專利名稱：用于重構三維圖形數(shù)據的裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于渲染(rendering)3D(three-dimensional，三維)圖形數(shù)據的裝置，特別涉及一種用于重構3D圖形數(shù)據的裝置和方法。
背景技術：
用于在屏幕上渲染3D圖形數(shù)據的裝置使用VRML(Virtual RealityModeling Language，虛擬現(xiàn)實造型語言)和MPEG(Moving Picture ExpertGroup，運動圖片專家組)標準以及由通用商業(yè)程序(例如，3D Studio Max，Maya，等)定義的文件格式。3D數(shù)據包括被置于3D空間中的對象的幾何信息(例如，關于構成對象的3D點的位置的信息以及其連接信息)；對象的材料信息(例如，關于紋理、對象的透明度、對象的顏色和對象表面的光澤的信息)；以及關于這樣的信息取決于位置、光源特性和時間而變化的信息。這樣的3D圖形數(shù)據用直觀上或者邏輯上可理解的結構來表示，從而圖形數(shù)據的生成和修改可以由用戶很容易地進行。其中以這種方式用直觀上可理解的結構來表示3D圖形數(shù)據的對象被稱作場景圖(scene graph)。
圖1是示出了場景圖的節(jié)點結構的示例的圖。如圖1所示，場景圖將3D圖形數(shù)據存儲在多個節(jié)點(組節(jié)點和形狀節(jié)點)中。組節(jié)點具有關于子節(jié)點(sub-node)的信息，形狀節(jié)點是葉子節(jié)點并且存儲對象的幾何信息或者材料信息。具體地說，場景圖包括包括對象的幾何信息或者材料信息的節(jié)點以及通過連接節(jié)點形成層次(hierarchy)的連接信息。而且，包括節(jié)點的位置信息和旋轉信息的某些信息影響子節(jié)點的位置。這樣的結構的長處在于，根據節(jié)點的相對位置，結構的從屬關系容易為人所直觀理解。
圖2是3D人體結構的場景圖。如圖2所示，假設在3D空間中表示“人”的身體。對于作起始節(jié)點(starting node)的抽象節(jié)點“人”來說，將“人”粗略地劃分成“胸”部分和“腹”部分，并且“胸”和“腹”是節(jié)點“人”的子節(jié)點。而且，子節(jié)點“胸”包括子節(jié)點“頭”、“右手”和“左手”，子節(jié)點“腹”包括“左腿”和“右腿”。高等級(ranking)節(jié)點中的信息對子節(jié)點具有直接影響。因而，如果節(jié)點“人”的位置信息被改變，則這樣的位置改變信息直接影響子節(jié)點的每個。從而，要改變在3D空間上生成的“人”的整體信息，僅僅節(jié)點“人”中的相關信息需要改變。從生成和修改3D數(shù)據的用戶的觀點看這樣的結構是非常方便和直觀的，因為如上所述，當移動整個身體時，僅有節(jié)點“人”這一最高等級節(jié)點的信息需要修改，而身體的每個部分的位置信息不需要改變。而且，當改變身體信息的一部分時，僅相關節(jié)點的信息需要改變，而不改變子節(jié)點中的信息。
要讀入并且向屏幕輸出這樣的3D圖形數(shù)據，需要一種用于分析所讀取的3D圖形數(shù)據的含義以及進行數(shù)據轉換的裝置。通常，這樣的裝置被稱作3D圖形渲染引擎(3D graphics rendering engine)。3D圖形渲染引擎包括解析器(parser)和渲染器(renderer)。
解析器讀入并且解釋3D圖形數(shù)據。即，解析器識別所讀取數(shù)據是否是對象的幾何信息、對象的材料信息或者關于產生自場景圖結構的對象之間的從屬關系的信息，并且解釋和判斷信息。
渲染器將由解析器解析的場景圖改變成適于在輸出器件的屏幕上顯示的形式。由于屏幕適于顯示2D(two-dimensional，二維)信息，所以不能直接使用在3D中表示的場景圖。渲染器的首要任務是通過對在3D空間中表示的對象進行坐標變換而將3D圖形數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據。因而，從渲染器輸出的數(shù)據被轉換成2D圖形數(shù)據。
