CN1081369C - 图象合成装置的二维转换装置的二维旋转方法 - Google Patents

Abstract

图象合成装置的二维旋转方法，适用于一二维转换装置，包括：I.在垂直消隐期间，依据旋转角度θ、旋转中心RX，RY，以及其在屏幕上位置HC，VC、缩放倍率scale，预先计算并寄存设定值；II.每一扫描线开始时，将扫描线起点相对于图上水平及垂直起始座标XSTART、YSTART分别载入水平及垂直两位置寄存器中；III.每增加一图点，分别累加一水平及垂直步进值XSTEP、YSTEP分别至水平及垂直两寄存器以产生一水平及垂直位置。该方法需满足特定的条件。

Description

图象合成装置的二维转换装置的二维旋转方法

本发明是关于一种图象合成装置的二维转换方法，特别是关于应用图象合成装置二维转换装置的二维旋转方法。

目前，一般电视游戏机内的图象产生装置，如日本的任天堂游戏机(FamiCOM)、Sega游戏机(MegaDrive)、及MEC游戏机(PC-Engine)等，都不具备有使图象任意放大、缩小及旋转等功能，其通常都只具备位移卷动的功能，因此在游戏的设计上可以变化的花样也就极为有限。可是随着电视游戏机的普及，使用者的需求也就愈来愈多，因此可以提供变化丰富的游戏的电视游戏机也就较受使用者的喜爱，同时也是制造者努力追求的目标。

在一般的电视游戏机中，为了使游戏的画面变化较为丰富，通常是在游戏的程序中增加更多的程序码或是图形的数据，但如此却会使得游戏在显示速度上无法达到即时显示的要求同时也因须增加存储器的容量而导致卡匣成本的增加。

为了改进熟知电视游戏机的显示效果，本发明人提出了一种二维转换装置，如图1a及图1b所示，其包括：一水平起始位置产生装置10，用以产生一屏幕扫描线所对应到的一图形水平起始位置；一水平步进值产生装置50，用以产生屏幕扫描线所对应到的图形水平步进值；一水平位置寄存装置60，用以载入储存前述水平起始位置及暂时储存第一加法装置的结果；一第一加法装置40，用以将前述水平步进值和前述水平位置寄存装置60的内容相加，然后再输出至前述水平位置寄存装置60；一垂直起始位置产生装置110，用以产生屏幕扫描线所对应到的图形垂直起始位置；一垂直步进值产生装置150，用以产生屏幕扫描线所对应到的图形垂直步进值；一垂直位置寄存装置160，用以载入储存垂直起始位置及暂时储存第二加法装置的结果；一第二加法装置140，用以将前述垂直步进值和前述垂直位置寄存装置160的内容相加，然后再输出至前述垂直位置寄存装置160。

前述水平位置寄存装置60受一水平控制信号XLD控制以决定载入前述水平起始位置产生装置10的输出数据XSTART或是载入前述第一加法装置40的运算结果。另外还有一水平时钟信号XCK，用以触动前述水平位置寄存装置60的载入动作。相同地，前述垂直位置寄存装置160受到一垂直控制信号YLD的控制以决定载入前述垂直起始位置产生装置110的输出数据YSTART或是载入前述第二加法装置140的运算结果。且有一垂直时钟信号YCK，用以触动前述垂直位置寄存装置160的载入动作。

