專利名稱：生成由風(fēng)格化筆畫(huà)所表示的對(duì)象的距離場(chǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及生成距離場(chǎng)，尤其涉及生成由風(fēng)格化筆畫(huà)(stylized stroke) 所表示的對(duì)象的距離場(chǎng)。
背景技術(shù)：
在計(jì)算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域，二維對(duì)象的渲染具有基礎(chǔ)性的重要意義。例如，如字符形狀、公司標(biāo)志等的二維對(duì)象以及包含在文檔中的圖表元素被渲染為靜態(tài)圖像或包含動(dòng)畫(huà)的一系列幀。二維對(duì)象有很多種表示，通常的情況是，對(duì)于特定的操作(如渲染和編輯)而言， 一種表示要優(yōu)于另一種表示。在這些情況下，執(zhí)行從一種表示到另一種表示的轉(zhuǎn)換。以下專利文獻(xiàn)已證明距離場(chǎng)是一種渲染和編輯二維形狀的有效表示，這些專利文獻(xiàn)以引證方式合并于此2002年5月28日公告的名稱為“Detail-directed hierarchical distance fields”的美國(guó)專利 No. 6396492 ；2007 年 3 月 13 日公告的名稱為“Antialiasing an Object Represented as a Two-Dimensional Distance Field in Image-Order，， 的美國(guó)專利No. 7034845 ;2006年10月17日公告的名稱為“Antialiasing a Set of Objects Represented as a Set of 2D Distance Fields in Image-Order，，的美國(guó)專利 No. 7123271 ；以及 2005 年 7 月 12 日公告的名稱為“Method and Apparatus for Rendering Cell-based Distance Fields using Texture Mapping” 的美國(guó)專利 No. 6917369。盡管我們這里關(guān)注的是數(shù)字類型，數(shù)字類型可能是最普遍和最重要的二維對(duì)象， 但以下討論適用于所有類型的二維對(duì)象。我們首先討論數(shù)字類型的一些基本背景。一個(gè)典型的拉丁字體族，如Times New Roman或Arial，包括字體集合，例如常規(guī)體、斜體、粗體、粗斜體。每種字體包括被稱為字形 (glyph)的一組獨(dú)立的字符形狀。各字形由其各種設(shè)計(jì)特征進(jìn)行區(qū)分，如基本幾何形狀、筆畫(huà)粗度、襯線(serif)、接合部(joinery)、排列(placement)和輪廓線數(shù)量以及細(xì)粗筆畫(huà)的比例。有很多表示字體的方式，包括輪廓、均一寬度筆畫(huà)和風(fēng)格化筆畫(huà)?；谳喞谋硎疽驯蝗缦鹿静捎煤屯茝V馬薩諸塞州Cambridge的Bitstream 公司、加利福尼亞州Mountain View的Adobe系統(tǒng)公司、加利福尼亞州Cupertino的蘋(píng)果電腦公司、華盛頓州Be 11 evue的微軟公司、德國(guó)Hamburg的URW公司，以及馬薩諸塞州 Wilmington的Agfa計(jì)算圖形公司。為了優(yōu)化內(nèi)存使用，可以使用均一寬度筆畫(huà)的字體。典型地，這些字體將均一寬度筆畫(huà)的集合(也稱為字根(radical)或字素(graphemes))分組，它們作為在多個(gè)字符中被重復(fù)使用的單個(gè)的簡(jiǎn)單形狀，通常在一種字體的多個(gè)漢字字符中被重復(fù)使用。風(fēng)格化筆畫(huà)字體(SSFs，Mylized Stroke Rmts)是增強(qiáng)的基于筆畫(huà)的字體， 其筆畫(huà)具有可變的粗細(xì)和風(fēng)格化的筆畫(huà)末端，參見(jiàn)“An Improved Representation for Stroke-based Fonts，，，SIGGRAPH 2006 Conference Abstracts and Applications, Elena J. Jakubiak, Ronald N. Perry, and Sarah F. Frisken。
在2009年1月沈日由Jakubiak等人提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng) 12/12/359，819 "Method for Converting outline Characters to Stylized Stroke Characters"中也描述了 SSFs，以引證方式將該申請(qǐng)合并于此。SSFs采用了一種模塊化結(jié)構(gòu)作用于一種字體內(nèi)的形狀的重復(fù)，使得SSFs能夠以與當(dāng)前均一寬度筆畫(huà)字體相當(dāng)?shù)膬?nèi)存占用量來(lái)匹配輪廓字體的表現(xiàn)(expressiveness)。為了能夠使用基于距離的渲染(例如參見(jiàn)美國(guó)專利No. 6917369 "Method and Apparatus for Rendering Cell-based Distance Fields using Texture Mapping，，，以弓| 證方式將其合并此)以及諸如編輯之類的其他操作，需要在空間和時(shí)間上有效率的方法來(lái)生成諸如字形等對(duì)象的距離場(chǎng)。本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種在空間和時(shí)間上有效率的、用于產(chǎn)生由風(fēng)格化筆畫(huà)表示的對(duì)象距離場(chǎng)的方法。

