專利名稱：使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及三維(3D)圖形渲染，更具體地，本發(fā)明涉及在3D圖形渲染過程中使用偏移和分色來產(chǎn)生立體視覺效果的方法和裝置。
背景技術(shù)：
3D圖形渲染管線(Rendering Pipeline)負(fù)責(zé)執(zhí)行一系列必要的步驟從而把3D場景轉(zhuǎn)換為可以在顯示器上顯示的二維(2D)圖像。3D圖形渲染管線通常大致包括以下步驟:從局部坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到世界坐標(biāo)系；從世界坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到視圖坐標(biāo)系；投影變換；和視口(viewport)變換。目前比較流行的兩大圖形應(yīng)用程序接口(API) OpenGL和Direct3D都有自己的渲染管線。為了產(chǎn)生帶給觀賞者身臨其境的體驗的立體3D圖像，傳統(tǒng)的方法是通過兩眼的視角差異，分別產(chǎn)生給左、右眼觀看的圖像，并且通過各種方式疊合這兩個圖像，使觀看者產(chǎn)生立體感受。當(dāng)要產(chǎn)生實時的立體3D圖像時，則需要實時地產(chǎn)生左、右眼的圖像，使觀看者持續(xù)感受到立體感。但是這個過程目前必須通過修改渲染管線來完成。NVidia公司的3D視覺技術(shù)就是通過大幅修改渲染管線中的驅(qū)動程序來完成的。然而這通常意味著復(fù)雜的運算。并且，要得到左眼和右眼的圖像，需要知道目前觀看者的世界位置。通過在目前觀看者的世界位置處設(shè)置兩臺虛擬的攝影機來產(chǎn)生供左、右眼觀看的左眼和右眼圖像。然而，在很多情況下，我們無法知道三維世界中觀看者的位置，所以無法取得左右眼的位置。此外，產(chǎn)生立體視覺的技術(shù)通常分為兩大類:基于眼鏡的和不基于眼鏡的?；谘坨R的立體視覺技術(shù)又包括色差式、快門式、偏光式等?；谘坨R的立體視覺技術(shù)優(yōu)點在于成本通常較低并且對觀看者的頭部運動范圍沒有特殊要求。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到上述問題，本發(fā)明提出一種使用偏移和分色來實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法和裝置。該方法和裝置在完全不知道原本三維世界中觀看者的位置的情況下，就能夠通過視口(viewport)偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果。并且，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明無需修改渲染管線中的驅(qū)動程序。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法包括:接收3D場景；對濾除了第一顏色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一 2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令；對視口進行水平偏移；對濾除了第二顏色分量的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二 2D圖像，并將所述第二 2D圖像疊合到所述第一 2D圖像上；以及輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果。對視口進行水平偏移的偏移量可以是預(yù)定的值。第一顏色可以是紅色，第二顏色可以是藍(lán)色，并且濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡?？商娲?，第一顏色可以是紅色，第二顏色可以是藍(lán)色，并且濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡。該方法是在三維圖形渲染過程中(比如在OpenGL和Direct3D的渲染管線中)執(zhí)行的，并且，疊合是通過不清除顏色緩沖器(ColorBuffer)來實現(xiàn)的。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的裝置，包括:接收裝置，用于接收3D場景；視口偏移裝置，用于對視口進行水平偏移；分色裝置，用于對濾除了第一顏色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一 2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令，并且用于對濾除了第二顏色分量的經(jīng)偏移的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二 2D圖像，并將所述第二 2D圖像疊合到所述第一 2D圖像上；以及輸出裝置，用于輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的終端設(shè)備包括上述裝置。例如，該終端設(shè)備可以是移動電話、PDA、平板電腦、膝上型計算機、桌上型計算機、TV等設(shè)備。本發(fā)明通過對視口進行水平偏移并對所執(zhí)行的3D繪圖命令進行記錄，能夠在完全不知道原本三維世界中觀看者的位置的情況下產(chǎn)生立體三維視覺效果。這樣，可以對所有原本沒有立體三維效果的畫面，產(chǎn)生適用于濾光眼鏡的立體三維視覺效果。另外，本發(fā)明不需要對渲染管線中的現(xiàn)有驅(qū)動程序進行修改。此外，本發(fā)明能夠?qū)崟r地生成通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果的2D圖像。


