップの結果を与え、その結果を、演算器909が、テクスチャ座標no.3/テクスチャマップno.5の対を(TEV処理ステージno.5において)および第7番目のTEV処理ステージにおいて、1組のテクスチャ座標no.5/テクスチャマップno.6の対を使用する2つの連続する直接テクスチャルックアップのために使用する。図24に示される特別なテクスチャ座標のID番号,テクスチャマップのID番号およびTEV処理ステージの番号は単なる例示である。
API間接テクスチャ関数のコマンドの例
図23図24に示すように、1つまたはそれ以上のグラフィクスAPI関数が、直接および間接テクスチャリング動作を設定しかつ開始させるために使用される。間接テクスチャ動作およびパラメータを設定するためのAPI関数の例は以下のように規定され得る。
GXSetIndTexOrder
この関数は間接ルックアップとともに使用されるテクスチャ座標およびテクスチャマップを特定するために使用される。

0077

引数
ind_stage 影響を受けている間接ステージ
tex_coord このステージのために使用されるテクスチャ座標。或るテクスチャ座標は間接および標準ステージによって同時に共用され得る。
tex_map このステージのために使用されるテクスチャマップ。或るテクスチャマップは間接または標準テクスチャマップであり、両方のものではない。

0078

さらに詳しくいえば、引数の例は次のようである。
u8 NumIndtex; //間接テクスチャの数
GXIndTex StageID IndexTesId[]; //影響を受けている間接テクスチャ
GXTexMapID Tex_map[]; //このステージのために使用される間接テクスチャマップ(ID)
GXTexCoordID Tex_coord[]; //各間接テクスチャマップ毎の関連するテクスチャ座標
上述の関数は特定のテクスチャマップおよびテクスチャ座標を間接テクスチャマップIDネームと関連付ける。それは、或る間接ルックアップとともに使用するために、テクスチャ座標およびテクスチャマップを特定する。1つの例示において、次のような別の引数が可能であるが、特定されたテクスチャマップは間接または直接テクスチャのいずれかとして用いられ、両方には用いられない。

0079

使用例
void GXSetIndTexOrder (GXIndTex StageID ind_stage, GXTexCoordID tex_coord, GXTexMapID tex_map);
GXSetTevIndirect(GXSetIndirectTexture)
これは、或る標準TEVステージのルックアップを修正するために間接ルックアップからの結果を如何に使用するかを制御するために使用される汎用関数である。

0080

引数
tev_stage 影響を受けているTEVステージ
ind_stage このTEVステージとともに使用する間接ステージの結果
format 間接オフセットおよび間接「バンプ」アルファを使用するために間接結果から何ビットを検索するかを示す
bias_sel 間接オフセットの各コンポーネントにバイアスを加えるかどうかを示す
matrix_sel オフセットを乗算するための間接マトリクスおよびスケール値を示す
wrap_s標準テクスチャ座標のS成分とともに使用するラッピングファクタを示す
wrap_t 標準テクスチャ座標のT成分とともに使用するラッピングファクタを示す
add_prev 先のTEVステージからのテクスチャ座標結果が加えられるべきかどうかを示す
utc_lodミップマップ(mipmap)LOD計算のために未修正テクスチャ座標(GX_TRUE) を用いるか修正テクスチャ座標(GX_FALSE)を用いるかを示す
alpha_sel もしあれば、どのオフセット成分が間接「バンプ」アルファを供給するかを示す
より詳細にいうと、以下のような引数の例がある
GXTevStageID TevStageId; //TEVカラー結合ステージのIDネーム
GXIndTexStageID indStage; //このTEVステージとともに用いられる間接テクスチャステージ
CXIndTexFormat Fmt; // 間接テクスチャオフセットのフォーマット
GXIndTexBiasSel Bias; //どのオフセット(S,T)がバイアスを受けるかを選択する
GXIndTexAlphaSel AlphaSel; //間接テクスチャアルファ出力を選択する
GXIndMtxID Matrix_Sel; // テクスチャオフセットマトリクスおよびスケールを選択する
GXIndTexWrap WrapS; // 直接S座標のラップ値
GXIndTexWrap WrapT; // 直接T座標のラップ値
GXBool IndLOD; //詳細レベル(LOD)のための修正テクスチャ座標の使用
GXBool AddPrev; // 先のステージからの出力をテクスチャ座標に加える
上述の関数によって、特別のTEVステージに関連する或る間接テクスチャを処理するための種々のパラメータのすべてを設定することができる。この関数は、間接テクスチャマップをTEVカラー結合ステージに関連付け、検索した間接テクスチャルックアップデータ(カラー値)が如何にしてテクスチャ座標オフセット(すなわち、3,4,5または8ビットフォーマット)へ変換されるかを特定し、テクスチャオフセットマトリクスおよびテクスチャスケール値を選択し、テクスチャ座標ラップパラメータおよび計算した新/修正座標がミップマップテクスチャとともに詳細レベル(LOD)のために使用されるべきかどうかを特定する。この関数によって、また、先のステージ中におけるテクスチャ処理ロジック512(下に示す)からの計算した出力を現在のステージにおけるテクスチャ座標に加えるかどうかを選択することができる。

0081

使用例
void GXSetTevIndirect (GXTevStageID tev_stage, GXIndTexStageID ind_stage, GXIndTexFormat format,GXIndTexBiasSel bias_sel, GXIndTexMtxID matrix_sel, GXIndTexWrap wrap_s,GXIndTexWrap wrap_t, GXBool add_prev, GXBool utc_lod,GXIndTexAlphaSel alpha_sel) ;
GXSetIndTexMtx
この関数は3つの静的間接マトリクスの1つおよび関連するスケールファクタを設定させる。間接マトリクスおよびスケールは、標準ルックアップ中に使用させるようにオフセットを生成するために、間接ルックアップの結果を処理するために使用される。このマトリクスは、間接ルックアップカラーから検索され(かつ必要に応じてバイアスされた)[STU]オフセットによって乗算される。このマトリクスベクトル乗算において、マトリクスは左側であり、[STU]列のベクトルは右側である。