但是，這樣的傳統(tǒng)3D圖形渲染引擎的問題在于，通過在不改變3D圖形數(shù)據結構的情況下僅對3D圖形數(shù)據進行2D數(shù)據轉換處理產生2D輸出圖像。作為用于表示3D圖形數(shù)據的數(shù)據結構的方法的場景圖是一種如上所述的容易被用戶直觀上理解和修改的易懂結構，但浪費了存儲空間，延遲了輸出圖像的生成，并且惡化了輸出圖像的圖像質量。如圖2中所示，存在包括同樣種類的材料信息的節(jié)點，并且以不連續(xù)的和不規(guī)則的順序安排這樣的節(jié)點。渲染器在不改變場景圖的結構的情況下將每個節(jié)點的3D圖形數(shù)據轉換成2D數(shù)據。
圖3是圖示了圖2中所示出的場景圖的數(shù)據轉換順序的圖。參考圖3，即使同樣種類的材料信息重復出現(xiàn)，渲染器在渲染過程期間也不能意識到這樣的信息。因而，渲染器將根據預定的順序出現(xiàn)的所有材料信息重復存儲在終端上的數(shù)據存儲空間中。因而，當使用傳統(tǒng)的3D圖形渲染引擎時，發(fā)生存儲空間的浪費。
而且，在渲染過程期間材料信息在兩個相鄰節(jié)點之間改變，渲染器丟掉原始的材料信息，并且將新的材料信息讀入終端的存儲空間中。通常，由于從存儲空間讀數(shù)據或者向存儲空間寫數(shù)據的過程與諸如數(shù)學計算的其它過程相比需要大量時間，所以這樣的信息改變導致在將3D信息轉換成2D信息的整個過程中的巨大延遲。由于傳統(tǒng)的3D圖形渲染引擎將由于同樣的材料信息的不連續(xù)安排而始終讀取材料信息，所以延遲了輸出圖像的生成。
而且，代表對象的透明度的信息可以包括在由3D圖形數(shù)據保持的信息中。當以不連續(xù)和不規(guī)則的順序安排具有該信息的節(jié)點時，不能保證3D信息到2D信息的確切轉換。當以交疊方式放置具有透明屬性的3D對象時，3D信息到2D信息的轉換應該通過反映諸如透明度和存在于觀察截錐(viewingfrustum)中的其它3D對象的距離的特性來進行。但是，由于傳統(tǒng)的3D圖形渲染引擎不反映透明度和屬于每個節(jié)點的3D對象之間的距離，所以當確定渲染順序時，發(fā)生輸出圖像的圖像質量下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠根據諸如透明度信息和紋理信息的材料信息對場景圖的節(jié)點進行分組的用于重構3D圖形數(shù)據的裝置和方法。
根據本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于重構3D圖形數(shù)據的裝置，該裝置包括解析單元，用于解析三維圖形數(shù)據；排列單元，用于使用包含于下述材料信息中的預定的詳細信息作為參考，對具有節(jié)點以及關于所述節(jié)點的層次信息的場景圖的對象進行排列，其中所述節(jié)點存儲包含于由解析單元解析的三維圖形數(shù)據中的幾何信息和與幾何信息相對應的材料信息；以及渲染單元，用于解釋由排列單元排列的場景圖的對象，以將三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據。
根據本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于重構3D圖形數(shù)據的方法，該方法包括解析三維圖形數(shù)據；使用包含于下述材料信息中的預定的詳細信息作為參考，對具有節(jié)點以及關于所述節(jié)點的層次信息的場景圖的對象進行排列，其中所述節(jié)點存儲包含于三維圖形數(shù)據中的幾何信息和與幾何信息相對應的材料信息；以及解釋排列后的場景圖的對象，以將三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據。


