JPH096973A - データ同期装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】コンピュータ・グラフィックス・システムにお
いて非同期に処理される色データ、深さデータ、テクス
チャ・データその他のデータを同期させる。 【解決手段】レンダリングに必要なデータを非同期に処
理するデータ・レンダリング装置のそれぞれから、一組
のデータワードの中のデータの各ワードがデータ同期装
置に送られる。データ同期装置では、各データレジスタ
が、複数の非同期データ・レンダリング装置の対応する
一つからワードを受け取って、第１の組のデータワード
に一時的に格納し、各データレジスタが第１の組のデー
タワードのワードを受け取るとき、データワードの同期
した組の一部としてそのデータワードを出力する。更
に、コントローラは、データレジスタが第１の組のデー
タワードのワードを格納しているとき、各非同期データ
・レンダリング装置が第２の組のデータワードのワード
をその対応するデータレジスタに送るのを禁止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、一般にコンピュ
ータ・グラフィックシステムにおける色データ・レンダ
リングに関連し、より具体的には、非同期データ・レン
ダリング装置の間でピクセルごとにデータを同期させる
ための方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ・グラフィックス・システ
ムは、対象物のグラフィック表現を２次元のディスプレ
イ・スクリーンに表示するために一般に使用される。現
在のコンピュータ・グラフィックス・システムは、非常
に詳細な表示を提供することができ、いろいろなアプリ
ケーションで使用される。

【０００３】典型的なコンピュータ・グラフィックス・
システムにおいて、ディスプレイ・スクリーンに表され
る対象物は、複数のグラフィックス・プリミティブに分
けられる。プリミティブは、グラフィックス・ピクチャ
の基本成分であり、点、線、ベクトルおよび三角形のよ
うな多角形を含むことがある。典型的に、ハードウェア
/ソフトウェア方式が、スクリーン上に表される１つま
たは複数の対象物の景観を表すグラフィックス・プリミ
ティブを２次元ディスプレイ・スクリーン上に描画する
ために実行される。

【０００４】典型的には、描画される３次元の対象物を
規定するプリミティブが、プリミティブ・データの観点
から各プリミティブを規定するホストコンピュータから
提供される。例えば、プリミティブが三角形であると
き、ホストコンピュータが、その頂点のx、y、z座標お
よび各頂点のR,G,B色値の観点からプリミティブを規定
することがある。レンダリング・ハードウェアが、各プ
リミティブを表すためにオンにされるディスプレイ・ス
クリーン・ピクセルおよび各ピクセルのためのR、G、B
値を計算するためにプリミティブ・データを補間する。

【０００５】初期のグラフィックス・システムは、複雑
な３次元の対象物を表現またはモデル化する十分に現実
的な態様で画像を表示することに失敗した。そのような
システムによって表示された画像は、モデル化される対
象物に存在するテクスチャ、隆起、ひっかき傷、影その
他の表面詳細のない極端にスムーズな表面を示した。

【０００６】その結果、改善された表面詳細で画像を表
示する方法が開発された。テクスチャマッピングがその
ような方法で、テクスチャと呼ばれるソースイメージを
３次元の対象物の表面にマッピングし、その後、テクス
チャ処理された３次元の対象物を２次元グラフィックス
・ディスプレイ・スクリーンにマッピングして結果の画
像を表示する。一般にテクスチャマップされた表面詳細
の属性は、色、鏡面反射、ベクトル摂動、鏡、透明度、
影、表面不規則性および粒度を含む。

【０００７】テクスチャマッピングは、テクスチャがマ
ップされつつある対象物の表示された部分の各点要素
（ピクセル）にテクスチャの１つまたは複数の点要素
（テクセル）を適用することを含む。テクスチャマッピ
ング・ハードウェアは、テクスチャ・マップのテクセル
がディスプレイ・スクリーン上でその対象物を表すピク
セルに対応する態様を示す情報を慣例的に備えている。
テクスチャ・マップの各テクセルは、２次元テクスチャ
・マップの中でのそのロケーションを識別するSおよびT
座標によって規定される。各ピクセルについて、マップ
する対応する１つまたは複数のテクセルがテクスチャ・
マップからアクセスされ、ピクセルのために生成される
最終的なR、G、B値に組み込まれて、ディスプレイ・ス
クリーン上でテクスチャ処理された対象物を表す。

【０００８】深さキューイング(depth cuing)は、より
現実的なイメージ・ディスプレイを生成するための別の
技法である。深さキューイングにおいては、ディスプレ
イ・スクリーン上で表されたビュー・ポートから表示さ
れる対象物の距離に基づいて、対象物の色が背景の色に
徐々に混合される（また、深さキュー色として知られて
いる）。深さキューイングは、たとえば、光の強度の大
気での減衰をシミュレートするのに使用される。こうし
て、対象物が観察者から遠くになるにつれてそれらはよ
り薄暗く見える。任意の色が、深さキュー(depth cue)
色として使用されることができるが、黒が最もしばしば
使用される。

【０００９】同様に、深さキューイングは、色補間され
た（明暗をつけられた）多角形およびテクスチャマップ
した多角形に適用することができる。各ピクセルのため
にR、G、B値を補間することに加えてレンダリング・ハ
ードウェアは、明暗をつけまたはテクスチャ・マップし
た多角形の各ピクセルのために深さキューのスケールフ
ァクターをも補間する。ピクセル色パラメータが、次い
でテクスチャマッピング・ハードウェアからの対応する
テクセルと混ぜ合わせられて中間のピクセル色値を提供
する。さらに、中間の色値、深さキュー色値と深さキュ
ー・スケールファクターがピクセルごとに結合され、デ
ィスプレイのための結果のピクセル色値を提供する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】テクセル、レンダリン
グ・ハードウェアによって生成された色値、および深さ
キューイング色値の混合は、色値およびテクセルのそれ
ぞれが共通のピクセルに対応するように各色値の間の１
対１の一致を必要とする。言い換えると混合操作が実行
される前に、その値は正しく対にされる。しかし、テク
スチャマッピング・ハードウェア、ラスタライザ（ラス
タ化装置）および深さキューイング・ハードウェアは、
典型的には独立に動作し、数十から数百クロック・サイ
クル同期からはずれていることがある。

【００１１】さらに、レンダリング・ハードウェアが
点、ベクトルおよび多角形プリミティブを描画するのに
対し、テクスチャマッピング・ハードウェアが典型的に
は三角形プリミティブだけを描画するので、同期問題が
悪化する。ベクトルおよび点プリミティブが、レンダリ
ング・ハードウェアによって描画された多角形の間に散
在することがある。しかし、ベクトルおよび点プリミテ
ィブが混合ハードウェアによって使用されないとき、例
としてベクトルおよび点のテクスチャマッピングまたは
深さキューイングがコンピュータ・グラフィックス・シ
ステムによって支援されないとき、テクセル、レンダリ
ング・ハードウェアによって生成された色値、および深
さキューイング色値の間の１対１の対応を判断すること
に、更に問題が存在する。

【００１２】さらに、テクセル、レンダリング・ハード
ウェアによって描画された色値および深さキューイング
値が、プリミティブごと、またプリミティブ内で異なる
シーケンスで到着することがある場合、混合ハードウェ
アが１対１の相応を判断することができなければならな
い。以上の理由のために、コンピュータ・グラフィック
ス・システム内で非同期データ・レンダリング装置によ
って提供されたデータを同期させる必要性がある。特
に、テクスチャマッピング・ハードウェアによって描画
されたテクセル、レンダリング・ハードウェアによって
描画された色値、およびレンダリング・ハードウェアに
よって生成された深さキューイング色値を同期させる必
要がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】この発明の目的は、複数
の非同期データ・レンダリング装置によって提供される
データのワードを同期させる方法および装置を提供する
ことである。

【００１４】この発明の一つの形態では、複数の非同期
データ・レンダリング装置の一つによって一組のデータ
ワードの中のデータの各ワードがデータ同期装置に提供
され、データ同期装置が、データワードの組を同期させ
て同期されたデータワードの組を生成する。データ同期
装置は、複数のデータレジスタを含む。各データレジス
タが、複数の非同期データ・レンダリング装置の対応す
る一つからデータのワードを受け取って、第１の組のデ
ータワードに一時的に格納し、データレジスタの各々が
第１の組のデータワードのデータのそのワードを受け取
るとき、各データレジスタは、データワードの同期され
た組の一部としてそのデータワードを出力する。さら
に、コントローラは、データレジスタが第１の組のデー
タワードのるデータのそのワードを格納しているとき、
各非同期データ・レンダリング装置が第２の組のデータ
ワードにおけるデータのワードをその対応するデータレ
ジスタに送るのを禁止する。

【００１５】この取り決めで、複数の非同期データ・レ
ンダリング装置によって提供されたデータの複数のワー
ドが、同期された組のデータワードへと同期される。グ
ラフィックス・システムによって表示されるプリミティ
ブの各ピクセルについて、データワードの同期した組を
提供するために、データ同期装置をグラフィックス・シ
ステム内で使用することができる。さらに、グラフィッ
クス・システムに表示されるべきプリミティブの各ピク
セルのための混合されることになっていないデータの各
ワードは、処理パイプラインをフラッシュすることなく
グラフィックス・システムの処理パイプラインの次の段
にパスされることができる。