前述水平位置寄存装置60及垂直位置寄存装置160分别输出一水平位置X及一垂直位置Y，依据前述水平位置及垂直位置读取一图点数据并输出至前述显示器上(未示于图上)。

请参阅图1a，前述水平起始位置产生装置10包括：一第一多工器15，用以经由多条处理路径接收水平起始位置，并且受到一水平选择信号XMSEL的控制以决定输出的水平起始位置；一第一水平产生装置20，其水平起始位置为以自动累加的方式产生；一第二水平产生装置30，其水平起始位置为一运算结果。其中，前述第一水平产生装置20包括：一第一水平寄存装置25，用以存放屏幕起点在图上的水平位置；一第二水平寄存装置22，用以存放一自动累加的步进值；一第三水平寄存装置23，用以受一水平寄存装置控制信号XCLD的控制以决定载入前述第一水平寄存装置25的值或是存第三加法装置21的结果，并且有一水平寄存装置时钟信号XCCK触动前述第三水平寄存装置23的载入动作；一第三加法装置21，用以将前述第二水平寄存装置22内的步进值和前述第三水平寄存装置23的内容相加。而前述第二水平产生装置30的水平起始位置的产生装置则包括：前述第一水平寄存装置25，用以存放屏幕起点在图上的水平位置；一第四水平寄存装置31，用以存放自一存储器载入的数据；一第四加法装置33，用以将前述第一水平寄存装置25及前述第四水平寄存装置31的内容相加，藉以产生第二水平产生装置30的水平起始位置；及一水平消隐装置32，用以依据一水平致能信号XOEN将前述第四水平寄存装置31禁能，使其值为0。

请参阅图1b，类似图1a所示的结构，前述垂直起始位置产生装置110包括：一第二多工器115，用以经由多条处理路径接收垂直起始位置，并且受到一垂直选择信号YMSEL的控制以决定输出的垂直起始位置；一第一垂直产生装置120，其垂直起始位置为以自动累加的方式产生；一第二垂直产生装置130，其垂直起始位置为一运算结果。其中，前述第一垂直产生装置120包括：一第一垂直寄存装置125，用以存放屏幕起点在图上的垂直位置；一第二垂直寄存装置122，用以存放一自动累加的步进值；一第三垂直寄存装置123，用以受一垂直寄存装置控制信号YCLD的控制以决定载入前述第一垂直寄存装置125的值或是存放第五加法装置121的结果，并且由一垂直寄存装置时钟信号YCCK触动前述第三垂直寄存装置123的载入动作，一第五加法装置121，用以将前述第二垂直寄存装置122内的步进值和前述第三垂直寄存装置123的内容相加。而前述第三垂直产生装置130则包括：前述第一垂直寄存装置125，用以存放屏幕起点在图上的垂直位置；一第四垂直寄存装置131，用以存放自一存储器载入的数据；一第六加法装置133，用以将前述第一垂直寄存装置125及前述第四垂直寄存装置131的内容相加，藉以产生第二垂直产生装置130的垂直起始位置；及一垂直消隐装置132，用以依据一垂直致能信号YOEN将前述第四垂直寄存装置131禁能，使其值为0。

利用前述本发明人提出的二维转换装置，虽然可较轻易地将图象放大或是缩小，但是若欲使显示的图象产生旋转效果，则仍须配合特定的二维转换方法，否则便无法使图象转换。

有鉴于此，本发明的目的即在于提出一二维旋转方法，其适用于前述图象合成装置的二维转换装置，而使得显示的图象可任意地放大、缩小和旋转。

一般而言，影响图象旋转的参数为：旋转角度、旋转中心以及旋转中心在屏幕上的位置。此三个参数决定了旋转的方式，当这些参数改变时，图象便会显示出不同的旋转效果。若再加上缩放(scale)参数，则可同时将旋转的图象放大或缩小。

本发明的二维旋转方法应用于前述的二维转换装置中，请参阅图2，其以一图形座标(RX，RY)作为旋转中心，而此旋转中心显示在屏幕上的屏幕座标为(HC，VC)，旋转角度为θ，缩放倍率为scale，此方法包括下列步骤：(1)利用选择信号设定水平起始座标XSTART，垂直起始座标YSTART，水平步进值XSTEP以及垂直步进值YSTEP的产生路径；(2)利用一中央处理器计算或由存储器读取在产生前述水平起始座标XSTART，前述垂直起始座标YSTART，前述水平步进值XSTEP及前述垂直步进值YSTEP的路径上的寄存器及存储器所须的设定值，并在垂直消隐期间或水平消隐期间将各设定值分别存入各寄存器及存储器中；(3)在屏幕上每一条扫描线开始时，将前述水平起始座标XSTART及前述垂直起始座标YSTART分别载入至水平位置寄存器及垂直位置寄存器中；(4)在每增加一图点时，分别累加一水平步进值至前述水平位置寄存器以产生一水平位置，并累加一垂直步进值至前述垂直位置寄存器以产生一垂直位置。其中，前述水平起始位置XSTART，前述垂直起始位置YSTART，前述水平步进值XSTEP及前述垂直步进值YSTEP需满足下列关系：

