CN1121018C - 纹理数据的方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种以读取速度不受存储器尺寸影响的方式从存储器读出纹理数据从而不需使用高速缓冲存储单元的系统，其中存储器地址比较单元将当前像素的存储器地址与紧邻之前的邻近像素的存储器地址进行比较，比较结果作为信息供给比较结果存储单元。存储器存取单元接收与该邻近的像素存储器地址不同的存储器地址并读出存储器中相应地址的纹理数据，纹理数据重构单元根据比较结果存储单元的信息从纹理数据存储单元中读出纹理数据，从而重构纹理数据。

Description

纹理数据的方法和设备

根据“国际公约”，本发明要求1996年8月30日申请的日本专利申请第P08-249133号的优先权。

技术领域

本发明涉及供纹理映射技术使用的读出和再现纹理数据的新的和改进的方法，该纹理映射技术显著改进了三维计算机图形系统的显示。特别是，本发明可以用于各种领域，例如CAD(计算机辅助设计)系统和游戏机。

背景技术

在计算机图形中，纹理映射用于将例如图案或自然图像这样的纹理数据放置在物体上。该物体通常使用多个多边形，例如三角多边形或正方多边形构成。因此，通过使用纹理映射可以生成逼真的图像。例如，研究正方形映射纹理数据的物体正在旋转的状态。如上所述，由于一般来说物体由三角形那样的多个多边形构成，因此纹理数据被映射为每个多边形单元。就这种纹理数据映射而言，纹理数据被预先存储在存储器中，并根据计算的存储器寻址通过从存储器中读出纹理数据来执行纹理映射操作。

传统的纹理映射操作的实例如下所述：

1)纹理坐标(S1，T1，Q1)，(S2，T2，Q2)，和(S3，T3，Q3)被指定为三角形的顶点。

2)通过线性插入三角形顶点的坐标，得到三角形内点的纹理坐标(S、T、Q)。

3)通过执行U＝S/Q和V＝T/Q的除法操作，得到存储器地址(U、V)。

4)然后，从具有在步骤3中得到的存储器地址的存储器中读出纹理数据，并把它设置在三角形上。

在传统的计算机图形系统中，纹理数据以纹理数据读出设备从传统的存储器中读出纹理数据的方式被映射。然而，由于存储器纹理数据的读速不足够高，因此，纹理映射设备的工作受到限制。

为了解决这种问题，可以在纹理数据读出设备与存储器之间配置暂时存储纹理数据的高速缓冲存储单元。在这种情况下，数据读出设备可以高速从高速缓冲存储单元中读出纹理数据。

在这种结构中，当纹理数据的尺寸(Size)小于高速缓冲存储单元的存储容量时，纹理数据能够以高速读出。然而，当纹理数据的尺寸大于高速缓冲存储单元的存储容量时，为了改变高速缓冲存储单元中的纹理数据，应该从存储器读出纹理数据，然后再把它写入高速缓冲存储单元。这样，高速缓冲存储单元就不能像高速发送俘获数据那样有效地工作。

此外，由于高速缓冲存储单元的电路规模太大，当它被使用时，小规模纹理映射单元不能被实施。

所以，长期存在这样一种需要：即改善纹理数据读出和再现的方法和设备以消除现今系统遇到的上述困难。本发明明显满足了这种需要。

发明内容

简单和概括地说，本发明提供了一种新的和改进的用于小规模、高速纹理映射单元的纹理读出和再现系统，它不需要使用超速缓冲存储单元那样的大规模电路。

具体地说，根据本发明，当用于从存储器读出纹理数据的像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址不同时，读出新的纹理数据；当用于从存储器读出纹理数据的像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址相同时，不从存储器中读出纹理数据，而是再次使用在前读出的纹理数据以便减少存储器存取操作的频率。

作为实例而不是作为限定，本发明提供了一种从存储器读出要被映射的纹理数据的纹理数据读出设备，包括：存储器地址比较装置，它将用于从存储器读出纹理数据的当前像素存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前的存储器地址进行比较，当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址不同时，提供比较结果和纹理数据的存储器地址，而当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址相同时，只要提供比较结果，从而确定是否从存储器读出纹理数据；比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置提供的、代表从存储器新读出的纹理数据被使用还是从存储器在先读出的纹理数据被再次使用的信息；存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比较结果，仅在当前像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址不同时，存取存储器以便读出新纹理数据；纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置已经从存储器读出的纹理数据；和纹理数据重构装置，用于根据存储在所述比较结果存储装置中的信息，从所述纹理数据存储装置中读出所期望的纹理数据；从而当用于从存储器读出纹理数据的当前像素的存储器地址与和其邻近的另一个像素的存储器地址相同时，不从存储器读出纹理数据而是再次使用具有相同地址的像素的纹理数据，因而提高效率。

