專利名稱：用于生成非均勻分辨率圖象數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般性地涉及圖象處理系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于表達(dá)圖形數(shù)據(jù)的計算機(jī)圖形系統(tǒng)。
在許多應(yīng)用領(lǐng)域里，例如計算機(jī)輔助設(shè)計和審查，虛擬現(xiàn)實(shí)和視頻游戲，在計算機(jī)屏幕上對三維視圖表達(dá)的處理起著重要的作用。對于大部分應(yīng)用，表達(dá)必須非?？?，以便向用戶提供快速的圖形反饋并且支持有效的人機(jī)交互。表達(dá)一張視圖的成本和視圖的復(fù)雜性(即用來定義視圖的圖元如角和線的數(shù)量)以及顯示表達(dá)結(jié)果的窗口的尺寸與分辨率(即象素的數(shù)量)成正比。可以采用P.Borrel等人的美國專利5,448,686中所說明的簡化技術(shù)把原始視圖用一個看起來類似的但是是由更簡單的近似物體構(gòu)成的視圖代替。和屏幕分辨率成正比的成本因子不受細(xì)節(jié)管理級別的影響。
許多通用程序例如視頻游戲選擇采用低分辨率，或者等效地使用較小的窗口。上述低分辨率方式在屏幕上能看到的細(xì)節(jié)和視角(視場)進(jìn)行折衷，這降低了交互式圖形反饋的有效性。
因此，在技術(shù)上需要提供成本上更有效的表達(dá)圖象的技術(shù)，這種技術(shù)在交互式圖形反饋上提供改進(jìn)的等級。
借助本發(fā)明的原理即借助生成非均勻分辨率的圖象數(shù)據(jù)的方法和設(shè)備，上述問題以現(xiàn)有技術(shù)中的其它有關(guān)問題得到解決。本發(fā)明可以體現(xiàn)在用圖元表示物體以及為了在顯示設(shè)備上顯示生成表示圖元的視圖的象素數(shù)據(jù)的計算機(jī)圖形系統(tǒng)里。在這種情況下，視圖是按若干部分組織的，其中一個部分包括另一部分。對應(yīng)于這些部分把存儲器劃分為子集。對于視圖的每個部分，表達(dá)圖元以生成對應(yīng)于特定部分的圖象數(shù)據(jù)并把生成的圖象數(shù)據(jù)存儲到存儲器中對應(yīng)的子集里。表示一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示另一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率。另外，存儲在存儲器里的至少一個子集中的圖象數(shù)據(jù)被擴(kuò)充以產(chǎn)生擴(kuò)充的圖象數(shù)據(jù)。從存儲器的一個子集獲得的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)可以疊加到從存儲器的另一個子集上獲得的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)上以生成疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)。代表視圖的象素數(shù)據(jù)是根據(jù)擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)或者疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
最好，視圖的各部分對應(yīng)于視圖的相繼的其中心的子集，并且表示各部分的圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于視圖相繼的圖象放大。另外，表示視圖中心部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率最好高于表示視圖的邊緣部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率。
更一般地，本發(fā)明可以體現(xiàn)在任何一種為在顯示設(shè)備進(jìn)行顯示生成表示圖象的象素數(shù)據(jù)的圖象處理系統(tǒng)里。在這種情況下，視圖是按部分組織的，其中一個部分包括另一個部分。對應(yīng)于圖象的這些部分把存儲器劃分為子集。對于圖象的各個部分，生成表示該圖象給定部分的圖象數(shù)據(jù)并且存儲在對應(yīng)的存儲器的子集里。表示一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示另一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率。另外，存儲在存儲器的至少一個子集里的圖象數(shù)據(jù)被擴(kuò)充以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)。根據(jù)擴(kuò)充的圖象數(shù)據(jù)生成表示該圖象的象素數(shù)據(jù)。
最好圖象的各部分對應(yīng)于圖象相繼的共中心子集，并且表示各部分的圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于該圖象相繼的圖象放大視圖。另外，表示圖象中心部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率最好高于表示圖象邊緣部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率。


圖1是計算機(jī)圖形系統(tǒng)的功能方塊圖；圖2是本發(fā)明的圖形子系統(tǒng)的功能方塊圖；圖3是計算機(jī)圖形系統(tǒng)里一個視見截頭體的圖示表示；圖4是按照本發(fā)明的圖2的表達(dá)機(jī)的一種實(shí)施方式的功能方塊圖；圖5(A)是按照本發(fā)明把一個圖象組織成各部分的圖示表示；圖5(B)是按照本發(fā)明的一種邏輯增加型數(shù)模轉(zhuǎn)換器的實(shí)施方式的功能方塊圖；圖6是按照本發(fā)明的一種圖2的表達(dá)機(jī)的實(shí)施方式的功能方塊圖；以及圖7是按照本發(fā)明的圖6的預(yù)光柵化級的功能方塊圖。
人類的視網(wǎng)膜具有非均勻的分辨率。在視線的方向上要比視線周圍上觀察得更為細(xì)致。事實(shí)上，從視線方向移開時分辨率迅速地下降。另外，在三維視圖的迅速定向期間，用戶最經(jīng)常觀察顯示窗口的中心。從而，以高的邊緣分辨率表達(dá)圖象可能只有很少的好處。
本發(fā)明通過以較高的分辨率表達(dá)顯示窗口的中心(用戶聚焦處)并以較低的分辨率表達(dá)離顯示窗口中心較遠(yuǎn)的區(qū)域來利用這個事實(shí)。從而，為了顯示視圖的細(xì)節(jié)采用高的中央分辨率，同時為提供視圖的背景采用低的外圍分辨率。因?yàn)檎麄€視圖不是在高分辨率下表達(dá)的，比起常規(guī)的表達(dá)技術(shù)本技術(shù)更為有效。
圖1表示本發(fā)明的總結(jié)構(gòu)。如所示，圖形系統(tǒng)100包括一個經(jīng)系統(tǒng)總線106將系統(tǒng)控制處理器102連接到一個系統(tǒng)存儲器104。系統(tǒng)存儲器104包括隨機(jī)存取存儲器，其存儲定義在一個或多個三維模型/視圖中包含的物體的圖形數(shù)據(jù)。系統(tǒng)存儲器104還存儲一個在系統(tǒng)存儲器104上運(yùn)行的應(yīng)用程序，用于提供一個引導(dǎo)和/或修改由存儲在存儲器104的圖形數(shù)據(jù)定義的三維模型/視圖的用戶接口。定義各物體的圖形數(shù)據(jù)包括圖元的坐標(biāo)及屬性(顏色等)。圖元是諸如實(shí)體、線或面的幾何實(shí)體。典型地，圖元是由三個頂點(diǎn)定義的三角形。在這種情況下，系統(tǒng)存儲器104包括定義構(gòu)成三維視圖的物體的表面的三角形的頂點(diǎn)的有序表。另外，系統(tǒng)存儲器104可以存儲一個圖元標(biāo)識符表，這些標(biāo)識符和各個圖元相對應(yīng)，并存儲規(guī)定如何及在何處顯示這些圖元的變換矩陣。輸入/輸出(I/O)設(shè)備108經(jīng)系統(tǒng)總線106和系統(tǒng)控制處理器102接口。I/O設(shè)備108可以包括用于輸入文本的鍵盤、樣板或觸板，供用戶輸入的諸如鼠標(biāo)、跟蹤球、空間球或光筆的指點(diǎn)器，以及用于語音輸入的語音識別設(shè)備。
