KR100415474B1 - 텍스처맵을형성및강화하기위한컴퓨터그래픽시스템 - Google Patents

Abstract

디스플레이 이미지를 형성하기 위하여 그래픽 데이터와 함께 이용되는 텍스처 데이터와 같은 보강 데이터는 디스플레이 공간 및 모델 공간 사이를 관련시킴으로써 확장된다. 보강 데이터(40)를 저장하는 텍스처 맵(30)은 2차원 디스플레이 공간으로 이미지(48)에 컬러와 같은 새로운 텍스처 데이터를 먼저 공급함으로써 보강된다. 차원 모델 공간(32)의 데이터에 대한 위치는 결정되어 공급된 새로운 텍스처 데이터를 수신하기 위하여 텍스처 맵 공간(30)으로 변환된다. 텍스처 데이터는 텍셀의 스캔 변환 및 혼합에 의하여 텍스처 맵에 배치된다.

Description

텍스처 맵을 형성 및 강화하기 위한 컴퓨터 그래픽 시스템{COMPUTER GRAPHICS SYSTEM FOR CREATING AND ENHANCING TEXTURE MAPS}

일반적으로, 컴퓨터 그래픽은 동적 이미지를 달성하기 위해 음극선관(CRT)의 스크린상의 데이터 디스플레이를 포함한다. 전형적으로, 디스플레이는 수천개의 개별 화상 엘리먼트(화소 또는 펠(pel))를 포함하는 장방형 어레이로 이루어져 있다. 어레이내의 각각의 화소는 예를 들어 칼라, 세기 및 깊이를 표현하는 처리된 화소 데이터를 명시한다.

화소 데이터는 고속으로 데이터를 수신하고 전송할 수 있는 소위 "프레임 버퍼"로부터 음극선관에 공급될 수 있다. 디스플레이를 화소 단위로 구동하기 위해 프레임 버퍼를 구성하고 스캐닝하기 위한 여러 가지 포맷은 "컴퓨터 그래픽: 원리 및 실제", 제 2판, 포레이, 반담, 화이너 & 휴즈, 1987년에 출판된 텍스트북에 개시되어 있다.

CRT 디스플레이 스크린을 여기시킴으로써 화소를 순차적으로 "디스플레이" 또는 "기록"하기 위해, 래스터(raster) 스캔 패턴은 텔레비젼과 컴퓨터 그래픽의분야 둘다에 광범위하게 사용된다. 래스터 스캔 동작은 웨스턴(western) 판독, 예를 들면 왼쪽으로부터 오른쪽으로 하나씩, 아래쪽으로 한 열씩 스캐닝되는 단어와 같은 화소의 패턴으로 유추될 수 있다. 그러므로, CRT의 여기 빔은 동적 디스플레이를 화소 단위, 라인 단위, 및 프레임 단위로 달성하기 위해 래스터 패턴을 따라간다. 이런 디스플레이용 시스템은 이미 참조된 텍스트북에 상세히 개시되어 있다.

일반적으로, 동적 그래픽 디스플레이를 지원하기 위해 오브젝트 또는 프리미티브(primitive)(예를 들면, 삼각형과 같은 다각형)를 표시하는 3차원 기하학적 데이터는 디스크 형태로 메인 메모리내에 저장된다. 기하학적 데이터(3차원 또는 3D)는 각각의 개별 화소를 한정하는 2차원(2D) 디스플레이 데이터로 변환되는 선택된 데이터를 제공하도록 처리된다. 그러므로, 그래픽 이미지는 디스플레이되는 오브젝트를 한정하는 프리미티브(전형적으로 삼각형)로부터 형성된다.

디스플레이용 화소를 발생하기 위해, 선택된 프리미티브는 특별한 관점에 관련하여 처리되고, 각각의 화소에 대한 이들의 기여를 결정하기 위해 "스캔 변환"으로 불리우는 프로세스에 의해 분석된다. 프리미티브가 처리될 때, 중첩 오브젝트 사이의 우세가 해결된다. 예를 들면, 우세 오브젝트는 가려지는 오브젝트의 표면을 숨길 수 있다. 결과적으로, 프리미티브는 모든 오브젝트가 고려될때까지 각각의 화소(프레임 버퍼에 저장된)에 대한 누진적 결정에 관련하여 개별적으로 고려된다. 프리미티브의 프로세스에 수반하여, 텍스처는 텍스처 메모리, 예를 들어 텍스처 맵을 포함하는 메모리로부터 화소에 반영될 수 있다.

보다 상세하게 그래픽 동작을 고려하면, 전형적으로 프리미티브는 좌표 시스템에 의해 한정된 3차원 "모델" 또는 "월드" 스페이스에 저장된다. 기하학적 변환과 함께 월드 스페이스는 이미 참조된 텍스트북 제 5장에서 다루고 있다. 이런 변환은 뷰 볼륨(view volume)이 정규(canonical) 뷰 볼륨으로 변환되도록 하는 정규화를 포함한다. 변환된 프리미티브는 정규 뷰 볼륨에 대하여 클립되고 다음에 추가로 디스플레이를 위한 2차원 스크린 스페이스로 변환된다. 일반적으로, 이런 초기 동작은 때때로 그래픽 디스플레이 시스템의 "전위(front-end)"로서 언급되는 기하학 부시스템에서 수행된다. 즉, 전위 부시스템은 디스플레이 모델을 횡단하여 프리미티브를 스크린 스페이스로 변환시킨다. 이런 부시스템의 구조와 동작은 이미 참조된 텍스트북의 제 18장에 개시되어 있다. 전위로부터의 데이터에서 출발하여, 소위 "후위(back-end)" 부시스템은 각각의 프리미티브를 스캐닝 전환하고, 어떤 프리미티브들이 각 화소에서 눈에 띄는지(visible)를 결정하고, 그에 따라 선택된 화소들을 세이딩함으로써 최종 이미지를 발생시킨다. 이런 동작은 이미 언급된 텍스트북의 제 18장에 개시되어 있다.

