JP4731028B2 - グラフィクスシステム用再循環シェードツリーブレンダ - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
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フォームのようなインタラクティブなグラフィクスシステムに関する。より特定的には、この発明は、マルチテクスチャリングおよび他の効果のためにシェードツリーを実現する再循環シェーダハードウェアに関する。
【０００２】
【発明の背景および発明の概要】
多くの人々はかなりリアルな恐竜，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や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の設計者が過去に直面した問題は、グラフィクスシステムにおけるシェーダをいかに効率的に実現するかということである。一般的にいえば、シェーディングはライティング計算を行いかつそれらからピクセルカラー／不透明性を決定する処理である。大まかにいうと、共通的に使用できるシェーディングの３つの主たるタイプがあり、フラット(flat)シェーディング，グロー(Gouraud)シェーディングおよびフォン(Phong)シェーディングである。これらはポリゴン毎の光計算，頂点毎の光計算およびピクセル毎の光計算に対応する。広く多様なシェーディングモデルが作られている。すべてのユーザを満足させかつすべてのアプリケーションに適合するシェーディングモデルはない。したがって、プログラマの選択およびシェーディングモデルの規格に関する柔軟性を与えるために、いくつかの設計方法が示唆されている。
【０００５】
ＲＬクックによる「シェードツリー(Shade Tree)」（ＳＩＧＧＲＡＰＨ８４，２２３−２３１頁）と呼ばれる論文は、クックは、シェードツリーと呼ばれるツリー表現としてシェーダが構築される特別な目的の言語を記述している。一般的にいえば、シェードツリーはノードのツリーであり、各ノードはそれの子どもからパラメータを取りそれの親のためのパラメータを生成する。たとえば、パラメータは、イルミネーション計算式の項（たとえば、鏡面ケースまたは表面法線）であってよい。他のパラメータは大気効果（たとえば、霧）または投影を含む。
レンダと人間とのインタフェースは、多様な目的のためにユーザ定義シェーダおよびシステム定義シェーダを提供するためにシェードツリーを用いる。
【０００６】
シェードツリーは非リアルタイムレンダリンググラフィクスシステムにおいて広く用いられているが、リアルタイムレンダリングのコンテキストにおいてシェードツリーが提供する柔軟性を持たせようとすると、問題が生じる。たとえば、家庭用ビデオゲームプラットフォームやパーソナルコンピュータのグラフィクスカードのような低価格のリアルタイムレンダリングシステムにおいてシェードツリーの柔軟性を与えることが強く要望されている。
【０００７】
グラフィクスシステム設計者が直面している他の問題は、１パスマルチテクスチャリングと呼ばれる特徴をいかに効率的に提供するかである。基本的には、テクスチャリングは表面の特性を効率的にモデリングするための技術である。たとえば、レンガ壁において各個別のレンガやモルタルのジオメトリをモデリングするのに代えて、表面上にレンガ壁のイメージを電気的に「貼り付ける」ことが可能である。そのようなテクスチャリングの能力は、モデリングや処理コストにおける対応的な増加なしに、イメージの複雑さを非常に大きくするために使用され得る。
【０００８】
マルチテクスチャリングとして知られているテクスチャリングの拡張は、同じ表面に２つまたはそれ以上のテクスチャが付与されるのを許容する。たとえば、外部空間から見た地球のイメージを作る場合を想定する。この場合、地球を球体としてモデリングし、それに２つの異なるテクスチャを付与することができる。第１のテクスチャは陸地や海のイメージであり、第２のテクスチャはそれを覆う雲のイメージであり得る。雲のテクスチャイメージを陸地や海のテクスチャイメージに対して相対的に動かすことによって、非常にリアルでかつダイナミックなテクスチャマッピングされたイメージを作ることができる。
【０００９】
２つまたはそれ以上のテクスチャが同じレンダリングパス中でアクセスされるマルチテクスチャリングをいくつかのグラフィクスアクセラレータがサポートしている。たとえば、マイクロソフトのダイレクトＸ６．０ＳＢＫ（１９９８）；セガル等の「オープンＧＬグラフィクスシステム：Ａ規格」（バージョン１．２．１）（１９９８年３月）（www.OpenGL.org）を参照されたい。或るＰＣグラフィクスアクセラレータカードは１パスマルチテクスチャリングを提供する。しかしながら、さらなる改良が可能である。
【００１０】
この発明は、マルチテクスチャリングおよび多数の他の柔軟性のあるブレンド効果のために使用され得る、一般化したシェードツリーブレンダを提供する。この発明によって提供される１つの局面によれば、グラフィクスパイプライン中の再循環シェーダハードウェアは多数の独立制御可能なブレンドステージを提供するように制御され得る。シェーダハードウェアは種々のブレンド演算の結果のための中間記憶を含む。シェーダハードウェアは各ブレンドステージ毎に異なる入力を選択しかつ異なる演算を行うことができる。したがって、比較的低価格でかつコンパクトなシェーダハードウェアが複雑なシェードツリーを任意に実現するために使用され得る。
【００１１】
この発明によって提供される他の局面によれば、第１テクスチャマッピング演算の結果が再構成可能なシェーダに与えられる。このシェーダはその第１テクスチャマッピング演算に応答してブレンド演算を実行する。シェーダは、次いで、再構成され、さらなるテクスチャ演算の結果を受けるように接続される。再構成されたシェーダはそれの先の結果をさらなるテクスチャ演算の結果に結合してブレンドした出力を与える。
【００１２】
この発明によって提供された別の局面によれば、シェーダは任意的に複雑なシェーディングモデルを実現するために、任意の所望回数再循環される。各再循環または「ステージ」は、多数の所望のブレンド演算の任意の１つを持ちかつ多様なカラー，不透明性もしくはデプスのソースの選択したものをブレンドするようにプログラマブルである。再循環の回数はリアルタイムレンダリングのタイミングの制約を考慮して具体的な実施例によって制限されるが、妥当な数の再循環ステージ（たとえば、１５回）が多様な複雑なシェーディングモデルを実現するにおいて非常な柔軟性を提供する。
【００１３】
この発明によって提供される他の局面によれば、再循環シェードツリーピクセルブレンダはステージ当たりの処理時間を最小化するためにハードウェアで実現される。より詳しくいうと、この発明の好ましい実施例は、比較的小さいチップ面積の多能なテクスチャ環境処理サブシステムを提供し、そのサブシステムはハードウェアでアクセラレートされたプログラマブルなテクスチャシェーダ／ピクセルブレンダを含み、それは計算したカラー，不透明性および他のデータを多数のサイクル／ステージに亘って循環させる。テクスチャ環境サブシステムは頂点毎のライティング，テクスチャ，ラスタライズしたカラー，不透明性，およびデプスを結合し、表示のためのピクセルパラメータを形成する。カラー（たとえば、ＲＧＢ）およびアルファ成分についてのブレンダ演算は、テクスチャ環境サブシステム内において、マルチテクスチャおよび他の効果を実現するために多数の処理ステージに亘って再使用される１組のカラー／アルファ結合器（シェーダ）のハードウェアを含むブレンドユニットによって独立的に処理される。選択可能な現在のカラー／不透明性入力／出力レジスタが中間結果をストアするために、すべてのステージについて共用される。このシェーダハードウェアは各ステージ毎に再構成され、１レンダリングパスでのマルチテクスチャリングおよび他の効果をサポートする一連の区分可能なブレンド／シェーディング演算を提供する。
【００１４】
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。
【００１５】
【実施例】
図１は対話型（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。
【００１６】
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を創造するのに使用され得る。
【００１７】
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のステレオスピーカ６１Ｌおよび６１Ｒを通して音声として再生される。
【００１８】
ユーザはまた主ユニット５４を電源につなぐ必要がある。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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／もしくは磁気的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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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や家庭用テレビ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。
【００２４】
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。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
グラフィクスパイプラインの例
図４は図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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
を頂点キャッシュ２２０を介して取り込む。
【００２９】
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を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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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の抽出、
・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，偽(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。
【００３４】
ブロック５００ａ，５００ｂおよび５００ｃの動作に関する詳細について、実施例のグラフィクスパイプライン回路および通常のかつ間接テクスチャルックアップ動作を行う方法の詳細な説明が同時係属中の「グラフィクスシステムにおける直接および間接テクスチャ処理方法および装置」、特願２００１−４２６６７に開示されていて、ここでは、参照によってその記述を取り入れる。
【００３５】
グラフィクスパイプラインの好ましい実施例の装置において、テクスチャユニット５００は、１つ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「再循環」テクスチャパイプライン構成を使用して実現され、テクスチャアドレス座標／データ処理ユニットは、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、１つのテクスチャ抽出ユニットからの抽出した間接テクスチャルックアップデータをテクスチャアドレス座標／データ処理ユニットへ再循環して戻す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（５００ｄ）を提供する。
【００３６】
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、テクスチャ環境ユニット６００へフィルタリングしたテクスチャ値を出力する。テクスチャ環境ユニット６００は、ポリゴンとテクスチャカラー／アルファ／デプスをブレンドするとともに、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ギング処理（６００ｂ）を行うことができる。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，詳細テクスチャリング，テクスチャスワッピング，クランプ，およびデプスブレンドに基づく多様な他の環境関連機能を行うためにマルチステージを提供し得る。
【００３７】
図５に示すように、実施例におけるテクスチャ環境ユニット６００ａは再循環シェーダ６０２を含む。この実施例における再循環シェーダ６０２はハードウェアベースの汎用ブレンダを含み、そのブレンダは多数の選択した入力間でブレンドしかつブレンドした結果を後続のブレンド演算においてさらにブレンドするために保持し得る。この実施例の再循環シェーダ６０２は多数の異なるブレンド演算を実現できる再使用可能なブレンド論理回路を含む。この実施例において、再循環シェーダ６０２は多数の異なる個別の先行ブレンド結果を保持し、これらの先にブレンドした結果の任意のものと新たに与えられた値とをブレンドし得る。このことによって、再循環シェーダ６０２は、連続再循環ステージを通して、任意のシェードツリーを実現することができる。たとえば、クックの「シェードツリー」、ＳＩＧＧＲＡＰＨＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、２２３−２３１頁（１９８４年７月）を参照されたい。再循環シェーダ６０２が実現できるシェードツリーの複雑さは、或るレンダリングパス内において再循環シェーダ６０２が再循環し得る合計回数によって制限される。この実施例においては、再循環シェーダ６０２は１５までの再循環ステージを提供し得るが、異なる実施例では異なる再循環ステージ数を提供する。
【００３８】
テクスチャ環境ユニット６００がブレンドしたカラー／アルファ／ｚ出力を発生すると、ピクセルエンジン７００はデプス（ｚ）比較（７００ａ）およびフレームバッファピクセルブレンド（７００ｂ）を行う。この実施例において、ピクセルエンジン７００は内蔵（オンチップ）フレームバッファメモリ７０２へデータをストアする。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を局所的にストアするために、１つまたはそれ以上の内蔵ＤＲＡＭメモリを含む。ｚ比較７００ａは、現在有効なモードに依存して、グラフィクスパイプライン１８０における早い段階のステージで行われる（たとえば、ｚ比較は、もしアルファブレンドが要求されていないならば、より早期に行われる）。ピクセルエンジン７００は、表示／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、オンチップフレームバッファ７０２を周期的に主メモリ１１２へ書き込むコピー動作７００ｃを含む。このコピー動作はまた、動的なテクスチャ合成効果のために、内蔵フレームバッファ７０２の内容を主メモリ１１２のテクスチャへコピーするために使用され得る。エイリアス補正および他のフィルタリングがコピーアウト動作中に行われ得る。グラフィクスパイプライン１８０のフレームバッファ出力（これは最終的には主メモリ１１２にストアされる）は、各フレーム毎に、表示／ビデオインタフェースユニット１６４によって読み出される。表示コントローラ／ビデオインタフェース１６４は表示装置１０２上での表示のために、ディジタルＲＧＢピクセル値を与える。
再循環シェーダの例
図６は再循環シェーダ回路の実施例の高位ブロック図を示し、図７は図６の再循環シェーダを用いて実現され得るシェーダパイプラインの例の論理図を示す。図６に示すように、再循環シェーダ６０２は多数の異なる入力を受け、それの入力にフィードバックされ得る出力を生成する。
【００３９】
より詳細いうと、この実施例の再循環シェーダ６０２は以下の形式の入力の任意の間で選択する。
【００４０】
・ラスタライズしたカラー／アルファ
・テクスチャカラー／アルファ
・計算したカラー／アルファ
・その他
実施例において、ラスタライズしたカラー／アルファはラスタライザ４００によって提供される。たとえば、ラスタライズしたカラー／アルファは、変換ユニット３００によって頂点ベースで行われるライティング計算に基づいてラスタライザ４００によって決定されたグローシェーディングされたピクセルである。テクスチャカラー／アルファはテクスチャユニット５００によって行われた直接または間接テクスチャマッピング演算の結果であり得る。再循環シェーダ６０２は、プログラマブルなブレンド演算に基づくこれらの値および／または定数の任意のものあるいはすべてをブレンドして、それの出力に計算したカラー／アルファ値を与える。この計算したカラー／アルファ値は後続のブレンド演算における使用のために再循環シェーダ６０２への入力としてフィードバックされ得る。
【００４１】
再循環シェーダ６０２の各々独立的に制御される再循環が「ステージ」と呼ばれる。実施例において、再循環シェーダ６０２はＡＳＩＣ中の高速ハードウェアロジックによって実現される。多数の独立制御論理ステージを提供する高速ハードウェアロジックの機能の再循環によって、ハードウェアの複雑さや必要な集積回路不動産を減じながら、任意の所望数のシェーディング／ブレンドステージが許容される柔軟性を提供する。実施例における再循環シェーダ６０２の各ステージはカラー（ＲＧＢ）およびアルファ（透明性）のために独立したブレンド演算を計算する。実施例におけるブレンド計算は次のような多数の異なる演算から主プロセサ１１０上で動作するアプリケーションによってプログラムされ得る。
【００４２】
・変調(modulate)
・変調２ｘ(modulate2x)
・変調４ｘ(modulate4x)
・加算(add)
・加算符号(add sigh)
・加算符号２ｘ(add sigh2x)
・減算(subtract)
・加算平滑(add smooth)
・ブレンド拡散アルファ(blend diffuse alpha)
・ブレンドテクスチャアルファ(blend texture alpha)
・ブレンド要素アルファ(blend factor alpha)
・ブレンド現在アルファ(blend current alpha)
・ブレンドテクスチャアルファ予乗算(blend texture alpha pre-maltiplied)