【００１６】この発明のもう一つの形態によると、一組
のデータワードの各データワードが複数の非同期データ
・レンダリング装置の一つで描画される、データワード
の同期した組を生成するためにデータワードの組を同期
させるための方法は、第１のデータワードを第１のデー
タ・レンダリング装置から受け取り、一時的に格納する
ことを含む。この方法は、さらに第２のデータワードの
受領を待ち、第２のデータワードを受け取ると、第１の
データワードおよび第２のデータワードを含むデータワ
ードの同期した組を出力することを含む。

【００１７】この方法で、複数のデータワードがデータ
ワードの一つの同期した組にまとめられる。さらに、こ
の方法は、グラフィックス・システムによって表示され
るべき各プリミティブの各ピクセルのために、グラフィ
ックス・システムの中でデータワードの一つの同期した
組を提供するために使用することができる。さらに、グ
ラフィックス・システムのプリミティブの各ピクセルの
ためのデータワードを同期させない場合は、データワー
ドは、処理パイプラインをフラッシュすることなくグラ
フィックス・システムの処理パイプラインの次の段に出
力される。

【００１８】

【発明の実施の形態】

1. システム概要 図1は、テクスチャ・データをローカルに格納するため
にキャッシュ・メモリを備えるテクスチャマッピング・
ハードウェアを含むこの発明のグラフィックス・システ
ムの一つの実施例のブロック図である。ここで説明する
実施例は、ボードおよびチップの数、それらが分割され
る態様、バス幅およびデータ転送速度に関して単に例と
してのものであることが理解されなければならない。多
数の他の実施態様を使うことができる。図に示すように
システムは、フロントエンド・ボード10、テクスチャマ
ッピング・ボード12およびフレーム・バッファ・ボード
14を含む。フロントエンド・ボードは、52ビットのバス
16を通してホストコンピュータ15と通信する。フロント
エンド・ボードは、描画すべきプリミティブをホストコ
ンピュータからバス16を通して受け取る。プリミティブ
が三角形であるとき、頂点のようなプリミティブの部分
のすべてについてプリミティブは、x、y、zベクトル座
標データ、R、G、B色データおよびテクスチャのS、T座
標によって指定される。３次元でプリミティブを表わす
データがフロントエンド・ボード10によって、85ビット
のバス18を通してテクスチャマッピング・ボード12およ
びフレーム・バッファ・ボード14に提供される。テクス
チャマッピング・ボードが、プリミティブを表すスクリ
ーン・ディスプレイ・ピクセルを計算するために受け取
られたプリミティブ・データを補間し、各プリミティブ
・ピクセルのための対応する結果のテクスチャ・データ
を決定する。結果のテクスチャ・データが、フレーム・
バッファ・ボードに、図1の中で一つのバスとして示さ
れる5つの55ビットのバス28を通して提供される。

【００１９】フレーム・バッファ・ボード14は、各プリ
ミティブを表すディスプレイ・スクリーン上のピクセル
を計算し、各ピクセルのための対象物の色値を決定する
ために、フロントエンド・ボード10から受け取られたプ
リミティブ・データをも補間する。次いで、ピクセルご
とにフレーム・バッファ・ボードが、対象物の色値をテ
クスチャマッピング・ボードから提供された結果のテク
スチャ・データと結合し、各ピクセルのために結果の画
像R、G、B値を生成する。ディスプレイ・スクリーン
（図示しない）のピクセルを制御するために各ピクセル
のためのR、G、B色調節信号が、R、G、B線29を通してそ
れぞれ提供され、テクスチャ・マップされたプリミティ
ブを表す結果の画像がディスプレイ・スクリーン上に表
示される。

【００２０】フロントエンド・ボード10、テクスチャマ
ッピング・ボード12およびフレーム・バッファ・ボード
14のそれぞれがパイプラインされ、複数のプリミティブ
に同時に作用する。テクスチャマッピング・ボードおよ
びフレーム・バッファ・ボードが前にフロントエンド・
ボードによって提供されたプリミティブに作用する間、
フロントエンド・ボードは、ボード12および14のパイプ
ラインが満杯になるまで新しいプリミティブに作用し、
提供し続ける。フロントエンド・ボード10は、分配器チ
ップ30、3つの３次元の(3-D)幾何アクセラレータ（加速
器）チップ32A、32Bおよび32C、２次元(2-D)幾何アクセ
ラレータ・チップ34および集信装置チップ36を含む。分
配器チップ30は、X、Y、Z座標および色プリミティブ・
データをバス16を通してホストコンピュータから受け取
り、3-Dプリミティブ・データを3-D幾何アクセラレータ
・チップ32A、32Bおよび32Cに均一に分配する。このよ
うに3つのグループのプリミティブが同時に作用される
ので、システムのバンド幅（帯域幅）が増やされる。デ
ータが、40ビットのバス38Aを通して3-D幾何アクセラレ
ータ・チップ32Aおよび32Bに提供され、40ビットのバス
38Bを通して、チップ32Cに提供される。バス38Aおよび3
8Bが、60 MHzの速度でデータを転送し、2つの3-D幾何ア
クセラレータ・チップを支援するに十分なバンド幅を提
供する。

【００２１】2Dプリミティブ・データは、44ビットのバ
ス40をして2D幾何アクセラレータ・チップ34に40MHZの
速度で提供される。各3-D幾何アクセラレータ・チップ
が、受け取られたプリミティブを規定するx、y、z座標
を対応するスクリーン空間座標に変形させ、スクリーン
空間座標のための対象物のR、G、B値およびテクスチャ
のS、T値を判断し、プリミティブ四辺形を三角形に分解
し、各三角形を規定するために三角形平面方程式を計算
する。各3-D幾何アクセラレータ・チップも、複数のウ
ィンドウが表示されるとき、または、プリミティブの一
部がディスプレイ・スクリーン上に表される景観ボリュ
ームを越えて広がるとき、結果の画像の正確なスクリー
ン・ディスプレイを確保するために景観クリッピング操
作を実行する。3-D幾何アクセラレータ・チップ32A、32
Bおよび32Cからの出力データは、44ビットのバス42Aお
よび42Bを通して集信装置チップ36に60MHZの速度でそれ
ぞれ提供される。２次元幾何アクセラレータ・チップ34
は、46ビットのバス44を通して45MHZの速度で集信装置
チップ36にも出力データを提供する。集信装置チップ36
が、3-D幾何アクセラレータ・チップ32A-Cから受け取ら
れた3-Dプリミティブ出力データを結合し、それらが分
配器チップ30よる分配の前に持っていたもとの順にプリ
ミティブを並べ替え、そして、結合されたプリミティブ
出力データをバス18を通してテクスチャマッピング・ボ
ードおよびフレーム・バッファ・ボードに提供する。

【００２２】テクスチャマッピング・ボード12は、テク
スチャマッピング・チップ46およびキャッシュ・メモリ
として好ましくは準備をされる局部メモリ48を含む。発
明の好ましい実施例において、局部メモリは、複数のSD
RAM（同期ダイナミック・ランダム・アクセス・メモ
リ）チップから下で説明する理由で形成される。キャッ
シュ・メモリ48は、フレーム・バッファ・ボードで描画
中のプリミティブと関連するテクスチャMIPマップ・デ
ータを格納する。テクスチャMIPマップ・データは、ホ
ストコンピュータ15のメイン・メモリ17からバス40を通
り、2D幾何アクセラレータ・チップ34を通り、24ビット
のバス24を通してダウンロードされる。

【００２３】テクスチャマッピング・チップ46が、ディ
スプレイ・スクリーン上で描画されるべきプリミティブ
を表すプリミティブ・データをバス18通して続いて受け
取る。上で示したように、3-D幾何アクセラレータ・チ
ップ32A-Cから提供されたプリミティブは、点、線およ
び三角形を含む。テクスチャマッピング・ボードは、点
または線のテクスチャマッピングは実行しないで、三角
形プリミティブだけに作用する。三角形プリミティブを
表すデータは、少なくとも一つの頂点のためのx、y、z
対象物ピクセル座標、少くとも一つの頂点の対象物の色
R、G、B値、少くとも一つの頂点に対応するテクスチャ
・マップの一部分のS、T座標、および三角形平面方程式
を含む。テクスチャマッピング・チップ46は、対象物ピ
クセルz座標および対象物の色のR、G、B値を無視する。
チップ46は、x、yピクセル座標を補間し、プリミティブ
を表す各x、yスクリーン・ディスプレイ・ピクセルに対
応するSおよびT座標を補間する。各ピクセルのために、
テクスチャマッピング・チップが、それに対応するテク
スチャMIPマップの部分をキャッシュ・メモリからアク
セスし、そのピクセルのための、複数のテクセルの加重
平均であってよい結果のテクスチャ・データを計算す
る。一つの典型的な実施例において、キャッシュは、25
6x256テクセルの64のブロックを格納する。先行技術シ
ステムのテクスチャマッピング・ハードウェアに使われ
た局部メモリと異なり、この発明のキャッシュ・メモリ
は、大きいテクスチャのためのような、描画中のプリミ
ティブにマップするテクスチャのMIPマップの全シリー
ズを格納することはしない。むしろキャッシュ・メモリ
は、任意の時点において、MIPマップのシリーズのうち
プリミティブを実際に現在描画するのに使用する特定の
部分だけを格納する。したがって、ほとんどのアプリケ
ーションについて、描画中の画像の完全なテクスチャ・
データの一部だけが、一つの時点でキャッシュ・メモリ
に格納される。