圖1A示出當(dāng)眼睛感覺物體呈現(xiàn)在顯示屏幕上時的左右眼投影情形；圖1B示出當(dāng)眼睛感覺物體呈現(xiàn)在顯示屏幕前方時的左右眼投影情形；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖；以及圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法的流程圖。
具體實施例方式在下面對本發(fā)明的詳細(xì)描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)，以便于充分理解本發(fā)明。但是，沒有這些具體細(xì)節(jié)也可以實施本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是很明顯的。在另外一些例子里，沒有對公知的方法、過程、部件和電路進行詳細(xì)的描述，以避免喧賓奪主、淡化了本發(fā)明的主要內(nèi)容。另外，下文中將結(jié)合特定實施例描述本發(fā)明，但本發(fā)明也可以以硬件、軟件、固件或其結(jié)合的形式實現(xiàn)。如上所述，當(dāng)要產(chǎn)生實時的立體3D圖像時，則需要實時的產(chǎn)生左、右眼的圖像，但是這個過程目前必須通過修改渲染管線來完成。并且，要得到左眼和右眼的圖像，需要知道目前觀看者的世界位置。而在很多情況下，我們無法知道三維世界中觀看者的位置，所以無法取得左右眼的位置。本發(fā)明通過對視口進行水平偏移，能夠在完全不知道原本三維世界中觀看者的位置的情況下產(chǎn)生立體三維視覺效果。這樣，可以對所有原本沒有立體三維效果的畫面，產(chǎn)生適用于濾光眼鏡的立體三維視覺效果。另外，本發(fā)明不需要對渲染管線中的現(xiàn)有驅(qū)動程序進行修改。此外，本發(fā)明能夠?qū)崟r地生成通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果的2D圖像。
以下，參考附圖來詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的一個具體實施例。圖1A和IB分別示出了當(dāng)眼睛感覺物體呈現(xiàn)在顯示屏幕上時和在顯示屏幕前方時的左右眼投影情形。通過比較兩圖可以看出，當(dāng)產(chǎn)生立體視覺時，左右眼的投影畫面有了位移(即偏移)。具體地，在圖1A中，指向左眼L的四條線段代表左眼看到屏幕(用線段AB表示)上的板子的視線，并且指向左眼R的四條線段代表右眼看到屏幕AB上的板子的視線。指向左眼L的四條線段之中外側(cè)的實線表示左眼看整個屏幕的視線邊緣(從BL到AL)，而內(nèi)側(cè)的虛線表示左眼看到板子的視線邊緣。指向右眼R的四條線段之中外側(cè)的實線表示右眼看整個屏幕的視線邊緣(從AR到BR)，而內(nèi)側(cè)的虛線表示左眼看到板子的視線邊緣。在立體紅藍(lán)鏡片上，兩眼的視線范圍在中間有重復(fù)的部分。在兩眼視線范圍重復(fù)的部分(AL到BR)中，兩條指向左眼的虛線間的部分表示左眼看到的對象在左眼畫面上呈現(xiàn)的位置，而兩條指向右眼的虛線間的部分表示右眼看到的對象在右眼畫面上出現(xiàn)的位置。兩者交疊的區(qū)域用更深的顏色來表示。如果這時候我們把左右眼的畫面進行偏移，也就是讓中間的交疊范圍變大，如圖1B所示，則左右眼觀看對象的視線交匯處就會感覺往眼睛方向前移(屏幕AB左側(cè)的對象)，這時候就會感覺原本的對象看似往眼前突出?？梢愿鷪D1A對比，利用左右眼投影畫面的位移，讓對象看起來更近一些。這表示并不需要在三維繪圖轉(zhuǎn)換成屏幕上的影像時，使用兩個攝影機來模擬左右眼的視差來產(chǎn)生立體影像。而是可以直接把屏幕上的影像分色后做左右偏移，一樣能產(chǎn)生立體感的效果。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的終端設(shè)備200的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。設(shè)備200可以是移動電話、PDA、平板電腦、膝上型計算機、桌上型計算機、TV等設(shè)備。如圖所示，設(shè)備200包括3D場景接收裝置201、分色裝置202、視口偏移裝置203和2D圖像輸出裝置。如上所述，3D圖形渲染管線負(fù)責(zé)執(zhí)行一系列必要的步驟從而把3D場景轉(zhuǎn)換為可以在顯示器上顯示的2D圖像。3D場景接收裝置201接收并存儲輸入到3D圖形渲染管線中的3D場景，然后將所接收到的3D場景逐個輸出給分色裝置202和視口偏移裝置203。分色裝置202從接收裝置201接收3D場景，濾除所接收3D場景中的紅色分量，然后對所接收場景中的剩余分量執(zhí)行3D繪圖命令以生成第一 2D圖像，同時記錄所執(zhí)行的3D繪圖命令。