專利名稱：實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的圖像處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及計算機(jī)繪圖領(lǐng)域，并且尤其涉及以有效方式實現(xiàn)運(yùn)動模糊化(motion blur)和其它與時間相關(guān)的效果的技術(shù)。
三維(3D)圖形系統(tǒng)被用于各種應(yīng)用軟件，包括計算機(jī)輔助繪圖、建筑設(shè)計、飛船和其它交通工具的模擬訓(xùn)練器、分子模型、虛擬現(xiàn)實應(yīng)用程序和視頻游戲。三維系統(tǒng)通常在工作站和個人計算機(jī)上實施，其可包括或不包括3D圖形硬件。在包括3D圖形硬件的系統(tǒng)中，一般圖形加速器卡有助于圖形圖像的生成和顯示。
軟件應(yīng)用程序產(chǎn)生3D圖形場景，并把場景與照明屬性一起提供給應(yīng)用編程接口(API)。目前的API包括OpenGL，PHIGS和Direct3D。3D圖形場景由若干個由頂點(diǎn)組定界的多邊形構(gòu)成。把這些頂點(diǎn)組合起來構(gòu)成更大的圖元(primitive)，如三角形或其它多邊形。三角形(或多邊形)被組合形成表面，表面被組合形成物體。各個頂點(diǎn)與一組屬性相關(guān)，一般包括1)材料色彩，其描述頂點(diǎn)所屬的物體的色彩；2)法線矢量，其描述頂點(diǎn)處表面面對的方向；和3)位置，包括三個笛卡爾坐標(biāo)x，y和z。各個頂點(diǎn)可選擇地與結(jié)構(gòu)坐標(biāo)和／或α((透明性)值相關(guān)。另外，場景一般具有一組屬性，包括1)周圍色彩，其一般描述周圍光線量；和2)一個或多個光源。各個光源具有若干與它自身相關(guān)的性能，包括方向、周圍色彩、散射色彩和鏡面(specular)色彩。
在圖形系統(tǒng)中使用渲染圖(rendering)來生成3D圖形場景的二維圖像投影，用于在監(jiān)視器或其它顯示裝置上顯示。一般，渲染圖包括通過按需要執(zhí)行一個或多個下面的操作來處理幾何圖元(例如點(diǎn)、線和多邊形)變換、剪切、挑選、照明、圖像模糊化計算和結(jié)構(gòu)坐標(biāo)產(chǎn)生。渲染圖還包括處理圖元來確定用于顯示裝置的組元像素值，這是一個通常被特定稱為光柵化(rasterization)的過程。
在一些3D應(yīng)用軟件中，例如計算機(jī)動畫制作和模擬程序，3D圖形場景內(nèi)的物體處于運(yùn)動中。在這些情況中，需要對在運(yùn)動中的物體模擬運(yùn)動模糊化。沒有運(yùn)動模糊化，運(yùn)動中的物體會在屏幕上表現(xiàn)為不平穩(wěn)地移動。
通常類似的技術(shù)也被用來在模擬場深時模糊化物體。在“視野”內(nèi)的物體不被模糊化，而更近或更遠(yuǎn)的物體則根據(jù)物體與照相機(jī)(觀察者)的距離而被模糊化。
用于模擬物體模糊化的已有技術(shù)的方法包括使用累積緩沖器。累積緩沖器是用來在一系列圖像被渲染時把該一系列圖像累積起來的不顯示的緩沖器。整個場景(即場景中的各個物體或圖元)在一系列時間片上被反復(fù)地渲染到累積緩沖器。從而整個場景被累積在累積緩沖器中，然后被拷貝到幀緩沖器用于在顯示裝置上觀察。
用于使用累積緩沖器來模擬物體模糊化的已有技術(shù)的方法在

圖1中表示出來。如圖1所示，時間周期被分為“n”個時間片(步驟100)。時間周期是表示其中場景在顯示裝置上是可見的一個時間量，并且類似于視頻照相機(jī)快門的曝光間隔或快門速度。更長的快門速度相當(dāng)于更大的模糊化量，而更短的快門速度相當(dāng)于更小的模糊化。時間片計數(shù)值(count)被設(shè)置為1(步驟102)。接著，選擇物體(即圖元)來渲染(步驟104)。對于特定時間片的物體中的每個頂點(diǎn)計算位置、色彩和所有其它對應(yīng)于每個頂點(diǎn)的值(步驟106)。然后物體被渲染到色彩緩沖器(步驟108)。檢查來確定渲染的物體是否是場景中的最后一個物體(步驟110)。如果不是，過程返回步驟104，并且對場景中的每一個物體重復(fù)這一過程。
如果場晶中的最后一個物體已經(jīng)被渲染(即步驟110中的問題的答案是“是”)，場景被累積(步驟112)，意味著它被定標(biāo)(scaled)過(例如被1／n)并且已經(jīng)被拷貝到累積緩沖器中。檢查時間片計數(shù)值看是否它等于n(步驟114)。如果不是，增加時間片計數(shù)值(步驟116)。然后過程返回步驟104，并且對各個時間片重復(fù)這個過程。如果時間片計數(shù)值等于n(即步驟114中的問題的答案是“是”)，那么累積緩沖器被測量并被拷貝到幀緩沖器(步驟120)，并且被顯示在顯示屏上(步驟122)。
如上面圖1所述的累積緩沖器的使用是計算起來代價昂貴的過程，因為整個場景(即場景中的每個物體)在各個時間周期被渲染“n”次。因此，需要有一種更有效地模擬三維圖形環(huán)境中的物體模糊化的系統(tǒng)和方法。