XSTEP＝cosθ×(1/scale)；

YSTEP＝sinθ×(1/scale)；

XSTART＝SPX＋vc×XCS；

YSTART＝SPX＋vc×YCS；

其中

XCS＝-sinθ×(1/scale)；

YCS＝cosθ×(1/scale)；

SPX＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP；

SPY＝RY－VC×YCS－HC×YSTEP；

藉由在各寄存器及存储器中写入适当的值，使得水平起始位置、水平步进值、垂直起始位置及垂直步进值满足前述的关系，便可控制经由前述二维转换装置转换的图象的旋转及放大或缩小的显示效果。

为了更清楚地说明本发明的方法、结构及特点，兹配合附图详细说明较佳实施例如下：

附图简要说明：

图1a是本发明的二维旋转方法使用的二维转换装置中的水平转换部分的方框图；

图1b是本发明的二维旋转方法使用的二维转换装置中的垂直转换部分的方框图；

图2是在图形空间和屏幕空间中旋转角度、旋转中心及旋转中心在屏幕上位置和旋转图形间的关系；

图3是屏幕座标点对应到图形上座标点所形成的阵列的图式。

请参阅图3，同时参考前述图1a及图1b所示二维转换装置的结构。其中箭头200的方向即为扫描线的方向，而在屏幕上图点到图点之间的关系有扫描线上下一点的相对位置以及下一条扫描线上的下一点的相对位置两种，可分别以向量A和B表示，向量A表示在一扫描线上图点间的步进值，向量B表示扫描线间的步进值。其中，向量A可以表示为(XSTEP，YSTEP)，向量B可以表示为(XCS，YCS)，前述XSTEP为水平步进值，YSTEP为垂直步进值，而XCS及YCS均为自动累加的步进值。因此，对一旋转角度θ，则存在下列关系：

XSTEP＝cosθ

YSTEP＝sinθ

XCS＝-sinθ

YCS＝cosθ若欲在转换时，同时加上缩放(scaling)的效果，则前述的关系可改为

XSTEP＝cosθ×(1/scale)；

YSTEP＝sinθ×(1/scale)；

XCS＝-sinθ×(1/scale)；

YCS＝cosθ×(1/scale)；

对任一扫描线的一屏幕座标位置所对应到的图形座标(X，Y)可表为

X＝XSTART＋hc×XSTEP    (1)

Y＝YSTART＋hc×YSTEP    (2)

其中，(XSTART，YSTART)表示此一扫描线的起始点，(XSTEP，YSTEP)则表示此一扫描线的步进值。而如图1a及图1b，扫描线的起始点(XSTART，YSTART)可由第一水平产生装置及第一垂直产生装置或第二水平产生装置及第二垂直产生装置产生。

当扫描线的起点(XSTART，YSTART)是由第一水平产生装置及第一垂直产生装置所产生者，其为利用自动累加的方式，则任一扫描线的一屏幕座标位置所对应到的图形座标可表示为

X＝SPX＋vc×XCS＋hc×XSTEP    (3)

Y＝SPY＋vc×YCS＋hc×YSTEP    (4)

其中，SPX为屏幕起点在图上的水平位置，SPY为屏幕起点在图上的垂直位置。因为旋转中心(RX，RY)为旋转中心在屏幕上的位置(HC，VC)为已知，故式(3)及(4)可改为

RX＝SPX＋VC×XCS＋HC×XSTEP    (5)

RY＝SPY＋VC×YCS＋HC×YSTEP    (6)所以

SPX＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP    (7)

SPY＝RY－VC×YCS－HC×YSTEP    (8)