0082

マトリクス値は、符号および10小数ビット(2の補数)としてハードウェア中にストアされる。したがって、ストアされる最も小さい数は−1であり、最も大きい数は(1−1/1024)またはほぼ0.999である。+1をストアすることはできないので、すべてのマトリクス値を2で割り(したがって、+1が+0.5になる)かつ補正のためにスケール値に1を加えることが考えられる。

0083

より詳しくいうと、以下のような引数の例がある。
GXIndTexMtsID MtxId;//テクスチャオフセットマトリクスネーム
F32 Offset Matrix[3][2];//テクスチャオフセットマトリクスのためのマトリクス要素
GXIndTexFormat Fmt;//スケーリングのための指数値
上述の例のAPI関数は、ルックアップデータ処理ロジック(proc)512におけるマトリクスMおよびスケール値を設定する。検索された間接テクスチャルックアップデータ(たとえばテクスチャ座標オフセットs,t,u)はオフセットマトリクス525(M)およびスケールファクタ526によって乗算される。このオフセットマトリクスは間接処理ロジック512(以下を参照)内において使用される3×2要素のマトリクス要素を特定するAPI関数パラメータである。好ましい実施例においては、マトリクス要素は(−1,1)の範囲内にある。スケール指数はスケールファクタを設定するために使用される2のべき数指数を特定するパラメータである。スケール指数の好ましい範囲は(−32,32)である。

0084

使用例
void GXSetIndTexMtx(GXIndTexMtxID mtx_sel, f32 offset_mtx[2][3], s8 scale_exp)
GXSetIndTevOrder
上述の関数は標準非間接テクスチャマップおよびテクスチャ座標を間接テクスチャマップのIDネームに関連付ける。
GXSetTevStageID stage
GXSetTexCoordID coord
GXChannelID color
使用例
void GXSetIndTexOrder (GXIndTevStageID tev_stage, cood,GXTexCoordID cood,GXChannelID color);
GXSetNumIndStages
この関数はどれほど多くの間接ルックアップが起こるかを設定するために使用される。これらの間接ルックアップからの結果は、次いで、任意の番号の標準TEVステージのためにルックアップを変更するために使用される。
GXSetNumIndStages u8 stages
上述の関数は間接テクスチャルックアップステージの番号を設定する。

0085

使用例
void GXSetNumIndStages(u8 stages);
GXSetNumTevStages
この関数は、連続する番号のTEVステージをイネーブルする。出力ピクセルカラー(フォギングおよびブレンドの前の)が最終ステージからの結果である。最終のTEVステージはレジスタにGX_TEVPREV を書き込まなければならない。GXSetTevColorOp およびGXSetTevAlphaOp を参照。少なくとも1つのTEVステージがイネーブルされなければならない。もしZテクスチャがイネーブルされると、そのZテクスチャは最終ステージにおいてルックアップされなければならない。GXSetZTexture を参照。

0086

TEVステージへのライティングカラー,テクスチャ座標およびテクスチャマップの関連がGXSetTevOrder を用いて設定される。利用可能なテクスチャ座標の数がGXSetNumTexGens を用いて設定される。利用可能なカラーチャネルの数がGXSetNumChans を用いて設定される。

0087

GXInitがnステージを1へ設定する。

0088

引数
nStagesアクティブなTEVステージの数。最小値は1で最大値は16である。さらに詳しくいうと
GXSetNumTevStages u8 stages
上述の関数はTEVカラーブレンドステージの数を設定する。この関数はテクスチャユニット500およびテクスチャ環境ユニット600によって行われている再循環の量に関連するパラメータおよびその再循環ステージが行われるシーケンスを設定する。

0089

使用例
void GXSetNumTevStages(u8 nStages);
GXSetIndCoordTexScale
この関数は、間接ステージと標準TEVステージとの間でテクスチャ座標を共用したいとき使用される。それによって、対応する標準マップより小さい間接マップとともに使用するためにテクスチャ座標をスケールダウンすることができる。

0090

引数
ind_stage 影響を受けている間接ステージ
scale_s S座標のためのスケールファクタ
scale_t T座標のためのスケールファクタ
より詳細にいうと、引数の例は以下のようである。
GXIndTexMap ID IndTexId;// 間接テクスチャネーム
GXIndTexScale Scale S;//S座標のためのスケール値
GXIndTexScale Scale T;//T座標のためのスケール値
上述の関数は間接テクスチャ座標をスケーリングするための値を設定する。テクスチャ座標は、投影分割の後かつ標準非間接テクスチャ座標への加算の前にスケーリングされる。

0091

使用例
void GXSetIndTexCoordScale (GXIndTexStageID ind_stage,GXIndTexScale scale_s,GXIndTexScale scale_t);
この関数は、1つのTEVステージのために先のステージで計算されたものとして同じテクスチャ座標を使いたいときに使用される。このことは、GXSetTevIndBumpST についてと同じように、先のステージのテクスチャ座標が計算のために1ステージ以上必要とするときにのみ有用である。

0092

引数の例
tev_stage 変更されているTEVステージ
使用例
void GXSetTevIndRepeat(GXTevStageID tev_stage);
GXSetTevIndBumpST
この関数は環境マッピングされバンプマッピングされた間接ルックアップを設定する。この間接マップは(S,T)空間中におけるオフセットを特定する。この種のルックアップは計算のために3TEVステージを必要とする。最初の2つのTEVステージはテクスチャルックアップをディスエーブルする。3番目のステージではルックアップが実際に行われる。追加的なルックアップのために計算されたテクスチャ座標を再使用するために後続のTEVステージにおいてGXSetTevIndRepeat を使用することができる。表面ジオメトリは、各頂点において、ノーマル(normal) /バイノーマル(binormal) /タンジェント(tangents) を与えなければならない。

