專利名稱：三維圖形描繪裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及抑制工作時的功耗的三維圖形描繪裝置。
背景技術：
首先，說明三維圖形描繪處理。
圖1是描繪三維圖形的一系列處理過程的流程圖。該處理過程可以大致分為幾何處理(步驟ST101～步驟ST103)和繪制(レンダリング)處理(步驟ST104～步驟ST108)這2個。
幾何處理是對構成三維場景的多邊形的各頂點施加幾何學處理、求描繪二維畫面所使用的頂點數據的處理，細分為坐標變換處理、裁剪(クリツピング)處理、光照(ラィティング)處理等各處理階段。在坐標變換處理中，按照視點的位置和方向將定義多邊形的各頂點的坐標變換到二維的窗口坐標系(步驟ST101)。在光照處理中，根據各頂點與光源的距離和角度來計算該頂點的亮度(步驟ST102)。裁剪處理進行去除位于顯示畫面之外的多邊形的處理(步驟ST103)。
繪制處理是根據幾何處理中求出的多邊形的頂點數據來生成像素數據并寫入到幀緩沖器中的處理，細分為設置處理、屏面化處理、紋理映射處理、像素測試處理、像素混合處理等各處理階段。在設置處理中，根據頂點數據來計算屏面化處理所需的增量值等參數(步驟ST104)。在屏面化處理中，根據設置處理中求出的參數來進行規定的插值，生成基于多邊形的像素數據(步驟ST105)。在紋理映射處理中，進行向各像素數據粘貼對應的紋理圖像的像素數據的處理(步驟ST106)。在像素測試處理中，進行比較表示各像素數據的縱深的Z值的大小的深度測試、和比較alpha值的alpha測試等，判定是否要將該像素數據寫入到幀緩沖器中(步驟ST107)。在像素混合處理中，將像素測試處理中判定為要寫入到幀緩沖器中的像素數據的顏色值與已經寫入到幀緩沖器中的顏色值進行混合并寫入到幀緩沖器中(步驟ST108)。這樣進行繪制處理后，在輸入了寫入到幀緩沖器中的像素數據的顯示裝置上進行描繪顯示。
對于三維圖形描繪處理，例如Tomas Moller、Eric Haines合著的“Rea1-Time Rendering(實時繪制)”(pp.7-pp.21)中公開的通過流水線處理來提高速度的技術是公知的。
圖2是現有的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。在圖中，1是三維圖形描繪裝置，2是三維圖形描繪裝置1與外部的主CPU 15進行數據發送接收所用的主接口，3是存儲要描繪的三維場景的數據的三維數據存儲部，4是進行幾何處理的幾何處理部，5是進行繪制處理的繪制處理部，6是存儲像素數據的幀緩沖器，15是連接在三維圖形描繪裝置1上的主CPU。16是連接在三維圖形裝置1上、根據從幀緩沖器6輸出的像素數據來顯示三維圖形的顯示裝置。
接著說明其工作。
在開始三維圖形描繪處理時，根據主CPU 15的控制向三維數據存儲部3中設定表現三維場景的所有多邊形的數據，起動幾何處理部4。幾何處理部4讀出三維數據存儲部3中存儲的數據，進行幾何處理并將相應處理結果的頂點數據輸出到繪制處理部5。繪制處理部5對從幾何處理部4輸出的頂點數據進行繪制處理，將生成的像素數據寫入到幀緩沖器6中。幾何處理部4和繪制處理部5進行流水線工作繪制處理部5開始繪制處理后，幾何處理部4開始下一多邊形的處理。此外，幾何處理部4、繪制處理部5也分別在內部通過流水線工作來進行各處理。構成三維場景的所有多邊形的描繪處理結束后，將寫入到幀緩沖器6中的像素數據傳送到顯示裝置16，進行畫面顯示。
如上所述，現有的三維圖形描繪裝置通過流水線工作來進行高速圖形處理，所以在像便攜設備那樣需要降低功耗時，例如使用在不進行圖形處理的期間停止向構成相應裝置的各處理部供給時鐘信號來抑制功耗的方法。如果使用該方法則有下述課題在三維圖形描繪裝置不工作的期間，能夠削減功耗；但是在三維圖形描繪裝置工作時，向構成相應裝置的所有處理部供給時鐘信號，實際上正在待機的處理部也處于工作狀態，所以不能降低功耗。
發明內容
本發明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在于得到一種通過控制時鐘信號來以低功耗進行工作的三維圖形描繪裝置。
本發明的三維圖形描繪裝置包括時鐘控制部，用向幾何處理部及繪制處理部供給的時鐘信號來控制幾何處理部和繪制處理部的工作。
由此，有下述效果通過控制不向所有處理部同時供給時鐘，能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，幾何處理部在進行幾何處理的期間輸出忙信號，繪制處理部在進行繪制處理的期間輸出忙信號，時鐘控制部用從幾何處理部輸出的忙信號和從繪制處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使幾何處理部和繪制處理部交替工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，幾何處理部輸入一個多邊形的三維數據來進行幾何處理并且輸出忙信號；繪制處理部包括設置處理部，對從幾何處理部輸出的一個多邊形的頂點數據進行設置處理并且輸出忙信號；和像素處理部，對從設置處理部輸出的數據進行屏面化處理及像素處理來求像素數據并且輸出忙信號；時鐘控制部根據從幾何處理部輸出的忙信號、從設置處理部輸出的忙信號以及從像素處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