專利名稱：通過平面多邊形到多面體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行立體繪圖的設(shè)備及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及立體繪圖技術(shù)，具體而言，本發(fā)明的內(nèi)容涉及通過平面多邊形到多面體的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換進(jìn)行立體繪圖的設(shè)備及方法，以及多面體數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)。
但是，上述受繪體坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)處理等操作所需計算量大，會使繪圖速度降低。
本發(fā)明的目的還在于提供可記錄由平面多邊形數(shù)據(jù)生成的多面體數(shù)據(jù)的記錄介質(zhì)，以實現(xiàn)立體繪圖設(shè)備的高速立體繪圖。
一方面，本發(fā)明的立體繪圖設(shè)備包括通過將平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值代入多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、將平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值代入多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值、以及將一給定值代入多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的方式，把平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換單元；以及根據(jù)由轉(zhuǎn)換單元所生成的多面體數(shù)據(jù)繪制立體圖的繪圖單元。
由于轉(zhuǎn)換單元僅以坐標(biāo)值替代的簡單方式從平面多邊形數(shù)據(jù)生成多面體數(shù)據(jù)，因此不必進(jìn)行生成多面體數(shù)據(jù)的復(fù)雜的運算處理，立體繪圖設(shè)備便可高速進(jìn)行立體圖的繪制。
另一方面，本發(fā)明的立體繪圖方法包括通過將平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值代入多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、將平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值代入多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值以及將一給定值代入多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的方式，將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多面體數(shù)據(jù)的步驟，和依據(jù)所生成的多面體數(shù)據(jù)繪制立體圖的步驟。
由于多面體數(shù)據(jù)只是以簡單的坐標(biāo)值替代方式由平面多邊形數(shù)據(jù)生成的，因此不必進(jìn)行為生成多面體數(shù)據(jù)的復(fù)雜的運算處理，便可高速繪制立體圖。
再一方面，記錄從平面多邊形數(shù)據(jù)生成的多面體數(shù)據(jù)的計算機可讀取的記錄介質(zhì)，多面體數(shù)據(jù)包括以平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值代替多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、以平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值代替多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值以及以一給定值代替多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的多個多面體數(shù)據(jù)。
因此，不必變更傳統(tǒng)的立體繪圖設(shè)備，便可以高速繪制立體圖。
本發(fā)明的上述及其它目的、特點、側(cè)重面和優(yōu)點可從以下的詳述通過結(jié)合附圖將更清楚地看到。
圖2是繪圖單元4詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說明框圖。
圖3A和3B是基于本發(fā)明實施方式1立體繪圖設(shè)備的多面體繪制的說明圖。
圖4是本發(fā)明實施方式2的立體繪圖設(shè)備結(jié)構(gòu)的示意框圖。
圖5是本發(fā)明實施方式3的立體繪圖設(shè)備結(jié)構(gòu)的示意框圖。
平面多邊形數(shù)據(jù)1由X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值所定義，不具有表示縱深的Z值。2D/3D轉(zhuǎn)換設(shè)備2，以平面多邊形數(shù)據(jù)1的Y坐標(biāo)值替代代表縱深的多面體數(shù)據(jù)3的Z坐標(biāo)值，以“0”替代多面體數(shù)據(jù)3的Y坐標(biāo)值。同時，平面多邊形數(shù)據(jù)1的X坐標(biāo)值無變化地作為多面體數(shù)據(jù)3的X坐標(biāo)值使用。
圖2是

圖1所示的繪圖單元4詳細(xì)結(jié)構(gòu)的說明框圖。繪圖單元4包括對多面體數(shù)據(jù)3進(jìn)行一系列幾何運算的幾何運算單元5；依據(jù)從幾何運算單元5輸出的運算處理后的頂點數(shù)據(jù)進(jìn)行一系列繪圖處理的立體繪圖單元6；以幀圖像方式存貯由立體繪圖單元6生成的象素數(shù)據(jù)的象素存貯器7；顯示存貯在象素存貯器7中象素數(shù)據(jù)的顯示單元8。