發(fā)明內(nèi)容
一種生成對(duì)象的距離場(chǎng)的方法，該距離場(chǎng)包括一組單元，該對(duì)象包括一組風(fēng)格化筆畫(huà)。每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)包含中心線、一組輪廓、及一組末端。該方法包含執(zhí)行該方法的步驟的處理器。確定圍起上述對(duì)象的上述一組單元中的第一個(gè)單元。指定上述對(duì)象的外部的點(diǎn)的距離值，其中，上述對(duì)象的外部的點(diǎn)的距離值為負(fù)。將外部重構(gòu)方法和上述第一個(gè)單元關(guān)聯(lián)起來(lái)，其中，該外部重構(gòu)方法針對(duì)上述第一個(gè)單元內(nèi)部的每個(gè)點(diǎn)，評(píng)價(jià)對(duì)上述對(duì)象的外部的點(diǎn)所指定的距離值。對(duì)每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)確定上述一組單元的中心線單元，其中，每個(gè)中心線單元圍起上述風(fēng)格化筆畫(huà)的中心線的一部分。將每個(gè)中心線單元和中心線重構(gòu)方法關(guān)聯(lián)起來(lái)，其中， 該中心線重構(gòu)方法對(duì)上述中心線單元中的每個(gè)點(diǎn)評(píng)價(jià)距離，并且，關(guān)于上述中心線單元內(nèi)的特定點(diǎn)的評(píng)價(jià)定位在上述中心線上最靠近上述特定點(diǎn)的最近點(diǎn)；確定從上述最近點(diǎn)到上述特定點(diǎn)的偏移距離；對(duì)與上述風(fēng)格化筆畫(huà)對(duì)應(yīng)的上述一組輪廓中的每個(gè)輪廓，確定上述最近點(diǎn)處的輪廓距離；以及從上述輪廓距離的函數(shù)減去上述偏移距離，來(lái)評(píng)價(jià)上述中心線單元內(nèi)的上述特定點(diǎn)的距離。對(duì)每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)的每個(gè)末端生成末端距離場(chǎng)，該末端距離場(chǎng)包含末端重構(gòu)方法。對(duì)上述第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，使用上述外部重構(gòu)方法確定上述第一個(gè)單元的重構(gòu)距離，使用上述中心線重構(gòu)方法確定上述中心線單元的重構(gòu)距離，使用上述末端重構(gòu)方法確定上述末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離。對(duì)上述第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，組合上述第一個(gè)單元的重構(gòu)距離、上述中心線單元的重構(gòu)距離、以及上述末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離，來(lái)生成上述對(duì)象的上述距離場(chǎng)。


圖1是由一組構(gòu)成對(duì)象的風(fēng)格化筆畫(huà)描述的對(duì)象的示意圖，該對(duì)象的距離場(chǎng)按照本發(fā)明的實(shí)施方式來(lái)生成和渲染。圖2是按照本發(fā)明的實(shí)施方式生成圖1所示的對(duì)象的距離場(chǎng)的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式圖1表示對(duì)象101，該對(duì)象101由一組構(gòu)成對(duì)象的風(fēng)格化筆畫(huà)102描述，該對(duì)象的距離場(chǎng)是按照本發(fā)明的實(shí)施方式生成和渲染的。圖2表示按照本發(fā)明的實(shí)施方式生成對(duì)象101的距離場(chǎng)201的方法，該方法可由處理器200執(zhí)行。本方法根據(jù)該一組風(fēng)格化筆畫(huà)102生成對(duì)象101的距離場(chǎng)201。該距離場(chǎng)包括一組單元，并且該對(duì)象包括一組風(fēng)格化筆畫(huà)102。如圖1所示，每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)包括中心線111、一組輪廓112、及一組末端113。確定圍起對(duì)象101的單元(cell)組的第一個(gè)單元(210)。指定對(duì)象101外部的某個(gè)點(diǎn)的距離值020)。對(duì)象101外部的點(diǎn)的距離值為負(fù)。將外部重構(gòu)方法和第一個(gè)單元關(guān)聯(lián)起來(lái)(230)。該外部重構(gòu)方法針對(duì)第一個(gè)單元內(nèi)部的各點(diǎn)評(píng)價(jià)指定給對(duì)象101外部的所述點(diǎn)的距離值。對(duì)于每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)，確定一組單元的中心線單元O40)。