【００２４】各テクスチャのためのMIPマップの完全な
シリーズが、準備をされて、ホストコンピュータ15のメ
イン・メモリ17に格納される。描画中のプリミティブの
各ピクセルのために、テクスチャマッピング・チップ46
が、キャッシュ・メモリ48のディレクトリをアクセス
し、テクスチャMIPマップの対応する一つまたは複数の
テクセルがキャッシュに現在あるかどうか判断する。対
応するテクセルがアクセスの時点でキャッシュ・メモリ
に格納されているならば、キャッシュ・ヒットが生じ、
テクセルがキャッシュから読み出され、テクスチャマッ
ピングにチップ46によって作用され、フレーム・バッフ
ァ・ボードにパスする結果のテクスチャ・データが計算
される。

【００２５】しかし、プリミティブ・ピクセルに対応す
るテクセルがキャッシュ・メモリに格納されていないな
らば、テクスチャマッピング・チップ46によってアクセ
スされるときキャッシュ・ミスが生じる。キャッシュ・
ミスが生じるとき、プリミティブを描画するために必要
とされたテクスチャMIPマップ・データの部分が、おそ
らく以前に格納されたデータを置き換えながらホストコ
ンピュータ15のメイン・メモリ17からキャッシュ・メモ
リ48にダウンロードされる。しかし、描画中の任意のプ
リミティブのためにMIPマップの全シリーズをダウンロ
ードする従来のテクスチャマッピング・システムと異な
り、この発明は、現にプリミティブを描画するために実
際必要とされるMIPマップのシリーズの部分またはその
現に描画された部分だけをダウンロードする。キャッシ
ュ・ミスが生じるとき、割込み制御信号がテクスチャマ
ッピング・チップ46によって生成され、ホストコンピュ
ータ15のテクスチャ割込みマネージャを開始させる。割
込み制御信号は、線94通して分配器チップ30まで提供さ
れ、分配器が線95を通してホストコンピュータに割込み
信号を提供する。

【００２６】要求されたテクスチャ・データは、ホスト
コンピュータによってそのメイン・メモリから読み出さ
れて、フロントエンド・ボードおよびテクスチャマッピ
ング・チップを通る3-Dプリミティブ描画パイプライン
をバイパスし、バス24を通してテクスチャマッピング・
ボード48にダウンロードされる。このように、キャッシ
ュ・ミス割込みが生じるとき、キャッシュ・ミスを引き
起こしたプリミティブと関連したテクスチャ・データが
メイン・メモリ17からダウンロードされている間に、フ
ロントエンド・ボードが、3-Dプリミティブに作用し続
けて、バス18を通してテクスチャマッピング・チップお
よびフレーム・バッファ・ボードに出力プリミティブ・
データを提供する。従来のテクスチャマッピング・シス
テムと対照的に、テクスチャ・データのテクスチャマッ
ピング・ハードウェアへのダウンロードは、3-Dプリミ
ティブ・パイプラインのフラッシングを必要とせず、そ
れによって、システムのバンド幅および性能を増大させ
る。

【００２７】各ピクセルのための結果のテクスチャ・デ
ータは、テクスチャマッピング・チップ46によって5つ
のバス28を通してフレーム・バッファ・ボードに提供さ
れる。5つのバス28が、フレーム・バッファ・ボード上
に備えられるそれぞれ5つのフレーム・バッファ・コン
トローラ・チップ50A、50B、50C、50Dおよび50Eに結合
され、フレーム・バッファ・コントローラ・チップに平
行して結果のテクスチャ・データを提供する。フレーム
・バッファ・コントローラ・チップ50A-Eが、関連するV
RAM（ビデオ・ランダムアクセスメモリ）チップ51A-Eの
グループにそれぞれ結合される。上で示したように、55
ビットのバス28は、各フレーム・バッファ・コントロー
ラ・チップ5OA-50Eのために、11ビットに分割される。
したがって、この発明によると、テクスチャマッピング
・ボード12と各フレーム・バッファ・チップの間でテク
セル・データを転送するために11の信号線だけが必要と
される。さらに、この発明によると、タグも識別情報
も、テクスチャ・データがどのピクセルに対応するかを
識別するために、テクスチャマッピング・ボード12とそ
れぞれのフレーム・バッファ・チップとの間で送られな
い。

【００２８】フレーム・バッファ・ボードは、4つのビ
デオ・フォーマット・チップ、52A、52B、52Cおよび52D
ならびにRAMDAC（ランダム・アクセス・メモリ・ディジ
タル／アナログ・コンバーター）54をさらに含む。フレ
ーム・バッファ・コントローラ・チップは、ディスプレ
イ・スクリーンの異なる、重複しないセグメントを制御
する。各フレーム・バッファ・コントローラ・チップが
フロントエンド・ボードからバス18を通してプリミティ
ブ・データを受け取り、バス28を通してテクスチャマッ
ピング・ボードから結果のテクスチャマッピング・デー
タを受け取る。フレーム・バッファ・コントローラ・チ
ップは、プリミティブを表すそれらのそれぞれのセグメ
ントの中で、スクリーン・ディスプレイ・ピクセル座標
および各ピクセル座標について対応する対象物のR、G、
B色値を計算するためにプリミティブ・データを補間す
る。結果のテクスチャ・データがテクスチャマッピング
・ボードから提供されるプリミティブ（すなわち、三角
形）のために、フレーム・バッファ・コントローラ・チ
ップが、ピクセルごとに対象物の色値および結果のテク
スチャ・データを結合し、ディスプレイ・スクリーン上
で表示される各ピクセルのための最終的なR、G、B値を
生成する。対象物およびテクスチャの色値が結合される
態様を規定する混合モードは、バス18を通してフロント
エンド・ボード10によって提供されるレンダリング・モ
ード・コントロールワードによって制御される。

【００２９】対象物およびテクスチャの色値が結合され
る態様は、いくらかの異なる方法で制御されることがで
きる。たとえば、置換モードにおいて、テクスチャ色値
だけがピクセルのレンダリングで使用されるよう、対象
物の色値を単にテクスチャ色値によって置き換えること
ができる。代わりに、変調モードにおいては、対象物お
よびテクスチャの色値を一緒に掛けてピクセルのための
最終的なR,G,B値を生成することができる。さらに、対
応するテクスチャ色値が対象物の色値と組み合わせされ
る態様を規定する比率を指定する色調節ワードを各テク
セルのために格納することができる。結果の色調節ワー
ドは、各ピクセルに対応する結果のテクセル・データに
ついて決定され、フレーム・バッファ・コントローラ・
チップにバス28を通して提供されることができ、この場
合、コントローラ・チップは、対応する結果のコントロ
ールワードによって指定された比率を使って、最終的な
R,G,B値を各ピクセルのために決定することができる。

【００３０】各ピクセルのためのR,G,B値を含む、フレ
ーム・バッファ・コントローラ・チップ50A-Eによって
生成された結果の画像ビデオ・データは、対応するVRAM
チップ51A-Eに格納される。40のVRAMチップがフレーム
・バッファ・ボードに位置するよう、各グループのVRAM
チップ51A-Eが8つのVRAMチップを含む。ビデオ・フォー
マット・チップ52A-Dの各々が、異なる組の10のVRAMチ
ップに接続され、これからデータを受け取る。ビデオ・
データが、VRAMチップから直列にシフトされ、64ビット
のバス58A、58B、58Cおよび58Dを通して4つのビデオ・
フォーマット・チップ52A、52B、52Cおよび52Dに33MHZ
の速度でそれぞれ提供される。ビデオ・フォーマット・
チップが、ビデオ・データをRAMDACによって扱われるよ
うにフォーマットし、３２ビットのバス60A、60B、60C
および60Dを通してRAMDAC 54に33MHZの速度でフォーマ
ットされたデータを提供する。RAMDAC 54が、転じてデ
ジタルの色データをアナログのR,G,B色調節信号に変換
し、各ピクセルのためのR,G,B制御信号をスクリーン・
ディスプレイ（図示しない）にR,G,B制御線29で提供す
る。