本发明还提供了一种用于从存储器中读出要映射的纹理数据的纹理数据读出设备，该设备包括：多个纹理数据存储器；和多个用于从所述纹理数据存储器读出纹理数据的纹理数据读出单元，所述纹理数据读出单元与所述纹理数据存储器并行连接，多个像素的纹理数据从所述纹理数据存储器中读出；每个所述的纹理数据读出单元包括：存储器地址比较装置，它将用于从纹理数据存储器读出纹理数据的当前像素存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前的存储器地址进行比较，当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址不同时，提供比较结果和纹理数据的存储器地址，而当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址相同时，只要提供比较结果，从而确定是否从纹理数据存储器读出纹理数据，比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置提供的、代表从纹理数据存储器新读出的纹理数据被使用还是从存储器在先读出的纹理数据被再次使用的信息，存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比较结果，仅在当前像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址不同时，存取纹理数据存储器以便读出新纹理数据，纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置已经从纹理数据存储器读出的纹理数据，和纹理数据重构装置，用于根据存储在所述比较结果存储装置中的信息，从所述纹理数据存储装置中读出所期望的纹理数据，从而当用于从纹理数据存储器读出纹理数据的当前像素的存储器地址与和其邻近的另一个像素的存储器地址相同时，不从纹理数据存储器读出纹理数据而是再次使用具有相同地址的像素的纹理数据，因而提高效率。

根据本发明，提供一种从存储器读出要被映射的纹理数据的方法，包括以下步骤：把用于从所述存储器读出纹理数据的要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前存储器地址比较，以决定是否读出纹理数据；和生成和存储确定是否读出纹理数据的信息，并响应该比较结果选择存储器地址以便从所述存储器读出纹理数据；只要当前存储器地址与在前的存储器地址不同，就按照所选择的存储器地址存取纹理数据，以便从所述存储器读取纹理数据，而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据；存储由所述的存取步骤读出的纹理数据；以及通过在当前存储器地址与在前的存储器地址不同时，按照该当前存储器地址从所述存储器读取纹理数据，而在当前存储器地址与在前的存储器地址相同时，再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据，来重构纹理数据。

根据本发明，还提供一种用于生成绘制图像数据的再现设备，包括：一个坐标处理单元，用于接收包括各顶点坐标的多边形的每个顶点数据，和从多边形顶点坐标中生成分别代表多边形中的坐标的坐标数据；一个色彩处理单元，用于接收包括各顶点色彩值的多边形的每个顶点数据，和从多边形顶点色彩值中生成多边形中的色彩值；一个用于存储纹理数据的纹理存储器；一个纹理地址生成单元，用于接收包括顶点的纹理坐标的多边形的顶点数据，和从多边形的顶点纹理坐标中生成多边形中的纹理地址，所述的纹理地址涉及所述的纹理存储器中的纹理数据；一个纹理数据再现单元，用于根据每个纹理地址从所述的纹理存储器读出纹理数据，包括：存储器地址比较装置，它将用于从所述纹理存储器读出纹理数据的要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前存储器地址比较并确定是否读出纹理数据，所述纹理地址生成单元提供当前存储器地址和在前存储器地址，并且该存储器地址比较装置还用于根据响应所述比较结果，生成确定是否读出纹理数据的信息并选择从所述的纹理存储器读出纹理数据的存储器地址，比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置生成的所述信息，存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比较结果，在当前存储器地址与在前的存储器地址不同时，按照所选择的存储器地址从所述存储器存取纹理数据，纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置读出的纹理数据，和纹理数据重构装置，用于通过只要当前存储器地址与在前的存储器地址不同，就按照当前存储器地址从纹理存储器中读取纹理数据，而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据，重构纹理数据；和一个混合单元，用于混合色彩值和纹理数据并生成新的色彩数据，从而传送绘制图像用的所述的坐标数据和新的色彩数据。

根据本发明，还提供一种用于生成绘制图像数据的再现方法，包括以下步骤：接收包含顶点坐标的多边形的顶点数据；从多边形的顶点坐标生成代表多边形坐标的坐标数据；接收包含顶点的色彩值的多边形的顶点数据；从多边形的顶点色彩值中生成多边形的色彩值；接收包含顶点的纹理坐标的多边形的纹理数据；从多边形的顶点的纹理坐标中生成多边形中的纹理地址，所述的纹理地址涉及纹理数据存储器中的纹理数据；根据每个纹理地址从所述的纹理数据存储器读出纹理数据，包括子步骤：将用于从所述纹理存储器读出纹理数据的要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前存储器地址比较并确定是否读出纹理数据，响应所述比较结果，生成和存储确定是否读出纹理数据的信息并选择从所述的纹理数据存储器读出纹理数据的存储器地址，按照所选择的存储器地址从所述纹理数据存储器存取纹理数据，临时存储由纹理存取步骤所读取的纹理数据，和只要当前存储器地址与在前的存储器地址不同，就按照当前存储器地址从纹理数据存储器中读取纹理数据，而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据；和混合色彩值和纹理数据，然后产生新的色彩数据。

