KR100885547B1 - Method of forming 3D graphics for interactive digital broadcasting and system of forming 3D graphics using the method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 디지털 대화형 방송에 있어서 데이터 처리량을 감소시켜 처리 속도를 향상한 3차원 그래픽 형성 방법 및 이를 이용한 영상 시스템에 관한 것으로, 상기 방법 및 시스템은 최종 표시부에서 표시하는 3차원 그래픽을 형성하는데 필요없는 3차원 객체의 정보량을 감소시키는 필터링 기능을 포함한다. The present invention relates to a three-dimensional graphics forming method and a video system using the same to improve the processing speed by reducing the data throughput in digital interactive broadcasting, the method and system is necessary to form a three-dimensional graphics to be displayed on the final display unit It includes a filtering function to reduce the amount of information of the missing three-dimensional object.
디지털 대화형 방송, 3차원 그래픽, 투명, 필터링 Digital Interactive Broadcast, 3D Graphics, Transparent, Filtering
Description
도 1은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 1 is a flowchart illustrating a 3D graphics forming method for digital interactive broadcasting according to the present invention.
도 2는 3차원 객체의 가시화면을 결정하는 기법을 설명하기 위한 도면이다. 2 is a diagram for describing a technique of determining a visible screen of a 3D object.
도 3은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템을 나타낸 블럭도이다. 3 is a block diagram showing a three-dimensional graphics system for digital interactive broadcasting according to the present invention.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템의 네트워크를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a network of a 3D graphics system for digital interactive broadcasting according to an embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템의 네트워크를 나타낸 도면이다.5 is a diagram illustrating a network of a 3D graphics system for digital interactive broadcasting according to another embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법에 의해 형성된 3차원 그래픽을 나타낸 사진이다. 6 is a photograph showing three-dimensional graphics formed by a three-dimensional graphics forming method for digital interactive broadcasting according to the present invention.
** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 ** ** Brief description of symbols for the main parts of the drawing **
110: 모델링부 120: 필터링부110: modeling unit 120: filtering unit
130: 렌더링부 131: 좌표 변환부130: rendering unit 131: coordinate conversion unit
132: 조명 제어부 133: 투영부132: lighting control unit 133: projection unit
134: 해상도 제어부 135: 최적 화면 결정부134: resolution control unit 135: optimal screen determination unit
140: 표시부 150: 입력부140: display unit 150: input unit
본 발명은 디지털 대화형 방송에 적합한 3차원 그래픽 형성 방법 및 이를 이용한 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a method for forming 3D graphics suitable for digital interactive broadcasting and a system using the same.
우리는 3차원 세계에 살고 있기 때문에 3차원 표현을 해야만 공간을 가진 세계를 표현할 수 있다. 하지만, 현재 디스플레이 장치의 화면 출력은 2차원 평면에서 이루어지기 때문에 실제 물체와 같은 느낌이나 원근감을 표현하기 어렵다. 그래서 특정 시점의 시야에서 3차원 공간을 2차원의 평면에 투영함으로써 3차원의 공간을 모니터, 브라운관 등의 디스플레이 장치상에 표현할 수 있게 되었는데, 이와 같은 처리 방식으로 표현되는 영상 이미지를 3차원 그래픽이라고 한다.Since we live in a three-dimensional world, we must express three-dimensional representations of the world with space. However, the current screen output of the display device is made in a two-dimensional plane, it is difficult to express the feeling or perspective like a real object. Thus, by projecting a three-dimensional space to a two-dimensional plane in a certain point of view, it is possible to express the three-dimensional space on a display device such as a monitor or a CRT. do.
한편, 디지털 기술의 발전으로, 방송을 송신하는 공급자와 수신된 방송을 시청하는 사용자간에 양방향으로 전송할 수 있는 대화형 방송이 개발된 바 있다. 이러한 대화형 방송에서도 보다 사실감 있는 영상을 나타내기 위해서는 3차원 그래픽의 모델링 및 렌더링 작업이 필수적이다. 그러나, 현재 디지털 대화형 방송 시스템에서 3차원 그래픽을 구현하는 데는 정보량이 많아 렌더링시 연산 처리 속도가 지연되는 등의 제약 사항이 있다. On the other hand, with the development of digital technology, there has been developed an interactive broadcast that can be transmitted in both directions between the provider for transmitting the broadcast and the user watching the received broadcast. In such interactive broadcasting, modeling and rendering of 3D graphics is essential in order to display more realistic images. However, there are limitations in implementing three-dimensional graphics in a digital interactive broadcasting system such that there is a large amount of information and the computational processing speed is delayed during rendering.
본 발명은 메모리의 용량을 감소하여 대화형 디지털 방송에 적합한 3차원 그래픽 형성 방법 및 이를 이용한 3차원 그래픽 형성 시스템을 제공하고자 한다. The present invention is to provide a three-dimensional graphics forming method suitable for interactive digital broadcasting by reducing the capacity of the memory and a three-dimensional graphics forming system using the same.