【００３１】発明の一つの実施例において、テクスチャ
マッピング・ボード12およびフレーム・バッファ・ボー
ド14上のハードウェアが複製されるので、あるプリミテ
ィブ・レンダリング作業が、複数のプリミティブに対し
平行して実行されることができ、それによってシステム
のバンド幅を増やすことができる。この発明のそのよう
な代替実施例が、あるハードウェアが模写されているこ
の発明のコンピュータ・グラフィックス・システムのブ
ロック図である図2に示される。図2のシステムは、4つ
の3-D幾何アクセラレータ・チップ32A、32B、32Cおよび
32D、それぞれキャッシュ・メモリ48Aおよび48Bと関連
する2つのテクスチャマッピング・チップ46Aおよび46
B、ならびにそれぞれが関連したグループのVRAMチップ
をもつ10のフレーム・バッファ・チップ50A-50Jを含
む。図2のシステムの動作は、上で説明した図1のシステ
ムの動作に似ている。あるプリミティブ・レンダリング
操作を複数のプリミティブについて平行して実行するこ
とができるので、図2の実施例におけるハードウェアの
多重化は、システムのバンド幅の増加を可能にする。

【００３２】この発明のグラフィックス・システムにお
いて、ピクセルあたりの深さキューイングも備えられて
おり、ここで図3を参照して説明する。「加速器(geomet
ry accelerator)」の名称をつけられた図3の左の部分
は、3-D加速器チップ32A、32Bおよび32C（図1）の回路
を表す。「スキャンコンバーター」の名称をつけられた
図3の右側の部分は、フレーム・バッファ・コントロー
ラ・チップ50A、50B、50C、50Dおよび50E（図1）の回路
を表す。グラフィックス・システム、特に、スキャンコ
ンバーターは、表示される対象物を三角形、ベクトルお
よび点に分解するけれども、深さキューイングは三角形
だけに適用される。加速器の辺計算ユニット110は、頂
点パラメータをホストコンピュータから受け取る。頂点
パラメータは、各頂点空間座標（x、yおよびz)につい
て、頂点で表面に垂直な単位ベクトルを示す基準座標(N
x, Ny, Nz)、色値(R, G, B, およびα)およびテクスチ
ャマッピング座標（SおよびT)を含むことができる。ア
ルファ(α)色値は、背景混合が使用されるとき対象物の
不透明度を表し、a値は、どの程度の既存の背景が使用
されるかおよびどの程度のプリミティブ色が使用される
かを決定する。辺計算ユニット110は、深さキュー・パ
ラメータをも受け取る。

【００３３】一般に、辺計算ユニットは、スキャンコン
バーターによって必要としたすべてのパラメータを計算
する。たとえば、三角形プリミティブについて、計算さ
れたパラメータのいくつかは、開始色値R、G、Bおよび
αならびにYに最も大きい寸法を持つ三角形（図6参照）
のxに関して、そして辺Eに関して各色パラメータの偏導
関数を含む。計算されたパラメータのこの組は、三角形
のための平面方程式と呼ばれる。さらに、三角形プリミ
ティブについて辺計算ユニット110が、スキャンコンバ
ーターに深さキュー・レンダリング・パラメータを提供
し、これは、三角形の中の最上の頂点VO（図6参照）に
対する深さキュー・スケールファクター値およびXと辺E
に関する深さキュー・スケールファクターの偏導関数を
含む。

【００３４】スキャンコンバーターは、x、yおよびz座
標ならびにプリミティブの各ピクセルの色値を計算する
ためにレンダリング・パラメータの各々を独立に補間す
るピクセル・ゼネレータ112を含む。ピクセルごとの色
は、拡散色値(diffuse colorvalue)R、G、Bおよびαを
含み、鏡面色値(specular color value)Rs、GsおよびBs
を含むことがある。さらに、ピクセル・ゼネレータ112
は、各三角形プリミティブのためにピクセルごとに深さ
キュー・スケールファクターを計算する。ピクセル・ゼ
ネレータ112によって計算されたピクセルごとの値は、
テクスチャ・ブレンド・ユニット114に供給される。上
で示したように、テクスチャ・ブレンド・ユニット114
は、それぞれのフレーム・バッファ・チップ50A-50Eに
対応する11ビットのバス28を通してテクスチャマッピン
グ・チップ46（図1）からテクセルを受け取る。テクセ
ルは、各ピクセルについてテクスチャ色値R_t、G_t、B_tお
よびα_tを含む。

【００３５】上で示したように、ピクセル・テクスチャ
色値につき、プリミティブを表すディスプレイ・スクリ
ーンの上で、各ピクセルのためにテクスチャ・ブレンド
・ユニット114によって、拡散色値および鏡面色値が結
合される。しかし、上で示したように、テクスチャマッ
ピング・ボード12およびスキャン・コンバータが、フロ
ントエンド・ボード10によって描画されたプリミティブ
に独立に作用するという問題がある。このように、グラ
フィックス・システムのこれらの部分は非同期で動作す
るので、テクスチャマッピング・ボードおよびスキャン
コンバータによって描画されるデータが同期されない。
さらに、テクスチャマッピング・ボード12は、三角形プ
リミティブのためのテクスチャ色値だけを描画するだけ
である。対照的に、スキャンコンバーターは、拡散色値
を描画し、三角形プリミティブのために鏡面色値を描画
することができる。このように、スキャンコンバーター
によって描画されたデータは、三角形データを点在した
ベクトルおよび点データを含む。各ピクセルについてテ
クセル色値、拡散色値、および鏡面色値の間に１対１の
対応が必要とされるから、テクスチャ・ブレンド・ユニ
ット114が、三角形プリミティブの各ピクセルのために
これらの値を同期させる。詳細に下で説明するように、
テクスチャ・ブレンド・ユニット114は、ピクセルごと
に三角形プリミティブのためにテクセル色値、拡散色値
および鏡面色値を同期させるためのデータ同期コントロ
ーラ200を含む。

【００３６】ひとたびピクセルごとの拡散および鏡面色
値ならびにテクセルが同期させられると、それらは、予
め選ばれた混合アルゴリズムに従って結合されて結果の
色値を提供する。結果の色値は、深さキュー・ブレンド
・ユニット116に供給される。ピクセル・ゼネレータ112
で生成されるピクセル深さキュー・スケールファクター
は、テクスチャ・ブレンド・ユニット114で使用されな
いが、パイプラインされたデータが同期を維持するよ
う、テクスチャ・ブレンド・ユニット114を通して深さ
心配ブレンド・ユニット116にパスされる。深さキュー
・ブレンド・ユニット116が、各ピクセルについて、ホ
ストコンピュータによって書き込まれた深さキュー色デ
ータレジスタから受け取られる深さキュー・スケールフ
ァクターおよび深さキュー色値を結果の色値と結合し、
各ピクセルのために深さキュー(cue)された色を提供す
る。

【００３７】ピクセル・ゼネレータ112のブロック図が
図4に示される。加速器からのレンダリング・パラメー
タがレンダリング・パラメータ・レジスタ130に置かれ
る。それぞれのレンダリング・パラメータが、レジスタ
130からα補間器131、赤補間器132、緑補間器133、青補
間器134、深さキュー・スケールファクター補間器135、
赤の鏡面補間器136、緑の鏡面補間器137、および青の鏡
面補間器138に供給される。補間器131-138が同じ回路を
含み、高いスループットを得るために独立に、そして同
時に異なるパラメータに作用する。

【００３８】一般に、各パラメータは、プリミティブの
各ピクセルについて計算される。頂点V0、V1とV2を持つ
三角形が図6に示される。補間器131-138の各々は、三角
形の辺E1に沿って頂点V0から頂点V2までステップし、パ
ラメータの開始値を三角形のピクセルの各行について決
定する。ピクセル行150、152、154、その他が図6に示さ
れる。パラメータの開始値は、ピクセル行150、152、15
4におけるピクセル160、162および164についてそれぞれ
決定される。三角形における各ピクセル行の長さは、そ
のスパンとして知られている。このようにたとえば、図
6を参照すると、ピクセル行154は、ピクセル164からピ
クセル168まで4ピクセルのスパンを持つ。各ピクセル行
のための開始パラメーター値は、頂点V0でのパラメータ
の開始値と辺E1に沿ったパラメータの傾斜から決定され
る。各ピクセル行のための開始値が決定された後、補間
器が、各ピクセル行に沿ってX方向にステップし、ピク
セル行の開始値およびパラメーター値の傾斜をXの関数
として使用して各ピクセルにおいてパラメーター値を決
定する。三角形の各ピクセルのためのパラメーター値
は、テクスチャ・ブレンド・ユニット114（図3）に提供
される。

【００３９】ピクセル・ゼネレータ112における各補間
器のブロック図が図5に示される。各補間器は、各三角
形の辺に沿ってパラメータを計算する辺ステッパーを含
む。第１の辺ステッパー・ステージ180が、辺E1に沿っ
て各ピクセルのxおよびy値を生成し、第２の辺ステッパ
ー・ステージ182が、色およびz値を計算する。xおよびy
の計算の結果が色値およびz値の計算中に使用されるの
で、高い性能のためには2つの辺ステッパー段が好まし
い。この発明の好ましい実施例において、辺ステッパー
・ステージ180および182が、テクスチャマッピング・ボ
ードとスキャンコンバーターの両方で使用され、プリミ
ティブ・データが、テクスチャマッピング・ボード（図
1）およびスキャンコンバーターの両方によって同じ順
に発行されるようにする。