컴퓨터 그래픽 이미지의 더 정교한 상세를 달성하기 위해, 오브젝트가 다각형으로 형성될 때, 오브젝트는 보다 많은 수의 다각형, 예를 들면 삼각형으로 분할될 수 있다. 그러나, 이런 분할의 특별한 제한은 "텍스처 매핑"으로서 공지된 다른 시도의 진보를 부추기고 있다. 본질적으로, 소위 텍셀(texel)로 불리우는 개별 엘리먼트로 이루어진 텍스처 맵은 일반적으로 직각 좌표 설계된 "u"와 "v"로 한정되는 2차원 스페이스로 제공된다. 기본적으로, 프리미티브상에 텍스처를 매핑함으로써, 벽돌의 패턴 또는 화상을 사용할때와 같이 텍스처화된다. 텍스처 맵의 상세 프로세스와 매핑은 이미 참조된 텍스트북의 제 16장에 개시되어 있다.

텍스처 맵의 형성은 텍스처 매핑 기술이 광범위하게 사용되고 있더라도, 3차원(3D) 오브젝트에 관련된 텍스처 맵의 형성은 몇몇 문제점을 나타낸다. 이미 지적한 바와 같이, 이미지를 위한 오브젝트 또는 모델은 월드 스페이스에 존재하고 3차원이지만, 모델에 적용하기 위한 텍스처 맵은 2차원 공간에 존재한다는 것에 주목하라. 요구된 디스플레이용 텍스처를 달성하기 위해 과거에 사용된 몇몇의 기술을 살펴보자.

종래 방법중 하나에 따르면, 전형적으로 3D 모델은 한 사람에 의해 형성되고 모델링되는 오브젝트의 2D 화상은 다른 사람에 의해 형성된다. 제 3자는 3D 모델에 맞도록 2D 이미지를 워핑(warping)하는, 또는 그 역의 일을 맡았다. 2개의 오브젝트와 이미지가 개별적으로 형성될 때, 이러한 일은 일반적으로 어렵고 시간 소비에 비해 빈약한 결과를 가져온다. 상기 동작은 마네킹의 머리위에 정확하게 맞도록 사람의 얼굴 사진을 늘리는 것으로 인식될 수 있다.

다른 시도로서, 3D 모델은 그래픽으로 형성되고 디스플레이된다. 또한, 2D 텍스처 맵이 디스플레이된다.

서로 작용하는 동작으로, 조작자는 2D 텍스처 맵에 대한 변형을 형성하고 모델에 대한 적용을 통해 결과를 검토한다. 상기 동작은 오렌지 껍질을 벗기고, 껍질을 평탄하게 놓고, 오렌지에 다시 적용될 때 정확하게 보이도록 껍질에 지구의 맵을 그리는 것과 유사하다. 상기 제한은 페인트가 껍질이 평탄할 때만 적용될 수있다는 것이다. 다시 말하면, 상기 방법은 불편하고 시간 낭비이다.

또 다른 시도를 고려하여, 3D 모델이 형성되고 디스플레이된다. 특별한 관점(view)에 관련한 모델의 방향은 3D 모델 스페이스로부터 2D 텍스처 스페이스로 매핑하는데 사용된다. 칼라, 투명도 및 다른 데이터는 3D 모델의 선택된 관점에 직접 적용된다. 상기 방법을 사용할때의 문제는 관점 의존성에 있다. 즉, 모델이 스케일링되고, 회전되고, 변형되거나 이동될 때, 텍스처 맵의 데이터는 쓸모없게 된다. 3D 모델 스페이스로부터 2D 텍스처 스페이스로의 매핑은 단지 한 방향에 대해서만 존재한다. 또한, 영구적인 매핑이 미리 한정되어 있다면(매핑은 방향에 무관하다), 상기 방법은 이전 매핑에 오류를 발생시킬 것이다. 물리적 유추는 오렌지가 이동된다면 그것의 페인트를 상실하게 된다는 것을 내포한다. 구체적으로, 대륙의 윤곽이 프리미티브 텍스처로서 오렌지 껍질에 한정된다면, 이동으로 상기 윤곽은 텍스처 맵에서 파괴될 것이다.

물론, 이미 기술된 방법의 혼성을 포함하는 다른 기술이 제시되고 있다. 예를 들면, 각 극소 다각형의 각 정점(vertics)이 텍스처 데이터를 저장하는 "극소 다각형(micro-polygons)"의 모델을 사용하는 것이 제시되어 왔다. 결과로서, 관점 의존 문제는 해결되었지만, 상기 방법은 기계 성능에 강한 영향을 준다. 데이터는 실제로 텍스처 데이터로서 저장되는 것이 아니라 다각형 정점 데이터로서 저장된다는 것에 주의하라. 결국, 모델의 상세는 단순한 텍스처 맵의 크기 증가에 의해 증가될 수 없다. 또한 상기 시스템은 복잡한 모델 프로세스에 제한을 가진다.

본 발명은 텍스처 맵을 형성 및 강화하기 위한 컴퓨터 그래픽 시스템에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따라 구성된 시스템의 블록도.

도 2는 도 1의 시스템에서 전개된 바와 같은 텍스처 맵의 도식적 도면.

도 3은 더욱 상세히 메모리와 프로세스 구조를 도시하는 도 1의 시스템의 다른 포맷을 도시하는 블록도.