通過結合附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將變得更加清楚，附圖中圖1是示出了場景圖的節(jié)點結構的示例的圖；圖2是示出3D身體結構的場景圖；圖3是圖示了圖2中所示出的場景圖的數(shù)據轉換的順序的圖；圖4是根據本發(fā)明的實施例的用于重構3D圖形數(shù)據的裝置的框圖；圖5是圖4中所示出的排列單元的框圖；圖6是圖5中所示出的第一場景圖解釋單元的框圖；圖7是圖5中所示出的詳細信息分類單元的框圖；圖8是用于說明存儲于圖7中所示出的透明幾何存儲單元中的透明幾何信息的存儲結構的結構圖；圖9是用于說明存儲于圖7中所示出的不透明幾何存儲部件中的不透明幾何信息的存儲結構的結構圖；圖10示出了用于說明本發(fā)明的場景圖的示例；圖11A和圖11B是示出了在排列圖10中所示出的場景圖之后的結果的圖；圖12是圖4中所示出的渲染單元的框圖；圖13是圖示了根據本發(fā)明的實施例的重構3D圖形數(shù)據的方法的流程圖；圖14是圖示了圖13中所示出的操作1002的流程圖；圖15是圖示了圖14中所示出的操作1100的流程圖；圖16是圖示了圖14中所示出的操作1102的流程圖；以及圖17是圖示了圖13中所示出的操作1004的流程圖；具體實施方式
現(xiàn)將參考其中示出了本發(fā)明的示例性實施例的附圖更全面地描述本發(fā)明。但是本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，并且不應被認作限于本文所提出的實施例；相反，提供這些實施例，以使本公開將是徹底的和完全的，并且將向本領域技術人員完全告知本發(fā)明的概念。
圖4是根據本發(fā)明的實施例的用于重構3D圖形數(shù)據的裝置的框圖，并且用于重構3D圖形數(shù)據的裝置包括解析單元100、排列單元120和渲染單元140。
解析單元100讀入并且解析諸如VRML(Virtual Reality ModelingLanguage，虛擬現(xiàn)實造型語言)數(shù)據或者MPEG(Moving Picture Expert Group，運動圖片專家組)的3D圖形數(shù)據。解析單元100解析通過輸入端IN1輸入的3D圖形數(shù)據的場景圖，并且向排列單元120輸出關于經解析的場景圖的信息。場景圖具有包括幾何信息和與該幾何信息相對應的材料信息的節(jié)點，并且還具有節(jié)點的層次信息。假定關于場景圖的幾何信息和材料信息的詳細信息是場景圖的對象。幾何信息被認為是代表對象的外觀的3D信息。材料信息具有每個詳細信息。詳細信息代表紋理、對象的透明度、對象的顏色和對象表面的光澤。由于解析單元100的特定功能和現(xiàn)有技術中的相同，所以將省略關于其的描述。
排列單元120使用包含于材料信息中的預定詳細信息作為參考對解析單元100解析的場景圖的對象進行排列，并且向渲染單元140輸出排列后的場景圖的對象。在本實施例中，排列是對于包含于預定的詳細信息中的透明度信息和紋理信息來進行的。透明度信息取決于透明度被劃分成透明幾何信息和不透明幾何信息。透明幾何信息和不透明幾何信息被分隔開并且個別地存儲。不透明幾何信息是根據紋理信息排列的，而透明幾何信息是考慮相機和透明幾何信息的位置之間的距離而排列的。
圖5是圖4中所示出的排列單元120的框圖。排列單元包括第一場景圖解釋單元200、詳細信息分類單元220和分類完成確定單元260。
第一場景圖解釋單元200經由輸入端IN2接收由解析單元100解析的場景圖的對象，并且解釋所輸入的場景圖的對象以及將其輸出到詳細信息分類單元220。
圖6是圖5中所示出的第一場景圖解釋單元200的框圖。第一場景圖解釋單元200包括形狀節(jié)點確定單元300和子節(jié)點檢測單元320。
當經由輸入端IN3接收到場景圖時，形狀節(jié)點確定單元300確定節(jié)點是否是場景圖的形狀節(jié)點，并且向子節(jié)點檢測單元320或者經由輸出端OUT3向詳細信息分類單元220輸出確定結果。形狀節(jié)點是存儲幾何信息和與該幾何信息相對應的材料信息的節(jié)點。由于形狀節(jié)點是葉子節(jié)點，所以形狀節(jié)點沒有子節(jié)點。如果由形狀節(jié)點確定單元300檢查的節(jié)點不是形狀節(jié)點，則所檢查的節(jié)點是具有子節(jié)點的組節(jié)點。如果所檢查的節(jié)點是形狀節(jié)點，則形狀節(jié)點確定單元300經由輸出端OUT 3向詳細信息分類單元220輸出確定結果。但是，如果所檢查的節(jié)點不是形狀節(jié)點，則形狀節(jié)點確定單元300向子節(jié)點檢測單元320輸出確定結果。