【００４０】第１のタイル・クリッパー184および第２
のタイル・クリッパー186を含むタイル・クリッパー
が、ピクセルおよびスパンを、それぞれのピクセル・ゼ
ネレータを含む各スキャンコンバーターに対応する割り
込まれたVRAMチップ（図1）の範囲内に限定する。前に
述べたように、スキャンコンバーターは、対応するVRAM
チップと平行して高いスループットを出すよう作用する
別々のフレーム・バッファ・コントローラ・チップに分
割されている。各VRAMチップが、xに16ピクセルyに2ピ
クセルを含むスクリーンのタイルを扱う。タイル・クリ
ッパーが、補間器によって処理されるピクセルを対応す
るVRAMの16かける2ピクセルの範囲内に限定する。対応
するVRAMチップの範囲外にあるピクセルのための不必要
なサイクルを排除することによって性能が改善される。
タイル・クリッパーが、描画中の三角形の各スパンを対
応するVRAMチップの範囲内にある16以下のピクセルのサ
ブスパン(subspan)に分割する。不必要なピクセルがス
パン・ステッパーで生成されのを防ぐことによって、レ
ンダリング性能がかなり改善される。

【００４１】タイル・クリッパーの出力は、スパン/ピ
クセルFIFO 190を通してスパン・ステッパー192に供給
される。好ましい実施例において、スパン/ピクセルFIF
Oは、64エントリの深さである。スパン・ステッパー192
が、三角形の各スパンの辺情報に基づいてピクセル・パ
ラメータを生成する。スパンは、一定のy値を持ち、三
角形のタイプに依存して正または負のx方向のいずれに
もステップされることができる。特に、第１の型の三角
形が正のx方向でステップし、第２の型の三角形が負のx
方向でステップする。この発明の好ましい実施例におい
て、スパン・ステッパー192は、テクスチャマッピング
・ボード（図1）およびスキャンコンバーターの両方で
利用され、描画中の三角形の各ピクセルについてのパラ
メーター値がテクスチャマッピング・ボードおよびスキ
ャンコンバーターからテクスチャ・ブレンド・ユニット
11に同じ順で出力されるようにする。スパン・ステッパ
ー192の出力は、描画中の三角形の各ピクセルのための
一組のパラメーター値である。図3と関連して上で示し
たように、ピクセル・ゼネレータ112は、各ピクセルの
ために、赤、緑、青、アルファ、深さキュー・スケール
ファクター、鏡面赤、鏡面緑、鏡面青の補間されたパラ
メーター値を提供する。辺ステッピングおよびスパン・
ステッピングによってレンダリング・パラメータからピ
クセルごとのパラメーター値を生成するための補間回路
は、当業者に知られている。

【００４２】上に示したように、テクスチャ・ブレンド
・ユニット114（図3）が、ピクセル・ゼネレータ112で
生成される拡散色値をテクスチャマッピング・ユニット
から受け取られたテクセル色値と混合し、中間の色値を
提供する。ピクセル・ゼネレータ112で生成される鏡面
色値は、結果の色値を提供するために選択的に中間の色
値に加えられる。上で示したように、１対１の対応が、
テクセル色値と拡散色値および鏡面色値（鏡面色オプシ
ョンがオンであるならば）との間に作られなければなら
ない。しかし、上で示したように、テクスチャマッピン
グ・ボードが、なんらの識別または座標情報なしで、テ
クセル色値をテクスチャ・ブレンド・ユニット114に提
供し、一方、ピクセル・ゼネレータ112が点、ベクトル
および三角形を含むすべてのプリミティブのために拡散
色値を提供する。鏡面色オプションがイネーブルされる
ならば、ピクセル・ゼネレータ112も三角形プリミティ
ブのために鏡面色値を提供する。さらに上で説明したよ
うに、データは、テクスチャマッピング・ボードおよび
スキャンコンバーターから非同期にテクスチャ・ブレン
ド・ユニット114に描画される。さらに、テクセル色値
の到着の順、拡散色値および鏡面色値は、プリミティブ
ごと、およびプリミティブ内でピクセルごとに変化する
ことができる。

【００４３】以上のことに加えて、テクセル、拡散色値
および鏡面色値のために複数のデータ同期モードがあ
る。好ましい実施例において、コンピュータ・グラフィ
ックス・システム（図1）内のパイプライン制約のため
に、鏡面色値は、常に拡散色値の後に提供される。この
ように、拡散色値および鏡面色値は、同じクロック・サ
イクル中にテクスチャ・ブレンド・ユニット114に到着
することができない。しかし、この制約があっても、三
角形プリミティブのためにまだ複数の可能なレンダリン
グ・モードがある。特に、可能なデータ同期モードは、
以下を含む：(1)拡散だけ；(2)拡散、次いで鏡面； (3)
拡散、次いでテクセル；(4)テクセル、次いで拡散；(5)
同じクロック・サイクル中に拡散およびテクセル；(6)
拡散、次いで鏡面、次いでテクセル； (7)同じクロック
・サイクルで拡散、次いで鏡面およびテクセル； (8)拡
散、次いでテクセル、次いで鏡面； (9)同じクロック・
サイクルでテクセルおよび拡散、次いで鏡面；(10)テク
セル、次いで拡散、次いで鏡面。このようにピクセルご
との色値の同期は、複数のデータ同期レンダリング・モ
ードによってさらに悪化する。

【００４４】上で示したように、この発明の好ましい実
施例において、テクスチャマッピング・ボードおよびス
キャンコンバーターが、同じ辺およびスパン・ステッピ
ングユニットを使うので、テクセル色値、拡散色値およ
び鏡面色値が、各ピクセルについて同じ順で生成される
が、必ずしも同時ではない。しかし、たとえテクセル色
値、拡散色値および鏡面色値が同じ順に描画されるとし
ても、補間器が点およびベクトル・プリミティブに作用
するので、そして、データが同期的に描画されないの
で、テクスチャ・ブレンド・ユニット114がこれらの値
に作用する前に色値を表すデータが、同期される。

【００４５】図7を参照すると、この発明に従うデータ
同期装置コントローラ200とテクスチャマッピング・ボ
ード12（図1）およびピクセル・ゼネレータ112（図3）
との間のインターフェースのブロック図が、示される。
インターフェースは、テクスチャマッピング・ボード12
からデータを受け取り、テクスチャ色データを一つの３
２ビット・テクセルにパックし、パックされたテクスチ
ャ色データを複数のデータレジスタ203にパスするため
のテクセルパッカーユニット202を含む。データは、11
の信号線だけを使用してテクスチャマッピング・ボード
12とテクセル・パッカー・ユニット202との間で転送さ
れる。これらの信号線の中の8つが、4つの成分、α、
赤、緑および青に直列化された8ビットのデータを受け
取る入力データ線t-dataである。直列化されたデータの
各成分が、別々にハンドシェイクするので、4つのクロ
ック・サイクルが、テクセル・データのすべての4つの
成分をテクセル・パッカー・ユニット202に転送するた
めに使用される。t-trans信号は、現在のテクセル・デ
ータが透明であるかどうかを示すために使用される。ア
サートされると、t_trans信号は、そのテクセル値はこ
のピクセルに適用されないので無視されなければならな
いことを示す。入力制御信号t_valid_Nは、テクセル・
データおよびt_transが有効であるかどうか示す。最後
に、出力制御信号t_ack_Nは、テクセル・データの成分
の転送を肯定応答する。

【００４６】以上のことからわかるように、テクスチャ
色値の各成分、アルファ、赤、緑および青、がバス28の
8つの信号線t-dataを通してテクスチャマッピング・ボ
ード12からテクセル・パッカー・ユニット202に送られ
る。テクセル・パッカー・ユニット202が、次いでこれ
らの成分をデータレジスタ203にパスされる３２ビット
の色テクセル・ワードtm_colorにパックし直す。一つの
３２ビット・テクセルの完全な転送は、4クロックサイ
クルを使う。さらに、テクセル色値だけが、テクスチャ
マッピング・ボード12とテクセルパッカーユニット202
との間で転送される。空間座標情報（x, yまたはz)その
他の識別情報は転送されない。

【００４７】テクセル・パッカー・ユニット202とデー
タ同期コントローラ・ユニット200の間のインターフェ
ースは、テクセルが透明かどうかを示す信号であるtm_t
rans、テクセル・パッカー・ユニット202からデータレ
ジスタ203に転送されつつある３２ビットのテクセル色
値tm_colorが有効であるかどうかを示す信号であるtm_t
color_valid、およびデータレジスタ203が、３２ビット
のパックされたテクセル色値tm_colorの転送を受け入れ
ることができることを認めるデータ同期コントローラ20
0からの信号であるld_tcolor_ackを含む。

【００４８】ピクセル・ゼネレータ112（図3）が、ま
た、データ同期ユニット・コントローラ200およびデー
タレジスタ203とインターフェースするスパン・ステッ
パー192（図5）を含む。データレジスタ203は、スパン
・ステッパー192から13ビットのx座標値sp_x、13ビット
の y座標値sp_yおよび23ビットの z座標値sp_zを受け取
る。さらに、データレジスタは、３２ビット・バスsp_c
olorを通して３２ビット鏡面色値および３２ビット拡散
色値を2つのクロック・サイクルで、スパン・ステッパ
ー192から受け取る。

