TW411431B - Anisotropic texture mapping using silhouette/footprint analysis in a computer image generation system - Google Patents
Anisotropic texture mapping using silhouette/footprint analysis in a computer image generation system Download PDFInfo
- Publication number
- TW411431B TW411431B TW087119264A TW87119264A TW411431B TW 411431 B TW411431 B TW 411431B TW 087119264 A TW087119264 A TW 087119264A TW 87119264 A TW87119264 A TW 87119264A TW 411431 B TW411431 B TW 411431B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- texture
- footprint
- pixel
- patent application
- space
- Prior art date
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/04—Texture mapping
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Processing Or Creating Images (AREA)
Description
411431 ____— 五、發明說明(1) —本應用被引導至一電腦影像產生(cig _形加速器,用在以二 系統,也參考到 '、象以及’更特定於以創新的方法 表三維(3D)的 性的映射到每個顯示圖+ ^ 、置來將紋理各向異 CIG顯示器上每-個景圖象素之對形成,最好是即時的, 每個顯示空間圖素做輪邱八 固多邊形之每—個所需的 發明背景 ⑸廓刀#,以具有計算效率的方式。 眾所皆知的提供一電腦 理’爽在2 D顯示哭p a L。 王示、''元以及結合的處 產生3 D影像的圖像;每—畢象可 含好幾千個(通常,超過—百M 母不象叮此包 圖I —阅车士 百萬個)的個別圖像元件,稱為 T二二 到代表3D物件空間之2D影像空間中 物:視覺屬性,接著可由位在相對於此 ^件-特疋方向的觀察者所看見。此物件本身係從一已知 的觀察點來觀察,纟因而可由一組平面多邊形來表示,其 可能是紋理,#由投射在紋理空間,來在顯示之前以選定 紋理模式的紋理元件(texel)加以迴旋。不同角度的nG紋 理多邊形處理可藉有參考可用教科書或之前的專利文件 4,727,365( ’包含有美國專利高等視訊物件產生器,1988 年2月2 8日刊出)以及美國專利4,g 7 4,1 7 6 (近距離的微紋 理,1 9 9 0年11月2 7日刊出),這兩者均指定給本發明的委 託人亚在與所有在此引用的參考—起做一併的整體參考。 可察覺到大部分用在即時與互動繪圖系統的紋理映射方 法無法達到在物件的淺薄觀察角度(相對於此物件多邊形 的平面)之優良紋理映射,也就是,要描繪的物件有高觀
第5頁 _UlAU_ 五、發明說明(2) 察比例(也就是有高投射角 ,^ ^ ίίΐ! 例有道路中心的白線",問題:現 實世界中,斷續的白色路 τ们曰踝 — 约彳η芷ρ e —上々 、濃為-系列的白色線段,母段大 ’門^長,而每—白色線段 =〇央尺的黑色鋪路材料。在以2D的顯示來代表3D的白 3路線將會嘗試達成兩個衝突的目標:第—,防止當觀察 看路時白線不見;以及第二,防止結果之要顯示白 妗j爍"'在此,當在路上不同組(如50英尺長)的幾個白 士 ί又之出現或消失時閃爍情形變得明顯。這些問題的另— 相關,例為建築物的外型改變是明顯的,當其面對觀察者 j或疋閃爍或是具有柔軟外觀在其以高觀察比例時(對觀 祭者的薄淺角度)。大部分的這些問體係肇因於對具有拉 長足跡的顯示圖素(其總是長方形的,並經常是正方形 的’影像空間中的輪廓)認定的失誤,當映射到紋理空間 時。 紋理的映射通常組織成細部層次(L〇D)集合。典型的, 此集合的每一細緻層次成份為在其上的次細緻集合成份之 2 ‘ 1降低的紋理映射;因此】層次])的.纹理映射將有4 (或 2 x2 )個紋理元件(紋理元件),次細緻層次D+1紋理映射中 的每一紋理元件。所以,在最細緻的,第一L〇d.(D = 0)映射 有一陣列的512乘512個紋理元件’次細緻LOD(D=l )為 有最多2 5 6乘2 5 6 (或2 5 6 X 2 5 6 )個紋理元件。在此範例 中 '持續這項處理直到LOD 9產生具單一個1 X 1紋理元件 的映射。
第6頁 "----1 4114S1 五 '發明 發明摘要 §
月丨J 為 I L〇D在浐&的普通紋理到圖素的映射,每一圖素的有效 算,並X且此到紋理空間時同時對該圖素的寬度及長度做計 有效LOD。#二有效的L〇D數字中的較大者被選做該圖素的 理映射並勃,下來,,選擇關連圖素的有效L0D之⑶“的兩纹 方法的其中:兩相鄰LQD紋理映射間的插補,利用3種插補 補方法為:爭皮執行來計算映射圖素值。這三種插 性插補法。 L目⑷插補法’或是雙線性插補法,三線 因為在投射到紋理六 度被利用來决定圖素:i:故m圖素的較大寬度或長 效大小被強迫在豆長产命工間l〇d,投射圖素的有 大小。這些紋理方法的方向上有相同的紋理空間 總是在兩方向上與紋理空$方性的,因為映射圖素的LOD (最好是正方形)影像空間圖】^。然而,當正規的長方形 察軸角度(本身垂直於影俊’、二射到歪斜到某個相對於觀 邊形時’ ®為淺薄的投射二頁示f間平面)的物件空間多 的圖素都變的拉長;如果、又每個技射的或(紋理)映射 對於較小的投射的拉長(較大的投射尺寸相 1 )眾所周知的等方性程序起出某個選定的限制(例如3: 不能適用。這是各向異性的J用長度等於寬度的假設,則 寸1及與之結合的LOD,無':/兄’其中投射圖素的足跡尺 效果情形下使在兩個方向上ϋ不造成不想要的人工視覺 非常冀望可提供各向異性4纟目同。、 的...文理方法,其考慮到在紋理