도 4는 도 1과 도3의 시스템을 위한 동작 프로세스를 도시하는 순서도.

도 5는 도 1과 도 3의 시스템의 동작을 설명하는 도면.

도 6은 도 3에 예시된 바와 같은 시스템의 컴포넌트부의 블록도.

일반적으로, 본 발명의 시스템은 이미 언급된 바와 같은 종래 시스템의 문제를 해결하고 있다. 특히, 아래에 상세히 기술된 바와 같이, 데이터는 직접 모델상에 배치될 수 있어 정렬이 정확하게 실행될 수 있다. 또한 아래에 기술된 바와 같이, 텍스처 맵내의 새로운 데이터의 적용은 모델 스페이스와 텍스처 스페이스 사이에 존재하는 매핑을 파괴하지 않는다. 오히려, 새롭거나 새로 발생한 데이터는 모델 스페이스로부터 텍스처 스페이스의 기존 매핑에 일치하는 텍스처 맵에 적용될 것이다. 더욱이, 데이터 샘플링 상세는 모델의 기하학적 또는 다각형 상세에 의해 제한되기 보다는, 오히려 모델 상세와 무관하게 스케일링될 수 있는 텍스처 스페이스의 분석에 의해 제한된다.

개시된 실시예에 따르면, 상기 시스템은 예를 들면 u, v 좌표에서 2D 텍스처 스페이스로의 특정화된 매핑을 갖는 3D 모델, 예를 들어 입방체, 생물 헤드, 또는 지구를 위한 기하학적 데이터를 가정한다. 개시된 바와 같이, 상기 시스템은 3D 모델의 디스플레이를 제공하기 위해 기하학적 데이터를 사용한다. 그리고 나서, 보충 데이터가 모델에 칼러를 부가하기 위해 제공된다. 다음에 새로운 보충 데이터가 "브러시"를 사용할 때와 같이 디스플레이된 모델상에 직접 "페인트"를 부가함으로써 제공된다. 텍스처 데이터 형태의 새로운 보충 데이터는 브러시 이외의 예를들어 이미지 편집기 또는 데이터 조종 시스템과 같은 다수의 소스로부터 제공될 수 있다는 것에 유의하라. 또한, 보충 데이터와 새로운 보충 데이터는 텍스처 이외에 임의 수의 현상 또는 정보를 나타낼 수 있다는 것에 유의하라. 특히, 보충 데이터는 텍스처 또는 가상 데이터(칼라, 투명도 등), 3D 데이터(이를테면 범프 맵 또는치환 맵)용 변환 또는 변형 시스템 또는 2D 데이터(이를테면 이미지 프로세스 커넬(kernel))용 변환 또는 변형 시스템이 될 수 있고; 참조된 텍스트북의 502쪽에 개시된 바와 같이 NURB의 사용을 언급한다.

모델의 페인트 또는 칼라 데이터의 도시적인 예를 살펴보면, 디스플레이의 특정 선택 화소들이 관련된다는 것이 명백하게 될 것이다. 따라서, 각각의 이런 화소에 대한 칼라 데이터는 소위 "숨겨진 스크린(hidden screen)" 스페이스에 저장된다. 저장된 칼라를 사용하여, 상기 시스템은 관련된 다각형, 예를 들어 화소에 의해 접촉되는 프론트 면을 선정한다. 변환을 사용하여, 관련된 다각형은 텍스처 스페이스내의 텍셀로서 궁극적으로 배치된다. 개시된 실시예에서, 텍스처 맵에 융합하기 위한 텍셀은 스캔 변환된다. 특히, 이하에 상세히 기술된 바와 같이, 상기 텍셀은 프로세스에서 다각형에 대한 스크린 공간내의 화소를 지정하기 위해 기하학적 데이터를 통해 다시 관련된다. 화소가 보여질 수 있다면(프레임 버퍼 내용에 기초하여), 새로운 데이터("페인트")는 프레임 버퍼 내용과 융합된다. 이후에, 상기 맵은 텍스처에 효과적으로 사용될 수 있고, 또는 그렇지 않으면 다양하게 배치되고 다양한 원근법으로 관찰되는 프리미티브를 처리한다.

이미 언급된 바와 같이, 본 발명의 상세한 예시적 실시예가 여기에 개시되어 있다. 그러나, 본 발명에 따라 사용된 이미지 디스플레이, 데이터 프로세서, 독창적인 포맷, 디스플레이 또는 이미지 데이터의 형태, 저장 및 변환 기술 뿐만 아니라 다른 엘리먼트는 광범위한 변형의 형태로 사용될 수 있고, 그것의 일부는 개시된 실시예의 것들과 아주 다르게 될 수 있다. 결국, 특정 구조 및 기능 상세는 단지 대표적인 것이고, 여전히 첨부된 청구 범위에 의해 한정되는 바와 같은 본 발명의 사상을 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다.

도 1를 참조하면, 지구(G)는 그래픽 이미지 디스플레이로 묘사된다. 아래에 상세히 기술된 바와 같이, 상기 지구(G)의 표현은 구형을 정의하는 3D 기하학적 데이터와 대륙(L)의 윤곽을 그리는 2차원 텍스처 데이터를 포함한다. 또한 이하에 상세히 기술된 바와 같이, 상기 텍스처 데이터는 도 2에 예시된 바와 같은 2차원 텍스처 맵(M)의 형태로 저장될 수 있다.

