用于将纹理映射到三维对象模型的方法和装置

摘要

提供一种用于将纹理映射到三维对象模型的方法和装置。该方法包括：将其中至少一个对象被模拟的对象模型数据转换成预定视点的对象模型数据，基于以数学函数形式表达对象纹理的矢量图形数据，生成通过以像素为单位的数据表达对象纹理的光栅图形数据；并将由生成的光栅图形数据形成的纹理映射到由转换后的对象模型数据所表达的对象模型上。通过使用该方法，资源和操作量小，从而可以实现由于处理速度的限制而不能实现的各种效果。因此，可以显著地改善三维图像的外观逼真度。

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2007年4月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0033779的优先权，通过引用的方式将其公开全部并入此处。

技术领域

与本发明一致的方法和装置涉及将纹理映射到三维(3D)对象模型，并且，更具体而言，涉及将二维(2D)纹理映射到3D对象模型的方法和装置。

背景技术

近来，随着处理器的处理能力提高以及三维引擎的发展，在各种装置中对三维图像显示的要求提高了。不仅在诸如工作站这样的高规格个人计算机(PC)中，而且在诸如电视机(TV)、便携式媒体播放器(PMP)、MP3播放器或移动电话这样具有显示器的装置中，都要求三维图像显示。而且，需要三维图像显示的应用正在扩大。这些应用包括：仿真系统、虚拟现实系统、诸如联机游戏、控制台游戏和汽车游戏等的游戏、化身(avatar)系统、用户界面、动画等。三维引擎是通过自动将三维线框模型转换成二维图像的方法或装置来定义的。

三维模型由多边形的组合形成，并且在只通过使用多边形的颜色来表现三维模型的纹理时，三维模型的外观逼真度变差。因此，存在各种用于改善三维模型外观逼真度的纹理映射方法。通过增加纹理到多边形的组合中，将纹理映射用于提高三维模型的外观逼真度。该纹理是添加到多边形表面的图形。

为了改善三维空间中三维模型的外观逼真度，最常通过使用纹理动画来使用动画效果。在纹理动画中，主要使用通过根据时间按顺序改变相同尺寸的若干页纹理来表现动画效果的方法，以及通过将大尺寸纹理映射到三维模型上然后旋转或移动映射后的纹理来表现动画效果的方法。而且，纹理动画可以使用旋转或移动相机的方法。

不仅通过给2D图像加上纹理、光源效果等来提供立体图像，而且通过使用户能够调整视野，纹理动画提供类似于真实世界的环境。然而，根据传统的纹理映射，纹理可以只映射到预先准备的图像上，因此难以根据位置来表现软纹理动画。在最常使用的、使用纹理来表现动画效果的方法中，预先准备若干页纹理，并根据时间或位置按顺序改变这若干页纹理。然而，以这种方法，当预先准备的纹理页数量小时，难以获得平滑的动画，而当使用纹理直到因为纹理的整体尺寸增大并由此使用大的资源时才有可能表现平滑的动画时，整体处理速度降低。而且，使用通过将大尺寸纹理映射到三维模型上然后旋转或移动映射后的纹理来表现动画效果的方法，因为仅仅是连续重复预设的纹理，所以难以避免单调，因此难以处理实际(realistic)的三维图像。

因此，因为需要大量资源和操作以便实时地表现逼真的外观，所以上述方法难以应用到三维图像。

发明内容

本发明提供一种用于使用矢量图形数据实时生成纹理并将该纹理映射到三维对象模型的方法和装置。

本发明还提供一种具有记录在其上的用于执行上述方法的程序的计算机可读记录介质。

根据本发明的一个方面，提供一种纹理映射方法，包括：将其中至少一个对象被建模的对象模型数据转换成预定视点的对象模型数据；基于以数学函数形式表达对象纹理的矢量图形数据，生成通过以像素为单位的数据表达对象纹理的光栅图形数据；并将由生成的光栅图形数据所形成的纹理映射到由转换后的对象模型数据所表达的对象模型上。

根据本发明的另一方面，提供一种具有记录在其上的用于执行上述方法的程序的计算机可读记录介质。

根据本发明的另一方面，提供一种用于映射纹理的装置，包括：几何转换器，其将其中至少一个对象被建模的对象模型数据转换成预定视点的对象模型数据；光栅图形发生器，其基于以数学函数形式表达对象纹理的矢量图形数据，生成通过以像素为单位的数据表达对象纹理的光栅图形数据；和光栅化器，其将由生成的光栅图形数据所形成的纹理映射到由转换的对象模型数据所表达的对象模型上。

附图说明

通过参考附图详细描述其典型实施例，本发明的上述和其他方面将变得更加清楚，附图中：

图1是用于根据本发明的典型实施例将纹理映射到三维对象模型上的装置的框图；

图2是根据本发明的典型实施例将纹理映射到三维对象模型上的方法的流程图；和

图3是根据本发明的典型实施例在图1中所示的光栅图形发生器中执行的生成纹理的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图对本发明更加充分地进行描述，在附图中示出了本发明的典型实施例。

本发明涉及一种三维图形流水线(pipeline)。三维图形流水线是一个从表现三维空间中的对象或景色的几何数据中生成二维图像并将该二维图像输出到屏幕的处理过程。

图1是用于根据本发明的典型实施例将纹理映射到三维对象模型上的装置纹理图。

参考图1，该装置包括：数据设置器(data setter)110、几何转换器120、光栅化器130、光栅图形发生器170和显示器160。光栅图形发生器170包括矢量图形处理器140和矢量图形后处理器150。