上面提出的問題通過圖形顯示方法、裝置和系統(tǒng)而在本發(fā)明中進(jìn)行了研究，其中優(yōu)選通過使用運(yùn)動矢量而按照需要來指定頂點(diǎn)和其它圖元的模糊化。在本發(fā)明的第一實施例中，對要求模糊化的每個圖元產(chǎn)生代表在特定時間區(qū)間中圖元的時變參數(shù)的變化的模糊化幾何體，并且模糊化幾何體被附加于圖元的相應(yīng)邊緣。圖形圖元和附加的模糊化幾何體然后被存儲在幀存儲器中，用于在圖形系統(tǒng)上顯示。在優(yōu)選的實施例中，要求模糊化的圖元的指定和隨后的識別通過把至少一個運(yùn)動矢量與要被模糊化的圖元的各個頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)而實現(xiàn)，這里運(yùn)動矢量的方向和大小代表相關(guān)的頂點(diǎn)的方向與位移。在線性運(yùn)動的重要情況下，模糊化幾何體是由圖形圖元的邊緣限定的四邊形以及由邊緣頂點(diǎn)的運(yùn)動矢量限定的直線。優(yōu)選地，模糊化幾何體的產(chǎn)生包括從相應(yīng)的圖形圖元的屬性獲得模糊化幾何體的屬性。優(yōu)選地在與相應(yīng)的圖形圖元邊緣相鄰的區(qū)域中模糊化幾何體的屬性值基本上等于圖形圖元邊緣的屬性值。代表時變參數(shù)中的變化率的衰退(fade)因子被用來得到模糊化幾何體屬性的衰退，從而從相應(yīng)的邊緣移開的模糊化幾何體部分的屬性值從靠近相應(yīng)邊緣的模糊化幾何體部分的屬性值開始降低。模糊化幾何體還可包括由來自圖形圖元的兩個或多個反射圖像的組合構(gòu)成的反射圖像。在一個實施例中，僅在如果一個邊緣被鑒定為或確定是圖元的尾緣時，模糊化幾何體被附加于這個邊緣，其中所述圖元在整個的特定時間區(qū)間中是可見的。
本發(fā)明還考慮用于顯示計算機(jī)圖形的第二種方法、裝置和系統(tǒng)，其中運(yùn)動矢量與圖形圖元的各個頂點(diǎn)相關(guān)，象以前一樣，運(yùn)動矢量代表相關(guān)的頂點(diǎn)的時變參數(shù)的變化，衰退因子與圖形圖元相關(guān)。圖形圖元頂點(diǎn)的光柵數(shù)據(jù)然后跨過由圖形圖元限定的一組像素被內(nèi)插，產(chǎn)生一組光柵數(shù)據(jù)，該組光柵數(shù)據(jù)的每一個成員與該組像素的相應(yīng)成員相關(guān)。圖形圖元頂點(diǎn)的運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)也跨過同組像素被內(nèi)插，產(chǎn)生相應(yīng)一組像素矢量。然后從衰退因子、該組光柵數(shù)據(jù)和該組像素矢量通過根據(jù)衰退因子沿相應(yīng)的像素矢量指示的方向內(nèi)插光柵數(shù)據(jù)而產(chǎn)生一組運(yùn)動的直線。在運(yùn)動模糊化的情況下，模糊化模擬的時變參數(shù)包括圖形圖元的位置。在一個實施例中，發(fā)生內(nèi)插的該組像素是由圖形圖元的邊緣限定的像素。在另一個實施例中，該組像素包括由圖形圖元限定的所有像素。對于向內(nèi)爆裂的運(yùn)動和向外爆裂的運(yùn)動的特殊情況，在優(yōu)選實施例中，通過把運(yùn)動三角替代運(yùn)動直線而說明向內(nèi)爆裂的運(yùn)動，通過把強(qiáng)度值除以重疊的運(yùn)動直線數(shù)目而說明向外爆裂的運(yùn)動。
本發(fā)明的其它目標(biāo)和優(yōu)點(diǎn)在閱讀完下面具體的描述并參考附圖將變得更明顯，其中圖1是根據(jù)已有技術(shù)的用于實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的動態(tài)圖形圖元與它附加的模糊化幾何體的描述；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖形顯示方法的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的圖形顯示方法的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的包含非線性運(yùn)動的運(yùn)動模糊化技術(shù)的描述；圖6a和6b描述本發(fā)明的另一實施例，其中模糊化幾何體被選擇地或普遍地附加于動態(tài)圖形圖元的邊緣；圖7a和7b描述本發(fā)明的實施例，其包括對包含結(jié)構(gòu)映射的反射圖像的物體的有效的時間模糊化；圖7c是圖7a和7b的物體中反射的圖像的描述；圖8描述圖形圖元和圖形圖元附加的包括圖7a和7b的反射圖像的復(fù)合的模糊化幾何體；圖9是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的用于使用運(yùn)動直線實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的流程圖；圖10是圖9的模糊化技術(shù)的描述，這里圖元的邊緣上的各個像素與運(yùn)動直線相關(guān)聯(lián)；圖11是圖10的模糊化技術(shù)的描述，這里圖元的邊緣上的各個像素與運(yùn)動直線相關(guān)聯(lián)；圖12是使用圖9的方法的向內(nèi)爆裂運(yùn)動的情況的描述；圖13是使用圖9的方法的向外爆裂運(yùn)動的情況的描述；圖14是使用圖3，4和9的方法的計算機(jī)系統(tǒng)的簡化框圖。
盡管本發(fā)明適合于各種變形和其它形式，其特定的實施例通過圖中的示例表示，并且在這里對特定的施例進(jìn)行具體描述。但是，應(yīng)該理解這里提供的附圖和具體描述并非旨在把本發(fā)明限制于公開的特定實施例，而正好相反，目的在于覆蓋所有的變形，等同替代和其它可選擇的形式都落入后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