411431 五、發明說明(4) 空間中投射圖素的拉長形狀。幾種方法(通常是非即時系 統)可以這樣的做到,其為兩大類中的一類:1 )以紋理值 來迴旋圖素紋理空間投射,產生非常正確但計算成本非常 高之結果的方法;以及2)利用預先處理及預先篩濾的紋理 映射,其需要較少的計算成本但也具有較少的彈性及準確 性,及更多記憶體要求的方法。 因為曰益增加對可用於即時及互動系統之越來越多不同 紋理映射的需求,越少的記憶體要求越好。在過去,曾建 議過其他提供各向異性紋理的設計(例如,在十年前由我 們的前任模擬小組使用最多的程序,在只有單一較大各向 異性圖素的對角線上取樣紋理)至今已發現所提供的是不 具效率之各向異性紋理問題的解決方案或是太耗費成本 (以或是必要硬體或是計算時間來表示)σ 因此,急切需要提供創新的方法及裝置來將紋理各向異 性的映射到措由以具有計算效率的方式形成,隶好是即時 的,CIG顯示器上每一個景象之複數個多邊形之每一個所 需的每個顯示圖素。 發明簡述 根據本發明,用以將各向異性的映射紋理資訊到以具有 計算效率方式形成C I G顯示器上每一個景象所需要之每個 圖素的方法,利用每個轉換圖素的足跡,於映射到此紋理 陣列時,來決定同時具有相對長度及相對寬度的各向異性 紋理空間區域,其中完整的紋理元件及紋理元件部份為圖 素足跡所涵蓋。利用一組描述特定圖素足跡的非正規化線
五、發明說明(5) ----- 性方程式來決定該圖I q 該投射的圖素足跡所的:個,理元件是否被 外)。藉由利用等方二3或:排斥,就疋在其内或其 於非常高的觀察比例(;2;:二而)㈣其只是用 、艰吊大於7U )),此方法分却# ”部:理元件或部份紋理元件的計算,從而決定圓素的 顏”。因為所有的值係遞增性的決定, :叶需要^其某些值’接著以簡單的遞增程序來計算那此 。]為2或更户的=人—紋理元件’每個次-紋理元件也可決 出是在此圖素足跡之内或之外,而允許有更正確的紋理映 Ϊ二2被㈣到較其可能表示之有效L〇D為高的解析' 理°、 ' . 此杈射的圖素重疊了所有方向中的幾個紋 面Ϊ :射ί :目的在提供創新的方法及裝置來利用 理/ 輪廓刀析獲得影像空間圖素的各向異性之紋 明及目前較佳的具體實例之結合詳細說 很明顯‘。及其他目的將對熟習此技藝的人而言是 圖示簡述 觀=ai 中觀察者==螢幕平面來平頭式 的背景;$的寻長觀點’龙可用在辨別本發明之方法 圖1 b為部份 故理空間的平面圖,在其上顯 示背投射 之等
411431_ 五、發明說明(6) 長空間圖素的足跡; 圖2為本發明方法的一目前較佳具體實例的流程圖; 圖2a為顯示空間螢幕與之上圖素輪廓及部份的紋理空間 陣列與之上投射圖素足跡的靠在一起之比較; 圖2 b 為紋理空間之一觀點,利用投射圖素及某些空間 延伸,並可用來識別使用本發明之方法所需要的幾個觀 念; 圖2 c 為具有投射圖素的紋理空間及本發明方法所加限 制方塊的另一個觀點; 圖2 d為紋理空間中的圖素足跡之觀點,顯示四條限制 線,由之產生本發明方法所用的非正規化線性方程式; 圖2 e 為一組細分的紋理元件,說明所要處理的每一紋 理元件之4,9及1 6用法,以產生較好的紋理解析度;以及 圖3為實現較佳方法之一可能硬體的設計方塊圖。 目前之較佳具體實例的詳細說明 開始先參考圖1 a,在觀察點I 0上之一觀察者0,檢視顯 示平面1 1 ,其為轴I 及J所描述的影像,或顯示空間;這 個平靣係由一個陣列的顯示圖像元件或圖素1 1 a所組成, 該一般性陣列圖素P i j係由其個別的i及j軸的大小所主 控。一觀察線1 0 a穿過圖素1 1 a輪廓的中心1 1 c並投射為圖 素H a的足跡1 2 a的中心I 2 c,在投射到紋理空間平面1 2 時。一般,平面1 2為投射在紋理空間時的物件空間多邊形 並將有一陣列的紋理元件,或是之上的紋理元件1 2b ;此 紋理多邊形平面1 2有軸S及T,故一般陣列紋理元件Tst係
第10頁 411431 五、發明說明(7) 由其在S及T 軸上的大小所主控。可看到一般的長方形, 通常是正方形,圖素11a的輪廓將會,因為之下多邊形12 不平行於螢幕平面11,被投射到平面12成為四邊形的圖素 Pst ,足跡1 2 a有四個不相等的邊以及不相等的角,通常 不是垂直角度\ 紋理的問題可藉由參考圖lb而獲得了解,其中紋理元 件平面1 2現在垂直於閱讀者的視線,這樣圖素1 2 b的陣 列為正方形的,並最好是正方形,但此投射圖素Pu足跡 1 2a有一四邊形狀。已選擇此紋理細部層次(LOD ),這樣每 一紋理元件的大小通常小於投射圖素Pst ;因此圖素1 2 a部 份的覆蓋至少一紋理元件Tst並可能完整的覆蓋一或多個 其他的紋理元件Τ’ st。在此,S方向上的紋理元件列已從 a標示到b,而在T方向上的紋理元件行則已從1標示到8 : 足跡12a 完整的覆蓋紋理元件3c, 4c, 3d( 4d, 5d,4e, 5e及4f,但只有(可能)部份的紋理元件2b, 3b, 4b, 5b, 2c, 7c, 3e, 6e, 3f, 5f, 6f, 3g, 4g and 5g,該 每一紋理元件可有獨特的一組視覺屬性,例如顏色/透 明度的值。這個問題,如將由熟習本技藝的那些人發覺到 的,被適當的認為是所有的紋理元件造成的,抑或被特定 圖素Pst足跡12a所部份包含或是完全包含,以便決定適當 的顏色,透明度及類似的視覺屬性來在該圖素的顯示空 間點上顯示" 現在參考圖2,在此創新處理的一目前較佳具體實例 中,一 3 D電腦影像產生器(G I G)可以有一圖形處理器(其可
第11頁 411431_ 五、發明說明(8) 以是專屬的硬線邏輯引擎或是軟體程式的一般電腦)其實 現程序在流程圖2 0中顯示的等方性紋理輪廓/足跡分析。 此程序從步驟2 1開始,步驟2 3選擇下一個要描繪的多邊形 1 2 ;在此具體實例中,圖素可以針對圖形引擎提供的每一 個多邊形加以劃分群组,雖然可以同樣的利用圖素運算的 其他方法。在步驟25中,程序20 選擇在目前選定的多邊 形N中,下一個要被描繪的圖素P i j的I及J值對。這項選 擇有效的同時決定角落圖素P 1 j的影像空間座標(I,j)以 及圖素P s t的角座標(s,t),在映射到紋理空間時。同樣 參考圖2a,一選定的四個角落之四邊形圖素11a有特定的 角p 1到p 4,每個有結合的I,J座標,也就是p 1在 (il,jl),p2 is at (i2,j2),p3 在(i3,j3)而p4 在(14, j4)。顯示圖素?^.輪廓1 la轉換到紋理元件空間圖素Pst 足跡1 2a,以及每一個影像空間的角P;j係被分別的轉換到 結合的紋理空間角Pst,也就是p 1在(s 1,t 1 ),p2在 (s2,t2) ,p3 在(s3,t3)而ρ4 在(s4,t4)。 在步驟2 7,決定出圖素到紋理元件空間的斜度而在步 驟2 9中圖素足跡组成紋理元件陣列。如圖2 b中顯示,找 到此映射斜度,從螢幕空間到紋理空間;找到相對於第一 角落(sl,tl)的空間偏導函數5s/ 及5t/ 5i並找到相 對於第二角落(S2,t2)的空間偏導函數5s/5j及 6t/ 5j。特定的這些偏導函數,每一圖素的座標(i,j) 可以被映射(該映射由符號所表示)到紋理空間的 ?(0),也就是口({1,」’1)->口(31,士1);口(^2,』’2)->