为了表达图像，矢量图形使用几何基本要素，诸如基于数学函数的点、直线、曲线和多边形。矢量图形使得用直线和曲线矢量所表达的图像具有颜色和位置信息。当编辑矢量图形时，调整显示图形形状的直线和曲线和特性，这样矢量图形不会受到分辨率的影响。换句话说，可以在不改变矢量图形的质量的情况下移动矢量图形、调整矢量图形的大小以及改变矢量图形的形状和颜色，而且可以由各种分辨率的输出装置显示矢量图形。例如，直线由用于绘制直线的函数坐标和两个端点表达，圆由用于绘制圆的函数坐标、圆的中心和它的半径表达。在这里，数学函数直接以图形命令的形式存储在存储器中，这样图形文件的大小较小。

在光栅图形中，形成图形对象的像素值直接存储在存储器中。不像矢量图形(其中图像被作为表示数学函数的图形命令存储在存储器中)，对应于图像的像素值以光栅图形存储在存储器中。因此，当图像的大小被放大时，只有形成图像的像素大小增大，由此图像的质量变差。在矢量图形中，图像文件的大小与屏幕上图像的复杂度成比例地增大，但在光栅图形中，图像文件的大小与屏幕上图像的复杂度无关。

数据设置器110根据数据的特性对数据进行分类，将表达三维空间内的对象或景色的三维模型数据输出到几何转换器120，并把将被作为纹理使用的矢量图形数据输出到矢量图像处理器140。纹理表示具有质量或物质感觉的二维图像，而纹理映射是将纹理添加到三维对象的表面上。

几何转换器120从数据设置器110接收三维模型数据，并将接收到的三维模型数据转换成沿着相机面对的方向上的三维模型数据。这种转换不仅包括基本的几何转换，诸如移动、拉伸、缩小和旋转，还包括特殊的转换，诸如反射(reflection)和剪切。

光栅化器130接收在几何转换器120中转换后的三维模型数据，并通过将在光栅图形发生器170中所生成的纹理映射到接收到的三维模型数据上，生成将在屏幕上显示的图像。所生成的图像可以以光栅图形的形式形成。

光栅图形发生器170从数据设置器110接收矢量图形数据，从接收到的矢量图形数据生成纹理，并将所生成的纹理输出到光栅化器130。

矢量图形处理器140从数据设置器110接收矢量图形数据，并从接收到的矢量图形数据生成由光栅图形形成的图像帧。

矢量图形后处理器150接收在矢量图形处理器140中所生成的图像帧，并将所接收到的图像帧转换成纹理，该纹理可以被映射到由从几何转换器120传送到光栅化器130的三维模型数据所表达的对象模型上。

显示器160接收在光栅化器130中所生成的图像，并使用所接收到的图像在实际的屏幕上显示三维空间内的对象或景色。显示器160可以包括帧缓冲器(未示出)。

图2是根据本发明的典型实施例将纹理映射到三维对象模型上的方法的流程图。

参考图1和2，根据本典型实施例的方法由按时间顺序在图1所示的装置中执行的操作形成。因此，图1装置的描述也可以应用到本典型实施例的方法中，其中省略了所述描述。

在操作210中，用于将纹理映射到三维对象模型的装置将三维模型数据转换成预定视点的三维模型数据。这种转换不仅包括基本的几何转换，诸如移动、拉伸、缩小和旋转，而且包括特殊的转换，诸如反射和剪切。

在操作220中，该装置确定光栅化器130是否已从矢量图形后处理器150中接收到纹理，该纹理将被用在由在操作210中转换的三维模型数据所表达的三维模型上。当未接收到该纹理时，光栅化器130待命，直到从矢量图形后处理器150中接收到该纹理，而当接收到该接收时，执行操作230。

在操作230中，光栅化器130将从矢量图形后处理器150接收到的纹理映射到由在几何转换器120中转换的三维模型数据所表达的三维模型上。

在操作240中，该装置将三维模型显示在屏幕上，纹理被映射到该三维模型上。

图3是在图1中所示的光栅图形发生器中执行的生成纹理的方法的流程图。将参考图1和3对该方法进行描述。

在操作310中，矢量图形处理器140从在数据设置器110接收到的矢量图形数据生成由光栅图形数据形成的图像帧。

在操作320中，矢量图形后处理器150从在矢量图形处理器140接收到的图像帧中生成将被映射到三维模型上的纹理。

在操作330中，矢量图形后处理器150将在操作320中生成的纹理输出到光栅化器130。

本发明的典型实施例可以被写为计算机程序，并可以在通用数字计算机中执行，该通用数字计算机使用计算机可读记录介质执行这些程序。而且，在本发明典型实施例中使用的数据纹理可以经由各种装置被记录在计算机可读记录介质上。

计算机可读记录介质的例子包括：磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)、光记录介质(例如，CD-ROM、DVD)等。

根据本发明，通过使用矢量图形数据生成动态纹理并将所生成的动态纹理用作纹理源以给出三维图像中的动画效果，可以生成适当的纹理并将其用于每一帧，在表现平滑的动画效果的同时无需使用大量的纹理或操作。而且，可以容易地处理三维图像中鲜活而逼真的动画效果，并且即使在小而轻的三维引擎中也能处理高质量的三维图像。而且，使用了少量的资源和操作，从而，由于可以实现由处理速度方面的限制而造成通常无法实现的各种效果，所以可以显著地提高三维图像的逼真度。

虽然已经参考本发明的典型实施例对本发明进行了具体示出和描述，但本领域普通技术人员应当理解，在不脱离由后附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的条件下，可以在这里对形式和细节进行各种变化。