三維圖象繪制方法技術(shù)

根據(jù)三維圖象數(shù)據(jù)繪制由繪制屏面的象素的對(duì)應(yīng)顏色值代表的圖象。三維圖象數(shù)據(jù)包括多邊形數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)。紋理數(shù)據(jù)定義紋理，包括紋理尺寸數(shù)據(jù)和圖案數(shù)據(jù)。圖案數(shù)據(jù)代表紋理的多個(gè)實(shí)例。每個(gè)實(shí)例有不同的分辨率。圖案數(shù)據(jù)構(gòu)成紋理數(shù)據(jù)的絕大部分。一開始加載多邊形數(shù)據(jù)、紋理尺寸數(shù)據(jù)和代表紋理的最低分辨率的實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。用多邊形及紋理尺寸數(shù)據(jù)來執(zhí)行初始光柵化操作，生成并存儲(chǔ)繪制屏面各個(gè)象素的標(biāo)識(shí)符和紋理坐標(biāo)。重復(fù)地執(zhí)行一種顯示－加載操作，一直到用繪制裝置中現(xiàn)有的不同圖案數(shù)據(jù)生成了繪制屏面所有象素的顏色值，或者已經(jīng)加載了紋理的最高分辨率實(shí)例的至少一部分。在顯示－加載操作中，用以前加載的紋理的最高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)生成代表圖象的顏色值。根據(jù)所存儲(chǔ)的繪制屏面象素的紋理坐標(biāo)，標(biāo)識(shí)繪制至少部分具有更高分辨率的圖象所要求的紋理的下一個(gè)更高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)，并加載所標(biāo)識(shí)的圖案數(shù)據(jù)。（*該技術(shù)在2018年保護(hù)過期，可自由使用*）

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及的一種，特別適合根據(jù)通過諸如萬維網(wǎng)的數(shù)據(jù)速率受限的網(wǎng)絡(luò)或其它數(shù)據(jù)速率受限的介質(zhì)傳輸?shù)膱D象數(shù)據(jù)來繪制三維對(duì)象的圖象。本專利技術(shù)特別涉及這樣一種，它幾乎立即生成三維對(duì)象的圖象的低分辨率圖象，然后繼續(xù)再生成分辨率逐漸提高的圖象，直到生成具有最佳分辨率的圖象。隨著諸如VRML(虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言)的圖象程序設(shè)計(jì)語言的流行，代表三維圖象的三維圖象數(shù)據(jù)可以容易地通過諸如因特網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸。三維圖象數(shù)據(jù)(3D圖象數(shù)據(jù))包括多邊形數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)。多邊形數(shù)據(jù)指示定義位于虛擬三維空間(3D空間)中的三維對(duì)象(3D對(duì)象)的表面的多邊形頂點(diǎn)的位置。各個(gè)多邊形的外觀可以用直接顏色數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)這兩類數(shù)據(jù)之一來定義。直接顏色數(shù)據(jù)指出一個(gè)賦予多邊形的顏色值。紋理數(shù)據(jù)定義粘貼在多邊形上的紋理的象素的紋理顏色值。在三維圖象處理中，3D空間中的每個(gè)3D對(duì)象，都以與某假設(shè)點(diǎn)與3D對(duì)象之間的距離和角度相稱的方式，被投射在假設(shè)的二維表面上。在本說明書中，將假設(shè)的二維表面稱為繪制屏面，將假設(shè)點(diǎn)稱為視點(diǎn)。然后進(jìn)行隱面去除，使得顏色值只賦予從視點(diǎn)可見的3D對(duì)象的部分。此外，如果需要，可以用綜合了一個(gè)或多個(gè)光源的位置及亮度因素的亮度系數(shù)，對(duì)從視點(diǎn)可見的3D對(duì)象的部分的顏色值進(jìn)行修改。賦予多邊形的直接顏色數(shù)據(jù)一般由三個(gè)顏色值組成，每個(gè)值表示紅、綠、藍(lán)三個(gè)基本添加色的一種。