・変調アルファおよび加算カラー(modulate alpha and color)
・変調カラーおよび加算アルファ(modulate color and alpha)
・変調逆アルファおよび加算カラー(modulate inverse alpha and color)
・変調逆カラーおよび加算アルファ(modulate inverse color and alpha)
・鏡面カラーおよびテクスチャ(specular color and texture)（多ステージ）
・エンボス(embossing)（多ステージ）
・詳細テクスチャ(detail texture)（多ステージ）
・その他
図７は再循環シェーダ６０２によって提供され得る再循環シェーディングパイプラインの例を示す。この論理パイプラインは多数の順次のブレンドステージを提供し、その各々のステージは計算したカラー／アルファをテクスチャカラー／アルファおよび／またはラスタライズしたカラー／アルファとブレンドする。この実施例において、ブレンド演算の１６までの異なるステージが、補間テクスチャおよびラスタカラー／アルファを受ける各ステージに設けられる。ラスタライザ４００（図５参照）のプログラムが、８つのテクスチャ座標セットの１つおよび８つの物理的テクスチャ５０４の１つを特定して再循環シェーダ６０２によって提供されるテクスチャ補間のために使用する。ラスタライザ４００はまた、或る再循環シェーダ６０２のステージのために２つのラスタライズしたカラーのどれが使用されるかを制御する。
再循環シェーダ回路の例
図８はテクスチャ環境ユニット６００において使用するに適した再循環シェーダ６０２の具体的回路のブロック図を示す。図示する実施例において、再循環シェーダ６０２は、ブレンド演算器６５８によって演算されるべき種々の異なる入力（たとえば、テクスチャカラー／アルファ，ラスタライズしたカラー／アルファ，および先のブレンド演算の結果）の中から選択するための多数の入力マルチプレクサ６５６を含む。ブレンド演算器６５８の結果はこの実施例における４つの中間レジスタ６６０のいずれか１つにストアされる。これらのレジスタ６６０のいずれか１つは、次いで、後続のブレンドステージにおけるさらなるブレンド演算のために入力マルチプレクサ６５６によって選択され得る。
【００４３】
実施例において、再循環シェーダ６０２は各ブレンドステージ毎に、カラー成分演算および別のアルファ成分演算を行う。或るステージについていえば、ブロック６５８によって行われる演算はカラー成分およびアルファ成分について異なる。カラー成分およびアルファ成分の演算は主プロセサ１１０上で動くアプリケーションによって独立して制御できる。再循環ステージ毎に独立したカラーおよびアルファ演算制御を与えるこの能力によって、再循環シェーダ６０２は、処理速度に関して追加的なコストなしに、任意の複雑なアルファ（透明性）ツリーの演算を行うことができる。再循環シェーダ６０２の最終ステージによって生成されたアルファは、アルファ比較ブロック６６２へ入力される。このアルファ比較演算６６２の結果は、たとえば、内蔵フレームバッファ７０２へのカラーおよび／またはｚの書込を条件付きでマスクするために使用され得る。
【００４４】
この実施例において、最終ブレンドステージの最終ブレンド出力はカラー出力および／またはアルファ閾値６６２のためにレジスタ６６０（４）にストアされる。ｚテクスチャ経路がまたｚテクスチャリングのために設けられる。同時係属中の「Ｚテクスチャリング」（特願２００１− ）を参照されたい。
ここでは、その記述を参照によって取り入れる。
入力マルチプレクサ構成の例
図９は再循環シェーダの入力マルチプレクサ構成６５６の例を示す。図９に示すように、４つのマルチプレクサ６５６ａ−６５６ｄの各々のものは次のものを含む多数の異なるカラー入力の１つを選択する。
【００４５】
・レジスタ６６０（１）の内容
・レジスタ６６０（２）の内容
・レジスタ６６０（３）の内容
・レジスタ６６０（４）の内容
・テクスチャカラー
・テクスチャアルファ
・定数（レジスタ）カラー
・定数（レジスタ）アルファ
・ラスタライズしたカラー
・ラスタライズしたアルファ
・わずかの有用な固定定数
・プログラマブルな定数
・他のテクスチャカラーチャネルへコピーされたテクスチャカラー成分（この特徴はドット積，輝度計算およびカラー空間変換に有用である）
・他の入力
マルチプレクサ６５６への入力制御は各再循環シェーダステージ毎に独立して特定される。マルチプレクサ６５６の出力は、この実施例においては、８ビットの未符号化(unsigned)値または１０ビットの符号化(signed)値であり、他の具体例が異なる精度を提供することができる。
ブレンド計算／演算の例
図１０はブレンド／シェーディング演算器６５８の例を示す。この実施例においては、再循環シェーダ６０２は、各ステージ毎に、数２で一般化される計算を行う。
【００４６】
【数２】
【００４７】
実施例の計算ブロック６６４における引数(arguments)Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは次のものから選ばれる。
【００４８】
・４つのカラーレジスタ
・ラスタライズしたカラー（拡散または鏡面）
・テクスチャ
・上のカラーのアルファ成分または定義された定数
・固定の定数
・プログラマブルな定数
計算ブロック６６４はこの実施例においては値Ａ，ＢおよびＣで演算する。計算ブロック６６４の出力はオプションとしての否定ブロック６６６を通してパスされ、加算器６６８によって「Ｄ」マルチプレクサ６５６（ｄ）の出力および随意的なバイアス値と加算される。結果として得られた合計値は、出力および／または後続のさらなるブレンドのために、レジスタ６６０（１），６６０（２），６６０（３），６６０（４）のいずれか１つにストアされる前に、スケーラブロック６７０によってスケーリングされ、クランプブロック６７２によってクランプされる。
【００４９】
実施例において、スケーラブロック６７０は０．５，１，２または４によってスケーリングし得るが、他の実施例では他のスケーリング値を用いてもよい。クランプブロック６７２は多数の異なるクランプモデルをサポートする。実施例においては、入力値Ａ，Ｂ，Ｃは１つの具体例においては未符号化の８ビット値であり、入力値Ｄは符号化１０ビット値であり、クランプブロック６７２の出力は符号化１０ビット値であり得る。
【００５０】
図１１は再循環シェーダ６０２のより詳細な回路を示す。この実施例において、計算ブロック６６４は、ハードウェア乗算器６６４ｂ，６６４ｃ；「１−ｆ」補数ブロック６６４ａ；および加算器６６４ｄによって実現される。この実施例において、乗算器６６４ｂはＢ入力およびＣ入力を乗算し、その結果的に得られた積を加算器６６４の一方入力に与える。他の乗算器６６４ｃはＡ入力を値（１−Ｃ）によって乗算し、その結果的に得られた積を加算器６６４ｄの他方入力に与える。このハードウェアはブロック６６４によって計算されるように図１０に示される式を計算する。加算器６６４によって得られた結果的な積は符号反転ブロック６６６へ出力される。
【００５１】
図１１に示す実施例では、付加的な比較器６７４が設けられ、マルチプレクサ６５６の出力ＡおよびＤを、マルチプレクサ６５６の出力Ｃおよびゼロ値（マルチプレクサ６７６を介して）の間で選択するために使用される比較の結果と比較する。付加的なマルチプレクサ６７８がデータ経路に設けられ、符号演算器６６６の出力とマルチプレクサ６７６の出力（すなわち、比較演算の結果）との間で選択する。そのような比較は、１つの再循環ステージでブレンド計算および比較結果演算をすべて行うことによって再循環ステージを節約することができる。実施例におけるこの比較器６７４は８ビット，１６ビットまたは２４ビットの比較を与えるように１つ、２つもしくは３つのチャネルを同時に比較することができる。
【００５２】
図１１に示す実施例では、スケーリング演算６７０は次のようなスケール値でのスケーリングを与える。
【００５３】
・０．５
・１
・２
・４
実施例では、異なるスケーリングブロック６７０ａ，６７０ｂ，６７０ｃ，６７０ｄがクランプブロック６７２へ与えるためにマルチプレクサ６７０ｅによって選択される。
【００５４】
図１１に示す実施例では、マルチプレクサ６５６への入力は、オプションとして、ブロック６６４による計算の前に、「カラースワップ」ブロック６８０を通してパスされる。カラースワップブロック６８０は各カラー成分（Ｒ，Ｇ，またはＢ）を他の２つのカラー成分へブロードキャストするために使用される。図１２，図１３を参照されたい。この特徴は、たとえば、ドット積，輝度計算およびカラー空間変換のために使用され得る。
【００５５】
図１１に示す実施例は固定的なあるいはプログラマブルな定数のためのサポートを含む。１つの実施例において、定数選択が、複数の固定的に定義された値を用いるかあるいは複数のプログラマブルなカラーレジスタ値を用いるかを特定する定数選択レジスタによって決定された任意の定数値を選択するために使用される。そのようなプログラマブルな定数および固定定数は、ブレンド演算における柔軟性を与える。他の実施例では、代わって、少数の固定定数（たとえば、１．０）が使用される。
【００５６】
図１１のデータ経路はたとえば、ダイレクトＸ６．０または７．０のＤ３Ｄによって特定されるような異なるブレンド演算のために設定され得る。たとえば、以下の７つのパラメータが再循環シェーダ６０２のブレンドステージをプログラムするために使用される。
【００５７】
・引数Ａ
・引数Ｂ
・引数Ｃ
・引数Ｄ
・減算
・バイアス
・シフト
数３および数４はブレンド演算の例である。
【００５８】
SelectArg
【００５９】
【数３】
【００６０】
Modulate, Modulate2x, Modulate4x
【００６１】
【数４】
【００６２】
引数ＢおよびＣの成分は一緒に乗算される。２または４のスケール値が数５で示すブライトニング(blightening)のために使用され得る。
【００６３】
【数５】
【００６４】
Add
引数の成分が数６のように一緒に加算される。
【００６５】
【数６】
【００６６】
AddSigned,AddSigned2X
引数の成分が−０．５のバイアスに加算され、−０．５から０．５までの値の有効範囲を作る。結果はブライトニングのために２によって乗算される。
【００６７】
【数７】
【００６８】
Subtract
第２の引数の成分が第１の引数から減算される。
【００６９】
【数８】
【００７０】
AddSmooth
バイアス加算演算はグロー，フォグその他のために数学的には正しい。しかしながら、それは突然飽和して輪郭加工を生じさせる。よりよく見えるが、わずかに数学的には正しくない方法は積を減算することである。
【００７１】
【数９】
【００７２】
BlendDiffuseAlpha, BlendTextureAlpha, BlendFactorAlpha, BlendCurrentAlpha
直線ブレンドが、頂点から補間されたアルファ（Ｃ＝ラスタライズしたアルファ），現在のテクスチャからのアルファ（Ｃ＝テクスチャアルファ），定数アルファ（Ｃ＝定数アルファ），および／または現在のカラーのアルファ（Ｃ＝計算したアルファ）からのアルファを用いて行われる。
【００７３】
【数１０】
【００７４】
BlendTextureAlphaPM
予め乗算したアルファを用いる直線ブレンド
【００７５】
【数１１】
【００７６】
ModulateAlpha_AddColor
第２の引数は第１のアルファによって変調され、その結果は第１の引数に加算される。
【００７７】
【数１２】
【００７８】
ModulateColor_AddAlpha
引数が変調され、そして第１の引数のアルファが次いで加算される。
【００７９】
【数１３】
【００８０】
ModulateInvAlpha_AddColor
ModulateAlpha_AddColorと同様であるが、第１の引数のアルファの反転を用いる。
【００８１】
【数１４】
【００８２】
ModulateInvColor_AddAlpha
ModulateColor_AddAlphaと同様であるが、第１のカラーの反転を用いる。
【００８３】
【数１５】
【００８４】
ModulateInvColor_AddAlpha
ModulateColor_AddAlphaと同様であるが、第１のカラーの反転を用いる。
【００８５】
【数１６】
【００８６】
SpecularColor and Texture
上の演算に加えて、より複雑化したブレンドが多数のステージを用いることによって達成され得る。たとえば
【００８７】
【数１７】
最終カラー＝鏡面テクスチャ＊鏡面カラー＋拡散テクスチャ＋拡散カラー
DiffuseColor
それは２つのステージを用いて実現され得る。
【００８８】
【数１８】
【００８９】
Embossing
この例は埋め込みのためである。
【００９０】
【数１９】
最終カラー＝（拡散カラー＋定数＊（法線１−法線２））＊材質テクスチャ
Texture
３つのステージを用いて実現され得る。
【００９１】
【数２０】
【００９２】
DetailTexture
この例は詳細テクスチャリングのためのものであり、差分テクスチャは０．５のバイアスを有する。
【００９３】
【数２１】
最終カラー＝基本テクスチャ＋（差分テクスチャＡ−０．５）＋（差分テクスチャＢ＝０．５）
次のようにして実現され得る。
【００９４】
【数２２】
【００９５】
実施例において、クランプブロック６７２は表１に示すクランプモデルのどれかを提供する。
【００９６】
【表１】
【００９７】
アルファ関数サポート
実施例の再循環シェーダは異なるアルファ値関数をサポートしている。実施例において、アルファ比較演算は再循環ステージの一部ではなく、再循環が完了した後に行われることに留意されたい。図１１参照。実施例において、アルファ関数は、次の演算のどれか１つを用いてソースアルファを基準アルファと比較する。
【００９８】
・常に(alwayss)
・決して(never)
・等しくない(not equal)
・等しい(equal)
・少し(less)
・大きいか等しい(greater than or equal)
・小さいか等しい(less than or equal)
・大きい(greater than)
２つの関数は次のものを用いて実施例において結合される。
【００９９】
・ＡＮＤ
・ＯＲ
・ＸＯＲ
・ＸＮＯＲ
ピクセルクォードラプレットにおける有効なピクセルのすべてがアルファテストに失敗したとすると、クォードラプレットは捨てられ、フレームバッファ７０２が更新されることはない。次のものは実現できる例である。
【０１００】
例１
【０１０１】
【数２３】
【０１０２】
例２
【０１０３】
【数２４】
【０１０４】
再循環シェーダ６０２のアルファの機能（たとえば、非再循環アルファ比較との結合）がシェードツリーに類似する透明ツリーを提供する。特に、再循環シェーダ６０２のアルファ機能は、Ｍのアルファ入力上のＮの論理アルファ演算を行うために使用され得て、ＮおよびＭはいずれも整数である。アルファ比較とアルファ論理演算との結合は、漫画の線画のような写真写実的ではない効果を提供する。同時係属中の「グラフィクスシステムにおいて非写真的線画を提供するための方法および装置」、特願２００１− を参照されたい。ここでは、それを参照することによってその記述を取り入れる。
Ｚテクスチャリングの例
シェーダ６０２は、テクスチャマッピングを用いてスクリーンｚ値を変更することによって、デプス付のスプライトをサポートする。能動化されると、シェーダ６０２は、基準ｚと２つのスロープ(slopes)に代えて、クォードラプレット毎に４つのｚ値をピクセルエンジン７００へ送る。各ｚ値は、ｚテクセルをクォードラプレットの基準ｚに加算することによってもしくは基準ｚをｚテクセルによって置換することによって得られる。同時係属中の先に述べたｚテクスチャリングの出願を参照されたい。
【０１０５】
図１４はシェーダ６０２を含むテクスチャ環境ユニット６００のブロック図を示す。テクスチャ環境ユニット６００は、この実施例においては、コマンド部６９４およびシェーダ６０２に加えて、フォグ演算器６９０およびフォグブレンダ演算器６９２を含む。ブロック６９０および６９２の動作に関する詳細については、同時係属中の「グラフィクスシステムにおいて改良されたフォグ効果を提供するための方法および装置」、特願２００１− を参照されたい。ここでは、参照によってそれの記述を取り入れる。
【０１０６】
図１５はフォグ演算のより詳細なブロック図を示す。
マルチテクスチャリングのための再循環シェーダの使用の例
図１６はマルチテクスチャリングのために再循環シェーダ６０２がどのようにして使用され得るかを示す。この実施例においては、再循環テクスチャユニット５００は、或る表面に対応する一連のテクスチャマッピング出力を提示することができる。たとえば、同じプリミティブ表面上に８つまでの異なるテクスチャをマッピングすることができる。再循環テクスチャユニット５００は、対応する一連のテクスチャマッピング出力を作成する直接（および間接）テクスチャリング演算を提供することができる。実施例においては、再循環シェーダ６０２は、それが利用可能になったとき各マッピングされたテクスチャ出力を受け、そのマッピングされたテクスチャ出力を変換ユニット３００によって行われるライティング演算から抽出されたプリミティブ表面カラー／アルファ情報および／または他の先に作成されたテクスチャマッピングとブレンドする。再循環シェーダ６０２はパイプライン態様でそのブレンダ演算を行い、それによって再循環シェーダは、テクスチャユニットがさらなるテクスチャ出力をその順次に従って発生している間、テクスチャユニット５００によって先に発生されたテクスチャ出力をブレンドする。
【０１０７】
実施例において、再循環シェーダは、再循環テクスチャユニット５００によって与えられる付加的な情報とのさらなるブレンドのために、中間ブレンド結果を保持する。再循環テクスチャユニット５００が一連のテクスチャマッピング出力において最後のテクスチャマッピング出力を発生した直後に、再循環シェーダ６０２は対応する最終ブレンド演算を行い、そのブレンド結果をデプスバッファリング，フレームバッファ７０２の内容との最終カラーブレンドおよび表示のために、フォグブロック６００ｂを介して出力する。
【０１０８】