因此，本发明满足了长期存在的一种需要，即提供了一种用于读出和再现纹理数据的新的和改进的简单而有效的方法和设备。

附图说明

从下面的结合说明性实施例的附图的详细说明中可以明白本发明的这些和其它目的和优点：

图1是本发明实施例的方框图；

图2A和2B是用于解释本发明实施例工作的实施的原理图；

图3A和3B是用于解释根据本发明实施例的四点插入处理的工作的原理图；

图4是说明根据本发明实施例的具有纹理数据读出设备的再现设备的方框图；

图5是显示根据本发明另一个实施例的具有多个纹理数据读出设备的再现设备的方框图；

图6A-6D是用于解释纹理映射的普通概念的原理图；

图7A和7B是显示传统的纹理数据读出设备的纹理的方框图。

在所涉及的附图中，相同的标号指整个附图中相同的或相应的部件。

具体实施方式

传统的纹理数据映射、读出和再现系统的结构和操作在图6、图7A和7B中示出。

在计算机图形中，纹理映射用于将例如图案或自然图像那样的纹理数据放置在物体上。这种物体通常使用多个多边形，如三角多边形或正方多边形来构成。因此，通过使用纹理映射，可以产生逼真的图像。例如，研究在正方形映射的纹理数据中的物体正在旋转的状态。如上所述，由于通常物体由多个像三角形那样的正方形构成，因此纹理数据被映射为每个正方形单元。就这种纹理数据映射而言，纹理数据被预先存入存储器中，根据计算的存储器寻址通过读出存储器中的纹理数据来执行纹理映射操作。

传统的纹理映射操作的实例如下所述：

1)纹理坐标(S1，T1，Q1)，(S2，T2，Q2)，和(S3，T3，Q3)被指定为三角形的顶点。

2)通过线性插入三角形顶点的纹理坐标，得到三角形内点的纹理坐标(S、T、Q)。

3)通过执行U＝S/Q和V＝T/Q的除法运算，得到存储器地址(U、V)。

4)从具有在步骤3中得到的存储器地址的存储器中读出纹理数据并把它放置在三角形上。

在传统的计算机图形系统中，纹理数据以数据读出设备51从传统的存储器52读出纹理数据的方式被映射。然而，由于来自存储器52的纹理数据的读速不足够高，因此纹理映射设备的操作受到限制。

为了解决这种问题，在纹理数据读出设备51与存储器52之间设置暂时存储纹理数据的高速缓冲存储单元53，如图7B所示。在这种情况中，数据读出设备51可以高速从高速缓冲存储单元53中读出纹理数据。

在这种纹理中，当纹理数据的尺寸小于高速缓冲存储单元的存储容量时，可以高速读出纹理数据；当纹理数据的尺寸大于高速缓冲存储单元的存储容量时，为了改变调整缓冲存储单元中的纹理数据，应该从存储器中读出纹理数据，然后再写入高速缓冲存储单元。这样，高速缓冲存储单元就不能像高速发送俘获数据的装置那样有效地工作。

此外，由于高速缓冲存储单元的电路规模太大，因此当使用它时，小规模纹理映射单元不能被实施。

在计算机图形学中，当绘制图像时，图像被分割成若干扫描线并按照扫描线的顺序绘制。因此，一般的三角多边形被分割成用于显示的连续扫描线。下面，根据本发明说明一个扫描线的纹理数据从存储器读出的情况。

如图1所示，设备从存储器中读出纹理数据。图1所示的设备由纹理数据读出设备和存储器14组成。纹理数据读出设备12由一个存储器地址比较单元25、一个比较结果存储单元16、一个存储器存取单元17、一个纹理数据存储单元18、和一个纹理数据重构(restructuriny)单元19组成。存储器地址(U、V)经输入端11输送到存储器地址比较单元15。

存储器地址比较单元15是一个存储器地址比较器，它把作为并用于从存储器14读出纹理数据的像素的当前存储器地址与和该像素邻近的像素的先前存储地址比较并确定是否从存储器读出纹理数据。比较结果由比较结果存储单元16提供。此外，存储器地址比较单元15根据比较结果仅选择将从存储器14读出的纹理数据的存储器地址(U、V)，然后向存储器存取单元17提供选择的存储器地址(U、V)。也就是说，如果要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素在前的存储器地址不同时，则向存储器存取单元17提供要读出的当前像素的当前存储器地址，并同时向比较结果存储单元16提供代表结果的信息。另一方面，如果要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前存储器地址相同时，则不向存储器存取单元17提供要读出的当前像素的当前存储器地址。而仅向比较结果存储单元16提供代表结果的信息。

比较结果存储单元16是存储代表从存储器地址比较单元15提供的结果的信息的比较结果存储器。该信息代表考虑是使用从存储器最新读出的纹理数据还是使用从存储器在前读出的纹理数据的结果。

存储器存取单元17是根据从存储器地址比较单元15提供的存储器地址访问存储器和从存储器14读出纹理数据C(U、V)的存储器存取装置。

纹理数据存储装置18是存储由存储器存取单元17从存储器14读出的纹理数据C(U、V)的纹理数据存储器。

纹理数据重构单元19是根据比较结果存储单元16中存储的比较结果信息从纹理数据存储单元18中读出期望的纹理数据C(U、V)的纹理数据重构装置。即，如果来自比较结果存储单元16的信息代表要读出的当前像素的当前存储器地址与邻近像素的在前存储器地址相同，则在纹理数据重构单元19中重复地使用与和其邻近的像素的在前存储器地址对应的纹理数据。这种操作将在后面作详细说明。