圖形系統(tǒng)100還包括一個經(jīng)過系統(tǒng)總線106和系統(tǒng)存儲器104接口的圖形子系統(tǒng)110。通常，圖形子系統(tǒng)100根據(jù)來自應(yīng)用程序的命令運(yùn)行，以把存儲在系統(tǒng)存儲器104里的圖形數(shù)據(jù)表達(dá)成顯示設(shè)備112的顯示區(qū)域里的象素陣列。顯示設(shè)備112可以利用光柵掃描技術(shù)或者液晶顯示技術(shù)顯示象素。由圖形子系統(tǒng)110生成的象素數(shù)據(jù)是數(shù)字形式的。典型地，顯示設(shè)備112需要模擬形式的象素數(shù)據(jù)。在這種情況下，可以在圖形子系統(tǒng)110和顯示設(shè)備112之間設(shè)置一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器114以把象素數(shù)據(jù)從數(shù)字形式轉(zhuǎn)換成模擬形式。
如后面說明的本發(fā)明的圖形子系統(tǒng)110可以用硬件實(shí)現(xiàn)，例如，一個至少包括一個可編程序列發(fā)生器、存儲器、整數(shù)處理單元以及需要的話還包括浮點(diǎn)單元的門陣列或者芯片組。另外，圖形子系統(tǒng)110可以包括如普遍轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的美國專利4,876,644中所說明的并行和/或流水線結(jié)構(gòu)，該專利整體地作為本發(fā)明的參考資料。備擇地，圖形子系統(tǒng)110可以用軟件與處理器一起實(shí)現(xiàn)。該處理器可以是一個常規(guī)的通用處理器、或主處理器102的一部分、或和主處理器102結(jié)合的一個協(xié)處理器的一部分。
更具體地，圖形子系統(tǒng)110包括一個監(jiān)視圖形子系統(tǒng)110的運(yùn)行的控制單元200。一旦接收一個表達(dá)一個景物的圖形指令時，控制單元200把和該圖形指令相關(guān)的圖形數(shù)據(jù)傳送給一個表達(dá)機(jī)。該表達(dá)機(jī)把和圖形指令相關(guān)的圖形數(shù)據(jù)從模型坐標(biāo)系統(tǒng)變換到視圖坐標(biāo)系統(tǒng)并且相對于預(yù)定的視圖容積裁剪圖形數(shù)據(jù)。另外，取決于所應(yīng)用的陰影算法，在不同的位置(即，圖元的頂點(diǎn)和/或由給定圖元遮蓋的象素)計算光照模型。接著把變換后的和裁剪后的圖形數(shù)據(jù)傳送到把變換后的圖元轉(zhuǎn)換成象素的光柵化級，并且普遍地在每個象素處存儲每個圖元的屬性?？梢园床煌慕Y(jié)構(gòu)方式組織該表達(dá)機(jī)。有關(guān)其結(jié)構(gòu)的詳細(xì)討論可以在Foley等著的“Computer GraphicsPrinciples and Practice”，pp.855-920(第二版，1990)中找到，該書整體地作為本文的參考資料。
按照本發(fā)明，在運(yùn)行于系統(tǒng)控制處理器102上的應(yīng)用程序的命令下，表達(dá)機(jī)201把三維視圖組織成后一個部分包含著前一個部分的相繼的部分，表達(dá)圖形數(shù)據(jù)以生成對應(yīng)于各特定部分的圖象數(shù)據(jù)，并且把該圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203的對應(yīng)子集中。該輔助緩沖器是邏輯上或物理上劃分成子集(最好大小相等)的象素存儲器。最好表達(dá)機(jī)并行地坐成對應(yīng)于各個部分的圖象數(shù)據(jù)和/或并行地把圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203里。表達(dá)機(jī)201還包括緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205，它從輔助緩沖器203中讀出表示視圖各部分的圖象數(shù)據(jù)以便構(gòu)造表示整個視圖的象素數(shù)據(jù)，并把象素數(shù)據(jù)寫入到幀緩沖器207里。
如常規(guī)地那樣，幀緩沖器207存儲表示顯示器112的各個象素的顏色的象素數(shù)據(jù)。為了在顯示設(shè)備112上進(jìn)行顯示從幀緩沖器207中周期性地輸出象素數(shù)據(jù)。最好把幀緩沖器207配置成各為n位的行矩陣和列矩陣。典型地各具體行地址和列地址對應(yīng)于顯示設(shè)備112的顯示區(qū)域里的一個象素位置。例如，(0，1)的(行，列)地址可對應(yīng)于顯示設(shè)備112的位置(0，1)處的象素。典型地各行表示顯示設(shè)備112的特定掃描線的各象素，而各列典型地表示沿顯示設(shè)備112的垂直線排列的各象素。各象素處的n位代表該象素有關(guān)的編碼信息。例如，在Z緩沖器214的各個象素地址上存儲的n位表示該象素處可見的物體深度。
此外，圖形子系統(tǒng)110可以包括兩個幀緩沖器。如常規(guī)中那樣，一個幀緩沖器用作為現(xiàn)用顯示部分，而另一個幀緩沖器進(jìn)行更新用于相繼的顯示。根據(jù)系統(tǒng)100的需要，每個幀緩沖器可以從現(xiàn)用的轉(zhuǎn)變?yōu)榇玫?；?shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)變的具體方式和本發(fā)明無關(guān)。
而且，如果幀緩沖器的結(jié)構(gòu)不和顯示設(shè)備112的顯示區(qū)域相對應(yīng)，可以對存儲在幀緩沖器里的象素值進(jìn)行定標(biāo)運(yùn)算，從而為進(jìn)行顯示縮小或放大存儲在幀緩沖器里的圖象。通過復(fù)制象素顏色值或者通過在顏色值之間進(jìn)行線性或雙線性插值來填充存儲在幀緩沖器的原有象素值之間的間隙可以得到按比例放大，從而為在顯示設(shè)備112的顯示區(qū)域里進(jìn)行顯示得到按比例放大。通過平均相鄰象素的顏色值可以得到按比例縮小。可以在Foley等人的“Computer GraphicsPrinciples andPfactice”，pp.815-826，(第二版，1990)中找到定標(biāo)算法的一個例子，從而該書整體上作為本文的參考資料。
而且，構(gòu)成整個視圖的部分的數(shù)量以及這些部分中的一個或多個部分的尺寸可通過用戶輸入改變。替代地，視圖部分的數(shù)量和尺寸的變化可由應(yīng)用程序進(jìn)行，以滿足所需的性能/質(zhì)量折衷選擇。
本發(fā)明的表達(dá)機(jī)201最好把視圖組織成對應(yīng)于視場的共中心區(qū)的多個部分。如圖3中所示，視見截頭體是攝影機(jī)(眼睛)從規(guī)定的視點(diǎn)出發(fā)所能看到的模型空間的區(qū)域。對于圖形目的，視見截頭體是由4個和視點(diǎn)相交的平面限定的。其中兩個平面在攝影機(jī)的坐標(biāo)系統(tǒng)里是垂直的并且相互按角α定向。另外兩個平面在攝影機(jī)坐標(biāo)系統(tǒng)里是水平的并且相互按角β定向。視圖最好用攝影機(jī)的位置(視點(diǎn))和方位(觀察方向)以及兩個參數(shù)FOVα和FOVβ定義。FOVα表示角α的量值，而FOVβ表示角β的量值，角β定義視見窗口的垂直分量H。通過對參數(shù)FOVα和FOVβ中的一個或兩個的量度進(jìn)行定標(biāo)來定義和另一個視場共中心的一個視場。例如，考慮視圖是通過具有相等量值的FOVα和FOVβ參數(shù)定義的情況。在該例子下，一個給定的視圖可由參數(shù)B0表示。在該情況下，和給定的視場共中心的一個視場可以通過定標(biāo)參數(shù)B0來定義，并且用參數(shù)B＝K*B0表示，其中K為標(biāo)定因子。例如，表達(dá)機(jī)201可以把該視圖(用參數(shù)B0表示)劃分成對應(yīng)于四個共中心視場的四個部分第一個部分是該整個視圖(K1＝1，即B1＝B0)，第二部分是該視圖的位于較小中心視場內(nèi)的一個子集(K2＝0.75，則B2＝0.75B0)，第三部分是位于該視圖的一個更小中心視場內(nèi)的一個子集(K3＝0.5，則B3＝0.5B0)，而第四部分是位于該視圖的一個還要小的中心視場內(nèi)的一個子集(K4＝0.25，則B4＝0.25B0)。根據(jù)需要可以重復(fù)多次這種處理以得到越來越小的共中心視場。另外，K的值只是作為例子表示的并且可以按照系統(tǒng)設(shè)計變化。
