專利名稱：用于將紋理映射到三維對象模型的方法和裝置的制作方法
用于將紋理映射到三維對象模型的方法和裝置 相關(guān)專利申請的交叉引用本申請要求2007年4月5日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No. 10-2007-0033779的優(yōu)先權(quán)，通過引用的方式將其公開全部并入此處。技術(shù)領(lǐng)域與本發(fā)明 一致的方法和裝置涉及將紋理映射到三維(3D)對象模型，并 且，更具體而言，涉及將二維(2D)紋理映射到3D對象模型的方法和裝置。
背景技術(shù)：
近來，隨著處理器的處理能力提高以及三維引擎的發(fā)展，在各種裝置中 對三維圖像顯示的要求提高了 。不僅在諸如工作站這樣的高規(guī)格個人計(jì)算機(jī) (PC)中，而且在諸如電視機(jī)(TV)、便攜式媒體播放器(PMP)、 MP3播 放器或移動電話這樣具有顯示器的裝置中，都要求三維圖像顯示。而且，需 要三維圖像顯示的應(yīng)用正在擴(kuò)大。這些應(yīng)用包括仿真系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)系統(tǒng)、 諸如聯(lián)機(jī)游戲、控制臺游戲和汽車游戲等的游戲、化身(avatar)系統(tǒng)、用 戶界面、動畫等。三維引擎是通過自動將三維線框模型轉(zhuǎn)換成二維圖像的方 法或裝置來定義的。三維模型由多邊形的組合形成，并且在只通過使用多邊形的顏色來表現(xiàn) 三維模型的紋理時，三維模型的外觀逼真度變差。因此，存在各種用于改善 三維模型外觀逼真度的紋理映射方法。通過增加紋理到多邊形的組合中，將 紋理映射用于提高三維模型的外觀逼真度。該紋理是添加到多邊形表面的圖 形。為了改善三維空間中三維模型的外觀逼真度，最常通過使用紋理動畫來 使用動畫效果。在紋理動畫中，主要使用通過根據(jù)時間按順序改變相同尺寸 的若干頁紋理來表現(xiàn)動畫效果的方法，以及通過將大尺寸紋理映射到三維模 型上然后旋轉(zhuǎn)或移動映射后的紋理來表現(xiàn)動畫效果的方法。而且，紋理動畫 可以使用旋轉(zhuǎn)或移動相機(jī)的方法。不僅通過給2D圖像加上紋理、光源效果等來提供立體圖像，而且通過 使用戶能夠調(diào)整視野，紋理動畫提供類似于真實(shí)世界的環(huán)境。然而，根據(jù)傳 統(tǒng)的紋理映射，紋理可以只映射到預(yù)先準(zhǔn)備的圖像上，因此難以根據(jù)位置來 表現(xiàn)軟紋理動畫。在最常使用的、使用紋理來表現(xiàn)動畫效果的方法中，預(yù)先 準(zhǔn)備若干頁紋理，并根據(jù)時間或位置按順序改變這若干頁紋理。然而，以這 種方法，當(dāng)預(yù)先準(zhǔn)備的紋理頁數(shù)量小時，難以獲得平滑的動畫，而當(dāng)使用紋 理直到因?yàn)榧y理的整體尺寸增大并由此使用大的資源時才有可能表現(xiàn)平滑 的動畫時，整體處理速度降低。而且，使用通過將大尺寸紋理映射到三維模 型上然后旋轉(zhuǎn)或移動映射后的紋理來表現(xiàn)動畫效果的方法，因?yàn)閮H僅是連續(xù)重復(fù)預(yù)設(shè)的紋理，所以難以避免單調(diào)，因此難以處理實(shí)際(realistic)的三維圖像。因此，因?yàn)樾枰罅抠Y源和操作以便實(shí)時地表現(xiàn)逼真的外觀，所以上述 方法難以應(yīng)用到三維圖像。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種用于使用矢量圖形數(shù)據(jù)實(shí)時生成紋理并將該紋理映射 到三維對象模型的方法和裝置。本發(fā)明還提供一種具有記錄在其上的用于執(zhí)行上述方法的程序的計(jì)算 才幾可讀i己錄介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種紋理映射方法，包括將其中至少一 個對象被建模的對象模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的對象模型數(shù)據(jù)；基于以數(shù)學(xué)函數(shù)形式表達(dá)對象紋理的矢量圖形數(shù)據(jù)，生成通過以像素為單位的數(shù)據(jù)表達(dá)對象紋理的光柵圖形數(shù)據(jù)；并將由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理映射到 由轉(zhuǎn)換后的對象模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。根據(jù)本發(fā)明的另 一方面，提供一種具有記錄在其上的用于執(zhí)行上述方法 的程序的計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種用于映射紋理的裝置，包括幾何轉(zhuǎn) 換器，其將其中至少一個對象被建模的對象模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的對象 模型數(shù)據(jù)；光柵圖形發(fā)生器，其基于以數(shù)學(xué)函數(shù)形式表達(dá)對象紋理的矢量圖形數(shù)據(jù)，生成通過以像素為單位的數(shù)據(jù)表達(dá)對象紋理的光柵圖形數(shù)據(jù)；和光 柵化器，其將由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理映射到由轉(zhuǎn)換的對象模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。


