專利名稱：：在不用屬性差功能的立方貼圖中的詳細(xì)程度概算的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種在不用屬性差功能的立方貼圖中的詳細(xì)程度概算(APPROXIMATIONOFLEVELOFDETAILCALCULATIONINCUBICMAPPINGWITHOUTATTRIBUTEDELTAFUNCTION)，是有關(guān)一種在計算機(jī)繪圖系統(tǒng)中的環(huán)境貼圖(environmentalmapping)，特別是有關(guān)一種在計算機(jī)繪圖系統(tǒng)中的環(huán)境貼圖與mip貼圖(mip-mapping)。
背景技術(shù)：
：立方貼圖(cubicmapping)為其中使用如圖1A所示的立方環(huán)境貼圖(cubicenvironmentalmap)的一種反射貼圖(reflectionmapping)。立方環(huán)境貼圖是由如圖1A所示的立方體(cube)上本身各為一表面FACE0到FACE5的六個二度空間(2D)的貼圖(map)所構(gòu)成。如圖2所示，因為每一個2D的立體表面本身即為一個其上指定一詳細(xì)程度(levelofdetail，以下簡稱LOD)的mip貼圖，所以立方貼圖可與mip貼圖結(jié)合。一般而言，LOD的計算需要將紋理坐標(biāo)(texturecoordinates)(u，v)對屏幕坐標(biāo)(screencoordinates)(x，y)做微分運算且舉例而言，根據(jù)威廉(Williams，L.(1983).Pyramidalparametrics.ComputerGraphics，17(3)，1-11)的文獻(xiàn)記載，LOD的計算公式如下max((∂u∂x)2+(∂u∂y)2,(∂v∂x)2+(∂v∂y)2).]]>雖然微分值可由屬性(attributes)與透視分割(perspectivedivision)的斜率函數(shù)(slopefunction)求得，但計算該些斜率函數(shù)卻需耗用大量系統(tǒng)資源。因此，取而代之的是使用藉由取得鄰近像素(neighboringpixels)的紋理坐標(biāo)的差值(deltadifference)，而且其中屏幕坐標(biāo)差一的一種微分近似法。舉例而言，如果像素p0與p1為X方向的鄰近像素，而且像素p0與p2為Y方向的鄰近像素，則∂u∂x=u1-u0]]>且∂u∂y=u2-u0,]]>其中u0為像素p0的u坐標(biāo)，u1為像素p1的u坐標(biāo)，且u2為像素p2的u坐標(biāo)。然而，在立方貼圖中卻會發(fā)生問題。在此例中并不保證鄰近坐標(biāo)為數(shù)學(xué)定義上的連續(xù)，而如果差值必須為一合理的微分近似值時，卻需滿足此條件。因為u與v必須根據(jù)特定規(guī)則映像(mapped)，以決定立方體的那一面是應(yīng)用至一特定視角向量(viewvector)，以及因為鄰近像素的立體面可能并不相同的原因，所以此論述為真。圖3是繪示在正交坐標(biāo)系統(tǒng)中，對立方體的每一面的u，v坐標(biāo)的配置圖。在圖3中，對FACE0而言，u在-z的方向，而v則在-y的方向。對FACE1而言，u在+z的方向，而v則在-y的方向。對FACE2而言，u在+x的方向，而v則在+z的方向。對FACE3而言，u在+x的方向，而v則在-z的方向。對FACE4而言，u在+x的方向，而v則在-y的方向。對FACE5而言，u在-x的方向，而v則在-y的方向。圖4中的程序代碼片段是描述映像規(guī)則(mappingrules)。在該程序代碼片段中，每一視角向量具有一映像前數(shù)值(before-mappingvalue)(Nx，Ny，Nz)與一映像后數(shù)值(after-mappingvalue)(U，V，Major，fid)。其中，Nx，Ny，及Nz為立體表面的法線(normal)，U，V為u，v值，Major為具有最大絕對值的法線，而fid為面識別碼(faceid)。該映像理論比較每一組件法線的大小，并且決定一像素應(yīng)該屬于哪一個立體面，也就是應(yīng)該映像到哪一個立體面。特別是如果Major為負(fù)X軸，則映像后數(shù)值為(Nz，-Ny，-Nx，F(xiàn)ACE_NEG_NX)，而如果major為正X軸，則映像后數(shù)值為(-Nz，-Ny，Nx，F(xiàn)ACE_POS_NX)。圖3是繪示當(dāng)給定所示的坐標(biāo)系統(tǒng)時的立方體表面，以及每一面的u，v軸。