視口偏移裝置203對視口進行水平偏移，該水平偏移的量是通過多次實驗確定的可適用于設(shè)備200的預(yù)定值。這里，將視口偏移預(yù)定的值僅是示例性的，在本發(fā)明的其他實施例中，可以根據(jù)實際需要靈活地確定視口的偏移量。分色裝置202還從視口偏移裝置203接收偏移后的視口中的3D場景，從中濾除藍(lán)色分量，然后執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令以生成第二 2D圖像。另外，分色裝置202將第二 2D圖像疊合到第一 2D圖像上。這里，在OpenGL環(huán)境下，該疊合可以通過在對偏移后的視口中的3D場景執(zhí)行相應(yīng)處理時不清除顏色緩沖器來實現(xiàn)。輸出裝置204將疊合后的2D圖像輸出，該2D圖像通過紅藍(lán)濾光眼鏡可產(chǎn)生立體三維視覺效果。雖然在本示例中，先產(chǎn)生濾除了紅色分量的2D圖像，再產(chǎn)生濾除了藍(lán)色分量的2D圖像。但這僅是示例性的?？商娲兀梢韵犬a(chǎn)生濾除了藍(lán)色分量的2D圖像，再產(chǎn)生濾除了紅色分量的2D圖像?；蛘?，可以先產(chǎn)生濾除了一組顏色分量的2D圖像，再產(chǎn)生濾除了另一組顏色分量的2D圖像。然而，在這種情況下，需要使用相應(yīng)的濾光眼鏡。圖3是示出根據(jù)本發(fā)明的使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法的流程圖。在步驟S301，接收3D場景。在步驟S302，對濾除了紅色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一 2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令。在步驟S303，對視口進行水平偏移，水平偏移的量是一預(yù)定值；在步驟S304，對濾除了藍(lán)色分量的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二 2D圖像，并將所述第二 2D圖像疊合到所述第一 2D圖像上。在步驟S305，輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過紅藍(lán)濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果。在本發(fā)明的一個具體示例中，上述方法是在應(yīng)用程序接口 OpenGL環(huán)境下實現(xiàn)的，該方法的具體步驟如下:1.收到glClear O命令時開始記錄GL繪圖命令；2.先清除深度緩沖器(Z-buffer)與顏色緩沖器(Color buffer),并只開啟紅色通道；3.執(zhí)行與記錄gl繪圖命令；4.收到 glFinishO 時,先不執(zhí)行 glFinish()；5.先執(zhí)行 glClearO 清除 Z-buffer ；6.偏移視口 ；7.只開啟藍(lán)色通道；8.將之前記錄的命令重新執(zhí)行；以及9.執(zhí)行 glFinishO。這里的紅色通道指濾除紅色分量的通道，相應(yīng)的，這里的藍(lán)色通道指濾除藍(lán)色分量的通道。以上給出了本發(fā)明的方法在OpenGL環(huán)境下實現(xiàn)的具體步驟。然而，本發(fā)明并不限于此，本發(fā)明也可以在其他的應(yīng)用程序接口中實現(xiàn)，比如在Direct3D中實現(xiàn)。本發(fā)明通過僅在3D圖形渲染過程中簡單地對視口進行水平偏移，就能夠?qū)崿F(xiàn)立體三維的視覺效果。本發(fā)明并不需要知道觀察者在世界空間中的位置。因此，本發(fā)明可以對原本沒有立體三維效果的畫面，產(chǎn)生適用于濾光眼鏡的立體三維視覺效果。另外，本發(fā)明不需要對渲染管線中的現(xiàn)有驅(qū)動程序進行修改。此外，本發(fā)明能夠?qū)崟r地生成通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果的2D圖像。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在領(lǐng)會本發(fā)明的精神之后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。本發(fā)明的元素可以實現(xiàn)為硬件、軟件、固件或者它們的組合，并且可以用在它們的系統(tǒng)、子系統(tǒng)、部件或者子部件中。當(dāng)以軟件方式實現(xiàn)時，本發(fā)明的元素是被用于執(zhí)行所需任務(wù)的程序或者代碼段。程序或者代碼段可以存儲在機器可讀介質(zhì)中，或者通過載波中攜帶的數(shù)據(jù)信號在傳輸介質(zhì)或者通信鏈路上傳送。“機器可讀介質(zhì)”可以包括能夠存儲或傳輸信息的任何介質(zhì)。機器可讀介質(zhì)的例子包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器設(shè)備、ROM、閃存、可擦除ROM(EROM)、軟盤、CD-ROM、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)、射頻(RF)鏈路，等等。代碼段可以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等的計算機網(wǎng)絡(luò)被下載。本發(fā)明可以以其他的具體形式實現(xiàn)，而不脫離其精神和本質(zhì)特征。因此，當(dāng)前的實施例在所有方面都被看作是示例性的而非限定性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而非上述描述定義，并且，落入權(quán)利要求的含義和等同物的范圍內(nèi)的全部改變從而都被包括在本發(fā)明的范圍之中。