0093

引数の例
tev_stage 影響を受けているTEVステージ
ind_stage このTEVステージとともに使用する間接ステージの結果
matrix_selオフセットを乗算するための間接スケール値を示す
使用例
void GXSetTevIndBumpST(GXTevStageID tev_stage,GXIndTexStageID ind _stage,GXIndTexMtxID matrix_sel);
GXSetTevIndBumpXYZ
この関数は環境マッピングされバンプマッピングされた間接ルックアップを設定する。この間接マップはオブジェクト(X,Y,Z)空間中におけるオフセットを特定する。この種のルックアップは計算のために1つだけのTEVステージを要する。間接マトリクスはノーマル(法線)のためにオブジェクト空間から目の空間への変換をロードしなければならない。表面ジオメトリは各頂点での標準法線を与えるだけでよい。

0094

引数の例
tev_stage 影響を受けているTEVステージ
ind_stage このTEVステージとともに使用する間接ステージの結果
matrix_selオフセットを乗算するための間接マトリクスおよびスケール値を示す。

0095

使用例
void GXSetTevIndBumpXYZ(GXTevStageID tev_stage,GXIndTexStageID ind_stage,GXIndTexMtxID matrix_sel);
GXSetTevDirect
この関数は特定された標準TEVステージのためのすべての間接オフセットをオフするために使用される。

0096

引数の例
tev_stage 変更されているTEVステージ
使用例
void GXSetTevDirect(GXTevStageID tev_stage);
GXSetTevIndWarp
この関数によって、間接マップが、標準TEVステージルックアップとともに使用されるテクスチャ座標をワープさせまたは歪めることができる。間接マップは8ビットのオフセットを持つ必要があり、それは符号化されあるいは符号化されていない。実際に「符号化されている」ことは「バイアスされている」ことを意味し、したがって、もし符号化オフセットがGX_TRUEであれば、間接マップからルックアップされた値から128が減算される。この間接結果は標準テクスチャ座標を修正しあるいは完全に置き換えることができる。間接オフセットを修正するために間接マトリクスおよびスケールを使用することができる。

0097

引数
tev_stage 影響を受けているTEVステージ
ind_stage このTEVステージとともに使用する間接ステージの結果
signed_offsets 8ビットのオフセットが符号化/バイアス(GX_TRUE) または符号化されない(GX_FALSE)であるかを示す。
replace_mode オフセットが標準テクスチャ座標を置換すべき(GX_TRUE) かまたは(GX_FALSE)へ加算されるべきかを示す。
matrix_sel オフセットを乗算するための間接マトリクスおよびスケール値を示す。

0098

使用例
void GXSetTevIndWarp (GXTevStageID tev_stage, GXIndTexStageID ind_ stage, GXBool signed_offsets, GXBool replace_mode, GXIndTexMtxID matrix_sel);
GXSetTevIndTile
この関数は間接テクスチャを用いてテクスチャタイルを実現するために使用される。標準テクスチャマップはタイルの定義を特定するだけであることに注目されたい。ポリゴンに付与されるべきテクセルの実際の数は基本タイルサイズと間接マップのサイズとの関数である。適当なテクスチャ座標スケールを設定するために、GXSetTexCoordScaleManuallyをコールしなければならない。標準TEVステージのように間接ステージのために同じテクスチャ座標を使用するためには、GXSetIndTexScaleを使用することができる。

0099

引数の例
tev_stage 影響を受けているTEVステージ
ind_stage このTEVステージとともに用いるための間接ステージの結果
tilesize_s S次元におけるタイルのサイズ
tilesize_t T次元におけるタイルのサイズ
Tilespacing_s S次元におけるタイルの空間
Tilespacing_t T次元におけるタイルの空間
Format 使用する間接テクスチャフォーマットを示す
matrix_selオフセットにどの間接マトリクスおよびスケール値を乗算するかを示す
bias_sel 擬似3Dテクスチャのためのタイルスタック方向を示す
alpha_sel もしあれば(擬似3Dテクスチャのための)間接「バンプ」アルファを供給するオフセット成分を示す
使用例
void GXSetTevIndTile (GXTevStageID tev_stage, GXIndTexStageID ind_stage, u16 tilesize_s, u16 tilesize_t, u16 tilespacing_s, u16 tilespacing_t,
GXIndTexFormat format, GXIndTexMtxID matrix_sel, GXIndTexBiasSel bias_sel, GXIndTexAlphaSel alpha_sel);
GXSetTevIndRepeat
この関数は1つのTEVステージのために、先のステージにおいて計算されたものとして同じテクスチャ座標を使用するときに使用される。これはテクスチャ座標が計算のために1つ以上の処理サイクル/ステージを必要とするときに有用である。

0100

引数の例
Tev_stage 変更されているTEVステージ
使用例
void GXSetTevIndRepeat(GXTevStageID tev_stage);
GXSetAlphaCompare
この関数は最後のアクティブなTEVステージからのアルファ出力を使用するアルファ比較関数のためのパラメータを設定する。アクティブなTEVステージの数はGXSetTevStagesを使うことによって特定される。出力アルファは、ソースおよび宛先(フレームバッファ)ピクセルが如何に結合されるかを制御するためにブレンド式(GXSetBlendModeを参照)において用いられ得る。

0101

アルファ比較動作は数2に従って行われる。

0102

[数2]
alpha_pass=(alpha_src(comp0)(ref0)(op)(alpha_src(comp)ref1)
ここで、alpha_src は最終のアクティブなTEVステージからのアルファである。一例として、以下の式を実現できる。

0103

[数3]
alpha_pass=(alpha_src>ref0)AND(alpha_srcまたは
[数4]
alpha_pass=(alpha_src>ref0)OR(alpha_src Z比較がテクスチャリングの前または後に生じる。Z比較をテクスチャリングの前に行う場合には、ZはZテストのみに基づいて書き込まれる。もしZテストおよびアルファテストが通過するならカラーが書き込まれる。

0104

Z比較がテクスチャリングの後に行われるときには、Zテストおよびアルファテストが通過するならカラーおよびZが書き込まれる。正しくZバッファされる必要がある切り抜き形状(ビルボードツリーのような)を作るためにテクスチャを用いるときには、Zバッファリングはテクスチャリングの後にすべきである。