図１７は図６に示す再循環シェーダ６０２を用いるマルチテクスチャリングプロセスの例を示す。図１７に示す非制限の例においては、変換ユニット３００はテクスチャ座標データを発生する（ブロック１００２）。そして、システム５０は、次いで発生したテクスチャ座標データを特定のテクスチャマップと関連付け、テクスチャユニット５００は対応するテクセル（テクスチャデータ）をテクスチャマップから抽出する（ブロック１００４）。なお、再循環シェーダ６０２は所定のブレンド／シェーディング演算を行うように構成され、抽出したテクスチャデータはブレンドのために再循環シェーダ６０２へ与えられる（ブロック１００８）。再循環シェーダ６０２は抽出したテクスチャデータをいくつかの他の入力および／または保持している先の結果とブレンドする（ブロック１０１０）。たとえば、再循環シェーダ６０２は抽出したテクスチャデータを、頂点ベースでのポリゴン上に行われたグローシェーディング演算に対応する、ライティングブロック３００ｅによって発生されたカラーまたは不透明値でブレンドする。ブレンド演算１０１０は、或る場合には、抽出したテクスチャデータを先に抽出したテクスチャデータでブレンドするように演算する。ブレンド演算１０１０は、時々、その抽出したテクスチャデータ上での変換を行い、もしくは、後続のブレンド演算のために再循環シェーダ６０２内の記憶装置のために抽出したテクスチャデータをそのままパスするように動作する。
【０１０９】
再循環シェーダ６０２はブレンド演算１０１０の出力を中間結果として一時的にストアする（ブロック１０１２）。次いで、追加テクスチャデータセットを抽出しかつブレンドするために、全プロセスが任意の回数再循環される。実施例においては、再循環シェーダ６０２はテクスチャユニット５００がブロック１００４および１００８を実行して追加的なテクスチャマッピングを抽出すると同時に、ブロック１０１０および１０１２を実行する。
【０１１０】
図１８は再循環シェーダを用いたマルチテクスチャリングパイプラインの例を示す。図１８は、再循環シェーダ６０２が再循環するそれぞれのときに、再循環シェーダ６０２が、新たなデータセットを先のブレンド演算によって与えられる任意のまたはすべてのブレンド結果でブレンドすることができる追加的でかつ独立制御されるブレンドステージを提供する。
【０１１１】
好ましい実施例のシステム５０はリアルタイムレンダリングシステムであるので、再循環テクスチャユニット５００が再循環し得る回数はイメージフレーム間の時間（たとえば、１秒の１／３０または１／６０）に関連して各再循環に要する時間量によって制限される。１つの実施例では、再循環テクスチャユニット５００が１レンダリングパスで実行可能な再循環の合計数は、たぶん８である。しかしながら、異なる実施例では異なる再循環数を与えるようにしてもよい。この実施例において、再循環シェーダ６０２はテクスチャユニット５００が再循環し得るほぼ２倍の回数再循環できる。再循環シェーダ６０２によって与えられる追加的な再循環は、たとえばフォグ，ｚテクスチャリング，環境マッピング，エンボシング，詳細テクスチャリングおよび他のイメージ効果を含む多数の増強されたイメージ効果を行うために使用され得る。再循環シェーダ６０２へのテクスチャ入力は、好ましくは、テクスチャユニット５００が利用可能なテクスチャを作らないステージ中はゼロ(null)にセットされる。
【０１１２】
図１９は、マルチテクスチャリング演算を提供するために再循環シェーダ６０２を制御するための制御ステップの例を示す。この具体例においては、主プロセサは、点灯されるべきおよび／または変換ユニット３００によって変換されるべき多数の異なる頂点２１４を特定する。変換ユニット３００はテクスチャユニット５００へ与えるために適宜のテクスチャ座標を発生し、ラスタライザ４００はライティング計算に基づいて頂点をラスタライズする。そのようにして発生されたテクスチャ座標は多数のテクスチャマッピング５０４に基づく一連のテクスチャマッピング動作において使用され得る。これらのテクスチャマッピングの結果はマルチテクスチャブレンドを提供するために、多数の順次の再循環シェーダ６０２のステージに順次的に与えられる。
レジスタインタフェースの例
図２０はレジスタの内容の詳細な定義の例である。以下の表は図２０に示す種々のレジスタの一層詳細な説明を示すものである。
【０１１３】
【表２】
【０１１４】
【表３】
【０１１５】
【表４】
【０１１６】
【表５】
【０１１７】
【表６】
【０１１８】
【表７】
【０１１９】
【表８】
【０１２０】
【表９】
【０１２１】
以下は実施例のアプリケーションのプログラミングインタフェースコールの例である。
GXSetTevOp
説明：これはテクスチャ環境ユニットの初期プログラムを簡単に作るために設計された便利な関数である。このマクロは、なじみのあるテクスチャ結合関数を実現するために、予め定義した引数とともに、GXSetTevColorIn, GXSetTevColorOp, GXSetTevAlphaIn,およびGXSetTevAlphaOpをコールする。
【０１２２】
連続する組の再循環シェーダステージをイネーブルするために、アプリケーションはGXSetNumTevStages関数をコールする。
【０１２３】
次表１０において、Ｃｖはステージのための出力カラーであり、Ｃｒは先のステージの出力カラーであり、そしてＣｔテクスチャカラーである。Ａｖはステージのための出力アルファであり、Ａｒは先のステージの出力アルファであり、そしてＡｔはテクスチャアルファである。特別な場合、最初の再循環シェーダステージでは、先行するステージがないので、ラスタライズしたカラー（GX_CC_RASC）がＣｒとして使用され、ラスタライズしたアルファ（GX_CA_RASA）がＡｒとして使用される。
【０１２４】
【表１０】
【０１２５】
引数：ｉｄ＝ステージｉｄ，ｍｏｄｅ＝予め定義したカラー結合モデル
使用例：void GXSetTevOp( GXTevStageID id, GXTevMode mode );
GXTevStageID
以下の値を列挙する。
【０１２６】
【表１１】
【０１２７】
説明：テクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージの名称
GXTevMode
次の値を列挙する。
【０１２８】
【表１２】
【０１２９】
説明：テクスチャ環境制御を設定する。
GXSetNumTevStages
説明：この関数は、多数の連続するテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージをイネーブルする。フォギングおよびブレンド前の出力ピクセルカラーは、最後のステージからの結果である。最後の再循環ステージはレジスタGX_TEVPREVへ書き込まなければならない（GXSetTevColorOpおよび GXSetTevAlphaOp参照）。少なくとも１つの再循環ステージがイネーブルされる。もし、Ｚテクスチャがイネーブルされると、Ｚテクスチャは最後のステージでルックアップされる（GXSetZTexture参照）。
【０１３０】
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再循環シェーダステージとの関連はGXSetTevOrderを用いて設定される。テクスチャ座標の利用可能な数はGXSetNumTexGensを用いて設定される。利用可能なカラーチャネルの数はGXSetNumChansを用いて設定される。
【０１３１】
GXInitはnStagesをデフォルトとして１に設定する。
【０１３２】
引数：nStages
アクティブな再循環シェーダステージの数。最小値は１で最大値は１６である。
【０１３３】
使用例：void GXSetNumTevStages(u8nStages);
GXSetTevColorIn
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）のカラー結合ユニットの入力オペランドを設定する。入力オペランドａ，ｂおよびｃはＲＧＢカラーであり、各成分は未符号化８ビット（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力オペランドはＲＧＢカラーであり、各成分は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。
【０１３４】
入力オペランドがアルファ値（GX_CC_A0, GX_CC_A1, GX_CC_A2, GX_CC_APREV, GX_CC_TEXA, GX_CC_RASA）の場合、アルファ値は３つのカラーチャネル（Ｒ＝Ａ，Ｇ＝Ａ，Ｂ＝Ａ）にまたがって折り返される。
【０１３５】
この再循環シェーダステージによって実現される関数は関数GXSetTevColorOpを用いて設定される。
【０１３６】
このステージの出力はデフォルトによってレジスタGX_TEVPREV（GXInitを参照）に向けられるが、GXSetTevColorOpによって明示的に設定されてもよい。
【０１３７】
再循環シェーダステージの出力をストアするために使用されるレジスタはまた、入力GX_CC_C0, GX_CC_C1, GX_CC_C2, GX_CC_CPREVとして使用され得る。GXSetTevColorまたはGXSetTevColorS10を用いてこれらのレジスタに一定のカラー値をプログラムすることもできる。
【０１３８】
各レジスタは未符号化８ビット数もしくは符号化１０ビット数を成分（ＲＧＢ）毎にストアすることができる。符号化１０ビット数が入力ａ，ｂまたはｃのために選択されると、その数は８ビットに切り縮められる。その数を変換するために特別な試みはなく、単純に最上位ビットが捨てられる。
【０１３９】
入力オペランドGX_CC_RASCおよびGX_CC_RASAは、頂点毎のライティング計算の結果である。入力オペランドGX_CC_TEXCおよびGX_CC_TEXAはこのステージのためのテクスチャ入力である。テクスチャカラー入力GX_CC_TEXCは、オペランドGX_TC_TEXRRR, GX_TC_TEXGGGまたは GX_TC_TEXBBBを設定することによる入力より前にスワップされたカラー成分を有する。再循環シェーダステージ毎にスワップオペランドのいずれかを選択することができる。この実施例においては、同じステージでGX_TC_TEXRRRおよびGX_TC_GGGの両方を用いることはできない。
【０１４０】
GXSetTevOrderはシェーダステージを具体的なカラーおよびテクスチャに関連付ける。
【０１４１】
引数
【０１４２】
【表１３】
【０１４３】
使用例：
【０１４４】
【表１４】
【０１４５】
GXSetTevAlphaIn
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）のアルファ結合ユニットの１つのステージのための入力オペランドを設定する。入力オペランドａ，ｂおよびｃは未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力オペランドは符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。
【０１４６】
各シェーダステージは数２５を実現する。
【０１４７】
【数２５】
【０１４８】
op,biasおよびscaleによって記述される演算はGXSetTevAlphaOp関数を使用してプログラマブルである。
【０１４９】
このステージの出力はデフォルトによってレジスタGX_TEVPASS（GXInitを参照）に向けられるが、GXSetTevAlphaOpによって明示的に設定されてもよい。結果は、GXSetTevClampModeによって設定されたクランプモードに基づいて、２つの範囲、０〜２５５もしくは−１０２４〜１０２３にクランプされ得る。入力ａ，ｂまたはｃが符号化１０ビット数（先の再循環シェーダステージの結果もしくは入力定数）である場合、下位８ビットだけが使用される。この数を変換する特別な方法はなく、単純に上位ビットが捨てられる。
【０１５０】
再循環シェーダステージの出力をストアするために使用されるレジスタはまた入力GX_CA_A0, GX_CA_A1, GX_CA_A2, GX_CA_APREVとして使用され得る。GXSetTevColorまたはGXSetTevColorS10を用いてこれらのレジスタに一定のアルファ値をプログラムすることもできる。
【０１５１】
入力オペランドGX_CA_RASAは頂点毎のライティング計算の結果である。入力オペランドGX_CA_TEXAはこのステージのためのテクスチャアルファ入力である。GXSetTevOrderを用いてこれらの入力に対応してカラーおよびテクスチャを選択することができる。
【０１５２】
引数
【０１５３】
【表１５】
【０１５４】
使用例：
【０１５５】
【表１６】
【０１５６】
GXSetTevColorOp
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットのこのステージのためのカラー結合器関数のためにop,scale,biasおよびクランプ演算を設定する。この関数はまた出力レジスタout_regを特定し、それはカラー結合関数の結果を保持する。カラー結合関数は、数２６で与えられる。
【０１５７】
【数２６】
【０１５８】
入力パラメータａ，ｂ，ｃおよびｄはGXSetTevColorIn関数を用いて選択される。これらのＡ，ＢおよびＣ入力は未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。結果out_regはまた符号化１０ビットの結果であり得て、クランプイネーブルおよび現在のクランプモードに依存する（GXSetTevClampModeを参照）。
【０１５９】
再循環シェーダ出力レジスタはすべての再循環シェーダステージで共用される。再循環シェーダ出力レジスタはまた定数カラー入力として使用され、そのために具体的な式を実現するときに衝突が起きないように入力および出力レジスタを注意深く割り付ける必要がある。アプリケーションは、直前のアクティブな再循環シェーダステージにおけるGX_TEVPREVに出力しなければならない。
【０１６０】
関数GXSetTevOpは予め定義した式の名称に基づいて、GXSetTevColorInおよびGXSetTevColorOpのパラメータを設定するより簡単な方法を提供する。GXSetTevOpおよびGXSetTevColorIn/GXSetTevColorOpの使用を混合してはならない。
【０１６１】
GXSetTevOpは出力レジスタの使用についていくつかの前提を作り、すなわち、GX_TEVPREVは常に出力レジスタであり、先の再循環シェーダステージの結果を次の再循環シェーダステージへパスするために使用される。
【０１６２】
引数
【０１６３】
【表１７】
【０１６４】
使用例：
【０１６５】
【表１８】
【０１６６】
GXSetTevAlphaOp
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットのこのステージのためのアルファ結合器関数のためのop,scale,biasおよびクランプ演算を設定する。この関数はまた、レジスタout_regを特定し、それはアルファ結合器関数の結果を保持する。アルファ結合器関数は数２７で与えられる。
【０１６７】
【数２７】
【０１６８】
入力パラメータａ，ｂ，ｃおよびｄはGXSetTevAlphaInを用いて設定される。このａ，ｂおよびｃ入力は未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。結果out_regは符号化１０ビットの結果であり、クランプイネーブルおよび現在のクランプモードに依存する（GXSetTevClampModeを参照）。
【０１６９】
GXSetTevStagesを使用して連続する数の再循環シェーダステージをイネーブルしなければならない。直前のアクティブな再循環シェーダステージはその出力をレジスタGX_TEVPREVに書き込む。
【０１７０】
引数
【０１７１】
【表１９】
【０１７２】
使用例：
【０１７３】
【表２０】
【０１７４】
GXSetTevColor
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいて定数カラーレジスタの１つを設定するために使用される。これらのレジスタはすべての再循環シェーダステージについて利用可能である。これらのレジスタの少なくとも１つが、マルチテクスチャ構成において、１つの再循環シェーダステージの出力を次にパスするために使用される。アプリケーションは、レジスタの使用において衝突が生じないようにこれらのレジスタを割り付ける責任がある。
【０１７５】
この関数は未符号化８ビットカラーである。符号化１０ビットカラーを使用するために、GXSetTexColorS10を使用する。
【０１７６】
【表２１】
【０１７７】
GXSetTevColorS10
説明：この関数は、テクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいて定数カラーレジスタの１つを設定するために使用される。これらのレジスタはすべての再循環シェーダステージについて利用可能である。これらのレジスタの少なくとも１つは、マルチテクスチャ構成において、１つの再循環シェーダステージの出力を次へパスするために使用される。アプリケーションは、これらのレジスタの使用において衝突が生じないようにこれらのレジスタを割り付ける責任がある。
【０１７８】
この関数はカラー成分を符号化１０ビット数にすることができる。未符号化８ビットカラーを設定するために、GXSetTevColorが使用される。
【０１７９】
【表２２】
【０１８０】
GXSetTevClampMode
説明
この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいてこのステージのためのクランプモードを設定する。このモードはアルファおよびカラー結合器の両方のために使用される。このモードはGXSetTevColorOpおよび GXSetTevAlphaOpによって設定されるクランプ制御が表２３に示すように如何に解釈されるかを果たす。ＲはＴＥＶステージの結果カラーである。
【０１８１】
GXInitはモードをGX_TC_LINERに設定する。
【０１８２】
【表２３】
【０１８３】
【表２４】
【０１８４】
【表２５】
【０１８５】
GXSetAlphaCompare
説明：この関数は、直前のアクティブなテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージからのアルファ出力を用いるアルファ比較関数のためのパラメータを設定する。アクティブな再循環シェーダステージの数はGXSetTevStagesを使用して特定される。
【０１８６】
出力アルファはブレンド式（GXSetBlendModeを参照）において使用され、ソースおよび宛先（フレームバッファ）ピクセルがどのように結合されるかを制御する。
【０１８７】
アルファ比較演算は数２８で与えられる。
【０１８８】
【数２８】
【０１８９】