幾何運算單元5對多面體數(shù)據(jù)3進(jìn)行幾何運算，并向視見區(qū)輸出構(gòu)成被坐標(biāo)轉(zhuǎn)換的原物體每個多邊形的頂點數(shù)據(jù)，例如頂點坐標(biāo)數(shù)據(jù)。
立體繪圖單元6依據(jù)從幾何運算單元5輸出的頂點坐標(biāo)數(shù)據(jù)，生成構(gòu)成原物體每個多邊形的象素數(shù)據(jù)，并將生成的象素數(shù)據(jù)寫入象素存貯器7。每當(dāng)由立體繪圖單元6寫入相當(dāng)于1幀的象素數(shù)據(jù)時，顯示單元8便從象素存貯器7讀取象素數(shù)據(jù)，并連續(xù)顯示。
幾何運算單元5包括造型變換/可見區(qū)變換單元51，用于在造型坐標(biāo)系中定義應(yīng)繪制的立體形狀，并將在造型坐標(biāo)系中所定義的立體形狀變換為完全坐標(biāo)系的方式，從而將該形狀置入一空間內(nèi)，進(jìn)而確定視見區(qū)位置和可視線方向等的立體形狀的投影條件，變換為可視區(qū)中的立體形狀；光線計算單元52，用于計算通過造型變換/可見區(qū)變換單元51變換了的立體形狀的光線亮度；透視變換/視見區(qū)變換單元53，用于對成為目標(biāo)的立體形狀進(jìn)行透視變換，對可視區(qū)進(jìn)行視見區(qū)變換。
另外，立體繪圖單元6包括多邊形建立單元61，用于計算多邊形頂點坐標(biāo)的差分并輸出多邊形頂點間的傾斜度；邊緣生成單元62，用于參照從多邊形建立單元61輸出的多邊形頂點間的傾斜度，以便在多邊形頂點間生成邊緣；掃描線變換單元63，用于將各個多邊形根據(jù)邊緣生成單元62所生成的多邊形的邊緣，轉(zhuǎn)換為象素組；象素生成單元64，用于生成每個多邊形內(nèi)的象素數(shù)據(jù)；裁減測試單元65，用于刪除未進(jìn)入顯示范圍的象素；模板測試單元66，用于確定每個象素是否成為了繪圖目標(biāo)；Z比較單元67，用于比較多邊形的Z值，以確定是否是應(yīng)該繪制在顯示圖像平面上的多邊形；α混合單元68，用于參照代表透明度的α值合成前后多邊形的顏色數(shù)據(jù)。
圖3A和3B對如何顯示由平面多邊形數(shù)據(jù)生成的多面體數(shù)據(jù)進(jìn)行了圖示說明。圖3A表示無更改的平面多邊形數(shù)據(jù)，每個多邊形都依據(jù)X坐標(biāo)值和Y坐標(biāo)值被顯示。圖3B表示在立體空間內(nèi)的平面上所顯示的平面多邊形數(shù)據(jù)。如圖3B所示，X坐標(biāo)值代表橫向坐標(biāo)位置信息，Z坐標(biāo)值代表縱深方向位置信息，而代表高度方向位置信息的Y坐標(biāo)值被設(shè)為“0”。
因此，通過上述方式進(jìn)行變換，可將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)。通過使繪圖單元4利用所轉(zhuǎn)換的多面體數(shù)據(jù)進(jìn)行繪制，可以獲得圖3B所示的多面體顯示。這里，圖3A所示的平面多邊形數(shù)據(jù)坐標(biāo)值21a、22a和23a，被轉(zhuǎn)換為圖3B所示的多面體數(shù)據(jù)坐標(biāo)值21b、22b和23b。同時，雖然用“0”替代了多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值，用其它的給定值替代多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值也可以。
如上所述，采用本實施方式的立體繪圖設(shè)備，2D/3D轉(zhuǎn)換單元2可將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)，因而，可用立體繪圖單元4方便地繪制多面體。此外，2D/3D轉(zhuǎn)換單元2，因為是通過以平面多邊形數(shù)據(jù)1的Y坐標(biāo)值替代表示多面體數(shù)據(jù)的深度的Z坐標(biāo)值，和以“0”替代Y坐標(biāo)值的方式生成多面體數(shù)據(jù)，因此就不必進(jìn)行復(fù)雜的運算處理，從而提高了立體繪圖設(shè)備的處理速度。
2D/3D轉(zhuǎn)換單元2，將平面多邊形數(shù)據(jù)1轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)3，并將數(shù)據(jù)3記錄到記錄介質(zhì)9上。該記錄介質(zhì)9，包括CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、磁光盤、存貯卡等介質(zhì)。數(shù)據(jù)讀取單元10，是為從記錄介質(zhì)9讀取多面體數(shù)據(jù)的機構(gòu)，例如，如果記錄介質(zhì)9是CD-ROM的話，則它相當(dāng)于CD-ROM驅(qū)動器。毋庸質(zhì)疑，記錄介質(zhì)9可以與立體繪圖設(shè)備分開單獨生產(chǎn)和投放市場。
如上所述，根據(jù)本實施方式的立體繪圖設(shè)備，2D/3D轉(zhuǎn)換單元2將平面多邊形數(shù)據(jù)1轉(zhuǎn)換成多面體數(shù)據(jù)3，并將數(shù)據(jù)3記錄在記錄介質(zhì)9上，這樣就不需要為生成多面體數(shù)據(jù)而進(jìn)行復(fù)雜的計算處理，從而使提高立體繪圖設(shè)備的處理速度成為可能。此外，傳統(tǒng)的立體繪圖設(shè)備不用加改動便可用于高速立體繪圖。
2D/3D轉(zhuǎn)換單元2，將由數(shù)據(jù)讀取單元10所讀取的平面多邊形數(shù)據(jù)1轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)3，并將數(shù)據(jù)3輸出到繪圖單元4。記錄介質(zhì)9，包括CD-ROM、磁光盤、存貯卡等的介質(zhì)。數(shù)據(jù)讀取單元10，是從記錄介質(zhì)9讀取多面體數(shù)據(jù)的機構(gòu)，例如，如果記錄介質(zhì)9是CD-ROM，則它就相當(dāng)于CD-ROM驅(qū)動器。這里，記錄介質(zhì)9相當(dāng)于記錄平面多邊形數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)記錄介質(zhì)。