子節(jié)點檢測單元320檢測連接到所檢查的節(jié)點的子層次(sub-hierarchy)的子節(jié)點。如果確定結果指示所檢查的節(jié)點具有子節(jié)點，則子節(jié)點檢測單元320檢測所檢查的節(jié)點的子層次中的子節(jié)點，并且向形狀節(jié)點確定單元300輸出所檢測的結果。
當從子節(jié)點檢測單元320接收檢測結果時，形狀節(jié)點確定單元300確定所檢測的子節(jié)點是否是形狀節(jié)點。
當從第一場景圖解釋單元200接收經解釋的場景圖的對象時，詳細信息分類單元220使用預定的詳細信息作為參考對經解釋的對象進行分類并存儲，并且向分類完成確定單元260輸出所存儲的結果。
圖7是用于說明圖5中所示出的詳細信息分類單元220的實施例的框圖。詳細信息分類單元220包括矩陣存儲單元400、詳細信息訪問單元420、透明幾何存儲單元440和不透明幾何存儲單元460。
矩陣存儲單元400確定所讀取的形狀節(jié)點屬于場景圖的哪一層次、計算能夠進行從相關層次的局部坐標到全局坐標的轉換的GTM(GlobalTransformation Matrix，全局變換矩陣)、將結果存儲在所讀取的形狀節(jié)點中、并且向詳細信息訪問單元420輸出所讀取的形狀節(jié)點。
詳細信息訪問單元420讀取形狀節(jié)點的材料信息的預定的詳細信息。詳細信息訪問單元420讀取經解釋的形狀節(jié)點的材料信息的預定的詳細信息，并且根據該預定的詳細信息向透明幾何存儲單元440或者不透明幾何存儲單元460輸出該預定的詳細信息。
具體地說，詳細信息訪問單元420讀取形狀節(jié)點的材料信息的預定的詳細信息的紋理信息或者透明度信息。如果透明度信息是代表有些透明的透明幾何信息，則詳細信息訪問單元420向透明幾何存儲單元440輸出所讀取的形狀節(jié)點；并且如果透明度信息是代表有些不透明的不透明幾何信息，則詳細信息訪問單元420向不透明幾何存儲單元460輸出所讀取的形狀節(jié)點。
透明幾何存儲單元440使用一維數(shù)組存儲結構來存儲所讀取的形狀節(jié)點。當計算了所讀取的形狀節(jié)點和觀察透明幾何信息的相機之間的距離之后，形狀節(jié)點被存儲在數(shù)組中，其中首先存儲離相機遠的形狀節(jié)點，稍后存儲離相機近的形狀節(jié)點。這樣的存儲順序是用來防止由于透明幾何信息毀壞所致的圖像質量下降。
圖8是用于說明圖7中所示出的透明幾何存儲單元中所存儲的透明幾何信息的存儲結構的結構圖。如圖8所示，在透明對象1中存儲離相機更遠的形狀節(jié)點的透明幾何信息。而且，在透明對象2中存儲比存儲在透明對象1中的形狀距離相機更近的形狀節(jié)點的透明幾何信息。將逐次距離相機更近的形狀節(jié)點分別存儲在透明對象3和透明對象4中。
不透明幾何存儲單元460具有用于存儲包含于詳細信息中的紋理信息的環(huán)結構。其中將第一數(shù)據和最后數(shù)據存儲在鄰接存儲單元中的環(huán)結構表示鏈接表的存儲結構。
不透明幾何存儲單元460確定包含于所讀取的形狀節(jié)點的詳細信息中的紋理信息是否已經包含于環(huán)中。如果紋理信息沒有包含于環(huán)中，則向環(huán)中加入紋理信息，并且將形狀節(jié)點的不透明幾何信息存儲在紋理信息的子環(huán)(sub-ring)中。如果紋理信息已經包含于環(huán)中，則不向環(huán)中加入紋理信息，并且將形狀節(jié)點的不透明幾何信息存儲在已經被存儲在環(huán)中的紋理信息的子環(huán)中。