使幾何處理部、設置處理部以及像素處理部依次工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，設置處理部判斷描繪×是否需要正在設置處理的數據并將表示相應判斷結果的信號輸出到時鐘控制部；時鐘控制部根據從設置處理部輸出的表示判斷結果的信號來供給時鐘信號，以便使幾何處理部或像素處理部工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，幾何處理部包括坐標變換處理部，進行輸入的三維數據的坐標變換處理并且輸出忙信號；光照處理部，對從坐標變換處理部輸出的數據進行光照處理并且輸出忙信號；以及裁剪處理部，對從光照處理部輸出的數據進行裁剪處理來生成頂點數據并且輸出忙信號；繪制處理部在繪制處理的期間輸出忙信號；時鐘控制部根據從坐標變換處理部輸出的忙信號、從光照處理部輸出的忙信號、從裁剪處理部輸出的忙信號以及從繪制處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使坐標變換處理部、光照處理部、裁剪處理部以及繪制處理部依次工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，裁剪處理部判斷輸入的數據的多邊形是否需要描繪并將表示相應判斷結果的信號輸出到時鐘控制部；時鐘控制部根據從裁剪處理部輸出的表示判斷結果的信號來向繪制處理部或坐標變換處理部供給時鐘信號。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，裁剪處理部判斷輸入的數據的多邊形是否需要描繪，根據相應判斷結果將多邊形分割為多個來依次進行裁剪處理，并且將忙信號輸出到時鐘控制部，直至將分割出的多邊形全部輸出到繪制處理部；時鐘控制部根據從裁剪處理部輸出的忙信號來向裁剪處理部及繪制處理部供給時鐘信號，以便對上述分割出的多邊形依次進行裁剪處理和繪制處理。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗。
本發明的三維圖形描繪裝置包括時鐘控制部，根據外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使幾何處理部和繪制處理部交替工作；或者供給時鐘信號，以便使幾何處理部和繪制處理部進行流水線工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗，并且能夠在處理速度優先于功耗的情況下通過流水線工作來進行高速處理。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，幾何處理部包括坐標變換處理部，進行輸入的三維數據的坐標變換處理；光照處理部，對從坐標變換處理部輸出的數據進行光照處理；以及裁剪處理部，對從光照處理部輸出的數據進行裁剪處理來生成頂點數據；時鐘控制部根據外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使坐標變換處理部、光照處理部以及裁剪處理部依次工作；或者供給時鐘信號，以便使坐標變換處理部、光照處理部以及裁剪處理部進行流水線工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗，并且能夠在處理速度優先于功耗的情況下通過流水線工作來進行高速處理。
在本發明的三維圖形描繪裝置中，繪制處理部包括設置處理部，對從幾何處理部輸入的頂點數據進行設置處理；和像素處理部，對從設置處理部輸出的數據進行屏面化處理及像素處理來求像素數據；時鐘控制部根據外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使設置處理部和像素處理部依次工作；或者供給時鐘信號，以便使設置處理部和像素處理部進行流水線工作。
由此，有下述效果能夠降低工作時的功耗，并且能夠在處理速度優先于功耗的情況下通過流水線工作來進行高速處理。
圖1是描繪三維圖形的一系列過程的流程圖。
圖2是現有的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。
圖3是本發明實施方式1的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。
圖4是實施方式1的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。
圖5是本發明實施方式2的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。
圖6是實施方式2的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。
圖7是本發明實施方式3的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。
圖8是實施方式3的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。
圖9是用實施方式3的三維圖形描繪裝置處理的畫面上的多邊形的說明圖。
具體實施例方式
以下，為了更詳細地說明本發明，根據附圖來說明用于實施本發明的最佳方式。
實施方式1.
