專利名稱：三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種三維游戲開發(fā)技術(shù)，特別是關(guān)于一種可在三維游戲單元中對(duì)游戲人物的頭部進(jìn)行渲染作業(yè)、并增加人物頭部清晰程度的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異的發(fā)展，借由計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的水平也上升到前所未有的高度，特別是近年來計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)從原先的二維平面發(fā)展到三維立體空間，使得計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)愈來愈趨向逼真。當(dāng)前優(yōu)秀的三維圖像設(shè)計(jì)更是能將三維設(shè)計(jì)做到以假亂真的效果。
三維設(shè)計(jì)的一重要應(yīng)用領(lǐng)域是游戲的開發(fā)與制作。目前市場(chǎng)上廣受玩家歡迎的計(jì)算機(jī)游戲，其取勝的重要因素即是場(chǎng)景效果的豐富及游戲人物的逼真程度。玩家渴望在游戲中獲得身臨其境的感受。游戲開發(fā)設(shè)計(jì)者則更注重游戲場(chǎng)景及游戲人物的設(shè)計(jì)，因此三維圖像設(shè)計(jì)的工作成果直接成為游戲成功與否的關(guān)鍵因素。一般而言，多數(shù)玩家在進(jìn)行游戲時(shí)注意力主要是放在游戲整體，因而視覺整體的設(shè)計(jì)尤顯重要。
目前三維圖像設(shè)計(jì)普遍采用一種切面設(shè)計(jì)方法，也就是對(duì)人物整體各個(gè)角度的切面都需要進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用這種方法設(shè)計(jì)的人物或場(chǎng)景必須具備大量的切面設(shè)計(jì)圖，數(shù)量龐大的切面圖使得計(jì)算機(jī)在進(jìn)行游戲效果顯示渲染時(shí)增加了極大困難，且由于計(jì)算機(jī)顯示卡對(duì)于同一屏幕上渲染顯示的畫面有數(shù)量上限制。僅就游戲人物頭部來說，若單純由三維設(shè)計(jì)中的切面圖技術(shù)完成設(shè)計(jì)，為了達(dá)到逼真的效果，至少需要上百個(gè)不同角度的切面圖，如此龐大的數(shù)字對(duì)于游戲整體效果的影響不可小覷；此外，頭部切面圖數(shù)量的增加也更意味著設(shè)計(jì)者必須在其它設(shè)計(jì)上減少切面圖數(shù)量，以使切面圖的總數(shù)低于計(jì)算機(jī)顯示卡渲染顯示面的上限，以避免游戲在渲染顯示時(shí)超過顯示卡渲染的上限而影響游戲速度及效果，這對(duì)于整體游戲效果極為不利。一般而言，游戲玩家并非集中于游戲人物的頭部，通常會(huì)看重游戲的整體效果。因此，如何提供一種三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法，能夠克服上述現(xiàn)有技術(shù)可能造成的顯示卡渲染瓶頸又能使整體游戲的效果更佳，成為業(yè)界亟待解決的重要問題。

發(fā)明內(nèi)容
為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的主要目的在于提供一種僅需使用單一畫面即可實(shí)現(xiàn)三維人物頭部渲染工作的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法，可減少人物建模時(shí)使用的圖像數(shù)量，減少顯示卡在進(jìn)行渲染作業(yè)時(shí)到達(dá)瓶頸的可能性。