또한, 본 발명은 데이터 처리량을 감소시켜 처리 속도를 향상하고, 표시부에서의 화상 왜곡 현상을 방지하여 원하는 3차원 그래픽을 구현할 수 있는 3차원 그래픽 형성 방법 및 이를 이용한 3차원 그래픽 형성 시스템을 제공하고자 한다. In addition, the present invention is to provide a three-dimensional graphics forming method and a three-dimensional graphics forming system that can implement the desired three-dimensional graphics by reducing the data throughput to improve the processing speed, prevent image distortion phenomenon in the display unit .
본 발명은 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단하는 단계, 상기 판단 결과 3차원 객체가 투명한 경우 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 기반으로 렌더링하고, 그렇지 않은 경우 상기 3차원 객체의 가시화면을 구성하는 제2 정보를 기반으로 렌더링하는 단계를 포함하는 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 제공한다. The present invention is to determine whether the three-dimensional object is transparent, if the determination results in the transparent three-dimensional object based on the first information constituting the three-dimensional object, otherwise the visible screen of the three-dimensional object It provides a 3D graphics forming method for digital interactive broadcasting comprising the step of rendering based on the second information constituting.
상기 3차원 그래픽 형성 방법에 있어서, 상기 판단 결과 투명하지 않은 경우, 3차원 객체의 가시화면을 결정하는 단계를 더 포함할 수 있다. 가시화면 결정은 3차원 객체의 후면(Back-face)을 판독하고 상기 후면을 제거함으로써 이루어질 수 있다. In the method of forming a 3D graphic, if the determination result is not transparent, the method may further include determining a visible screen of the 3D object. Visible screen determination can be made by reading the back-face of the 3D object and removing the back.
상기 3차원 그래픽 형성 방법에 있어서, 제2 정보는 제1 정보로부터 가시화면을 구성하는 정보를 선택적으로 채택하여 생성할 수 있다. 즉. 제2 정보는 제1 정보로부터 상기 후면을 구성하는 제3 정보를 제외한 것이다. 따라서, 제2 정보는 제1 정보보다 정보량이 작다. In the 3D graphic forming method, the second information may be generated by selectively adopting information constituting the visible screen from the first information. In other words. The second information excludes third information constituting the rear surface from the first information. Therefore, the second information has a smaller information amount than the first information.
상기 3차원 그래픽 형성 방법에 있어서, 제1 정보는 3차원 객체의 투명 정보를 포함할 수 있다. 따라서 상기 투명 정보에 따라 3차원 객체가 투명하지를 판단하고, 투명한 경우 제1 정보를 기반으로 2차원 평면에 투영하여 렌더링하거나 또는 투명하지 않은 경우 제2 정보를 기반으로 2차원 평면에 투영하여 렌더링할 수 있다. In the 3D graphic forming method, the first information may include transparent information of the 3D object. Therefore, it is determined that the 3D object is not transparent according to the transparent information, and if it is transparent, it is rendered by projecting on the 2D plane based on the first information, or when it is not transparent, it is projected on the 2D plane based on the second information. can do.
상기 투명정보는 자동으로 생성될 수 있으며, 또는 상기 3차원 객체를 구성하는 정보를 송신하는 공급자의 입력에 의해 또는 상기 3차원 객체를 구성하는 정보를 수신하는 사용자의 입력에 의해 생성될 수 있다. The transparent information may be automatically generated, or may be generated by an input of a provider that transmits information configuring the 3D object or by an input of a user receiving information configuring the 3D object.
또한, 본 발명은 상기 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 사용자의 수신 단말기에 전송하여, 상기 수신 단말기에서 방법에 따라 3차원 그래픽을 형성하는 단계를 포함하는 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 제공한다.The present invention also provides a method for forming a 3D graphic for transmitting a 3D graphic for the digital interactive broadcast to a user's receiving terminal, and forming the 3D graphic according to the method in the receiving terminal. Provides a method of forming a dimensional graphic.
아울러, 본 발명은 상기 설명된 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 기록한 기록 매체를 제공한다. In addition, the present invention provides a recording medium that records the three-dimensional graphics forming method for digital interactive broadcasting described above.
아울러, 본 발명은 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 생성하는 모델링부와, 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단하고 투명한 경우 상기 제1 정보를 공급하고, 투명하지 않은 경우 상기 3차원 객체의 가시화면을 구성하는 제2 정보를 공급하는 필터링부와, 필터링부로부터 공급된 제1 정보 또는 제2 정보를 렌더링하는 렌더링부를 포함하는 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a modeling unit for generating a first information constituting a three-dimensional object, and determines whether the three-dimensional object is transparent, and if the transparent supply the first information, if not transparent of the three-dimensional object The present invention provides a 3D graphic forming system for a digital interactive broadcast including a filtering unit for supplying second information constituting a visible screen and a rendering unit for rendering the first information or the second information supplied from the filtering unit.