圖3是本發明實施方式1的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。在圖中，1是三維圖形描繪裝置，2是三維圖形描繪裝置1與外部的主CPU(主計算機)15進行數據發送接收時使用的主接口，3是存儲三維數據的三維數據存儲部。4是從三維數據存儲部3中讀出三維數據、對構成相應三維數據所示的三維場景的多邊形的各頂點施加幾何學處理、求用于在二維畫面上描繪的頂點數據的幾何處理部。5是輸入從幾何處理部4輸出的頂點數據、根據該頂點數據來生成像素數據的繪制處理部。6是被寫入由繪制處理部5生成的像素數據的幀緩沖器。
7是向幾何處理部4、繪制處理部5分別供給時鐘信號的時鐘控制部。8是分布在三維圖形描繪裝置1內部的數據總線，由主接口2、三維數據存儲部3、時鐘控制部7等用來輸入輸出各數據和控制信號等。15是連接在三維圖形描繪裝置1上的主CPU。16是連接在三維圖形描繪裝置1上、根據從幀緩沖器6輸出的像素數據來顯示圖像的顯示裝置。
此外，CLK1是幾何處理部4輸入的時鐘信號，CLK2是繪制處理部5輸入的時鐘信號。此外，BSY0是表示三維圖形描繪裝置1正在進行三維圖形描繪的忙信號，BSY1是表示幾何處理部4正在進行處理工作的忙信號，BSY2是表示繪制處理部5正在進行處理工作的忙信號。
接著說明其工作。
圖4是實施方式1的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。用圖4所示的時鐘信號CLK1、CLK2、忙信號BSY0、BSY1、BSY2的時序圖，來說明三維圖形描繪裝置1的各處理部的工作。
三維圖形描繪裝置1的初始狀態是從時鐘控制部7向幾何處理部4供給時鐘信號CLK1、并且未向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2的狀態。從幾何處理部4、繪制處理部5輸出到時鐘控制部7的忙信號BSY0、BSY1、BSY2全部表示“0”，表示幾何處理部4及繪制處理部5未工作，并且表示三維圖形描繪裝置1未工作。
在三維圖形描繪裝置1開始描繪處理時，從主CPU 15等經數據總線8向三維數據存儲部3中設定三維數據，并且從時鐘控制部7供給時鐘信號CLK1來起動幾何處理部4。
起動了的幾何處理部4將表示“1”的忙信號BSY0、BSY1輸出到時鐘控制部7。此外，從三維數據存儲部3中讀出1個多邊形的數據，即輸入多邊形1的數據來進行幾何處理，將其處理結果的頂點數據輸出到繪制處理部5，使忙信號BSY1為“0”并輸出到時鐘控制部7。
從幾何處理部4輸出的忙信號BSY1從“1”變化為“0”后，時鐘控制部7檢測出在幾何處理部4中1個多邊形的數據處理已結束，停止向幾何處理部4供給時鐘信號CLK1，開始向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2。通過停止供給時鐘信號CLK1，幾何處理部4在將忙信號BSY0保持為“1”的狀態下停止幾何處理工作(圖4所示的定時T11)。
被供給時鐘信號CLK2而起動了的繪制處理部5將表示“1”的忙信號BSY2輸出到時鐘控制部7。此外，對從幾何處理部4輸出的多邊形1的頂點數據進行繪制處理，將通過該處理而生成的像素數據逐次寫入到幀緩沖器6中。多邊形1的繪制處理結束后，將表示“0”的忙信號BSY2輸出到時鐘控制部7(定時T12)。
忙信號BSY2從“1”變化為“0”后，時鐘控制部7檢測出在繪制處理部5中1個多邊形的繪制處理已結束，停止向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2，再次向幾何處理部4供給時鐘信號CLK1。由此，重新開始工作的幾何處理部4從三維數據存儲部3中讀出下一個多邊形的數據、即多邊形2的數據并開始幾何處理，使忙信號BSY1為“1”并輸出到時鐘控制部7(定時T13)。
如圖4的定時T13～T17所示依次重復上述說明的幾何處理部4的處理工作、繪制處理部5的處理工作、及向幀緩沖器6寫入像素數據來對從多邊形2到最后一個多邊形的數據進行各處理，處理三維數據存儲部3中存儲的1幀的所有多邊形的數據。所有多邊形的數據處理完成后，幾何處理部4將表示“0”的忙信號BSY0輸出到時鐘控制部7。然后，適當地將幀緩沖器6中保存著的像素數據輸出到顯示裝置16，進行基于三維數據的圖像顯示。
如上所述，根據本實施方式1，在幾何處理部4及繪制處理部5進行處理工作時，時鐘控制部7將時鐘信號CLK1供給到幾何處理部4，并且向繪制處理部5供給CLK2，以便使幾何處理部4和繪制處理部5交替工作，所以有下述效果能夠降低三維圖形描繪處理所需的功耗。
實施方式2.