第12頁 411431_______ 五、發明說明(9) p(s2,t2) ; p(i3,j3) -> P(s3,t3);及p(i4,j4)-> P(s4,t4)。如果第一角落(s丨,tl)係由稍微過長的投射轉 換處理的話,其他三個角落可藉由影像空間之邊長以及映 射斜度的認知而找到;在一般的情形下,其中每個具有單 , 位長度的圖素做為相關斜度項的乘數,而其他角落的位置 為: (s2,t2) = (sl + <5s/ (5i,tl+ 5t/ δ i), (s3,t3) = ( s2+ 5s/ dj,t2+ 6t/ δ]) (s4,t4) = ( si + 5 s/ (5 j, 11 + (? t/ ^ J ) 完整的紋理空間圖素投射足跡1 2 a可由這四個角落的順 序互相連接來組成。 現在同樣參考圖2c,進入步驟31來計算限制的BB方塊 1 4 ’其為一剛好接觸到在足跡的最大及最小S值及最大及 最小T值上之一角落點的方形方塊14,並因而包含圖素足 跡1 2 a。接著,在步驟3 3中,已計算限制方塊主對角線 14a,介於與之結合的方塊14對角的角落對(在此,角落 p 1及p 3)間並最接近於最遠的對角(在此’角洛pi及 p3,其比對角p2及p4還遠),其形成原來足跡12a的主對角 線1 2d ;可看見對角線丨4a通常一致於,但不相同於足跡主 對角線1 2d。因為限制方塊1 4係藉由找到每個S及T方向上 足跡的最大及最小範圍來決定,步驟31的處理可特定為· s嶋=HL^(sl,s2, s3,s4)及 smin = nun( s 1, s2, s 3 , s4) 而 Ux = ,t2, 13, 1:4)及 -
第13頁 五、發明4基\各夺丄 ~' tffiin = lin (tl, t2, t3, t4) 其max or min 分別表示接下來括號中的最大或最小的 量。在此’可看見smax =s4及s_ = Si ’而tmax = t3及 = 。從前述的,此圖形處理器可接著計算方塊S範圍
Rs =(Smax-Snin)或(s4-s〖)及方塊T 範圍 Rt =(tmax-tnin)或 (士3-L)。 限制方塊的主方向在步驟3 3中決定,藉由比較S範圍與 T範圍的最大值;範圍Rs與範圍Rt的較大.者設定了主要方 向 DM ;或是,Dmax = max(Rs,Rt)而方向,DM = RS 如果Dnax = Rs (也就是,如果Rs>Rt),或是DM = Rt如果DEax = Rt (也就是, 如果 Rt>Rs)。 接下來,進入步驟35並決定出適當的L0D " D"。要簡化 此計算,已發現四邊形1 2 a可以適當大小而具有最小視覺 誤差的平行四邊形1 2 A來近似,如果有複數個紋理元件 1 2b 覆蓋每個投射圖素足跡1 2a。因而要圖素足跡限制方 塊1 4 面積來覆蓋至少一方塊方向上的幾個紋理元件(圖 2 d);最好可以同時在兩軸方向上覆蓋複數個,雖然高觀 察比例的投射可以避免這個現象並允許只在一個軸方向上 的複數個紋理元件涵蓋。應注意該面積的各向異性方法 要有至少一個紋理元件,並最好是一較大的數目的紋理元 件’即使是在1次要的方向上,這樣才能有一真正面積的 涵蓋,而不是只在一線上的取樣涵蓋;如果固定的以高觀 察比例對之運作,次紋理元件情形的運用,在之下討論 的,一般是有保證的,這可以允許用具範圍測量做為部份
第14頁 -4H434, 五、發明說明(11) =理的第二個尺寸,並可允許消失較小的次要尺 上,在90。"V,理^牛’可能在—多邊形平面上看見邊緣
Ms/Λ 塊14的消失。計算出被方塊的S-軸邊 二?轉的紋理元件⑵數目TS並與的方塊14的 所旋轉:數目Tt M°L〇D數目D可改變而有 理數目;—旦發現良好值d,該·的適 格切記憶體巾取^在剩下的步驟巾。此紋理格 :的放置取,於此格子L0D為奇數或偶數,其為旋轉圖素 之取大數目’當最細緻的L0D D藉由檢視在紋理 二T :之—方向上涵蓋紋理元件的數目TD來加以設定, d1〆2 )<!\ax的情形成立時。典型的,會嘗試旋轉在其 較長的S及T範圍上圖素的3_5紋理元件。 在?驟37 (再次參考圖2d)中,此方法決定紋理元件 12b疋在足跡内(並因而有其包含在圖素12&中的顏色及透 明度屬性)或是在足跡的外面(並未加到遞增的圖素屬 性),藉由利用一組四個未正規化直線方程式(UNLE)L1_U 來產生粗糙映射來決定包含的紋理元件。Li_L4的每一直 線由本身的UNLE所表示,其用來決定每個紋理元件的包含 或排斥’在方塊1 4中’相對於足跡丨2a ;同時將整個(完全 包含)與部份的紋理元件丨2b相加來形成圖素足跡屬性。 利用非正規的直線方程式來決定任一點的位置,並因此 無論紋理元件是否為圖素足跡的部份,以UNLE的運算來決 定正在研究是線那一邊上的點(如每一紋理元件的中心); 如果周長點1 2 a總是繞著一致方向(如順時鐘方向)的邊線
第15頁
五、發 L上之足跡運行,接著與邊線L有已知方向(如線L的右逢) 上差距的點1 2b’將隱藏性的在圖素-測試此點1 2b’中’相 對於所有四個邊線LI -L4將決定是包含或排斥。
因此,UNLE處理中的第一步驟為產生此四個非正規化直 線方程式;目前最好是的UNLE形式為L = LQ+(Lsx Ash (Ltx Δ t)。例如第一個UNLE,假設端點(sl,tl )及 (s2,t2),之係數為 L〇 = (s2xtl)-(slxt2),Ls = (t2-tl), &Lt = (sl-s2)。這四個UNLEs的每一個因此說明圖素足跡 1 2a的一邊。每個紋理元件1 2b可加以測試來決定是在之 内或之外;如果紋理元件空間中圖素的足跡由一平行四邊 形1 2 A來近似的話’這項測試是容易的,其中平行四邊形 的4邊的每一邊為由UNLE所說明的直線;最符合的平行四 邊形1 2 A通常是在一限制方塊1 4中,有接近於較大的對角 線之主對角線1 4 a ,介於足跡1 2 a最遠對角之間。接著, 如果所有的UNLEs均產生正值的該點1 2b’的話,某一點 (如一特定的紋理元件中心1 2b’)是在足跡平行四邊形 1 2A之中。四個位元的指示字與每個要測試的點結合;每 個位元由結合順序的UNLE (例如此自有位元丨νχγζ,其中说為 弟一或L1 ’ U N L E測試的正負號’ X為同一點之L 2 /第二U N L E 測試,Y為L3 UNLE測試的正負號,而z為L4的第四UNLE測 試結果)的測試結果設定。如果四個UNLE測試的特定—個 為正值’與此點結合的4個位元中的—個設成1,反之,負 值結果產生0位元;在4個直線方程式的每一個執行這項處 理而那些值為(二進制mo或(十進制的15)的那些點被稱