每個(gè)中心線單元圍起風(fēng)格化筆畫(huà)的中心線的一部分。將中心線重構(gòu)方法和每個(gè)中心線單元關(guān)聯(lián)起來(lái)050)。中心線重構(gòu)方法評(píng)價(jià)中心線單元內(nèi)的各點(diǎn)的距離。對(duì)于中心線單元內(nèi)的特定點(diǎn)，上述評(píng)價(jià)包括以下步驟定位中心線上最靠近特定點(diǎn)的最近點(diǎn)051)。確定從所述最近點(diǎn)到所述特定點(diǎn)的偏移量052)。對(duì)于對(duì)應(yīng)于風(fēng)格化筆畫(huà)的一組輪廓中的各個(gè)輪廓，確定最近點(diǎn)處的輪廓距離 053)，從輪廓距離的函數(shù)減去偏移距離OM)，來(lái)評(píng)價(jià)中心線單元內(nèi)的所述特定點(diǎn)的距離。可以用不同方法來(lái)定義輪廓距離的函數(shù)。例如，該函數(shù)可以首先確定特定點(diǎn)所在的中心線的側(cè)面，然后選擇與中心線的該側(cè)面相關(guān)聯(lián)的特定輪廓對(duì)應(yīng)的特定的輪廓距離。對(duì)于各個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)的每個(gè)末端，生成末端距離場(chǎng)(沈0)。該末端距離場(chǎng)包括一種末端重構(gòu)方法。對(duì)于第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，使用外部重構(gòu)方法確定第一個(gè)單元的重構(gòu)距離 (270)，使用中心線重構(gòu)方法確定中心線單元的重構(gòu)距離(270)，并且使用末端重構(gòu)方法確定末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離070)。然后，對(duì)于第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，將第一個(gè)單元的重構(gòu)距離、中心線單元的重構(gòu)距離、以及末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離組合(觀0)而生成對(duì)象101的距離場(chǎng)201。一旦對(duì)象101的距離場(chǎng)201被生成后，該距離場(chǎng)201就能被顯示設(shè)備渲染以觀看對(duì)象101?？梢允褂酶鞣N現(xiàn)有技術(shù)方法來(lái)渲染該距離場(chǎng)201，如美國(guó)專利 No. 6917369“Method and Apparatus for Rendering Cell-based Distance Fields using Texture Mapping，，。應(yīng)當(dāng)注意的是，可以使用不同的符號(hào)規(guī)則(sign convention)在對(duì)象101內(nèi)部的點(diǎn)與外部的點(diǎn)之間進(jìn)行區(qū)分。例如，對(duì)象101外部的點(diǎn)的指定距離值可以是正值，而不是上文中所述的負(fù)值。工作環(huán)境本發(fā)明可以工作在多種通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)系統(tǒng)環(huán)境或配置中。適合于本發(fā)明使用的公知計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、環(huán)境、和/或配置的例子包含但不限于個(gè)人計(jì)算機(jī)、服務(wù)器計(jì)算機(jī)、手持或便攜式設(shè)備、多處理器或多核系統(tǒng)、圖形處理單元(GPU)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)
5可編程門(mén)陣列(FPGA)、基于微控制器的系統(tǒng)、機(jī)頂盒、可編程消費(fèi)家電、網(wǎng)絡(luò)PC、迷你計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)、包括任一上述系統(tǒng)或設(shè)備等(通常是處理器)的分布式計(jì)算環(huán)境等，即，一般的處理器。監(jiān)視器或其他類型的顯示設(shè)備連接至任一上述系統(tǒng)，以使得能夠渲染依據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式而生成的對(duì)象101的距離場(chǎng)201。從上述內(nèi)容可以理解得到，存在很多使本發(fā)明并行動(dòng)作的機(jī)會(huì)。例如，該外部重構(gòu)方法、中心線重構(gòu)方法以及末端重構(gòu)方法的彼此之間不包含依存關(guān)系，因此可以有效利用本發(fā)明的硬件和多核實(shí)現(xiàn)來(lái)改善生成對(duì)象101的距離場(chǎng)201的性能。作為另一個(gè)例子，對(duì)特定中心線單元重構(gòu)的距離的確定不包含任何相互依存關(guān)系，由此使得能夠針對(duì)特定中心線單元并行地確定重構(gòu)距離。盡管已參照特定最優(yōu)實(shí)施方式說(shuō)明了本發(fā)明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，可以做出各種其他改變或修改。因此，所附權(quán)利要求書(shū)的目的是涵蓋落入本發(fā)明的真實(shí)精神和范圍之內(nèi)的所有這些變型和修改。