0105

引数の例
comp0 比較サブ関数
ref0 サブ関数0のための基準値8ビット
op サブ関数0とサブ関数1とを結合するための演算受け入れられた値:GX_AOP_AND,GX_AOP_OR,GX_AOP_XOR,GX_AOP_XNOR
comp1 比較サブ関数1
ref1 サブ関数1のための基準値8ビット
使用例
void GXSetAlphaCompare (GXCompare comp0,u8 ref0, GXAlphaOp op, GXCompare comp1, u8 ref1);
ハードウェアの実施例
或る好ましい実施例では、テクスチャユニット500およびテクスチャ環境ユニット600はグラフィックチップ上のハードウェア中に実現され、上で述べたようにテクスチャマッピング動作の効率的な再循環を提供するように設計される。さらに詳細にいえば、テクスチャアドレス座標/バンプ処理ブロック500b/500cはハードウェアにおいて実現され、テクスチャマッピングブロック500aおよびテクスチャ環境ブロック600aへの1組の適宜の入力を提供する。ブロック500aおよび600aを再循環させるために使用するシーケンスロジックに関連するブロック500bおよび500cは、ブロック500aおよび600aを効率的に再使用するために種々の再循環ステージに対して適宜のタイミングで一連の適宜の入力を提示する。或る場合には経路500dを介してフィードバックループを作り、そこでは、ブロック500aの出力が修正されかつ後の順次の再循環処理ステージにおけるその入力へ再び与えられる。このことによって、好ましい実施例において同じハードウェア回路を何回も何回も再使用/再循環させることによって実現された個別のテクスチャ処理ステージの論理シーケンスが得られる。この結果的に得られる機能性によって、追加的なハードウェアの要求なしに、任意の所望数の論理的テクスチャマッピング処理ステージを提供する。種々のテクスチャ処理ステージの各々に追加的なハードウェアを設けることは速度性能を向上するが追加的なチップ不動産およびそれに関連する複雑さの犠牲を伴う。ここで開示した技術を用いることによって、任意数の論理的テクスチャマッピングステージが単一の組のテクスチャマッピングハードウェアを用いて提供され得る。もちろん、速度性能を改善する他の実現方法において、多数のテクスチャマッピングステージを図23および図24に示すような順次にではなく並列的に行うことができるように、テクスチャマッピングハードウェアを折り返すことは可能である。同じまたは異なるテクスチャマッピングハードウェアの多数の組を提供するそのような別の実施例においてさえ、ここで開示した再循環および間接テクスチャマッピング技術を付与することは、より一般的なハードウェアの機能性および柔軟性を、特別な進歩したテクスチャマッピング効果を達成するためにアプリケーションプログラマによって特定される特別の一連のおそらく複雑なテクスチャマッピング動作またはステージに拡張する際に有用である。

0106

図25および図26は、論理的直接および/または間接テクスチャマッピングルックアップのためにテクスチャユニット500へ種々のパラメータを集めかつ提示するために使用される特別なハードウェアの一例を示す。図25はテクスチャ座標/バンプ処理ハードウェア500b/500cの実施例のハードウェアのブロック図を示し、図26図25実施例における例示の処理および計算ロジックを示す。好ましい実施例において、図25図26のハードウェアによって達成される特別の機能が、座標/バンプ処理ユニット500b/500c内のハードウェア制御ロジックレジスタ503へグラフィクスパイプラインを送る制御データによって制御される。グラフィクスパイプライン180中の各ユニット内で生じる論理的機能および計算動作は、グラフィクスパイプラインを通して分配されるレジスタデータパケット中のコマンドプロセサ200によって与えられる制御コード(ビット)によって決定される。適宜の制御コード/値が、1つまたはそれ以上のクロックサイクルの間制御を入力するための各ユニット内の制御ロジックレジスタに置かれる。

0107

テクスチャ座標処理/バンプブロック500b/500cの具体的な実施例の図25高位ブロック図を参照して、論理的直接および間接テクスチャ座標およびハードウェア制御レジスタデータは、ラスタライザ400(図5参照)からグラフィクスパイプライン180のデータバスライン501(xym)をわたって、テクスチャ座標処理/バンプユニット500b/500cへ送られる。パイプラインコマンドバス505(cmd)上のグラフィクスパイプライングローバルコマンドデータは入来テクスチャ座標が「直接」または「間接」かを特定する。直接テクスチャ座標(すなわち、標準非間接テクスチャ座標)および間接テクスチャ座標はラスタライザから、パイプラインデータバスライン507(st)を介して与えられ、グラフィクスパイプラインを通しての処理の細粒化を維持するように、実質的に連続的なインタリーブ態様において一緒に処理される。間接テクスチャルックアップデータはテクスチャユニット500aから検索され、データフィードバック経路500d(図5)に対応するテクスチャカラー/データバス518(col)を介して、座標処理/バンプユニット500b/500cへ「再循環されて」戻される。

0108

コマンドプロセサ200から受信した制御レジスタデータは間接テクスチャリング動作を制御するためにレジスタ503にストアされる。ストアされた制御レジスタデータのいくつかが、たとえば、座標/ルックアップデータ処理ロジック512(proc)(たとえば、図26におけるレジスタデータライン520によって示すように)において生じる種々の計算動作を選択しかつ制御するために利用される。コマンドデコーダおよび同期化回路sync0(502)はライン501(xym)上の入来データが1組の直接テクスチャ座標であるか間接テクスチャ座標であるかあるいは制御ロジックレジスタパケットであるかを判断する。入来直接座標はデータ同期化回路510(sync2)および処理ロジックユニット(proc)512によるさらなる処理のためにFIFOユニット506(dFIFO)へ送られる。入来間接座標はテクスチャユニット500a(図5)への通過のために出力データ同期化回路504(sync1)へ直接送られる。同期化回路sync0(502),sync1(504)およびsync2(510)は、ラスタライザ(400)からの間接および直接テクスチャ座標ならびにテクスチャユニットからの検索間接テクスチャルックアップデータのタイミングおよび取扱いを制御するためにデータルティングおよび同期化を行う。実際上、同期化回路sync0(502),sync1(504)およびsync2(510)は図9におけるスイッチS0,S1およびS2のそれぞれの機能を達成する。