상기 3차원 그래픽 형성 시스템에 있어서, 모델링부는 상기 3차원 객체의 투 명 정보를 포함하는 제1 정보를 생성한다. 상기 투명 정보는 자동으로 생성될 수 있으며, 또는 3차원 그래픽을 송신하는 공급자의 입력에 의해 또는 3차원 그래픽을 수신하는 사용자의 입력에 의해 생성될 수 있다. In the 3D graphic forming system, the modeling unit generates first information including transparency information of the 3D object. The transparent information may be automatically generated, or may be generated by an input of a supplier transmitting 3D graphics or by an input of a user receiving 3D graphics.
상기 3차원 그래픽 형성 시스템에 있어서, 필터링부는 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단하는 판단부와, 상기 판단부에 따라 제1 정보 또는 제2 정보를 공급하는 제어부를 포함한다. 특히, 제어부는 판단부의 결과에 따라 3차원 객체가 투명한 경우 제1 정보를 그대로 공급하고, 그렇지 않은 경우 제1 정보로부터 상기 3차원 객체의 가시화면을 구성하는 제2 정보를 선택하고 이를 공급한다. In the 3D graphic forming system, the filtering unit includes a determination unit that determines whether the 3D object is transparent, and a control unit which supplies first information or second information according to the determination unit. In particular, if the 3D object is transparent according to the result of the determination unit, the controller supplies the first information as it is; otherwise, selects and supplies the second information constituting the visible screen of the 3D object from the first information.
상기 3차원 그래픽 형성 시스템에 있어서, 상기 렌더링부는 공급 받은 정보를 한 좌표계에서 다른 좌표계로 변환하는 좌표 변환부, 상기 좌표 변환부에서 연산된 정보에 기반하여 광원이 미치는 영향을 연산하는 조명 제어부 및 상기 조명 제어부로부터 전송된 정보를 2차원 평면에 투영하는 투영부를 포함한다. In the 3D graphic forming system, the rendering unit converts the supplied information from one coordinate system to another coordinate system, an illumination control unit for calculating the influence of the light source based on the information calculated by the coordinate conversion unit and the And a projection unit for projecting the information transmitted from the illumination control unit to the two-dimensional plane.
또한, 상기 렌더링부는 2차원 평면에 투영된 3차원 그래픽에서 소정의 해상도에 해당하는 가시 영역의 영상만을 선택하는 해상도 제어부와, 상기 표시부에서 변하는 색상을 보정하는 최적 화면 결정부를 더 포함한다. 상기 해상도 제어부와 최적 화면 결정부에 따라 더욱 사실감 있게 표시부에 3차원 그래픽을 표시할 수 있다. The rendering unit may further include a resolution control unit which selects only an image of a visible region corresponding to a predetermined resolution in a 3D graphic projected on a 2D plane, and an optimum screen determination unit that corrects a color changing in the display unit. The 3D graphic may be displayed on the display unit more realistically according to the resolution control unit and the optimum screen determination unit.
상기 3차원 그래픽 형성 시스템에 있어서, 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 시스템은 디지털 대화형 방송 송신 장치, 및 디지털 대화형 방송 수신 단말기로 구분할 수 있다. In the 3D graphic forming system, the 3D graphic forming system for digital interactive broadcasting may be classified into a digital interactive broadcast transmitting apparatus and a digital interactive broadcasting receiving terminal.
상기 필터링부는 송신 장치에 구비될 수 있으며, 또는 수신 단말기에 구비될 수도 있다. 상기 필터링부가 송신 장치에 구비될 경우, 3차원 객체를 구성하는 정보를 공급하는 공급측에서 3차원 객체가 투명한지를 판단하고, 투명하지 않은 경우 상대적으로 적은 정보량의 제2 정보를 단말기측으로 공급함으로써, 단말기측은 적은 정보량을 공급 받아 연산하며, 따라서 빠른 속도로 3차원 그래픽을 구현할 수 있다. The filtering unit may be provided in the transmitting device or may be provided in the receiving terminal. When the filtering unit is provided in the transmitting device, the supply side for supplying information constituting the 3D object determines whether the 3D object is transparent, and if it is not transparent, supplying the second information with a relatively small amount of information to the terminal, The side receives a small amount of information and computes it, so that 3D graphics can be implemented at high speed.
아울러, 상기 송신 장치에서 필터링부와 렌더링부 중 좌표 변환부, 조명 제어부 및 투영부까지 포함함으로써 2차원 평면에 투영된 3차원 객체를 구성하는 정보를 수신 단말기측에 공급할 수 있으며, 상기 수신 단말기는 렌더링부의 나머지 부분인 해상도 제어부와 최적 화면 결정부를 구비함으로써 표시부에 적합한 3차원 그래픽을 공급하도록 제어할 수 있다. In addition, by including the coordinate conversion unit, the lighting control unit, and the projection unit of the filtering unit and the rendering unit in the transmitting apparatus, information constituting the three-dimensional object projected on the two-dimensional plane can be supplied to the receiving terminal side. By providing a resolution control unit and an optimum screen determination unit which are the remaining parts of the rendering unit, it is possible to control to supply a 3D graphic suitable for the display unit.
