本發(fā)明涉及嵌入式設(shè)備的顯示渲染領(lǐng)域，尤其是指一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、三維渲染是計算機(jī)圖形學(xué)領(lǐng)域的重要技術(shù)，用于創(chuàng)建逼真的三維圖形或動畫。它涉及將三維場景的數(shù)學(xué)表示轉(zhuǎn)化為二維圖形，以在屏幕上顯示或打印出來。

2、gpu在三維渲染中扮演了至關(guān)重要的角色，它們的并行計算能力、圖形管線、著色器程序和圖形api使其成為實現(xiàn)高性能、逼真和交互式三維渲染的關(guān)鍵組成部分。因此，gpu技術(shù)一直在不斷演進(jìn)，以滿足越來越高的圖形渲染需求。

3、在三維渲染中，三維變換通常是通過矩陣運算來實現(xiàn)的，其中旋轉(zhuǎn)矩陣被用來變換三維物體的方向。三維渲染通常采用4x4矩陣，但要支持4x4矩陣，需要3d?gpu的支持，3dgpu一般比較復(fù)雜昂貴。對于嵌入式領(lǐng)域，三維渲染需要的計算資源還是很多，往往只能采用2d?gpu進(jìn)行二維渲染。通常二維渲染矩陣是3x3矩陣，但3x3矩陣以及對應(yīng)的點缺少了z軸方向的數(shù)據(jù)。

4、需要說明的是，在上述背景技術(shù)部分公開的信息僅用于加強(qiáng)對本公開的背景的理解，因此可以包括不構(gòu)成對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)的信息。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)中三維渲染通常采用4x4矩陣，但要支持4x4矩陣，需要3d?gpu的支持，3d?gpu一般比較復(fù)雜昂貴。對于嵌入式領(lǐng)域，三維渲染需要的計算資源還是很多，往往只能采用2d?gpu進(jìn)行二維渲染。通常二維渲染矩陣是3x3矩陣，但3x3矩陣以及對應(yīng)的點缺少了z軸方向的數(shù)據(jù)。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的第一方面提供了一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，所述方法包括：

3、獲取二維圖形；

4、對所述二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成旋轉(zhuǎn)矩陣、平面旋轉(zhuǎn)角度和三維旋轉(zhuǎn)角度；

5、根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成錯切-透視矩陣；

6、根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣；

7、根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣；

8、根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣、所述錯切-透視矩陣、所述縮放矩陣和所述逆旋轉(zhuǎn)矩陣生成旋轉(zhuǎn)透視矩陣；

9、gpu根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)透視矩陣?yán)L制每個點，以生成目標(biāo)三維圖形。

10、在本發(fā)明的一個實施例中，對所述二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成旋轉(zhuǎn)矩陣、平面旋轉(zhuǎn)角度和三維旋轉(zhuǎn)角度：

11、將所述二維圖形繞y軸向z軸旋轉(zhuǎn)，生成第一夾角；

12、將所述二維圖形繞x軸向z軸旋轉(zhuǎn)，生成第二夾角；

13、根據(jù)所述第一夾角和所述第二夾角生成所述平面旋轉(zhuǎn)角度和所述三維旋轉(zhuǎn)角度；

14、根據(jù)平面旋轉(zhuǎn)角度生成所述旋轉(zhuǎn)矩陣。

15、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣的步驟包括：

16、根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度計算縮放量；

17、根據(jù)所述縮放量和所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣。

18、在本發(fā)明的一個實施例中，所述縮放矩陣的計算公式如下：

19、

20、其中，abs(cosθ)為縮放量。

21、在本發(fā)明的一個實施例中，根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣的步驟包括：

22、根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆平面旋轉(zhuǎn)角度；

23、根據(jù)逆平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣。

24、在本發(fā)明的一個實施例中，所述平面旋轉(zhuǎn)角度的計算公式如下：

25、a＝arctan(yrad/xrad)