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種可減輕三維圖像設(shè)計(jì)者在進(jìn)行人物建模時(shí)的工作量，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)三維人物的建模效率的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)應(yīng)用在一三維游戲單元中，對(duì)游戲人物的頭部進(jìn)行渲染，該系統(tǒng)至少包括貼圖儲(chǔ)存模塊，儲(chǔ)存多個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)出的游戲人物頭部貼圖組、并建立貼圖編號(hào)；參數(shù)獲取模塊，獲取游戲進(jìn)行中人物運(yùn)動(dòng)方向及視覺方向的個(gè)別向量(Vector)；角度計(jì)算模塊，依據(jù)該參數(shù)獲取模塊所獲取的向量計(jì)算出一角度參數(shù)，并輸出一選圖信息；判斷模塊，依據(jù)該選圖信息判斷需要從該貼圖儲(chǔ)存模塊中，選定的頭部貼圖編號(hào)；以及渲染模塊，對(duì)選定頭部貼圖編號(hào)的頭部貼圖并進(jìn)行人物渲染作業(yè)。
本發(fā)明的方法是通過三維對(duì)象渲染系統(tǒng)應(yīng)用在三維游戲單元中，該方法包括1)首先針對(duì)各個(gè)游戲人物頭部建立多角度貼圖組，并儲(chǔ)存到該渲染系統(tǒng)中，并同時(shí)建立貼圖編號(hào)；2)令該渲染系統(tǒng)在游戲進(jìn)行中取得人物運(yùn)動(dòng)方向及視覺方向個(gè)別的向量；3)令該渲染系統(tǒng)依據(jù)該向量計(jì)算出一對(duì)應(yīng)的角度參數(shù)，并輸出一選圖信息；4)令該渲染系統(tǒng)依據(jù)該選圖信息判斷需要選定的頭部貼圖編號(hào)；以及5)令該渲染系統(tǒng)選取與頭部貼圖編號(hào)對(duì)應(yīng)的頭部貼圖，執(zhí)行人物渲染作業(yè)。
與現(xiàn)有的游戲人物頭部渲染技術(shù)相比，本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法僅需使用單面圖即可實(shí)現(xiàn)人物頭部渲染，故可大幅降低人物建模時(shí)所需使用的圖像數(shù)量及減少顯示卡在執(zhí)行渲染作業(yè)時(shí)容易到達(dá)瓶頸的可能性，使人物面部的顯示效果更為精細(xì)，進(jìn)而使得平面圖像設(shè)計(jì)者能夠分擔(dān)三維圖像設(shè)計(jì)者的工作，減輕三維圖像設(shè)計(jì)者進(jìn)行人物建模時(shí)的工作量，進(jìn)而提高設(shè)計(jì)三維人物時(shí)的建模效率。


圖1是一方塊圖，顯示本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意情形；圖2是一游戲設(shè)計(jì)者預(yù)先繪制的頭部貼圖標(biāo)意圖；圖3是一流程圖，顯示本發(fā)明的三維對(duì)象渲染方法的實(shí)行程序；以及圖4顯示計(jì)算選圖信息的示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例圖1是一方塊圖，顯示本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)示意情形。如圖1所示，本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)1是應(yīng)用在三維游戲單元中，對(duì)游戲人物的頭部進(jìn)行渲染工作，該系統(tǒng)至少包括一貼圖儲(chǔ)存模塊10、參數(shù)獲取模塊11、角度計(jì)算模塊12、判斷模塊13以及渲染模塊14。其中，該三維游戲單元中設(shè)有多個(gè)游戲人物，在本實(shí)施例中，本發(fā)明應(yīng)用在具有一個(gè)戰(zhàn)士人物及一個(gè)怪獸人物的三維游戲中。
該貼圖儲(chǔ)存模塊10儲(chǔ)存多個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)出的游戲人物頭部貼圖組，并建立相互對(duì)應(yīng)的貼圖編號(hào)。需特別說明的是，對(duì)應(yīng)于上述應(yīng)用條件，該貼圖儲(chǔ)存模塊10中儲(chǔ)存有與游戲人物對(duì)應(yīng)的頭部貼圖組，也就是戰(zhàn)士頭部貼圖組101及怪獸頭部貼圖組102，與游戲人物對(duì)應(yīng)的第一級(jí)貼圖編號(hào)即設(shè)定為fighter1及enemy1，如上述戰(zhàn)士頭部貼圖組101及怪獸頭部貼圖組102中，又各自包括設(shè)計(jì)者預(yù)先繪制的8幅不同角度平面貼圖(如圖2所示)，對(duì)應(yīng)于各個(gè)游戲人物各視覺角度的第二級(jí)貼圖編號(hào)依次設(shè)定為a、b、c、d、e、f、g及h。