ここで、alpha_srcは直前のアクティブな再循環シェーダステージからのアルファである。一例として、次のような式を実現できる。
【０１９０】
【数２９】
【０１９１】
または
【０１９２】
【数３０】
【０１９３】
Ｚ比較はテクスチャリングの前または後のいずれかで生じる（GXSetZCompLocを参照）。Ｚ比較がテクスチャリングの前に生じた場合、ＺはＺテストに基づいてのみ書き込まれる。カラーは、Ｚテストおよびアルファテストを通過したときに書き込まれる。
【０１９４】
Ｚ比較がテクスチャリングの後に生じる場合、Ｚテストおよびアルファテストを通過したときに、カラーおよびＺが書き込まれる。正しくＺバッファを行う必要がある形状切断(cutout shapes)（ビルボードツリーのような）をするためにテクスチャを用いるとき、パイプラインをテクスチャリングの後にＺバッファをするように構成しなければならない。
【０１９５】
【表２６】
【０１９６】
【表２７】
【０１９７】
GXSetTevOrder
説明：この関数はこのテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージへの入力として利用可能なテクスチャおよびラスタライズしたカラーを特定する。テクスチャ座標coordはGXSetTexCoordGen関数を用いて入力アトリビュートから発生され、GXLoadTexObjによって先にロードされたテクスチャマップをルックアップするために使用される。このステージのためにラスタライズするカラーがまた特定される。カラーは、GXSetChanCtrl関数によって制御される頂点毎のライティングの結果である。
【０１９８】
この関数は再循環シェーダステージをイネーブルしないということに注意されたい。連続する数の再循環シェーダステージをイネーブルするためには、ステージGX_TEVSTAGE0をスタートし、GXSetNumTevStages関数を用いる。
【０１９９】
各再循環シェーダステージの動作は独立している。カラー演算はGXSetTevColorInおよびGXSetTevColorOpによって制御される。アルファ演算はGXSetTevAlphaInおよびGXSetTevAlphaOpによって制御される。すべてのアクティブな再循環シェーダステージのために利用可能なテクスチャ座標の数はGXSetNumTexGensを用いて設定される。すべてのアクティブな再循環シェーダステージのために利用可能なカラーチャネルの数はGXSetNumChansを使用して設定される。アクティブな再循環シェーダステージはテクスチャ座標やカラーを参照することなく生成される。
【０２００】
GXSetTevOrderを用いることによって、１つのテクスチャ座標を、テクスチャが同じサイズである限り、多くのテクスチャにブロードキャストすることができる。
【０２０１】
【表２８】
【０２０２】
任意の再循環シェーダステージにおいて任意に生成されたテクスチャ座標を使用することができる。
【０２０３】
【表２９】
【０２０４】
テクスチャが再循環シェーダステージにおいて使用されていなければ、coordおよびmapをNULLに設定する。
【０２０５】
【表３０】
【０２０６】
再循環シェーダステージにおいてカラーが用いられないとき、colorをNULLに設定する。
【０２０７】
【表３１】
【０２０８】
GXSetTevOrderは関数コールにおいてテクスチャマップのサイズに従ってGXSetTexCoordGenによって作られた規格化テクスチャ座標をスケーリングする。そのために、テクスチャ座標は、マップが同じサイズであるときにのみマルチテクスチャマップへブロードキャストされる。或る場合においては、或るスケール値を有するテクスチャ座標を発生したいなら、テクスチャルックアップをディスエーブルする（このことによって間接バンプマッピングのためのテクスチャ座標を発生する）。GX_TEXMAP_DISABLEフラグを使用して達成される。
GXSetTevOrder(GX#TEVSTAGE1, GX#TEXCOORD0, GX#TEXMAP3|
GX#TEXMAP#DISABLE, GX#COLOR#NULL);
これはGX#TEXMAP3を用いるスケーリングGX#TEXCOORD0でGX#TEXMAP3のルックアップをディスエーブルする。
【０２０９】
GXInitはデフォルトの再循環シェーダ順を記述する。
【０２１０】
【表３２】
【０２１１】
【表３３】
【０２１２】
例：
このページはテクスチャ環境（ＴＥＶ）設定のいくつかの例を示す。
【０２１３】
ラスタライズしたカラー
たとえば、頂点カラーを有するポリゴン
たとえば、頂点ライティング
この構成は、PASSCLR演算を用いることによってラスタライズしたカラーチャネルを直接パスする。テクスチャは用いられない。
【０２１４】
【表３４】
【０２１５】
１つのテクスチャ
たとえば、単純なテクスチャマッピング
この構成はテクスチャカラーを直接表示することによって使用される。ラスタライズしたカラーは用いられない。
【０２１６】
【表３５】
【０２１７】
ラスタライズしたカラーで変調された１つのテクスチャ
たとえば、発光材料テクスチャ
この構成はMODULATE演算を用いる。
【０２１８】
【表３６】
【０２１９】
ラスタライズしたカラー上にオーバレイされた１つのテクスチャ
たとえば、拡散光表面上のハイライトマップ
たとえば、光表面上の投影陰影マップ
この構成はDECAL演算を用いる。テクスチャはブレンドのために使用されるアルファ値を含まなければならない。
【０２２０】
【表３７】
【０２２１】
定数カラー
この構成はライティングユニットまたは任意のテクスチャからの出力を用いる。
【０２２２】
【表３８】
【０２２３】
２つのラスタライズしたカラーの加算
たとえば、拡散光カラー＋鏡面光カラー
テクスチャを用いない。第１のステージはPASSCLRを用いることによって第１のラスタライズしたカラーをパスする。第２のステージは詳細な設定が必要な２つのカラーを加算する。
【０２２４】
【表３９】
【０２２５】
ラスタライズしたカラーとアルファとの加算
たとえば、拡散光カラー＋アルファチャネルで処理した鏡面光カラー
もし鏡面カラーが白色についてのみ許容されているならば、ＴＥＶステージ上の各ＲＧＢ成分へブロードキャストされる鏡面光カラーのためにアルファチャネルを使用してもよい。それは１つのステージだけが必要なので、２つのチャネルを使用するより良好なフィルレート(fill-rate)を得ることができる。この方法は、アルファが他の目的で予約されていなければ使用できる。
【０２２６】
【表４０】
【０２２７】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
図２１は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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
図２２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中のエレメント（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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。内部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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
上で言及したすべての書類が参照によってここに取り入れられる。
【０２３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２は図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３は図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４は図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５】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】図６は実施例の再使用可能な再循環シェーダを示す。
【図７】図７は再循環シェーダを用いて実現された実施例のシェーディングパイプラインを示す。
【図８】図８は実施例の再循環シェーダのブロック図を示す。
【図９】実施例の再循環シェーダの入力マルチプレクサを示す。
【図１０】図１０は実施例の再循環シェーダの動作ブロック図を示す。
【図１１】図１１は実施例の再循環シェーダの回路を示す。
【図１２】図１２は実施例のカラースワップの特徴を図解する。
【図１３】図１３は実施例のカラースワップの特徴を図解する。
【図１４】図１４は実施例のテクスチャ環境ユニットを示す。
【図１５】図１５は実施例のフォグ計算ユニットを示す。
【図１６】図１６はマルチテクスチャのために再循環シェーダがどのようにして使用され得るかの例を示す。
【図１７】図１７は再循環シェーダを用いる実施例のマルチテクスチャリングプロセスを示す。
【図１８】図１８は再循環シェーダを用いる実施例のマルチテクスチャパイプラインを示す。
【図１９】図１９は実施例のマルチテクスチャパイプライン制御を示す。
【図２０】図２０は実施例のテクスチャ環境ユニットの制御レジスタを示す。
【図２１】図２１は別の互換性のある実施例を示す。
【図２２】図２２は別の互換性のある実施例を示す。
【符号の説明】
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
１１０ …主プロセサ
１１２ …主メモリ
１１４ …グラフィクス／オーディオプロセサ
１８０ …グラフィクスパイプライン
５００ …テクスチャユニット
６００ …テクスチャ環境ユニット
６０２ …再循環シェーダ
【産業上の利用分野】
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フォームのようなインタラクティブなグラフィクスシステムに関する。より特定的には、この発明は、マルチテクスチャリングおよび他の効果のためにシェードツリーを実現する再循環シェーダハードウェアに関する。
【０００２】
【発明の背景および発明の概要】
多くの人々はかなりリアルな恐竜，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や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の設計者が過去に直面した問題は、グラフィクスシステムにおけるシェーダをいかに効率的に実現するかということである。一般的にいえば、シェーディングはライティング計算を行いかつそれらからピクセルカラー／不透明性を決定する処理である。大まかにいうと、共通的に使用できるシェーディングの３つの主たるタイプがあり、フラット(flat)シェーディング，グロー(Gouraud)シェーディングおよびフォン(Phong)シェーディングである。これらはポリゴン毎の光計算，頂点毎の光計算およびピクセル毎の光計算に対応する。広く多様なシェーディングモデルが作られている。すべてのユーザを満足させかつすべてのアプリケーションに適合するシェーディングモデルはない。したがって、プログラマの選択およびシェーディングモデルの規格に関する柔軟性を与えるために、いくつかの設計方法が示唆されている。
【０００５】
ＲＬクックによる「シェードツリー(Shade Tree)」（ＳＩＧＧＲＡＰＨ８４，２２３−２３１頁）と呼ばれる論文は、クックは、シェードツリーと呼ばれるツリー表現としてシェーダが構築される特別な目的の言語を記述している。一般的にいえば、シェードツリーはノードのツリーであり、各ノードはそれの子どもからパラメータを取りそれの親のためのパラメータを生成する。たとえば、パラメータは、イルミネーション計算式の項（たとえば、鏡面ケースまたは表面法線）であってよい。他のパラメータは大気効果（たとえば、霧）または投影を含む。
レンダと人間とのインタフェースは、多様な目的のためにユーザ定義シェーダおよびシステム定義シェーダを提供するためにシェードツリーを用いる。
【０００６】
シェードツリーは非リアルタイムレンダリンググラフィクスシステムにおいて広く用いられているが、リアルタイムレンダリングのコンテキストにおいてシェードツリーが提供する柔軟性を持たせようとすると、問題が生じる。たとえば、家庭用ビデオゲームプラットフォームやパーソナルコンピュータのグラフィクスカードのような低価格のリアルタイムレンダリングシステムにおいてシェードツリーの柔軟性を与えることが強く要望されている。
【０００７】
グラフィクスシステム設計者が直面している他の問題は、１パスマルチテクスチャリングと呼ばれる特徴をいかに効率的に提供するかである。基本的には、テクスチャリングは表面の特性を効率的にモデリングするための技術である。たとえば、レンガ壁において各個別のレンガやモルタルのジオメトリをモデリングするのに代えて、表面上にレンガ壁のイメージを電気的に「貼り付ける」ことが可能である。そのようなテクスチャリングの能力は、モデリングや処理コストにおける対応的な増加なしに、イメージの複雑さを非常に大きくするために使用され得る。
【０００８】
マルチテクスチャリングとして知られているテクスチャリングの拡張は、同じ表面に２つまたはそれ以上のテクスチャが付与されるのを許容する。たとえば、外部空間から見た地球のイメージを作る場合を想定する。この場合、地球を球体としてモデリングし、それに２つの異なるテクスチャを付与することができる。第１のテクスチャは陸地や海のイメージであり、第２のテクスチャはそれを覆う雲のイメージであり得る。雲のテクスチャイメージを陸地や海のテクスチャイメージに対して相対的に動かすことによって、非常にリアルでかつダイナミックなテクスチャマッピングされたイメージを作ることができる。
【０００９】
２つまたはそれ以上のテクスチャが同じレンダリングパス中でアクセスされるマルチテクスチャリングをいくつかのグラフィクスアクセラレータがサポートしている。たとえば、マイクロソフトのダイレクトＸ６．０ＳＢＫ（１９９８）；セガル等の「オープンＧＬグラフィクスシステム：Ａ規格」（バージョン１．２．１）（１９９８年３月）（www.OpenGL.org）を参照されたい。或るＰＣグラフィクスアクセラレータカードは１パスマルチテクスチャリングを提供する。しかしながら、さらなる改良が可能である。
【００１０】
この発明は、マルチテクスチャリングおよび多数の他の柔軟性のあるブレンド効果のために使用され得る、一般化したシェードツリーブレンダを提供する。この発明によって提供される１つの局面によれば、グラフィクスパイプライン中の再循環シェーダハードウェアは多数の独立制御可能なブレンドステージを提供するように制御され得る。シェーダハードウェアは種々のブレンド演算の結果のための中間記憶を含む。シェーダハードウェアは各ブレンドステージ毎に異なる入力を選択しかつ異なる演算を行うことができる。したがって、比較的低価格でかつコンパクトなシェーダハードウェアが複雑なシェードツリーを任意に実現するために使用され得る。
【００１１】
この発明によって提供される他の局面によれば、第１テクスチャマッピング演算の結果が再構成可能なシェーダに与えられる。このシェーダはその第１テクスチャマッピング演算に応答してブレンド演算を実行する。シェーダは、次いで、再構成され、さらなるテクスチャ演算の結果を受けるように接続される。再構成されたシェーダはそれの先の結果をさらなるテクスチャ演算の結果に結合してブレンドした出力を与える。
【００１２】
この発明によって提供された別の局面によれば、シェーダは任意的に複雑なシェーディングモデルを実現するために、任意の所望回数再循環される。各再循環または「ステージ」は、多数の所望のブレンド演算の任意の１つを持ちかつ多様なカラー，不透明性もしくはデプスのソースの選択したものをブレンドするようにプログラマブルである。再循環の回数はリアルタイムレンダリングのタイミングの制約を考慮して具体的な実施例によって制限されるが、妥当な数の再循環ステージ（たとえば、１５回）が多様な複雑なシェーディングモデルを実現するにおいて非常な柔軟性を提供する。
【００１３】
この発明によって提供される他の局面によれば、再循環シェードツリーピクセルブレンダはステージ当たりの処理時間を最小化するためにハードウェアで実現される。より詳しくいうと、この発明の好ましい実施例は、比較的小さいチップ面積の多能なテクスチャ環境処理サブシステムを提供し、そのサブシステムはハードウェアでアクセラレートされたプログラマブルなテクスチャシェーダ／ピクセルブレンダを含み、それは計算したカラー，不透明性および他のデータを多数のサイクル／ステージに亘って循環させる。テクスチャ環境サブシステムは頂点毎のライティング，テクスチャ，ラスタライズしたカラー，不透明性，およびデプスを結合し、表示のためのピクセルパラメータを形成する。カラー（たとえば、ＲＧＢ）およびアルファ成分についてのブレンダ演算は、テクスチャ環境サブシステム内において、マルチテクスチャおよび他の効果を実現するために多数の処理ステージに亘って再使用される１組のカラー／アルファ結合器（シェーダ）のハードウェアを含むブレンドユニットによって独立的に処理される。選択可能な現在のカラー／不透明性入力／出力レジスタが中間結果をストアするために、すべてのステージについて共用される。このシェーダハードウェアは各ステージ毎に再構成され、１レンダリングパスでのマルチテクスチャリングおよび他の効果をサポートする一連の区分可能なブレンド／シェーディング演算を提供する。
【００１４】
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。
【００１５】
【実施例】
図１は対話型（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。
【００１６】
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を創造するのに使用され得る。
【００１７】
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のステレオスピーカ６１Ｌおよび６１Ｒを通して音声として再生される。
【００１８】
ユーザはまた主ユニット５４を電源につなぐ必要がある。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。
【００１９】
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。
【００２０】