而若扫描线的起始点(XSTART，YSTART)是由第二水平产生装置及第二垂直产生装置所产生者，则其为使用自存储器中读取的方式，而任一扫描线的一屏幕座标位置所对应到的图形座标可表示为：

X＝SPX＋XOM＋hc×XSTEP    (9)

Y＝SPY＋YOM＋hc×YSTEP    (10)

其中，XOM及YOM均为自一存储器中读取的数据，这些数据是先计算好并存在存储储器中且须满足

XSTART＝SPX＋XOM＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP＋vc×XCS

YSTART＝SPY＋YOM＝RX－VC×YCS－HC×YSTEP＋vc×YCS

前述的存储器中的水平位置数据XOM及垂直位置数据YOM可为先计算好并存放于一查表中，而以屏幕的垂直座标为索引以自动读取，或是由中央处理器在水平消隐期间写入存储器中，再于需要时由存储器中读取。

请再参阅图1a及图1b，其中，SPX是储存于第一水平寄存装置25，XCS是储存于第二水平寄存装置22，而XOM是储存于第四水平寄存装置31，另外SPY是储存于第一垂直寄存装置125，YCS是储存于第二垂直寄存装置122，YOM是储存于第四垂直寄存装置131中。

由前面的说明可知，若将XCS及YCS的设定值，XSTEP及YSTEP的设定值，式(7)和(8)的SPX，SPY，以及XOM及YOM先分别存入寄存装置和存储器中，则经由前述的二维转换装置运算便会产生图象的旋转，放大、缩小的效果。因此本发明的二维旋转方法包括下列步骤：

(1)先利用一水平选择信号XMSEL控制第一多工器选择输出第一水平产生装置产生的水平起始位置XSTART，并利用一垂直选择信号YMSEL控制第二多工器选择输出第一垂直产生装置产生的垂直起始位置YSTART；

(2)依据旋转角度θ，旋转中心RX，RY，旋转中心在屏幕上的位置HC，VC，以及缩放倍率scale分别计算出自动累加的步进值XCS及YCS，扫描线的步进值XSTEP及YSTEP，以及屏幕起点在图上的位置SPX及SPY，并在垂直消隐期间将其填入寄存器中；

(3)在每一条扫描线开始时，经由第一水平产生装置及第一垂直产生装置将扫描线的起始点相对于图形上的水平起始座标及垂直起始座标分别载入至水平位置寄存器及垂直位置寄存器中；

(4)然后在每增加一图点时，分别会累加水平步进值XSTEP至水平位置寄存器而产生一水平位置，并累加垂直步进值YSTEP至垂直位置寄存器而产生一垂直位置；

(5)依据前述水平位置及垂直位置，可自一图形数据存储器(未图示)中读取一图点数据，并输出至一屏幕上。

本发明的二维旋转方法的另一较佳实施例包括下列步骤：

(1)先利用一水平选择信号XMSEL控制第一多工器选择输出第二水平产生装置产生的水平起始位置XSTART，并利用一垂直选择信号YMSEL控制第二多工器选择输出第二垂直产生装置产生的垂直起始位置YSTART；

(2)在依据旋转角度θ，旋转中心RX，RY，旋转中心RX，RY在屏幕上的位置HC，VC，以及缩放倍率scale，分别计算出自动累加的步进值XCS及YCS，扫描线的步进值XSTEP及YSTEP，以及屏幕起点在图上的位置SPX及SPY，并在垂直消隐期间将其填入寄存器中，另外计算存放于存储器中的数据XOM及YOM，并写入存储器中；

(3)在每一条扫描线开始时，经由第二水平产生装置及第二垂直产生装置将扫描线的起始点相对于图形上的水平起始座标及垂直起始座标分别载入至水平位置寄存器及垂直位置寄存器中；

(4)然后在每增加一图点时，分别会累加水平步进值XSTEP至水平位置寄存器而产生一水平位置，并累加垂直步进值YSTEP至垂直位置寄存器而产生一垂直位置；

(5)依据前述水平位置及垂直位置，自一图形数据存储器(未图示)中读取一图点数据，并输出至一屏幕上。

因前述二维转换装置中的第一水平产生装置，第一垂直产生装置，第二水平产生装置及第二垂直产生装置又受到致能信号及控制信号的控制，故其各寄存器的设定值会有些许不同，然而其均需满足：