該參數(shù)獲取模塊11在游戲進(jìn)行中取得人物運(yùn)動(dòng)方向與視覺方向間的向量。在本實(shí)施例中，在游戲運(yùn)行時(shí)，該參數(shù)獲取模塊11自動(dòng)與游戲場(chǎng)景中的活動(dòng)人物(即戰(zhàn)士與怪獸)連接，獲取活動(dòng)人物實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向及游戲中仿真玩家視覺拍攝方向的向量值，作為下一步驟的參考數(shù)據(jù)。
該角度計(jì)算模塊12根據(jù)該參數(shù)獲取模塊11取得的向量值，計(jì)算出一角度參數(shù)并輸出一選圖信息。在本實(shí)施例中，輸出的選圖信息即是依據(jù)活動(dòng)人物的實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)方向及游戲中仿真玩家視覺拍攝方向的向量并結(jié)合一角度計(jì)算公式，得出一對(duì)應(yīng)角度后夾帶輸出。
判斷模塊13，依據(jù)該選圖信息判別選定的頭部貼圖編號(hào)。在本實(shí)施例中，該判斷模塊13是由該角度計(jì)算模塊12輸出的選圖信息，判斷當(dāng)前要進(jìn)行渲染的人物頭部所對(duì)應(yīng)路徑下某一正確頭部的顯示貼圖，例如fighter1中的g(及圖2所示的205)。
渲染模塊14，按選定的頭部貼圖編號(hào)所對(duì)應(yīng)的頭部貼圖進(jìn)行人物頭部渲染作業(yè)。在本實(shí)施例中，該渲染模塊14選定的第一級(jí)編號(hào)是fighter1中的第二級(jí)編號(hào)g的頭部貼圖，并驅(qū)動(dòng)顯示卡進(jìn)行渲染工作，使玩家可在游戲界面上看到當(dāng)前位置的人物頭部狀態(tài)。
圖2是一由游戲設(shè)計(jì)者預(yù)先繪制的頭部貼圖標(biāo)意圖。如圖2所示，頭部貼圖組顯示界面20上包括8幅按不同角度繪制的戰(zhàn)士頭部貼圖(編號(hào)為fighter1)，該頭部貼圖組顯示界面20是在設(shè)計(jì)者進(jìn)行游戲設(shè)計(jì)過程中顯示，也可在玩家執(zhí)行游戲時(shí)，輸出在顯示界面(圖未標(biāo))上，也可不予顯示，僅用于后臺(tái)處理工作。由圖2可知，該頭部貼圖組顯示界面20除了具有依不同角度繪制的戰(zhàn)士頭部貼圖外，另可包括一視覺角度顯示區(qū)，其中，是建立有對(duì)應(yīng)方向的坐標(biāo)，并以不同顏色標(biāo)示當(dāng)前貼圖角度的方向信息。在本實(shí)施例中，該頭部貼圖組顯示界面20即是上述該戰(zhàn)士頭部貼圖組101的各角度貼圖顯示，包括正視圖201、背視圖202、左仰視圖203、右俯視圖204、右仰視圖205、左俯視圖206、俯視圖207及仰視圖208，并依次編號(hào)為a至h。需特別說明的是，這些人物頭部顯示畫面的數(shù)目及選擇是依據(jù)游戲本身及使用者具體要求而定，即貼圖組可包括的貼圖數(shù)應(yīng)不僅限于8幅。當(dāng)玩家希望有更多角度或更逼真的效果時(shí)，可將貼圖數(shù)量增加以滿足需要；當(dāng)玩家相對(duì)要求較低或整體場(chǎng)景需要分配更多畫面時(shí)，對(duì)人物頭部顯示的品質(zhì)要求較低時(shí)，也可在不影響整體效果的基礎(chǔ)上減少頭部貼圖組包括的貼圖數(shù)。
圖3是一流程圖，顯示本發(fā)明的三維對(duì)象渲染方法的實(shí)行程序，以下配合圖1及圖2詳細(xì)說明本發(fā)明方法的運(yùn)作流程。
在步驟S1中，預(yù)先針對(duì)各個(gè)游戲人物頭部建立多角度貼圖組，并儲(chǔ)存至貼圖儲(chǔ)存模塊10，同時(shí)建立貼圖編號(hào)。在本實(shí)施例中，分別建立一戰(zhàn)士頭部貼圖組101及怪獸頭部貼圖組102，并建立第一級(jí)編號(hào)為fighter1及enemy1以及各自8幅不同角度平面貼圖，同時(shí)建立第二級(jí)編號(hào)為a、b、c、d、e、f、g及h。接著，執(zhí)行步驟S2。