通過參考附圖詳細(xì)描述其典型實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其他方面將變得更加清楚，附圖中圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例將紋理映射到三維對象模型上的裝置的框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例將紋理映射到三維對象模型上的方法的 流程圖；和圖3是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例在圖1中所示的光柵圖形發(fā)生器中執(zhí)行 的生成紋理的方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
在下文中，將參考附圖對本發(fā)明更加充分地進(jìn)行描述，在附圖中示出了 本發(fā)明的典型實(shí)施例。本發(fā)明涉及一種三維圖形流水線(pipeline )。三維圖形流水線是一個從 表現(xiàn)三維空間中的對象或景色的幾何數(shù)據(jù)中生成二維圖像并將該二維圖像 輸出到屏幕的處理過程。圖1是用于根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例將紋理映射到三維對象模型上的裝 置紋理圖。參考圖1，該裝置包括數(shù)據(jù)設(shè)置器(data setter) 110、幾何轉(zhuǎn)換器120、 光柵化器130、光柵圖形發(fā)生器170和顯示器160。光柵圖形發(fā)生器170包 括矢量圖形處理器140和矢量圖形后處理器150。為了表達(dá)圖像，矢量圖形使用幾何基本要素，諸如基于數(shù)學(xué)函數(shù)的點(diǎn)、 直線、曲線和多邊形。矢量圖形使得用直線和曲線矢量所表達(dá)的圖像具有顏 色和位置信息。當(dāng)編輯矢量圖形時，調(diào)整顯示圖形形狀的直線和曲線和特性， 這樣矢量圖形不會受到分辨率的影響。換句話說，可以在不改變矢量圖形的 質(zhì)量的情況下移動矢量圖形、調(diào)整矢量圖形的大小以及改變矢量圖形的形狀 和顏色，而且可以由各種分辨率的輸出裝置顯示矢量圖形。例如，直線由用 于繪制直線的函數(shù)坐標(biāo)和兩個端點(diǎn)表達(dá)，圓由用于繪制圓的函數(shù)坐標(biāo)、圓的 中心和它的半徑表達(dá)。在這里，數(shù)學(xué)函數(shù)直接以圖形命令的形式存儲在存儲 器中，這樣圖形文件的大小較小。在光柵圖形中，形成圖形對象的像素值直接存儲在存儲器中。不像矢量 圖形(其中圖像被作為表示數(shù)學(xué)函數(shù)的圖形命令存儲在存儲器中)，對應(yīng)于 圖像的像素值以光柵圖形存儲在存儲器中。因此，當(dāng)圖像的大小被放大時， 只有形成圖像的像素大小增大，由此圖像的質(zhì)量變差。在矢量圖形中，圖像 文件的大小與屏幕上圖像的復(fù)雜度成比例地增大，但在光柵圖形中，圖像文 件的大小與屏幕上圖像的復(fù)雜度無關(guān)。數(shù)據(jù)設(shè)置器110根據(jù)數(shù)據(jù)的特性對數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，將表達(dá)三維空間內(nèi)的 對象或景色的三維模型數(shù)據(jù)輸出到幾何轉(zhuǎn)換器120,并把將被作為紋理使用的矢量圖形數(shù)據(jù)輸出到矢量圖像處理器140。紋理表示具有質(zhì)量或物質(zhì)感覺的二維圖像，而紋理映射是將紋理添加到三維對象的表面上。幾何轉(zhuǎn)換器120從數(shù)據(jù)設(shè)置器IIO接收三維模型數(shù)據(jù)，并將接收到的三 維模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成沿著相機(jī)面對的方向上的三維模型數(shù)據(jù)。這種轉(zhuǎn)換不僅包 括基本的幾何轉(zhuǎn)換，諸如移動、拉伸、縮小和旋轉(zhuǎn)，還包括特殊的轉(zhuǎn)換，諸 如反射(reflection)和剪切。光柵化器130接收在幾何轉(zhuǎn)換器120中轉(zhuǎn)換后的三維模型數(shù)據(jù)，并通過 將在光柵圖形發(fā)生器170中所生成的紋理映射到接收到的三維模型數(shù)據(jù)上， 生成將在屏幕上顯示的圖像。所生成的圖像可以以光柵圖形的形式形成。光柵圖形發(fā)生器170從數(shù)據(jù)設(shè)置器110接收矢量圖形數(shù)據(jù)，從接收到的 矢量圖形數(shù)據(jù)生成紋理，并將所生成的紋理輸出到光柵化器130。矢量圖形處理器140從數(shù)據(jù)設(shè)置器110接收矢量圖形數(shù)據(jù)，并從接收到 的矢量圖形數(shù)據(jù)生成由光柵圖形形成的圖像幀。矢量圖形后處理器150接收在矢量圖形處理器140中所生成的圖像幀， 并將所接收到的圖像幀轉(zhuǎn)換成紋理，該紋理可以被映射到由從幾何轉(zhuǎn)換器 120傳送到光柵化器130的三維模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。顯示器160接收在光柵化器130中所生成的圖像，并使用所接收到的圖 像在實(shí)際的屏幕上顯示三維空間內(nèi)的對象或景色。顯示器160可以包括幀緩 沖器(未示出)。圖2是根據(jù)本發(fā)明的典型實(shí)施例將紋理映射到三維對象模型上的方法的 流程圖。參考圖1和2，根據(jù)本典型實(shí)施例的方法由按時間順序在圖1所示的裝 置中執(zhí)行的操作形成。因此，圖1裝置的描述也可以應(yīng)用到本典型實(shí)施例的方法中，其中省略了所述描述。在操作210中，用于將紋理映射到三維對象模型的裝置將三維模型數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的三維模型數(shù)據(jù)。這種轉(zhuǎn)換不僅包括基本的幾何轉(zhuǎn)換，諸如 移動、拉伸、縮小和旋轉(zhuǎn)，而且包括特殊的轉(zhuǎn)換，諸如反射和剪切。