專利名稱：一種自動(dòng)鑲嵌圖形體的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及的是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及的是一種可以自動(dòng)調(diào)整計(jì)算機(jī)圖象質(zhì)量的系統(tǒng)與方法。
計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)被廣泛用于各種圖形物體的設(shè)計(jì)。例如飛機(jī)、機(jī)具、分子模型等等。
一般的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，都是使用所謂的“圖元”來(lái)生成二維與三維形體。形體是由一個(gè)個(gè)小平面構(gòu)成的，許多計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)都是用多邊形或三角形小平面來(lái)表示形體。
表示一個(gè)形體所用小平面的數(shù)量，反映了最終顯示圖象的質(zhì)量。
表示一個(gè)形體所用小平面越多，圖角質(zhì)量(分辨率)越高。然而，圖象質(zhì)量越高、計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)描繪一個(gè)形體所用時(shí)間越長(zhǎng)。一般的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)無(wú)法平衡這兩個(gè)互相沖突的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
本項(xiàng)發(fā)明是一種可以使設(shè)計(jì)者以更大的靈活性生成形體的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)與方法。特別是，本項(xiàng)發(fā)明的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)允許設(shè)計(jì)人員平衡以下兩個(gè)互相沖突的設(shè)計(jì)目標(biāo)以高分辨率生成一個(gè)形體和計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)生成一個(gè)形體所花費(fèi)時(shí)間。對(duì)這兩個(gè)目標(biāo)的平衡，是通過(guò)把自動(dòng)鑲嵌特性融入一般的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的。
例如，設(shè)計(jì)者想描繪一個(gè)由10，000個(gè)球體構(gòu)成的形體，并以此作為較“粗糙”的再現(xiàn)，其中球體是由線段描繪的。這可以使用戶實(shí)時(shí)地旋轉(zhuǎn)此模型。然而，當(dāng)形體不再需要修改時(shí)，設(shè)計(jì)者可能想用較高質(zhì)量的圖象顯示它。本項(xiàng)發(fā)明的自動(dòng)鑲嵌特性提供了這種設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，本項(xiàng)發(fā)明的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)包括輸入設(shè)備，用于輸入指示被顯示形體的第一命令。這個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)進(jìn)一步包括，用于在缺省形體分辨率N下，顯示形體的設(shè)備。這個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)還包括，如果在時(shí)間間隔T內(nèi)，無(wú)第二命令進(jìn)入輸入設(shè)備，就自動(dòng)增加形體分辨率的設(shè)備。這樣的中斷命令可以是旋轉(zhuǎn)，變比例，或切割形體等命令。時(shí)間間隔T可根據(jù)設(shè)計(jì)者的需要設(shè)定。
照此，如果本項(xiàng)發(fā)明在固定的短時(shí)間間隔(例如，3秒)內(nèi)，沒(méi)有監(jiān)測(cè)到中斷命令(如鼠標(biāo)器的移動(dòng)、鍵盤上按鍵)，它將進(jìn)入再鑲嵌模式，以較高的質(zhì)量再現(xiàn)形體。然而，如果監(jiān)測(cè)到旋轉(zhuǎn)命令、或其它中斷命令，作為中斷命令的結(jié)果，生成的形體將向下鑲嵌(即以較低的質(zhì)量再生成)。
正如本專業(yè)人員所贊賞的那樣，本項(xiàng)發(fā)明對(duì)設(shè)計(jì)者與計(jì)算機(jī)時(shí)間做了最佳利用，并保證生成的圖形質(zhì)量盡可能高。此外，本項(xiàng)發(fā)明可能在虛擬的實(shí)物系統(tǒng)中有重要的價(jià)值。在這種系統(tǒng)中，用戶只簡(jiǎn)單地注視、等待形體，它就會(huì)以較高的分辨率再次描繪。