值得注意的是，在+x與-x的表面之間，u的方向剛好相反，但是v的方向卻保持不變。在+y與-y的表面之間，v的方向剛好相反，但是u的方向卻保持不變。在+z與-z的表面之間，u的方向剛好相反，但是v的方向卻保持不變。該微分值是以下列近似方法計算所得u＝U/Majordu/dx=U+dU/dxMajor+dMajor/dx-UMajor.]]>因此，在經(jīng)過交叉相乘與約分之后du/dx=Major·(dU/dx)-U·(dMajor/dx)Major·(Major+dMajor/dx),]]>其中dU/dx＝U1-U0且dMajor/dx＝Major1-Major0。然而上述計算卻具有下列問題。我們假設(shè)當(dāng)使用正規(guī)化差值時，在不同表面的像素的法線為連續(xù)，但事實并非如此。此外，對每一像素而言，每次計算都需要使用三次乘法、兩次加法、以及一次除法，而且全都為浮點運算。這種計算的代價頗為高昂，而且其精密度受限于法線差值的近似值。因此，需要一種可避免立體表面上連續(xù)問題的改良計算方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于，提供一種用紋理(texturing)執(zhí)行立方貼圖的方法，該方法包括選擇將被映像(mapped)的鄰近像素；計算鄰近像素的法線；以及將像素的法線映像至立方體的面。其中，鄰近像素是映像至立方體的鄰近面，而且每一面都具有一識別碼，以及一個LOD與用來定義該面的mip貼圖的一對紋理坐標(biāo)。該方法更加包括根據(jù)紋理坐標(biāo)的連續(xù)調(diào)整微分值(continuity-adjustedderivatives)，計算鄰近像素的紋理坐標(biāo)的一個詳細(xì)程度(LOD)參數(shù)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其包括以下步驟選擇將被映像的復(fù)數(shù)個鄰近像素；計算該些鄰近像素的復(fù)數(shù)個法線；將該些像素的該些法線，映像至一立方體的復(fù)數(shù)個表面，其中，該些鄰近像素是映像至該立方體的復(fù)數(shù)個鄰近表面，而且每一表面都具有一識別碼、一詳細(xì)程度(LOD)號碼、及用來定義該表面的一mip貼圖的一對紋理坐標(biāo)；以及根據(jù)該紋理坐標(biāo)的復(fù)數(shù)個連續(xù)調(diào)整微分值，計算該些鄰近像素的該紋理坐標(biāo)的一詳細(xì)程度(LOD)參數(shù)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的計算一LOD參數(shù)的步驟包括根據(jù)每一該些鄰近表面的該些識別碼，得到一連續(xù)調(diào)整碼；使用該調(diào)整碼，計算該紋理坐標(biāo)的一微分近似值，該近似值包括在橫跨該些鄰近表面時維持該微分值的連續(xù)性的一調(diào)整動作；以及根據(jù)該連續(xù)性調(diào)整后的微分值，計算該LOD參數(shù)。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的連續(xù)性調(diào)整碼是得自其中包含復(fù)數(shù)個碼的一表，而且該表是用該些表面的該些識別碼做索引處理。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的紋理坐標(biāo)的該微分近似值，是根據(jù)該些鄰近像素的該些紋理坐標(biāo)的差值所得，而該連續(xù)性調(diào)整包括交換在一對紋理坐標(biāo)中的復(fù)數(shù)個坐標(biāo)。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，在計算該LOD參數(shù)之前，更加包括正規(guī)化該紋理坐標(biāo)的步驟，其中，該連續(xù)性調(diào)整包括補(bǔ)償該正規(guī)化的步驟。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的補(bǔ)償步驟包括加一或減一。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的紋理坐標(biāo)的該微分近似值，是根據(jù)該些鄰近像素的該些紋理坐標(biāo)的差值所得，且其中該連續(xù)性調(diào)整包括對該紋理坐標(biāo)的其中之一取反值。