而且由表達(dá)機(jī)201生成的并存儲在輔助緩沖器203的子集里的圖象數(shù)據(jù)的分辨力度最好沿輔助緩沖器203的子集變化。當(dāng)視圖部分是按上述說明那樣對應(yīng)共中心視場時，這可以通過用固定數(shù)量的象素來表達(dá)各個視圖部分來實(shí)現(xiàn)，該固定的數(shù)量是由緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205生成的象素數(shù)據(jù)的高度和寬度的預(yù)定分?jǐn)?shù)1/A，例如1/4。換言之，視圖的各個子集表達(dá)成相同的預(yù)定輔助緩沖器大小。在這種情況下，輔助緩沖器503可以邏輯地或物理地劃分成節(jié)，共中各節(jié)對應(yīng)于視圖的一個部分/子集并且具有預(yù)定的尺寸和預(yù)定的長寬比，從而各節(jié)存儲由表達(dá)機(jī)201生成的固定數(shù)量的象素。例如，在表達(dá)機(jī)201把視圖劃分成對應(yīng)于四個共中心視場的四個部分的情況下，該輔助緩沖器最好邏輯地或者物理地劃分成四個節(jié)第一節(jié)存儲對應(yīng)于第一部分的圖象數(shù)據(jù)，該第一部分代表在所需觀察條件下看到的視圖的低分辨率圖象；第二節(jié)存儲對應(yīng)于第二部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表比第一部分對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)的分辨率更高的分辨率下的放大的(即類似于圖形縮放)第二部分的圖象；第三節(jié)存儲對應(yīng)于第三部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表要比第一和第二部分所對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)的分辨率更高的放大的第三部分的圖象；而第四節(jié)存儲對應(yīng)于第四部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表要比第一、第二和第三部分所對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)分辨率更高的放大的第四部分的圖象。
本發(fā)明的功能性可以集成在具有各種結(jié)構(gòu)的表達(dá)機(jī)里。出于說明的目的，下面敘述一個普通表達(dá)機(jī)的例子。更具體地，如圖4中所示，一個普通的表達(dá)機(jī)包括一個監(jiān)視該表達(dá)機(jī)201運(yùn)行的圖形控制處理器400。該圖形控制處理器400經(jīng)過控制總線402控制由表達(dá)機(jī)201的其它部件執(zhí)行操作。表達(dá)機(jī)201通過總線接口404和系統(tǒng)總線106連接，該總線接口404通過執(zhí)行系統(tǒng)總線106的通信協(xié)議化系統(tǒng)總線106讀出數(shù)據(jù)和向系統(tǒng)總線寫入數(shù)據(jù)。
表達(dá)機(jī)201包括和總線接口404連接的一個幾何子系統(tǒng)406和一個光柵化器408。光柵化器408和一個Z緩沖器410以及輔助緩沖器203連接。如上面所述，對于視圖的每個部分/子集，輔助緩沖器203存儲固定數(shù)量的象素，該固定數(shù)量為由緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205生成的象素數(shù)據(jù)的高度和寬度的預(yù)定分?jǐn)?shù)1/A。Z緩沖器410含有足夠的存儲量，以為和至少一個視圖的部分/子集相對應(yīng)的輔助緩沖器203的各個象素存儲例如24位整數(shù)的深度值。最好，Z緩沖器410含有足夠的為輔助緩沖器203的各個象素(即，為對應(yīng)于視圖的各個部分/子集的輔助緩沖器的象素)存儲一個深度值的存儲量。后面會對Z緩沖器410及輔助輔助器203的運(yùn)行進(jìn)行更詳細(xì)的討論。
幾何子系統(tǒng)406對圖形數(shù)據(jù)執(zhí)行變換運(yùn)算和裁剪運(yùn)算。更具體地，如果需要，幾何子系統(tǒng)406把圖形數(shù)據(jù)從存儲在系統(tǒng)存儲器104的模型本征坐標(biāo)系統(tǒng)變換到通用坐標(biāo)系統(tǒng)中。這可以通過借助于一個單個的變換矩陣對各個圖元的頂點(diǎn)進(jìn)行變換來完成，該單個的變換矩陣是多個模型變換矩陣的級連。另外，可能需要變換一個或多個和各個圖元或者頂點(diǎn)(取決于所采用的陰影方法)相關(guān)的表面法向失量。
幾何子系統(tǒng)406還對各個圖元執(zhí)行視見變換，該變換把圖元的坐標(biāo)從通用坐標(biāo)系統(tǒng)變換到視圖坐標(biāo)系統(tǒng)中，如上面參照圖3所說明的那樣，視圖坐標(biāo)系統(tǒng)的原點(diǎn)最好位于觀察窗口的中心。在圖形數(shù)據(jù)是由三角形的頂點(diǎn)組成的情況下，視見變換運(yùn)算產(chǎn)生三角形的頂點(diǎn)在視圖坐標(biāo)系統(tǒng)中的一個列表。另外，幾何子系統(tǒng)406最好還執(zhí)行各個圖元在視圖坐標(biāo)上的透視投影以提供透視縮小繪制。可以在整體上作為本文的參考資料由Foley、Van Dam、Feiner及Hughes著的“ Computer GraphicsPrinciples and Practice”，pp.201-281/866-869(第二版，1990)中找到這些變換運(yùn)算的更詳細(xì)說明。
此外，幾何子系統(tǒng)406執(zhí)行裁剪運(yùn)算，其中根據(jù)裁剪量對圖元進(jìn)行裁剪以定義變換后的圖元的可能看到部分。裁剪量是由一組(XMIX，XMAX)，(YMIN，YMAX)，(ZMIN，ZMAX)對定義的。(XMIN，XMAX)和(YMIN，YMAX)對最好由參數(shù)FOVα和FOVβ的量值定義。另外，幾何子系統(tǒng)406把裁剪運(yùn)算輸出的圖元的頂點(diǎn)坐標(biāo)變換到光柵化器408所需的規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系統(tǒng)上。表達(dá)流水線中這一步驟的結(jié)果是描述圖元的可能可見部分在規(guī)格化設(shè)備坐標(biāo)系統(tǒng)里的頂點(diǎn)列表。在整體上作為本文的參考資料由Foley、Van Dam、Feiher及Hughes所著的“ Computer GraphicsPrinciples and Practice”，pp.110-132，924-945，869-870(第二版、1990)中可以找到對裁剪運(yùn)算的更詳細(xì)說明。
另外，表達(dá)機(jī)210可以執(zhí)行光照計算，其模擬光源在三維視圖/模型的物體表面上的效果。典型地，光照計算取決于(a)觀察者的特性，(b)被表達(dá)物體的特性，以及(c)一個或多個光源的特性。觀察者的特性可能包括觀察者相對于被表達(dá)物體的位置。物體的特性可能包括位置以及定義該物體的各三角形的每個頂點(diǎn)的法向矢量。而光源的特性取決于光源類型(背景光、定向光、聚光等)并且可能包括亮度、顏色、方向、衰減因子和錐角。在整體上作為本文的參考資料由Foley、VanDam、Feiner和Hughes著的“Computer GraphicsPrinciples andPractice”，pp 721-814(第二版，1990)中可以找到實(shí)現(xiàn)光照計算的各步驟的更詳細(xì)說明。
典型地，在對視圖中物體的三角形各頂點(diǎn)的表達(dá)處理期間進(jìn)行一次光照計算。從而，如圖4中所示，可以由幾何子系統(tǒng)406執(zhí)行光照計算。但是，可能為每個象素進(jìn)行光照計算。典型地，這是連同由光柵化器408執(zhí)行的陰影計算一起完成的。在這種情況下，光照計算嵌入在由光柵化器408執(zhí)行的陰影計算之中。
光柵化器408的操作可以分為三項任務(wù)掃描變換、陰影和可見性確定。掃描變換把圖元可能看見的部分分解為各個象素。陰影計算每個象素的顏色。而可見性確定利用各個象素的圖元的Z坐標(biāo)(或深度值)計算該圖元的可見象素集。從而，對于一個圖元的可能看見部分所包含的每個象素，光柵化器408產(chǎn)生例如圖元的顏色和深度的象素信息以及何時適宜地把給定象素的顏色信息及圖元的深度寫入到輔助緩沖器203和Z緩沖器410分別的對應(yīng)位置上的信息。有關(guān)光柵化器408的操作的更詳細(xì)說明可以從Foley、Van Dam、Feiner和Hughes所著的“Computer GraphicsPrinciples and Pactiee”，pp.649-720，870-871(第二版、1990)和普遍轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明的受讓人的B.C.Liang等人的美國專利4,805,116號中找到，這二份文獻(xiàn)整體地作為本文的參考資料。
視圖的相繼部分的表達(dá)可以由圖4的表達(dá)機(jī)201按如下實(shí)現(xiàn)。更具體地，對于視圖的每個基元(例如三角形)表達(dá)機(jī)的處理劃分為多個時間區(qū)間，各個時間區(qū)間對應(yīng)于一個上面所述的視圖的部分。為簡單起見，考慮一個把視圖按上述劃分為四個部分的例子。在該情況下，處理劃分為4個時間區(qū)間，t0到t3。