現(xiàn)返回附圖，圖2，3和4包括顯示圖形圖像的方法的圖示和流程，為的是以有效的方式模擬運(yùn)動、物體形貌、場深或與時間相關(guān)的效果。如上面討論的那樣，應(yīng)用程序可產(chǎn)生包括處于運(yùn)動(或者，隨時間、距離或其它變量而改變)中的一個或多個動態(tài)物體和一個或多個靜態(tài)物體的圖形場景?？紤]中的顯示系統(tǒng)一般包括周期地被更新或刷新的顯示屏。顯示屏被刷新的速率由顯示硬件確定并且通常不受應(yīng)用程序的控制。使用通常遇到的60Hz的顯示屏刷新速率，大約每16．7毫秒(刷新周期)呈現(xiàn)一幅新的屏幕。在包括運(yùn)動或其它基于時間的變化的許多應(yīng)用軟件中，在刷新周期中動態(tài)物體變化明顯(在位置或其它方面)。優(yōu)選使用模糊化技術(shù)來模擬在通常至少是與刷新周期一樣長的特定時間區(qū)間中物體經(jīng)歷的變化。如前面討論的那樣，傳統(tǒng)的模糊化技術(shù)通常包括整個圖形場景以若干預(yù)定的區(qū)間被再現(xiàn)并且被累積在專用的緩沖器中直到累積的圖像最終被傳送到幀緩沖器來用于顯示的過程。本發(fā)明考慮用于改進(jìn)實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的傳統(tǒng)累積技術(shù)的效率的技術(shù)。圖3的流程圖描述一種根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的方法300。在第一步驟302，需要模糊化的圖形場景的各個物體或圖形圖元(即動態(tài)圖元)被適當(dāng)?shù)刂付ㄒ园褎討B(tài)物體與剩余的靜態(tài)物體區(qū)分開。靜態(tài)和動態(tài)物體的這種指定可在應(yīng)用程序級上發(fā)生或者另一種情況是作為特定的API的一部分發(fā)生。在靜態(tài)和動態(tài)物體的指定在步驟302發(fā)生后，模糊化技術(shù)300包括第二步驟304，其中一個或多個模糊化幾何體被附加于在步驟302中被指定為動態(tài)圖元的各個圖元。模糊化附加的幾何體的位置、尺寸和屬性用來模擬在特定的時間區(qū)間中動態(tài)物體經(jīng)歷的運(yùn)動或其它變化。確定適當(dāng)?shù)哪：瘞缀误w與原來使用的實現(xiàn)動態(tài)物體的模糊化的累積技術(shù)相比發(fā)生地更快并且需要明顯地更小的存儲器。在把適當(dāng)?shù)哪：瘞缀误w附加于動態(tài)物體后，圖形圖元和它們的附加的模糊化幾何體被存儲在(步驟306)幀緩沖器或適合于在顯示屏上的隨后的顯示的其它存儲位置。
圖2是本發(fā)明的一個實施例考慮的模糊化技術(shù)的簡化的圖示，其描述包括在靜態(tài)周圍背底201內(nèi)的動態(tài)圖形圖元202a和它的附加的模糊化幾何體210的圖形場景200。盡管描述的場景200僅包括單一一個動態(tài)圖元202a，可以理解這里描述的技術(shù)能夠被延伸到多個這樣的動態(tài)圖元。如圖3所描述的動態(tài)圖元202a是由一組頂點(diǎn)206a，206b和206c(通?；蚣衅饋矸Q為頂點(diǎn)206)構(gòu)成的三角形。三角形圖元在各種非常不同的圖形渲染方案中被使用，以顯示更大圖形物體的部分。各對頂點(diǎn)限定圖元202a的唯一的邊緣204a，204b和204c(通?；蚣衅饋矸Q為邊緣204)。原來的圖元202b以虛線表示以表示圖元202a的原來位置。這樣，如果圖元202a代表動態(tài)圖元在時間T的位置，原來的圖元202b代表該動態(tài)圖元在時間T-DELTA的位置，這里DELTA是預(yù)定的時間區(qū)間。對這個預(yù)定的時間區(qū)間的適當(dāng)選擇通常是至少與場景200可能在那里顯示的顯示屏的刷新周期一樣長。在這個實施例中，在特定區(qū)間中的圖元的位置改變在場景200被顯示的時間中以最小值顯示圖元的位置變化。
如聯(lián)系圖3討論的上述所示的那樣，實施例考慮的圖形顯示方法300包括把諸如圖元202a的動態(tài)圖元與諸如包含場景200中的靜態(tài)背底201的圖元的靜態(tài)圖元區(qū)分開。在一個實施例中，動態(tài)圖元的指定是通過動態(tài)矢量的使用來實現(xiàn)的。在該優(yōu)選的實施例中，動態(tài)圖元202a的各個頂點(diǎn)206與至少一個運(yùn)動矢量相關(guān)。在一個實施例中，各個頂點(diǎn)204可被指定一個唯一的運(yùn)動矢量。在另一個實施例中，各個頂點(diǎn)204可從對動態(tài)圖元202a指定的運(yùn)動矢量中繼承運(yùn)動矢量。在描述的實施例中，與頂點(diǎn)206a和206b相關(guān)的運(yùn)動矢量分別以參考序號208a和208b指代(同時與頂點(diǎn)206c相關(guān)的運(yùn)動矢量在視圖中隱去了)。運(yùn)動矢量208代表它們的相關(guān)頂點(diǎn)206的時變參數(shù)的變化。例如，在一個考慮的基于時間的效果是運(yùn)動的實施例中，運(yùn)動矢量208的大小和方向指示在特定的時間DELTA區(qū)間中它們的相關(guān)頂點(diǎn)206的方向和位移。例如，第一運(yùn)動矢量208a代表在DELTA時間區(qū)間中第一頂點(diǎn)206a的方向和位移。使用第一運(yùn)動矢量208a和第一頂點(diǎn)206a的坐標(biāo)系，可確定圖2中顯示的以參考序號212a表示的原來的第一頂點(diǎn)的位置。換言之，第一運(yùn)動矢量208a從第一頂點(diǎn)206a指向第一個原來的頂點(diǎn)212a，其中第一個原來的頂點(diǎn)212a表示在DELTA時間區(qū)間的開始處第一頂點(diǎn)的位置。類似地，第二運(yùn)動矢量208b從第二頂點(diǎn)206b指向第二個原來的頂點(diǎn)212b。通過圖2的觀察，從而可以理解頂點(diǎn)206的運(yùn)動處于與它們的相應(yīng)運(yùn)動矢量208相反的方向上。