【００４９】スパン・ステッパー192とデータ同期コン
トローラ200の間のインターフェースは、例えばピクセ
ル・データが対応するプリミティブの種類（点、ベクト
ルまたは三角形）を示す複数のフラグから成るワードsp
_statusを含む。特に、ピクセル・データが点であるか
どうかを示すフラグ、ピクセル・データがベクトルであ
るかどうかを示すフラグ、データが拡散色の三角形ピク
セルのためのものかどうかを示すフラグ、およびデータ
が鏡面色の三角形ピクセルのためのものかどうか示すフ
ラグ、がある。さらに、sp_statusワードは、バスsp_co
lor上の３２ビット色データが有効であるかどうかを示
すフラグを含む。インターフェースは、データレジスタ
203が現在データ格納中であり、現在スパン・ステッパ
ー192からより多くのデータを受けることができないこ
とを示すデータ同期コントローラ200からスパン・ステ
ッパー192への機能停止信号である信号ld_stallをも含
む。

【００５０】さらに、データ同期コントローラ・ユニッ
ト200は、どのデータ成分（拡散、鏡面、テクセル）が
同期データワードを完成するのにテクスチャ・ブレンド
・ユニット114（図3）によって必要とされるかを示すデ
ータ同期モード信号を維持する。具体的には、データ同
期モード信号は、テクスチャ混合ユニット114（図3）
が、拡散色だけ、拡散および鏡面色、拡散色およびテク
スチャ・マップされた色、または拡散、鏡面およびテク
スチャ・マップされた色を必要とすることを示す。モー
ド信号は、深さキュー混合ユニット116（図3）が、イネ
ーブルまたは使用禁止にされているかどうかを示すビッ
トを持つ。

【００５１】データ同期コントローラ200およびデータ
レジスタ203の間のインターフェースが、load_pixel信
号を含み、この信号は、図8に関連して後述するように
x、y、およびz座標データおよび拡散色データをスパン
・ステッパーからそれぞれのx、y、zおよび拡散色デー
タレジスタにロードする。同様に、信号load_specular
は、鏡面色データをスパン・ステッパー200から鏡面色
データレジスタ（図8）にロードする。さらに、信号loa
d_texelは、３２ビット・テクセル色データtm_colorを
テクセル・パッカー・ユニット202から、テクセル色デ
ータレジスタ（図8）にロードする。またさらに、信号t
ri_xferは、鏡面およびテクスチャ色データ経路レジス
タ（図8）をゼロにクリアする。

【００５２】データ同期コントローラ・ユニット200
は、処理パイプラインにおいて次の段にスターテスワー
ドld_statusを出力する。ld-statusワードは、出て行く
同期した色および座標データ・ワードが有効であるかど
うか示すビットと、出て行く同期した色および座標デー
タ・ワードがベクトル・プリミティブにおけるピクセル
に対応するかどうか示すビットと、出て行く同期した色
および座標データ・ワードが点プリミティブのピクセル
に対応するかどうかを示すビットと、出て行く同期した
色および座標データ・ワードが三角形プリミティブのピ
クセルに対応するかどうかを示すビットとを含む。さら
に、データ同期コントローラ200は、混合ユニット114か
らの出力である信号bc_stallを受け取る。この信号は、
混合ユニットがデータレジスタ203から別の同期された
データワード201を受けることができるかどうかを示
す。

【００５３】図8を参照すると、データレジスタ203のよ
り詳細なブロック図が示されている。データレジスタ20
3は、複数のマルチプレクサ204-214および複数のレジス
タ216-226から成る。データ同期コントローラ・ユニッ
ト200（図7）は、どのレジスタにどのデータ値がロード
されることになっているかを判断する。ひとたび、拡散
色値、鏡面色値、およびテクセル色値のすべて、ならび
にx座標、y座標およびz座標値が適当なレジスタ216ない
し226にロードされると、同期されたデータワード201
（図7）は、色合成のためにテクスチャ・ブレンド・ユ
ニット114に転送される。

【００５４】特に、データ同期コントローラ200は、各
ピクセルについてテクセル色値、拡散色値、および鏡面
色値を待つ。これらの値の各々は、このピクセルに対応
すると仮定する。この仮定は、テクスチャマッピング・
ボード12（図1）およびピクセル・ゼネレータ112（図
3）の両方に同じスパン・ステッパーおよび辺計算ユニ
ットを使用することから生じる。しかし、上で示したよ
うにピクセル・ゼネレータ112は、ベクトル・プリミテ
ィブおよび点プリミティブのためにテクスチャ混合ユニ
ット114で混合されない拡散および鏡面色値を提供す
る。このように、データ同期コントローラ200は、ベク
トルおよび点ピクセルのための拡散および鏡面色値がデ
ータ同期コントローラ200を通り抜けるのを許す。デー
タ同期コントローラは、データとともにスキャンコンバ
ーターのパイプラインを通って移動するsp_statusワー
ドのフラグビットを調べることによって拡散および鏡面
色値がベクトルまたは点プリミティブのピクセルに対応
するかかどうか決定する。

【００５５】例として図8を参照すると、テクセル色値t
m_tcolorが、鏡面または拡散色値sp_colorの前に到着
し、テクセル色値がレジスタ226に保存され、ld_tcolor
_ack信号がテクセル・パッカー・ユニット202に出力さ
れて、データレジスタ226がテクセルデータ転送の用意
ができていないことを示す。上で示したように拡散およ
び鏡面色データが、同じ３２ビット・データ線sp_color
上でデータレジスタ222および224にそれぞれ転送され、
スパン・ステッパー192からデータレジスタ222と224に
拡散および鏡面色データ値を転送するのに2つのクロッ
ク・サイクルを必要とする。上で説明したように、鏡面
色データが常に拡散色データに続く。しかし、鏡面色オ
プションがイネーブルされないとき、レジスタ224にす
べてゼロがロードされるので、データ同期ユニットが同
期したデータワード201を出力することができる。

【００５６】マルチプレクサ204-214およびデータレジ
スタ216-226の作用を説明する。各クロック・サイクル
について、マルチプレクサが、例えば、マルチプレクサ
204のためのデータ線228および240上のデータの間で選
び、選ばれたデータを対応するデータレジスタ216-226
に出力する。信号データ同期コントローラ・ユニット20
0（図7）からの出力であるload-Pixelが、入力データ線
のどれがそれぞれのデータレジスタに出力されるデータ
として選ばれることになっているかに関してそれぞれの
マルチプレクサに指示する。特に、load_pixel信号がア
サートされないとき、それぞれのデータレジスタ228-23
8の出力に結びつけられた入力データ線が選ばれるの
で、それぞれのデータレジスタに格納されたデータが選
ばれて、データレジスタに出力される。load_pixel信号
がアサートされるとき、それぞれの入力データ線240-24
8上のデータが選ばれて、それぞれのデータレジスタに
ロードされる。

【００５７】マルチプレクサ212および214に言及する
と、テクスチャ混合ユニット114（図3）が、鏡面色値と
テクセル色値の一つまたは両方が、対応するピクセルの
ために混合ユニットによって使用されないような混合モ
ードにあるならば、tri-xfer信号がアサートされて信号
線245および247の一つまたは両方から32のゼロが選ば
れ、それぞれのデータレジスタに224および226に出力さ
れる。このように、ロード-ピクセル信号がそれぞれの
データレジスタのためにアサートされるまで、マルチプ
レクサ204-214およびデータレジスタ216-226が現にそれ
ぞれのデータレジスタにあるデータ値を格納するために
絶えず調整して作用し、load_pixelがアサートされると
き、対応するデータ線上のデータがそれぞれのデータレ
ジスタに記録される。

【００５８】上で説明した例において、x、y、z座標デ
ータおよび拡散、鏡面および色値の前にテクセル色デー
タがデータ同期ユニットに先ず到着したが、データは、
任意の順で複数のデータレジスタ203に到着することが
でき、同期コントローラ・ユニット200がデータを同期
したデータワード201に同期させることが理解されねば
ならない。

【００５９】図9ないし13を参照すると、この発明に従
ってデータ同期を制御するために同期コントローラ・ユ
ニット200で実行される方法が図示される。発明の好ま
しい実施例において、同期コントローラは、ゲートアレ
イの中で実行される状態機械である。しかし、このコン
トローラは、ソフトウェア、ハードウェアなどのような
他のフォーマットで実行することができ、そのような実
施例もこの発明によってカバーされることが理解されね
ばならない。