在t0期間，發(fā)生1)圖形控制處理器400控制幾何子系統(tǒng)406所執(zhí)行的裁剪運(yùn)算以使(XMIN，XMAX)，(YMIN，YMAX)對定義對應(yīng)于整個視場的裁剪量，這最好是通過把二個未按比例改變的參數(shù)FOVα和FOVβ傳遞給幾何子系統(tǒng)406來實(shí)現(xiàn)。
2)啟動輔助緩沖器203中對應(yīng)于視場的第一部分(即整個視圖)的子集。
3)由幾何子系統(tǒng)402和光柵化器408表達(dá)包含在具體基元中的圖形數(shù)據(jù)，并且把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)存儲在輔助緩沖器203的激活子集中。
在t1期間，發(fā)生4)圖形控制處理器400控制幾何子系統(tǒng)406執(zhí)行的裁剪運(yùn)算以使(XMIN，XMAX)，(YMIN，YMAX)對定義對應(yīng)于視場的第二部分的裁剪量，這最好是通過把經(jīng)過對應(yīng)于視場的第二部分的定標(biāo)因子(例如K2＝0.75)標(biāo)定后的參數(shù)FOVα和FOVβ傳遞給幾何子系統(tǒng)406來實(shí)現(xiàn)。
5)啟動輔助緩沖器203中對應(yīng)于視場的第二部分的子集。
6)由幾何子系統(tǒng)402和光柵化器408表達(dá)包含在具體基元中的圖形數(shù)據(jù)，并且把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)存儲在輔助緩沖器203的激活子集中。
在t2期間，發(fā)生7)圖形控制處理器400控制幾何子系統(tǒng)406執(zhí)行的裁剪運(yùn)算以使(XMIN，XMAX)，(YMIN，YMAX)對定義對應(yīng)于視場的第三部分的裁剪量，這最好是通過把由對應(yīng)于視場的第三部分的定標(biāo)因子(例如K3＝0.5)標(biāo)定后的參數(shù)FOVα和FOVβ傳遞給幾何子系統(tǒng)406來實(shí)現(xiàn)。
8)啟動輔助緩沖器203中對應(yīng)于視場的第三部分的子集。
9)由幾何子系統(tǒng)406和光柵化器408表達(dá)包含在具體基元中的圖形數(shù)據(jù)，并且把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)存儲在輔助緩沖器203的激活子集中。
在t3期間，發(fā)生10)圖形控制處理器400控制幾何子系統(tǒng)406執(zhí)行的裁剪運(yùn)算以使(XMIN，XMAX)，(YMIN，YMAX)對定義對應(yīng)于視場的第四部分的裁剪量，這最好是通過把由對應(yīng)于視場的第四部分的定標(biāo)因子(例如K4＝0.25)標(biāo)定后的參數(shù)FOVα和FOVβ傳遞給幾何子系統(tǒng)406來實(shí)現(xiàn)。
11)啟動輔助緩沖器203中對應(yīng)于視場的第四部分的子集。
12)由幾何子系統(tǒng)406和光柵化器408表達(dá)與具體基元有關(guān)的圖形數(shù)據(jù)，并且把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)存儲在輔助緩沖器203的激活子集中。
在對視圖的各個基元完成上述處理之后，輔助緩沖器的各個子集存儲著第一子集存儲對應(yīng)于視圖的第一部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表在所需觀察條件下看到的該視圖的低分辨率圖象；第二子集存儲對應(yīng)于視圖的第二部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表比第一部分對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)分辨率更高下的放大的該視圖的第二部分的圖象；第三子集存儲著對應(yīng)于視圖的第三部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表比第一部分和第二部分對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)更高分辨率下的該視圖的放大的第三部分的圖象；第四子集存儲著對應(yīng)于視圖的第四部分的圖象數(shù)據(jù)，其代表比第一部分、第二部分和第三部分對應(yīng)的圖象數(shù)據(jù)更高分辨率下的該視圖的放大的第四部分的圖象。
參見圖2，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205生成根據(jù)存儲在輔助緩沖器203里的圖象數(shù)據(jù)表示整個視圖的象素數(shù)據(jù)。緩沖器擴(kuò)充單元205可以通過順序地從對最低分辨率圖象數(shù)據(jù)到對最高分辨率圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行處理生成象素數(shù)據(jù)。在上面的例子中，最低分辨率的圖象數(shù)據(jù)是對應(yīng)于第一部分(即，整個視圖)的圖象數(shù)據(jù)，而最高分辨率的圖象數(shù)據(jù)是對應(yīng)于該視圖的第四部分的圖象數(shù)據(jù)。
更具體地，在處理最低分辨率的圖象數(shù)據(jù)中，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路單元205從輔助緩沖器203中讀出最低分辨率的圖象數(shù)據(jù)(即，對應(yīng)于第一部分的圖象數(shù)據(jù))。接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205用A×K1的比率對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，其中1/A如上述是一個預(yù)定的分?jǐn)?shù)而K1是和第一部分相關(guān)的定標(biāo)因子。接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205把定標(biāo)后的圖象數(shù)據(jù)寫入到幀緩沖器207的對應(yīng)于視圖的第一部分的部分里。在上述的例子中，第一部分的定標(biāo)因子K1為1，在這種情況下，最好整個幀緩沖器207對應(yīng)于視圖的第一部分。定標(biāo)運(yùn)算可以利用象素復(fù)制技術(shù)(其非?？斓a(chǎn)生粗糙的圖象及明顯的人工制品)或者象素插值技術(shù)(其較慢，但產(chǎn)生視覺上合意的光滑結(jié)果)?？梢栽谡w上作為本文參考資料的由Foley等著的“Computer GraphicsPrinciples and Practice”，pp.815-826(第二版，1990)中找到對象素復(fù)制和象素插值的更詳細(xì)說明。此刻，存儲在幀緩沖器207里的象素數(shù)據(jù)是所需的圖象，但其分辨率很低。
接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205處理具有下一個較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)(即，對應(yīng)于第二部分的圖象數(shù)據(jù))。更具體地，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205從輔助緩沖器203讀出具有下一個較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)。然后緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205用A×K2的比率對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，其中1/A是一個預(yù)定的分?jǐn)?shù)而K2是和視圖的第二部分相關(guān)的定標(biāo)因子。接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205把定標(biāo)后的圖象數(shù)據(jù)寫入到幀緩沖器207中對應(yīng)于視圖的第二部分的一個部分里，該部分最好是幀緩沖器207的一個中心部分。