또는 상기 필터링부가 수신 단말기에 구비될 경우에는 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 모두 수신하나, 상기 필터링부에서 제2 정보만을 선택적으로 공급하여 속도에 가장 영향을 많이 미치는 렌더링부에서 적은 정보량을 갖는 제2 정보만을 연선 처리하므로 이 경우 또한 속도 증가에 기여할 수 있다. Alternatively, when the filtering unit is provided in the receiving terminal, all of the first information constituting the 3D object is received, but the filtering unit selectively supplies only the second information so that the rendering unit having the most influence on the speed reduces the amount of information. Since only the second information having the twisted pair processing is possible in this case, it can also contribute to an increase in speed.
이하, 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings the present invention will be described in more detail.
도 1은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 설명하기 위한 순서도이다.1 is a flowchart illustrating a 3D graphics forming method for digital interactive broadcasting according to the present invention.
도 1을 참조하면, 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 생성하여 3차원 그래픽 을 표시하고자 하는 대상을 특정한다(S10). 상기 제1 정보로는 3차원 환경(environment) 정보, 3차원 기하(geometry) 정보, 컬러(color) 정보, 텍스처(texture) 정보 등이 있다. 또한, 제1 정보는 투명 정보를 포함한다. Referring to FIG. 1, a target for displaying a 3D graphic is specified by generating first information constituting a 3D object (S10). The first information includes three-dimensional environment information, three-dimensional geometry information, color information, texture information, and the like. In addition, the first information includes transparent information.
3차원 환경정보란 수신 단말기에 가상의 3차원 환경구성을 위한 정보로서, 좌표계, 조명, 카메라 등에 대한 것이다. 3차원 기하 정보란 3차원 객체를 구성하는 정보를 의미하며, 컬러 정보는 3차원 객체의 색상을 나타내는 정보, 텍스처 정보는 질감을 나타내는 정보를 의미한다. 또한, 투명 정보는 컬러 정보의 일종으로서 3차원 객체의 투명도를 나타내는 정보를 의미한다. The three-dimensional environment information is information for constructing a virtual three-dimensional environment in the receiving terminal and relates to a coordinate system, lighting, a camera, and the like. The 3D geometric information refers to information constituting the 3D object, the color information refers to information representing the color of the 3D object, the texture information refers to information representing the texture. In addition, the transparent information refers to information representing transparency of a 3D object as a kind of color information.
그리고, 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단한다(S20). 상기 판단은 상기 투명 정보에 근거하여 판단할 수 있으며, 상기 투명 정보는 자동적으로 생성되거나, 상기 3차원 객체를 구성하는 정보를 송신하는 공급자 또는 상기 3차원 객체를 구성하는 정보를 수신하는 사용자의 입력에 의해 생성될 수 있다.In operation S20, it is determined whether the 3D object is transparent. The determination may be determined based on the transparent information, and the transparent information may be automatically generated or a user's input for transmitting information constituting the 3D object or a user receiving information constituting the 3D object. Can be generated by
상기 투명 정보를 근거로, 3차원 객체가 투명하다면 상기 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 기반으로 렌더링한다(S30). 또는, 상기 투명 정보를 근거로 3차원 객체가 투명하지 않다면 상기 3차원 객체의 가시화면을 결정한다(S40). On the basis of the transparent information, if the 3D object is transparent, rendering is performed based on the first information constituting the 3D object (S30). Alternatively, if the 3D object is not transparent based on the transparent information, a visible screen of the 3D object is determined (S40).
가시화면을 결정함은 소정 시점을 기준으로 3차원 객체의 후면(back-face)을 구성하는 면들을 제거하는 것이다(Back-Face Culling). 도 2를 참조하면, 정육면체의 3차원 객체는 모두 12개의 삼각형 폴리곤(polygon)으로 구성되지만, 렌더링할 폴리곤의 수는 6개에 지나지 않는다. 즉, 이후 거쳐야 할 모든 연산과정에서 처리할 데이터 양을 거의 반으로 줄일 수 있으며, 이로 인해 빠른 속도를 보장할 수 있 다.Determining the visible screen is to remove the surfaces constituting the back-face of the 3D object based on a predetermined time point (Back-Face Culling). Referring to FIG. 2, all three-dimensional objects of the cube are composed of 12 triangular polygons, but only 6 polygons are rendered. In other words, the amount of data to be processed can be reduced by almost half in all operations that need to be performed later, thereby ensuring a high speed.