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，在計算該LOD參數(shù)之前，更加包括正規(guī)化該紋理坐標(biāo)的步驟，其中，該連續(xù)性調(diào)整包括補(bǔ)償該正規(guī)化的步驟。前述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其中所述的補(bǔ)償步驟包括加一或減一。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法。在一個對象上的鄰近像素會映像至立方體的鄰近表面，但這些鄰近表面在與每個表面相關(guān)的紋理mip貼圖中并不保證連續(xù)。因此，在映像至鄰近表面之后，會調(diào)整u與v紋理貼圖坐標(biāo)，使其保持連續(xù)，藉以確保每一鄰近表面的紋理mip貼圖都具有相同的詳細(xì)程度(LOD)。該連續(xù)調(diào)整動作包括將u坐標(biāo)與v坐標(biāo)交換，取其中之一坐標(biāo)或兩坐標(biāo)的反值。此外，如果u坐標(biāo)與v坐標(biāo)已正規(guī)化，則可藉由對調(diào)整過的坐標(biāo)執(zhí)行加一或減一的運算，補(bǔ)償其正規(guī)化。在連續(xù)調(diào)整之后，計算一微分近似值，并將其用來決定mip貼圖的LOD。接下來使用LOD執(zhí)行紋理貼圖。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明的其中一優(yōu)點為對用于立方體不同面的紋理貼圖(teXturemap)，可保持相同的LOD。本發(fā)明的另一優(yōu)點為決定LOD需要較少的計算過程。綜上所述，本發(fā)明提供了一種用紋理(texturing)執(zhí)行立方貼圖的方法，該方法包括選擇將被映像(mapped)的鄰近像素；計算鄰近像素的法線；以及將像素的法線映像至立方體的面。其中，鄰近像素是映像至立方體的鄰近面，而且每一面都具有一識別碼，以及一個LOD與用來定義該面的mip貼圖的一對紋理坐標(biāo)。該方法更加包括根據(jù)紋理坐標(biāo)的連續(xù)調(diào)整微分值(continuity-adjustedderivatives)，計算鄰近像素的紋理坐標(biāo)的一個詳細(xì)程度(LOD)參數(shù)。本發(fā)明在不用屬性差功能的立方貼圖中的詳細(xì)程度概算，具有上述諸多的優(yōu)點及實用價值，并未見有類似的設(shè)計公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實用的效果，從而更加適于實用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價值，誠為一新穎、進(jìn)步、實用的新設(shè)計。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實施，以下以本發(fā)明的較佳實施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。圖1A是繪示一個立方環(huán)境貼圖的示意圖。圖1B是繪示一個球形環(huán)境貼圖的示意圖。圖2是繪示一個mip貼圖的示意圖。圖3是繪示其中每一平面都具有u，v方向的立方體表面。圖4是列示在現(xiàn)有習(xí)知技術(shù)中所用的程序代碼片段。圖5是列示一個本發(fā)明的流程圖。圖6是列示一個用來說明本發(fā)明程序代碼的表格。圖7A與圖7B是列示根據(jù)本發(fā)明的程序代碼片段。圖8是繪示一個本發(fā)明程序代碼片段的流程圖。具體實施例方式以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的在不用屬性差功能的立方貼圖中的詳細(xì)程度概算其具體方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。因為立方貼圖在拓樸結(jié)構(gòu)上與圖1B所示的球形貼圖(sphericalmapping)相似，所以就紋理貼圖的觀點而言，立方體表面的邊界應(yīng)該平順(smooth)。這意味著橫跨立方體表面邊界的LOD也應(yīng)該相當(dāng)平順。因此，映像至不同表面的鄰近像素應(yīng)該具有相同的LOD。在本發(fā)明中，可藉由在映像之后u，v連續(xù)性的調(diào)整，取代在習(xí)知技藝中同時使用鄰近法線與微分公式的方法，而達(dá)成此目標(biāo)。圖5是繪示本發(fā)明執(zhí)行連續(xù)性的調(diào)整的步驟。