개시된 실시예의 기능을 우선 고려하여, 지구(G)의 "페인트" 칼라에 대한 요구를 가정한다. 설명 목적을 위한 실시를 단순화하기 위해, 미국의 서부 영역, 예를 들어 솔트 레이크(salt lake) 시티를 나타내는 새로운 청색 도트(SL)를 간단히 배치하는 초기 단계를 가정한다. 브러시 페인팅을 포함하는 여러 가지 기술은 지구(G)상에 도트(SL)를 제공하기 위해 공지되어 있다. 이와 함께, 상기 도트(SL)가 지구(G)상에 제공된후 상기 데이터는 처리되고 상기 도트(SL)는 상기 텍스처 맵(M)에 부가되며, 상기 지구(G)의 기하학적 데이터에 대해 적당히 스케일링된다. 따라서, 상기 도트(SL)는 여러 가지 시점(view point)과 여러 가지 위치로부터 상기 지구(G)상에 디스플레이될 수 있다.

데이터 프로세스 동작은 이하에서 기술되며, 전형적으로 도트(SL) 보다 더 많은 데이터를 포함한다. 예를들어, 대양지역의 지구(G)를 청색으로, 대륙(L)의 개별 상태를 다양한 칼라로 페인팅하는 것과 도트로 모든 주요 도시를 지정하는 것이 바람직하다. 이러한 동작은 텍스처 맵(M)에 도트(SL)를 달성하기 위해서 이하에 기술된 단순화된 동작을 확대한 것이다.

지구 G상의 도트 SL로부터 텍스처 맵(M)상에서 도트(SL)를 달성하는 프로세스 동작 및 구조는 이하에서 상세히 설명된다. 그러나, 주로 도 1의 그래픽 시스템의 구조를 고려할 것이다. 기하학적 데이터 디스크(10)(도 1의 왼쪽 상부)는 디스플레이하기 위한 3D 기하학적 데이터를 기억한다. 데이터 흐름 경로를 표시하기 위해서, 디스크(10)는 전위 컴퓨터 그래픽으로써 기능을 하는 기하학적 프로세서(12)에 결합된다. 즉, 기하학적 프로세서(12)는 디스플레이하기 위한 데이터를 표현하기 위해 디스크(10)에 의해 기억된 선택 프리미티브, 예를들어 삼각형 또는 너브(nurb)를 스크린 스페이스로 변환한다. 여기서 사용하는 전위 그래픽 프로세서는 전술한 폴리 텍스트북의 18장에 개시된 바와같이 잘 공지되어 있다. 지구 G의 디스플레이에 관해서, 기하학적 프로세서(12)는 구형 지구 G를 한정하는데이터를 처리한다.

기하학적 프로세서(12)로부터 구를 나타내는 데이터는 번역 프로세서(14)로 제공되고, 번역 프로세서(14)는 구를 나타내는 프리미티브들을 스캔 변환함으로써 프레임 버퍼(16)에 이미지들을 제공하기 위한 후위 또는 래스터 프로세서로 간주될 수 있다. 상기 동작은 어떤 프리미티브가 각각의 화소에 이바지하는지를 결정한 다음, 화소를 세이딩(shading) 및 텍스처링한다. 텍스처링에 대하여, 번역 프로세서(14)는 텍스처 맵, 예를들어 도 2의 맵 M을 포함하는 텍스처 메모리(18)에 결합된다. 전술한 것처럼, 번역 프로세서(14) 및 텍스처 메모리(18)의 적절한 변경은 전술한 폴리 텍스트북에 개시된 바와같이 잘 공지되어 있다.

번역 프로세서(14)로부터 프레임 버퍼(16)로 공급되는 화소 데이터는 이미지를 나타내며 지구(G)를 묘사하는 디스플레이 유니트(20)를 구동한다. 전술한 것처럼, 프로그래밍 및 인터페이스 제어에 따라, 시스템은 지구(G)를 다양하게 이동시킬 수 있으며, 디스플레이를 보충하며 지구(G)의 뷰포인트를 바꿀 수 있다. 이러한 기술은 공지되어 있으나, 본 발명의 시스템은 도트(SL)(새로운 보충 데이터)로 지구(G)를 텍스처링할 수 있으며, 도트 SL와 함께 대륙(L)의 윤곽(이전 또는 현재의 보충 데이터)을 유지하면서 텍스처 메모리(18)에서 상기 텍스처를 달성할 수 있다. 주로, 유니트(20)에 의해 이미지를 디스플레이하는 프로세싱은 적절하다.

전술한 것처럼, 각각의 화소는 화소에 의해 디스플레이할 수 있는 다수의 삼각형(다각형 또는 다른 3-D 기하학적인 모양의 프리미티브 형태)을 테스트함으로써 프레임 버퍼(16)에서 전개된다. 각 화소에 대한 누적 표현은 처리될 모든 삼각형에 기초하여 프레임 버퍼(16)에서 전개된다. 일반적으로, 삼각형은 기하학적 데이터 디스크(10)로부터 작성되고, 기학학적 프로세서(12)에 의해 3차원 모델 스페이스에서 사전 처리되며, 번역 프로세서(14)에 공급된다. 그리고 나서 삼각형의 주요 표면은 프레임 버퍼(16)에 로딩하기 위해 번역 프로세서(14)에 의해 2-D 스크린 스페이스로 스캔 변환된다. 이 과정에서, 공지된 종래 기술을 사용하면, 텍스처 맵(M)(도 2)은 대륙(L)을 나타내기 위해 사용된다. 따라서, 프레임 버퍼(16)는 도트(SL)없이 지구(G)의 이미지를 나타내기 위해 디스플레이 유니트(20)를 구동한다.

전술한 것처럼, 다양한 장치가 도트(SL)로써 지구(G)에 칼라를 제공하기 위해 제공된다. 특히, 이러한 장치는 텍스처 데이터 소오스(22)로써 지정되며, 예를들어 "물리적인 페인트를 시뮬레이트하고, 미디아를 그리며 3-D 그래픽으로 모델링하는 실시간 이미지 일반 시스템"으로 명명된 계류중인 미합중국 특허 출원번호 제 08/195,112호에 개시된 브러시를 포함할 수 있다.