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／もしくは磁気的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。
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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や家庭用テレビ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。
【００２４】
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。
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
グラフィクスパイプラインの例
図４は図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。
【００２７】
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。
【００２８】
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
を頂点キャッシュ２２０を介して取り込む。
【００２９】
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を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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を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）。
【００３２】
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。
【００３３】
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の抽出、
・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，偽(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。
【００３４】
ブロック５００ａ，５００ｂおよび５００ｃの動作に関する詳細について、実施例のグラフィクスパイプライン回路および通常のかつ間接テクスチャルックアップ動作を行う方法の詳細な説明が同時係属中の「グラフィクスシステムにおける直接および間接テクスチャ処理方法および装置」、特願２００１−４２６６７に開示されていて、ここでは、参照によってその記述を取り入れる。
【００３５】
グラフィクスパイプラインの好ましい実施例の装置において、テクスチャユニット５００は、１つ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「再循環」テクスチャパイプライン構成を使用して実現され、テクスチャアドレス座標／データ処理ユニットは、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、１つのテクスチャ抽出ユニットからの抽出した間接テクスチャルックアップデータをテクスチャアドレス座標／データ処理ユニットへ再循環して戻す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（５００ｄ）を提供する。
【００３６】
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、テクスチャ環境ユニット６００へフィルタリングしたテクスチャ値を出力する。テクスチャ環境ユニット６００は、ポリゴンとテクスチャカラー／アルファ／デプスをブレンドするとともに、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ギング処理（６００ｂ）を行うことができる。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，詳細テクスチャリング，テクスチャスワッピング，クランプ，およびデプスブレンドに基づく多様な他の環境関連機能を行うためにマルチステージを提供し得る。
【００３７】
図５に示すように、実施例におけるテクスチャ環境ユニット６００ａは再循環シェーダ６０２を含む。この実施例における再循環シェーダ６０２はハードウェアベースの汎用ブレンダを含み、そのブレンダは多数の選択した入力間でブレンドしかつブレンドした結果を後続のブレンド演算においてさらにブレンドするために保持し得る。この実施例の再循環シェーダ６０２は多数の異なるブレンド演算を実現できる再使用可能なブレンド論理回路を含む。この実施例において、再循環シェーダ６０２は多数の異なる個別の先行ブレンド結果を保持し、これらの先にブレンドした結果の任意のものと新たに与えられた値とをブレンドし得る。このことによって、再循環シェーダ６０２は、連続再循環ステージを通して、任意のシェードツリーを実現することができる。たとえば、クックの「シェードツリー」、ＳＩＧＧＲＡＰＨＰｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ、２２３−２３１頁（１９８４年７月）を参照されたい。再循環シェーダ６０２が実現できるシェードツリーの複雑さは、或るレンダリングパス内において再循環シェーダ６０２が再循環し得る合計回数によって制限される。この実施例においては、再循環シェーダ６０２は１５までの再循環ステージを提供し得るが、異なる実施例では異なる再循環ステージ数を提供する。
【００３８】
テクスチャ環境ユニット６００がブレンドしたカラー／アルファ／ｚ出力を発生すると、ピクセルエンジン７００はデプス（ｚ）比較（７００ａ）およびフレームバッファピクセルブレンド（７００ｂ）を行う。この実施例において、ピクセルエンジン７００は内蔵（オンチップ）フレームバッファメモリ７０２へデータをストアする。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を局所的にストアするために、１つまたはそれ以上の内蔵ＤＲＡＭメモリを含む。ｚ比較７００ａは、現在有効なモードに依存して、グラフィクスパイプライン１８０における早い段階のステージで行われる（たとえば、ｚ比較は、もしアルファブレンドが要求されていないならば、より早期に行われる）。ピクセルエンジン７００は、表示／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、オンチップフレームバッファ７０２を周期的に主メモリ１１２へ書き込むコピー動作７００ｃを含む。このコピー動作はまた、動的なテクスチャ合成効果のために、内蔵フレームバッファ７０２の内容を主メモリ１１２のテクスチャへコピーするために使用され得る。エイリアス補正および他のフィルタリングがコピーアウト動作中に行われ得る。グラフィクスパイプライン１８０のフレームバッファ出力（これは最終的には主メモリ１１２にストアされる）は、各フレーム毎に、表示／ビデオインタフェースユニット１６４によって読み出される。表示コントローラ／ビデオインタフェース１６４は表示装置１０２上での表示のために、ディジタルＲＧＢピクセル値を与える。
再循環シェーダの例
図６は再循環シェーダ回路の実施例の高位ブロック図を示し、図７は図６の再循環シェーダを用いて実現され得るシェーダパイプラインの例の論理図を示す。図６に示すように、再循環シェーダ６０２は多数の異なる入力を受け、それの入力にフィードバックされ得る出力を生成する。
【００３９】
より詳細いうと、この実施例の再循環シェーダ６０２は以下の形式の入力の任意の間で選択する。
【００４０】
・ラスタライズしたカラー／アルファ
・テクスチャカラー／アルファ
・計算したカラー／アルファ
・その他
実施例において、ラスタライズしたカラー／アルファはラスタライザ４００によって提供される。たとえば、ラスタライズしたカラー／アルファは、変換ユニット３００によって頂点ベースで行われるライティング計算に基づいてラスタライザ４００によって決定されたグローシェーディングされたピクセルである。テクスチャカラー／アルファはテクスチャユニット５００によって行われた直接または間接テクスチャマッピング演算の結果であり得る。再循環シェーダ６０２は、プログラマブルなブレンド演算に基づくこれらの値および／または定数の任意のものあるいはすべてをブレンドして、それの出力に計算したカラー／アルファ値を与える。この計算したカラー／アルファ値は後続のブレンド演算における使用のために再循環シェーダ６０２への入力としてフィードバックされ得る。
【００４１】
再循環シェーダ６０２の各々独立的に制御される再循環が「ステージ」と呼ばれる。実施例において、再循環シェーダ６０２はＡＳＩＣ中の高速ハードウェアロジックによって実現される。多数の独立制御論理ステージを提供する高速ハードウェアロジックの機能の再循環によって、ハードウェアの複雑さや必要な集積回路不動産を減じながら、任意の所望数のシェーディング／ブレンドステージが許容される柔軟性を提供する。実施例における再循環シェーダ６０２の各ステージはカラー（ＲＧＢ）およびアルファ（透明性）のために独立したブレンド演算を計算する。実施例におけるブレンド計算は次のような多数の異なる演算から主プロセサ１１０上で動作するアプリケーションによってプログラムされ得る。
【００４２】
・変調(modulate)
・変調２ｘ(modulate2x)
・変調４ｘ(modulate4x)
・加算(add)
・加算符号(add sigh)
・加算符号２ｘ(add sigh2x)
・減算(subtract)
・加算平滑(add smooth)
・ブレンド拡散アルファ(blend diffuse alpha)
・ブレンドテクスチャアルファ(blend texture alpha)
・ブレンド要素アルファ(blend factor alpha)
・ブレンド現在アルファ(blend current alpha)
・ブレンドテクスチャアルファ予乗算(blend texture alpha pre-maltiplied)
・変調アルファおよび加算カラー(modulate alpha and color)
・変調カラーおよび加算アルファ(modulate color and alpha)
・変調逆アルファおよび加算カラー(modulate inverse alpha and color)
・変調逆カラーおよび加算アルファ(modulate inverse color and alpha)
・鏡面カラーおよびテクスチャ(specular color and texture)（多ステージ）
・エンボス(embossing)（多ステージ）
・詳細テクスチャ(detail texture)（多ステージ）
・その他
図７は再循環シェーダ６０２によって提供され得る再循環シェーディングパイプラインの例を示す。この論理パイプラインは多数の順次のブレンドステージを提供し、その各々のステージは計算したカラー／アルファをテクスチャカラー／アルファおよび／またはラスタライズしたカラー／アルファとブレンドする。この実施例において、ブレンド演算の１６までの異なるステージが、補間テクスチャおよびラスタカラー／アルファを受ける各ステージに設けられる。ラスタライザ４００（図５参照）のプログラムが、８つのテクスチャ座標セットの１つおよび８つの物理的テクスチャ５０４の１つを特定して再循環シェーダ６０２によって提供されるテクスチャ補間のために使用する。ラスタライザ４００はまた、或る再循環シェーダ６０２のステージのために２つのラスタライズしたカラーのどれが使用されるかを制御する。
再循環シェーダ回路の例
図８はテクスチャ環境ユニット６００において使用するに適した再循環シェーダ６０２の具体的回路のブロック図を示す。図示する実施例において、再循環シェーダ６０２は、ブレンド演算器６５８によって演算されるべき種々の異なる入力（たとえば、テクスチャカラー／アルファ，ラスタライズしたカラー／アルファ，および先のブレンド演算の結果）の中から選択するための多数の入力マルチプレクサ６５６を含む。ブレンド演算器６５８の結果はこの実施例における４つの中間レジスタ６６０のいずれか１つにストアされる。これらのレジスタ６６０のいずれか１つは、次いで、後続のブレンドステージにおけるさらなるブレンド演算のために入力マルチプレクサ６５６によって選択され得る。
【００４３】
実施例において、再循環シェーダ６０２は各ブレンドステージ毎に、カラー成分演算および別のアルファ成分演算を行う。或るステージについていえば、ブロック６５８によって行われる演算はカラー成分およびアルファ成分について異なる。カラー成分およびアルファ成分の演算は主プロセサ１１０上で動くアプリケーションによって独立して制御できる。再循環ステージ毎に独立したカラーおよびアルファ演算制御を与えるこの能力によって、再循環シェーダ６０２は、処理速度に関して追加的なコストなしに、任意の複雑なアルファ（透明性）ツリーの演算を行うことができる。再循環シェーダ６０２の最終ステージによって生成されたアルファは、アルファ比較ブロック６６２へ入力される。このアルファ比較演算６６２の結果は、たとえば、内蔵フレームバッファ７０２へのカラーおよび／またはｚの書込を条件付きでマスクするために使用され得る。
【００４４】
この実施例において、最終ブレンドステージの最終ブレンド出力はカラー出力および／またはアルファ閾値６６２のためにレジスタ６６０（４）にストアされる。ｚテクスチャ経路がまたｚテクスチャリングのために設けられる。同時係属中の「Ｚテクスチャリング」（特願２００１− ）を参照されたい。
ここでは、その記述を参照によって取り入れる。
入力マルチプレクサ構成の例
図９は再循環シェーダの入力マルチプレクサ構成６５６の例を示す。図９に示すように、４つのマルチプレクサ６５６ａ−６５６ｄの各々のものは次のものを含む多数の異なるカラー入力の１つを選択する。
【００４５】
・レジスタ６６０（１）の内容
・レジスタ６６０（２）の内容
・レジスタ６６０（３）の内容
・レジスタ６６０（４）の内容
・テクスチャカラー
・テクスチャアルファ
・定数（レジスタ）カラー
・定数（レジスタ）アルファ
・ラスタライズしたカラー
・ラスタライズしたアルファ
・わずかの有用な固定定数
・プログラマブルな定数
・他のテクスチャカラーチャネルへコピーされたテクスチャカラー成分（この特徴はドット積，輝度計算およびカラー空間変換に有用である）
・他の入力
マルチプレクサ６５６への入力制御は各再循環シェーダステージ毎に独立して特定される。マルチプレクサ６５６の出力は、この実施例においては、８ビットの未符号化(unsigned)値または１０ビットの符号化(signed)値であり、他の具体例が異なる精度を提供することができる。
ブレンド計算／演算の例
図１０はブレンド／シェーディング演算器６５８の例を示す。この実施例においては、再循環シェーダ６０２は、各ステージ毎に、数２で一般化される計算を行う。
【００４６】
【数２】
実施例の計算ブロック６６４における引数(arguments)Ａ，Ｂ，ＣおよびＤは次のものから選ばれる。
【００４８】
・４つのカラーレジスタ
・ラスタライズしたカラー（拡散または鏡面）
・テクスチャ
・上のカラーのアルファ成分または定義された定数
・固定の定数
・プログラマブルな定数
計算ブロック６６４はこの実施例においては値Ａ，ＢおよびＣで演算する。計算ブロック６６４の出力はオプションとしての否定ブロック６６６を通してパスされ、加算器６６８によって「Ｄ」マルチプレクサ６５６（ｄ）の出力および随意的なバイアス値と加算される。結果として得られた合計値は、出力および／または後続のさらなるブレンドのために、レジスタ６６０（１），６６０（２），６６０（３），６６０（４）のいずれか１つにストアされる前に、スケーラブロック６７０によってスケーリングされ、クランプブロック６７２によってクランプされる。
【００４９】
実施例において、スケーラブロック６７０は０．５，１，２または４によってスケーリングし得るが、他の実施例では他のスケーリング値を用いてもよい。クランプブロック６７２は多数の異なるクランプモデルをサポートする。実施例においては、入力値Ａ，Ｂ，Ｃは１つの具体例においては未符号化の８ビット値であり、入力値Ｄは符号化１０ビット値であり、クランプブロック６７２の出力は符号化１０ビット値であり得る。
【００５０】
図１１は再循環シェーダ６０２のより詳細な回路を示す。この実施例において、計算ブロック６６４は、ハードウェア乗算器６６４ｂ，６６４ｃ；「１−ｆ」補数ブロック６６４ａ；および加算器６６４ｄによって実現される。この実施例において、乗算器６６４ｂはＢ入力およびＣ入力を乗算し、その結果的に得られた積を加算器６６４の一方入力に与える。他の乗算器６６４ｃはＡ入力を値（１−Ｃ）によって乗算し、その結果的に得られた積を加算器６６４ｄの他方入力に与える。このハードウェアはブロック６６４によって計算されるように図１０に示される式を計算する。加算器６６４によって得られた結果的な積は符号反転ブロック６６６へ出力される。
【００５１】
図１１に示す実施例では、付加的な比較器６７４が設けられ、マルチプレクサ６５６の出力ＡおよびＤを、マルチプレクサ６５６の出力Ｃおよびゼロ値（マルチプレクサ６７６を介して）の間で選択するために使用される比較の結果と比較する。付加的なマルチプレクサ６７８がデータ経路に設けられ、符号演算器６６６の出力とマルチプレクサ６７６の出力（すなわち、比較演算の結果）との間で選択する。そのような比較は、１つの再循環ステージでブレンド計算および比較結果演算をすべて行うことによって再循環ステージを節約することができる。実施例におけるこの比較器６７４は８ビット，１６ビットまたは２４ビットの比較を与えるように１つ、２つもしくは３つのチャネルを同時に比較することができる。
【００５２】
図１１に示す実施例では、スケーリング演算６７０は次のようなスケール値でのスケーリングを与える。
【００５３】
・０．５
・１
・２
・４
実施例では、異なるスケーリングブロック６７０ａ，６７０ｂ，６７０ｃ，６７０ｄがクランプブロック６７２へ与えるためにマルチプレクサ６７０ｅによって選択される。
【００５４】
図１１に示す実施例では、マルチプレクサ６５６への入力は、オプションとして、ブロック６６４による計算の前に、「カラースワップ」ブロック６８０を通してパスされる。カラースワップブロック６８０は各カラー成分（Ｒ，Ｇ，またはＢ）を他の２つのカラー成分へブロードキャストするために使用される。図１２，図１３を参照されたい。この特徴は、たとえば、ドット積，輝度計算およびカラー空間変換のために使用され得る。