首先，選擇在一個具有像素p0，p1，p2，及p3的2x2屏幕網(wǎng)格線(screengrid)中，具有法線資料為(Nx，Ny，Nz)的一像素。接下來，計算該像素的法線資料，并且將其映像至多元組(tuple)(U，V，Major，fid)，在此之后u與V即已被正規(guī)化(normalized)至范圍。此刻，如果在紋理中使用mip貼圖，則根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)性調(diào)整，計算du/dx與dv/dx的差值，在此之后mip貼圖的LOD即被決定，并且用于紋理貼圖。為執(zhí)行連續(xù)性的調(diào)整，必須考慮三種范例。在第一個范例中，鄰近像素具有不同u值，而這些數(shù)值的差異僅在于符號不同。舉例而言，u1＝Nx/Nz但u0＝-Nx/Nz。因此，du/dX＝u1-(-u0)即為良好的近似值。另一種情況是該數(shù)值可能會在不同表面之間跳轉(zhuǎn)(jump)。在此例中，du/dx＝1+u1-(-u0)。在第二個范例中，鄰近像素的u與v值互相對調(diào)(swapped)，亦即u1值＝Nx/Nz變?yōu)镹y/Nz。在此例中，du/dX＝u1-V0即為良好的近似值。在第三個范例中，鄰近像素的v與Major值互相對調(diào)，亦即u1值＝Nx/Nz變?yōu)镹x/Ny。在此例中，因其位于表面邊界，所以Nz＝Ny，du＝u1-u0即為良好的近似值。所有包含表面更動的其它范例皆為上述范例的各種組合。因此，橫跨表面邊界的紋理坐標(biāo)調(diào)整會包含求反值(negation)與u/v交換的組合運算。實際上，首先會計算u/v值，接下來將其正規(guī)化至范圍，并且再計算其差值。紋理坐標(biāo)調(diào)整可能更加包括一個第三運算，也就是加/減運算，藉以補(bǔ)償正規(guī)化處理。為了簡化可實現(xiàn)本發(fā)明功能的硬件，橫跨表面邊界的紋理坐標(biāo)差值調(diào)整所需的運算會被列表(tabulated)處理。如果兩個鄰近像素具有不同表面，則該表具有一個做為差值調(diào)整的運算碼(operationcode)。該表是如圖6所示。表格項目的位定義是在表下所列示。位0代表U與V交換，位2∶1為指示的不轉(zhuǎn)換(noflip)、轉(zhuǎn)換U(flipU)、轉(zhuǎn)換兩者(flipboth)，或轉(zhuǎn)換V(flipV)的編碼，位3為是指示需要加法的位，位4指示u或v值，而位5指示加法或減法。請參考圖3所示可更加容易了解該表的內(nèi)容。舉例而言，如果鄰近像素具有表面+x與+y，則+x表面的u，v軸方向必須調(diào)整為與+y表面重合，以保持其連續(xù)性。這種調(diào)整需要交換u，v軸，以使得v軸方向轉(zhuǎn)換。該表指示X＝＞Y的正確碼為。該表項目的最低位(位0)是指示u與v為已交換，接下來的兩位(位2，1)是指示v為已轉(zhuǎn)換，接下來的位(位3)是指示需要加法運算，而位5與4是指示u為加法的運算主體。另一方面，轉(zhuǎn)態(tài)(transition)Y＝＞X與其類似但并不完全相同，其必須包括u與v(位0)交換與u方向轉(zhuǎn)換，而非v方向轉(zhuǎn)換(位2∶1)。此外，還需要一個v的減法運算，而不是u的加法運算。轉(zhuǎn)態(tài)Y＝＞X的正確碼為[111011]。圖6所示的表格是為圖7A與圖7B的程序代碼片段所用。該表格首先會對用來選擇第一個鄰近像素的表面的一個最低6位，與一個用來選擇第二個鄰近像素的表面的一個最高6位，執(zhí)行索引處理(indexed)。舉例而言，如果要存取cube_adj_table[4，3]，則第一鄰近像素的表面為+Z，且第二鄰近像素的表面為-Y。請參閱圖7B所示的程序代碼片段與圖8所示的流程圖，是使用圖6的表格來執(zhí)行本發(fā)明的連續(xù)性的調(diào)整。在該程序代碼片段中，特定的布爾變量(Booleanvariables)，如swap_UV，flip_UV，add2_UV，及sub2_UV，會在將表格以鄰近像素的表面識別碼做索引處理之后計算出。如以上所述，如果鄰近像素映像至+X與+Y表面，則會從表格中選出cube_adj_table＝0x0f＝。接下來測試swap_UV變量的真?zhèn)?。如果swap_UV為真且為類型1的范例，或swap_UV為假且為類型0的范例，則u值會指定給ret。反之，v值會指定給ret。如果flip_UV為真，則ret值會調(diào)整為1.0減去其值之值。此運算是轉(zhuǎn)換u或v坐標(biāo)的符號。接下來，如果add2_UV為真，則ret值會加一。