通過(guò)下述有關(guān)本項(xiàng)發(fā)明實(shí)施例(如附圖)的具體描述，會(huì)使本項(xiàng)發(fā)明的前述及其它內(nèi)容，特點(diǎn)、優(yōu)點(diǎn)更加清楚。
參照附圖，有助于全面理解下面的詳細(xì)敘述。


圖1用方框圖形式示了一個(gè)使用自動(dòng)鑲嵌模塊的本發(fā)明的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng);
圖2是這個(gè)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)的操作流程圖。
下面結(jié)合本發(fā)明的較佳實(shí)施例描述本發(fā)明。
首先，參看圖1，它是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100的方框圖。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100包括輸入設(shè)備102。102通過(guò)總線104與主機(jī)106相連。
輸入設(shè)備102配置成允許設(shè)計(jì)者向主機(jī)106輸入命令。典型情況下，設(shè)計(jì)者將生成一個(gè)表示要生成的形體的輸入文件。輸入設(shè)備102可以是廣泛使用的輸入設(shè)備。例如鼠標(biāo)器，鍵盤，控制桿等等。
主機(jī)106配置成完成大量一般意義上的與圖形有關(guān)的工作。原則上講，主機(jī)106包括一個(gè)形體生成模塊110和一個(gè)自動(dòng)鑲嵌模塊112。在這個(gè)較佳實(shí)施例中，主機(jī)106是一個(gè)IBM RISC(精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī))系統(tǒng)3000工作站。
形體生成模塊110配置成，在指定缺省鑲嵌級(jí)(也稱作形體分辨率級(jí))下，用眾所周知的“圖元”生成球面等形體。盡管不必要，這樣的形體通常仍預(yù)存貯在形體庫(kù)內(nèi)。形體及其它用戶定義的指令(如比例因子、消隱因子)通過(guò)總線114傳輸給圖形設(shè)備116，在此要對(duì)形體做描繪前的進(jìn)一步處理。
圖形設(shè)備116是一肌的圖形設(shè)備，配置成完成復(fù)雜的圖形描繪任務(wù)，例如變比例、平移、旋轉(zhuǎn)、遮掩等。這樣的任務(wù)用戶廣泛使用的軟件、與/或固件、與/或硬件程序包來(lái)完成。(圖形設(shè)備116就是由這些程序包構(gòu)成的。圖形設(shè)備116通過(guò)總線114接收來(lái)自主機(jī)106的數(shù)據(jù)、及任何與正確顯示形體所必須的附加信息。圖形設(shè)備116通過(guò)總線118向顯示設(shè)備120輸出這些數(shù)據(jù)，形體將在顯示設(shè)備120上繪出。
圖形設(shè)備116可以是那些廣泛使用的圖形設(shè)備。在這個(gè)特定實(shí)施例中，圖形設(shè)備116是一個(gè)與IBM RISE系統(tǒng)3000工作站兼容的高性能3-D(三維)彩色圖形處理器。
現(xiàn)在描述自動(dòng)鑲嵌模塊112。模塊112配置成在特定條件(將要描述)出現(xiàn)時(shí)，自動(dòng)指令形體生成設(shè)備110，將已描繪的形體再次以較高分辯率生成。再次生成的形體及其它用戶參數(shù)一起輸出給圖形設(shè)備116。形體在顯示設(shè)備120上給出，而在此做進(jìn)一步處理。
現(xiàn)在參看圖2，它是計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100的操作流程圖，其重點(diǎn)在于自動(dòng)鑲嵌模塊112的操作流程。開(kāi)始框202對(duì)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100的操作進(jìn)行初始化。控制經(jīng)邏輯路徑204轉(zhuǎn)給操作框206。
正如操作框206所標(biāo)識(shí)的，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100，具體說(shuō)是主機(jī)106配置成監(jiān)控輸入設(shè)備102，查詢是否有請(qǐng)求描繪形體的用戶命令。這種命令通常包括形體的參數(shù)化描述，包含形體類型(球形，園柱形等)形體尺寸、形體朝向以及形體遮掩。在此較佳實(shí)施例中，用戶將為描繪的形體確定一個(gè)缺省形體分辨率級(jí)N。形體分辨率級(jí)N決定了計(jì)算形體結(jié)構(gòu)時(shí)所用小平面的數(shù)量。N值越高，形體分辨率級(jí)越高，控制經(jīng)邏輯路徑208傳給操作框210。
正如操作框210所標(biāo)識(shí)的，用戶輸入的形體描述傳輸給形體生成模塊110，形體生成模塊110配置成基于設(shè)計(jì)者提供的信息計(jì)算形體的結(jié)構(gòu)。