接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205處理具有下一個較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)(即，對應(yīng)于第三部分的圖象數(shù)據(jù))。更具體地，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205從輔助緩沖器203讀出具有下一個較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)。然后緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205用A×K3的比率對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行換算，其中1/A是一個預(yù)定的分?jǐn)?shù)而K3是和視圖的第三部分相關(guān)的定標(biāo)因子。接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205把定標(biāo)后的圖象數(shù)據(jù)寫入到幀緩沖器207中對應(yīng)于視圖的第三部分的一個部分里，該部分最好是幀緩沖器207的一個中心部分。
對具有下一個較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)繼續(xù)上述的處理直至最高分辨率圖象數(shù)據(jù)(即，對應(yīng)于第四部分的圖象數(shù)據(jù))。在本情況下，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205從輔助緩沖器203讀出具有最高分辨率的圖象數(shù)據(jù)。最好因?yàn)锳×K4等于1緩沖器擴(kuò)充邏輯205不需要對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)。如上述，1/A是一個預(yù)定的分?jǐn)?shù)而K4是和視圖的第四部分相關(guān)的定標(biāo)因子。但是，如果需要，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205可以用A×K4比率對圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行換算。接著緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205把定標(biāo)后的圖象數(shù)據(jù)寫入到幀緩沖器207中對應(yīng)于視圖的第四部分的一個部分里，該部分最好是幀緩沖器207的一個中心部分。
當(dāng)完成緩沖器擴(kuò)展邏輯205的操作之后，存儲在幀緩沖器207里的結(jié)果象素數(shù)據(jù)是在中心處帶有全分辨率的完整圖象并且隨著向邊緣移動分辨率逐步下降。然后，為了如常規(guī)那樣供顯示，象素數(shù)據(jù)輸出到一個數(shù)模轉(zhuǎn)換器114。
在一種備擇的實(shí)施方式中，上述的緩沖器擴(kuò)充單元205和數(shù)模轉(zhuǎn)換器114可以用一個邏輯增強(qiáng)型數(shù)模轉(zhuǎn)換器代替，后者通過訪問向存儲在輔助緩沖器203里的所有圖象數(shù)據(jù)一次性地構(gòu)造整個視圖的非均勻分辨率圖象。通常，邏輯增強(qiáng)型數(shù)模轉(zhuǎn)換器每次沿一條掃描線掃描觀察窗口的象素，并且從輔助緩沖器203的一個子集中讀出每個象素對應(yīng)的顏色數(shù)據(jù)，而且把它從其數(shù)字格式轉(zhuǎn)換成模擬信號以供輸出給顯示裝置。
更具體地，如圖5(A)中所示，邏輯增強(qiáng)型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括掃描邏輯線路501，它在x和y向上掃描觀察窗口的各掃描線的象素。如常規(guī)中那樣，掃描邏輯線路501生成一個代表當(dāng)前掃描線的信號y和一個代表當(dāng)前掃描線中當(dāng)前象素的信號x。另外，邏輯增強(qiáng)型數(shù)模轉(zhuǎn)換器包括選擇邏輯線路503和存儲器控制器505，存儲器控制器505訪問對應(yīng)于給定象素的輔助緩沖器203的適當(dāng)子集并讀出對應(yīng)于該象素的顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)。顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)可以提供給處理邏輯線路507，后者對該顏色數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)、調(diào)和或者進(jìn)行其它處理。在整體上作為本文的參考資料的“Computer GraphicsPrinciples andPraclice”，pp.815-826(第二版，1990)中說明了這些處理功能的一些例子。結(jié)果顏色數(shù)據(jù)接著輸出到數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)509以從數(shù)字顏色數(shù)據(jù)(R，G，B)轉(zhuǎn)換成模擬形式(r，g，b)。接著模擬顏色數(shù)據(jù)(r，g，b)被輸出到一個信號格式化器，其把該顏色數(shù)據(jù)格式化為適用于顯示設(shè)備的格式，例如NTSC信號。然后把結(jié)果信號輸出給顯示器112。
取決于系統(tǒng)設(shè)計，可以用許多不同的方式實(shí)現(xiàn)選擇邏輯線路503。為簡單起見，考慮圖5(B)中所示的一個例子，該例中輔助緩沖器劃分成4個子集A1、A2、A3、A4，每個子集存儲著和2P*2P個象素有關(guān)的顏色數(shù)據(jù)，并且和子集A1、A2、A3和A4相關(guān)的定標(biāo)因子K1、K2、K3和K4分別為1、0.5、0.25和0.125。這樣，如所示，觀察窗口由子集A4按八倍的比例(8X)而得，由子集A3按四倍的比例(4X)而得，由子集A2按二倍的比例(2X)而得，以及由子集A1比例不變(1X)而得。當(dāng)前的象素是由從掃描邏輯線路501輸出的信號x、y標(biāo)識的。選擇邏輯線路503最好訪問輔助緩沖器203的適當(dāng)子集(A1、A2、A3或A4)并訪問該子集之內(nèi)的應(yīng)從其拷貝當(dāng)前象素的顏色的那個存儲單元(用x0，y0表示)。下述的代碼提供一種由選擇邏輯線路503執(zhí)行的選擇處理的簡單實(shí)現(xiàn)if(7p＜＝x＜＝9p)and(7p＜＝y(tǒng)＜＝9p)then use A4 with X0＝x-7p，and y0＝y(tǒng)-7pelseif(6p＜＝x＜＝10p)and(6p＜＝y(tǒng)＜＝10p)then use A3 with x0＝(x-7p)/(2+1)andy0＝(y-7p)/(2+1)elseif(4p＜＝x＜＝12p)and(4p＜＝y(tǒng)＜＝12p)then use A2 with x0＝(x-4p)/(4+1)，andy0＝(y-4p)/(4+1)
elseuse A1 with x0＝x/(8+1)andyo＝y(tǒng)/(8+1)請注意符號“＜＝”表示小于或等于運(yùn)算，而符號“/”表示除法運(yùn)算并把結(jié)果取成比它小的最靠近整數(shù)或相等的整數(shù)。
上面參照圖4所說明的表達(dá)機(jī)201可能在一個接著一個表達(dá)整個視圖的各部分時涉及重復(fù)的幾何計算(由幾何子系統(tǒng)406進(jìn)行)。按照本發(fā)明的一種備擇的實(shí)施方式，可以提供一種備擇的避免這種重復(fù)計算的表達(dá)機(jī)。如圖6中所示，這種備擇的表達(dá)機(jī)類似于前面參照圖4說明的表達(dá)機(jī)，它包括監(jiān)視表達(dá)機(jī)的圖形控制處理機(jī)400，幾何子系統(tǒng)406和光柵化器408，光柵化器408和Z緩沖器412以及輔助緩沖器203連接。但是，這種備擇的表達(dá)機(jī)包括一個連接在幾何子系統(tǒng)406和光柵化器408之間的預(yù)光柵化級412。如圖7中所示，該預(yù)光柵化級412包括一個I/O接口701、一個幾何定標(biāo)邏輯線路703和一個裁剪邏輯線路705?？刂七壿嬀€路707監(jiān)視I/O接口701、幾何定標(biāo)邏輯線路703和裁剪邏輯線路705的運(yùn)行。I/O接口701、幾何定標(biāo)邏輯線路703以及裁剪邏輯線路705按下述對從幾何子系統(tǒng)406輸出的結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
更具體地，對于視圖的每個基元(例如一個三角形)，預(yù)光柵化級412的處理劃分成多個各對應(yīng)于上面所述的視圖的一個部分的時間區(qū)間。為簡單起見，考慮一個如上述把視圖劃分成四個部分的例子。在這種情況下，處理劃分成四個時間區(qū)間，t0至t3。
在t0期間，發(fā)生1)I/O接口701從幾何子系統(tǒng)406讀出數(shù)據(jù)并把數(shù)據(jù)發(fā)送給光柵化器408以及幾何定標(biāo)邏輯線路703。發(fā)送給光柵化器408的數(shù)據(jù)包括具體基元的頂點(diǎn)。