【００６０】図9は、グラフィックス・システムが拡散
だけのモードにあることをモード信号が示すとき、ピク
セル・データを同期させる方法を図示する。最初は、デ
ータ同期コントローラ200はアイドル状態250にある。モ
ード信号が、拡散だけのモード251（イエス）を示すと
き、方法は、データがベクトル・ピクセル252（イエ
ス）に対応するとき、状態252の一つに進み、データが
点ピクセル254（イエス）に対応するとき、状態254に進
み、そして、データが拡散だけのモード256（イエス）
における三角形ピクセルに対応するとき、状態256に進
む。付加データが必要とされないから、ベクトル・デー
タ258、点データ260および拡散だけの三角形データ262
が、それぞれのデータレジスタ（図8）にロードされ
る。ベクトル・データ264、点データ266および拡散だけ
（diffuse-only）の三角形データ268は、次いで処理パ
イプラインの次の段に転送される。

【００６１】図10を参照すると、この発明に従って、グ
ラフィックス・システムが拡散および鏡面カラーモード
にあるとき、ピクセル・データを同期させる方法が示さ
れる。モード信号が、拡散および鏡面カラーモード270
（イエス）を示すとき、コントローラ200は、拡散色デ
ータがスパン・ステッパー・インターフェースに到着す
るのを状態272で待つ。拡散色データを受け取ると、方
法が状態274に進み、拡散色データがそのそれぞれのレ
ジスタ（図8）にロード274される。データ同期コントロ
ーラは、鏡面色データがスパン・ステッパー・インター
フェースに到着するのを状態276で待つ。鏡面色データ
を受け取ると、方法が状態278に進み、鏡面色データが
その適当なレジスタ（図8）にロード278される。同期さ
れたデータ201が、次いで処理パイプラインの次の段に
転送され280、コントローラはアイドル状態250に戻され
る。

【００６２】図11を参照すると、グラフィックス・シス
テムが拡散およびテクスチャ・マップ・カラーモードに
あるとき、この発明に従ってピクセル・データを同期さ
せる方法が図示される。ピクセル・データが拡散および
テクスチャ・マップ・モード282（イエス）にあること
をモード信号が示すとき、データは、テクセル・データ
最初状態284、拡散データ最初状態286、または同じクロ
ック・サイクルでのテクセルおよび拡散データ状態288
の３つの異なる順序のいずれかでデータレジスタ203に
到着することができる。テクセル・データが最初に到着
することが段284で判断されるとき、方法は、状態290に
進み、テクセル・データがそのそれぞれのデータレジス
タ（図8）にロードされる。コントローラは、次いで状
態292で、拡散ピクセル・データが到着するのを待ち、
到着すると、状態294に進み、拡散データがそのそれぞ
れのデータレジスタにロードされる。同期された拡散お
よびテクセル色データワード201は、次いで段296におい
て処理パイプラインの次の段に転送され、コントローラ
はアイドル状態250に復帰する。

【００６３】対照的に、拡散色ピクセル・データが最初
に到着することが段286で判断されると、コントローラ2
00は、段298に進み、拡散データがそのそれぞれのデー
タレジスタにロードされる。コントローラは、段300で
対応するテクセル・データが到着するのを待ち、到着す
ると、状態302に進み、テクセル・データがそのそれぞ
れのデータレジスタ（図8）にロードされる。同期され
た拡散およびテクセル色データワード201は、次いで処
理パイプラインの次の段に転送され304、コントローラ2
00がアイドル状態250に復帰する。

【００６４】また代わりに、テクセルおよび拡散データ
が一緒に到着することがステップ288で判断されると、
データはステップ306でそれぞれのデータレジスタ（図
8）にロードされる。同期された拡散およびテクセル色
データは、次いで状態308で処理パイプラインの次の段
に転送され、コントローラがアイドル状態250に復帰す
る。

【００６５】図12を参照すると、コンピュータ・グラフ
ィックス・システムが拡散色、鏡面色およびテクスチャ
マッピング・モードにあるとき、この発明に従ってデー
タを同期させる方法が示される。混合ユニット114が拡
散、鏡面およびテクスチャマッピング・モードにあると
き、データが3つの順序のいずれかでも到着することが
できるから、コントローラは、テクセル・データ最初31
2、拡散データ最初314、および同じクロック信号318上
の拡散およびテクセル・データの3つのモードの一つに
入ることができる。

【００６６】第１のモードにおいて、テクセル・データ
が最初に到着することが状態312で判断されるとき、テ
クセル・データは、状態320においてその対応するデー
タレジスタ（図8）にロードされる。コントローラは、
次いで状態322において拡散データの到着を待ち、到着
すると状態324に進み、拡散データがその対応するデー
タレジスタ（図8）にロードされる。コントローラは、
次いで状態326において鏡面データが到着するのを待
ち、到着すると、状態328に進み、鏡面データがそのそ
れぞれのデータレジスタ（図8）にロードされる。同期
された鏡面、拡散およびテクセル色データワード201
が、次いで処理パイプラインの次の段に転送され330、
コントローラはアイドル状態250に復帰する。

【００６７】第２のモードにおいて拡散色ピクセル・デ
ータが最初に到着することが状態314で判断されると
き、拡散データが状態332でそのそれぞれのデータレジ
スタにロードされる。図13を参照すると、コントローラ
が、次いで同じクロック・サイクルにテクセルおよび鏡
面データが到着する、状態334、テクセル・データが２
番目の、状態336、および鏡面データが２番目の、状態3
38の3つのサブモードの一つに入ることができる。第１
のサブモードにおいて、テクセルおよび鏡面色データが
一緒に到着することが状態334で判断されるとき、テク
セルおよび鏡面データは、状態340でそれぞれのデータ
レジスタ（図8）にロードされる。同期された鏡面、拡
散およびテクセル色データワード201が次いで状態342に
おいて処理パイプラインの次の段に転送され、コントロ
ーラはアイドル状態250に復帰する。第２のサブ・モー
ドにおいて、テクセル・データが次に到着することが状
態336で判断されると、テクセル・データは、状態334に
おいてそれぞれのデータレジスタにロードされる。コン
トローラは、次いで状態346において鏡面データの受領
を待ち、受領すると、鏡面データが状態348においてそ
れぞれのデータレジスタ（図8）にロードされる。同期
された鏡面、拡散およびテクセル色データが、次いで状
態350において処理パイプラインの次の段に転送され、
コントローラはアイドル状態250に復帰する。第３のサ
ブ・モードにおいて、鏡面データが次に到着することが
段338で判断されると、鏡面データは、状態352において
それぞれのデータレジスタ（図8）にロードされる。コ
ントローラは、次いで状態354においてテクセル・デー
タを待ち、受け取られると、テクセル・データは、状態
356においてそれぞれのデータレジスタ（図8）にロード
される。同期された鏡面、拡散、そして、テクセル色デ
ータは、次いで状態358において処理パイプラインの次
の段に転送され、コントローラがアイドル状態250に復
帰する。

【００６８】図12を参照すると、第３のモードにおい
て、拡散およびテクセル・データが一緒に到着すること
が状態318において判断されると、拡散およびテクセル
・データが、状態360においてそれぞれのデータレジス
タ（図8）にロードされる。コントローラは、次いで状
態362において鏡面データを待ち、これを受け取ると、
鏡面データは、状態364においてそれぞれのデータレジ
スタ（図8）にロードされる。同期された鏡面、拡散、
そして、テクセル色データワード201は、次いで状態366
において処理パイプラインの次の段に転送され、コント
ローラがアイドル状態250に復帰する。

【００６９】それゆえに、データ同期コントローラ・ユ
ニット200が、データ転送の後、回復するために特定の
時を必要としないことがこの発明の利点である。特に、
コントローラ・ユニット200は、アイドル状態250に直ち
に戻される。そして、直ちにその入力での新しいデータ
を扱うことができ、一つのクロック・サイクル中に次の
段に新しいデータを転送することができるかもしれな
い。

【００７０】パイプライン、特に、テクスチャマッピン
グ・チップ12（図1）とフレーム・バッファ・チップ14
の間でデータを転送するのに必要とされる信号線の数
が、小さいことは、この発明のもう一つの利点である。
さらに、テクスチャマッピング・ボードとフレーム・バ
ッファ・チップの間で識別情報または座標情報を転送す
る必要がない。さらに、この発明は、混合ユニットのテ
クスチャマッピング・オプションがイネーブルされると
き、三角形プリミティブ・データを点在したベクトルお
よび点のような他のプリミティブ・データをパイプライ
ンをフラッシュする必要性なしで許容する。このように
性能を向上したコンピュータ・グラフィックス・システ
ムが、この発明に従って提供される。

【００７１】データ同期コントローラ・ユニット200
が、テクセル色値、拡散色値および鏡面色値を所与のピ
クセルのために一つの同期されたワード201にまとめた
ならば、同期された色情報が、情報を一緒に混合して結
果の色データを得るためにテクスチャ・ブレンド・ユニ
ット114で使用される。好ましい実施例において、テク
スチャ・ブレンド・ユニット114は、いくつかのテクス
チャ混合モードを持ち、その一つが各三角形をレンダリ
ングする際に選ばれる。「変更なし」モードにおいて、
拡散色値は、テクスチャ色による修正なしで使用され
る。描画中の三角形がテクスチャを必要としないとき、
またはグラフィックス・システムがテクスチャマッピン
グを含まないとき、これが適当である。この場合、拡散
色値は、修正されない。「置換」モードにおいて、ピク
セル・ゼネレータからの拡散値がテクスチャ・マップ色
値で置き換えられる。「調整」モードにおいて、拡散色
値にテクスチャ・マップ色値が掛けられる。「デカル
（移し絵）」モードにおいて、ピクセル・ゼネレータか
らの拡散色値は、テクセル・アルファ値に基づく混合割
合に従って、テクスチャ・マップ色値と混ぜ合わせられ
る。テクスチャ混合の後、鏡面色値は、結果の色値を生
成するために選択的に中間の色値に加えられる。テクス
チャ・ブレンド・ユニット114によって出力される結果
の色値は、次いで深さキュー・ブレンド・ユニット116
に供給される。