圖5是本發明實施方式2的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。對與圖3所示的三維圖形描繪裝置1相同或相當的部分附以同一標號，省略其說明。在圖中，9是從幾何處理部4輸入頂點數據、根據該頂點數據來求屏面化處理所需的增量值等參數的設置處理部。10是進行下述處理來生成向幀緩沖器6中寫入的像素數據的像素處理部屏面化處理，根據由設置處理部9求出的參數來進行規定的插值，生成構成多邊形的像素數據；紋理映射處理，對應于通過屏面化處理而生成的各像素數據來粘貼紋理圖像的像素數據；像素測試處理，進行比較表示各像素數據的縱深的Z值的大小的深度測試、和比較alpha值的alpha測試等來判定是否要將相應像素數據寫入到幀緩沖器6中；以及像素混合處理，混合已經寫入到幀緩沖器6中的顏色值和像素測試處理中判定為要寫入到幀緩沖器6中的像素數據的顏色值。21是控制向幾何處理部4、設置處理部9、像素處理部10輸入的各時鐘信號的時鐘控制部。其中，實施方式2的三維圖形描繪裝置1的繪制處理部5由設置處理部9及像素處理部10構成。
此外，CLK1是幾何處理部4輸入的時鐘信號，CLK3是設置處理部9輸入的時鐘信號，CLK4是像素處理部10輸入的時鐘信號，分別從時鐘控制部21輸出。此外，BSY0是表示三維圖形描繪裝置1正在進行三維圖形描繪的忙信號，從幾何處理部4向時鐘控制部21輸出。BSY1是幾何處理部4向時鐘處理部21輸出的忙信號，BSY3是設置處理部9向時鐘控制部21輸出的忙信號，BSY4是像素處理部10向時鐘控制部21輸出的忙信號，分別表示幾何處理部4、設置處理部9、像素處理部10正在工作。此外，C1是表示設置處理部9判斷描繪×是否需要正在設置處理的數據的結果的信號，例如，在判定為無需相應數據的情況下是表示“1”的描繪×取消信號。
接著說明其工作。
圖6是實施方式2的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。用圖6所示的時鐘信號CLK1、CLK3、CLK4、忙信號BSY0、BSY1、BSY3、BSY4的時序圖，來說明各部分的功能、工作。
三維圖形描繪裝置1的初始狀態是時鐘控制部21向幾何處理部4供給時鐘信號CLK4、停止向設置處理部9供給時鐘信號CLK3和停止向像素處理部10供給時鐘信號CLK4的狀態。此外，從幾何處理部4、設置處理部9、像素處理部10分別輸出的忙信號BSY0、BSY1、BSY3、BSY4全部是“0”，表示這些處理部、以及三維圖形描繪裝置1未工作。
在開始三維圖形描繪處理時，用主CPU 15等向三維數據存儲部3中設定三維數據，開始從時鐘控制部21供給時鐘信號CLK1來起動幾何處理部4。
起動了的幾何處理部4將表示“1”的忙信號BSY0、BSY1輸出到時鐘控制部21。此外，從三維數據存儲部3中讀出1個多邊形的數據，進行相應數據的多邊形1的幾何處理，將其處理結果的頂點數據輸出到設置處理部9，將表示“0”的忙信號BSY1輸出到時鐘控制部21。
從幾何處理部4輸出的忙信號BSY1從“1”變化為“0”后，時鐘控制部21檢測出在幾何處理部4中多邊形1的數據處理已結束并停止向幾何處理部4供給時鐘信號CLK4，開始向設置處理部9供給時鐘信號CLK3來起動設置處理部9。停止供給時鐘信號CLK1后，幾何處理部4在將忙信號BSY0保持為“1”的狀態下停止處理工作(圖6所示的定時T21)。
起動了的設置處理部9輸出表示“1”的忙信號BSY3并進行從幾何處理部4輸出的多邊形1的頂點數據的設置處理。此時，在判斷為正在處理的多邊形面向背面、無需描繪的情況下，或者在判斷為相應多邊形極小、不包含要描繪的像素的情況下，結束正在設置數據的處理，像圖6所示的多邊形1的設置處理那樣，使忙信號BSY3為“0”，并且使描繪×取消信號C1為“1”并輸出到時鐘控制部21(定時T22)。在設置處理部9這樣輸出描繪取消信號C1的情況下，時鐘控制部21再次將時鐘信號CLK1供給到幾何處理部4，對下一多邊形2進行幾何處理(定時T23)。
此外，在設置處理部9判斷為要描繪正在處理的多邊形的情況下，仍舊繼續進行設置處理，將處理結果的數據輸出到像素處理部10并使忙信號BSY3為“0”。在圖6例示的處理工作中，對多邊形1實施定時T21的幾何處理和定時T22的設置處理后，設置處理部9判斷為要結束設置處理，輸出描繪取消信號C1。然后，不進行多邊形1的像素處理等，開始對下一多邊形2進行定時T23的幾何處理。