第16頁 411431 五、發明說明(13) 為在此圖素足跡之内。例如,第一紋理元件中心點1 2 b ’ - 1 的UNLE結果(-- + + )或是二進制〇〇丨1 = 3的十進制並且是在 足跡12a之外,而另一中心點12b’ - 2的UNLE為( + + + + )或二 進制1 111,則是在此修改過的足跡1 2 A之内。 如果圖素足跡12a強迫是有兩組空間分開的平行邊之平 行四邊形丨2 A,有兩組具相同係數之平行直線方程式,四 個UNLE的用法可加以簡化為兩個UNLE方程式。如前面提到 的, L-LO +(Lsx Δ s)+ (Ltx Δ t) 其中,在(sa,ta)上的第一點及在(sb,tb)的另一點, △ s = sb-sa 及 Δ t = tb-ta :對於(sl,tl)及(s2, t2)這變成 L 1 二(s 2 x ) - ( s 1 x t 2 ) + (( s 1 - s 2 ) x △ s ) + ( ( ΐ 2 -11 ) χ Δ t)。一 平行於上面的直線LI的直線L3有(sl+a,tl+b)及 (s2 + a,t2 + b),其§與&為位移常數。因此,平行直線有第 一項1/〇 = (52 + 3)乂(1:1+5)-(31+8)乂(12 + 13);其相同於 L0’=L〇-(Lsxa)-(Ltxb);或L〇’=L〇 + k ;其中 k = ( Ls X a) -( Lt X b )。然而,L ’ s = Ls 而 L ’ t = Lt,所以 L ’ = L + △ 1 其中△為(a, b)位移。 在步驟3 9中,同時在s"及t 方向上類似光柵一致遞增 下,包含在足跡1 2A中的紋理元件1 2b可利用UNLEs來找到 以決定出由投射圖素足跡所包含的紋理元件中心點的數 目。如果為特定紋理元件計算出的二進制字包含全部為 1 (也就是1 1 112 ),則該紋理元件中心是被包含的並且目標
第17頁 —私4431——__ 五、發明說明(14) ' -一~~ ----— _ 紋理7L件造成傾向圖素 跡外面,而此紋理—ω λ l汉之、.文理兀件中心是在疋 左向右工作’在^ 70件"成計算。CIG的圖形處理器町由 通過整個需要的文理凡件列上(也就是改變的互值傳遞 改變),為每個^圍列數目之前(也就是,ί值的 空間中限制方塊14 : U….文埋
一個的完整方的左上方角洛開始,計算4個UNLE的每 個的兀主方裎式來決定相對於此 心點位置;右邊卞加〜 Λ <母個紋理兀仵T 存每個方程式的:元件中心點值的計算係藉由儲 …值並將儲存值遞增其結合的… 、個遮a處理跨過列地繼續;並且 後繼的列執行,遞掸旦a觉&人从的-人處理針對母個 中所有的紋理元件都已考^ Π发=t ,直到限制方塊1 4 跡中的紋理元件二其中心點m,被包含在足 ί如士 # η Γ 屬性(例如,數字)被加以處理 (例如’相加)來擭得紋理的圖素值。 力:驟紋理元件心之中心被含的紋理元件貢獻 =/Λ 式達成1111字結果,也就是為 顏色/冗度貝獻為,’反之紋理元件為,,〇ff",〇(盈 ^亮度屬性貢獻給圖素的加總。可看見的所有中心在圖 t投射足跡的加面積内的紋理元件的紋理效應,貢獻到此 圖素紋理,無論此投射圖素是高觀察比例(也就是,—* 度.或長度足跡尺寸一遠小於另一個尺寸)或是低觀察比例(見也 就是’足跡1 2a有實質上相等的寬度及長度);這項處理將 區分在大約tan1 (2T)角度的多邊形,其辛丁為選定足跡的 最大化轴(在次要袖方向上最小的關鍵尺寸是從邊緣到中
411431_ 五、發明說明(15) 心的距離,或是大於紋理元件尺寸的一半,這樣例如在原 本方形圖素的特定足跡的主要轴上產生大約5 個紋理元件 的LOD,觀察比例大約是tan KlO)或大約84° )的LOD中紋 理元件的最小數目= 步驟43適當的處理步驟41的加總,藉由平均以及類似的 選擇方法,來設定圖素紋理屬性。此屬性的設定可以在步 驟4 5中修改,取決於任何其他出現的因素,例如不同的圖 素光線效果以及類似的。該圖素之此各向異性的紋理圖素 值被儲存在C I G框換充氣中或是分開的記憶體中》在步驟 4 7中。進入步驟4 9並決定出多邊形N中剰下要描繪的圖素 數目;如果有額外的圖素,離開4 9 a並重新進入步驟2 5, 在其上圖素數目被遞增;如果目前多邊形沒有額外的圖 素,離開49b行進到步驟51。在步驟51中,為目前景象的 額外多邊形做出同類的決定;如果做完額外的多邊形工 作,離開5 1 a回到步驟2 3的處理;如果還沒有j離開5 1 b行 進到步驟5 3,其終結此紋理處理並將此處理傳遞給下一個 動作。 現在參考圖2 e,為改善紋理處理的品質,每一紋理元件 1 2b 可分割為複數個次-紋理元件1 6 ;最好的,在每個圖 素丨2 b的S及T方向上分割成相等數目互的分割,來產生s2個 次紋理元件1 6,其t在目前考慮的紋理元件1 2 b中 s = 2 , 3,4…。就像每個紋理元件1 2 b有自己的中心點 1 2 b ’,每個次纹理元件1 6有自己的中心點1 6 在此用來 決定此次紋理元件是在足跡1 2 a之内還是之外。因此,較
第19頁 -41U31_ 一 五、發明說明(if " " --------- 偏?向2將每個紋理元件分割為S2個次紋理元件,其中最好 ^ ^ ,如果s = 2,此紋理元件被分割為4個次紋理元件 a ,而如果5 = 3,則有g個次紋理元件16a_16i,而 〇 θ S~ 則有1 6個次紋理元件1 6 a- 1 6p。可理解的,爸可 分割紋理元件的每一邊的任意整數,雖然在範圍2 $ s =中的平方此陣列通常最大化細節效果而不會過度的降 低處理=輸出(因為非常大數目的次紋理^件會有過度長 的處理k間)°同樣可看見對4x4的次紋理元件陣列,利用 在主要,理平面方向上產生5個紋理元件的LOD,之下多 邊形的最大觀察角度最多可以89。; 一稍微大的觀察比 =,提供來觀察實質在其平面中的多邊形12(角度實質上 等於9 0相對於多邊形平面的垂直線,將使多邊形產生對 顯不景象影像的實質上零貢獻’這是希望的,因為9(Γ的 觀察比例使得多邊形可看見的是,,邊在最前並基本上是消 失的-不應該有任何貢獻發生)。 每個紋理元件的權重為次紋理元件被打開的數目,回應 於對四個UNLE正負號為相同形態之比較。現在每個圖素將 會有sM固比較及y組的四位元比較字(WXYZ)要考慮;如果 任一個次紋理元件的比較不是(111 1 ),則該次紋理元件不 包含在此圖素足跡丨2 a中,並不加以考慮。只有次紋理元 件的比較字為(Π Π )的此紋理元件值是被包含的並在圖素 計异中做計數。因此,例如在2 X 2分割的紋理元件中,如 果1個次紋理元件為"on"(也就是,被包含並且要計數 的)’紋理元件值為1 / 4 ;如果2個次紋理元件為ο η,紋理
第20頁 411431 五、發明說明(17) 元件值為1 / 2 ;如果3個次紋理元件為〇η,紋理元件值為 3/4 ;而如果全部4個次紋理元件為"οη”此值,當然是,1 完整的紋理元件值。這個比較在修正過的步驟3 9中做^根 據包含在足跡中的次紋理元件數目,此紋理元件被指定一 推重’其供獻給要被紋理的圖素尤紋理顏色a 如前面提到的,此LOD最好加以調整來提供;1 2a的主 轴上預定數目的連續紋理元件。有時,此限制方塊的主對 么角線1 4a大小遞減至小於一個紋理元件的長度,即使在最 ^緻的LOD中,並使用選項的箝剪。這箝剪將維持此圖素 跡的外型及矩心。此圖素足跡接著被調整大小(也就是 火大如此足跡12a可填滿這箝剪過的限制方塊H。通 : 這會發生在點1 0移動到非常接近紋理多邊形1 2 a並維 夫=紋理不致變得非常色澤不均。因此如果限制方塊的最 範圍小於最細緻LOD中的紋理元件邊長,同時放大足跡 I制方塊直到最大範圍是紋理元件的大小為止,這樣將 :足跡箝撿到-紋理元件的最小大小並以近距離觀察來 久化名此紋理元件。 現f參考圖3,而此方法可以在程式—般目的點腦上實 ^其作用如同圖形處理器,專屬的計算機器6q或是ask 提供來實現此處理及計算。從2個點計算每 =LE的係數需要使用2個數位乘法器幻個數位加法器。 準確性為方格大小的函數;τ以用整數的算術。 =空間圖素位置pi」在輸入裝置6〇a上提供,來通過 H-紋理映射裝置62的輸入62a以及到圖素斜度