權(quán)利要求
1.一種生成對(duì)象的距離場(chǎng)的方法，該距離場(chǎng)包括一組單元，該對(duì)象包括一組風(fēng)格化筆畫(huà)，每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)包含中心線、一組輪廓、及一組末端，并且該方法包含執(zhí)行該方法的處理器，該方法包括以下步驟確定圍起上述對(duì)象的上述一組單元中的第一個(gè)單元；指定上述對(duì)象的外部的點(diǎn)的距離值，其中，上述對(duì)象的外部的點(diǎn)的距離值為負(fù)； 將外部重構(gòu)方法與上述第一個(gè)單元關(guān)聯(lián)起來(lái)，其中，該外部重構(gòu)方法針對(duì)上述第一個(gè)單元內(nèi)部的每個(gè)點(diǎn)，評(píng)價(jià)對(duì)上述對(duì)象的外部的點(diǎn)所指定的距離值；對(duì)每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)確定上述一組單元的中心線單元，其中，每個(gè)中心線單元圍起上述風(fēng)格化筆畫(huà)的中心線的一部分；將每個(gè)中心線單元與中心線重構(gòu)方法關(guān)聯(lián)起來(lái)，其中，該中心線重構(gòu)方法對(duì)上述中心線單元中的每個(gè)點(diǎn)評(píng)價(jià)距離；上述中心線單元內(nèi)的特定點(diǎn)的評(píng)價(jià)進(jìn)一步包括以下步驟 定位上述中心線上最靠近上述特定點(diǎn)的最近點(diǎn)； 確定從上述最近點(diǎn)到上述特定點(diǎn)的偏移距離；對(duì)與上述風(fēng)格化筆畫(huà)對(duì)應(yīng)的上述一組輪廓中的每個(gè)輪廓，確定上述最近點(diǎn)處的輪廓距離；以及從上述輪廓距離的函數(shù)減去上述偏移距離，來(lái)評(píng)價(jià)上述中心線單元內(nèi)的上述特定點(diǎn)的距離；對(duì)每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)的每個(gè)末端生成末端距離場(chǎng)，該末端距離場(chǎng)包含末端重構(gòu)方法； 對(duì)上述第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，使用上述外部重構(gòu)方法確定上述第一個(gè)單元的重構(gòu)距離，使用上述中心線重構(gòu)方法確定上述中心線單元的重構(gòu)距離，使用上述末端重構(gòu)方法確定上述末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離；以及對(duì)上述第一個(gè)單元中的每個(gè)點(diǎn)，組合上述第一個(gè)單元的重構(gòu)距離、上述中心線單元的重構(gòu)距離以及上述末端距離場(chǎng)的重構(gòu)距離，來(lái)生成上述對(duì)象的上述距離場(chǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述函數(shù)確定上述中心線的上述特定點(diǎn)所在的側(cè)面，上述函數(shù)選擇與和上述中心線的上述側(cè)面相關(guān)聯(lián)的特定輪廓對(duì)應(yīng)的特定輪廓距離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述組合進(jìn)一步包括選擇上述重構(gòu)距離中的最大距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其還包括 渲染上述距離場(chǎng)。
全文摘要
一種生成對(duì)象的距離場(chǎng)的方法，該距離場(chǎng)包括一組單元并且該對(duì)象包含一組風(fēng)格化筆畫(huà)。每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)包括中心線、一組輪廓及一組末端。該方法包括執(zhí)行該方法的步驟的處理器。確定圍起該對(duì)象的一組單元的第一個(gè)單元。將外部重構(gòu)方法和上述第一個(gè)單元關(guān)聯(lián)起來(lái)。對(duì)于每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)，確定該組單元的中心線單元，其中，每個(gè)中心線單元圍起該風(fēng)格化筆畫(huà)的中心線的一部分。將中心線重構(gòu)方法和每個(gè)中心線單元關(guān)聯(lián)起來(lái)。對(duì)于每個(gè)風(fēng)格化筆畫(huà)的每個(gè)末端生成末端距離場(chǎng)，該末端距離場(chǎng)包含一種末端重構(gòu)方法。使用重構(gòu)方法確定重構(gòu)距離來(lái)生成上述對(duì)象的上述距離場(chǎng)。
文檔編號(hào)G06T11/20GK102365656SQ20108001475
公開(kāi)日2012年2月29日 申請(qǐng)日期2010年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月31日
發(fā)明者羅納德·N·佩里, 莎拉·F·福斯肯 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社