在操作220中，該裝置確定光柵化器130是否已從矢量圖形后處理器150 中接收到紋理，該紋理將被用在由在操作210中轉(zhuǎn)換的三維模型數(shù)據(jù)所表達(dá) 的三維模型上。當(dāng)未接收到該紋理時，光柵化器130待命，直到從矢量圖形 后處理器150中接收到該紋理，而當(dāng)接收到該接收時，執(zhí)行操作230。在操作230中，光柵化器130將從矢量圖形后處理器150接收到的紋理 映射到由在幾何轉(zhuǎn)換器120中轉(zhuǎn)換的三維模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的三維模型上。在操作240中，該裝置將三維模型顯示在屏幕上，紋理被映射到該三維 模型上。圖3是在圖1中所示的光柵圖形發(fā)生器中執(zhí)行的生成紋理的方法的流程 圖。將參考圖1和3對該方法進(jìn)行描述。在操作310中，矢量圖形處理器140從在數(shù)據(jù)設(shè)置器IIO接收到的矢量 圖形數(shù)據(jù)生成由光柵圖形數(shù)據(jù)形成的圖像幀。在操作320中，矢量圖形后處理器150從在矢量圖形處理器140接收到 的圖像幀中生成將被映射到三維模型上的紋理。在操作330中，矢量圖形后處理器150將在操作320中生成的紋理輸出 到光柵化器130。本發(fā)明的典型實(shí)施例可以被寫為計(jì)算機(jī)程序，并可以在通用數(shù)字計(jì)算機(jī) 中執(zhí)行，該通用數(shù)字計(jì)算機(jī)使用計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)執(zhí)行這些程序。而且， 在本發(fā)明典型實(shí)施例中使用的數(shù)據(jù)紋理可以經(jīng)由各種裝置被記錄在計(jì)算機(jī) 可讀記錄介質(zhì)上。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)的例子包括磁存儲介質(zhì)(例如，ROM、軟盤、硬 盤等)、光記錄介質(zhì)(例如，CD-ROM、 DVD)等。根據(jù)本發(fā)明，通過使用矢量圖形數(shù)據(jù)生成動態(tài)紋理并將所生成的動態(tài)紋 理用作紋理源以給出三維圖像中的動畫效果，可以生成適當(dāng)?shù)募y理并將其用 于每一幀，在表現(xiàn)平滑的動畫效果的同時無需使用大量的紋理或操作。而且， 可以容易地處理三維圖像中鮮活而逼真的動畫效果，并且即使在小而輕的三 維引擎中也能處理高質(zhì)量的三維圖像。而且，使用了少量的資源和操作，從而，由于可以實(shí)現(xiàn)由處理速度方面的限制而造成通常無法實(shí)現(xiàn)的各種效果， 所以可以顯著地提高三維圖像的逼真度。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離由后附的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明 的精神和范圍的條件下，可以在這里對形式和細(xì)節(jié)進(jìn)行各種變化。
權(quán)利要求
1.一種紋理映射方法，包括將其中至少一個對象被建模的第一對象模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的第二對象模型數(shù)據(jù)；基于以數(shù)學(xué)函數(shù)形式表達(dá)對象的紋理的矢量圖形數(shù)據(jù)，生成通過以像素為單位的數(shù)據(jù)表達(dá)對象的紋理的光柵圖形數(shù)據(jù)；以及將由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理映射到由第二對象模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一對象^t型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 和所述光柵圖形數(shù)據(jù)的生成基本上在同 一 時間被執(zhí)行。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述光柵圖形數(shù)據(jù)的生成包括 從由矢量圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀生成由光柵圖形數(shù)據(jù)形成的圖像幀；和從該生成的圖像幀中生成由所生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 包括平行移動第一對象模型數(shù)據(jù)、放大第一對象模型數(shù)據(jù)、縮小第一對象 模型數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)第 一對象模型數(shù)據(jù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)是其中 三維對象被建模的三維對象模型數(shù)據(jù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括將所述對象模型輸出到屏幕。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述光柵圖形數(shù)據(jù)的生成包括 從由矢量圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀生成由光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀；和從該生成的圖像幀中生成由所生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換 包括平行移動第一對象模型數(shù)據(jù)、放大第一對象模型數(shù)據(jù)、縮小第一對象 模型數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)第 一對象模型數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)是其中 三維對象被建模的三維對象模型數(shù)據(jù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括將該對象模型輸入到屏幕上。