这样，在纹理读出设备12中，当用于从存储器14中读出纹理数据的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前存储器地址相同时，不从存储器14中读出纹理数据。而是再次使用与已经读出的邻近像素的在前存储器地址对应的纹理数据。然而，当用于从存储器14读出纹理数据的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前存储器地址不同时，从存储器14中读出与当前像素的当前存储器地址对应的纹理数据，并使用新读出的纹理数据。所以在本发明中，实际上减少了访问存储器的次数。

下面，参照图2说明由图1所示结构实施处理的实例。图1所示的存储器地址比较单元15将用于从存储器读出纹理数据的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址比较并确定是否从存储器中读出纹理数据。

如图2所示，假定在扫描线上存在五个像素并假定用于从存储器14中读出纹理数据的存储器地址(U、V)(包括十进制部分)为：

(1.4，1.2)、(1.9，1.7)、(2.4，2.2)、(2.9，2.7)、(3.4，3.2)

该存储器地址数值可以四舍五入变成下面的整数：

(1，1)、(2，2)、(2，2)、(3，3)、(3，3)

这样，为了得到五个像素的纹理数据，存储器14的读出操作应该执行五次。

当每个像素的存储器地址与和其邻近的先前像素的存储器地址比较时，第三像素的存储器地址与第二像素的存储器地址相同。此外，第五像素的存储器地址与第四像素的存储器地址相同。这样，存储器地址比较单元1 5就确定第三像素再次使用第二像素的纹理数据和第五像素再次使用第四像素的纹理数据，从而向图1所示的存储器存取单元17仅发送下面的三个存储器地址：

(1，1)、(2，2)、(3，3)

此外，存储器地址比较单元15向比较结果存储单元16发送代表哪个象素使用从存储器14新读出的纹理数据而哪个象素再次使用从存储器已经读出的纹理数据的各信息Info。

作为一个要发送的信息Info的实例，假定使用从存储器新读出的纹理数据的像素由′1′表示，再次使用从存储器已经读出的纹理数据的像素由“0”表示，则信息Info可以用一个比特位表示。对于每个数据样值，信息Info由例如一比特的一比特数据组成，即Info1作为第一像素的比较结果，Info2作为第二像素的比较结果，Info3作为第三像素的比较结果，Info4作为第四像素的比较结果，Info5作为第五像素的比较结果。在图2所示的扫描线上的像素的实例中，信息Info为′1、1、0、1、0′。

图1所示的比较结果存储单元16是先入先出型的FIFO缓冲器，用于存储信息Info；从存储器地址比较单元15接收的该信息Info表示从存储器最新读出的纹理数据被使用或者表示紧接在前的像素的纹理数据被再次使用。比较结果存储单元16连续读出与从纹理数据重构单元19(如图1所示)接收的请求对应的信息Info。

图1所示的存储器存取单元17根据给出的存储器地址比较单元15的存储器地址访问存储器14，并从存储器14中读出纹理数据。

在图2所示的扫描线上的五个像素的实例中，根据从存储器地址比较单元15接收的三个存储器地址(1，1)、(2，2)、(3，3)从存储器14读出纹理数据。

假定已经读出的纹理数据用C(U、V)表示，则三个纹理数据C(1，1)、C(2，2)和C(3，3)被送给图1所示的纹理数据存储单元18。

图1所示的纹理数据存储单元18是先进先出型的FIFO缓冲器，它存储由存储器存取单元17从存储器14读出的纹理数据。根据从纹理数据重构单元19接收的请求，纹理数据存储单元18中存储的纹理数据被连续读出。

图1所示的纹理数据重构单元19从纹理数据存储单元18中读出与比较结果存储单元16中存储的信息对应的期望的纹理数据。

在图2所示的扫描线上五个像素的实例中，比较结果存储单元16和纹理数据存储单元18存储下面的数据。

比较结果存储单元：1、1、0、1、0

纹理数据存储单元：C(1、1)、C(2，2)、C(3，3)

下面，说明在纹理数据重构单元19中，使用存储在比较结果存储单元16和纹理数据存储单元18中的信息重构五个像素的纹理数据的方法。

第一像素：从比较结果存储单元16中读出第一像素的信息(Info1)。由于这个信息是“1”，因此从纹理数据存储单元18中读出第一纹理数据C(1，1)并且使用该读出的纹理数据C(1，1)。

第二像素：接着从比较结果存储单元16中读出第二像素的信息(Info2)。由于该信息也为“1”，因此从纹理数据存储单元18中读出新的纹理数据C(2，2)，并且使用该读出的纹理数据C(2，2)。

第三像素：然后从比较结果存储单元16中读出第三像素的信息(Info3)。由于该信息为“0”，因此不从纹理数据存储单元1 8中读出新的纹理数据，而是再次使用已经读出的纹理数据C(2，2)作为新的纹理数据。