運(yùn)動矢量208在應(yīng)用程序級上與特定的頂點(diǎn)或圖元相關(guān)，或作為應(yīng)用程序接口的函數(shù)。與非零大小的矢量相關(guān)的圖元或頂點(diǎn)被指定為動態(tài)的而不與非零大小的矢量相關(guān)的圖元或頂點(diǎn)(或與零大小矢量相關(guān)的)被指定為靜態(tài)的。對于如圖2所描述的線性運(yùn)動的情況，單一運(yùn)動矢量足以描述它的相關(guān)的頂點(diǎn)在時間DELTA區(qū)間中的路徑。轉(zhuǎn)到圖5，動態(tài)圖元202a的非線性運(yùn)動的情況被圖示出來。非線性運(yùn)動通過把線性運(yùn)動情況延伸來包括與各個頂點(diǎn)206相關(guān)的多個運(yùn)動矢量而被模擬。在圖5中，例如，第一頂點(diǎn)206a與運(yùn)動矢量208a，208c，208e和208g相關(guān)，而第二頂點(diǎn)206a與運(yùn)動矢量208b，208d，208f和208h相關(guān)。本發(fā)明的這種包括非線性運(yùn)動的情況的延伸類似于公知的使用齒條(spline)來代表曲線的情況。在最簡單的實施例中，模糊化幾何體210由一個四邊形條帶來表示，其中第一個四邊形211由運(yùn)動矢量208a和208b界定，第二四邊形213由運(yùn)動矢量208c和208d界定等。
現(xiàn)返回圖2，模糊化幾何體210被表示為附加于動態(tài)圖元202a的相應(yīng)的邊緣204a(通?；蚣衅饋矸Q為邊緣204)。模糊化幾何體210的尺寸和屬性代表動態(tài)圖元202a的與時間相關(guān)的參數(shù)的改變或變更。例如在模糊化被用于代表運(yùn)動的情況中，模糊化幾何體210的尺寸和屬性以最小值代表時間DELTA的特定時間區(qū)間中動態(tài)圖元202a的位置改變。對于正被模糊化的動態(tài)圖元是三角形的情況，例如圖2的動態(tài)圖元202a，各對頂點(diǎn)206定義圖元202a的相應(yīng)邊緣204。在本發(fā)明的優(yōu)選的實施例中，模糊化幾何體210被附加于動態(tài)圖元202a的相應(yīng)的邊緣。在線性運(yùn)動的情況下，優(yōu)選的實施例考慮四邊形的模糊化幾何體，如描述的模糊化幾何體210。在這種情況下，模糊化幾何體210由模糊化幾何體210附加于其上的動態(tài)圖元202a的邊緣204a定義，而且由起始于第一頂點(diǎn)206a并且終止于第一原來頂點(diǎn)212a的第一條直線209a、起始于第二頂點(diǎn)206b并且終止于第二原來頂點(diǎn)212b的第二條直線209b和在第一原來頂點(diǎn)212a與第二原來頂點(diǎn)212b之間延伸的第三條直線209c來限定。分別考慮第一和第二原來頂點(diǎn)206a和206b的坐標(biāo)以及第一和第二運(yùn)動矢量208a和208b的方向與大小，這個四邊形容易確定并且可在渲染過程的不同階段被確定。在一個適合于用最小的應(yīng)用程序開銷得到快速的模糊化幾何體產(chǎn)生的實施例中，模糊化幾何體產(chǎn)生用安裝在計算機(jī)圖形系統(tǒng)的圖形適配器中的專用的電路以光柵化級來完成，這一點(diǎn)在下面將具體說明。
模糊化幾何體210的屬性控制和模糊化在優(yōu)選實施例中通過把衰退因子與動態(tài)圖元202a聯(lián)系一起來完成。優(yōu)選地，與它的相應(yīng)邊緣204a相鄰的模糊化幾何體210的屬性(諸如色彩、結(jié)構(gòu)坐標(biāo)和透明度)與邊緣204a自身的屬性相匹配。然后衰退因子被應(yīng)用在優(yōu)選實施例中以隨著與邊緣204的距離的增加來降低模糊化幾何體210上的屬性值。從而結(jié)果得到的模糊化幾何體210看上去從邊緣204a向以第三條直線209c代表的后邊緣逐漸衰退。從而與邊緣204a相鄰的模糊化幾何體210的色彩與邊緣204a處的色彩相匹配(其依次分別從第一和第二頂點(diǎn)206a和206b的色彩屬性獲得)。衰退因子(或者通過應(yīng)用程序或作為API管路的一部分)被指定給圖元202a并被使用，例如降低遠(yuǎn)離或移離邊緣204a的幾何體末端的部分中模糊化幾何體210的不透明度(或提高透明度)。由于經(jīng)這里描述的使用相關(guān)衰退因子而得到的衰退效果是與在一個人觀看快速運(yùn)動的物體時感覺到的衰退效果一致，本發(fā)明提供一種顯示移動物體的有效的機(jī)制?；趧討B(tài)圖元202a的屬性值、模糊化幾何體210的尺寸和衰退因子，整個圖形圖元的屬性信息可用專用的電路快速得到。使用模糊化幾何體210得到的模糊化以及這里描述的模糊化技術(shù)在更短的時間中產(chǎn)生模糊化效果，并且通過不再需要在大累積緩沖器中累積場景200的多個快速照片而可使用明顯地更小的存儲器。