0109

テクスチャユニット500aからテクスチャカラー/データフィードバックバス518(col)を介して受信した入来「リサイクル」間接テクスチャルックアップデータはFIFOユニット508(iFIFO)中に置かれる。直接座標は、FIFOユニット506のst出力において、FIFOユニット506(dFIFO)のcol出力519における入来間接テクスチャルックアップデータと整合される。同期化回路510(sync2)はさらなる座標データ整合を行い、レジスタ503中にストアされている制御ロジックコードに基づく間接テクスチャ処理動作のために1組の完全なオペランドを組み立てて処理ユニット512(proc)へ与える。これらのオペランドは、たとえば、テクスチャオフセットマトリクス要素のための乗算係数/定数や処理ユニット512(proc)内でテクスチャ座標計算を行うためのルックアップデータフォーマットパラメータを含む。座標データおよび検索間接テクスチャルックアップデータが処理ユニット512によって処理された後、結果的に得られたデータ(たとえば新/修正テクスチャ座標)は同期化回路504(sync1)へ送られ、そこで、そのデータは同期化回路502(sync0)からの間接テクスチャ座標のストリームとインタリーブされ、テクスチャ検索ユニット500aへ与えられる。

0110

間接テクスチャルックアップデータ/座標処理ユニット512(proc)中の処理および計算ロジックの図26に示す例を参照して、受信された間接テクスチャルックアップデータは3つのデータ成分(s,tおよびuテクスチャオフセットと呼ばれる)を有するデータトリプレットの形式である。成分毎のデータビットの数は、間接テクスチャリング動作における具体的な間接テクスチャマップが用いられる態様および目的に一部依存する。間接テクスチャルックアップデータはまた、透明シェーディング/ブレンドのためにグラフィクスパイプライン中のどこかで用いられる「バンプアルファデータ」を含む。colバス519上の検索された間接テクスチャルックアップデータ(たとえば、s,tおよびuオフセットデータ)はまず、フォーマット選択ブロック521を通して送られ、このブロック521は検索した間接テクスチャルックアップデータが「バンプアルファ」データであるのか3,4,5または8ビットの多ビット2進データトリプレットとして処理されるべきかを選択する。このフォーマット選択ブロックはバイアスユニット523へオフセットデータトリプレットを与え、「バンプアルファ」データはグラフィクスパイプライン中のどこかで透明ブレンドの際に使用するためにバンプアルファ選択マルチプレクサ532へ送られる。

0111

この発明の好ましい実施例では、フォーマットユニットロジックはcol入力バス519上の24ビットデータトリプレットから8,5,4または3ビットの3つのテクスチャオフセットデータ成分を検索するとともに、xymバス上の可能な出力のために5ビットのバンプアルファ選択値(bs,btおよびbu)を検索する。バイパスマルチプレクサ532は、パイプラインxymバス上へ出力されるように1つのバンプアルファ値bs,btまたはbuの選択を許容するために設けられる。任意のバイアス値がバイアスユニット523によってデータトリプレットへ与えられる。たとえば、8ビットのデータトリプレット成分が選択されたとすると、−128のバイアスがバイアスユニット523によって与えられ符号付オフセットを許容する(8ビット以下のデータトリプレット成分が使用されるならば、たとえば、+1のバイアスが与えられる)。

0112

マトリクス選択マルチプレクサ524によって、マトリクス乗算動作525を行うために、選択された直接座標または定数がロードされる。さらに、モジュロラップユニット527が、関連する標準間接テクスチャ座標上に随意的に座標ラップ動作を行うために設けられる。たとえば、API関数を用いるとすると、0,16,32,64,128または256のラップ値を特定する。

0113

マトリクス乗算動作525はマトリクス要素Mを用いてデータトリプレット上で行われる。たとえば、データトリプレットがマトリクス乗算動作525に関連する3要素ベクトルデータレジスタVにロードされ、次いで、マトリクス要素M(図23)によって乗算される。マトリクス乗算動作525は、たとえば、間接テクスチャカラーcolバス519を介して検索したs,tおよびuテクスチャオフセットトリプレットの回転、スケーリングおよび再マッピングのために使用される。マトリクス要素Mの値は可変であり、選択したマトリクス構成を使用するテクスチャ処理サイクル/ステージ毎に動的に規定され得る。好ましい実施例においては、乗算マトリクスは、選択されたロジック制御レジスタデータ520から規定される要素を含む3定数マトリクスの1つから、もしくはパイプラインst座標データバス522を介して得られる現在の直接テクスチャ座標から検索された要素を有する2つの「可変」マトリクスの1つから選択されたプログラマブルな構成を有する3×2要素マトリクスである。適宜のAPI関数を用いることによって、3つの異なる静的マトリクスもしくは2つの異なる可変マトリクスを予め規定することができ、或る間接テクスチャ動作についてどのマトリクスを使用すべきかを選択することができる。

0114

図27はマトリクスプログラマブル静的定数要素ma,mb,mc,md,meおよびmfを使用するテクスチャオフセットマトリクス乗算動作の一例を図解する。テクスチャオフセット値を与えるデータトリプレット成分s,tおよびuを含む検索間接テクスチャルックアップデータは演算のために乗数列ベクトルマトリクスとして使用される。結果的に得られた積値は1対の新/修正テクスチャ座標s′およびt′である。好ましい構成において、マトリクスの要素は−1から+1の範囲内の多ビット2進浮動小数点値によって表される。図28は2つの「可変」マトリクスの例、パイプラインst座標データバス522を介して得られる現在の直接テクスチャ座標(s,t)から検索した要素を有するマトリクスAおよびマトリクスBを図解する。再度図26を参照して、スケールロジック526は随意的なスケーリング動作を行うために設けられる。スケールユニット526はマトリクス乗算の結果をスケールする。スケールの量はユーザによって特定される2のべき数である。たとえば、API関数を用いる場合、−32から+31の範囲内の2の指数を特定することによってスケール値を選択する。このスケール値は、間接テクスチャリング動作に関連する標準テクスチャマップのサイズにわたってテクスチャオフセットを引き延ばすために使用される。