在步驟S2中，提供該參數(shù)獲取模塊11實(shí)時(shí)獲取的游戲進(jìn)行中人物運(yùn)動(dòng)方向及攝像機(jī)方向的向量，并連接至當(dāng)前游戲人物頭部貼圖組。在本實(shí)施例中是設(shè)定目前游戲人物編號(hào)為fighter1的戰(zhàn)士，其貼圖組包括如圖2所示的貼圖。接著，執(zhí)行步驟S3。
在步驟S3中，提供該角度計(jì)算模塊12依據(jù)該參數(shù)獲取模塊11所獲取的向量，計(jì)算出一對(duì)應(yīng)的角度參數(shù)并輸出一選圖信息。在本實(shí)施例中，也就是計(jì)算出游戲人物方向與游戲中仿真攝像機(jī)方向的夾角(如圖4所示)。接著，執(zhí)行步驟S4。
在步驟S4中，令該判斷模塊13依據(jù)該選圖信息判斷所需選定的頭部貼圖編號(hào)。在本實(shí)施例中，借由圖4所示的人物拍攝及運(yùn)動(dòng)方向個(gè)別的向量，判別出目前所需選定的頭部貼圖是戰(zhàn)士頭部貼圖組101中第二級(jí)編號(hào)為e的右仰視圖205。接著，執(zhí)行步驟S5。
在步驟S5中，令該渲染模塊14選定該頭部貼圖編號(hào)所對(duì)應(yīng)的頭部貼圖進(jìn)行人物頭部渲染作業(yè)。在本實(shí)施例中是選定第一級(jí)編號(hào)為fighter1的戰(zhàn)士頭部貼圖組101中第二級(jí)編號(hào)為e的右仰視圖205，令顯示卡進(jìn)行渲染作業(yè)。
如前所述，不斷重復(fù)執(zhí)行步驟S1至步驟S5，即可提供清晰的人物頭部圖像并顯示正確的角度貼圖。
圖4顯示計(jì)算選圖信息的示意圖。
如圖4所示，游戲人物40的行進(jìn)是具有一運(yùn)動(dòng)方向41，游戲本身則另具有一仿真攝像機(jī)拍攝方向42，接著，該角度計(jì)算模塊12即對(duì)該兩個(gè)方向進(jìn)行計(jì)算，得出一角度參數(shù)43。
由上述實(shí)施例可知，使用本發(fā)明的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法可用較少數(shù)量的頭部平面貼圖代替現(xiàn)有技術(shù)龐大數(shù)量的切面圖，僅需使用單面即可實(shí)現(xiàn)人物頭部的渲染，大幅降低人物建模所需使用的切圖數(shù)，進(jìn)而減少顯示卡在進(jìn)行渲染作業(yè)時(shí)達(dá)到瓶頸的可能性，并可令2D設(shè)計(jì)人員能分擔(dān)三維圖像設(shè)人員的工作量，減輕三維設(shè)計(jì)人員的繁重工作負(fù)擔(dān)，使人物面部顯示得以更加精細(xì)。
權(quán)利要求
1.一種三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，應(yīng)用在三維游戲單元中對(duì)游戲人物頭部進(jìn)行渲染，其特征在于，該系統(tǒng)至少包括貼圖儲(chǔ)存模塊，儲(chǔ)存多個(gè)預(yù)先設(shè)計(jì)出的游戲人物頭部貼圖組、并建立貼圖編號(hào)；參數(shù)獲取模塊，獲取游戲進(jìn)行中人物運(yùn)動(dòng)方向及視覺方向的個(gè)別向量；角度計(jì)算模塊，依據(jù)該參數(shù)獲取模塊所獲取的向量計(jì)算出一角度參數(shù)，并輸出一選圖信息；判斷模塊，依據(jù)該選圖信息判斷需要從該貼圖儲(chǔ)存模塊中，選定的頭部貼圖編號(hào)；以及渲染模塊，對(duì)選定頭部貼圖編號(hào)的頭部貼圖并進(jìn)行人物渲染作業(yè)。
2.如權(quán)利要求1所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，該三維游戲單元具有多個(gè)游戲人物。
3.如權(quán)利要求2所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，這些游戲人物具有相對(duì)應(yīng)的頭部貼圖組。
4.如權(quán)利要求3所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，這些頭部貼圖組中另包括多個(gè)不同角度對(duì)應(yīng)的人物頭部顯示畫面。
5.如權(quán)利要求4所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，這些人物頭部顯示畫面的數(shù)量及選擇是依據(jù)游戲本身及使用者的具體要求而定的。