忙信號BSY3從“1”變化為“0”后，時鐘控制部21檢測出設置處理部9的工作結束，停止向設置處理部9供給時鐘信號CLK3。此時，如果如圖6所示輸出了描繪×取消信號C1則無需進行以后的處理，所以再次向幾何處理部4供給時鐘信號CLK1。由此幾何處理部4重新開始工作來對下一個多邊形的數據、即圖6所示的多邊形2的數據進行幾何處理，輸出表示“1”的忙信號BSY1(定時T23)。對多邊形2進行幾何處理后，設置處理部9對多邊形2的頂點數據進行設置處理(定時T24)。像圖6所示的多邊形2的設置處理那樣，如果未從設置處理部9輸出描繪取消信號C1，則時鐘控制部21向像素處理部10供給時鐘信號CLK4來使其起動。
起動了的像素處理部10將表示“1”的忙信號BSY4輸出到時鐘控制部21，根據從設置處理部9輸出的數據來進行屏面化、紋理、像素測試、像素混合等各處理，生成像素數據并逐次寫入到幀緩沖器6中(定時T25)。像素處理部10在像素處理結束后將表示“0”的忙信號BSY4輸出到時鐘控制部21。忙信號BSY4從“1”變化為“0”后，時鐘控制部21檢測出像素處理部10的處理工作已結束，停止向像素處理部10供給時鐘信號CLK4并再次向幾何處理部4供給時鐘信號CLK1。開始被供給時鐘信號CLK1的幾何處理部4重新開始處理工作，開始對下一多邊形3的數據進行幾何處理并向時鐘控制部21輸出表示“1”的忙信號BSY1(定時T26)。
如定時T26～T30所示依次重復上述說明的幾何處理、設置處理、及像素處理來對多邊形3～最后一個多邊形的數據進行各處理，三維數據存儲部3中存儲的1幀的所有多邊形的數據處理完成后，從幾何處理部4將表示“0”的忙信號BSY0輸出到時鐘控制部21。然后，適當地將幀緩沖器6中保存著的像素數據讀出到顯示裝置16，進行基于三維數據的圖像顯示。
如上所述，根據本實施方式2，通過使幾何處理部4、設置處理部9以及像素處理部10逐個依次工作，不用向幾何處理部4、設置處理部9以及像素處理部10同時輸入時鐘信號，有下述效果能夠降低三維圖形描繪裝置1的處理工作中的功耗。
實施方式3.
圖7是本發明實施方式3的三維圖形描繪裝置的結構的方框圖。對與圖3所示的三維圖形描繪裝置相同或相當的部分附以同一標號，省略其說明。在圖中，11是從三維數據存儲部3中讀出三維數據、按照視點的位置和方向將該三維數據所示的多邊形的各頂點的坐標變換為二維窗口坐標的坐標變換處理部。12是根據多邊形的各頂點與光源的距離和角度來計算該頂點的亮度的光照處理部。13是去除位于顯示畫面之外的多邊形的裁剪處理部。31是向坐標變換處理部11、光照處理部12、裁剪處理部13、繪制處理部5供給各時鐘信號的時鐘控制部。其中，實施方式3的三維圖形描繪裝置1的幾何處理部4由坐標變換處理部11、光照處理部12、及裁剪處理部13構成。
此外，CLK5是坐標變換處理部11輸入的時鐘信號，CLK6是光照處理部12輸入的時鐘信號，CLK7是裁剪處理部13輸入的時鐘信號。此外，BSY0是從坐標變換處理部11輸出、表示三維圖形描繪裝置1正在進行三維圖形描繪的忙信號。BSY5是表示坐標變換處理部11正在進行處理工作的忙信號，BSY6是表示光照處理部12正在進行工作處理的忙信號。BSY7、BSY8都是表示裁剪處理部13正在進行處理工作的忙信號，忙信號BSY7是裁剪處理全部結束后被解除的忙信號，BSY8是每當輸出1個多邊形的處理結果時被解除的忙信號。此外，C2是表示裁剪處理部13判斷描繪×是否需要輸入的數據表示的多邊形的結果的信號，例如，在判斷為描繪×無需相應多邊形的情況下是表示“1”的描繪取消信號。
接著說明其工作。
圖8是實施方式3的三維圖形描繪裝置的工作的說明圖。用圖8所示的時鐘信號CLK5、CLK6、CLK7、CLK2、忙信號BSY0、BSY5、BSY6、BSY7、BSY8、BSY2、及描繪取消信號C2的時序圖，來說明各處理部的工作。
三維圖形描繪裝置1的初始狀態是時鐘控制部31向坐標變換處理部11供給時鐘信號CLK5、停止向光照處理部12供給時鐘信號CLK6、停止向裁剪處理部13供給時鐘信號CLK7以及停止向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2的狀態。此外，從坐標變換處理部11輸出的忙信號BSY0、BSY5、從光照處理部12輸出的忙信號BSY6、從裁剪處理部13輸出的忙信號BSY7、BSY8、以及從繪制處理部5輸出的忙信號BSY2全部是“0”，表示這些處理部未工作。