紅、綠和藍(lán)將被簡記為R、G和B。類似地，定義粘貼在一個(gè)或多個(gè)多邊形上的紋理的象素的紋理數(shù)據(jù)一般由三個(gè)顏色值組成，每個(gè)值表示紅、綠、藍(lán)三個(gè)基本添加色的一種。作為替代，可以使用諸如黃色、青色、深紅色和黑色的不同顏色的顏色值。此外，對(duì)象外觀的其它表達(dá)方式，諸如亮度和色差值，也可以作為替代用作顏色值。如果用賦予的直接顏色數(shù)據(jù)來定義3D對(duì)象表面的顏色，直接顏色數(shù)據(jù)僅為每個(gè)多邊形定義一種顏色。因此，當(dāng)3D對(duì)象的表面有復(fù)雜的外觀時(shí)，即使其拓?fù)浜唵危脖仨殞?duì)象的表面劃分成許多小多邊形才能使其外觀得到精確定義。多邊形數(shù)目的增加，意味著幾何計(jì)算中要用到非常多的數(shù)據(jù)。這極大降低了繪制速度。紋理被用來克服剛才說明的問題。可以用紋理來定義3D對(duì)象的整個(gè)表面或者大部分這種表面的外觀。紋理一般是表面外觀的一個(gè)位映象圖象，被粘貼在多邊形的表面上。紋理用相對(duì)少量的數(shù)據(jù)就能精細(xì)地定義對(duì)象的表面的外觀。紋理不但僅用一些多邊形就能定義有諸如磚墻或大理石柱的重復(fù)圖案的外觀，而且也能定義施加到對(duì)象的表面的圖象或部分圖象。如果將紋理粘貼到多邊形上，就必須對(duì)定義紋理的外觀的紋理數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便與視點(diǎn)與多邊形之間的距離和角度相稱。一般來說，這種轉(zhuǎn)換是通過規(guī)定多邊形的頂點(diǎn)的坐標(biāo)并且還通過規(guī)定一個(gè)或多個(gè)坐標(biāo)變換矩陣而進(jìn)行的。即使采用傳統(tǒng)繪制技術(shù)，用紋理來定義對(duì)象的外觀，也具有能夠如上所述的用少量多邊形來定義3D對(duì)象的表面上的復(fù)雜圖案的優(yōu)點(diǎn)。然而，紋理數(shù)據(jù)會(huì)構(gòu)成相當(dāng)數(shù)量的數(shù)據(jù)，當(dāng)紋理復(fù)雜時(shí)尤其如此。當(dāng)通過網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器向客戶機(jī)計(jì)算機(jī)加載包括紋理數(shù)據(jù)的3D圖象數(shù)據(jù)時(shí)，用戶在圖象顯示之前可能不得不等待。特別是，如果是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行3D圖象處理，則必須先加載所有的3D圖象數(shù)據(jù)-即多邊形數(shù)據(jù)和顏色數(shù)據(jù)，包括紋理數(shù)據(jù)，然后才能開始繪制計(jì)算。如果3D對(duì)象的外觀是由復(fù)雜的紋理定義的，必須下載大量紋理數(shù)據(jù)來定義紋理，則加載3D圖象數(shù)據(jù)所需的時(shí)間會(huì)長得煩人。結(jié)果，期間在屏幕上什么也不顯示的延滯時(shí)間會(huì)長得令人不能接受，不可能快速地繪制圖象。已知有提供特殊格式的二維圖象數(shù)據(jù)的技術(shù)能使標(biāo)準(zhǔn)二維圖象以逐漸增加的分辨率被繪制出來。換言之，一開始顯示的是低分辨率的圖象。然后，順序地以逐漸精細(xì)的分辨率再顯示圖象。以FLASHPIX商標(biāo)出售的就是這些顯示技術(shù)的其中之一，下文將作更加詳細(xì)的說明。然而，如果要在多邊形上映射紋理來代表三維對(duì)象，則不能不加修改就應(yīng)用根據(jù)二維圖象數(shù)據(jù)來繪制圖象的傳統(tǒng)技術(shù)。這是因?yàn)槿缟纤龅哪菢樱仨毎凑找粋€(gè)或多個(gè)光源的位置并綜合多邊形與視點(diǎn)相對(duì)方位的因素來變換紋理。所以，需要一種能夠高速地、以對(duì)3D對(duì)象的各部分最優(yōu)化的分辨率來繪制3D空間中的3D對(duì)象的圖象的。需要一種，它能夠立即和迅速地繪制3D對(duì)象的低分辨率圖象，并且-特別是在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中-能夠隨著顯示時(shí)間的持續(xù)而順序地以逐漸精細(xì)的分辨率再顯示圖象。