第21頁 411431 五 '發明說明(18) 計算裝置64的輸入64a °裝置62有另一组的輸入6 2b來接收 摇述觀察線1 〇 a (也就是相對於觀察空間框的角度)的輸入 6〇b資料,這樣一組輸出62c可以提供資料建立紋理空間足 跡點Pst。在輸出62c上的資料連結到第一家法器裝置66的 第一组66a的輸入上,其有第二組66b的四個輸入來接收裝 置64的輸出64b之四個紋理元件空間斜度;如杲需要的 話’裝置64也可在輸入64c上接收輸入6 Ob資料。這四個加 法器裝置輸出66c分別的有四個圖素足跡點?1_?4的〔3,1:) 座標。從這些足跡點,在,入68a上有效的,最大範圍副 處理器裝置68計算&l;ax以及類似的’來決定限制方塊 14,其主方向上的尺寸14a ’其資料係經輸出68乜傳遞給除 法„。裝置7〇的第—輸入7〇a。在輸入7〇b上提供的此⑶卩方 格大小資訊被用做在輸入7〇a上主尺寸值的除數,這樣在 投::素f跡的主方向上涵蓋的紋理元件數目在輸出7〇。 ’、這個數于被當做在輸入72a上的l〇g2查表裝置72 Si」其Ϊ擇要使用的L〇D ’在輸出…上,為圖形加速 ^口纹理5己憶""裝置73的位址輸入73a。裝置73再會73b上輸 出紋,兀件/次紋理元件的内容/屬性資料。 供=:’在輸出66c上的限制方塊角落點資訊提 項。其衿屮0 4及乘法器76,組態來提供⑽LE的偏函數 這些被^也^另—個加法器裝置78來計算四個UNLEs。 心現Ϊ 比較器裝置8°的第-組輸入80a並與’另- 的輸出73b的紋理-: 之來自紋理記憶體襄置73 几半/次紋理元件資料做比較;如果紋理
第22頁 411431 五'發明說明(19) 疋件1 2b被分割成Q個次紋理元件u,Q個不 件的每—個(在此,2x2陣列的Q=4個次紋理元-人紋理元 由不同組的比裝置與UNjLE比較,在此有四個—έ句個別耜 80-1到80-4。如果次紋理元件16χ,其中分=的裝置 或d ’ UNLE字為15„ ’則該次紋理元件的顏色屬=a’ b,c 到次紋理元件累加農置82 ;在所有Q個次紋 男:進入
過後,累加器裝置輸出82a有該一紋理元件接著要:U 資料。=資料被傳遞到,加總所有紋理元件’累加器裝置 I。其九供目刖投射圖素的加總紋理元件貢獻資料到輸出 $入铋出6〇b上的圖素資料可以近—部的處理或是直接 ΪΪγ r:框緩衝器令,或是類似的,做光柵(或其他)掃 描到u G 不裝置並被觀察者10所觀察。 =t已在此詳細說明以輪廓分析的各項益形紋理映射的 1 = 及裝置之一目前較佳的具體實例,,多的變化 y二所丢沾習本技藝的人而言現在已經變得很明顯。因而 望的是只以後附的申請專利範圍來限制,而不是 以β即的方式或前述以說明方法的手段。
Claims (1)
- ,411i31_ 六、申請專利範圍 1. 一種各向異性的映射方法,用來決定用電腦映像產生 器顯示的景象中複數個圖素的每一個的紋理屬性,包含步 驟: (a) 對每一圖素,投射該圖素之一顯示空間輪廓做為 足跡到紋理空間中的至少一結合物件多邊形; (b) 調整描繪至少一多邊形的紋理元件的細部層次 (LOD)來使得投射的圖素足跡覆蓋紋理空間之選定方向上 至少一預定數目的紋理元件; (c )決定覆蓋該足跡的加總各向異性面積的累加數目 之完全及部份紋理元件; (d)從此因而累加的加總紋理元件決定該圖素的視覺 屬性;以及 (e )儲存該圖素的決定視覺屬性資訊,以便於圖素在 其結合的景象中顯示。 2. 如申請專利範圍第1項的方法,其中步驟(a)包含次步 驟:(a 1)架構此圖素足跡為覆蓋至少一多邊形的紋理元件 陣列上的四邊形;(a2)架構一紋理空間中的方塊限制此足 跡;以及(a 3 )決定限制方塊的主要方向。 3 .如申請專利範圍第2項的方法,其中次步驟(a 3 )包含 步騍為將方塊主要方向對齊於此足跡較遠的對面角對。 4. 如申請專利範圍第3項的方法,其中次步驟(a2)包含 以平行四邊形來近似此足跡的步驟。 5. 如申請專利範圍第4項的方法,其中最接近於較遠的 足跡對角線之此平行四邊形對角線被選為此塊的主要方第24頁 411431 六、申請專利範圍 向。 6. 如申請專利範圍第1項的方法,其中步驟(c)包含的次 步驟:(c 1 )架構一組非正規化直線方程式(UNLE s )來描述 紋理空間中的足跡;(c2)決定,藉由此組的UNLEs,限制 方塊中每一紋理元件的中心方向;以及(c 3 )包含在此足跡 加總的只有那些中心與此組所有UNLEs有預定關係的紋理 元件。 7. 如申請專利範圍第6項的方法,其中一組影像空間到 紋理空間的二維轉換之斜度,係用來架構此UNLEs。 8. 如申請專利範圍第7項的方法,其巾步驟(a)包含次步 驟:(al)架構此圖素足跡為覆蓋至少一多邊形的紋理元 件陣列上的四邊形;(a2)架構一紋理空間中的方塊限制此 足跡;以及(a 3 )決定限制方塊的主要方向。 9. 如申請專利範圍第8項的方法,其中次步驟(a3)包含 步驟為將方塊主要方向對齊於此足跡較遠的對面角對。 1 〇 .如申請專利範圍第9項的方法,其中次步驟(a2 )包 含以平行四邊形來近似此足跡的步驟。 1 1.如申請專利範圍第1 0項的方法,其中最接近於較遠 的足跡對角線之此平行四邊形對角線被選為此塊的主要方 向。 1 2.如申請專利範圍第6項的方法,還包含步驟:在足跡 周邊附近的預選方向上運行UNLEs ;並包含加總面積中之 一紋理元件,只有該紋理元件的UNLE結果全部是類似的選 定結果。第25頁 -411431六、申請專利範圍 ’其中每一紋理元件被 的步驟(b)-(d)為此每 1 3.如申請專利範圍第1項的方决 分割為複數個次紋理元件,而所有 一次紋理元件執行。 14. 步驟 足跡 如申請專利範圍第1 3項的方、、表 來選擇LOD使至少5個紋理元侏脅’其中步驟(b)還包含 。 吁覆蓋選定方向上的圖素 $觸圖形加速方法,組織 ‘_'胃$影像空間圖素,包含 1 5. —種選定紋理元件資料的 成複數個細部層次(L 〇 D),用來 步驟: 藉物件視覺定義對顴窣者的寻& ^ ^ a 了恍斤、在幻京象’每個物件由出現在紋 理空間中的至少一個多邊形來定墓 . ^ 夕逭办木疋義,並由一個集合的紋理 工件來覆蓋; 定義投射到此紋理物件的顯示圖素輪廓; 定義一限制方塊來覆蓋投射圖素足跡的整個面積; 選擇此紋理元件的L〇D,來使所要數目的紋理元件位於 限制方塊的主對角線上;以及 决疋在具有選定為在此足跡内並貢獻此圖素的可顯示屬 十生之幾何位置的限制方塊中所有紋理元件的加總》 16.