在三維圖形描繪裝置1開始描繪處理時，用主CPU 15等向三維數據存儲部3中設定三維數據，從時鐘控制部31供給時鐘信號CLK5來起動坐標變換處理部11。
起動了的坐標變換處理部11將表示“1”的忙信號BSY0、BSY5輸出到時鐘控制部31。此外，從三維數據存儲部3中讀出1個多邊形的數據、即多邊形1的數據，對相應數據進行坐標變換處理和裁剪處理，將其處理結果的數據輸出到光照處理部12，將表示“1”的忙信號BSY5輸出到時鐘控制部31。
從坐標變換處理部11輸出的忙信號BSY5從“1”變化為“0”后，時鐘控制部31檢測出在坐標變換處理部11中多邊形1的數據處理已結束，停止向坐標變換處理部11供給時鐘信號CLK5，開始向光照處理部12供給時鐘信號CLK6。停止供給時鐘信號CLK5后，坐標變換處理部11在將忙信號BSY0保持為“1”的狀態下停止處理工作(圖8所示的定時T31)。
由于被供給時鐘信號CLK6而起動了的光照處理部12將表示“1”的忙信號BSY6輸出到時鐘控制部31，對從坐標變換處理部11輸出的多邊形1的數據進行光照處理，將相應處理結果的頂點數據輸出到裁剪處理部13，使忙信號BSY6為“0”并輸出到時鐘控制部31。從光照處理部12輸入的忙信號BSY6從“1”變化為“0”后，時鐘控制部31檢測出光照處理部12的數據處理已結束，停止向光照處理部12供給時鐘信號CLK6，開始向裁剪處理部13供給時鐘信號CLK7(定時T32)。
被供給時鐘信號CLK7而起動了的裁剪處理部13將表示“1”的忙信號BSY7、BSY8輸出到時鐘控制部31，對從光照處理部12輸出的多邊形1的數據進行裁剪處理(定時T33)。
這里，說明裁剪處理部13進行的處理工作。
圖9是用實施方式3的三維圖形描繪裝置處理的畫面上的多邊形的說明圖。在圖中，D是用三維數據表示的畫面，P1、P2、P3是多邊形。
裁剪處理部13判斷為例如像多邊形P1那樣配置在畫面D的外側的多邊形無需描繪，結束多邊形P1的以后的處理并將表示“1”的描繪取消信號C2與表示“0”的忙信號BSY7、BSY8一起輸出到時鐘控制部31。
輸入的忙信號BSY7、BSY8從“1”變化為“0”、并且輸入描繪取消信號C2后，時鐘控制部31停止向裁剪處理部13供給時鐘信號CLK7，再次開始向坐標變換處理部11供給時鐘信號CLK5。
此外，裁剪處理部13判斷為像圖9所示的多邊形P9那樣配置在畫面D的內側的多邊形需要描繪，向繪制處理部5輸出相應多邊形P3的頂點數據，向時鐘控制部31輸出表示“0”的忙信號BSY7、BSY8。
此外，在像圖9所示的多邊形P2那樣一部分位于畫面D的外側、位于畫面D的內側的面積小、需要分割為多個多邊形來處理的情況下，例如刪除相應多邊形P2的位于畫面D的外側的部分，將畫面D的位于內側的部分分割為多邊形2之a和多邊形2之b這2個來進行裁剪處理和繪制處理。用圖8來說明此時的處理。
在圖8的定時T33，輸入的忙信號BSY8從“1”變化為“0”后，時鐘控制部31檢測出裁剪處理部13的工作結束，停止向裁剪處理部13供給時鐘信號CLK7。此時如果從裁剪處理部13輸出了描繪取消信號C2則無需進行以后的處理，所以再次向坐標變換處理部11供給時鐘信號CLK5。
再次開始工作的坐標變換處理部11開始下一多邊形2的處理并使向時鐘控制部31輸出的忙信號BSY5為“1”。然后，對多邊形2，與多邊形1同樣用坐標變換處理部11進行坐標變換處理(定時T34)，并且用光照處理部12進行光照處理(定時T35)，進而用裁剪處理部13進行裁剪處理。
如果未從裁剪處理部13輸出描繪取消信號C2，則時鐘控制部31向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2，起動繪制處理部5。
在圖8例示的處理工作中，多邊形2如圖9所示延伸到畫面D的外側，所以裁剪處理部13刪除多邊形2的位于畫面D的外側的部分，并且例如將畫面D內側的部分分割為多邊形2之a和多邊形2之b這2個來加快處理速度。在圖8的定時T36，時鐘控制部31從裁剪處理部13輸入表示“1”的忙信號BSY7、BSY8并輸出時鐘信號CLK7。多邊形2之a的數據處理結束后，多邊形2之b的處理未結束，所以裁剪處理部13將忙信號BSY7保持為“1”并輸出到時鐘控制部31；而多邊形2之a的裁剪處理已結束，所以使忙信號BSY8從“1”變化為“0”并輸出到時鐘控制部31。