最后，需要一種，它能夠通過更有效地加載與圖象各個(gè)部分顯示時(shí)的實(shí)際分辨率有關(guān)的紋理數(shù)據(jù)來提供對(duì)各種計(jì)算資源的有效使用。按照本專利技術(shù)的繪制裝置根據(jù)三維圖象數(shù)據(jù)繪制圖象，并包含一個(gè)數(shù)據(jù)輸入通道，一個(gè)基準(zhǔn)緩沖器(reference buffer)和一個(gè)繪制引擎(rendering engine)。繪制裝置通過數(shù)據(jù)通道接收三維圖象數(shù)據(jù)。三維圖象數(shù)據(jù)包括多邊形數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)。紋理數(shù)據(jù)定義紋理，包括紋理尺寸數(shù)據(jù)和圖案數(shù)據(jù)。圖案數(shù)據(jù)代表紋理的多個(gè)實(shí)例。每個(gè)實(shí)例有不同的分辨率。圖案數(shù)據(jù)構(gòu)成紋理數(shù)據(jù)的絕大部分。繪制裝置一開始通過數(shù)據(jù)輸入通道只接收多邊形數(shù)據(jù)、紋理尺寸數(shù)據(jù)和代表紋理的最低分辨率的實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。基準(zhǔn)緩沖器包括與繪制屏面的象素相對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元。繪制引擎只用多邊形及紋理尺寸數(shù)據(jù)來執(zhí)行初始的光柵化操作(rasterizing operation)，以便在基準(zhǔn)緩沖器的每個(gè)存儲(chǔ)單元中生成并存儲(chǔ)繪制屏面一個(gè)象素的紋理坐標(biāo)。繪制引擎另外還重復(fù)地執(zhí)行一種顯示-加載操作，一直到用繪制裝置中當(dāng)時(shí)存在的不同的圖案數(shù)據(jù)生成了繪制屏面所有象素的顏色值，或者已經(jīng)加載了紋理的最高分辨率實(shí)例的至少一部分。在顯示-加載操作中，繪制引擎生成顏色值，標(biāo)識(shí)繪制至少部分具有更高分辨率的圖象所要求的紋理的下一個(gè)更高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)，并導(dǎo)致被標(biāo)識(shí)為繪制至少部分具有更高分辨率的圖象所要求的圖案數(shù)據(jù)通過通道被加載。繪制裝置用繪制裝置中現(xiàn)有的紋理的最高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)生成顏色值。繪制裝置根據(jù)在基準(zhǔn)緩沖器中存儲(chǔ)的紋理坐標(biāo)來標(biāo)識(shí)紋理的下一個(gè)更高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。繪制裝置另外還可以包含一個(gè)其中以金字塔形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)通過數(shù)據(jù)通道加載的圖案數(shù)據(jù)的紋理存儲(chǔ)器。金字塔形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中包括的各層中存儲(chǔ)紋理的各個(gè)實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。本專利技術(shù)也提供一種用于根據(jù)三維圖象數(shù)據(jù)繪制由與繪制屏面的象素相對(duì)應(yīng)的顏色值代表的圖象的方法。三維圖象數(shù)據(jù)包括多邊形數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)。紋理數(shù)據(jù)定義紋理，包括紋理尺寸數(shù)據(jù)和圖案數(shù)據(jù)。圖案數(shù)據(jù)代表紋理的多個(gè)實(shí)例。每個(gè)實(shí)例有不同的分辨率。圖案數(shù)據(jù)構(gòu)成紋理數(shù)據(jù)的絕大部分。在該方法中，一開始加載多邊形數(shù)據(jù)、紋理尺寸數(shù)據(jù)和代表紋理的最低分辨率的實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。