正如邏輯路徑216及判定框218所示，在計(jì)算形體結(jié)構(gòu)的同時(shí)，要對(duì)來(lái)自輸入設(shè)備的中斷進(jìn)行監(jiān)控。如果在計(jì)算機(jī)形體時(shí)，接收到一個(gè)中斷，就退出形體生成模塊110，并且無(wú)形體傳輸給圖形設(shè)備116。然后，控制經(jīng)邏輯路徑227轉(zhuǎn)到操作框224，在此執(zhí)行中斷命令?？刂破骱蠼?jīng)邏輯路徑226回到操作框210，在此重新計(jì)算命令的形體。
然而，正如邏輯路徑220所指示的，如果沒(méi)有遇到中斷，形體生成模塊110計(jì)算形體的全部，控制經(jīng)邏輯路徑212傳給操作框214。
正如操作框214所示出的，計(jì)算的形體由形體生成模塊110輸出給圖形設(shè)備116，在此，為了使形體能在顯示設(shè)備120上更好地繪出，對(duì)其要做進(jìn)一步處理，控制經(jīng)邏輯路徑228傳給判定框230。
正如判定框230所示出的，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100，更具體地是自動(dòng)鑲嵌模塊112，配置成監(jiān)控在規(guī)定時(shí)間間隔T內(nèi)是否接收到中斷，時(shí)間間隔可以由設(shè)計(jì)者任意指定。只是作為例子，可以是5秒。
如果在時(shí)間間隔T內(nèi)接收到一個(gè)中斷，控制經(jīng)邏輯路徑232轉(zhuǎn)到操作框224，在此執(zhí)行中斷命令。如前述，中斷命令可以是平移和/或旋轉(zhuǎn)一個(gè)形體，或生成一個(gè)新形體。
如果沒(méi)有接收到中斷，控制經(jīng)邏輯路徑234傳給操作框236。正如操作框236所標(biāo)識(shí)的，自動(dòng)鑲嵌模塊112配置成指導(dǎo)計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100，具體地是形體生成模塊110重新生成該形體，但是，分辨率增高了(增加了小平面數(shù)量)。換句話說(shuō)，使用同樣的形體描述，只是缺省形體分辨率N增加了一個(gè)指定的增量N+。
在這個(gè)實(shí)施例中，設(shè)計(jì)者可以初始定義δ作為形體分辨率增量N+。控制然后經(jīng)邏輯路徑238返回到操作框210。在此用增加的形體分辨率級(jí)N+重新計(jì)算形體。
如圖所示，在接收到中斷命令以前，形體被不斷地用增加的形體分辨率級(jí)N+重新生成。然而，在這個(gè)實(shí)施例中，形體重新生成只是達(dá)到目視可以看出的最大分辯率。此極限可以是固定的，或是設(shè)計(jì)者定義的。
正如從上面敘述中所了解的那樣，采用此項(xiàng)發(fā)明的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)可以允許設(shè)計(jì)者以較低的分辨率級(jí)設(shè)計(jì)形體，這樣可以快速描繪此形體。設(shè)計(jì)者可以在此形體上工作，對(duì)其進(jìn)行修改，快速繪出。然而，當(dāng)設(shè)計(jì)者不再對(duì)其進(jìn)行修改時(shí)，形體將以較高質(zhì)量圖象描繪，于是提供給設(shè)計(jì)者一個(gè)更真實(shí)的圖象視圖。
自動(dòng)鑲嵌模塊112監(jiān)視中斷的靈敏性是本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)重要方面。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)鑲嵌模塊112可能遇到的問(wèn)題是，當(dāng)對(duì)一個(gè)形體進(jìn)行向上鑲嵌(即用更多的多邊形，三角形等小平面構(gòu)成形體)處理時(shí)，用戶輸入命令中斷這個(gè)過(guò)程。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)處于重新生成過(guò)程時(shí)，每完成100個(gè)圖元后，檢測(cè)一次中斷。換言之，當(dāng)形體生成模塊110正在重新計(jì)算形體增加的分辨率時(shí)，每生成100個(gè)小平面，就要進(jìn)行一次檢測(cè)，確定一下是否有中斷命令進(jìn)入，對(duì)鼠標(biāo)器查詢過(guò)多，會(huì)降低圖形系統(tǒng)的速度，查詢太少，不能快速響應(yīng)中斷。100個(gè)圖元是經(jīng)驗(yàn)值，不同系統(tǒng)，不同用戶可以自行調(diào)整。
進(jìn)一步說(shuō)，本項(xiàng)發(fā)明通過(guò)查詢鼠標(biāo)器移動(dòng)量，可以使其偶然的移動(dòng)被濾掉。例如，鼠標(biāo)器的一個(gè)小移動(dòng)可被濾掉以使其不觸發(fā)中斷。