第四像素：接着从比较结果存储单元16中读出第四像素的信息(Info4)。由于该信息为“1”，因此，从纹理数据存储单元18中读出新的纹理数据C(3，3)，并且使用读出的纹理数据C(3，3)。

第五像素：然后从比较结果存储单元16中读出第五像素的信息(Info5)。由于该信息为“0”因此不从纹理数据存储单元18中读出新的纹理数据，而是再次使用已经读出的纹理数据C(3，3)作为新的纹理数据。

在这种方式中，仅进行三次存储器存取操作就能够重构下面的五个像素的纹理数据。

C(1，1)、C(2，2)、C(2，2)、C(3，3)、C(3，3)

根据本发明，当用于从存储器读出纹理数据的要读出的像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前存储器地址相同时，不从存储器读出纹理数据。而是对于该象素再次使用相同存储器地址的已经读出的纹理数据。这样，由于减少了存储器存取操作的周期次数，因此，既便使用了低速存储器也能提供高速工作的纹理数据读出设备。

此外，本发明也可以适用于使用四组邻近存储器地址的纹理数据插入与要读出的像素存储器地址对应的纹理数据以便生成高质量的纹理数据的场合(如图3所示)。

下面，说明与要读出的像素的存储器地址对应的纹理数据用图1所示的结构根据四组纹理数据插入的例子。

当四个邻近点被插入时，从最邻近每个当前像素存储器地址的四个相应存储器地址中读出四组纹理数据。假定给定的存储器地址的十进制部分以(U0，V0)的形式舍位，则从四个存储器地址(U0，V0)、(U0+1，V0)、(U0，V0+1)和(U0+1，V0+1)中读出纹理数据。

在图3所示的例子中，纹理数据将用下列20个存储器地址读出。

第一像素：(1，1)、(2，1)、(1，2)、(2，2)

第二像素：(1，1)、(2，1)、(1，2)、(2，2)

第三像素：(2，2)、(3，2)、(2，3)、(3，3)

第四像素：(2，2)、(3，2)、(2，3)、(3，3)

第五像素：(3，3)、(4，3)、(3，4)、(4，4)

图1所示的存储器地址比较单元15接收将要读取的像素的当前存储器地址并计算邻近当前存储器地址的四个存储器地址。存储器地址比较单元15将与要读出的像素的当前存储器地址邻近的四个存储器地址与和其邻近的像素的在前存储器地址相邻近的四个存储器地址进行比较，然后删除像相同存储器地址那样的多余的存储器地址。只有未消除的不同的存储器地址提供给存储器存取单元17。

在图3所示的例子中，存储器地址比较单元15向存储器存取单元17发送下列10个存取器地址。

第一像素：(1，1)、(2，1)、(1，2)、(2，2)

第三像素：(3，2)、(2，3)、(3，3)

第五像素：(4，3)、(3，4)、(4，4)

此外，存储器地址比较单元15向比较结果存储单元16提供表示比较结果的信息-信息1和信息2。信息1和信息2对于图1所示纹理数据重构单元19重构纹理数据是必需的。

作为第一信息的信息1是四比特信息，它表示对于每个像素，从存储器新读出的纹理数据被使用或者已经读出的纹理数据被再次使用。

作为第二信息的信息2是每个像素的存储器地址(U，V)的U和V的最低有效位的二比特信息。

在图3所示的例子中，向比较结果存储单元16发送下列的每个像素的信息Info。表的每个信息(信息1和信息2)与四个存储器地址之间的关系按照(U0，V0)、(U0+1，V0)、(U0，V0+1)、(U0+1，V0+1)的顺序给定。

	信息1	信息2(存储器地址的最低有效位)
			第1像素	1111	(1，1)，(0，1)，(1，0)，(0，0)
第2像素	0000	(1，1)，(0，1)，(1，0)，(0，0)
			第3像素	0111	(0，0)，(1，0)，(0，1)，(1，1)
第4像素	0000	(0，0)，(1，0)，(0，1)，(1，1)
			第5像素	0111	(1，1)，(0，1)，(1，0)，(0，0)

下面，为了便于说明起见，信息2的(0，0)、(1，0)、(0，1)和(1，1)分别用A、B、C和D代表。这样上表就重新写为：

	信息1	信息2
			第1像素	1111	DCBA
第2像素	0000	DCBA
			第3像素	0111	ABCD
第4像素	0000	ABCD
			第5像素	0111	DCBA

在上述的例子中，使用从存储器新读出的纹理数据的像素用“1”代表，再次使用从存储器在前读出的纹理数据的像素用“0”代表。

在上述表中的第三像素的存储器地址(U0，V0)上，信息1(表示)代表存储器未被存取和纹理数据被再次使用。此外，信息2代表存储器地址(U0，V0)上的纹理数据与第二像素(第一像素)的存储器地址(U0+1，V0+1)的纹理数据相同。

