针对移动设备的3D图形API浮出水面

工程工作站的高端图形议题过去一直是每年夏天召开的美国计算机协会计算机图形学特殊兴趣小组(Siggraph)年会的重头戏,但在今年的洛杉矶年会上,在手机3D图形显示领域取得进步的供应商却成为了会议的主角。

由80多家成员公司组成的Khronos联盟宣布将为手持设备等嵌入式系统制订一个音频硬件加速标准；与此同时,该联盟还公布了2.0版本的OpenGL ES,这是一个针对嵌入式系统(主要是蜂窝电话)上3D图形而制订的应用编程接口(API)。此外,该联盟还完成了面向2D向量图形加速的API工作,并已开始为制作工具(authoring tool)制订高级别多媒体标准。

“今天,手持设备与PC在多媒体表现能力上的差距仅仅只有大约两年。”Khronos集团主席兼图形芯片制造商Nvidia公司负责嵌入式内容的新任副总裁Neil Trevett表示。

Khronos联盟在7月下旬曾经投票决定创立一个工作小组来负责编写一个用于嵌入式系统音频加速的API。该API将主要致力于创造一种标准方法,能够将3D音质、MIDI回放和其它先进的音频特性融入蜂窝电话、便携媒体播放器和手持游戏设备中。

“我不相信视频游戏控制台不会以某种方式采纳它,它适用于任何嵌入式系统。”Trevett表示,“嵌入式音频领域存在一种危机,因为目前在Windows、Java、Linux和专有环境中存在着太多的音频标准。”

Sound Blaster PC音频加速标准之父新加坡Creative实验室公司首先在业界开展了对嵌入式音频领域的研究。该公司开发了一款基于Windows的便携式媒体播放机,并因一年前收购了3Dlabs而拥有了一个商业性芯片子公司。

Creative、Nvidia和另外三家音频软件公司正在推动这一新型的音频标准。“这为想开发单独的嵌入式音频加速器的硅芯片供应商创造了一个机会。我相信这也为Nvidia公司创造了一个机会。”Trevett表示。

Khronos联盟期望可以在2006年8月的下一次Siggraph会议上发布新标准的1.0版本规范。

Khronos联盟同时发布的2.0版本OpenGL ES(即嵌入式3D图形API)主要是原有1.1版的改进,它为支持OpenGL Shader语言(OGSL)创造了条件。OGSL为软件开发者提供了建立自己的应用级图形程序的自由,使他们能够在标准加速器芯片上生成更为丰富的图形纹理、明亮度和其它效果,而这种能力最近才出现在台式电脑的3D系统中。

“这将提升手持系统中的图形质量,从而使其更加接近于今天PC的技术发展水平。” Trevett表示。

采用新的帧缓存技术

OpenGL ES 2.0中还将会加入一个新的面向对象的帧缓存技术来简化帧缓存管理,帧缓存在手持设备中通常是一个有限资源。“对我们而言,这点非常重要。”Trevett认为。

由于新的API将处理更为广泛的3D特性,与现有的1.1版本规范相比,它会更频繁地从嵌入式宿主处理器上卸载图形,以减轻处理器的处理负担。

图1: Khronos联盟为
音频API做准备

当它为嵌入式系统处理图形数据时,这一改进可以降低系统功耗。

2.0规范还加入了一个由索尼爱立信贡献的新型免许可纹理压缩方案,它可取代一个需要向S3公司支付版税的技术。

为了支持2.0规范中的可编程着色能力,芯片供应商们需要重新设计其现有OpenGL ES图形加速器中的一些固定功能状态机。特别值得一提的是,一个新型的可编程着色模块将代替1.1版本芯片中的三个状态机,而一个顶点着色引擎(vertex shader)将代替一个专用的亮度和转换引擎。

Trevett介绍道,2.0规范中的芯片整体复杂性和门数量与先前的1.1版本大同小异。但是,为了给2.0代加速器创建编译器和其它编程工具,芯片供应商们将不得不进行更多的软件工作。

由于底层硬件的改变,2.0代芯片将不能运行1.1代的游戏和应用,但这并不是问题。“目前市面上有许多正在付运的OpenGL ES 1.1应用和游戏,但是为了充分利用最新的硬件优势,它们可能会被重新编写。”Trevett表示。

至少有一家芯片制造商已经在Siggraph会议上展示了2.0加速器原型。但是,芯片预计在明年才会大批量上市。

另外,Khronos联盟针对现有的1.1标准发布了一个扩展包,在现有标准中加入了面向对象的帧缓冲技术和一系列增强型特性。它还要求可以支持4比特深度和模板缓存(stencil buffer)的芯片。

这个1.1的扩展版本很可能会在明年某些时候被编定为1.2版。该联盟的早期计划就是在今年将该技术作为1.2版本的一部分进行发布。

“我们可能走得太快了,”Trevett说,“1.1版的手机刚刚才开始付运。如果1.2版芯片在1.1版手机进入市场前就进行付运,手机OEM厂商可能会不知所措。”事实上,Nvidia现在只付运OpenGL ES 1.0版本硬件。

标准版图将更清晰

Khronos不久前还发布了其它两个API。对于汽车和航空领域的用户而言,一个更注重安全的OpenGL ES版本可以将嵌入式图形接口的大小和复杂性减小一半。

此外,Khronos联盟已经发布OpenVG的1.0版本,该API用于加速在地图、pdf文件以及Macromedia Flash中广泛使用的2D向量图形。

“带有奔4处理器的PC可以不带2D加速器,但如果你使用处理性能不那么强大的嵌入式处理器,2D图形的处理将消耗掉大部分的处理能力。”Trevett表示,“从电池耗电的角度看,在嵌入式CPU上处理2D图形是最糟糕的事情。”

多亏有了API,现有的OpenGL ES芯片马上就可以拥有新的2D能力。一些供应商计划生产仅有2D功能的嵌入式加速器。BitBoys公司就在Siggraph会议上展示了一款这样的芯片。

“这有效地创造了一个新的市场机会,”Trevett强调,“不是所有的手持设备都需要3D图形,但它们肯定都需要2D图形。”

最后,索尼公司已经宣布将与Khronos联盟合作进行Collada项目研究,以期建立一个高端工具API进行图形数据转换。这一基于XML的方法允许用户在使用今天的输入输出设施的条件下,在软件包间实现无损共享图形实体。该技术可以为一些工作带来方便,例如将控制平台的视频游戏传输到蜂窝电话等。

“我们在Khronos联盟所做的最为重要的工作之一就是确保存在强有力的工具集,它们能够为OpenGL ES加速器产生内容。”Trevett指出。

索尼公司是该联盟背后的一名强大支持者,已经在其Playstation 3控制平台中采纳了OpenGL ES。

作者:麦利