전술한 실시예에 따르면, 텍스처 데이터 소오스(22)는 프로세서(14)를 통해 동작하는 청색 도트(SL)를 프레임 버퍼(16)에 공급하기 위해 사용될 수 있다. 공급된 칼라(청색 도트(SL))는 숨겨진 스크린 기억장치(24)에 개별적으로 기억된다. 특히, 공급된 원색(raw color)은 도트(SL)를 운반하는 프레임 버퍼 어레이의 특정 화소에 대해 숨겨진 스크린 기억장치(24)에서 지시된다. "숨겨진" 스크린 기억장치는 데이터가 다른 방식으로 이용되는 경우 필요하지 않다.

프레임 버퍼(16)내에 반영되고 지구(G)상에 디스플레이되는 숨겨진 기억장치(24)에 기억된 도트(SL)를 사용하여, 시스템은 도트(SL)를 텍스처 맵(M)(도 2)에 혼합하기 시작한다. 이 동작은 처음에는 다소 일반적으로 기술되고, 다양한 스페이스 좌표(도 3)를 참조로 하여 더 상세히 기술된다. 초기에, 이 동작은 다각형 또는 다른 프리미티브 프로세싱을 포함한다.

디스크(10)로부터의 다각형은 순차적으로 처리된다. 즉, 지구(G)의 이미지내에 포함된 모든 다각형은 도트(SL)와 근접성에 대해 테스트된다. 특히, 다각형은 지구(G)의 이미지에서 전방 페이싱(front-facing) 존재에 대해 테스트된다. 관련된 다각형은 3D 모델 스페이스에서 2D 스크린 스페이스로 변환되며, 도트(SL)와의 근접성에 대해 테스트된다. 도트(SL)의 영역에서의 다각형(정점들에 의해 식별됨)은 도트(SL)에 관련한 텍셀을 식별하기 위해서 텍스처 스페이스(텍스처 메모리(18))로 변환된다. 관련된 텍셀은 스캔 변환되며, 적절한 텍셀의 내용은 청색 도트(SL)의 칼라 데이터와 혼합된다. 혼합된 데이터는 텍스처 맵(M)(도2)에 기억되어 효과적이고 다양하게 사용가능한 부가물을 텍스처에 제공한다.

이하에 상세히 기술된 것처럼, 상기 동작들은 프로세서(12, 14, 26)에 의해 메모리 유니트(10, 16, 18, 24) 사이에서 상호 작용하면서 수행된다. 구조 및 프로세스동작은 메모리 유니트의 스페이스와 관련하여 프로세서를 도시한 도 3을 참조로 하여 더 상세히 설명될 것이다.

도 3에서, 정육면체 및 블록은 다른 스페이스 좌표에 대한 메모리를 나타낸다. 특히, 텍스처 메모리 블록(30)은 텍스처 맵에 대한 2-D 스페이스를 제공한다. 모델 스페이스 메모리 정육면체(32)는 기하학적 데이터에 대한 3-D 메모리를 제공한다. 정규화된 스페이스 메모리 정육면체(34)는 정규화된 기하학적 데이터에 대한 3-D 스페이스를 제공하며, 스크린 스페이스 메모리 블록(36)(프레임 버퍼)은 디스플레이 또는 스크린 데이터에 대한 2-D 기억장치를 제공한다. 더욱이, 숨겨진 스크린 메모리 블록(38)은 제공된 칼라에 대한 2차원 기억장치를 제공한다. 이 방법은 또한 텍스처 스페이스에서 수행된다.

도 3의 각각의 메모리, 그들의 내용 및 프로세스동작은 이해하는데 도움을 주기 위해서 알파벳으로 표시된다. 예를들어, 메모리 블록(30)은 2-D 텍스처 스페이스(b)에서 텍셀 데이터(텍스처 맵)를 포함한다. 메모리 정육면체(32)는 3-D 모델 스페이스(e)에서 3-D 기하학적 데이터를 포함한다. 메모리 정육면체(34)는 3-D 정규화 스페이스(h)내에 포함된 변환된 모델 데이터(g)를 포함한다. 메모리 블록(36)은 2-D 스크린 스페이스(k)에서 디스플레이 데이터(j)를 포함한다. 데이터는 또한 칼라 데이터(n)로서 기억된 블록(m)에 공급된다.

한 메모리에서 다른 메모리로의 이동은 전술한 것처럼 변환을 포함한다. 예를들어, 2-D 텍스처 스페이스(b) 및 3-D 모델 스페이스(e) 사이의 변환 매핑은 함축적이거나 명시적일 수 있으며, 또는 가역적이거나 그렇지 않을 수 있다. 그러나, 데이터는 경우에 따라 가역적이다.

변환을 처리하는 프로세스는 알파벳으로 표시된다. 특히, 전위 프로세서(12)는 텍스처 맵(30) 및 모델 스페이스 정육면체(32) 사이의 변환(c)을 수행한다. 모델 스페이스 정육면체(32) 및 정규화된 정육면체(34) 사이의 변환은 f로 표시된다. 변환 i는 정규화된 스페이스 정육면체(34) 및 스크린 스페이스 블록(36) 사이에서 이루어진다. 이하에서 상세히 설명되는 것처럼, 이러한 모든 동작은 스캔 변환 동작도 수행하는 매핑 데이터 프로세서(26)에 의해 제어된다. 다양한 실행에서, 다른 동작이 다양하게 할당될 수 있다. 본질적으로, 다양한 변환 및 스캔 변환과 같은 개별 동작 및 이를 수행하기 위한 구조는 공지되어 있다. 상기 구조는 바람직한 결과를 달성하기 위한 구조이다.