【００５５】
図１１に示す実施例は固定的なあるいはプログラマブルな定数のためのサポートを含む。１つの実施例において、定数選択が、複数の固定的に定義された値を用いるかあるいは複数のプログラマブルなカラーレジスタ値を用いるかを特定する定数選択レジスタによって決定された任意の定数値を選択するために使用される。そのようなプログラマブルな定数および固定定数は、ブレンド演算における柔軟性を与える。他の実施例では、代わって、少数の固定定数（たとえば、１．０）が使用される。
【００５６】
図１１のデータ経路はたとえば、ダイレクトＸ６．０または７．０のＤ３Ｄによって特定されるような異なるブレンド演算のために設定され得る。たとえば、以下の７つのパラメータが再循環シェーダ６０２のブレンドステージをプログラムするために使用される。
【００５７】
・引数Ａ
・引数Ｂ
・引数Ｃ
・引数Ｄ
・減算
・バイアス
・シフト
数３および数４はブレンド演算の例である。
【００５８】
SelectArg
【００５９】
【数３】
Modulate, Modulate2x, Modulate4x
【００６１】
【数４】
引数ＢおよびＣの成分は一緒に乗算される。２または４のスケール値が数５で示すブライトニング(blightening)のために使用され得る。
【００６３】
【数５】
Add
引数の成分が数６のように一緒に加算される。
【００６５】
【数６】
AddSigned,AddSigned2X
引数の成分が−０．５のバイアスに加算され、−０．５から０．５までの値の有効範囲を作る。結果はブライトニングのために２によって乗算される。
【００６７】
【数７】
Subtract
第２の引数の成分が第１の引数から減算される。
【００６９】
【数８】
AddSmooth
バイアス加算演算はグロー，フォグその他のために数学的には正しい。しかしながら、それは突然飽和して輪郭加工を生じさせる。よりよく見えるが、わずかに数学的には正しくない方法は積を減算することである。
【００７１】
【数９】
BlendDiffuseAlpha, BlendTextureAlpha, BlendFactorAlpha, BlendCurrentAlpha
直線ブレンドが、頂点から補間されたアルファ（Ｃ＝ラスタライズしたアルファ），現在のテクスチャからのアルファ（Ｃ＝テクスチャアルファ），定数アルファ（Ｃ＝定数アルファ），および／または現在のカラーのアルファ（Ｃ＝計算したアルファ）からのアルファを用いて行われる。
【００７３】
【数１０】
BlendTextureAlphaPM
予め乗算したアルファを用いる直線ブレンド
【００７５】
【数１１】
ModulateAlpha_AddColor
第２の引数は第１のアルファによって変調され、その結果は第１の引数に加算される。
【００７７】
【数１２】
ModulateColor_AddAlpha
引数が変調され、そして第１の引数のアルファが次いで加算される。
【００７９】
【数１３】
ModulateInvAlpha_AddColor
ModulateAlpha_AddColorと同様であるが、第１の引数のアルファの反転を用いる。
【００８１】
【数１４】
ModulateInvColor_AddAlpha
ModulateColor_AddAlphaと同様であるが、第１のカラーの反転を用いる。
【００８３】
【数１５】
ModulateInvColor_AddAlpha
ModulateColor_AddAlphaと同様であるが、第１のカラーの反転を用いる。
【００８５】
【数１６】
SpecularColor and Texture
上の演算に加えて、より複雑化したブレンドが多数のステージを用いることによって達成され得る。たとえば
【００８７】
【数１７】
最終カラー＝鏡面テクスチャ＊鏡面カラー＋拡散テクスチャ＋拡散カラー
DiffuseColor
それは２つのステージを用いて実現され得る。
【００８８】
【数１８】
Embossing
この例は埋め込みのためである。
【００９０】
【数１９】
最終カラー＝（拡散カラー＋定数＊（法線１−法線２））＊材質テクスチャ
Texture
３つのステージを用いて実現され得る。
【００９１】
【数２０】
DetailTexture
この例は詳細テクスチャリングのためのものであり、差分テクスチャは０．５のバイアスを有する。
【００９３】
【数２１】
最終カラー＝基本テクスチャ＋（差分テクスチャＡ−０．５）＋（差分テクスチャＢ＝０．５）
次のようにして実現され得る。
【００９４】
【数２２】
実施例において、クランプブロック６７２は表１に示すクランプモデルのどれかを提供する。
【００９６】
【表１】
アルファ関数サポート
実施例の再循環シェーダは異なるアルファ値関数をサポートしている。実施例において、アルファ比較演算は再循環ステージの一部ではなく、再循環が完了した後に行われることに留意されたい。図１１参照。実施例において、アルファ関数は、次の演算のどれか１つを用いてソースアルファを基準アルファと比較する。
【００９８】
・常に(alwayss)
・決して(never)
・等しくない(not equal)
・等しい(equal)
・少し(less)
・大きいか等しい(greater than or equal)
・小さいか等しい(less than or equal)
・大きい(greater than)
２つの関数は次のものを用いて実施例において結合される。
【００９９】
・ＡＮＤ
・ＯＲ
・ＸＯＲ
・ＸＮＯＲ
ピクセルクォードラプレットにおける有効なピクセルのすべてがアルファテストに失敗したとすると、クォードラプレットは捨てられ、フレームバッファ７０２が更新されることはない。次のものは実現できる例である。
【０１００】
例１
【０１０１】
【数２３】
例２
【０１０３】
【数２４】
再循環シェーダ６０２のアルファの機能（たとえば、非再循環アルファ比較との結合）がシェードツリーに類似する透明ツリーを提供する。特に、再循環シェーダ６０２のアルファ機能は、Ｍのアルファ入力上のＮの論理アルファ演算を行うために使用され得て、ＮおよびＭはいずれも整数である。アルファ比較とアルファ論理演算との結合は、漫画の線画のような写真写実的ではない効果を提供する。同時係属中の「グラフィクスシステムにおいて非写真的線画を提供するための方法および装置」、特願２００１− を参照されたい。ここでは、それを参照することによってその記述を取り入れる。
Ｚテクスチャリングの例
シェーダ６０２は、テクスチャマッピングを用いてスクリーンｚ値を変更することによって、デプス付のスプライトをサポートする。能動化されると、シェーダ６０２は、基準ｚと２つのスロープ(slopes)に代えて、クォードラプレット毎に４つのｚ値をピクセルエンジン７００へ送る。各ｚ値は、ｚテクセルをクォードラプレットの基準ｚに加算することによってもしくは基準ｚをｚテクセルによって置換することによって得られる。同時係属中の先に述べたｚテクスチャリングの出願を参照されたい。
【０１０５】
図１４はシェーダ６０２を含むテクスチャ環境ユニット６００のブロック図を示す。テクスチャ環境ユニット６００は、この実施例においては、コマンド部６９４およびシェーダ６０２に加えて、フォグ演算器６９０およびフォグブレンダ演算器６９２を含む。ブロック６９０および６９２の動作に関する詳細については、同時係属中の「グラフィクスシステムにおいて改良されたフォグ効果を提供するための方法および装置」、特願２００１− を参照されたい。ここでは、参照によってそれの記述を取り入れる。
【０１０６】
図１５はフォグ演算のより詳細なブロック図を示す。
マルチテクスチャリングのための再循環シェーダの使用の例
図１６はマルチテクスチャリングのために再循環シェーダ６０２がどのようにして使用され得るかを示す。この実施例においては、再循環テクスチャユニット５００は、或る表面に対応する一連のテクスチャマッピング出力を提示することができる。たとえば、同じプリミティブ表面上に８つまでの異なるテクスチャをマッピングすることができる。再循環テクスチャユニット５００は、対応する一連のテクスチャマッピング出力を作成する直接（および間接）テクスチャリング演算を提供することができる。実施例においては、再循環シェーダ６０２は、それが利用可能になったとき各マッピングされたテクスチャ出力を受け、そのマッピングされたテクスチャ出力を変換ユニット３００によって行われるライティング演算から抽出されたプリミティブ表面カラー／アルファ情報および／または他の先に作成されたテクスチャマッピングとブレンドする。再循環シェーダ６０２はパイプライン態様でそのブレンダ演算を行い、それによって再循環シェーダは、テクスチャユニットがさらなるテクスチャ出力をその順次に従って発生している間、テクスチャユニット５００によって先に発生されたテクスチャ出力をブレンドする。
【０１０７】
実施例において、再循環シェーダは、再循環テクスチャユニット５００によって与えられる付加的な情報とのさらなるブレンドのために、中間ブレンド結果を保持する。再循環テクスチャユニット５００が一連のテクスチャマッピング出力において最後のテクスチャマッピング出力を発生した直後に、再循環シェーダ６０２は対応する最終ブレンド演算を行い、そのブレンド結果をデプスバッファリング，フレームバッファ７０２の内容との最終カラーブレンドおよび表示のために、フォグブロック６００ｂを介して出力する。
【０１０８】
図１７は図６に示す再循環シェーダ６０２を用いるマルチテクスチャリングプロセスの例を示す。図１７に示す非制限の例においては、変換ユニット３００はテクスチャ座標データを発生する（ブロック１００２）。そして、システム５０は、次いで発生したテクスチャ座標データを特定のテクスチャマップと関連付け、テクスチャユニット５００は対応するテクセル（テクスチャデータ）をテクスチャマップから抽出する（ブロック１００４）。なお、再循環シェーダ６０２は所定のブレンド／シェーディング演算を行うように構成され、抽出したテクスチャデータはブレンドのために再循環シェーダ６０２へ与えられる（ブロック１００８）。再循環シェーダ６０２は抽出したテクスチャデータをいくつかの他の入力および／または保持している先の結果とブレンドする（ブロック１０１０）。たとえば、再循環シェーダ６０２は抽出したテクスチャデータを、頂点ベースでのポリゴン上に行われたグローシェーディング演算に対応する、ライティングブロック３００ｅによって発生されたカラーまたは不透明値でブレンドする。ブレンド演算１０１０は、或る場合には、抽出したテクスチャデータを先に抽出したテクスチャデータでブレンドするように演算する。ブレンド演算１０１０は、時々、その抽出したテクスチャデータ上での変換を行い、もしくは、後続のブレンド演算のために再循環シェーダ６０２内の記憶装置のために抽出したテクスチャデータをそのままパスするように動作する。
【０１０９】
再循環シェーダ６０２はブレンド演算１０１０の出力を中間結果として一時的にストアする（ブロック１０１２）。次いで、追加テクスチャデータセットを抽出しかつブレンドするために、全プロセスが任意の回数再循環される。実施例においては、再循環シェーダ６０２はテクスチャユニット５００がブロック１００４および１００８を実行して追加的なテクスチャマッピングを抽出すると同時に、ブロック１０１０および１０１２を実行する。
【０１１０】
図１８は再循環シェーダを用いたマルチテクスチャリングパイプラインの例を示す。図１８は、再循環シェーダ６０２が再循環するそれぞれのときに、再循環シェーダ６０２が、新たなデータセットを先のブレンド演算によって与えられる任意のまたはすべてのブレンド結果でブレンドすることができる追加的でかつ独立制御されるブレンドステージを提供する。
【０１１１】
好ましい実施例のシステム５０はリアルタイムレンダリングシステムであるので、再循環テクスチャユニット５００が再循環し得る回数はイメージフレーム間の時間（たとえば、１秒の１／３０または１／６０）に関連して各再循環に要する時間量によって制限される。１つの実施例では、再循環テクスチャユニット５００が１レンダリングパスで実行可能な再循環の合計数は、たぶん８である。しかしながら、異なる実施例では異なる再循環数を与えるようにしてもよい。この実施例において、再循環シェーダ６０２はテクスチャユニット５００が再循環し得るほぼ２倍の回数再循環できる。再循環シェーダ６０２によって与えられる追加的な再循環は、たとえばフォグ，ｚテクスチャリング，環境マッピング，エンボシング，詳細テクスチャリングおよび他のイメージ効果を含む多数の増強されたイメージ効果を行うために使用され得る。再循環シェーダ６０２へのテクスチャ入力は、好ましくは、テクスチャユニット５００が利用可能なテクスチャを作らないステージ中はゼロ(null)にセットされる。
【０１１２】
図１９は、マルチテクスチャリング演算を提供するために再循環シェーダ６０２を制御するための制御ステップの例を示す。この具体例においては、主プロセサは、点灯されるべきおよび／または変換ユニット３００によって変換されるべき多数の異なる頂点２１４を特定する。変換ユニット３００はテクスチャユニット５００へ与えるために適宜のテクスチャ座標を発生し、ラスタライザ４００はライティング計算に基づいて頂点をラスタライズする。そのようにして発生されたテクスチャ座標は多数のテクスチャマッピング５０４に基づく一連のテクスチャマッピング動作において使用され得る。これらのテクスチャマッピングの結果はマルチテクスチャブレンドを提供するために、多数の順次の再循環シェーダ６０２のステージに順次的に与えられる。
レジスタインタフェースの例
図２０はレジスタの内容の詳細な定義の例である。以下の表は図２０に示す種々のレジスタの一層詳細な説明を示すものである。
【０１１３】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
以下は実施例のアプリケーションのプログラミングインタフェースコールの例である。
GXSetTevOp
説明：これはテクスチャ環境ユニットの初期プログラムを簡単に作るために設計された便利な関数である。このマクロは、なじみのあるテクスチャ結合関数を実現するために、予め定義した引数とともに、GXSetTevColorIn, GXSetTevColorOp, GXSetTevAlphaIn,およびGXSetTevAlphaOpをコールする。
【０１２２】
連続する組の再循環シェーダステージをイネーブルするために、アプリケーションはGXSetNumTevStages関数をコールする。
【０１２３】
次表１０において、Ｃｖはステージのための出力カラーであり、Ｃｒは先のステージの出力カラーであり、そしてＣｔテクスチャカラーである。Ａｖはステージのための出力アルファであり、Ａｒは先のステージの出力アルファであり、そしてＡｔはテクスチャアルファである。特別な場合、最初の再循環シェーダステージでは、先行するステージがないので、ラスタライズしたカラー（GX_CC_RASC）がＣｒとして使用され、ラスタライズしたアルファ（GX_CA_RASA）がＡｒとして使用される。
【０１２４】
【表１０】
引数：ｉｄ＝ステージｉｄ，ｍｏｄｅ＝予め定義したカラー結合モデル
使用例：void GXSetTevOp( GXTevStageID id, GXTevMode mode );
GXTevStageID
以下の値を列挙する。
【０１２６】
【表１１】
説明：テクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージの名称
GXTevMode
次の値を列挙する。
【０１２８】
【表１２】
説明：テクスチャ環境制御を設定する。
GXSetNumTevStages
説明：この関数は、多数の連続するテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージをイネーブルする。フォギングおよびブレンド前の出力ピクセルカラーは、最後のステージからの結果である。最後の再循環ステージはレジスタGX_TEVPREVへ書き込まなければならない（GXSetTevColorOpおよび GXSetTevAlphaOp参照）。少なくとも１つの再循環ステージがイネーブルされる。もし、Ｚテクスチャがイネーブルされると、Ｚテクスチャは最後のステージでルックアップされる（GXSetZTexture参照）。
【０１３０】
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再循環シェーダステージとの関連はGXSetTevOrderを用いて設定される。テクスチャ座標の利用可能な数はGXSetNumTexGensを用いて設定される。利用可能なカラーチャネルの数はGXSetNumChansを用いて設定される。
【０１３１】
GXInitはnStagesをデフォルトとして１に設定する。
【０１３２】
引数：nStages
アクティブな再循環シェーダステージの数。最小値は１で最大値は１６である。
【０１３３】
使用例：void GXSetNumTevStages(u8nStages);
GXSetTevColorIn
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）のカラー結合ユニットの入力オペランドを設定する。入力オペランドａ，ｂおよびｃはＲＧＢカラーであり、各成分は未符号化８ビット（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力オペランドはＲＧＢカラーであり、各成分は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。
【０１３４】
入力オペランドがアルファ値（GX_CC_A0, GX_CC_A1, GX_CC_A2, GX_CC_APREV, GX_CC_TEXA, GX_CC_RASA）の場合、アルファ値は３つのカラーチャネル（Ｒ＝Ａ，Ｇ＝Ａ，Ｂ＝Ａ）にまたがって折り返される。
【０１３５】
この再循環シェーダステージによって実現される関数は関数GXSetTevColorOpを用いて設定される。
【０１３６】
このステージの出力はデフォルトによってレジスタGX_TEVPREV（GXInitを参照）に向けられるが、GXSetTevColorOpによって明示的に設定されてもよい。
【０１３７】
再循環シェーダステージの出力をストアするために使用されるレジスタはまた、入力GX_CC_C0, GX_CC_C1, GX_CC_C2, GX_CC_CPREVとして使用され得る。GXSetTevColorまたはGXSetTevColorS10を用いてこれらのレジスタに一定のカラー値をプログラムすることもできる。
【０１３８】