2)光柵化器408利用Z緩沖器410和輔助緩沖器203的適當(dāng)子集最好按低分辨率表達(dá)視圖的第一部分的具體基元的組成，以把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203的適當(dāng)子集里。
3)定標(biāo)邏輯線路703以1/k2的因子放大經(jīng)I/O接口701提供的具體基元的頂點(diǎn)的x和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。換算后的結(jié)果頂點(diǎn)數(shù)據(jù)提供給裁剪邏輯線路705，后者把換算后的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)裁剪在輔助緩沖器203的適當(dāng)子集的邊界內(nèi)。結(jié)果的裁剪數(shù)據(jù)被輸出到I/O接口701。
在t1期間，發(fā)生4)I/O接口701把區(qū)間t0中裁剪邏輯線路生成的裁剪后數(shù)據(jù)發(fā)送給光柵化器408和幾何定標(biāo)邏輯線路703。
5)光柵化器408利用Z緩沖器410和輔助緩沖器203的適當(dāng)子集最好按高于第一部分的分辨率的分辨率表達(dá)視圖的第二部分的具體基元的組成，以把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203的適當(dāng)子集里。
6)幾何定標(biāo)邏輯線路703以K2/K3的因子放大經(jīng)I/O接口701提供的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)數(shù)據(jù)。換算后的結(jié)果數(shù)據(jù)提供給裁剪邏輯線路705，后者把換算后的數(shù)據(jù)裁剪在輔助緩沖器203的適當(dāng)子集的邊界內(nèi)。把結(jié)果的裁剪數(shù)據(jù)輸出到I/O接口701。
在t2期間，發(fā)生7)I/O接口701把時間t1中裁剪邏輯線路生成的裁剪后數(shù)據(jù)發(fā)送給光柵化器408和幾何定標(biāo)邏輯線路703。
8)光柵化器408利用Z緩沖器410和輔助緩沖器203的適當(dāng)子集最好按比第一部分及第二部分的分辨率更高的分辨率表達(dá)視圖的第三部分的具體基元的組成，以把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203的適當(dāng)子集里。
9)幾何定標(biāo)邏輯線路703以K3/K4的因子放大經(jīng)I/O接口701提供的頂點(diǎn)數(shù)據(jù)的x坐標(biāo)和y坐標(biāo)。換算后的結(jié)果數(shù)據(jù)提供給裁剪邏輯線路705，后者把換算后的數(shù)據(jù)裁剪在輔助緩沖器203的適當(dāng)子集的邊界內(nèi)。把結(jié)果的裁剪數(shù)據(jù)輸出到I/O接口701，或者可直接輸出給光柵化器408。
在t3期間，發(fā)生10)光柵化器408裝入在t2期間由裁剪邏輯線路705生成的裁剪后數(shù)據(jù)。
11)光柵化器408利用Z緩沖器410和輔助緩沖器203的適當(dāng)子集最好按比第一部分、第二部分及第三部分的分辨率更高的分辨率表達(dá)視圖的第四部分的具體基元的組成，以把結(jié)果圖象數(shù)據(jù)寫入到輔助緩沖器203的適當(dāng)子集里。
在完成上述根據(jù)時間區(qū)間t0至t3說明的操作之后，緩沖器擴(kuò)充邏輯線路205生成根據(jù)前面所述的存儲在輔助緩沖器203之內(nèi)的圖象數(shù)據(jù)表示整個視圖的象素數(shù)據(jù)。
在一種備擇的實(shí)施方式中，上面根據(jù)圖6和圖7說明的表達(dá)機(jī)可以具有并行體系結(jié)構(gòu)。在這種情況下，設(shè)置多于一個的光柵器及相關(guān)的預(yù)光柵化級，從而可并行執(zhí)行多于一個的t0至t3時區(qū)的操作。
另外，表達(dá)機(jī)可控制為選擇性地在兩種模式即標(biāo)準(zhǔn)模式和非均勻分辨率模式中的一種下運(yùn)行。在標(biāo)準(zhǔn)模式下，表達(dá)機(jī)控制為常規(guī)地運(yùn)行以產(chǎn)生供顯示的均勻分率的圖象。在非均勻分辨率模式下，表達(dá)機(jī)控制為按上面根據(jù)本發(fā)明所說明的那樣運(yùn)行。常規(guī)地運(yùn)行以產(chǎn)生供顯示的均勻分辨率的圖象。在非均勻分辨率模式下，表達(dá)機(jī)控制為按上面根據(jù)本發(fā)明所說明的那樣運(yùn)行。兩種模式之間的切換例如可以根據(jù)用戶輸入或者根據(jù)系統(tǒng)的性能。
而且，本發(fā)明的非均勻分辨率圖象生成技術(shù)還可以應(yīng)用于圖象的傳輸，例如MPEG視頻圖象的傳輸。在這種情況下，圖象生成器把圖象組織成例如如圖5(A)中所示的相繼部分，并且對各個部分生成分辨率不同的圖象數(shù)據(jù)。最好，圖象數(shù)據(jù)的分辨率從邊緣部分向中央部分逐步增大。為了在通信鏈路上從圖象生成器向接收機(jī)發(fā)送圖象，圖象生成器首先沿通信鏈路向接收機(jī)發(fā)送最低分辨率的圖象數(shù)據(jù)，其最好對應(yīng)于整個圖象。取決于系統(tǒng)的性能限制，圖象生成器可以(或者不)沿通信鏈路向接收機(jī)傳遞較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)，其最好對應(yīng)于中央部分。
基于系統(tǒng)的性能限制，接收機(jī)擴(kuò)充接收到的對應(yīng)于一個或多個部分的圖象數(shù)據(jù)。例如，如果出現(xiàn)顯示刷新周期并且接收機(jī)僅接收最低分辨率的圖象數(shù)據(jù)，該接收機(jī)可以擴(kuò)充低分辨率圖象數(shù)據(jù)以供顯示。但是，如果出現(xiàn)顯示刷新周期并且接收機(jī)接收了最低分辨率圖象數(shù)據(jù)和次最低分辨率圖象數(shù)據(jù)，該接收機(jī)可以擴(kuò)充低分辨率圖象數(shù)據(jù)和次最低分辨率圖象數(shù)據(jù)以供顯示。接收機(jī)最好利用上面根據(jù)緩沖器擴(kuò)充邏輯線路和/或邏輯增強(qiáng)型緩沖器擴(kuò)充邏輯線路說明的擴(kuò)充技術(shù)來擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)。
上述的通信鏈路例如可以是計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、電視傳送系統(tǒng)、有線電視傳送系統(tǒng)、視頻電話鏈路或者任何其它的從圖象生成器到接收機(jī)的圖象數(shù)據(jù)通信裝置。
通過在顯示窗口的中心處生成具有較高分辨率的圖象數(shù)據(jù)并且當(dāng)從顯示窗口向邊緣移動時生成具有較低分辨率的圖象數(shù)據(jù)，本發(fā)明的圖象生成方式要比常規(guī)技術(shù)更為有效，因?yàn)樗陲@示上提供有效的細(xì)致度。這種技術(shù)適宜用于傳統(tǒng)的圖形系統(tǒng)、頭頂安裝式顯示器、桌面監(jiān)視器、大投影屏幕、手持設(shè)備、具有有限帶寬的成象系統(tǒng)和其它圖象處理系統(tǒng)。此外，在圖形環(huán)境下，本發(fā)明可以會同P.Borrel等的美國專利5,448,686(整體上該專利作為本文的參考資料)所說明的簡化技術(shù)對被顯示的圖象提供滿意的細(xì)致度并且同時減小該系統(tǒng)的表達(dá)運(yùn)算上的計算負(fù)擔(dān)。
盡管本發(fā)明是根據(jù)它的特定實(shí)施方式表示和說明的，熟練的技術(shù)人員可以理解在不違背本發(fā)明的精神和范圍的前提下可以對其進(jìn)行各種改變及增減。
權(quán)利要求
1.一種生成代表圖象的象素數(shù)據(jù)以在顯示設(shè)備上顯示的方法，其特征在于該圖象被組織為多個部分，其中一個所述部分包括另一個所述部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述圖象的多個部分的多個子集，該方法特征在于包括步驟對所述圖象的各個部分，生成表示圖象的給定部分的圖象數(shù)據(jù)并且把所述圖象數(shù)據(jù)存儲在所述存儲器的對應(yīng)子集里，其中表示所述部分的所述一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及擴(kuò)充存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述圖象的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟在一次中擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于包括把從所述存儲器的一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)疊加到從所述存儲器的另一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)上以生成疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)的步驟，并且其中表示所述圖象的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述的疊加擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