然后，時鐘控制部31開始向繪制處理部5供給時鐘信號CLK2。被供給了時鐘信號CLK2的繪制處理部5將表示“1”的忙信號BSY2輸出到時鐘控制部31，對多邊形2之a的數據進行繪制處理。對多邊形2之a進行處理而生成了像素數據的繪制處理部5使忙信號BSY2為“0”并輸出到時鐘控制部31，將多邊形2之a的像素數據光照到幀緩沖器6中(定時T37)。輸入了表示“0”的忙信號BSY2的時鐘控制部31停止供給時鐘信號CLK2。此時，從裁剪處理部13輸出的忙信號BSY7表示“1”，所以再次將時鐘信號CLK8供給到裁剪處理部13。
再次起動的裁剪處理部13將表示“1”的忙信號BSY8輸出到時鐘控制部31，對剩余的多邊形2之b進行裁剪處理。多邊形2之b的數據處理結束后，使忙信號BSY7及忙信號BSY8都為“0”并輸出到時鐘控制部31(定時T38)。然后，與多邊形2之a同樣向繪制處理部5輸入多邊形2之b來生成像素數據(定時T39)。
繪制處理部5在將多邊形2之b的像素數據光照到幀緩沖器6中后，將表示“0”的忙信號BSY2輸出到時鐘控制部31。輸入了表示“0”的忙信號BSY2的時鐘控制部31停止供給時鐘信號CLK2。此時，從裁剪處理部13輸出的忙信號BSY7表示“0”，所以開始向坐標變換處理部11供給時鐘信號CLK5，從三維數據存儲部3輸入多邊形3的數據并開始坐標變換處理(定時T40)。
像圖8所示的定時T40～T46那樣從多邊形3到最后一個多邊形，重復坐標變換處理、光照處理、裁剪處理以及繪制處理。三維數據存儲部3中存儲的1幀的所有多邊形的數據處理完成后，從坐標變換處理部11將表示“0”的忙信號BSY0輸出到時鐘控制部31，三維圖形描繪處理結束。
如上所述，根據本實施方式，控制時鐘信號的供給以便使坐標變換處理部11、光照處理部12、裁剪處理部13以及繪制處理部5逐個依次工作，所以不向坐標變換處理部11、光照處理部12、裁剪處理部13以及繪制處理部5同時供給時鐘信號，停止未進行數據處理的處理部的工作，從而有下述效果能夠降低功耗。
其中，在實施方式1至實施方式3的三維圖形描繪裝置中，也可以如下進行控制切換時鐘控制部7、21、31根據主CPU 15的指定依次供給時鐘信號來使其工作的工作模式、和向所有處理部供給時鐘來使其進行流水線工作的工作模式，在處理速度優先于功耗的情況下，向所有處理部供給時鐘信號來執行流水線工作；在省電優先的情況下，將時鐘信號依次供給到各處理部來使其以低功耗進行工作。
此外，在實施方式1中采用了向幾何處理部4和繪制處理部5交替供給時鐘信號的結構，在實施方式2中采用了向幾何處理部4、設置處理部9以及像素處理部10依次供給時鐘信號的結構，在實施方式3中采用了向坐標變換處理部11、光照處理部12、裁剪處理部13以及繪制處理部5依次供給時鐘信號的結構，但是本發明的三維圖形描繪裝置并不限于上述結構。例如，也可以將上述各處理部進一步細分，向這些細分的處理部供給適當的時鐘信號，進行更加細致的時鐘信號的控制來抑制功耗。
如上所述，本發明的三維圖形描繪裝置適于在便攜設備等需要降低功耗的裝置中以低功耗來進行三維圖形描繪。
權利要求
1.一種三維圖形描繪裝置，包括幾何處理部，輸入三維數據來進行幾何處理，求頂點數據；和繪制處理部，對從上述幾何處理部輸出的頂點數據進行繪制處理，生成像素數據；其中，包括時鐘控制部，用向上述幾何處理部及上述繪制處理部供給的時鐘信號來控制上述幾何處理部和上述繪制處理部的工作。
2.如權利要求1所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，幾何處理部在進行幾何處理的期間輸出忙信號，繪制處理部在進行繪制處理的期間輸出忙信號，時鐘控制部用從上述幾何處理部輸出的忙信號和從上述繪制處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使上述幾何處理部和上述繪制處理部交替工作。
3.如權利要求1所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，幾何處理部輸入一個多邊形的三維數據來進行幾何處理并且輸出忙信號；繪制處理部包括設置處理部，對從上述幾何處理部輸出的一個多邊形的頂點數據進行設置處理并且輸出忙信號；和像素處理部，對從上述設置處理部輸出的數據進行屏面化處理及像素處理來求像素數據并且輸出忙信號；時鐘控制部根據從上述幾何處理部輸出的忙信號、從上述設置處理部輸出的忙信號以及從上述像素處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使上述幾何處理部、上述設置處理部以及上述像素處理部依次工作。