前面段落中描述的過程通過圖4的流程圖被表示出來，其對圖3的流程圖中的特定實施例400進(jìn)行了具體化。尤其，過程400是一個對圖形場景中的各個物體執(zhí)行的外循環(huán)。開始，根據(jù)包括除傳統(tǒng)的渲染技術(shù)外還包括運(yùn)動矢量和衰退因子的組合的渲染方法論，對物體進(jìn)行渲染(步驟402)。然后優(yōu)選在光柵化級上，使用運(yùn)動矢量以在步驟404確定考慮的物體是靜態(tài)的還是動態(tài)的(即處于運(yùn)動中)。如果物體是靜態(tài)的，物體不需要附加的考慮。但是，如果被考慮的物體是動態(tài)的，對物體的每個邊緣執(zhí)行內(nèi)循環(huán)。在內(nèi)循環(huán)中，與各個頂點(diǎn)相關(guān)的運(yùn)動矢量信息與各個頂點(diǎn)的位置、色彩和其它屬性一起組合來使用，以計算(步驟406)原來頂點(diǎn)(即在時間T-DELTA的頂點(diǎn))的位置、色彩和其它屬性信息。原來的頂點(diǎn)信息然后被利用來在步驟408生成四邊形形式的模糊化幾何體(對于線性運(yùn)動的情況)。在本發(fā)明的一個實施例中，對于動態(tài)物體的各個邊重復(fù)內(nèi)循環(huán)。在其它實施例中，如下面將討論的那樣，模糊化幾何體僅被附加于動態(tài)物體的所選擇的邊緣。在任一種情況下，對場景中的各個物體重復(fù)整個過程，直到所有要求的模糊化幾何體已經(jīng)被附加于它們的相應(yīng)的邊緣并且被存儲在幀緩沖器中。
圖6a和6b描述本發(fā)明的另一種實施例，其中對各個動態(tài)物體202a產(chǎn)生的模糊化幾何體210的數(shù)目是不同的。在圖6a描述的實施例中，對動態(tài)圖元202a的各個邊緣204產(chǎn)生模糊化幾何體。在這個實施例中，根據(jù)上述的方法基于限定模糊化幾何體210所附加的邊緣204的頂點(diǎn)對產(chǎn)生各個模糊化幾何體210。從而，第一模糊化幾何體210a被附加于第一邊緣204a(由第一和第二頂點(diǎn)206a和206b限定)，第二模糊化幾何體210b被附加于第二邊緣204b(由頂點(diǎn)206b和206c限定)等。這個實施例具有簡單的優(yōu)點(diǎn)，但在最終從視圖中隱去的模糊化幾何體產(chǎn)生時可導(dǎo)致性能和質(zhì)量的降低。圖6b的實施例通過把一條附加的信息與各個邊緣204相關(guān)聯(lián)并利用這個信息來確定模糊化幾何體210是否應(yīng)該對每個邊緣產(chǎn)生而克服這種潛在的缺點(diǎn)。尤其，圖6b描述的實施例考慮前緣／尾緣信息與動態(tài)圖元202a的各個邊緣204相關(guān)聯(lián)。為說明的目的，把尾緣限定為在時間DELTA的整個區(qū)間中可見的邊緣204。在圖6b的特定情況中，例如204a是尾緣而邊緣204b和204c是前緣。通常不必要也不需要對諸如204b和204c的前緣產(chǎn)生模糊化幾何體，因為附加的模糊化幾何體在顯示的圖像中從視圖中隱去。這樣，在模糊化幾何體產(chǎn)生期間忽略前緣是優(yōu)選的并且是更有效的(在區(qū)分前緣需要的時間小于對前緣產(chǎn)生模糊化幾何體需要的時間的合理假設(shè)下)。但是，即使前緣／尾緣信息的組合實際上減慢了把模糊化幾何體附加于動態(tài)圖元202a的過程，也僅在期望改進(jìn)最終圖像的質(zhì)量時需要對前緣選擇地產(chǎn)生模糊化幾何體。圖像質(zhì)量可通過不應(yīng)被看到的模糊化幾何體的出現(xiàn)而損害。這個概念的延伸在圖6b中由隱藏的圖元600和它的相關(guān)的模糊化幾何體610進(jìn)一步被表示出來。深度信息對于圖形場景中的各個圖元是公知的，諸如物體600的隱藏的物體可從幀緩沖器被刪除來消除顯示的場景中不希望的單元。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖7a，7b，7c和8，聯(lián)系本發(fā)明考慮了結(jié)構(gòu)映射反射的情況。動態(tài)物體和它們的組成圖元不總是保持相同的質(zhì)地外形。在物體表面的反射類可能隨物體移動而改變。在使用累積的傳統(tǒng)的模糊化方法中，對圖形場景的用于產(chǎn)生模糊化效果的各個照片再計算反射的圖像。很少需要反射的具體細(xì)節(jié)。本發(fā)明的一個實施例考慮一種對模糊化幾何體實現(xiàn)反射圖像的方法，該模糊化幾何體不需要必須被產(chǎn)生的若干個反射渲染圖。該實施例適合于與支持3D結(jié)構(gòu)的渲染系統(tǒng)一起使用，該3D結(jié)構(gòu)使用“s”和“t”代表2D結(jié)構(gòu)坐標(biāo)，而“r”代表第三個坐標(biāo)。在這個實施例中，“s”和“t”結(jié)構(gòu)坐標(biāo)被用來以傳統(tǒng)方式索引結(jié)構(gòu)，而使用“r”索引來表征時間而不是空間。在這個方法中，多個反射圖像在不同的時間點(diǎn)生成。在線性運(yùn)動的情況下，如圖8所示，產(chǎn)生一對反射圖像。盡管描述的示例為簡便起見僅使用兩個反射圖像圖示出本發(fā)明的實施例，應(yīng)容易理解可使用兩個以上的反射圖像。圖7a的動態(tài)圖元202b中所示的第一反射圖像代表來自圖7c描述的反射圖像701中的在特定時間DELTA區(qū)間開始處出現(xiàn)在動態(tài)圖元202a的表面中的反射，而圖7b的第二反射圖像202a代表在特定時間區(qū)間的結(jié)束處出現(xiàn)在動態(tài)圖元202a的表面中的反射(即在當(dāng)前時間的圖元202a的表面中的反射)。通過在整個特定時間區(qū)間中均勻分隔開的間隔處渲染附加的反射圖像來實現(xiàn)附加水平的精確度。然后這些反射圖像被依次裝載到3D圖像中。模糊化幾何體210的“s”和“t”結(jié)構(gòu)坐標(biāo)接著根據(jù)傳統(tǒng)的反射映射被限定，同時“r”坐標(biāo)在模糊化幾何體的代表特定時間區(qū)間開始的部分上被限定為0．0，并且“r”在模糊化幾何體的代表特定區(qū)間結(jié)束的部分上被限定為1．0。在四邊形模糊化幾何體的線性運(yùn)動的情況中，沿圖元202a的邊緣204a，r=1．0，而在邊緣209c，r=0．0。然后，通過設(shè)置結(jié)構(gòu)混合操作來使用雙線交叉平滑地在初始反射圖像與最終的反射圖像之間混合反射圖像的色彩而對模糊化幾何體210的剩余部分產(chǎn)生反射圖像。