26、其中，yrad為第一夾角，xrad為第二夾角。

27、在本發(fā)明的一個實施例中，所述錯切-透視矩陣的計算公式如下：

28、

29、其中，θ為三維旋轉(zhuǎn)角度。

30、本發(fā)明的第二方面提供了一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視系統(tǒng)，應(yīng)用于上述第一方面中任意一項提出的一種方法，所述系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)模塊、錯切透視模塊、逆向縮放模塊、逆旋轉(zhuǎn)模塊和旋轉(zhuǎn)透視模塊；

31、所述旋轉(zhuǎn)模塊被配置為：獲取二維圖形；對所述二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成旋轉(zhuǎn)矩陣、平面旋轉(zhuǎn)角度和三維旋轉(zhuǎn)角度；

32、所述錯切透視模塊被配置為：根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成錯切-透視矩陣；

33、所述逆向縮放模塊被配置為：根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣；

34、所述逆旋轉(zhuǎn)模塊被配置為：根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣

35、所述旋轉(zhuǎn)透視模塊被配置為：根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣、所述錯切-透視矩陣、所述縮放矩陣和所述逆旋轉(zhuǎn)矩陣生成旋轉(zhuǎn)透視矩陣；gpu根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)透視矩陣?yán)L制每個點，以生成目標(biāo)三維圖形。

36、本發(fā)明的第三方面提供了一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)上述第一方面或第一方面中任一種可能的實施方式中所述的方法。

37、本發(fā)明的第四方面提供了一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述第一方面或第一方面中任一種可能的實施方式中所述的方法。

38、本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：

39、本發(fā)明所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法及系統(tǒng)，通過錯切-透視矩陣對旋轉(zhuǎn)后的二維圖形進(jìn)行錯切和透視，再對其進(jìn)行逆向縮放和逆旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到實現(xiàn)低成本gpu渲染的目的，且更高效。

技術(shù)特征：

1.一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，對所述二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成旋轉(zhuǎn)矩陣、平面旋轉(zhuǎn)角度和三維旋轉(zhuǎn)角度的步驟包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣的步驟包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，所述縮放矩陣的計算公式如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣的步驟包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，其特征在于，所述平面旋轉(zhuǎn)角度的計算公式如下：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視的方法，其特征在于，所述錯切-透視矩陣的計算公式如下：

8.一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于上述權(quán)利要求1至7任一項所述的一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法，所述系統(tǒng)包括：旋轉(zhuǎn)模塊、錯切透視模塊、逆向縮放模塊、逆旋轉(zhuǎn)模塊和旋轉(zhuǎn)透視模塊；

9.一種電子設(shè)備，包括存儲器、處理器及存儲在存儲器上并可在處理器上運行的計算機(jī)程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述程序時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項所述一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法的步驟。

10.一種非暫態(tài)計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機(jī)程序，其特征在于，該計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)如權(quán)利要求1至7任一項所述一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本申請涉及嵌入式設(shè)備的顯示渲染領(lǐng)域，具體提供了一種圖形三維旋轉(zhuǎn)和透視方法及系統(tǒng)，所述方法包括：獲取二維圖形；對所述二維圖形進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，生成旋轉(zhuǎn)矩陣、平面旋轉(zhuǎn)角度和三維旋轉(zhuǎn)角度；根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成錯切?透視矩陣；根據(jù)所述三維旋轉(zhuǎn)角度生成縮放矩陣；根據(jù)所述平面旋轉(zhuǎn)角度生成逆旋轉(zhuǎn)矩陣；根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)矩陣、所述錯切?透視矩陣、所述縮放矩陣和所述逆旋轉(zhuǎn)矩陣生成旋轉(zhuǎn)透視矩陣；GPU根據(jù)所述旋轉(zhuǎn)透視矩陣?yán)L制每個點，以生成目標(biāo)三維圖形。通過錯切?透視矩陣對旋轉(zhuǎn)后的二維圖形進(jìn)行錯切和透視，再對其進(jìn)行逆向縮放和逆旋轉(zhuǎn)，以達(dá)到實現(xiàn)低成本GPU渲染的目的，且更高效。

技術(shù)研發(fā)人員：程澤雨,王攀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：合肥速顯微電子科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17