圖9是用于說明存儲于圖7中所示出的不透明幾何存儲單元中的不透明幾何信息的存儲結構的結構圖。圖9示例性地示出了包含于詳細信息中的紋理信息。如圖9所示，不透明幾何存儲單元460使用紋理環(huán)來存儲紋理信息(紋理1、2、3、4和5)。在紋理環(huán)中，存儲了代表不同紋理的五條紋理信息(紋理1、2、3、4和5)。紋理環(huán)具有子環(huán)。在子環(huán)中，存儲了包括紋理信息(1、2、3、4和5)的紋理的不透明幾何信息(不透明幾何1、2、3、4、5和6)。
圖10圖示了如何根據本發(fā)明的實施例重構場景圖，并且圖11A和圖11B是圖示了在將圖10中所示出的場景圖的對象排列之后的結果的圖。
利用排列單元120重構圖10中所示出的場景圖。下面的描述使用圖8中示例性地示出的透明幾何存儲單元440的數(shù)組結構，以及圖9中所示出不透明幾何存儲單元460的環(huán)結構。首先根據透明度信息對場景圖的形狀節(jié)點分類。如果形狀節(jié)點包括作為透明信息的透明幾何信息，則如圖11A所示，將形狀節(jié)點存儲在透明幾何存儲單元440中。這時，其中對象在透明幾何存儲單元440中存儲的順序是根據相機和對象之間的距離來確定的。即，將距離相機最遠的對象排在第一。因而，參考圖11A，以考慮距離相機的距離的給定順序存儲第二、第四和第三幾何信息。
如果形狀節(jié)點包括不透明幾何信息，則如圖11B所示，使用包含于形狀節(jié)點中的紋理信息構造紋理環(huán)，并且將包含紋理信息的幾何信息存儲在紋理信息的子環(huán)中。因而，第一和第五紋理信息構成紋理環(huán)，并且第一和第五幾何信息構成子環(huán)。當不透明幾何信息重復包括同樣的紋理信息時，每條幾何信息將被排列到紋理的子環(huán)中，這提供了其中可以以有效的方式處理大量紋理信息的結構。
分類完成確定單元260確定是否對經解釋的場景圖的所有對象進行了分類，并且經由輸出端OUT 2輸出確定結果。這時，如果沒有利用預定的詳細信息作為參考，對經解釋的場景圖的所有節(jié)點進行完全分類，則分類完成確定單元260向第一場景圖解釋單元200輸出確定結果。第一場景圖解釋單元200響應于分類完成確定單元260的確定結果重新解釋場景圖。
如上所述，由排列單元基于每條紋理信息排列場景圖，從而同樣的紋理信息不必重復存儲。
渲染單元140解釋由排列單元120排列的場景圖的對象以將3D數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據，并且經由輸出端OUT 1輸出轉換后的2D圖形數(shù)據。
圖12是用于說明圖4中所示出的渲染單元140的實施例的框圖。渲染單元140包括經排列的場景圖解釋單元500和轉換單元520。
經排列的場景圖解釋單元500對經由輸入端IN 5接收的預定的詳細信息以及與該預定的詳細信息相對應的透明和不透明幾何信息進行解釋，并且向轉換單元520輸出解釋后的結果。
經排列的場景圖解釋單元500從排列單元120接收紋理信息和存儲在所接收的紋理信息的子環(huán)中的不透明幾何信息，并且解釋所接收的紋理信息和不透明幾何信息。而且，經排列的場景圖解釋單元500從排列單元120接收透明幾何信息并且解釋所接收的透明幾何信息。
轉換單元520將預定的詳細信息、透明幾何信息和不透明幾何信息轉換成2D圖形數(shù)據，并且經由輸出端OUT 5輸出轉換后的結果。具體地說，就所解釋的透明幾何信息而言，轉換單元520以距離相機最遠的透明幾何信息作為開始并且以距離相機最近的透明幾何信息作為結束將3D圖形數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據。
渲染單元140首先解釋并轉換不透明幾何信息，然后解釋并轉換透明幾何信息。如果在對經排列的不透明對象進行渲染之后對經排列的透明對象進行渲染，則可以防止由于透明對象所產生的圖像質量下降。
現(xiàn)將參考附圖描述根據本發(fā)明的實施例的用于重構3D圖形數(shù)據的方法。
圖13是圖示了根據本發(fā)明的實施例的重構3D圖形數(shù)據的方法的流程圖。該方法包括使用預定的詳細信息作為參考對3D圖形數(shù)據的場景圖的對象進行排列，并且使用經排列的場景圖將3D圖形數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據。