如申請專利範圍第丨5項的方法,其中每一紋理元件 被分割為複數個次紋理元件,並包含步驟來決定次圖素對 ®素的視覺屬性的貢獻,如果次紋理元件的選定幾何位置 在此足跡内的話。 17 ‘如申請專利範圍第丨6項的方法,其中此選定的幾何 &置為要測試是否包含在貢獻集合中的次紋理元件中心。第26頁 -414434- 六、申請專"ϊΓ範圍 1 8.如申請專利範圍第1 5項的方法,其中此選定的幾何 位置為要測試是否包含在貢獻集合中的紋理元件申心。 1 9.如申請專利範圍第1 5項的方法,其中複數個非正規 化直線方程式與選定位置比較來決定此結合紋理元件是否 在貢獻集合中、 20.各向異性映射的裝置,用來決定要由電腦影像產生 器所顯示的景象中複數個圖素的每個紋理屬性,包含: 裝置,接收接著要處理之影像空間圖素(Pi i)的指定,周 來映射結合的圖素足跡到紋理空間中至少一結合物件的多 邊形; 調整裝置,用來調整紋理元件的細部層次(LOD),描繪 紋理空間中的選定方向上被至少一預定數目的紋理元件覆 蓋之該至少一多邊形; 決定裝置,用來決定覆蓋該足跡之加總各向異性面積的 全部或部份累加數目; 從累加的該加總紋理元件決定該圖素的視覺屬性之裝 置;以及 儲存裝置,用來儲存該圖素的決定出視覺屬性資訊,以 便興圖素在其結合的景象中顯示。第27頁
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US08/975,133 US6097397A (en) | 1997-11-20 | 1997-11-20 | Anisotropic texture mapping using silhouette/footprint analysis in a computer image generation system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW411431B true TW411431B (en) | 2000-11-11 |
Family
ID=25522728
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW087119264A TW411431B (en) | 1997-11-20 | 1999-03-19 | Anisotropic texture mapping using silhouette/footprint analysis in a computer image generation system |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6097397A (zh) |
JP (1) | JP4077568B2 (zh) |
CA (1) | CA2254666C (zh) |
FR (1) | FR2771201B1 (zh) |
GB (1) | GB2331905B (zh) |
TW (1) | TW411431B (zh) |
Families Citing this family (24)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6292193B1 (en) * | 1998-07-30 | 2001-09-18 | Compaq Computer Corporation | Techniques for anisotropic texture mapping using multiple space-invariant filtering operations per pixel |
US6184894B1 (en) * | 1999-01-29 | 2001-02-06 | Neomagic Corp. | Adaptive tri-linear interpolation for use when switching to a new level-of-detail map |
JP3367509B2 (ja) * | 1999-12-16 | 2003-01-14 | 株式会社セガ | 画像生成方法及びこれを用いた画像生成装置 |
US6724395B1 (en) * | 2000-03-24 | 2004-04-20 | Nvidia Corporation | System, method and article of manufacture for anisotropic texture sampling |
US6975319B1 (en) * | 2000-03-24 | 2005-12-13 | Nvidia Corporation | System, method and article of manufacture for calculating a level of detail (LOD) during computer graphics processing |
KR100393086B1 (ko) * | 2001-05-15 | 2003-07-31 | 한국과학기술원 | 서브 텍셀 수준의 면적 점유비를 이용한 이방성 텍스춰필터링 방법 및 장치 |
US7324116B2 (en) | 2002-06-20 | 2008-01-29 | Microsoft Corporation | Systems and methods for providing controllable texture sampling |
DE10242639A1 (de) | 2002-09-13 | 2004-03-25 | Sp3D Chip Design Gmbh | Verfahren zur Analyse und Modifikation eines Footprints |
DE10242640A1 (de) * | 2002-09-13 | 2004-03-25 | Sp3D Chip Design Gmbh | Verfahren zur Festlegung von Gewichtungsfaktoren für die Farbberechnung eines Farbwerts von Texeln für einen Footprint |
EP1437898A1 (en) * | 2002-12-30 | 2004-07-14 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | Video filtering for stereo images |
JP3853329B2 (ja) * | 2004-03-31 | 2006-12-06 | 株式会社コナミデジタルエンタテインメント | ゲームプログラム及びゲーム装置 |