우선, 개시된 방법에서 디스플레이의 전개를 고려한다. 기하학적 박스(42)(도 3)를 한정하는 다각형의 표현은 스페이스(h)에서 데이터(g)에 의해 정규화된 박스(44)로써 나타낸 정규화된 버전으로 변환된다. 정규화된 스페이스(h)로부터, 박스 표현(44)은 박스 표현(46)(스페이스(k)에서 데이터 j)으로 변환된다. 박스 표현은 변환된 데이터를 실제로 구성하는 다각형(삼각형-도시안됨)이다.

한 메모리에서 다른 메모리로의 변환은 종래 공지된 것처럼 매트릭스 동작을 포함한다. 특히, 전술한 폴리 텍스트북의 18장 및 부록에서는 이러한 변환동작이 프로세서(12, 14)에 의해 순방향으로 그리고 매핑 데이터 프로세서(26)와 관련한 프로세서에 의해 역방향으로 수행된다. 일부 경우에는 필요없을 지라도, 데이터는 이용가능하며, 이는 삼각형의 시퀀스로 분리된다. 박스(42)를 한정하는 데이터(d)는 전위 프로세서(12)에 의해 정육면체(44)를 나타내는 데이터(g)를 제공하기 위해 정규화된다. 정규화된 박스(44)는 이때 텍스처링되며 스페이스(k)에서 데이터(j)에 의해 표시된 것처럼 정육면체(46)를 나타내는 데이터를 디스플레이하기 위해 변환된다. 따라서, 정육면체(46)는 기하학적 박스(42) 및 맵(48)으로부터 데이터를 사용하여 디스플레이된다.

도트(40)를 한정하는 청색 페인트가 도 1를 참조로 하여 기술된 것처럼 텍스처 데이터 소오스를 이용하는 입력(50)을 통해 박스(46)에 공급되는 것이 가정된다. 본질적으로, 도트(40)는 정육면체(46)상에 디스플레이되며, 칼라 데이터는 프레임 버퍼에서 처럼 스크린 스페이스(k)에 기억된다. 칼라(또는 다른 바람직한 데이터)는 데이터(m)로서 숨겨진 스크린 스페이스(n)에 기억된다.

이미지(박스(46))가 디스플레이되고 칼라 또는 페인트(도트 (40))가 공급되면, 시스템은 텍스처 메모리(30)에서 수행되는 텍스처 매핑에서 도트(40)를 완성하는 기능을 한다(도 3). 그 위치로부터, 도트(40)의 데이터는 임의의 다른 텍스처와 함께 정육면체(46)의 다양한 표현에 선택적으로 공급될 수 있다.

텍스처(b)(텍스처 메모리(30))에서 도트(40)를 완성하기 위한 동작은 어느 정도 요약된다. 특히, 초기 동작은 도트를 포함하는 모델 스페이스에 다각형을 위치하는 단계를 포함한다. 이 위치설정 동작은 모델 스페이스로부터 스크린 스페이스로 테스트를 위해 다각형을 순차적으로 변환함으로써 수행될 수 있다. 선택 다각형(또는 다각형들)의 식별을 통해, 다각형내에 텍셀이 위치 설정되며, 도트(40)를 구성하는 화소와 일치하도록 스캔 변환된다. 이 동작은 도 3 및 도 4를 참조로 하여 상세히 설명될 것이다. 이와 관련하여, 도 4는 전위 프로세서(12)(도 3), 후위 프로세서(14) 및 매핑 데이터 프로세서(26)의 상호작용 동작에 의해 수행된 논리 동작을 기술한다.

관련된 다각형(도트 40에 대한)을 선택 또는 식별하기 위한 동작은 모델 공간(e)에 기억된 다각형을 포함한다. 따라서, 블록(60)(도 4)에 의해 지시된 것처럼, 각각의 다각형은 블록(62)에 의해 지시된 질문동작에 앞서 함수 f(프로세서12)에 의해 데이터(d)에서 데이터(g)로 초기에 변환된다. 질문동작(f)은 다각형이 "전방 페이싱"인지의 여부를 결정한다. 본질적으로, 만일 다각형이 "전방 페이싱"이 아니라면, 그것은 디스플레이에 나타나지 않으며 폐기될 수 있다. 이와 달리, 만일 다각형이 "전방 페이싱"이라면, 그것은 더 고려되어야 하며 이 동작은 동작(i)로서 수행된 블록(64)으로 데이터(g')로써 진행한다.

블록(64)에 의해 나타난 바와같이, 데이터(g')(전방 페이싱 다각형)는 화소 표현(데이터 I 그리고 스크린 스페이스(k)에 저장됨)(도 3)으로 변환된다. 이 변환은 블록(64)에 의해 지시된 스크린 스페이스에서 다각형 영역을 한정하기 위한 다각형 정점의 변환이다. 다각형을 나타내는 데이터(j)는 블록(66)(도 4)에 의해 지시된 질문에 대한 형태 j'로 제공된다. 만일 화소가 페인트의 영역 또는 범위에 있지 않다면, 다각형은 다음 다각형을 고려하는 프로세스에 의해 폐기될 수 있다. 이와 달리, 만일 페인트의 영역내에 있다면, 다각형은 추가 프로세싱을 수신한다. 특히, 데이터 j"은 블록(68)에 의해 지시된 텍스처 맵에서 특정 화소를 식별하기 위해서 역변환에 의해 처리된다. 도 3 및 도 4에 따르면, 블록(68)의 동작은 제공된 페인트를 수행하기 위해 고려한 지정된 다각형에서 특정 텍스처를 식별하기 위해 프로세스 i, f 및 c를 통한 역변환을 포함한다. 다음 동작은 블록(70)에 의해 지시된 것처럼 다각형 데이터(a')를 스캔 변환하는 단계를 포함한다. 이 스캔 변환은 칼라를 수신하기 위해서 개개의 텍셀(다각형과 관련하여 a'로 표시됨)을 처리하는 단계를 포함한다. 따라서, 개개의 텍셀은 도 4에 도시된 단계에 의해 블록(70)하에서 순차적으로 처리된다. 텍셀은 프로세스가 프레시 다각형(블록60)을 처리하기 위해 리턴한후 모두 고려될 때 까지 순차적으로 처리되다.