前述內(nèi)容主要意在示例的目的。由計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100中的自動(dòng)鑲嵌模塊112實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)鑲嵌特性迄今為止是描述為在特定的部件/子系統(tǒng)的環(huán)境中操作的，對(duì)于本專業(yè)普通人員，很明顯，此項(xiàng)發(fā)明的自動(dòng)鑲嵌特性很容易在其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，與/或部件中實(shí)現(xiàn)。另外，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)100的自動(dòng)鑲嵌特性可以在不背離本項(xiàng)發(fā)明的精神與范圍前提下，用其它方式實(shí)現(xiàn)或者以其它方法執(zhí)行。只是作為例子，本項(xiàng)發(fā)明可以用于那些由諸如樣條函數(shù)的曲線生成的形體。換言之，本項(xiàng)發(fā)明并不關(guān)心形體是如何生成的。對(duì)于本專業(yè)普通人員來(lái)說(shuō)，很明顯可以在不背離本項(xiàng)發(fā)明的思想前提下，對(duì)其做一些修改或變化。
權(quán)利要求
1.一種描繪形體的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，其特征是a用于輸入指示要顯示形體的第一命令的輸入設(shè)備；b用于在一個(gè)分辨率級(jí)上顯示所述形體的第一裝置；c用于自動(dòng)增加上述形體分辨率級(jí)的第二裝置。
2.權(quán)利要求1的系統(tǒng)，其特征在于如果在時(shí)間間隔T內(nèi)，無(wú)第二命令進(jìn)入所述輸入設(shè)備，所述分辨率級(jí)自動(dòng)增加。
3.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于所述第二命令是旋轉(zhuǎn)形體的命令。
4.權(quán)利要求2的系統(tǒng)，其特征在于所述時(shí)間間隔是5秒。
5.一種描繪形體的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)，其特征在于a一個(gè)第一模塊配置成響應(yīng)一個(gè)第一命令，在一個(gè)分辨率級(jí)上顯示形體;b一個(gè)第二模塊配置成自動(dòng)增加所述形體的所述分辨率級(jí)。
6.權(quán)利要求5的系統(tǒng)，其特征在于所述第二模塊進(jìn)一步配置成，如果在時(shí)間間隔T內(nèi)，計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)沒(méi)有接收到第二命令，就自動(dòng)增加所述分辨率級(jí)。
7.權(quán)利要求6的系統(tǒng)，其特征在于所述時(shí)間時(shí)隔T可以任意指定。
8.權(quán)利要求7的系統(tǒng)其特征在于所述時(shí)間間隔T是5秒。
9.權(quán)利要求8的系統(tǒng)，其特征在于所述命令是旋轉(zhuǎn)上述形體等命令。
10.一種在計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)上顯示形體的方法，其特征在于以下步驟a監(jiān)視是否有一個(gè)第一命令已進(jìn)入輸入設(shè)備;b在顯示設(shè)備上，響應(yīng)進(jìn)入輸入設(shè)備的所述第一命令，以一定分辨率級(jí)顯示形體;c監(jiān)視是否有一個(gè)第二命令已進(jìn)入輸入設(shè)備;并且d如果在第一時(shí)間間隔T內(nèi)，無(wú)所述第二命令進(jìn)入所述輸入設(shè)備，就自動(dòng)增加所述形體的所述分辨率級(jí)。
11.如權(quán)利要求10的方法，其特征在于步驟如果在第二時(shí)間間隔T內(nèi)，無(wú)所述第二命令進(jìn)入所述輸入設(shè)備，就連續(xù)地增加所述形體的所述分辨率級(jí)。
12.權(quán)利要求10的方法，其特征在于步驟d進(jìn)一步包括如果在5秒內(nèi)，無(wú)所述第二命令進(jìn)入所述輸入設(shè)備，就自動(dòng)改變所述形體的所述分辨率級(jí)的步驟。
全文摘要
所公開(kāi)的是一種具有自動(dòng)鑲嵌特性的計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)與方法。計(jì)算機(jī)圖形系統(tǒng)包括一個(gè)輸入設(shè)備，用于輸入指示要顯示形體的命令，它還包括在一定分辨率級(jí)上顯示形體的第一裝置，以及在沒(méi)有中斷命令情況下，自動(dòng)增加形體分辨率級(jí)的第二裝置。
文檔編號(hào)G06T11/20GK1067127SQ9210281
公開(kāi)日1992年12月16日 申請(qǐng)日期1992年4月17日 優(yōu)先權(quán)日1991年5月17日
發(fā)明者斯蒂芬·C·蓋茨, 克利福德·A·皮克奧弗 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司