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖9，給出描述根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的用于使用運(yùn)動矢量來實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的方法或圖像處理技術(shù)900的流程圖。在圖9的流程圖和圖10-13的描述所表示的實施例中，運(yùn)動矢量和限定動態(tài)圖元的各個頂點(diǎn)的屬性值利用衰退因子值跨過所有圖元(或其一部分)被內(nèi)插以產(chǎn)生一組運(yùn)動的直線。尤其參考圖9，運(yùn)動矢量和衰退因子分別在步驟902和904以原來描述的方式與動態(tài)圖元的各個頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。然后在步驟906，頂點(diǎn)光柵數(shù)據(jù)跨過動態(tài)圖元202a限定的一組像素而被內(nèi)插。頂點(diǎn)光柵數(shù)據(jù)包括位置、色彩、結(jié)構(gòu)坐標(biāo)、透明度和其它適當(dāng)?shù)男畔?。光柵?shù)據(jù)跨過其被內(nèi)插的該組像素是依據(jù)實施例而定的。在圖10所示的需要有效性能(經(jīng)即快速渲染)的實施例中，該組像素沿圖元202a的邊緣204被限制于像素。在圖11描述的需要優(yōu)越質(zhì)量(即更準(zhǔn)確的渲染)實施例中，跨其進(jìn)行內(nèi)插的該組像素包括包含在圖元202a中的所有像素。無論選擇的實施例如何，內(nèi)插過程產(chǎn)生一組內(nèi)插的像素數(shù)據(jù)，其中該組數(shù)據(jù)中的每一個組成單元相應(yīng)于該組像素的組成單元。在步驟908，對運(yùn)動矢量執(zhí)行類似的內(nèi)插。換言之，與圖元202a的頂點(diǎn)相關(guān)的運(yùn)動矢量跨用于步驟906的內(nèi)插的相同組的像素被內(nèi)插，以產(chǎn)生一組相應(yīng)于該組像素的內(nèi)插運(yùn)動矢量。盡管圖9清晰地表示了內(nèi)插步驟906和908，可以理解這些步驟實質(zhì)上依據(jù)執(zhí)行而被合成一起。在頂點(diǎn)光柵數(shù)據(jù)和運(yùn)動矢量信息的內(nèi)插完成后，限定的像素組中的各個像素具有相關(guān)的運(yùn)動矢量和光柵信息。然后該信息沿與衰退因子相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動矢量的方向被內(nèi)插以產(chǎn)生一組沿運(yùn)動矢量方向(即沿與運(yùn)行方向相反的方向)逐漸變?nèi)醯牟?dǎo)致相關(guān)的圖元202a的模糊化的運(yùn)動直線。圖12和13描述應(yīng)用實現(xiàn)運(yùn)動模糊化的這個圖像處理技術(shù)900的需要特殊考慮的特定的情況。圖12表示向內(nèi)爆裂運(yùn)動的情況，其中在時間區(qū)間DELTA的結(jié)束處圖元202a的尺寸小于在區(qū)間開始處的尺寸。在這種情況下，在方法900的步驟910產(chǎn)生的運(yùn)動直線沿不同方向放射，產(chǎn)生通常對要求的目的而言不足夠地反轉(zhuǎn)的星爆效果。為說明這種情況，本發(fā)明的一個實施例考慮配置由相鄰的運(yùn)動直線限定的并在圖12中以附圖標(biāo)記230表示出來的運(yùn)動三角形。這些三角形230可通過保持前面的像素的運(yùn)動直線信息來適當(dāng)?shù)嘏渲?。相比之下，圖13表示其中在區(qū)間DELTA的結(jié)束處圖元202a的尺寸大于在區(qū)間開始處的尺寸的向外爆裂運(yùn)動。在這種情況下，運(yùn)動直線215匯合并可能在運(yùn)動直線215的終止點(diǎn)附近重疊。在這種情況下，重疊運(yùn)動直線將趨向于不希望地放大相應(yīng)于一個以上的運(yùn)動直線的像素的強(qiáng)度。為抵抗這個效果，向外爆裂運(yùn)動的情況通過縮小直線來說明，從而直線在寬度上比一個像素窄。由于少量像素是不可利用的，這個效果可通過按因子1／N縮小運(yùn)動直線像素的不透明度來實現(xiàn)，這里N代表相應(yīng)于給出的像素的重疊的直線的數(shù)目。例如，如果給出的像素相應(yīng)于3個運(yùn)動直線215，內(nèi)插的像素的不透明度可乘以1／3來用于各個重疊的運(yùn)動直線，產(chǎn)生適當(dāng)強(qiáng)度的像素。
現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖14，描述了適合于執(zhí)行相對于圖2-13描述的模糊化技術(shù)的代表性的計算機(jī)系統(tǒng)140的簡化框圖。系統(tǒng)140包括一個或多個分別耦合于主機(jī)總線144的處理單元142a…142n。系統(tǒng)存儲器146是經(jīng)存儲器控制單元145可從主機(jī)總線144可訪問的，其可作為不連續(xù)地裝置來實施或者集成到處理單元142或總線橋接器148中。總線橋接器148駐留在主機(jī)總線144與外圍總線150之間并且促進(jìn)兩種總線之間的通信。外圍總線150優(yōu)選與基于計算機(jī)系統(tǒng)的微處理器領(lǐng)域公知的諸如PCI、MAC或EISA體系的各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)外圍總線中的任何一種一致。