상기 가시화면 결정을 위해 우선 3차원 객체의 후면을 판독하여야 한다. 구체적으로 판독 방법은 폴리곤의 법선 벡터와 시점을 향하는 법선 벡터를 연산하여 후면을 결정할 수 있다. 또한, 평면 상수를 이용하여 후면을 결정할 수 있으며, 이는 평면 상수만을 가지고 판단하므로 추가 연산을 필요로 하지 않아 가시화면 결정 속도를 증가시킬 수 있다.To determine the visible screen, first of all, the rear surface of the 3D object must be read. In detail, the reading method may determine a rear surface by calculating a normal vector of a polygon and a normal vector facing to a viewpoint. In addition, the rear surface may be determined using a plane constant, which is determined based on only the plane constant, so that no additional operation is required, so that the visible screen determination speed may be increased.
가시화면 결정 기법으로 숨은면을 제거하는 방법(Hidden-surface culling)도 사용될 수 있다. 숨은면 제거는 3차원 객체가 복수인 경우, 앞쪽에 배치된 3차원 객체에 의해 뒤쪽에 배치된 3차원 객체가 가리는 경우, 가리는 부분의 정보를 제거한다, 따라서, 이후 연산할 정보량을 감소할 수 있다. 일반적으로 상기 숨은면 제거는 렌더링 단계에서 행하여 진다.Hidden-surface culling can also be used as a visual screening technique. Hidden face removal removes the information of the hidden part when the 3D object placed behind is covered by the 3D object placed in front when the 3D object is plural, thus reducing the amount of information to be calculated later. have. In general, the hidden surface removal is performed in the rendering step.
상기 3차원 객체의 가시화면을 결정한 후, 제1 정보로부터 상기 가시화면을 구성하는 제2 정보를 선택한다(S50). 이 연산은, 제1 정보로부터 상기 3차원 객체의 후면에 해당하는 제3 정보를 제거함으로써 제2 정보를 생성할 수 있다. After determining the visible screen of the 3D object, second information constituting the visible screen is selected from the first information (S50). The operation may generate second information by removing third information corresponding to the rear surface of the 3D object from the first information.
그리고, 제2 정보를 기반으로 렌더링한다(S60). 제2 정보는 제1 정보보다 정보량이 작으며, 특히 도 2와 같은 3차원 객체의 경우에는 절반 수준으로 작으므로 처리 속도를 현저히 증가시킬 수 있다. Then, rendering is performed based on the second information (S60). The second information has a smaller amount of information than the first information. In particular, in the case of the 3D object as shown in FIG.
상기 설명된 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법은 기록 매체에 의해 기록되어, 상기 기록 매체를 이용하여 방송 송신 장치 또는 수신 단말기에 상기 방법이 설치될 수 있다. 또한, 상기 기록매체를 통해 수신 단말기에 설치 가 어려울 경우, 상기 송신 장치로부터 구현하고자 하는 3차원 객체를 구성하는 정보 또는 환경설정 등에 대한 정보와 상기 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법을 수신 단말기로 전송받아, 필요한 경우에만 수신 단말기에서 상기 방법에 따라 실시간으로 3차원 그래픽을 형성할 수 있다. The three-dimensional graphic forming method for the digital interactive broadcast described above is recorded by a recording medium, and the method may be installed in a broadcast transmitting device or a receiving terminal using the recording medium. In addition, when it is difficult to install in the receiving terminal through the recording medium, the receiving apparatus receives information on configuration or configuration of the 3D object to be implemented and the 3D graphic forming method for the digital interactive broadcasting. When received by the terminal, the receiving terminal may form three-dimensional graphics in real time according to the above method only when necessary.
상기 방법은 일반적으로 상기 송신 장치 등에 다소 수동적인 구조이거나, 상기 기록매체의 일부분을 새롭게 구성 및 변경하는 것이 힘들거나, 상기 수신 단말기의 성능이 많은 장치를 구비하기 힘든 환경에서 본 발명을 활용하는 방법으로 바람직하다. The method is generally a somewhat passive structure of the transmitting device or the like, it is difficult to configure and change a part of the recording medium, or the method of using the present invention in an environment where it is difficult to have a device having a high performance of the receiving terminal. Is preferred.
도 3은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템을 나타낸 블럭도이다. 3 is a block diagram showing a three-dimensional graphics system for digital interactive broadcasting according to the present invention.