各レジスタは未符号化８ビット数もしくは符号化１０ビット数を成分（ＲＧＢ）毎にストアすることができる。符号化１０ビット数が入力ａ，ｂまたはｃのために選択されると、その数は８ビットに切り縮められる。その数を変換するために特別な試みはなく、単純に最上位ビットが捨てられる。
【０１３９】
入力オペランドGX_CC_RASCおよびGX_CC_RASAは、頂点毎のライティング計算の結果である。入力オペランドGX_CC_TEXCおよびGX_CC_TEXAはこのステージのためのテクスチャ入力である。テクスチャカラー入力GX_CC_TEXCは、オペランドGX_TC_TEXRRR, GX_TC_TEXGGGまたは GX_TC_TEXBBBを設定することによる入力より前にスワップされたカラー成分を有する。再循環シェーダステージ毎にスワップオペランドのいずれかを選択することができる。この実施例においては、同じステージでGX_TC_TEXRRRおよびGX_TC_GGGの両方を用いることはできない。
【０１４０】
GXSetTevOrderはシェーダステージを具体的なカラーおよびテクスチャに関連付ける。
【０１４１】
引数
【０１４２】
【表１３】
使用例：
【０１４４】
【表１４】
GXSetTevAlphaIn
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）のアルファ結合ユニットの１つのステージのための入力オペランドを設定する。入力オペランドａ，ｂおよびｃは未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力オペランドは符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。
【０１４６】
各シェーダステージは数２５を実現する。
【０１４７】
【数２５】
op,biasおよびscaleによって記述される演算はGXSetTevAlphaOp関数を使用してプログラマブルである。
【０１４９】
このステージの出力はデフォルトによってレジスタGX_TEVPASS（GXInitを参照）に向けられるが、GXSetTevAlphaOpによって明示的に設定されてもよい。結果は、GXSetTevClampModeによって設定されたクランプモードに基づいて、２つの範囲、０〜２５５もしくは−１０２４〜１０２３にクランプされ得る。入力ａ，ｂまたはｃが符号化１０ビット数（先の再循環シェーダステージの結果もしくは入力定数）である場合、下位８ビットだけが使用される。この数を変換する特別な方法はなく、単純に上位ビットが捨てられる。
【０１５０】
再循環シェーダステージの出力をストアするために使用されるレジスタはまた入力GX_CA_A0, GX_CA_A1, GX_CA_A2, GX_CA_APREVとして使用され得る。GXSetTevColorまたはGXSetTevColorS10を用いてこれらのレジスタに一定のアルファ値をプログラムすることもできる。
【０１５１】
入力オペランドGX_CA_RASAは頂点毎のライティング計算の結果である。入力オペランドGX_CA_TEXAはこのステージのためのテクスチャアルファ入力である。GXSetTevOrderを用いてこれらの入力に対応してカラーおよびテクスチャを選択することができる。
【０１５２】
引数
【０１５３】
【表１５】
使用例：
【０１５５】
【表１６】
GXSetTevColorOp
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットのこのステージのためのカラー結合器関数のためにop,scale,biasおよびクランプ演算を設定する。この関数はまた出力レジスタout_regを特定し、それはカラー結合関数の結果を保持する。カラー結合関数は、数２６で与えられる。
【０１５７】
【数２６】
入力パラメータａ，ｂ，ｃおよびｄはGXSetTevColorIn関数を用いて選択される。これらのＡ，ＢおよびＣ入力は未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。結果out_regはまた符号化１０ビットの結果であり得て、クランプイネーブルおよび現在のクランプモードに依存する（GXSetTevClampModeを参照）。
【０１５９】
再循環シェーダ出力レジスタはすべての再循環シェーダステージで共用される。再循環シェーダ出力レジスタはまた定数カラー入力として使用され、そのために具体的な式を実現するときに衝突が起きないように入力および出力レジスタを注意深く割り付ける必要がある。アプリケーションは、直前のアクティブな再循環シェーダステージにおけるGX_TEVPREVに出力しなければならない。
【０１６０】
関数GXSetTevOpは予め定義した式の名称に基づいて、GXSetTevColorInおよびGXSetTevColorOpのパラメータを設定するより簡単な方法を提供する。GXSetTevOpおよびGXSetTevColorIn/GXSetTevColorOpの使用を混合してはならない。
【０１６１】
GXSetTevOpは出力レジスタの使用についていくつかの前提を作り、すなわち、GX_TEVPREVは常に出力レジスタであり、先の再循環シェーダステージの結果を次の再循環シェーダステージへパスするために使用される。
【０１６２】
引数
【０１６３】
【表１７】
使用例：
【０１６５】
【表１８】
GXSetTevAlphaOp
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットのこのステージのためのアルファ結合器関数のためのop,scale,biasおよびクランプ演算を設定する。この関数はまた、レジスタout_regを特定し、それはアルファ結合器関数の結果を保持する。アルファ結合器関数は数２７で与えられる。
【０１６７】
【数２７】
入力パラメータａ，ｂ，ｃおよびｄはGXSetTevAlphaInを用いて設定される。このａ，ｂおよびｃ入力は未符号化８ビット入力（０≦ａ，ｂ，ｃ≦２５５）である。ｄ入力は符号化１０ビット入力（−１０２４≦ｄ≦１０２３）である。結果out_regは符号化１０ビットの結果であり、クランプイネーブルおよび現在のクランプモードに依存する（GXSetTevClampModeを参照）。
【０１６９】
GXSetTevStagesを使用して連続する数の再循環シェーダステージをイネーブルしなければならない。直前のアクティブな再循環シェーダステージはその出力をレジスタGX_TEVPREVに書き込む。
【０１７０】
引数
【０１７１】
【表１９】
使用例：
【０１７３】
【表２０】
GXSetTevColor
説明：この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいて定数カラーレジスタの１つを設定するために使用される。これらのレジスタはすべての再循環シェーダステージについて利用可能である。これらのレジスタの少なくとも１つが、マルチテクスチャ構成において、１つの再循環シェーダステージの出力を次にパスするために使用される。アプリケーションは、レジスタの使用において衝突が生じないようにこれらのレジスタを割り付ける責任がある。
【０１７５】
この関数は未符号化８ビットカラーである。符号化１０ビットカラーを使用するために、GXSetTexColorS10を使用する。
【０１７６】
【表２１】
GXSetTevColorS10
説明：この関数は、テクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいて定数カラーレジスタの１つを設定するために使用される。これらのレジスタはすべての再循環シェーダステージについて利用可能である。これらのレジスタの少なくとも１つは、マルチテクスチャ構成において、１つの再循環シェーダステージの出力を次へパスするために使用される。アプリケーションは、これらのレジスタの使用において衝突が生じないようにこれらのレジスタを割り付ける責任がある。
【０１７８】
この関数はカラー成分を符号化１０ビット数にすることができる。未符号化８ビットカラーを設定するために、GXSetTevColorが使用される。
【０１７９】
【表２２】
GXSetTevClampMode
説明
この関数はテクスチャ環境（再循環シェーダ）ユニットにおいてこのステージのためのクランプモードを設定する。このモードはアルファおよびカラー結合器の両方のために使用される。このモードはGXSetTevColorOpおよび GXSetTevAlphaOpによって設定されるクランプ制御が表２３に示すように如何に解釈されるかを果たす。ＲはＴＥＶステージの結果カラーである。
【０１８１】
GXInitはモードをGX_TC_LINERに設定する。
【０１８２】
【表２３】
【表２４】
【表２５】
GXSetAlphaCompare
説明：この関数は、直前のアクティブなテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージからのアルファ出力を用いるアルファ比較関数のためのパラメータを設定する。アクティブな再循環シェーダステージの数はGXSetTevStagesを使用して特定される。
【０１８６】
出力アルファはブレンド式（GXSetBlendModeを参照）において使用され、ソースおよび宛先（フレームバッファ）ピクセルがどのように結合されるかを制御する。
【０１８７】
アルファ比較演算は数２８で与えられる。
【０１８８】
【数２８】
ここで、alpha_srcは直前のアクティブな再循環シェーダステージからのアルファである。一例として、次のような式を実現できる。
【０１９０】
【数２９】
または
【０１９２】
【数３０】
Ｚ比較はテクスチャリングの前または後のいずれかで生じる（GXSetZCompLocを参照）。Ｚ比較がテクスチャリングの前に生じた場合、ＺはＺテストに基づいてのみ書き込まれる。カラーは、Ｚテストおよびアルファテストを通過したときに書き込まれる。
【０１９４】
Ｚ比較がテクスチャリングの後に生じる場合、Ｚテストおよびアルファテストを通過したときに、カラーおよびＺが書き込まれる。正しくＺバッファを行う必要がある形状切断(cutout shapes)（ビルボードツリーのような）をするためにテクスチャを用いるとき、パイプラインをテクスチャリングの後にＺバッファをするように構成しなければならない。
【０１９５】
【表２６】
【表２７】
GXSetTevOrder
説明：この関数はこのテクスチャ環境（再循環シェーダ）ステージへの入力として利用可能なテクスチャおよびラスタライズしたカラーを特定する。テクスチャ座標coordはGXSetTexCoordGen関数を用いて入力アトリビュートから発生され、GXLoadTexObjによって先にロードされたテクスチャマップをルックアップするために使用される。このステージのためにラスタライズするカラーがまた特定される。カラーは、GXSetChanCtrl関数によって制御される頂点毎のライティングの結果である。
【０１９８】
この関数は再循環シェーダステージをイネーブルしないということに注意されたい。連続する数の再循環シェーダステージをイネーブルするためには、ステージGX_TEVSTAGE0をスタートし、GXSetNumTevStages関数を用いる。
【０１９９】
各再循環シェーダステージの動作は独立している。カラー演算はGXSetTevColorInおよびGXSetTevColorOpによって制御される。アルファ演算はGXSetTevAlphaInおよびGXSetTevAlphaOpによって制御される。すべてのアクティブな再循環シェーダステージのために利用可能なテクスチャ座標の数はGXSetNumTexGensを用いて設定される。すべてのアクティブな再循環シェーダステージのために利用可能なカラーチャネルの数はGXSetNumChansを使用して設定される。アクティブな再循環シェーダステージはテクスチャ座標やカラーを参照することなく生成される。
【０２００】
GXSetTevOrderを用いることによって、１つのテクスチャ座標を、テクスチャが同じサイズである限り、多くのテクスチャにブロードキャストすることができる。
【０２０１】
【表２８】
任意の再循環シェーダステージにおいて任意に生成されたテクスチャ座標を使用することができる。
【０２０３】
【表２９】
テクスチャが再循環シェーダステージにおいて使用されていなければ、coordおよびmapをNULLに設定する。
【０２０５】
【表３０】
再循環シェーダステージにおいてカラーが用いられないとき、colorをNULLに設定する。
【０２０７】
【表３１】
GXSetTevOrderは関数コールにおいてテクスチャマップのサイズに従ってGXSetTexCoordGenによって作られた規格化テクスチャ座標をスケーリングする。そのために、テクスチャ座標は、マップが同じサイズであるときにのみマルチテクスチャマップへブロードキャストされる。或る場合においては、或るスケール値を有するテクスチャ座標を発生したいなら、テクスチャルックアップをディスエーブルする（このことによって間接バンプマッピングのためのテクスチャ座標を発生する）。GX_TEXMAP_DISABLEフラグを使用して達成される。
GXSetTevOrder(GX#TEVSTAGE1, GX#TEXCOORD0, GX#TEXMAP3|
GX#TEXMAP#DISABLE, GX#COLOR#NULL);
これはGX#TEXMAP3を用いるスケーリングGX#TEXCOORD0でGX#TEXMAP3のルックアップをディスエーブルする。
【０２０９】
GXInitはデフォルトの再循環シェーダ順を記述する。
【０２１０】
【表３２】
【表３３】
例：
このページはテクスチャ環境（ＴＥＶ）設定のいくつかの例を示す。
【０２１３】
ラスタライズしたカラー
たとえば、頂点カラーを有するポリゴン
たとえば、頂点ライティング
この構成は、PASSCLR演算を用いることによってラスタライズしたカラーチャネルを直接パスする。テクスチャは用いられない。
【０２１４】
【表３４】
１つのテクスチャ
たとえば、単純なテクスチャマッピング
この構成はテクスチャカラーを直接表示することによって使用される。ラスタライズしたカラーは用いられない。
【０２１６】
【表３５】
ラスタライズしたカラーで変調された１つのテクスチャ
たとえば、発光材料テクスチャ
この構成はMODULATE演算を用いる。
【０２１８】
【表３６】
ラスタライズしたカラー上にオーバレイされた１つのテクスチャ
たとえば、拡散光表面上のハイライトマップ
たとえば、光表面上の投影陰影マップ
この構成はDECAL演算を用いる。テクスチャはブレンドのために使用されるアルファ値を含まなければならない。
【０２２０】
【表３７】
定数カラー
この構成はライティングユニットまたは任意のテクスチャからの出力を用いる。
【０２２２】
【表３８】
２つのラスタライズしたカラーの加算
たとえば、拡散光カラー＋鏡面光カラー
テクスチャを用いない。第１のステージはPASSCLRを用いることによって第１のラスタライズしたカラーをパスする。第２のステージは詳細な設定が必要な２つのカラーを加算する。
【０２２４】
【表３９】
ラスタライズしたカラーとアルファとの加算
たとえば、拡散光カラー＋アルファチャネルで処理した鏡面光カラー
もし鏡面カラーが白色についてのみ許容されているならば、ＴＥＶステージ上の各ＲＧＢ成分へブロードキャストされる鏡面光カラーのためにアルファチャネルを使用してもよい。それは１つのステージだけが必要なので、２つのチャネルを使用するより良好なフィルレート(fill-rate)を得ることができる。この方法は、アルファが他の目的で予約されていなければ使用できる。
【０２２６】
【表４０】
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。
【０２２８】
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。
【０２２９】
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。
【０２３０】
図２１は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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
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。
【０２３３】
図２２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中のエレメント（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。
【０２３４】
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。
【０２３５】
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。内部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。
【０２３６】
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。
【０２３７】
上で言及したすべての書類が参照によってここに取り入れられる。
【０２３８】
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。
【図面の簡単な説明】
【図１】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２は図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３は図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４は図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５】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】図６は実施例の再使用可能な再循環シェーダを示す。
【図７】図７は再循環シェーダを用いて実現された実施例のシェーディングパイプラインを示す。
【図８】図８は実施例の再循環シェーダのブロック図を示す。
【図９】実施例の再循環シェーダの入力マルチプレクサを示す。
【図１０】図１０は実施例の再循環シェーダの動作ブロック図を示す。
【図１１】図１１は実施例の再循環シェーダの回路を示す。
【図１２】図１２は実施例のカラースワップの特徴を図解する。
【図１３】図１３は実施例のカラースワップの特徴を図解する。