5.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所述圖象的所述各部分對應(yīng)于所述圖象的相繼共中心子集，并且表示所述圖象的所述各部分的所述圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于所述圖象相繼的放大視圖。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于表示所述圖象的中心部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率高于表示所述圖象的邊緣部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率。
7.權(quán)利要求5的方法，其中所述圖象可以組織成不同數(shù)量的部分。
8.權(quán)利要求5的方法，其中所述不同部分的數(shù)量是由用戶輸入控制的。
9.權(quán)利要求5的方法，其中至少一個所述部分具有可變的尺寸。
10.權(quán)利要求5的方法，其中所述可變的尺寸是由用戶輸入控制的。
11.權(quán)利要求1的方法，其中所述圖象是一個三維模型的視圖。
12.權(quán)利要求1的方法，其中所述圖象是MPEG視頻圖象。
13.在一個其中各物體是由圖元表示的圖形系統(tǒng)中，一種生成表示圖元的視圖的象素數(shù)據(jù)的方法特征在于所述視圖被組織為多個部分，其中所述部分的一個部分包括所述部分的另一個部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述視圖的所述部分的多個子集，該方法特征在于包括步驟對所述視圖的每個部分，表達(dá)所述圖元以生成對應(yīng)于特定部分的圖象數(shù)據(jù)并且把所述圖象數(shù)據(jù)存儲到所述存儲器的對應(yīng)子集中去，其中表示所述部分的所述一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及擴(kuò)充存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
14.權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟在一次中擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
16.權(quán)利要求13的方法，其特征在于包括他從所述存儲器的一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)疊加到從所述存儲器的另一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)上以生成疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)的步驟，并且其中表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
17.權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述視圖的所述部分對應(yīng)于所述視圖的相繼共中心子集，并且表示所述視圖的所述部分的所述圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于所述視圖的相繼放大。
18.權(quán)利要求17的方法，其特征在于表示所述視圖的中心部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率高于表示所述視圖的邊緣部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率。
19.權(quán)利要求13的方法，其特征在于所述視圖可以組織成數(shù)量可變的部分。
20.權(quán)利要求19的方法，其特征在于所述部分的可變數(shù)量是由用戶輸入控制的。
21.權(quán)利要求13的方法，其特征在于至少一個所述部分具有可變的尺寸。
22.權(quán)利要求21的方法，其特征在于所述可變的尺寸是由用戶輸入控制的。
23.在一個其中各物體是由圖元表示的圖形系統(tǒng)中，一種生成表示圖元的視圖的象素數(shù)據(jù)的方法，其特征在于所述視圖被組織為多個部分，其中所述部分的一個部分包括所述部分的另一個部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述視圖的所述部分的多個子集，該方法其特征在于包括步驟為每個圖元和為所述視圖的每個部分，表達(dá)特定的圖元以生成對應(yīng)于特定部分的特定圖元的組成的圖象數(shù)據(jù)并且把所述圖象數(shù)據(jù)存儲在所述存儲器中對應(yīng)于該特定部分的子集里，其中表示所述部分中的所述一個部分的結(jié)果圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分中的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及擴(kuò)充存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
24.權(quán)利要求23的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
25.權(quán)利要求24的方法，其特征在于所述擴(kuò)充步驟在一次中擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
26.權(quán)利要求23的方法，其特征在于其中表達(dá)特定圖元以生成對應(yīng)于特定部分的特定圖元的組成的圖象數(shù)據(jù)的步驟其特征在于包括下述步驟定標(biāo)定義特定圖元的數(shù)據(jù)；以及按照對應(yīng)于特定部分的裁剪值對定義特定圖元的所述數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪。
27.權(quán)利要求26的方法，其特征在于定義特定圖元的數(shù)據(jù)是從先前的表達(dá)步驟中輸出的。
28.權(quán)利要求26的方法，其特征在于所述圖元是用頂點(diǎn)的坐標(biāo)定義的，并且其中定標(biāo)步驟對在x向和y向上定義特定圖元的頂點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行定標(biāo)。
29.一種生成表示圖象的象素數(shù)據(jù)以在顯示設(shè)備上顯示的設(shè)備，其特征在于該圖象被組織為多個部分，其中所述部分的一個部分包括所述部分的另一個部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述圖象的多個部分的多個子集，該設(shè)備特征在于和所述存儲器連接的圖象生成裝置，用于為所述圖象的每個部分生成表示該圖象的給定部分的圖象數(shù)據(jù)，并且用于把所述圖象數(shù)據(jù)存儲到所述存儲器的對應(yīng)子集中，其中表示所述部分的所述一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及和所述存儲器連接的擴(kuò)充裝置，用于擴(kuò)充存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述圖象的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
30.權(quán)利要求29的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充裝置擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
31.權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充裝置一次地擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