텍셀 스캔 변환 단계를 고려하면, 데이터(a')(텍셀을 나타냄)는 블록(72)에 의해 지시된 바와같이 동작(c)에 의해 기하학적 데이터에 다시 관련된다. 이 동작은 도 3에 도시된 바와같이 프로세서(12)에 의해 수행된다.

본질적으로, 텍셀은 모델 스페이스(e)에서 화소 데이터(d')를 나타내기 위해 번역된다. "화소 데이터"는 모든 전술한 변환에 따라 실제적으로 다중 화소, 또는 화소의 일부분일 수 있다. 그다음에, 추가 변형은 블록(74)에 의해 지시된 바와같이 수행된다.

특히, 화소 "d"의 데이터는 화소 데이터 "j"를 나타내는 스크린 공간으로 변환된다. 스크린 공간 k에서, 화소 데이터 "j"는 질문 블록(76)으로 나타나는 것처럼 가시성에 대해 테스트된다. 화소 데이터가 시각적으로 표시되지 않는다면, 이는 폐기된다. 그렇지 않으면, 화소 데이터는 그의 등가 텍셀 셀이 페인트를 수용할 것이라는 것을 규정하기 위해 식별된다. 특히, 내용물을 가지거나 가지지 않은 현재 텍셀은 숨겨진 스크린 공간n에서 페인트를 나타내는 데이터m과 혼합된다. 이와 같은 동작은 도 4에서 블록(78)에 의하여 나타난다. 그 결과, 페인트의 내용(부가된 특징)은 다음의 구분되는 텍스처 맵핑 동작을 위해 텍스처 맵에 부가된다. 이러한 동작의 완료에 의하여, 텍셀이 다각형에서 마지막인지 아닌지를 결정하기 위하여 마지막 질문 블록(80)에 대하여 프로세스가 실행된다. 만약 그렇다면, 다각형의 프로세스는 완료되고 프로세스는 블록(60)에 의하여 나타나는 단계로 복귀한다. 그렇지 않으면, 다각형의 추가 텍셀은 스캔 변환 동작으로 처리되어야 하며, 그 결과 프로세스는 다음 텍셀의 처리를 위한 블록(72)으로 복귀한다.

일부 범위에 대하여 반복하는 스캔 변환 동작은 상기 폴리 텍스트북에서 설명되며, 이와 관련하여, 다각형에 대한 래스터 동작은 페이지 884에 설명되어 있다. 결국, 다각형(86)(도 5)의 식별에 의하여, 스캔 프로세스는 개별 화소 영역(88)의 순차적인 처리를 포함한다. 예를 들어, 다각형(86)의 아펙스(90)만이 디스플레이에 표시된다고 가정한다. 예를 들어, 다각형(86)의 하부 부분은 부분적으로 표시된 바와 같이 다른 다각형(92)에 의하여 방해될 수 있다. 상기 경우에, 도시된 화소 영역(88)과 등가인 텍셀은 제공된 페인트를 수용하기 위하여 식별된다. 전술한 바와 같이, 화소 영역(88)은 혼합 동작의 결정에 따라 스캔 변환 프로세스중에 순차적으로 처리된다. 특히, 방해 비교는 3D-표현 프로세스로부터 깊이 버퍼("z-버퍼")를 보존함으로써 이루어진다.

전술한 프로세스를 실행할 때, 제안된 협력적 프로세스는 맵핑 데이터 프로세서(26) 및 프로세서(12, 14)에 의하여 이루어진다. 전위 프로세서(12) 및 후위프로세서(14)의 동작은 공지되어 있다; 그러나, 맵핑 데이터 프로세서(26)는 조금더 고려하여야 할 필요가 있다. 이와 관련하여, 실행에 대한 광범위한 변화가 상기 프로세스를 수행함에 있어서 이용될 수 있다; 그러나, 설명을 위하여 프로세서(26)는 도 6에 도시된 형태를 취한다.

제어 유니트(100)(도 6)는 데이터 프로세스 시스템(도 1)에 대하여 설명한 동작을 제어한다. 이와 관련하여, 표시된 바와 같이, 제어 유니트(100)는 전위 프로세서(12), 후위 프로세서(14), 텍스처 메모리(18), 프레임 버퍼(16) 및 숨겨진스크린 저장부(24)에 연결된다. 또한, 제어 유니트는 비교기(102) 및 스캔 변환 유니트(104)에 대한 쌍방향 접속을 포함한다. 또한, 이들 기능은 현재 프로세서 구조의 성분에 의하여 수행될 수 있지만; 그러나 설명한 바와 같이, 제어 유니트(100)는 도 4의 질문 블록(66)에 의하여 나타나는 테스트를 수행하도록 비교기(102)를 제어한다. 어느 정도 유사하게, 스캔 변환 유니트(104)는 블록(70)에서 상세히 설명되고 블록(72, 74, 76, 78, 80)의 프로세스 단계를 포함하는 스캔 변환 프로세스를 수행한다. 따라서, 통합 시스템은 전술한 바와 같이 표시된 프로세스를 수행한다.