도 3을 참조하면, 상기 3차원 그래픽 시스템은 모델링부(110), 필터링부(120), 렌더링부(130), 표시부(140), 입력부(150)를 포함한다. Referring to FIG. 3, the 3D graphics system includes a
모델링부(110)는 3차원 객체를 구성하는 정보와 상기 수신 단말기에 가상의 3차원 환경을 구성에 대한 정보들을 형성한다. 상기 정보를 제1 정보로 하며, 제1 정보는 3차원 환경(environment) 정보, 3차원 기하(geometry) 정보, 컬러(color) 정보, 텍스처(texture) 정보 등이 있다.The
상기 제1 정보는 필터링부(120)로 전송된다. 필터링부(120)는 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단하는 판단부(121)와 상기 판단부(121)의 결과에 따라 제1 정보 또는 3차원 객체의 가시화면에 해당하는 제2 정보를 공급하는 제어부(122)를 구비한다. The first information is transmitted to the
판단부(121)는 제1 정보 중에 3차원 객체의 투명도에 과한 투명 정보에 따라 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단할 수 있다. 판단부(121)에서 상기 투명 정보에 따라 3차원 객체가 투명하다고 판단한 경우, 이 판단에 해당하는 제1 제어 신호를 생성하고 제1 제어 신호를 제어부(122)에 공급한다. 제어부(122)에서는 제1 제어 신호에 따라 제1 정보를 렌더링부(130)로 공급한다. The
또한, 판단부(121)에서 상기 투명 정보에 따라 3차원 객체가 투명하지 않다고 판단한 경우, 상기 판단에 해당하는 제2 제어 신호를 생성하고 제2 제어 신호를 제어부(122)에 공급한다. 제어부(122)에서는 제2 제어 신호에 따라 상기 3차원 객체의 가시화면을 결정하고, 상기 가시화면을 구성하는 제2 정보를 선택하며, 선택된 제2 정보를 렌더링부(130)로 공급한다. In addition, when the
가시화면 결정 방법으로 소정 시점을 기준으로 3차원 객체의 후면(back-face)을 구성하는 면들을 제거하는 방법(Back-Face Culling)이 이용될 수 있으며, 상기 후면은 평면 상수를 이용하거나, 폴리곤의 법선 벡터와 시점을 향하는 법선 벡터를 연산하여 결정될 수 있다. 또한, 가시화면 결정 방법으로 숨은면을 제거하는 처리(Hidden-surface culling)가 추가적으로 행해질 수 있다. As a method of determining a visible screen, a method of removing faces constituting the back-face of a 3D object based on a predetermined viewpoint may be used. The back-face may use a plane constant or a polygon. It may be determined by calculating a normal vector of and a normal vector toward a viewpoint. In addition, a process of removing the hidden surface (Hidden-surface culling) may be additionally performed by the visible screen determination method.
제1 정보 또는 제2 정보를 공급 받은 렌더링부(130)는 상기 정보에 근거하여 렌더링한다. 렌더링부(130)는 좌표 변환부(131), 조명 제어부(132), 및 투영부(133)를 포함할 수 있다. The
상세하게, 좌표 변환부(131)는 공급 받은 제1 정보 또는 제2 정보를 구성하는 점(vertex), 또는 폴리곤(polygon)을 매트릭스(matrix)연산을 통해 한 좌표계에 서 다른 좌표계로 변환하는 역할을 한다. 모델좌표는 3차원 객체를 구성할 때 사용된 기준 좌표계이며, 상이한 모델좌표계를 지닌 다수의 객체를 동일한 좌표계로 옮기기 위해 월드좌표계로 변환한다. 그리고 월드좌표계로 이동된 객체들을 투영하기 위해 다시 카메라좌표계로 변환한다. 또한, 조명모듈에 필요한 점(vertex), 폴리곤(polygon)의 법선 벡터도 좌표 변환부(131)에서 처리되어 조명 제어부(132)로 전달된다. In detail, the coordinate converting
조명 제어부(132)는 좌표 변환부(131)에서 연산된 점(vertex), 폴리곤(polygon)의 법선 벡터를 근간으로 광원이 미치는 영향을 연산한다. 조명 제어부(132)는 폴리곤(polygon)의 색상과 음영에 대한 기본 데이터와, 쉐이딩(shading) 옵션에 따라 이를 적용하기 위한 기초적인 연산을 담당한다. 조명의 종류에는 점조명, 평행조명, 방향조명 등이 있다.The
투영부(133)는 제1 정보 또는 제2 정보를 구성하는 3차원 좌표(x, y, z)를 2차원의 평면(Graphics Planes) 좌표(x, y)로 투영하는 역할을 담당한다. 또한, 투영부(133)는 쉐이딩(Shading), 텍스처 맵핑(Texture Mapping) 등의 작업도 수행한다. The
또한, 렌더링부(130)는 해상도 제어부(134)와 최적 화면 결정부(135)를 포함한다. 해상도 제어부(134)는 서로 상이한 해상도를 포용하기 위해 FOV(Field of view)를 이용한다. FOV에 따르면 비례식을 이용하여 원하는 해상도에 해당하는 수직 및 수평 비율을 설정하고, 상기 비율에 해당하는 화면을 구성한다. 상기와 같이 화면을 구성하면, 3차원 객체의 확대나 축소에 화상이 왜곡되지 않으며, 해상도를 자유롭게 설정할 수 있다. In addition, the
또한, 렌더링부(130)는 상기 화면에 해당하지 않는 영역, 즉 가시영역에 포함되지 않는 영역을 제거하는 클립핑(clipping) 작업을 수행할 수 있다. 클립핑은 3차원 객체를 구성하는 정보를 기반으로 2차원 평면에 투영한 결과물에서 가시영역에 있는 2차원 영상만을 선택하는 작업이다. 가시영역에 상기 2차원 영상 중 일부분만이 포함된 경우라면, 쉐이딩 기법을 통해 차등하여 적용할 수도 있다. Also, the