4.如權利要求3所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，設置處理部判斷正在設置處理的數據是否需要描繪并將表示相應判斷結果的信號輸出到時鐘控制部；時鐘控制部根據從上述設置處理部輸出的表示判斷結果的信號來供給時鐘信號，以便使幾何處理部或像素處理部工作。
5.如權利要求1所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，幾何處理部包括坐標變換處理部，進行輸入的三維數據的坐標變換處理并且輸出忙信號；光照處理部，對從上述坐標變換處理部輸出的數據進行光照處理并且輸出忙信號；以及裁剪處理部，對從上述光照處理部輸出的數據進行裁剪處理來生成頂點數據并且輸出忙信號；繪制處理部在繪制處理的期間輸出忙信號；時鐘控制部根據從上述坐標變換處理部輸出的忙信號、從上述光照處理部輸出的忙信號、從上述裁剪處理部輸出的忙信號以及從上述繪制處理部輸出的忙信號來供給時鐘信號，以便使上述坐標變換處理部、上述光照處理部、上述裁剪處理部以及上述繪制處理部依次工作。
6.如權利要求5所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，裁剪處理部判斷輸入的數據表示的多邊形是否需要描繪并將表示相應判斷結果的信號輸出到時鐘控制部；時鐘控制部根據從上述裁剪處理部輸出的表示判斷結果的信號來向繪制處理部或坐標變換處理部供給時鐘信號。
7.如權利要求5所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，裁剪處理部判斷輸入的數據表示的多邊形是否需要描繪，根據相應判斷結果將上述多邊形分割為多個來依次進行裁剪處理，并且將忙信號輸出到時鐘控制部，直至將上述分割出的多邊形全部輸出到繪制處理部；上述時鐘控制部根據從上述裁剪處理部輸出的忙信號來向上述裁剪處理部及繪制處理部供給時鐘信號，以便對上述分割出的多邊形依次進行裁剪處理和繪制處理。
8.一種三維圖形描繪裝置，由下述部分構成幾何處理部，輸入三維數據來進行幾何處理，求頂點數據；和繪制處理部，對從上述幾何處理部輸出的頂點數據進行繪制處理，生成像素數據；該描繪裝置與外部的主計算機相連；其中，包括時鐘控制部，根據上述外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使上述幾何處理部和上述繪制處理部交替工作；或者供給時鐘信號，以便使上述幾何處理部和繪制處理部進行流水線工作。
9.如權利要求8所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，幾何處理部包括坐標變換處理部，進行輸入的三維數據的坐標變換處理；光照處理部，對從上述坐標變換處理部輸出的數據進行光照處理；以及裁剪處理部，對從上述光照處理部輸出的數據進行裁剪處理來生成頂點數據；時鐘控制部根據外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使上述坐標變換處理部、上述光照處理部以及上述裁剪處理部依次工作；或者供給時鐘信號，以便使上述坐標變換處理部、上述光照處理部以及上述裁剪處理部進行流水線工作。
10.如權利要求8所述的三維圖形描繪裝置，其特征在于，繪制處理部包括設置處理部，對從上述幾何處理部輸入的頂點數據進行設置處理；和像素處理部，對從上述設置處理部輸出的數據進行屏面化處理及像素處理來求像素數據；時鐘控制部根據外部的主計算機的指定來供給時鐘信號，以便使上述設置處理部和上述像素處理部依次工作；或者供給時鐘信號，以便使上述設置處理部和上述像素處理部進行流水線工作。
全文摘要
時鐘控制部(7)根據幾何處理部(4)輸出的忙信號BSY1、和繪制處理部(5)輸出的忙信號BSY2來檢測數據處理的結束，控制向幾何處理部(4)供給的時鐘信號CLK1和向繪制處理部(5)供給的時鐘信號CLK2，使幾何處理部(4)和繪制處理部(5)交替工作。
文檔編號G06T15/00GK1509455SQ0380026
公開日2004年6月30日 申請日期2003年3月11日 優先權日2002年3月14日
發明者鳥居晃, 加藤義幸, 龜山正俊, 井上喜嗣, 俊, 嗣, 幸 申請人:三菱電機株式會社