32.權(quán)利要求30的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充裝置把從所述存儲器的一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)疊加到從所述存儲器的另一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)上以產(chǎn)生疊加擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，并且其中表示所述圖象的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
33.權(quán)利要求29的設(shè)備，其特征在于所述圖象的所述各部分對應(yīng)于所述圖象的相繼共中心子集，并且表示所述圖象的所述部分的所述圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于所述圖象的相繼放大視圖。
34.權(quán)利要求33的設(shè)備，其特征在于表示所述圖象的中心部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率高于表示所述圖象的邊緣部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率。
35.權(quán)利要求29的設(shè)備，其特征在于所述圖象是一個三維模型的視圖。
36.權(quán)利要求29的設(shè)備，其特征在于所述圖象是MPEG視頻圖象。
37.在一個其中各物體是由圖元表示的圖形系統(tǒng)中，一種生成表示圖元的視圖的象素數(shù)據(jù)的設(shè)備，其特征在于所述視圖被組織為多個部分，其中所述部分的一個部分包括所述部分的另一個部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述視圖的所述部分的多個子集，該設(shè)備特征在于包括和所述存儲器連接的表達(dá)機(jī)，用于對所述視圖的每個部分表達(dá)所述圖元以生成對應(yīng)該特定部分的圖象數(shù)據(jù)，并且用于把所述圖象數(shù)據(jù)存儲在所述存儲器的對應(yīng)子集里，其中表示所述部分的所述一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及和所述存儲器連接的擴(kuò)充邏輯線路，用于對存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
38.權(quán)利要求37的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充邏輯線路擴(kuò)充存儲在所述存儲器中的多于一個字集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
39.權(quán)利要求38的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充邏輯線路一次地擴(kuò)充存儲在所述存儲器中的多個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
40.權(quán)利要求38的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充邏輯線路把從所述存儲器的一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)疊加到從所述存儲器的另一個子集中導(dǎo)出的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)上以生成疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，并且表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述疊加的擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
41.權(quán)利要求37的設(shè)備，其特征在于所述視圖的所述部分對應(yīng)于所述視圖相繼的共中心子集，并且表示所述視圖的所述部分的所述圖象數(shù)據(jù)對應(yīng)于所述視圖的相繼放大。
42.權(quán)利要求41的設(shè)備，其特征在于表示所述視圖的中心部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率高于表示所述視圖的邊緣部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率。
43.在一個其中各物體是由圖元表示的圖形系統(tǒng)中，一種生成表示圖元的視圖的象素數(shù)據(jù)的設(shè)備，其特征在于所述視圖被組織為多個部分，其中所述部分的一個部分包括所述部分的另一個部分，并且把一個存儲器劃分成對應(yīng)于所述視圖的所述部分的多個子集，該設(shè)備特征在于包括一個和所述存儲器連接的表達(dá)機(jī)，用于對各個圖元和對所述視圖的各個部分表達(dá)特定圖元以生成對應(yīng)于特定部分的特定圖元的組成的圖象數(shù)據(jù)，并且用于把所述圖象數(shù)據(jù)存儲在所述存儲器中對應(yīng)于特定部分的子集里，其中表示所述部分的所述一個部分的結(jié)果圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示所述部分的所述另一個部分的所述圖象數(shù)據(jù)的分辨率；以及和所述存儲器連接的擴(kuò)充邏輯線路，用于對存儲在所述存儲器的至少一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行擴(kuò)充以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)，其中表示所述視圖的所述象素數(shù)據(jù)是根據(jù)所述擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成的。
44.權(quán)利要求43的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充邏輯線路擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
45.權(quán)利要求44的設(shè)備，其特征在于所述擴(kuò)充邏輯線路一次地擴(kuò)充存儲在所述存儲器的多于一個子集里的所述圖象數(shù)據(jù)。
46.權(quán)利要求43的設(shè)備，其特征在于所述表達(dá)機(jī)包括定標(biāo)邏輯線路，用于對定義特定圖元的數(shù)據(jù)進(jìn)行定標(biāo)；以及裁剪邏輯線路，用于根據(jù)對應(yīng)于特定部分的裁剪量對定義特定圖元的所述數(shù)據(jù)進(jìn)行裁剪。
47.權(quán)利要求46的設(shè)備，其特征在于經(jīng)所述定標(biāo)邏輯線路定標(biāo)后的定義特定圖元的數(shù)據(jù)是從所述裁剪邏輯線路輸出的。
48.權(quán)利要求46的設(shè)備，其特征在于所述圖元是由頂點(diǎn)的坐標(biāo)定義的，并且其中所述定標(biāo)邏輯線路對在x向和y向上定義特定圖元的頂點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行定標(biāo)。
全文摘要
為在顯示設(shè)備上進(jìn)行顯示生成表示圖象的象素數(shù)據(jù)。圖象組織成多個部分，其中一個部分包含另一個部分。一個存儲器劃分為對應(yīng)于圖象的各部分的子集。對圖象的各個部分，生成表示視圖的給定部分的圖象數(shù)據(jù)并且存儲到存儲器的對應(yīng)子集中。表示一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率不同于表示另一個部分的圖象數(shù)據(jù)的分辨率。另外，存儲在存儲器的至少一個子集里的圖象數(shù)據(jù)被擴(kuò)充以生成擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)。根據(jù)擴(kuò)充圖象數(shù)據(jù)生成表示圖象的象素數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T11/00GK1158539SQ96121860
公開日1997年9月3日 申請日期1996年12月4日 優(yōu)先權(quán)日1995年12月8日
發(fā)明者賈羅斯勞·羅曼·羅斯那克 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司