0115

ラップロジック527は随意的に、最終加算の前に、直接テクスチャ座標へ(モジュロ)ラップを与える。ラップサイズは、たとえば、制御ロジックレジスタを通るAPI関数によって特定される2のプログラマブルなべき数である。

0116

上述の処理動作が行われると、計算したオフセットが加算器528を使用して現在の直接テクスチャ座標へ加算される。この結果は、さらなる直接または間接テクスチャルックアップのために使用される新/修正テクスチャ座標となる。ステージ出力再循環バッファ530が、先の処理ステージからの計算結果を随意的に加算するのを許容する。結果的に得られた計算した新/修正座標はテクスチャ検索ユニット500aへ通過される。
制御レジスタフォーマットのハードウェアの例
図29は処理ユニット512内におけるパラメータおよび動作を規定しかつ制御するために使用されるロジック制御レジスタデータフィールドフォーマットの例を示す。たとえば、或るデータフィールドは静的マトリクス要素として使用するためにプログラマブルな定数を通過するために使用される。他のフィールドはデータトリプレットフォーマット,制御バイアスおよびスケールファクタを規定し、間接動作ステージの数を示し、あるいは処理ロジックユニット512内における動作のための他のパラメータを提供する。

0117

以下の表は、間接テクスチャ/バンプユニット500b/500cおよび処理ロジック512内での動作を制御するための制御レジスタの記述の限定されない例示を示す。

0118

0119

処理ロジックユニットにおいて、図24に示す制御レジスタのために、レジスタMTXiが3つのマトリクスのためのマトリクス要素(すなわち、i=0,1,2)を規定する。レジスタCMDiが16のTEVステージ(i=0−15)の各々のためのバンプコマンドを規定し、レジスタIMASKが8つまでのテクスチャの各々の直接または間接使用を規定する。
モード変更
実施例において、パイプライン中におけるモード変更が制御レジスタアドレス−データ対(これは、たとえば、パイプライン中の回路に関連する特別なハードウェアロジック制御レジスタのアドレスおよびその回路を制御するための適宜の制御データ/命令を含む)を、ラスタライザによって出力されるラスタライゼーションデータとインタリーブすることによって取り扱われる。この制御レジスタアドレス−データ対の情報はデータとともにグラフィクスパイプラインへ流れ落ち、それが影響するデータとともに正しい順序でインタリーブされる。したがって、大部分の随意的なモード変更はパイプラインを「フラッシング」(一掃する)ことなしに行われ得る。制御レジスタデータのためにそれの最初の宛先に届くまでにパイプライン内に多数の経路データがあるということによってモード切換は幾分複雑になっていて、たとえば、以下に例示するような動作的な制約を守ることによってより効率的な動作が得られる。

0120

(1)テクスチャアドレスプロセサ500b/500cに影響を及ぼすハードウェアの制御レジスタデータが直接テクスチャ座標FIFO(dFIFO)を通って(たとえば、スイッチS0を介して)送られる。

0121

(2)テクスチャユニット500aにおける直接コンテキストに影響を及ぼすハードウェア制御レジスタデータはテクスチャアドレスプロセサにおける直接テクスチャ座標FIFO(dFIFO)を通してテクスチャユニット500aへ送られる。

0122

(3)テクスチャユニット500aにおいて間接テクスチャリングコンテキストに影響を及ぼすハードウェア制御レジスタデータはラスタライザ400からテクスチャユニット500aへ(たとえば、スイッチS0およびS1を介して)直接送られる。

0123

(4)ピクセルシェーダ(TEV)またはフレームバッファ702に影響を及ぼすハードウェア制御レジスタデータは直接テクスチャ座標FIFO(dFIFO),テクスチャアドレスプロセサ500b/500cおよびテクスチャユニット500aを通して送られる。

0124

この発明の実施例において、可能なテクスチャリングコンテキストは、直接コンテキストまたは間接コンテキストのいずれかとして規定される。直接コンテキストは直接テクスチャデータだけを取扱い、間接コンテキストは間接テクスチャデータだけを取り扱う。たとえば、間接動作から直接動作へもしくは直接動作から間接動作への間の1つまたはそれ以上のコンテキストの定義における変更がグラフィクスパイプラインの部分的なフラッシングを必要とする。
間接テクスチャ処理結果の例
理解されるように、上で述べた直接および間接テクスチャ処理アーキテクチャを再循環させることによって極めて柔軟性のあるかつ仮想的に無限の機能性を与えることができる。アプリケーションプログラマは任意の数の直接もしくは間接テクスチャマッピング動作の任意のシーケンスを提供するために任意数の論理的テクスチャマッピングステージを含ませることができる。この強力な能力によって、アプリケーションプログラマは、多数の複雑かつ興味深いテクスチャマッピングによる視覚効果を動的に作り上げることができる。

0125

一例として、間接テクスチャはテクスチャワープ効果のために使用され得る。この例の場合、間接テクスチャは表面テクスチャを引き延ばしさもなければ歪ませるために使用される。動的な歪み効果は間接マップをスワッピングすることによって(もしくは間接マップまたは座標を修正することによって)達成され得る。この効果は或るシーン内の或る表面に付与することができもしくはこの1ステップを全体のシーンにこの効果を付与するように採用することができる。後者の場合、そのシーンはまず通常のようにレンダリングされ、次いで、テクスチャマップへコピーされる。間接テクスチャを用いて画面へマッピングされる大きな矩形を描画することができる。テクスチャワープはきらめき(shimmering)効果,特別レンズ効果,および種々の幻覚的な効果を生成するために使用され得る。

0126

他の例として、間接的な特徴はまたテクスチャタイルマップを描画することを許容する。このシナリオにおいて、1つのテクスチャマップが多様なタイルのための基本的な定義を保有する。間接テクスチャマップは、次いで、2D表面上の具体的な位置に具体的なタイルを置くために使用される。間接テクスチャによって、1つのポリゴンだけが描画されればよい。