首先，解析3D圖形數(shù)據(操作1000)。也解析3D圖形數(shù)據之中的場景圖。場景圖包括節(jié)點，所述節(jié)點包括幾何信息和與每條幾何信息相對應的材料信息。場景圖還包括用于節(jié)點的層次信息。
接著，使用材料信息的預定的詳細信息作為參考對3D圖形數(shù)據的場景圖的對象進行排列(操作1002)。這時，經排列的預定的詳細信息是透明度信息和紋理信息。
圖14是圖示了圖13中所示出的操作1002的流程圖。操作1002包括使用預定的詳細信息作為參考對場景圖的對象進行分類，并且確定是否對這樣的對象都進行了分類。
首先，解釋場景圖的對象(操作1100)。
圖15是圖示了圖13中所示出的操作1100的流程圖。操作1100包括操作1200和1202，操作1202取決于所檢查的節(jié)點是否為形狀節(jié)點來檢測每個節(jié)點的子節(jié)點。
首先，確定節(jié)點之一是否為具有幾何信息和材料信息的形狀節(jié)點(操作1200)。
如果所檢查的節(jié)點不是形狀節(jié)點，則檢測連接到所檢查的節(jié)點的子節(jié)點，并且進行操作1200(操作1202)。
但是，如果所檢查的節(jié)點是形狀節(jié)點，則進行操作1102。
在操作1100之后，使用預定的詳細信息作為參考對經解釋的場景圖的對象進行分類和存儲(操作1102)。
圖16是圖示了圖14中所示出的操作1102的流程圖。操作1102包括讀取材料信息的預定的詳細信息，并且存儲透明和不透明幾何信息。
首先，確定形狀節(jié)點的層次位置并且計算GTM(操作1300)。
然后，讀取存儲在形狀節(jié)點中的材料信息的預定的詳細信息(操作1302)。
隨后，存儲包含于形狀節(jié)點的材料信息中的透明和不透明幾何信息(操作1304)。這時，如果材料信息是不透明幾何信息，則將不透明幾何信息存儲在紋理信息的子環(huán)結構中；如果材料信息是透明幾何信息，則將透明幾何信息存儲在數(shù)組結構中。即，取決于包含于存儲在形狀節(jié)點中的材料信息中的不透明幾何信息，將材料信息劃分成透明對象列表和不透明對象列表，并且根據透明對象和觀察該透明對象的相機之間的距離排列透明對象列表。由用于不透明對象列表的紋理構造一個環(huán)，并且為包括同樣紋理信息的每個對象構造并存儲子環(huán)。
然后，確定是否對場景圖的對象都進行了分類(操作1104)。
如果對場景圖的對象都進行了分類，則進行操作1004。但是，如果沒有對場景圖的對象都進行分類，則進行操作1100到1104。
接著，解釋經排列的場景圖，并且將3D圖形數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據(操作1004)。這時，在解釋并轉換包含于材料信息中的不透明幾何信息之后，解釋并轉換透明幾何信息。
圖17是圖示了圖13中所示出的操作1004的流程圖。
首先，解釋預定的詳細信息以及與該預定的詳細信息相對應的透明和不透明幾何信息(操作1400)。
然后，將預定的詳細信息以及透明幾何信息和不透明幾何信息轉換成2D圖形數(shù)據(操作1402)。這時，基于在操作1304中排列透明幾何信息的順序將3D圖形數(shù)據轉換成2D圖形數(shù)據。
與傳統(tǒng)方法不同，在本發(fā)明中，根據其特性對3D圖形數(shù)據進行分類，并且根據該特性重構3D圖形數(shù)據，由此保證了3D圖形數(shù)據到2D圖形數(shù)據的快速和更精確的轉換，并且增強了3D圖形數(shù)據的有效管理。本發(fā)明的這些特性可以被施加到在固定地點使用的PC(Personal Computer，個人計算機)和諸如PDA(Personal Digital Assistant，個人數(shù)字助理)或者蜂窩電話的移動設備上。
如上所述，根據本發(fā)明的用于重構3D圖形數(shù)據的裝置和方法可以通過使用排列單元來根據紋理信息將場景圖的每個節(jié)點分類成組而省略重復存儲同樣的紋理信息的操作。
而且，本據本發(fā)明，由于可以為紋理信息的每組進行將3D圖形數(shù)據轉換成2D數(shù)據的操作，所以可以使得在轉換過程期間由于紋理信息改變而導致的數(shù)據轉換中的時間損失最小化。