XSTEP＝cosθ×(1/scale)；

YSTEP＝sinθ×(1/scale)；

XCS＝-sinθ×1/scale；

XCS＝cosθ×1/scale；

XSTART＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP＋vc×XCS；

YSTART＝RX－VC×YCS－HC×YSTEP＋vc×YCS；

经由前述关系所得到的扫描线的起始位置及步进值，可使图象显现出旋转及放大或缩小的效果。

本发明的二维旋转方法的又一较佳实施例，包括如下步骤：

(I)在垂直消隐期间，依据旋转角度θ，旋转中心RX，RY，旋转中心在屏幕上的位置HC，VC，以及缩放倍率scale，预先计算并存入前述二维转换装置中各寄存装置的设定值；

(II)在每一条扫描线vc开始时，将扫描线的起始点相对于在图上的水平起始座标XSTART及垂直起始座标YSTART载入至前述水平位置寄存装置及垂直位置寄存装置中；

(III)然后在每增加一图点时，分别累加水平步进值XSTEP至前述水平位置寄存器以产生一水平位置，并累加一垂直步进值YSTEP至前述垂直位置寄存装置以产生一垂直位置；

且前述二维旋转方法需满足下列条件：

XSTEP＝cosθ×(1/scale)，

YSTEP＝sinθ×(1/scale)，

XSTART＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP＋vc×XCS，

YSTART＝RX－VC×YCS－HC×YSTEP＋vc×YCS。

虽然本发明以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此项技艺者，所作的些许的更动与润饰均不脱离本发明的构思和范围，因此本发明的保护范围当视本发明的权利要求范围所界定者为准。

Claims (3)

1.一种图象合成装置的二维旋转方法，适用于一二维转换装置，可用以将屏幕坐标转换成图形坐标，此种二维转换装置包括一水平转换部分及一垂直转换部分；前述水平转换部分包括一第一多工器，一第一加法装置，一水平步进值产生装置，一水平位置寄存装置，一由第一水平寄存装置，第二水平寄存装置，第三水平寄存装置及第三加法装置组成的第一水平产生装置，及一由第一水平寄存装置，一第四水平寄存装置，水平消隐装置及第四加法装置组成的第二水平产生装置；前述垂直转换部分包括一第二多工器，一第二加法装置，一垂直步进值产生装置，一垂直位置寄存装置，一由第一垂直寄存装置，第二垂直寄存装置，第三垂直寄存装置及第五加法装置组成的第一垂直产生装置，及一由第一垂直寄存装置，一第四垂直寄存装置，一垂直消隐装置及一第六加法装置组成的第二垂直产生装置；其特征在于，其中，包括下列步骤：

(I)先利用一水平选择信号控制第一多工器选择输出第一水平产生装置产生的水平起始位置，并利用一垂直选择信号控制第二多工器选择输出第一垂直产生装置产生的垂直起始位置；

(II)依据旋转角度θ，旋转中心RX，RY，旋转中心RX，RY在屏幕上的位置HC，VC，以及缩放倍率scale，分别计算出自动累加的步进值XCS、YCS，扫描线的步进值XSTEP、YSTEP，以及屏幕起点在图上的位置SPX、SPY，在屏幕的垂直消隐期间，将自动累加的步进值XCS、YCS分别存入第二水平寄存装置及第二垂直寄存装置，将屏幕起点在图上的位置SPX、SPY分别存入第一水平寄存装置及第一垂直寄存装置，所述扫描线的步进值XSTEP、YSTEP分别寄存在水平步进值产生装置和垂直步进值产生装置中；

(III)在每一条扫描线开始时，经由第一水平产生装置及第一垂直产生装置将扫描线的起始点相对于图形上的水平起始坐标XSTART及垂直起始坐标YSTART分别载入至水平位置寄存器及垂直位置寄存器中；