根據(jù)本發(fā)明的圖形適配器152被連接于外圍總線150并且促進(jìn)駐留在系統(tǒng)存儲器146中的應(yīng)用程序產(chǎn)生的圖形場景的渲染。圖形適配器152優(yōu)選包括內(nèi)部存儲設(shè)備或存儲器，還包括諸如圖形適配器152通過其與外圍總線150進(jìn)行通信的外圍總線接口的各種內(nèi)部電路(在圖中未示出)。圖形適配器152還包括適合于允許適配器152來管理幀緩沖器153的幀緩沖器接口。幀緩沖器153是用于存儲用于在顯示裝置156上顯示的圖形圖像的數(shù)字表示的特殊目的的存儲設(shè)備。視頻控制器154適合來用存儲在幀緩沖器153中的圖像來刷新顯示裝置156。視頻控制器154可組裝在圖形適配器152中，或者另一種情況是可包括不連續(xù)的裝置。類似地，幀緩沖器153可組裝到圖形適配器152中或者在視頻控制器154中。圖形適配器152還包括用以執(zhí)行相對于圖3，4和9描述的方法的適當(dāng)?shù)难b置。對于在圖3和4的模糊化幾何體方法指出的實施例，圖形適配器152可包括專用的模糊化幾何體產(chǎn)生電路或存儲在圖形適配器存儲設(shè)備上的計算機(jī)指令形式的并且適合于由適配器152的處理單元執(zhí)行的軟件，或包括電路和軟件的組合。在這個實施例中，適配器152的模糊化幾何體產(chǎn)生器被配置來識別動態(tài)圖元(即要求模糊化的圖元)并且響應(yīng)與此來確定并附加適當(dāng)?shù)哪：瘞缀误w于動態(tài)圖元的要求的邊緣。另一種情況是，相對于圖3和4描述的相對簡單的模糊化幾何體方法允許它們被適當(dāng)?shù)貎?nèi)置在存儲于系統(tǒng)存儲器145的應(yīng)用程序中。在前面相對于圖9描述的用于實現(xiàn)模糊化的圖像處理方法指向的實施例中，圖形適配器152優(yōu)選包括運(yùn)動矢量檢測、內(nèi)插和運(yùn)動直線產(chǎn)生電路以產(chǎn)生適當(dāng)?shù)倪\(yùn)動直線。盡管圖形處理方法可想象地可被組裝到應(yīng)用程序中，可以理解更優(yōu)選的是在硬件中以像素級執(zhí)行相對復(fù)雜的圖形處理方法。
對熟悉具有本發(fā)明的內(nèi)容的優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明考慮了一種實現(xiàn)諸如運(yùn)動模糊化的基于時間的圖形效果的有效的方法、裝置和系統(tǒng)?？梢岳斫饩唧w說明和附圖所描述和表示的本發(fā)明的形式只是作為當(dāng)前的優(yōu)選示例。本發(fā)明意在由下面的權(quán)利要求在最廣泛意義上包含這里所公開的優(yōu)選實施例的所有的變形。
權(quán)利要求
1．一種圖形顯示方法，包括把運(yùn)動矢量與圖形圖元的各個頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)，其中運(yùn)動矢量代表相關(guān)頂點(diǎn)的時變參數(shù)的變化；把衰退因子與圖形圖元相關(guān)聯(lián)；跨過由圖形圖元限定的一組像素內(nèi)插圖形圖元頂點(diǎn)的光柵數(shù)據(jù)以產(chǎn)生一組光柵數(shù)據(jù)，其中該組光柵數(shù)據(jù)的各個成員與該組像素的相應(yīng)的成員是相關(guān)聯(lián)的；跨過該組像素內(nèi)插圖形圖元頂點(diǎn)的運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)以產(chǎn)生一組相應(yīng)的像素矢量；從衰退因子、該組光柵數(shù)據(jù)和該組像素矢量通過沿根據(jù)衰退因子的相應(yīng)的像素矢量代表的方向產(chǎn)生一組運(yùn)動直線。
2．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于時變參數(shù)包括圖形圖元的位置。
3．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
4．如權(quán)利要求1的方法，其特征在于該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
5．如權(quán)利要求1的方法，還包括在向內(nèi)爆裂運(yùn)動情況下渲染由相鄰的運(yùn)動直線限定的運(yùn)動三角。
6．如權(quán)利要求1的方法，還包括在向外爆裂運(yùn)動情況下確定運(yùn)動直線的部分線條厚度并基于前述部分厚度增加各個運(yùn)動直線的透明度。
7．一種計算機(jī)系統(tǒng)，包括至少一個連接于主機(jī)總線的處理單元；一個從主機(jī)總線可訪問的系統(tǒng)存儲器；一個在主機(jī)總線與外圍總線之間耦合的總線橋接器，其中總線橋接器適合于促進(jìn)主機(jī)總線與外圍總線之間的通信；一個耦合于總線橋接器的圖形適配器，其中該適配器被配置來把與圖形圖元的頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的光柵數(shù)據(jù)跨過由圖形圖元限定的一組像素內(nèi)插以產(chǎn)生相應(yīng)的一組光柵數(shù)據(jù)；把與各個圖形圖元頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)跨過該組像素內(nèi)插以產(chǎn)生相應(yīng)的一組像素矢量，其中運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)代表一個相關(guān)的頂點(diǎn)的時變參數(shù)；及從與圖形圖元相關(guān)聯(lián)的衰退因子、該組光柵數(shù)據(jù)和該組像素矢量通過沿根據(jù)衰退因子的相應(yīng)的像素矢量所代表的方向內(nèi)插光柵數(shù)據(jù)而產(chǎn)生一組運(yùn)動直線；一個適合于存儲圖形圖元和該組運(yùn)動直線的幀緩沖器；及一個適合于用代表幀緩沖器內(nèi)容的圖像刷新顯示屏幕的視頻控制器。