【００７２】ここで説明する回路は、例としてだけのも
のだる。回路は、例えばシノプシス（Synopses）から市
販されている論理合成ソフトウェアを使用する大規模な
カスタム集積回路で実施するのが好ましい。論理合成ソ
フトウェアは、Veralogのような高級言語で書かれた回
路説明を最適化し、論理ゲートに翻訳する。この回路
は、5ボルトで動作する1ミクロンFETを生成するCMOSプ
ロセス、3.3ボルトで動作する0.6ミクロンのゲート長の
デバイスを生成するCMOSプロセス、その他デジタル回路
を実施するに適した任意のプロセスを使用して実施する
ことができる。論理合成ソフトウェアへの入力は構造的
というよりも機能的であるから、論理合成ソフトウェア
によって生成される実際の回路は、ここで開示されたも
のと異なることがありえる。

【００７３】このように発明の少なくとも一つの実施例
を説明したが、いろいろな変更、修正および改善が、技
術に熟練した人にとって容易に考えられるであろう。そ
のような変更、修正および改善は、この発明の精神およ
び有効範囲内にある。したがって、以上の説明は、例と
してだけのものであり、発明を限定することを意図して
いない。この発明は、例として次の実施態様を含む。

【００７４】1. 一組のデータワードにおけるデータの
各ワードが複数の非同期データ・レンダリング装置（11
2、46）の一つによってデータ同期装置にレンダリング
される、データワードの組を同期させるデータ同期装置
(114)であって、各データレジスタが、複数の非同期デ
ータ・レンダリング装置の対応する一つからデータワー
ドの第１の組のデータのワードを受け取って一時的に格
納し、制御信号がアサートされると、各データレジスタ
が、その格納されたデータのワードをデータワードの第
１の同期した組として出力するようにした、複数のデー
タレジスタ（216、218、220、222、224、226）と、デー
タレジスタが第１の組のデータワードの対応するデータ
のワードを格納しつつあるとき、各非同期データ・レン
ダリング装置が第２の組のデータワードのデータのワー
ドをその対応するデータレジスタに転送するのを防ぎ、
データレジスタの各々が第１組のデータワードにおける
データのそのワードを受け取るとき、制御信号をアサー
トする、コントローラ(200)と、を備えるデータ同期装
置。

【００７５】2. 複数のマルチプレクサのそれぞれが、
複数のデータレジスタの対応する一つの入力に結合した
出力を持ち、第１の入力が、複数の非同期データ・レン
ダリング装置の対応する一つの出力に結合し、第２の入
力が、複数のデータレジスタの対応する一つの出力に結
合した、複数のマルチプレクサ（204、206、208、210、
212、214）を備える、上記１に記載のデータ同期装置。

【００７６】3. 複数の非同期レンダリング装置の、第
１の非同期データ・レンダリング装置が、レンダリング
・パラメータを受け取り、レンダリング・パラメータか
ら、プリミティブの各ピクセルについてx、y、z座標お
よび色値を計算し、データのそのワードとして、x、y、
z座標および色値を複数のデータレジスタの対応する一
つに出力するピクセル・ゼネレータ(112)である、上記
１に記載のグラフィックス・システム。

【００７７】4. 複数の非同期データ・レンダリング装
置の第２のものが、レンダリング・パラメータを受け取
り、レンダリング・パラメータから、三角形プリミティ
ブの各ピクセルについてテクセル色値を計算し、テクセ
ル色値をデータのそのワードとして複数のデータレジス
タの対応する一つに出力する、テクスチャマッピング回
路(46)である、上記３に記載のグラフィックス・システ
ム。

【００７８】5. コントローラ(200)は、さらに第１の
非同期データ・レンダリング装置からのデータの第１の
ワードが、第２の非同期データ・レンダリング装置から
のデータの第２のワードと、拡散だけ（diffuse-only）
の混合モード、拡散および鏡面混合モード、拡散および
テクスチャ・マップされた混合モード、並びに拡散、鏡
面およびテクスチャ・マップされた混合モードのうちの
一つで混合されるかどうか判断するのための手段を含む
上記１に記載のグラフィックス・システム。

【００７９】6. 一組のデータワードにおける各データ
ワードが複数の非同期データ・レンダリング装置の一つ
によって描画される、データワードの同期した組を生成
するためにデータ・ワードの組を同期させるための方法
であって、データワードの第１の組の第１のデータワー
ドを第１の非同期データ・レンダリング装置から受け取
るステップと、一時的に第１のデータワードを格納する
ステップと、第２のデータワードの受領を待つステップ
と、第２のデータワードを受け取るステップと、第１の
データワードおよび第２のデータワードを含むデータワ
ードの同期した組を出力するステップと、を含む上記方
法。

【００８０】7. 第１のデータワードが第２のデータワ
ードに混ぜ合わされるかどうか判断するステップを有す
る上記６に記載の方法。

【００８１】8. 第１のデータワードが第２のデータワ
ードに混ぜ合わせられることになっていないとき、第２
のデータワードとしてデフォルト・データワードを提供
するステップを有する上記７に記載の方法。

【００８２】9. データワードの同期された組が出力さ
れるまで、データワードの第２において、第１の非同期
データ・レンダリング装置がデータワードを送るのを禁
止するステップを有する上記６に記載の方法。

【００８３】10. 一時的に第２のデータワードを格納
するステップと、第３のデータワードの受領を待つステ
ップとを有する上記６に記載の方法。

【００８４】

【発明の効果】この発明によると、コンピュータ・グラ
フィックス・システムにおいて非同期に処理される色デ
ータ、深さデータ、テクスチャ・データその他のデータ
を同期させてレンダリングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の総体的なコンピュータ・グラフィッ
クス・システムの一つの実施例のブロック図である；

【図２】この発明の総体的なコンピュータ・グラフィッ
クス・システムの別の実施例のブロック図である。

【図３】この発明に従ってピクセル・データごとの同期
を取り入れているスキャンコンバーターのブロック図で
ある。

【図４】図3で示されるスキャンコンバーターの一部で
あるピクセル・ゼネレータのブロック図である。

【図５】図4の中で示された各パラメータ補間器を表す
ブロック図である。

【図６】発明に従う三角形レンダリング・プロセスを示
す図である。

【図７】データ同期装置、テクスチャマッピング・ボー
ドおよびピクセル・ゼネレータの間のインターフェース
のブロック図である。

【図８】図7の中で示されたデータ同期装置のブロック
図である。

【図９】図7の中で示されたデータ同期装置を制御する
ためのこの発明の方法を示す流れ図である。

【図１０】図7の中で示されたデータ同期装置を制御す
るためのこの発明の方法を示す流れ図である。

【図１１】図7の中で示されたデータ同期装置を制御す
るためのこの発明の方法を示す流れ図である。

【図１２】図7の中で示されたデータ同期装置を制御す
るためのこの発明の方法を示す流れ図である。

【図１３】図7の中で示されたデータ同期装置を制御す
るためのこの発明の方法を示す流れ図である。

【符号の説明】

１１０ 辺計算ユニット １１２ ピクセル生成装置 １１４ テクスチャ・ブレンド・ユニット １１６ 深さキュー・ブレンド・ユニット ２００ データ同期ユニット ２０２ テクスチャ・パッカー・ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｇ０９Ｇ 5/36 ５３０ 9365−5Ｈ Ｇ０６Ｆ 15/72 ３５０ 9365−5Ｈ ４６５

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一組のデータワードにおけるデータの各ワ
   ードが複数の非同期データ・レンダリング装置の一つに
   よってデータ同期装置にレンダリングされる、データワ
   ードの組を同期させるデータ同期装置であって、 各データレジスタが、複数の非同期データ・レンダリン
   グ装置の対応する一つからデータワードの第１の組のデ
   ータのワードを受け取って一時的に格納し、制御信号が
   アサートされると、各データレジスタが、その格納され
   たデータのワードをデータワードの第１の同期した組と
   して出力するようにした、複数のデータレジスタと、 データレジスタが第１の組のデータワードの対応するデ
   ータのワードを格納しつつあるとき、各非同期データ・
   レンダリング装置が第２の組のデータワードのデータの
   ワードをその対応するデータレジスタに転送するのを防
   ぎ、データレジスタの各々が第１組のデータワードにお
   けるデータのそのワードを受け取るとき、制御信号をア
   サートする、コントローラ(200)と、 を備えるデータ同期装置。