用多邊形及紋理尺寸數(shù)據(jù)來執(zhí)行初始光柵化操作，生成繪制屏面各個(gè)象素的標(biāo)識(shí)符和紋理坐標(biāo)。重復(fù)地執(zhí)行一種顯示-加載操作，一直到用繪制裝置中現(xiàn)有的不同圖案數(shù)據(jù)生成了繪制屏面所有象素的顏色值，或者已經(jīng)加載了紋理的最高分辨率實(shí)例的至少一部分。在顯示-加載操作中，用以前加載的紋理的最高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)生成代表圖象的顏色值。根據(jù)所存儲(chǔ)的繪制屏面象素的紋理坐標(biāo)，標(biāo)識(shí)繪制至少部分具有更高分辨率的圖象所需的紋理的下一個(gè)更高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)，并加載所標(biāo)識(shí)的圖案數(shù)據(jù)。按照本專利技術(shù)的裝置及方法，由于一開始僅加載多邊形數(shù)據(jù)、紋理尺寸數(shù)據(jù)和代表紋理的最低分辨率的實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)，幾乎沒有延滯就生成代表低分辨率型圖象的圖象數(shù)據(jù)。代表更高分辨率型圖象的圖象數(shù)據(jù)隨本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種根據(jù)三維圖象數(shù)據(jù)來繪制圖象的繪制裝置，該裝置包含： 繪制裝置通過其接收三維圖象數(shù)據(jù)的一個(gè)通道，三維圖象數(shù)據(jù)包括多邊形數(shù)據(jù)和紋理數(shù)據(jù)，其中紋理數(shù)據(jù)定義一個(gè)紋理并包括紋理大小和圖案數(shù)據(jù)，圖案數(shù)據(jù)代表紋理的實(shí)例，每一個(gè)實(shí)例具有不同的分辨率，包括最低分辨率實(shí)例和最高分辨率實(shí)例，圖案數(shù)據(jù)構(gòu)成了紋理數(shù)據(jù)的大部分，該裝置一開始只通過通道接收多邊形數(shù)據(jù)、紋理大小數(shù)據(jù)和代表紋理的最低分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)； 一個(gè)包括有與繪制屏面的象素對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)單元的基準(zhǔn)緩沖器； 一個(gè)繪制引擎，它僅用多邊形數(shù)據(jù)和紋理大小數(shù)據(jù)執(zhí)行初始光柵化操作，以生成并在基準(zhǔn)緩沖器的每個(gè)存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)繪制屏面的一個(gè)對(duì)應(yīng)象素的紋理坐標(biāo)，它重復(fù)地執(zhí)行一種顯示－加載操作，繪制引擎在這種操作中： 用繪制引擎中現(xiàn)有的紋理的實(shí)例中的最高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)來生成代表圖象的顏色值， 根據(jù)基準(zhǔn)緩沖器中存儲(chǔ)器的紋理坐標(biāo)，標(biāo)識(shí)繪制具有更高分辨率的至少部分圖象所需要的紋理的下一個(gè)更高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)，和 使標(biāo)識(shí)成繪制具有更高分辨率的至少部分圖象所需要的這些圖案數(shù)據(jù)通過通道被加載， 繪制引擎重復(fù)地執(zhí)行顯示－加載操作，直到發(fā)生下列情況之一：（ａ）用繪制裝置中現(xiàn)有的不同的圖案數(shù)據(jù)生成了繪制屏面所有象素的顏色值；（ｂ）已經(jīng)加載了代表著紋理的至少部分最高分辨率實(shí)例的圖案數(shù)據(jù)。...

【技術(shù)特征摘要】
...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：K于爾薩，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：惠普公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]