따라서, 컴퓨터 그래픽 시스템과 관련하여, 모델 데이터는 텍스처 맵에 의하여 맵핑된 그래픽 이미지를 전개하기 위하여 이용되며, 이와 관련하여, 페인트 또는 다른 형태의 플레쉬 데이터는 텍스처 맵으로의 혼합을 위해 이미지에 공급될 수 있다. 특히, 상기 동작은 플레쉬 맵 데이터 또는 페인트와 관련하여 모델 데이터의 테스트 단계를 포함하여 페인트를 수용하는 특정 화소 위치를 식별하기 위하여 변환 및 테스트되는 특정 모델 데이터를 식별하도록 한다. 따라서, 유용하고 편리한 시스템이 그래픽 이미지와 관련되어 이용되도록 맵에서 텍스처 또는 관련 데이터 형태를 얻기 위하여 제공된다.

이와 같이, 본 발명의 시스템은 여러 가지 목적을 위하여 유효하고 경제적인 새로운 보충 데이터(디스플레이에서의 기하학적 보충 데이터)를 얻기 위하여 컴퓨터 그래픽 시스템에서 효율적으로 이용될 수 있다. 전술한 실시예가 텍스처 맵핑에 대한 형태 또는 시스템에 관한 것이지만, 상기 시스템은 새로운 데이터를 결합하기 위한 여러 가지 다른 동작을 얻기 위하여 여러 가지로 구현될 수 있다. 또한, 전술한 실시예가 특정 엘리먼트 및 구성을 포함하지만, 여러 가지 구조 또는 프로세스의 변형중 하나가 이용될 수 있다. 따라서, 권리범위는 첨부된 청구범위에 의해서 나타난다.

Claims (11)

1. 3차원 모델과 관련된 맵을 생성하고 강화하기 위한 그래픽 컴퓨터 시스템에 있어서,

   3차원 모델 데이터를 저장하고 처리하는 모델 수단;

   디스플레이 맵으로서 보충 데이터를 저장 및 처리하는 맵 수단;

   상기 디스플레이 맵을 생성 또는 강화하기 위하여 새로운 보충 데이터를 제공하는 수단;

   상기 새로운 보충 데이터를 수신하도록 선택된 모델 데이터를 결정하기 위하여 상기 새로운 보충 데이터와 관련하여 상기 모델 데이터를 테스트하는 수단; 및

   상기 선택된 모델 데이터를 데이터 위치로 변환하고 그에 따라 상기 새로운 보충 데이터를 저장하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
2. 제 1항에 있어서, 상기 데이터를 제공하는 수단은 브러시를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
3. 제 1항에 있어서, 상기 보충 데이터는 텍스처 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
4. 제 1항에 있어서, 상기 테스트하는 수단은 상기 선택된 3차원 모델 데이터를 식별하기 위하여 상기 선택된 3차원 모델 데이터를 상기 새로운 데이터의 공간으로 변환하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
5. 제 4항에 있어서, 상기 변환하는 수단은 맵 위치 데이터를 제공하기 위하여 상기 선택된 3차원 모델 데이터를 상기 보충 데이터의 공간으로 변환하는 수단, 가시 맵 위치를 식별하기 위하여 이미지 가시도에 대한 상기 맵 위치 데이터를 테스트하는 수단 및 상기 식별된 가시 맵 위치에서 상기 새로운 가시 데이터를 상기 맵 수단에 혼합하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
6. 제 1항에 있어서, 상기 모델 수단은 다각형 형태로 3차원 모델 데이터를 저장 및 처리하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
7. 제 1항에 있어서, 상기 맵 수단은 2차원 텍스처 엘리먼트 형태로 맵 데이터를 저장 및 처리하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
8. 제 7항에 있어서, 상기 테스트 수단은 3차원 다각형을 이차원 화소(픽셀)로 변환하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
9. 제 8항에 있어서, 상기 변환 수단은 상기 선택된 3차원 모델 데이터의 다각형을 2차원 맵 데이터로 변환하는 수단 및 상기 새로운 보충 데이터를 선택적으로 저장하기 위하여 상기 2차원 맵 데이터를 스캔 변환하는 변환 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
10. 제 9항에 있어서, 상기 스캔 변환 수단은 선택된 화소의 위치를 결정하기 위하여 상기 2차원 맵 데이터를 상기 모델 데이터에 관련시키는 수단, 이미지 가시도에 대하여 상기 화소를 테스트하도록 상기 선택된 화소를 스크린 공간으로 변환하는 수단 및 상기 맵 수단에 상기 새로운 보충 데이터의 일부를 혼합하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 그래픽 컴퓨터 시스템.
11. 그래픽 이미지를 제공하도록 3차원 데이터와 관련하여 사용하기 위하여 저장된 보충 데이터 생성하고 강화하기 위한 방법에 있어서,

    그래픽 이미지를 나타내는 3차원 데이터를 저장하는 단계;

    상기 그래픽 이미지에 대한 상기 3차원 데이터와 관련된 보충 데이터를 저장하는 단계;

    보충 데이터를 강화하기 위하여 새로운 보충 데이터를 제공하는 단계;

    상기 보충 데이터와 관련된 상기 새로운 보충 데이터를 수신하도록 선택된 3차원 데이터를 식별하기 위하여 상기 새로운 보충 데이터와 관련하여 상기 모델 데이터를 테스트하는 단계; 및

    상기 선택된 3차원 데이터를 특정 데이터 위치로 변환하고 그에 따라 상기새로운 보충 데이터를 저장하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.

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