US7486840B2 (en) * | 2004-05-28 | 2009-02-03 | Lockheed Martin Corporation | Map image object connectivity |
US7280897B2 (en) | 2004-05-28 | 2007-10-09 | Lockheed Martin Corporation | Intervisibility determination |
US7492965B2 (en) * | 2004-05-28 | 2009-02-17 | Lockheed Martin Corporation | Multiple map image projecting and fusing |
US7242407B2 (en) * | 2004-05-28 | 2007-07-10 | Lockheed Martin Corporation | Reprojecting map images using graphical techniques |
US7525543B2 (en) * | 2004-08-09 | 2009-04-28 | Siemens Medical Solutions Usa, Inc. | High performance shading of large volumetric data using screen-space partial derivatives |
US7158143B2 (en) * | 2004-12-03 | 2007-01-02 | Via Technologies, Inc. | Fast algorithm for anisotropic texture sampling |
JP4660254B2 (ja) * | 2005-04-08 | 2011-03-30 | 株式会社東芝 | 描画方法及び描画装置 |
US7737988B1 (en) * | 2005-11-14 | 2010-06-15 | Nvidia Corporation | Using font filtering engines for texture blitting |
DE602007004693D1 (de) | 2006-08-03 | 2010-03-25 | Yokohama Rubber Co Ltd | Luftreifen |
US7982741B2 (en) * | 2006-11-29 | 2011-07-19 | Microsoft Corporation | Shared graphics infrastructure |
US8064726B1 (en) * | 2007-03-08 | 2011-11-22 | Nvidia Corporation | Apparatus and method for approximating a convolution function utilizing a sum of gaussian functions |
US8538183B1 (en) | 2007-03-08 | 2013-09-17 | Nvidia Corporation | System and method for approximating a diffusion profile utilizing gathered lighting information associated with an occluded portion of an object |
US10417813B2 (en) * | 2016-12-05 | 2019-09-17 | Nvidia Corporation | System and method for generating temporally stable hashed values |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
IL72685A (en) * | 1983-08-30 | 1988-08-31 | Gen Electric | Advanced video object generator |
US4974176A (en) * | 1987-12-18 | 1990-11-27 | General Electric Company | Microtexture for close-in detail |
CA2030022A1 (en) * | 1989-11-17 | 1991-05-18 | Brian M. Kelleher | System and method for drawing antialiased polygons |
US5222205A (en) * | 1990-03-16 | 1993-06-22 | Hewlett-Packard Company | Method for generating addresses to textured graphics primitives stored in rip maps |
GB2270243B (en) * | 1992-08-26 | 1996-02-28 | Namco Ltd | Image synthesizing system |
SE502111C2 (sv) * | 1993-10-22 | 1995-08-21 | Ericsson Telefon Ab L M | Förfarande för inhämtning av anropande och anropad abonnents lägesangivelser för debiteringsändamål, i ett telesystem där den anropade abonnenten begärt samtalsförflyttning |
CA2144914A1 (en) * | 1994-04-01 | 1995-10-02 | Raymond L. Fitzgerald | Computer graphics texture paging system with fragmentary mip map selection |
US5651104A (en) * | 1995-04-25 | 1997-07-22 | Evans & Sutherland Computer Corporation | Computer graphics system and process for adaptive supersampling |
US5831624A (en) * | 1996-04-30 | 1998-11-03 | 3Dfx Interactive Inc | Level of detail texture filtering with dithering and mipmaps |