【図１４】図１４は実施例のテクスチャ環境ユニットを示す。
【図１５】図１５は実施例のフォグ計算ユニットを示す。
【図１６】図１６はマルチテクスチャのために再循環シェーダがどのようにして使用され得るかの例を示す。
【図１７】図１７は再循環シェーダを用いる実施例のマルチテクスチャリングプロセスを示す。
【図１８】図１８は再循環シェーダを用いる実施例のマルチテクスチャパイプラインを示す。
【図１９】図１９は実施例のマルチテクスチャパイプライン制御を示す。
【図２０】図２０は実施例のテクスチャ環境ユニットの制御レジスタを示す。
【図２１】図２１は別の互換性のある実施例を示す。
【図２２】図２２は別の互換性のある実施例を示す。
【符号の説明】
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
１１０ …主プロセサ
１１２ …主メモリ
１１４ …グラフィクス／オーディオプロセサ
１８０ …グラフィクスパイプライン
５００ …テクスチャユニット
６００ …テクスチャ環境ユニット
６０２ …再循環シェーダ
Claims (47)
- 選択した入力をブレンドして、計算したカラーまたは不透明出力を与えるハードウェアシェーダであって、そのカラーまたは不透明出力が後続のブレンド演算のために、当該ハードウェアシェーダへの入力として使用するためにフィードバックされるハードウェアシェーダを備え、このハードウェアシェーダはカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供するブレンド演算ステージを含む、グラフィクスパイプライン。
- シェーダの出力はｎのブレンドステージを提供するように再循環され得る、請求項１記載のパイプライン。
- 前記シェーダ出力の再循環によってシェードツリー形式の結合演算を可能にする、請求項１記載のパイプライン。
- テクスチャ座標プロセサ、テクスチャマッパおよびテクスチャマッパからの選択したテクスチャマップされたデータをテクスチャ座標プロセサに再循環させるテクスチャデータフィードバック経路をさらに備え、
前記テクスチャ座標プロセサは直接および間接テクスチャ座標をインタリーブする、請求項１記載のパイプライン。 - シェーダに結合された再循環テクスチャユニットをさらに備え、再循環テクスチャユニットがシェーダによるブレンドのためのさらなるテクスチャ出力を提供するために別のテクスチャマッピング動作を行っている間、前記シェーダは再循環テクスチャユニットによって先に与えられたテクスチャ出力をブレンドする、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダはプログラマブルなクランパを含む、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダはプログラマブルなスケーラを含む、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダは比較器を含む、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダはプログラマブルなカラースワップを含む、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダの出力は複数の後続ブレンド演算のための入力として利用可能とされる、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダは同一ブレンド演算ステージ中にカラーブレンド演算とアルファブレンド演算とを行う別々のブレンド回路を含む、請求項１記載のパイプライン。
- シェーダは前記シェーダの入力へ出力を与えるフィードバック機構を含む、請求項１記載のパイプライン。
- 前記フィードバック機構はブレンド演算からの出力を保持するための１つまたはそれ以上の記憶バッファを含み、前記バッファの少なくとも１つは前記シェーダの入力へ接続された出力を有する、請求項１２記載のパイプライン。
- グラフィクスシステムにおけるマルチテクスチャリング方法であって、
(a) 結合されかつテクスチャリングされた成分出力を与えるために、成分結合装置を通して、テクスチャマッピングデータをパスし、
(b) その成分結合装置を再構成し、そして
(c) 結合されかつマルチテクスチャリングされた成分出力を生成するために、カラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する再構成された同じ成分結合装置を通して前記結合されかつテクスチャリングされた成分出力をパスする、方法。 - 前記ステップ(b) および(c) は複数回繰り返される、請求項１４記載の方法。
- 成分結合装置はテクスチャカラー結合器およびアルファ結合器を含む、請求項１４記載の方法。
- マルチテクスチャリングされたポリゴンを提供する方法であって、
(a) 第１テクスチャマッピングデータを発生し、
(b) 第１テクスチャマッピングデータに対応する第１出力を与えるために第１テクスチャマッピングデータを、カラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する結合器ハードウェアを通してパスし、
(c) 第２テクスチャマッピングデータを発生し、そして
(d) 第１および第２テクスチャマッピングデータに対応する第２出力を与えるために前記結合器ハードウェアを通して第２テクスチャマッピングデータおよび第１出力をパスする、方法。 - ステップ(b) はブレンドステージ中に行われ、ステップ(d) はそのブレンドステージより後の別のブレンドステージ中に行われる、請求項１７記載の方法。
- 結合器ハードウェアはテクスチャマッピングデータのブレンドの１０以上の連続ステージを提供する、請求項１７記載の方法。
- 少なくとも１つのテクスチャ座標アドレスユニットおよび結合器回路を含むテクスチャ環境ユニットを備えるグラフィクスレンダリングパイプラインにおいて、
イメージ中に表示された表面へマルチテクスチャを付与するマルチステージを提供するために結合器回路を繰り返し再使用するようにし、前記マルチステージは各々カラーブレンドおよびアルファブレンドの両方を提供する、方法。 - 再使用ステップでは、第１ブレンドサイクル／ステージ中に第１テクセルカラーを結合するために結合器回路を使用し、同じ結合器回路を第１サイクル／ステージとは異なる第２ブレンドサイクル／ステージを用いて第２テクセルカラーを結合するために使用し、第１および第２サイクル／ステージは１つのイメージフレームを発生するための期間内に行われる、請求項２０記載の方法。
- 第１および第２サイクル／ステージは連続的である、請求項２０記載の方法。
- 結合器回路は独立のカラー結合器回路とアルファ結合器回路とを含む、請求項２０記載の方法。
- 関連のメモリにストアされているポリゴン頂点データおよびテクスチャデータに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダリングしかつ表示する処理パイプライン、および前記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マルチテクスチャ処理サブシステムを備えるグラフィクスシステムにおいて、
前記マルチテクスチャ処理サブシステムは、
パイプライン内に構成され、テクスチャ，ラスタライズしたカラーおよびアルファ成分データを結合して、計算したカラーおよび計算したアルファを生成するかつその計算したカラーおよび計算したアルファのパイプライン中への再導入を可能にするフィードバック構成を有するカラー／アルファ成分ブレンドユニットを含み、マルチテクスチャリングの処理はブレンドユニットの繰り返しの使用／再使用によって達成されることを特徴とする、グラフィクスシステム。 - ブレンドユニットは少なくとも１つの乗算器と加算器とを含み、ブレンド演算を行うために４つまでの入力引数を受け入れるように構成される、請求項２４記載のグラフィクスシステム。
- 関連のメモリにストアされているポリゴン頂点データおよびテクスチャデータに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダリングしかつ表示する処理パイプライン、および前記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マルチテクスチャ処理サブシステムを備えるグラフィクスシステムにおいて、
前記マルチテクスチャ処理サブシステムは、
パイプライン内に構成され、所定の処理ステージ中に入力テクスチャ，カラーおよびアルファデータを処理してテクスチャおよび／またはカラーおよびアルファデータのブレンドおよび／またはミキシングを達成するテクスチャ環境ユニットを含み、前記テクスチャ環境ユニットは、選択した一時的処理ステージ中に動作可能なフィードバック機構を有するカラー／アルファデータブレンドユニットを含み、現在の処理ステージの出力が後続の処理ステージへの入力として利用可能とされ、前記テクスチャ環境ユニットは１つのブレンド演算ステージ中にカラーブレンドおよびアルファブレンドの両方を提供することを特徴とする、グラフィクスシステム。 - ブレンドユニットは、後続の一時的な処理ステージへの入力として現在の処理ステージの出力を利用可能にするために、少なくとも１つの記憶レジスタに接続される、請求項２６記載のグラフィクスシステム。
- テクスチャ環境ユニットは１６までの連続的な一時的処理ステージを含む、請求項２６記載のグラフィクスシステム。
- フィードバック機構は複数の記憶レジスタを含む、請求項２６記載のグラフィクスシステム。
- ブレンドユニットは少なくとも１つの乗算器と１つの加算器とを含み、ブレンド演算を行うために４つまでの入力引数を受け入れるように構成される、請求項２６記載のグラフィクスシステム。
- 関連のメモリにストアされているポリゴン頂点データおよびテクスチャデータに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダリングしかつ表示する処理パイプライン、および前記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マルチテクスチャ処理サブシステムを備えるグラフィクスシステムにおいて、
前記マルチテクスチャ処理サブシステムは、
パイプライン内に構成され、入力テクスチャおよびラスタライズしたカラーデータを処理して所定の一時的処理サイクル／ステージ中に入力テクスチャおよびラスタライズしたカラーデータ上で独立した数学的なブレンド演算を行い、前記テクスチャ環境ユニットは選択した一時的処理サイクル／ステージ中に動作されるフィードバック機構を含み、現在の一時的処理サイクル／ステージの出力が後続の一時的処理サイクル／ステージへの入力として利用可能とされ、前記サイクル／ステージはカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供することを特徴とする、グラフィクスシステム。 - 入力テクスチャおよびラスタライズしたカラーデータは、ＲＧＢおよびアルファデータを含む、請求項３１記載のグラフィクスシステム。
- テクスチャ環境ユニットの一時的処理サイクル／ステージの出力は後続のテクスチャ環境ユニットの一時的処理ステージへの入力として利用可能とされる、請求項３１記載のグラフィクスシステム。
- テクスチャ環境ユニットは１６までの連続的な一時的処理ステージを含む、請求項３１記載のグラフィクスシステム。
- テクスチャ環境ユニットは少なくとも１つの乗算器と１つの加算器とを有するブレンドユニットを含む、請求項３１記載のグラフィクスシステム。
- ブレンドユニットはブレンド演算を行うために４つまでの入力引数を受け入れるように構成される、請求項３１記載のグラフィクスシステム。
- 関連のメモリにストアされているポリゴン頂点データおよびテクスチャデータに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダリングしかつ表示する処理パイプライン、前記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サブシステム、および入力テクスチャおよびラスタライズしたカラーデータを処理して入力テクスチャおよびラスタライズされたカラーデータ上で独立した数学的なブレンド演算を提供するテクスチャ環境ユニットを備えるグラフィクスシステムにおいて、
(a) 第１テクスチャ環境ユニット一時的処理サイクル／ステージ中に第１組のテクスチャおよびラスタライズしたカラーデータ上でブレンド演算を実行し、そして
(b) 第１一時的処理サイクル／ステージの出力を後続のテクスチャ環境ユニット一時的処理サイクル／ステージへの入力として与え、前記第１および後続のサイクル／ステージの少なくとも1つは、カラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、マルチテクスチャを処理する方法。 - １６までの連続テクスチャ環境一時的処理ステージからの出力が後続のテクスチャ環境ユニット一時的処理サイクル／ステージへの入力として与えられる、請求項３７記載の方法。
- 入力テクスチャおよびラスタライズしたカラーデータはＲＧＢおよびアルファデータを含む、請求項３７記載の方法。
- 現在の処理ステージの出力は複数の後続の処理ステージへの入力として利用可能とされる、請求項２４記載のグラフィクスシステム。
- 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サンプリングするマルチテクスチャ処理サブシステムを備えるグラフィクスシステムであって、
前記マルチテクスチャ処理サブシステムからの第１テクスチャデータサンプルおよび後続テクスチャデータサンプルを受けるシェーディング／ブレンド演算を行い、第１テクスチャデータサンプルを用いて行われたシェーディング／ブレンド演算からの出力を後続テクスチャデータサンプルとその第１テクスチャデータサンプル上で行われたシェーディング／ブレンド演算からの出力とを用いてシェーディング／ブレンド演算を行うためにその入力として再循環させる、ハードウェアシェーダを備え、前記シェーダのシェーディング／ブレンドはカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、グラフィクスシステム。 - ハードウェアシェーダにマルチテクスチャのサンプルを順次与えるマルチテクスチャ処理サブシステムを含み、シェーダはマルチテクスチャ処理サブシステムのテクスチャサンプル出力上でブレンド／シェーディング演算を行い、さらにブレンド／シェーディング演算の結果的な出力を後続のテクスチャサンプル出力とともにその結果的な出力の後続のブレンド／シェーディング演算を行うために再循環させ、前記シェーダのシェーディング／ブレンドはカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、グラフィクスパイプライン。
- ポリゴン頂点データおよびテクスチャデータに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダリングしかつ表示するグラフィクス処理パイプラインであって、
１つのテクスチャアドレス座標／データ処理ユニット，１つのテクスチャ抽出ユニット，およびテクスチャ抽出ユニットから選択して抽出したテクスチャルックアップデータをテクスチャアドレス座標／データ処理ユニットへ再循環して戻す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有する再循環テクスチャパイプライン装置、および
テクスチャ抽出ユニットの出力を受けるように接続されたハードウェアシェーダと、選択してブレンドしたカラーまたは不透明出力データを再循環させるためにハードウェアシェーダの出力からシェーダの入力へのフィードバック経路とを有する再循環シェードツリーアルファ／カラーブレンダ装置を備え、
再循環装置は選択したシェーダ入力をブレンドして後続のブレンド演算のためのシェーダへの入力として使用するためにフィードバックされる出力を提供し、前記アルファ／カラーブレンダ装置はカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、グラフィクス処理パイプライン。 - １つのテクスチャアドレス座標／データ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する、請求項４３記載のパイプライン。
- グラフィクスシステムにおけるマルチテクスチャ処理サブシステムであって、
１つのテクスチャアドレス座標／データ処理ユニット，１つのテクスチャ抽出ユニット，および１つのテクスチャ抽出ユニットからの抽出した間接テクスチャルックアップデータをテクスチャアドレス座標／データ処理ユニットへ再循環し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有するテクスチャリング装置、および
テクスチャ抽出ユニットの出力を受けるように接続された再循環ハードウェアシェーダを備え、
シェーダは選択して受信した出力をブレンドして計算したカラーまたは不透明出力を与え、それは後続のブレンド演算のためのシェーダへの入力として使用するために選択的にフィードバックされ、前記シェーダはカラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、グラフィクスシステム。 - １つのテクスチャアドレス座標／データ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する、請求項４５記載のグラフィクスシステム。
- グラフィックスシステムにおけるマルチテクスチャ処理サブシステムであって、
１つのテクスチャアドレス座標／データ処理ユニット，１つのテクスチャ抽出ユニット，およびテクスチャ抽出ユニットから選択して抽出したテクスチャルックアップデータをテクスチャアドレス座標／データ処理ユニットへ再循環して戻す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有する再循環テクスチャパイプライン装置、および
テクスチャ抽出ユニットの出力を受けるように接続されたハードウェアシェーダを備え、このシェーダは、選択して受信した出力をブレンドして、後続のブレンド演算のために前記シェーダへの入力として選択的に使用される計算済みカラーまたは不透明出力データを提供し、前記ハードウェアシェーダは、カラーブレンド演算およびアルファブレンド演算の両方を提供する、サブシステム。
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