權(quán)利要求
1.一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法，包括: 接收3D場景； 對濾除了第一顏色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一 2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令； 對視口進行水平偏移； 對濾除了第二顏色分量的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二 2D圖像，并將所述第二 2D圖像疊合到所述第一 2D圖像上；以及 輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，對所述視口進行水平偏移的偏移量是預(yù)定的值。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一顏色是紅色，所述第二顏色是藍(lán)色，并且其中，所述濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述第一顏色是藍(lán)色，所述第二顏色是紅色，并且其中，所述濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述方法是在三維圖形渲染過程中執(zhí)行的，并且，所述疊合是通過不清除顏色緩沖器來實現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述三維圖形渲染過程使用應(yīng)用程序接口OpenGL中的三維圖形渲染管線來實現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述疊合后的2D圖像是實時地生成的。
8.一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的裝置，包括: 接收裝置，用于接收3D場景； 視口偏移裝置，用于對視口進行水平偏移； 分色裝置，用于對濾除了第一顏色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令，并且用于對濾除了第二顏色分量的經(jīng)偏移的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二 2D圖像，并將所述第二 2D圖像疊合到所述第一 2D圖像上；以及 輸出裝置，用于輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果O
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，對所述視口進行水平偏移的偏移量是預(yù)定的值。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述第一顏色是紅色，所述第二顏色是藍(lán)色，并且其中，所述濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述第一顏色是藍(lán)色，所述第二顏色是紅色，并且其中，所述濾光眼鏡是紅藍(lán)濾光眼鏡。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述疊合是通過不清除顏色緩沖器來實現(xiàn)的。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其中，所述疊合后的2D圖像是實時地生成的。
14.一種實現(xiàn)立體三維視覺效果的終端設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求8-13中任意一項所述的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種使用偏移和分色實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法和裝置。實現(xiàn)立體三維視覺效果的方法包括接收3D場景；對濾除了第一顏色分量的所接收3D場景執(zhí)行3D繪圖命令來生成第一2D圖像，同時記錄所述3D繪圖命令；對視口進行水平偏移；對濾除了第二顏色分量的視口內(nèi)的3D場景執(zhí)行所記錄的3D繪圖命令來生成第二2D圖像，并將所述第二2D圖像疊合到所述第一2D圖像上；以及輸出疊合后的2D圖像，該2D圖像通過濾光眼鏡產(chǎn)生立體三維視覺效果。
文檔編號H04N13/00GK103167298SQ20111041864
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月9日
發(fā)明者江國昌, 葉思義 申請人:金耀有限公司