0127

互換性のある他の実施例
上述のシステム50は上で述べた家庭用ビデオゲームコンソールの構成以外としても実現できる。たとえば、或るものは、システム50をエミュレートする異なる構成を有するプラットフォームもしくはそれと同等のものにおいて、システム50のために書かれたグラフィクスアプリケーションや他のソフトウェアを実行させることができる。もし、他のプラットフォームがシステム50のいくつかのもしくはすべてのハードウェアおよびソフトウェアリソースをエミュレートしシミュレートしおよび/または提供することができれば、その他のプラットフォームはそのソフトウェアを成功裏に実行することができる。

0128

一例として、エミュレータがシステム50のハードウェアおよび/またはソフトウェア構成(プラットフォーム)とは異なるハードウェアおよび/またはソフトウェア構成(プラットフォーム)を提供できる。そのエミュレータシステムは、それのためにアプリケーションソフトウェアが書かれているシステムのいくつかのもしくはすべてのハードウェアおよび/またはソフトウェアコンポーネンツをエミュレートしもしくはシミュレートするソフトウェアおよび/またはハードウェアコンポーネンツを含む。たとえば、エミュレータシステムはパソコンのような汎用ディジタルコンピュータを含み、それはシステム50のハードウェアおよび/またはファームウェアをシミュレートするソフトウェアエミュレータプログラムを実行する。上述のオーディオシステムのDSP処理がパソコンによってエミュレートされ得る。

0129

或る汎用ディジタルコンピュータ(たとえばIBMやマッキントッシュのパソコンおよびそれらの同等物)は、ダイレクトX(DirectX)または他の標準的な3DグラフィクスコマンドAPIsに従った3Dグラフィクスパイプラインを提供する3Dグラフィクスカードを備える。それらはまた、音声コマンドの標準的なセットに基づいて高品質のステレオ音声を提供するステレオ音声カードを備える。エミュレータソフトウェアを実行するそのようなマルチメディアのハードウェアを備えるパソコンは、システム50のグラフィクスおよび音声性能とほぼ等しい十分な性能を有する。エミュレータソフトウェアはパソコンプラットフォーム上のハードウェアリソースを制御して、それのためにゲームプログラマがゲームソフトウェアを書いた家庭用ビデオゲームコンソールプラットフォームの処理,3Dグラフィクス,音声,周辺および他の能力をシミュレートする。

0130

図30ホストプラットフォーム1201,エミュレータコンポーネント1303および記憶媒体62上のゲームソフトウェア実行可能バイナリ映像を用いる全体のエミュレーション処理を図解する。ホスト1201は、たとえばパソコン,ビデオゲームコンソールあるいは十分な計算力を有する任意の他のプラットフォームのような汎用または特定目的ディジタル計算装置である。エミュレータ1303はそのホストプラットフォーム1201上で走るソフトウェアおよび/またはハードウェアであり、記憶媒体62からのコマンド,データおよび他の情報のそのホスト1201によって実行可能な形態へのリアルタイム変換を行う。たとえば、エミュレータ1303は記憶媒体62からシステム50によって実行されるように意図された「ソース」であるバイナリ映像プログラム命令を取り込み、これらのプログラム命令をホスト1201によって実行されもしくは処理され得るターゲットとなる形態に変換する。

0131

一例として、ソフトウェアがIBMパワーPCまたは他の特定のプロセサを用いるプラットフォーム上での実行のために書かれかつホスト1201が異なる(たとえばインテル)プロセサを用いるパソコンである場合、エミュレータ1203は記憶媒体1305からの1つのもしくは一連のバイナリ映像プログラム命令を取り込み、これらのプログラム命令を1つまたはそれ以上の同等のインテルのバイナリ映像プログラム命令に変換する。エミュレータ1203はまたグラフィクス/オーディオプロセサ114によって処理されるように意図されたグラフィクスコマンドおよびオーディオコマンドを取り込みかつ/あるいは生成し、そしてホスト1201上で利用可能なハードウェアおよび/またはソフトウェアグラフィクス/オーディオ処理リソースによって処理され得る形態にこれらのコマンドを変換する。一例として、エミュレータ1303はホスト1201の特別なグラフィクスおよび/または音声ハードウェア(たとえば標準的なダイレクトX,オープンGLおよび/または音声APIs)によって処理され得るコマンドにこれらのコマンドを変換する。

0132

上で述べたビデオゲームシステムのいくつかのもしくはすべての特徴を与えるために用いられるエミュレータ1303は、また、エミュレータを使ってゲームを走らせている種々のオプションおよびスクリーンモードの選択を簡単化しもしくは自動化するグラフィックユーザインタフェースGUI)を備える。一例において、そのようなエミュレータ1303はさらにそのソフトウェアが本来的に目的とされたホストプラットフォームに比べてより増強された機能性を含むこともできる。

0133

エミュレータ内の特別なグラフィクスサポートハードウェアが図9ないし図23によって図解した実施例の間接テクスチャ参照の特徴や関数を含まない場合には、エミュレータ設計者は、次のいずれかを選択すればよい。

0134

・間接テクスチャ参照コマンドをそのグラフィクスサポートハードウェアが理解する他のグラフィクスAPIコマンドに翻訳する。

0135

・プロセサの速度に依存する性能における潜在的な低下とともに間接テクスチャ参照をソフトウェアで実現する。

0136

・間接テクスチャ参照を利用する効果を含まないレンダリングイメージを提供するように間接テクスチャ参照コマンドを「スタブする」(すなわち、無視する)。

0137

図6のフロー図は、全体としてソフトウェアで、全体的にハードウェアで、あるいはハードウェアとソフトウェアとの組み合わせによって実現できるが、好ましい実施例は、速度性能の向上や他の利点のために、これらの計算の大部分をハードウェアで行う。しかしながら、他の実施例(たとえば、非常に速いプロセサが利用可能である場合)では、類似のまたは同一のイメージ結果を与えるために、ここで述べる処理の幾つかまたはすべてをソフトウェアで実現してもよい。