8．如權(quán)利要求7的計算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于時變參數(shù)包括頂點(diǎn)的位置。
9．如權(quán)利要求7的計算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
10．如權(quán)利要求7的計算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
11．如權(quán)利要求7的計算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述適配器還被配置來在向內(nèi)爆裂運(yùn)動情況下渲染由相鄰的運(yùn)動直線限定的運(yùn)動三角。
12．如權(quán)利要求7的計算機(jī)系統(tǒng)，其特征在于所述適配器還被配置來在向外爆裂運(yùn)動情況下確定各個運(yùn)動直線的部分線條厚度并根據(jù)相鄰的運(yùn)動直線重疊的上述部分厚度增加各個運(yùn)動直線的透明度。
13．一種圖形適配器，包括一個配置來促進(jìn)與計算機(jī)的外圍總線的通信的總線接口；用于把與圖形圖元的頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的光柵數(shù)據(jù)跨國由圖形圖元限定的一組像素內(nèi)插以產(chǎn)生相應(yīng)的一組光柵數(shù)據(jù)的裝置；用于把與各個圖形圖元頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)跨國一組相應(yīng)的像素矢量內(nèi)插的裝置，其中運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)代表相關(guān)頂點(diǎn)的一個時變參數(shù)；及應(yīng)用與圖形圖元相關(guān)的衰退因子、該組光柵數(shù)據(jù)和該組像素矢量通過沿根據(jù)衰退因子的相應(yīng)的像素矢量代表的方向內(nèi)插光柵數(shù)據(jù)的把一組運(yùn)動直線附加于圖形圖元；及一個適合于把圖形圖元和附加的運(yùn)動直線存儲在計算機(jī)系統(tǒng)的幀緩沖器中的幀緩沖器接口。
14．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于所述適配器裝置包括一個運(yùn)動直線產(chǎn)生器電路。
15．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于該裝置包括與適合于由圖形適配器處理器執(zhí)行的計算機(jī)指令一起配置的圖形適配器存儲設(shè)備。
16．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于時變參數(shù)包括相關(guān)頂點(diǎn)的位置。
17．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于該組像素包括圖形圖元的邊緣限定的像素。
18．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于該組像素包括圖形圖元限定的所有像素。
19．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于所述適配器還被配置來在向內(nèi)爆裂運(yùn)動情況下渲染由相鄰的運(yùn)動直線限定的運(yùn)動三角。
20．如權(quán)利要求13的圖形適配器，其特征在于所述適配器還被配置來在向外爆裂運(yùn)動情況下確定各個運(yùn)動直線的部分線條厚度并根據(jù)相鄰運(yùn)動直線重疊的部分的厚度增加各個運(yùn)動直線的透明度。
全文摘要
用于顯示計算機(jī)圖形的方法、裝置和系統(tǒng),其中運(yùn)動矢量與圖形圖元的各個頂點(diǎn)相關(guān)聯(lián),其中運(yùn)動矢量代表相關(guān)頂點(diǎn)的時變參數(shù)的變化,衰退因子與圖形圖元相關(guān)聯(lián)。然后圖形圖元頂點(diǎn)的光柵數(shù)據(jù)被內(nèi)插來產(chǎn)生一組光柵數(shù)據(jù)。圖形圖元頂點(diǎn)的運(yùn)動矢量數(shù)據(jù)被內(nèi)插以產(chǎn)生相應(yīng)的一組像素矢量。然后從衰退因子該組光柵數(shù)據(jù)和該組像素矢量通過內(nèi)插光柵數(shù)據(jù)來產(chǎn)生一組運(yùn)動直線。由模糊化模擬的時變參數(shù)包括圖形圖元的位置。
文檔編號G06T15/10GK1290907SQ0011885
公開日2001年4月11日 申請日期2000年6月15日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月30日
發(fā)明者I·C·徹爾斯托維斯基, C·R·約翰斯 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司