如上所述，根據(jù)本實施方式的立體繪圖設(shè)備，2D/3D轉(zhuǎn)換單元2將平面多邊形數(shù)據(jù)1轉(zhuǎn)換為多面體數(shù)據(jù)3，并將數(shù)據(jù)3輸出到繪圖單元4，這樣就不必為生成多面體數(shù)據(jù)而進(jìn)行復(fù)雜的運算處理，從而使立體繪圖設(shè)備的處理速度得以提高。此外，由于數(shù)據(jù)讀取單元10讀取記錄在記錄介質(zhì)9的平面多邊形數(shù)據(jù)，因此記錄平面多邊形數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)記錄介質(zhì)仍可以使用。
雖然對本發(fā)明作了詳細(xì)的文字和插圖說明，但我們清楚地知道所采用的只是圖解和舉例方式，而不是限制方式。本發(fā)明的精神和應(yīng)用范圍只受后附各權(quán)利要求條款的限制。
權(quán)利要求
1.一種立體繪圖設(shè)備，包括轉(zhuǎn)換單元(2)，用于通過以平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、以平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值、和以一給定值替代多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的方式，將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多面體數(shù)據(jù)；繪圖單元(4)，用于依據(jù)由所述轉(zhuǎn)換單元(2)而獲得的多面體數(shù)據(jù)繪制立體圖。
2.權(quán)利要求1記載的立體繪圖設(shè)備，其特征在于所述繪圖單元(4)包括幾何運算單元(5)，用于生成多面體的頂點數(shù)據(jù)；立體繪圖單元(6)，用于以由所述幾何運算單元(5)所生成的多面體頂點數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制所述多面體。
3.權(quán)利要求1記載的立體繪圖設(shè)備，其特征在于所述立體繪圖設(shè)備還包括讀取單元(10)，用于讀取記錄在記錄介質(zhì)(9)的所述平面多邊形數(shù)據(jù)，并將讀取的數(shù)據(jù)輸出到所述轉(zhuǎn)換單元(2)。
4.權(quán)利要求3記載的立體繪圖設(shè)備，其特征在于所述繪圖單元(4)包括幾何運算單元(5)，用于生成多面體的頂點數(shù)據(jù)；立體繪圖單元(6)，用于以由所述幾何運算單元(5)所生成的多面體頂點數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)繪制所述多面體。
5.一種立體繪圖方法，包括以下步驟轉(zhuǎn)換步驟，通過以平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、以平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值、以及以一給定值替代多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的方式，將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多面體數(shù)據(jù)；繪制立體圖形步驟，依據(jù)所述得到的多面體數(shù)據(jù)繪制立體圖形。
6.權(quán)利要求5記載的立體繪圖方法，其特征在于所述繪制立體圖形步驟包括生成多面體頂點數(shù)據(jù)的步驟；以所述生成的多面體頂點數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，繪制所述多面體的步驟。
7.權(quán)利要求5記載的立體繪圖方法，其特征在于所述立體繪圖方法還包括在所述轉(zhuǎn)換步驟前，讀取記錄介質(zhì)中所記錄的平面多邊形數(shù)據(jù)。
8.權(quán)利要求7記載的立體繪圖方法，其特征在于所述繪制立體圖形步驟包括生成多面體頂點數(shù)據(jù)的步驟；以所述生成的多面體頂點數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，繪制所述多面體的步驟。
9.一種記錄從平面多邊形數(shù)據(jù)生成的多面體數(shù)據(jù)的計算機可讀取的記錄介質(zhì)，其中所述多面體數(shù)據(jù)包括以平面多邊形數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的X坐標(biāo)值、以平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值，以一給定值替代多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的大量的多面體數(shù)據(jù)。
全文摘要
2D/3D轉(zhuǎn)換單元(2),通過以平面多邊形數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值替代多面體數(shù)據(jù)的Z坐標(biāo)值,以“0”替代多面體數(shù)據(jù)的Y坐標(biāo)值的方式,將平面多邊形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成多面體數(shù)據(jù)。并且,繪圖單元(4)根據(jù)由2D/3D轉(zhuǎn)換單元(2)所轉(zhuǎn)換的多面體數(shù)據(jù)繪制立體圖。由于2D/3D轉(zhuǎn)換單元(2)只是以簡單的坐標(biāo)值替代方式從平面多邊形數(shù)據(jù)生成多面體數(shù)據(jù),因此不需要進(jìn)行為生成多面體數(shù)據(jù)的復(fù)雜運算,從而立體繪圖設(shè)備便可以高速繪制立體圖。
文檔編號G06T15/00GK1350266SQ0112579
公開日2002年5月22日 申請日期2001年8月24日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月19日
發(fā)明者森脅升平 申請人:三菱電機株式會社