图1所示的存储器存取单元17按照从从存储器地址比较单元15接收的存储器地址(U，V)从存储器中读出纹理数据，并向图1所示的纹理数据存储单元18发送与提供的存储器地址对应的纹理数据C(U，V)。

在图3所示的例子中，存储器存取单元17按照从存储器地址比较单元15接收的下列存储器地址从存储器14中读出纹理数据C(U，V)，并且向纹理数据存储单元18发送纹理数据C。

存储器地址-

第一像素：(1，1)、(2，1)、(1，2)、(2，2)

第二像素：(3，2)、(2，3)、(3，3)

第五像素：(4，3)、(3，4)、(4，4)

[0058]

纹理数据-

C(1，1)、C(2，1)、C(1，2)、C(2，2)

C(3，2)、C(2，3)、C(3，3)

C(4，3)、C(3，4)、C(4，4)

图1所示的纹理数据存储单元18是存储从存储器存储单元17接收的纹理数据C(U，V)的FIFO型缓冲器。

当四个邻近点被插入时，存储对应于每个像素的四个存储器地址的纹理数据。对应于纹理地址(U，V)的最低有效位，C(0，0)、C(1，0)、C(0，1)、和C(1，1)被分别存储在A、B、C、D四个FIFO型纹理数据存储单元18中。

在图3所示的例子中，下列的纹理数据C(U，V)被存储在A、B、C和D中。

A：C(2，2)，C(4，4)

B：C(1，2)，C(3，2)，C(3，4)

C：C(2，1)，C(2，3)，C(4，3)

D：C(1，1)，C(3，3)

图1所示的纹理数据重构单元19读出与比较结果存储单元16中存储的信息对应的存储在纹理数据存储单元18中的期望的纹理数据。

在重构纹理数据的方法中，根据比较结果存储单元16的信息1确定是否从纹理数据存储单元18中读出新的纹理数据或者是否再次使用纹理数据。此外，根据比较结果存储单元16的信息2确定从FIFO型纹理数据存储单元18的A、B、C或D读出纹理数据。

在图3所示的例子中，信息和纹理数据(U，V)分别从比较结果存储单元16和纹理数据存储单元18顺序读出。从而，重构每个像素的四个纹理数据(总计20个纹理数据)。

第一像素

来自比较结果存储单元：信息1(1111)和信息2(DCBA)

来自纹理数据存储单元：

从D读出新的纹理数据C(1，1)。

从C读出新的纹理数据C(2，1)。

从B读出新的纹理数据C(1，2)。

从A读出新的纹理数据C(2，2)。

[0066]

第二像素

来自比较结果存储单元：信息1(0000)和信息2(DCBA)

来自纹理数据存储单元：

从D读出的纹理数据C(1，1)被再次使用。

从C读出的纹理数据C(2，1)被再次使用。

从B读出的纹理数据C(1，2)被再次使用。

从A读出的纹理数据C(2，2)被再次使用。

第三像素

来自比较结果存储单元：信息1(0111)和信息2(ABCD)

来自纹理数据存储单元：

从A读出的纹理数据C(2，2)被再次使用。

从B读出新的纹理数据C(3，2)。

从C读出新的纹理数据C(2，3)。

从D读出新的纹理数据C(3，3)。

第四像素

来自比较结果存储单元：信息1(0000)和信息2(ABCD)

从A读出的纹理数据C(2，2)被再次使用。

从B读出的纹理数据C(3，2)被再次使用。

从C读出的纹理数据C(2，3)被再次使用。

从D读出的纹理数据C(3，3)被再次使用。

第五像素

来自比较结果存储单元：信息1(0111)和信息2(DCBA)

来自纹理数据存储单元：

从D读出的纹理数据C(3，3)被再次使用。

从C读出新的纹理数据C(4，3)。

从B读出新的纹理数据C(3，4)。

从A读出新的纹理数据C(4，4)。

如上所述，按照本发明，由于可以用10次存储器存取操作重构20个纹理数据，因此，尽管插入了四个临近点，但仍可以减少存储器存取操作的次数。因而以高速操作的纹理数据读出设备可以被实施。

图4是显示与本发明实施例相一致的具有上述纹理数据读出设备的再现设备24的结构的方框图。再现设备24由下列部件组成：一个处理xy坐标的xy处理单元31，一个处理色彩值(R、G、B)的色彩处理单元32，一个处理纹理坐标(S、T、Q)的纹理处理单元33，和一个计算色彩处理单元32和纹理处理单元33的输出数据并生成新的色彩的混合(Blending)单元34。再现设备24与存储纹理数据的纹理存储器25和存储绘图数据的帧缓冲器26连接。

xy处理单元3 1用从输入端21接收的三角形的三个顶点的xy坐标(x，y)生成三角多边形中的xy坐标(x，y)。色彩处理单元32线性地插入从输入端22接收的三角多边形的三个顶点的色彩值(R，G，B)，得到三角形中的每个像素的色彩值Cf，并向混和单元34输出色彩值Cf。