-
1997
- 1997-11-20 US US08/975,133 patent/US6097397A/en not_active Expired - Lifetime
-
1998
- 1998-11-19 CA CA2254666A patent/CA2254666C/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-20 FR FR9814646A patent/FR2771201B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-20 JP JP37518698A patent/JP4077568B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1998-11-20 GB GB9825571A patent/GB2331905B/en not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-19 TW TW087119264A patent/TW411431B/zh active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2771201B1 (fr) | 2002-10-25 |
GB2331905A (en) | 1999-06-02 |
GB2331905A9 (en) | |
US6097397A (en) | 2000-08-01 |
GB9825571D0 (en) | 1999-01-13 |
JP4077568B2 (ja) | 2008-04-16 |
GB2331905B (en) | 2002-05-15 |
JPH11250279A (ja) | 1999-09-17 |
GB2331905A8 (en) | 2002-11-13 |
CA2254666C (en) | 2010-12-14 |
FR2771201A1 (fr) | 1999-05-21 |
CA2254666A1 (en) | 1999-05-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
TW411431B (en) | Anisotropic texture mapping using silhouette/footprint analysis in a computer image generation system | |
Oliveira et al. | Relief texture mapping | |
Sigg et al. | GPU-based ray-casting of quadratic surfaces. | |
US8803879B1 (en) | Omnidirectional shadow texture mapping | |
El-Hakim et al. | A multi-sensor approach to creating accurate virtual environments | |
US6424351B1 (en) | Methods and systems for producing three-dimensional images using relief textures | |
US10593096B2 (en) | Graphics processing employing cube map texturing | |
US6680735B1 (en) | Method for correcting gradients of irregular spaced graphic data | |
Rezk-Salama et al. | Fast volumetric deformation on general purpose hardware | |
Ewins et al. | Mip-map level selection for texture mapping | |
US6469700B1 (en) | Per pixel MIP mapping and trilinear filtering using scanline gradients for selecting appropriate texture maps | |
US20030001859A1 (en) | Interactive horizon mapping | |
Hanson et al. | Interactive visualization methods for four dimensions | |
JPH0740171B2 (ja) | コンピュータ画像発生装置においてピクセルの色輝度を決定する方法 | |
Livnat et al. | Interactive point-based isosurface extraction | |
CN103247072A (zh) | 基于安卓***实现三维旋转界面的方法及装置 | |
US7113191B2 (en) | Rendering a silhouette edge | |
Wan et al. | Interactive stereoscopic rendering of volumetric environments | |
Janke | Mathematical structures for computer graphics | |
JPH07282292A (ja) | テクスチャマッピング方法及び画像処理装置 | |
Ernst et al. | Hardware-supported bump mapping | |
Romanyuk et al. | Ways to improve performance of anisotropic texture filtering | |
Lowekamp et al. | Exploring surface characteristics with interactive gaussian images (a case study) | |
Zheng et al. | Interactive Design and Optics-Based Visualization of Arbitrary Non-Euclidean Kaleidoscopic Orbifolds | |
Karhu | Displacement mapping |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
GD4A | Issue of patent certificate for granted invention patent |