0138

図31はエミュレータ1303で用いるに適したエミュレーションホストシステム1201を図解的に示す。このシステム1201は処理ユニット1203およびシステムメモリ1205を含む。システムバス1207がシステムメモリ1205を含む種々のシステムコンポーネンツを処理ユニット1203に結合する。システムバス1207は多様なバスアーキテクチャのいずれかを用いるメモリバスもしくはメモリコントローラ,周辺バスおよびローカルバスを含むいくつかのタイプのバス構造の任意のものである。システムメモリ1207はROM1252およびRAM1254を含む。起動中においてのようにパソコンシステム1201中の要素(要素)間に情報を伝送する手助けをする基本ルーチンを含む基本入力/出力システム(BIOS)1256がROM1252中にストアされる。システム1201はさらに種々のドライブおよび関連のコンピュータ読出可能な媒体を含む。ハードディスクドライブ1209が(典型的には固定の)磁気ハードディスク1211から読み出しそれへ書き込む。付加的な(たぶんオプションとしての)磁気ディスクドライブ1213が着脱可能な「フロッピィ」または他の磁気ディスク1251から読み出しかつそれへ書き込む。光ディスクドライブ1217はCD−ROMあるいは他の光学媒体のような着脱自在な光ディスク1219から読み出しかつそれへ書き込む。ハードディスクドライブ1209および光ディスクドライブ1217は、ハードディスクドライブインタフェース1221および光ディスクドライブインタフェース1225によって、システムバス1207にそれぞれ接続される。これらのドライブおよびその関連するコンピュータ読出可能な媒体は、パソコンシステム1201のためのコンピュータ読出可能な命令,データ構造プログラムモジュールゲームプログラムおよび他のデータの不揮発性の記憶媒体を提供する。他の構成では、コンピュータによってアクセス可能なデータをストアすることができる他のタイプのコンピュータ読出可能な媒体(たとえば磁気カセットフラッシュメモリカードディジタルビデオディスクベルヌーイカートリッジ,RAM,ROMあるいはその他のもの)がまた使用できる。

0139

エミュレータ1303を含む多数のプログラムモジュールがハードディスク1211,着脱可能な磁気ディスク1215,光ディスク1219および/またはシステムメモリ1205のROM1252および/またはRAM1254にストアされ得る。このようなプログラムモジュールはグラフィクス/音声APIs,1つ以上のアプリケーションプログラム,他のプログラムモジュール,プログラムデータおよびゲームデータを提供するオペレーティングシステム(OS)を含む。ユーザは、キーボード1227,ポインティングデバイス1229,マイクロフォン,ジョイスティック,ゲームコントローラ衛星アンテナ(satellite dish),スキャナあるいはその他のもののような入力デバイスを通して、パソコンシステム1201にコマンドおよび情報を入力することができる。これらのそして他の入力デバイスは、システムバス1207に結合されたシリアルポートインタフェース1231を通して処理ユニット1203に接続され得るが、パラレルポート,ゲームポートファイヤワイヤバス(Fire Wire)もしくはユニバーサルシリアルバス(USB)のような他のインタフェースによって接続されてもよい。モニタまたは他のタイプの表示デバイスがまたビデオアダプタ1235のようなインタフェースを介してシステムバス1207に接続される。

0140

システム1201はモデム1154またはインターネットのようなネットワーク1152を通しての通信を確立するための他のネットワークインタフェース手段を含む。内蔵もしくは外付けであってよいモデム1154はシリアルポートインタフェース1231を介してシステムバス123に接続される。システム1201がローカルエリアネットワーク1158を介して遠隔コンピュータ装置1150(たとえば他のシステム1201)と通信するのを許容するために、ネットワークインタフェース1156がまた設けられてもよい(もしくはそのような通信はダイヤルアップもしくは他の通信手段のようなワイドエリアネットワーク1152もしくは他の通信経路を介してもよい)。システム1201はプリンタのような周辺出力装置および他の標準的な周辺装置を含む。

0141

一例では、ビデオアダプタ1235は、マイクロソフト(Microsoft)のダイレクトX7.0、または他のバージョンのような標準的な3Dグラフィクスアプリケーションプログラマインタフェースに基づいて発行された3Dグラフィクスコマンドに応答して、高速の3Dグラフィクスレンダリングを提供する3Dグラフィクスパイプラインチップセットを含んでもよい。1組のスピーカ1237はまた、バス1207によって与えられる音声コマンドに基づいて高品質ステレオ音声を生成するハードウェアおよび埋め込みソフトウェアを提供する従来の「音声カード」のような音声生成インタフェースを介して、システムバス1207に接続される。これらのハードウェア能力によって記憶媒体1305中にストアされているソフトウェアを再生するためにシステム1201に十分なグラフィクスおよび音声の速度性能を与えることができる。

0142

上で述べたビデオゲームシステムのいくつかのもしくはすべての特徴を与えるために使用されるエミュレータ1303は、また、そのエミュレータを用いて実行しているゲームのための種々のオプションおよびスクリーンモードの選択を単純化しもしくは自動化するグラフィックユーザインタフェース(GUI)を備えてもよい。一例として、そのようなエミュレータ1303は本来的にそのソフトウェアを意図していたホストプラットフォームに比べてより増強された機能性を含んでいてもよい。

0143

最も現実的かつ好ましい実施例であると現在考えられているものに関連してこの発明が説明されたが、この発明は開示された実施例に限定されるものではなく、逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例や等価的な構成をカバーするように意図されていることを理解されたい。

0144

50 …インタラクティブ3Dコンピュータグラフィクスシステム
54 …主ユニット
110 …主プロセサ
112 …主メモリ
180 …グラフィクスパイプライン
200 …キャッシュ/コマンドプロセサ
300 …変換ユニット
400,6000 …ラスタライザ
500,6002−6006,6010−6014 …テクスチャユニット
600 …テクスチャ環境ユニット
6008 …テクスチャアドレスプロセサ
6016 …ピクセルシェーダ

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