최적 화면 결정부(135)는 2차원 평면에 구현된 2차원 영상의 색상 처리를 수행하여 보다 사실적인 3차원 그래픽을 형성한다. 구체적으로 색상 표시 테이블(color look-up table;CLUT)을 기반으로 디더링(dithering) 및 인접 색상 매치(nearest color match) 기법으로 색상 처리를 수행할 수 있다. 또한, 표시부(140)에서는 렌더링부(130)로부터 공급된 3차원 그래픽을 변환하여 왜곡된 영상으로 표시한다. 따라서 최적 화면 결정부(135)는 표시부(140)에서의 영상 왜곡을 고려하여 보정하는 작업도 수행한다. 즉, 상기 왜곡을 최적 화면 결정부(135)에서 보정함으로써, 최적 화면 결정부(135)에서 공급된 3차원 그래픽은 표시부(140)에서 변환을 거쳐 원하는 화상을 표시할 수 있게 된다. The
표시부(140)는 디스플레이 장치로서, 음극선관(CRT), 플라즈마 디스플레이 장치(PDP), 액정 디스플레이 장치(LCD), 유기 발광 디스플레이 장치(OLED) 등의 다양한 장치들이 사용될 수 있다. 상기 장치에 따라 다른 해상도, 또는 영상 왜곡은 각각 해상도 결정부(134) 및 최적 화면 결정부(135)에서 보정될 수 있다. As the
입력부(150)는 3차원 그래픽을 수신하여 시청하는 사용자의 입력 신호를 생 성하는 것으로, 사용자의 입력에 의해 모델링부(110)에서 3차원 객체의 투명 정보를 생성하도록 할 수 있다. 즉, 사용자가 3차원 그래픽을 시청하고 싶은 경우, 상기 입력 신호를 생성함으로써 투명 정보를 제공하고, 상기 투명 정보에 기반하여 3차원 그래픽을 표시할 수 있다.The
또한, 입력부(150)는 필터링부(120), 렌더링부(130)를 제어할 수 있다. 구체적으로, 입력부(150)는 필터링부(120)가 투명처리를 위해 필터링하는 것을 제어할 수 있다. 또한, 입력부(120)는 렌더링부(130)가 3차원 객체를 이동시키거나, 회전, 확대, 축소하는 등의 기능과 3차원 환경에 있어 해상도 및 조명설정 등의 기능을 제어할 수 있다.In addition, the
도 4는 본 발명의 일 실시예에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템의 네트워크를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram illustrating a network of a 3D graphics system for digital interactive broadcasting according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 디지털 대화형 방송 송신 장치(200) 및 디지털 대화형 방송 수신 단말기(300)가 구비된다. 상기 송신 장치(200)와 수신 단말기(300)는 디지털방송용 어플리케이션을 이용하여 진보된 대화형 방송 프로그램을 제공할 수 있다.Referring to FIG. 4, a digital interactive
상기 송신 장치(200)는 3차원 객체를 구성하는 제1 정보를 생성하는 모델링부(110)를 포함한다. 그리고, 상기 제1 정보를 상기 수신 단말기(300)로 송신하며, 상기 수신 단말기(300)는 수신된 정보를 렌더링한다. The transmitting
구체적으로, 상기 수신 단말기(300)는 필터링부(120)와 렌더링부(130)를 구비한다. 특히, 필터링부(120)를 구비함으로써, 상기 3차원 객체가 투명한지 여부를 판단하여 투명한 경우 제1 정보를 공급하고 그렇지 않은 경우 상기 3차원 객체의 가시화면을 구성하는 제2 정보를 공급하여 이후, 렌더링부(130)에서 처리하는 정보량을 감소시킬 수 있다. 렌더링부(130)는 복잡하고 많은 연산을 수행하는 모듈로서, 필터링부(120)에 의해 감소된 정보량을 공급 받음으로써 연산 속도를 향상할 수 있다.In detail, the receiving
디지털 대화형 방송 수신 단말기(300)에서 처리된 3차원 그래픽은 최종 표시부인 TV(141)를 통해 표시할 수 있다. The 3D graphic processed by the digital interactive
입력부인 리모콘(151)을 통해 사용자가 입력함으로써 상기 3차원 그래픽을 표시하도록 제어할 수도 있다.The user may be controlled to display the 3D graphic by inputting the user through the
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 시스템의 네트워크를 나타낸 도면으로, 디지털 대화형 방송 송신 장치(210)에서 필터링부(120)를 구비한다. 따라서, 디지털 대화형 방송시 디지털 대화형 방송형 수신 단말기(310)로 송신하는 정보량이 감소할 수 있다. FIG. 5 is a diagram illustrating a network of a 3D graphics system for digital interactive broadcasting according to another embodiment of the present invention, and includes a
상세하게, 필터링부(120)에서 3차원 객체가 투명하지 않은 경우 상기 3차원 객체의 가시화면을 구성하는 제2 정보를 공급하고, 상기 디지털 대화형 방송형 방송 송신 장치(210)에서 제2 정보를 수신 단말기(310)측으로 송신한다. 따라서 3차원 객체 전체를 구성하는 제1 정보 중에서, 3차원 객체의 가시화면만을 구성하는 제2 정보만을 선택하여 송신함으로써 수신 단말기(310)측으로 송신하는 정보량이 감소할 수 있다. 그리고, 송신된 정보를 수신 단말(310)의 렌더링부(130)에서 렌더링한다.In detail, when the 3D object is not transparent, the