而且，本發(fā)明通過使用透明信息對幾何信息進行分類來根據距離觀察點的距離順序進行數(shù)據轉換，從而以更精確的方式將3D圖形數(shù)據轉換成2D數(shù)據。
盡管參照本發(fā)明的示例性實施例對本發(fā)明進行了具體圖示和描述，但本領域普通技術人員應當理解，在不脫離由所附權利要求書所定義的本發(fā)明的精神和范圍的條件下，可以對本發(fā)明進行形式和細節(jié)上的各種修改。
權利要求
1.一種用于重構三維圖形數(shù)據的裝置，包括解析單元，用于解析三維圖形數(shù)據；排列單元，用于使用包含于下述材料信息中的預定的詳細信息作為參考，對具有節(jié)點以及關于所述節(jié)點的層次信息的場景圖的對象進行排列，所述節(jié)點存儲包含于由所述解析單元解析的所述三維圖形數(shù)據中的幾何信息和與所述幾何信息相對應的材料信息；以及渲染單元，用于對由所述排列單元排列的所述場景圖的對象進行解釋，以將所述三維圖形數(shù)據轉換成二維圖像。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述預定的詳細信息包含透明度信息和紋理信息的至少一種。
3.如權利要求2所述的裝置，其中所述排列單元包括第一場景圖解釋單元，用于對從所述解析單元輸入的所述場景圖的對象進行解釋；詳細信息分類單元，用于使用所述預定的詳細信息作為參考對所述經解釋的對象進行分類和存儲；以及分類完成確定單元，用于確定是否對所有對象都進行了分類。
4.如權利要求3所述的裝置，其中所述第一場景圖解釋單元包括形狀節(jié)點確定單元，用于確定所述節(jié)點的每個是否為存儲關于所述節(jié)點的任一個的幾何信息和材料信息的形狀節(jié)點；以及子節(jié)點檢測單元，用于檢測連接到所檢查的節(jié)點的子節(jié)點。
5.如權利要求4所述的裝置，其中所述詳細信息分類單元包括矩陣存儲單元，用于如果作為所述形狀節(jié)點確定單元確定的結果所述節(jié)點被確定為形狀節(jié)點，則確定所述形狀節(jié)點的每個的層次位置以計算全局變換矩陣，并且存儲所述計算后的結果；詳細信息訪問單元，用于讀取包含于存儲在所述形狀節(jié)點中的材料信息中的預定的詳細信息；透明幾何存儲單元，用于存儲包含于與由所述詳細信息訪問單元讀取的預定的詳細信息相對應的透明度信息中的透明幾何信息；以及不透明幾何存儲單元，用于存儲包含于與由所述詳細信息訪問單元讀取的預定的詳細信息相對應的透明度信息中的不透明幾何信息。
6.如權利要求5所述的裝置，其中所述透明幾何存儲單元根據觀察所述透明幾何信息的相機和所述透明幾何信息之間的遞減距離將所述透明幾何信息存儲在一維數(shù)組中。
7.如權利要求5所述的裝置，其中所述不透明幾何存儲單元將包含于所述不透明幾何信息中的紋理信息存儲在紋理環(huán)中，并且將所述不透明幾何信息存儲在子幾何環(huán)中。
8.如權利要求2所述的裝置，其中所述渲染單元包括經排列的場景圖解釋單元，用于對所述預定的詳細信息和與所述預定的詳細信息相對應的透明和不透明幾何信息進行解釋；以及轉換單元，用于將所述預定的詳細信息以及透明幾何信息和不透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據。
9.如權利要求8所述的裝置，其中所述渲染單元首先對不透明幾何信息進行解釋并且將不透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據，然后對透明幾何信息進行解釋并且將透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據。
10.如權利要求9所述的裝置，其中所述轉換單元根據觀察透明幾何信息的相機和所述透明幾何信息之間的遞減距離將三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據。