反之，如果sub2_UV為真，則ret值會減一。最后一個運算是調(diào)整邊界跳轉(zhuǎn)(當(dāng)使用到正規(guī)值時)。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其包括以下步驟選擇將被映像的復(fù)數(shù)個鄰近像素；計算該些鄰近像素的復(fù)數(shù)個法線；將該些像素的該些法線，映像至一立方體的復(fù)數(shù)個表面，其中，該些鄰近像素是映像至該立方體的復(fù)數(shù)個鄰近表面，而且每一表面都具有一識別碼、一詳細(xì)程度(LOD)號碼、及用來定義該表面的一mip貼圖的一對紋理坐標(biāo)；以及根據(jù)該紋理坐標(biāo)的復(fù)數(shù)個連續(xù)調(diào)整微分值，計算該些鄰近像素的該紋理坐標(biāo)的一詳細(xì)程度(LOD)參數(shù)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的計算一LOD參數(shù)的步驟包括根據(jù)每一該些鄰近表面的該些識別碼，得到一連續(xù)調(diào)整碼；使用該調(diào)整碼，計算該紋理坐標(biāo)的一微分近似值，該近似值包括在橫跨該些鄰近表面時維持該微分值的連續(xù)性的一調(diào)整動作；以及根據(jù)該連續(xù)性調(diào)整后的微分值，計算該LOD參數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的連續(xù)性調(diào)整碼是得自其中包含復(fù)數(shù)個碼的一表，而且該表是用該些表面的該些識別碼做索引處理。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的紋理坐標(biāo)的該微分近似值，是根據(jù)該些鄰近像素的該些紋理坐標(biāo)的差值所得，而該連續(xù)性調(diào)整包括交換在一對紋理坐標(biāo)中的復(fù)數(shù)個坐標(biāo)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于在計算該LOD參數(shù)之前，更加包括正規(guī)化該紋理坐標(biāo)的步驟，其中，該連續(xù)性調(diào)整包括補(bǔ)償該正規(guī)化的步驟。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的補(bǔ)償步驟包括加一或減一。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的紋理坐標(biāo)的該微分近似值，是根據(jù)該些鄰近像素的該些紋理坐標(biāo)的差值所得，且其中該連續(xù)性調(diào)整包括對該紋理坐標(biāo)的其中之一取反值。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于在計算該LOD參數(shù)之前，更加包括正規(guī)化該紋理坐標(biāo)的步驟，其中，該連續(xù)性調(diào)整包括補(bǔ)償該正規(guī)化的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法，其特征在于其中所述的補(bǔ)償步驟包括加一或減一。全文摘要本發(fā)明是有關(guān)于一種在不用屬性差功能的立方貼圖中的詳細(xì)程度概算。本發(fā)明提供一種用紋理執(zhí)行立方貼圖的方法。在一個對象上的鄰近像素會映像至立方體的鄰近表面，但這些鄰近表面在與每個表面相關(guān)的紋理mip貼圖中并不保證連續(xù)。因此，在映像至鄰近表面之后，會調(diào)整u與v紋理貼圖坐標(biāo)，使其保持連續(xù)，藉以確保每一鄰近表面的紋理mip貼圖都具有相同的詳細(xì)程度(LOD)。該連續(xù)調(diào)整動作包括將u坐標(biāo)與v坐標(biāo)交換，取其中之一坐標(biāo)或兩坐標(biāo)的反值。此外，如果u坐標(biāo)與v坐標(biāo)已正規(guī)化，則可藉由對調(diào)整過的坐標(biāo)執(zhí)行加一或減一的運算，補(bǔ)償其正規(guī)化。在連續(xù)調(diào)整之后，計算一微分近似值，并將其用來決定mip貼圖的LOD。接下來，使用LOD執(zhí)行紋理貼圖。文檔編號G06T15/20GK1624722SQ20041000464公開日2005年6月8日申請日期2004年2月20日優(yōu)先權(quán)日2003年2月20日發(fā)明者廖群峰,洪洲申請人:威盛電子股份有限公司