(IV)在每增加一图点时，分别累加水平步进值XSTEP至水平位置寄存器而产生一水平位置；并累加垂直步进值YSTEP至垂直位置寄存器而产生一垂直位置；

前述二维旋转方法需满足：

XSTEP＝cosθ×(1/scale)，

YSTEP＝sinθ×(1/scale)，

XCS＝-sinθ×(1/scale)，

YCS＝cosθ×(1/scale)，

SPX＝RX-VC×XCS-HC×XSTEP，

SPY＝RY-VC×YCS-HC×YSTEP，

且对第vc条扫描线，其满足

XSTART＝SPX+vc×XCS，

YSTART＝SPY+vc×YCS。

2.一种图象合成装置的二维旋转方法，适用于一二维转换装置，可用以将屏幕坐标转换成图形坐标，此种二维转换装置包括一水平转换部分及一垂直转换部分；前述水平转换部分包括一第一多工器，一第一加法装置，一水平步进值产生装置，一水平位置寄存装置，一由第一水平寄存装置，第二水平寄存装置，第三水平寄存装置及第三加法装置组成的第一水平产生装置，及一由第一水平寄存装置，一第四水平寄存装置，水平消隐装置及第四加法装置组成的第二水平产生装置；前述垂直转换部分包括一第二多工器，一第二加法装置，一垂直步进值产生装置，一垂直位置寄存装置，一由第一垂直寄存装置，第二垂直寄存装置，第三垂直寄存装置及第五加法装置组成的第一垂直产生装置，及一由第一垂直寄存装置，一第四垂直寄存装置，一垂直消隐装置及一第六加法装置组成的第二垂直产生装置；其特征在于，其中，包括下列步骤：

(I)先利用一水平选择信号控制第一多工器选择输出第二水平产生装置产生的水平起始位置，并利用一垂直选择信号控制第二多工器选择输出第二垂直产生装置产生的垂直起始位置；

(II)依据旋转角度θ，旋转中心RX，RY，旋转中心RX，RY在屏幕上的位置HC，VC，以及缩放倍率scale，分别计算出自动累加的步进值XCS、YCS，扫描线的步进值XSTEP、YSTEP，以及屏幕起点在图上的位置SPX、SPY，在屏幕的垂直消隐期间，将自动累加的步进值XCS、YCS分别存入第二水平寄存装置及第二垂直寄存装置，将屏幕起点在图上的位置SPX、SPY分别存入第一水平寄存装置及第一垂直寄存装置，所述扫描线的步进值XSTEP、YSTEP分别寄存在水平步进值产生装置和垂直步进值产生装置中；另外计算出存放于存储器中的数据XOM、YOM，并写入存储器中，所述XOM是用于计算一屏幕扫描线所对应到的一图形水平起始位置XSTART的数据，所述YOM是用于计算所述屏幕扫描线所对应到的一图形垂直起始位置YSTART的数据；

(III)在每一条扫描线开始时，经由第二水平产生装置及第二垂直产生装置将扫描线的起始点相对于图形上的水平起始坐标XSTART、垂直起始坐标YSTART分别载入至水平位置寄存器及垂直位置寄存器中；

(IV)在每增加一图点时，分别累加水平步进值XSTEP至水平位置寄存器而产生一水平位置，并累加垂直步进值YSTEP至垂直位置寄存器而产生一垂直位置；

前述二维旋转方法需满足：

XSTEP＝cosθ×(1/scale)，

YSTEP＝sinθ×(1/scale)，

XCS＝-sinθ×(1/scale)，

YCS＝cosθ×(1/scale)，

且对第vc条扫描线，满足

XSTART＝SPX＋XOM＝RX－VC×XCS－HC×XSTEP＋vc×XCS，

YSTART＝SPY＋YOM＝RY－VC×YCS－HC×YSTEP＋vc×YCS，

XOM＝vc×XCS，

YOM＝vc×YCS。

3.如权利要求2的方法，其特征在于，其中，存于存储器中的数据XOM、YOM是先计算好并存放于存储器中，再于要产生扫描线的起点时被分别载入至第四水平寄存装置及第四垂直寄存装置中。

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