使用OCP總線接口的3D圖形硬件IP

作者：時間：2012-02-04 來源：網(wǎng)絡

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　　嵌入式系統(tǒng)中的圖形處理技術(如用戶界面和游戲)正在不斷發(fā)展和改善，例如從基于2D的交互圖形發(fā)展到基于3D的交互圖形。便攜式游戲站(PSP)這樣的便攜式設備就實現(xiàn)了PlayStation 2類3D圖形質量。而在PC圖形方面，可以讓開發(fā)人員在頂點和片段層級配置功能的可編程著色方案已經成為DirectX和OpernGL API基礎架構的主要方案，這類硬件在像Xbox360和PlayStation 3這樣的游戲設備上已經形成了非常豐富的內容和經驗。然而嵌入式系統(tǒng)中的圖形處理存在著很多問題和挑戰(zhàn)需要開發(fā)人員去解決，例如為了保持長電池壽命所需的低功耗，因為空間約束要使系統(tǒng)的器件數(shù)量最少，以及限制門的數(shù)量以降低成本。

　　Khronos Group公司正在定義針對嵌入式領域的各種媒體API，目前已經發(fā)布了一種圖形API，即OpenGL ES。該OpenGL ES共有1.x和2.x兩個版本，分別針對固定圖形管線和可編程圖形管線，這種方法與PC圖形中用的方法是一樣的。

DMP圖形內核概述

　　DMP為嵌入式領域中的便攜式設備、移動電話、汽車導航系統(tǒng)、娛樂游戲機和所有其它嵌入式圖形設備提供了可擴展的高性能、低功耗3D圖形內核。PICA200是最新的3D圖形IP內核，涵蓋了前面提到的所有應用領域。

　　該內核由多個組件組成，包括OpenGL ES標準功能以及我們自己最初的圖形技術。這些組件是根據(jù)用戶要求以及帶有定制要素(如性能、存儲器帶寬和功耗)的目標系統(tǒng)構建的。在選擇IP接口方案時，很難設定在這么寬的應用范圍下用戶的具體要求。在采用開放內核協(xié)議(OCP)作為我們組件的標準總線接口方面DMP一直做得非常成功。

Maestro技術

　　通過采用OpenGL ES 1.1和我們自己的、被稱為Maestro的擴展圖形API，圖形內核已經取得了很好的高性能低功耗效果。這些Maestro功能包括了各種目標應用中頻繁使用和實用的圖形功能，包括各種光照和明暗處理模型，例如Phong、Cook-Torrance和BRDF、陰影效應、多邊形細分以及過程紋理。

1：Maestro功能、光照、陰影和微粒效果

　　Maestro功能利用我們改進的最初算法以硬連線邏輯形式實現(xiàn)，從而解決了嵌入式系統(tǒng)設計中低功耗與高性能的矛盾。Maestro功能可以實現(xiàn)非常豐富的內容，比如PC和便攜式設備上的控制臺圖形(圖1)。

Maestro功能包括以下一些效果：

　　1. 光照Maestro-包括按照每個片斷的高性能光照功能，并支持各種明暗處理模型，如Phong、同向/異向 BRD以及下表面散射；

　　2. 陰影Maestro-支持實時的硬陰影和軟陰影處理；

　　3. 形狀Maestro-通過用硬件(例如NURBS和多邊形細分)產生精細的多邊形來減少存儲器帶寬，因此可以使輸入數(shù)據(jù)量實現(xiàn)最小化；

　　4. 映像Maestro-支持凹凸映像和過程紋理，并且過程紋理不需要任何存儲器讀取來生成紋理圖像，因為圖像是根據(jù)算術等式產生的；

　　5. 微粒Maestro-用硬件產生霧化、云和氣體效果。

圖1：由Futuremark和DMP合作開發(fā)的PICA200演示場景。