11.一種重構三維圖形數(shù)據的方法，包括解析三維圖形數(shù)據；使用包含于下述材料信息中的預定的詳細信息作為參考，對具有節(jié)點以及關于所述節(jié)點的層次信息的場景圖的對象進行排列，所述節(jié)點存儲包含于所述三維圖形數(shù)據中的幾何信息和與所述幾何信息相對應的材料信息；以及對所述場景圖的對象進行解釋，以將所述三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據。
12.如權利要求11所述的方法，其中所述預定的詳細信息包含透明度信息和紋理信息的至少一種。
13.如權利要求12所述的方法，其中所述排列節(jié)點包括對所述場景圖的對象進行解釋；使用所述預定的詳細信息作為參考對所述經解釋的對象進行分類和存儲；以及確定是否對所有對象都進行了分類。
14.如權利要求13所述的方法，其中所述對所述場景圖的對象進行解釋包括確定節(jié)點的每個是否為存儲關于所述節(jié)點的任一個的幾何信息和材料信息的形狀節(jié)點；以及如果所檢查的節(jié)點不是形狀節(jié)點，則檢測連接到所檢查的節(jié)點的子層次的子節(jié)點，并且確定所述子節(jié)點是否為形狀節(jié)點。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述對所述對象進行分類和解釋包括確定所述形狀節(jié)點的層次位置以計算全局變換矩陣；讀取包含于存儲在所述形狀節(jié)點中的材料信息中的預定的詳細信息；以及存儲包含于與所讀取的預定的詳細信息相對應的透明度信息中的透明和不透明幾何信息。
16.如權利要求15所述的方法，其中所述存儲透明和不透明幾何信息包括根據觀察透明幾何信息的相機和所述透明幾何信息之間的遞減距離將所述透明幾何信息存儲在一維數(shù)組中。
17.如權利要求15所述的方法，其中所述存儲透明和不透明幾何信息包括將包含于所述不透明幾何信息中的紋理信息存儲在紋理環(huán)中，并且將所述不透明幾何信息存儲在子幾何環(huán)中。
18.如權利要求12所述的方法，其中所述對所述場景圖的對象進行解釋以將所述三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據包括對所述預定的詳細信息和與所述預定的詳細信息相對應的透明和不透明幾何信息進行解釋；以及將所述預定的詳細信息以及透明和不透明幾何信息轉換成所述二維圖形數(shù)據。
19.如權利要求18所述的方法，其中所述對所述場景圖的對象進行解釋以將所述三維圖形數(shù)據轉換成二維圖形數(shù)據包括首先對不透明幾何信息進行解釋并且將不透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據；其次對透明幾何信息進行解釋并且將透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據。
20.如權利要求19所述的方法，其中所述將所述預定的詳細信息以及透明和不透明幾何信息轉換成二維圖形數(shù)據包括根據觀察透明幾何信息的相機和所述透明幾何信息之間的遞減距離將所述三維圖形數(shù)據轉換成所述二維圖形數(shù)據。
全文摘要
提供了一種用于重構3D圖形數(shù)據的裝置和方法。所述裝置包含用于解析3D圖形數(shù)據的解析單元；用于使用材料信息的預定的詳細信息作為參考，對具有節(jié)點以及關于所述節(jié)點的層次信息的場景圖的對象進行排列的排列單元，其中所述節(jié)點存儲包含于由解析單元解析的3D圖形數(shù)據中的幾何信息和與幾何信息相對應的材料信息；以及渲染單元，用于對由排列單元排列的場景圖的對象進行解釋，以將三維圖形數(shù)據轉換成二維圖像。從而，本發(fā)明可以通過根據材料信息對場景圖的每個節(jié)點進行分類而省略重復存儲同樣的材料信息的操作。
文檔編號G06T15/00GK1691068SQ20051005512
公開日2005年11月2日 申請日期2005年3月17日 優(yōu)先權日2004年4月20日
發(fā)明者禹相玉, 金道均, 安庭桓, 維拉迪默·S·貝爾耶夫, 維拉迪斯拉夫·G·舒布尼科夫 申請人:三星電子株式會社