11. 一種用于映射紋理的裝置，包括幾何轉(zhuǎn)換器，其將其中至少 一個對象被建模的對象模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的第二對象模型數(shù)據(jù)；光柵圖形發(fā)生器，其基于以數(shù)學(xué)函數(shù)形式表達(dá)對象紋理的矢量圖形數(shù) 據(jù)，生成通過以像素為單位的數(shù)據(jù)表達(dá)對象紋理的光柵圖形數(shù)據(jù)；和光柵化器，其將由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的紋理映射到由第二對象 模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述幾何轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換第一對 象模型數(shù)據(jù)和所述光柵圖形發(fā)生器生成光柵圖形數(shù)據(jù)基本上是在同一時間。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述光柵圖形發(fā)生器包括 矢量圖形處理器，其從由矢量圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀生成由光柵圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀；和矢量圖形后處理器，其從該生成的圖像幀生成由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所 形成的紋理。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，由所述幾何轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的其 中至少一個對象被建模的第一對象模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包含平行移動第 一對象 模型數(shù)據(jù)、放大第一對象模型數(shù)據(jù)、縮小第一對象模型數(shù)據(jù)、和旋轉(zhuǎn)第一對 象模型數(shù)據(jù)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)是其 中三維對象被建模的三維對象模型數(shù)據(jù)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，還包括顯示器，該顯示器從所述光 柵化器中接收對象模型，并將所接收的對象模型輸出到屏幕。
17. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述光柵圖形發(fā)生器包括 矢量圖形處理器，其從由矢量圖形數(shù)據(jù)所形成的圖像幀生成由光柵圖形數(shù)據(jù)形成的圖像幀；和矢量圖形后處理器，其從該生成的圖像幀生成由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)所 形成的紋理。
18. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，由所述幾何轉(zhuǎn)換器執(zhí)行的其 中至少 一個對象被建模的第 一對象模型數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換包含平行移動第 一對象 模型數(shù)據(jù)、放大第一對象模型數(shù)據(jù)、縮小第一對象模型數(shù)據(jù)和旋轉(zhuǎn)第一對象 模型數(shù)據(jù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其中，所述第一對象模型數(shù)據(jù)是其 中三維對象被建模的三維對象模型數(shù)據(jù)。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，還包含顯示器，該顯示器從所述光 柵化器中接收對象模型，并將所接收的對象模型輸出到屏幕。
21. —種計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)，其具有記錄在其上的用于執(zhí)行權(quán)利要求 1的方法的程序。
全文摘要
提供一種用于將紋理映射到三維對象模型的方法和裝置。該方法包括將其中至少一個對象被模擬的對象模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成預(yù)定視點(diǎn)的對象模型數(shù)據(jù)，基于以數(shù)學(xué)函數(shù)形式表達(dá)對象紋理的矢量圖形數(shù)據(jù)，生成通過以像素為單位的數(shù)據(jù)表達(dá)對象紋理的光柵圖形數(shù)據(jù)；并將由生成的光柵圖形數(shù)據(jù)形成的紋理映射到由轉(zhuǎn)換后的對象模型數(shù)據(jù)所表達(dá)的對象模型上。通過使用該方法，資源和操作量小，從而可以實(shí)現(xiàn)由于處理速度的限制而不能實(shí)現(xiàn)的各種效果。因此，可以顯著地改善三維圖像的外觀逼真度。
文檔編號G06T13/00GK101281656SQ20081000457
公開日2008年10月8日 申請日期2008年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月5日
發(fā)明者鄭圣勛, 鄭智元 申請人:三星電子株式會社