纹理处理单元33包括与本发明实施例(如图1所示)相一致的纹理地址产生单元35和纹理数据读出设备36。纹理地址产生单元35用从输入端23接收的三角形的三个顶点的纹理坐标生成三角多边形的纹理地址(U，V)并向纹理数据读出设备发送纹理地址(U，V)。因而，纹理数据读出设备36从纹理存储器25读出纹理数据Ct并向混合单元34发送纹理数据Ct。

混合单元34对色彩处理单元32的输出数据Cf和纹理数据单元33的输出数据Ct执行加法操作或减法操作，生成新的色彩C。

由上述处理单元生成的新的色彩C被写到与xy处理单元31生产的xy坐标(x，y)对应的帧缓冲器26上。因而，再现设备被实施。

再现设备24可以用低速存储器而不用像纹理高速缓冲存储器那样的大规模电路来高速读出纹理数据。这样，可以用小规模电路以高速度来映射纹理数据。

此外，本发明可以为每个扫描线单独地读出纹理数据。图5是显示具有多个图4所示的再现设备24的再现仪器结构的方框图。

三角形三个顶点的xy坐标(x，y)，三角形三个顶点的色彩值(R，G，B)，和三角形三个顶点的纹理坐标(S，T，Q)从输入端41供给高速再现仪器42。高速再现仪器42具有多个再现设备24以便处理并行的不同的扫描线。输入信号被供给再现设备241至24n。再现设备241至24n的每一个执行上述的操作(处理)。纹理存储器251至25n生成新的色彩C1至Cn，并把这些色彩写到与xy坐标(x1，y1)至(xn，yn)对应的帧缓冲器26。这样，处理信号的速度比再现设备24高若干倍的高速再现仪器就可以被实施。

根据本发明的上述说明，当用于从存储器读出纹理数据的像素的存储器地址与和其临近的像素的存储器地址不相同时，从存储器读出新的纹理数据；当用于从存储器读出纹理数据的像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址相同时，纹理数据不从存储器读出，已经读出的纹理数据被再次使用从而减少了存储器存取操作的次数。这样，小规模，高速纹理映射操作可以被实现，而不需要使用像高速缓冲存储单元那样的大规模电路。

因而，本发明满足了用于可以更有效映射、读取和再现纹理数据的增强图像数据处理的长期存在的需要。

从上述的说明可以明白，尽管本发明的具体形式已经进行了解释和说明，但在不背离本发明精神和范围的条件下，可以做出本发明的各种改进。所以，除了由权利要求为所作的限定外，上述说明不对本发明作限定。

Claims (10)

1.从存储器读出要被映射的纹理数据的纹理数据读出设备，包括：

存储器地址比较装置，它将用于从存储器读出纹理数据的当前像素存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前的存储器地址进行比较，当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址不同时，提供比较结果和纹理数据的存储器地址，而当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的存储器地址相同时，只要提供比较结果，从而确定是否从存储器读出纹理数据；

比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置提供的、代表从存储器新读出的纹理数据被使用还是从存储器在先读出的纹理数据被再次使用的信息；

存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比较结果，仅在当前像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址不同时，存取存储器以便读出新纹理数据；

纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置已经从存储器读出的纹理数据；和

纹理数据重构装置，用于根据存储在所述比较结果存储装置中的信息，从所述纹理数据存储装置中读出所期望的纹理数据；

从而当用于从存储器读出纹理数据的当前像素的存储器地址与和其邻近的另一个像素的存储器地址相同时，不从存储器读出纹理数据而是再次使用具有相同地址的像素的纹理数据，因而提高效率。

2.根据权利要求1所述的纹理数据读出设备，其中，所述的纹理数据读出设备输入三角形中每个像素的纹理数据的存储器地址，将用于从存储器读出纹理数据的当前像素的存储器地址与和其邻近的另一个像素的存储器地址进行比较，访问具有当前像素存储器地址的存储器，只有当当前像素的存储器地址与和其邻近的像素存储器地址不同时读出新的纹理数据，当当前像素存储器的地址与和其邻近的像素存储器地址相同时，只要具有相同存储器地址的像素是连续的，则再次使用存储的纹理数据而不是从存储器读出新的纹理数据。