6.如權(quán)利要求1所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，這些貼圖編號(hào)至少包括與游戲人物對(duì)應(yīng)的第一級(jí)貼圖編號(hào)及對(duì)應(yīng)于該游戲人物各視覺角度的第二級(jí)貼圖編號(hào)。
7.如權(quán)利要求1所述的三維對(duì)象渲染系統(tǒng)，其特征在于，該視覺方向是由三維游戲單元本身所組設(shè)的攝像機(jī)獲取的。
8.一種三維對(duì)象渲染方法，應(yīng)用在三維游戲單元中，通過三維對(duì)象渲染系統(tǒng)對(duì)游戲人物頭部進(jìn)行渲染作業(yè)，其特征在于，該方法包括1)首先針對(duì)各個(gè)游戲人物頭部建立多角度貼圖組，并儲(chǔ)存到該渲染系統(tǒng)中，并同時(shí)建立貼圖編號(hào)；2)令該渲染系統(tǒng)在游戲進(jìn)行中取得人物運(yùn)動(dòng)方向及視覺方向個(gè)別的向量；3)令該渲染系統(tǒng)依據(jù)該向量計(jì)算出一對(duì)應(yīng)的角度參數(shù)，并輸出一選圖信息；4)令該渲染系統(tǒng)依據(jù)該選圖信息判斷需要選定的頭部貼圖編號(hào)；以及5)令該渲染系統(tǒng)選取與頭部貼圖編號(hào)對(duì)應(yīng)的頭部貼圖，執(zhí)行人物渲染作業(yè)。
9.如權(quán)利要求8所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，該三維游戲單元具有多個(gè)游戲人物。
10.如權(quán)利要求9所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，這些游戲人物具有相對(duì)應(yīng)的頭部貼圖組。
11.如權(quán)利要求10所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，這些頭部貼圖組中另包括多個(gè)不同角度對(duì)應(yīng)的人物頭部顯示畫面。
12.如權(quán)利要求11所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，這些人物頭部顯示畫面的數(shù)量及選擇是依據(jù)游戲本身及使用者的具體要求而定的。
13.如權(quán)利要求8所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，這些貼圖編號(hào)至少包括與游戲人物對(duì)應(yīng)的第一級(jí)貼圖編號(hào)及對(duì)應(yīng)于該游戲人物各視覺角度的第二級(jí)貼圖編號(hào)。
14.如權(quán)利要求8所述的三維對(duì)象渲染方法，其特征在于，該視覺方向是由游戲單元本身組設(shè)的攝像機(jī)獲取的。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種三維對(duì)象渲染系統(tǒng)及方法，適用于三維游戲單元中，用于對(duì)游戲內(nèi)容中的人物頭部進(jìn)行渲染；該系統(tǒng)至少包括貼圖儲(chǔ)存模塊、參數(shù)獲取模塊、角度計(jì)算模塊、判斷模塊及渲染模塊；該方法針對(duì)各游戲人物頭部建立一多角度貼圖組，并在編號(hào)后儲(chǔ)存貼圖，在游戲運(yùn)作過程中，提取人物運(yùn)動(dòng)方向及視覺方向個(gè)別的向量，由角度計(jì)算模塊根據(jù)提取的向量算出一角度參數(shù)，令判斷模塊可按該角度參數(shù)判斷所需的頭部貼圖編號(hào)，進(jìn)而確定對(duì)應(yīng)的頭部貼圖，對(duì)人物頭部進(jìn)行渲染作業(yè)，由上可降低人物建模時(shí)所需使用的圖像數(shù)量，令游戲過程中顯示的人物頭部更加清晰且細(xì)致。
文檔編號(hào)G06T15/10GK1801218SQ200410103158
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2004年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月31日
發(fā)明者邱全成, 葉建華 申請(qǐng)人:英業(yè)達(dá)股份有限公司