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Pixel Shading Pipelines and Display Hardware

Anders Kugler

ISBN 978-3-89722-271-7
130 pages, year of publication: 1999
price: 40.00 €

Current computer systems often contain custom graphics hardware accelerators to off-load the host processor from intensive rendering tasks, and faithfully display the image of a three-dimensional object at interactive rates. In this work, we present and elaborate different texture shading methods in the area of realistic and non-photorealistic rendering, to enhance the visual appearance of computer-generated objects. We derive a series of new hardware architectures to pipeline the shading process. Pixel shading pipelines offer hardware support for texture-, bump-, and reflection-mapping, and can be extended to non-photorealistic texture shading. Input data redundancy, data compression, geometrical symmetries, data path simplification, caching the flow of shading data, and the capability of the human eye to integrate pixels guided our algorithmic and hardware design.

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Computersysteme werden oft mit Graphikprozessoren ausgestattet, um den Hauptprozessor von der häufig rechenintensiven Verarbeitung zu entlasten und eine wirklichkeitsgetreue Bildwiedergabe computererzeugter Objekte zu gewähren. In dieser Arbeit werden verschiedene Gestaltungsmöglichkeiten auf Pixelebene aus dem Bereich des realistischen und nicht-photorealistischen Rendering, um das Aussehen von computergenerierten Objekten zu verbessern, betrachtet. Es werden neue Hardwarearchitekturen vorgestellt, bei welchen diese Verfahren mittels Pipeline Schaltungen integriert wurden. Pixel Shading Pipelines ermöglichen eine Hardwareunterstützung für Texture-, Bump- und Reflection-Mapping, sowie eine Erweiterung zu nicht-photorealistischem Texture-Shading. Zur Erstellung der vorgestellten Hardwarearchitekturen werden Redundanz in den Eingangsdaten, Datenkompression, symmetrische Geometriemerkmale, Vereinfachung von Datenpfaden, Cachingmöglichkeiten des Datenflußes und die Fähigkeit des menschlichen Auges, einzelne Bildpunkte zu integrieren, ausgenützt.

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Keywords:
  • Computer Graphics
  • Graphikprozessor/Architekturen
  • Pixelalgorithmen
  • Hardware Design

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