3.根据权利要求1所述的设备，包括：

一个用于存储纹理数据的存储器。

4.一种再现设备，包括：

多个纹理数据存储器；和

多个用于从所述纹理数据存储器读出纹理数据的纹理数据读出单元，所述纹理数据读出单元与所述纹理数据存储器并行连接，多个像素的纹理数据从所述纹理数据存储器中读出；

每个所述的纹理数据读出单元包括：

    存储器地址比较装置，它将用于从纹理数据存储器读出纹理数据

的当前像素存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前的存储器地址

进行比较，当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素

的在前的存储器地址不同时，提供比较结果和纹理数据的存储器地址，

而当要读取的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的像素的在前的

存储器地址相同时，只要提供比较结果，从而确定是否从纹理数据存

储器读出纹理数据，

    比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置提供的、

代表从纹理数据存储器新读出的纹理数据被使用还是从纹理数据存储

器在先读出的纹理数据被再次使用的信息，

    存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比

较结果，仅在当前像素的存储器地址与和其邻近的像素的存储器地址

不同时，存取纹理数据存储器以便读出新纹理数据，

    纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置已经从纹

理数据存储器读出的纹理数据，和

    纹理数据重构装置，用于根据存储在所述比较结果存储装置中的

信息，从所述纹理数据存储装置中读出所期望的纹理数据，

    从而当用于从纹理数据存储器读出纹理数据的当前像素的存储器

地址与和其邻近的另一个像素的存储器地址相同时，不从纹理数据存

储器读出纹理数据而是再次使用具有相同地址的像素的纹理数据，因

而提高效率。

5.从存储器读出要被映射的纹理数据的方法，包括以下步骤：

把用于从所述存储器读出纹理数据的要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前存储器地址比较，以决定是否读出纹理数据；和

生成和存储确定是否读出纹理数据的信息，并响应该比较结果选择存储器地址以便从所述存储器读出纹理数据；

只要当前存储器地址与在前的存储器地址不同，就按照所选择的存储器地址存取纹理数据，以便从所述存储器读取纹理数据，而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据；

存储由所述的存取步骤读出的纹理数据；以及

通过在当前存储器地址与在前的存储器地址不同时，按照该当前存储器地址从所述存储器读取纹理数据，而在当前存储器地址与在前的存储器地址相同时，再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据，来重构纹理数据。

6.根据权利要求5所述的方法，进一步包括：

插入四个邻近像素的数据以提高图像清晰度。

7.一种用于生成绘制图像数据的再现设备，包括：

一个坐标处理单元，用于接收包括各顶点坐标的多边形的每个顶点数据，和从多边形顶点坐标中生成分别代表多边形中的坐标的坐标数据；

一个色彩处理单元，用于接收包括各顶点色彩值的多边形的每个顶点数据，和从多边形顶点色彩值中生成多边形中的色彩值；

一个用于存储纹理数据的纹理存储器；

一个纹理地址生成单元，用于接收包括顶点的纹理坐标的多边形的顶点数据，和从多边形的顶点纹理坐标中生成多边形中的纹理地址，所述的纹理地址涉及所述的纹理存储器中的纹理数据；

一个纹理数据再现单元，用于根据每个纹理地址从所述的纹理存储器读出纹理数据，包括：

    存储器地址比较装置，它将用于从所述纹理存储器读出纹理数据

的要读出的当前像素的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在

前存储器地址比较并确定是否读出纹理数据，所述纹理地址生成单元

提供当前存储器地址和在前存储器地址，并且该存储器地址比较装置

还用于根据响应所述比较结果，生成确定是否读出纹理数据的信息并

选择从所述的纹理存储器读出纹理数据的存储器地址，

    比较结果存储装置，用于存储由所述存储器地址比较装置生成的

所述信息，

    存储器存取装置，用于根据存储在所述存储器地址比较装置的比

较结果，在当前存储器地址与在前的存储器地址不同时，按照所选择

的存储器地址从所述存储器存取纹理数据，

    纹理数据存储装置，用于存储由所述的存储器存取装置读出的纹

理数据，和

    纹理数据重构装置，用于通过只要当前存储器地址与在前的存储

器地址不同，就按照当前存储器地址从纹理存储器中读取纹理数据，

而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在

前的存储器地址读取的纹理数据，重构纹理数据；和

一个混合单元，用于混合色彩值和纹理数据并生成新的色彩数据，

从而传送绘制图像用的所述的坐标数据和新的色彩数据。

8.根据权利要求7所述的设备，包括插入临近当前像素的四个像素的数据以提高图像清晰度的装置。

9.用于生成绘制图像数据的再现方法，包括以下步骤：

接收包含顶点坐标的多边形的顶点数据；

从多边形的顶点坐标生成代表多边形坐标的坐标数据；

接收包含顶点的色彩值的多边形的顶点数据；

从多边形的顶点色彩值中生成多边形的色彩值；

接收包含顶点的纹理坐标的多边形的纹理数据；

从多边形的顶点的纹理坐标中生成多边形中的纹理地址，所述的纹理地址涉及纹理数据存储器中的纹理数据；

根据每个纹理地址从所述的纹理数据存储器读出纹理数据，包括子步骤：

    将用于从所述纹理数据存储器读出纹理数据的要读出的当前像素

的当前存储器地址与和其邻近的另一个像素的在前存储器地址比较并

确定是否读出纹理数据，

    响应所述比较结果，生成和存储确定是否读出纹理数据的信息并

选择从所述的纹理数据存储器读出纹理数据的存储器地址，

    按照所选择的存储器地址从所述纹理数据存储器存取纹理数据，

临时存储由纹理存取步骤所读取的纹理数据，和

只要当前存储器地址与在前的存储器地址不同，就按照当前存储器地址从纹理数据存储器中读取纹理数据，而只要当前存储器地址与在前的存储器地址相同，就再次使用按照在前的存储器地址读取的纹理数据；和

混合色彩值和纹理数据，然后产生新的色彩数据。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

插入四个临近像素的数据以提高图像清晰度。

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