또는 본 발명은 디지털 대화형 방송 송신 장치에 모델링부(110)와, 필터링부(120)와, 렌더링부(130) 중 좌표 변환부(131), 조명 제어부(132) 및 투영부(133)를 구비함으로써, 2차원 평면에 투영된 3차원 그래픽을 수신 단말기에 공급할 수 있다. 그리고, 수신 단말기는 렌더링부(130) 중 해상도 제어부(134)와 최적 화면 결정부(135)를 구비함으로써 수신된 상기 3차원 그래픽을 표시부에 적합하게 보정함으로써 원하는 3차원 그래픽을 표시하도록 제어할 수 있다. Alternatively, in the present invention, the
또는 본 발명은 디지털 대화형 방송 수신 단말기에 모델링부(110)와, 필터링부(120)와, 렌더링부(130)를 모두 구비할 수 있다. 그리고, 송신 장치로부터 구동신호(signal)나 추가적으로 필요하거나 갱신된 3차원 정보를 공급받아, 상기 3차원 객체를 모델링하고, 가시화면에 해당하는 정보만을 선택하며, 상기 정보를 렌더링하여, 최종적으로 표시부에 표시되도록 구현할 수 있다.Alternatively, the present invention may include both the
도 6은 본 발명에 관한 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 방법에 의해 형성된 3차원 그래픽의 일 실시예로, 3차원 테트리스를 제작한 결과물이다. Figure 6 is an embodiment of the three-dimensional graphics formed by the three-dimensional graphics forming method for the digital interactive broadcast according to the present invention, the result of producing a three-dimensional tetris.
도 6에 도시된 3차원 테트리스는 후면이 표시되지 않는 불투명한 3차원 객체를 표시한 것으로, 상기 테트리스의 가시화면에 해당하는 제2 정보만을 연산처리하여 표시하였다. 따라서 정보량을 줄여 연산 속도를 증가시킴으로써 디지털 대화형 방송에 최적화하여 3차원 그래픽을 표시할 수 있다. The three-dimensional Tetris shown in FIG. 6 displays an opaque three-dimensional object having no rear surface, and displays only the second information corresponding to the visible screen of the Tetris. Therefore, it is possible to display three-dimensional graphics by optimizing for digital interactive broadcasting by reducing the amount of information and increasing computation speed.
본 발명은 상술한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균 등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다. Although the present invention has been described with reference to the above-described embodiments, these are merely exemplary, and it will be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the appended claims.
상기 살펴 본 바와 같이, 본 발명의 3차원 그래픽 형성 방법 및 이를 이용한 시스템은 3차원 객체가 불투명한 경우 그 후면을 제거하여 가시화면을 구성하는 제2 정보만을 선택하고 상기 제2 정보를 연산 처리함으로써 처리 속도를 증가시킬 수 있다. 따라서 메모리 용량을 감소시켜 3차원 UI(User interface), T-game 등의 디지털 대화형 방송을 위해 유용하게 이용될 수 있다. As described above, the 3D graphics forming method of the present invention and the system using the same by removing the rear surface of the 3D object is opaque by selecting only the second information constituting the visible screen and by processing the second information Can increase the processing speed. Therefore, it can be usefully used for digital interactive broadcasting such as three-dimensional user interface (UI), T-game by reducing memory capacity.
또한, 본 발명은 상대적으로 적은 정보량을 갖는 제2 정보만을 연산처리함으로써 처리 속도를 향상하고, 표시부에서의 화상 왜곡을 고려하여 보정함으로써 최종 표시부에서 원하는 화상의 3차원 그래픽을 구현할 수 있는 디지털 대화형 방송을 위한 3차원 그래픽 형성 시스템을 제공할 수 있다.In addition, the present invention improves the processing speed by operating only the second information having a relatively small amount of information, and corrects in consideration of image distortion in the display unit, thereby enabling the digital display to implement three-dimensional graphics of a desired image in the final display unit. It is possible to provide a three-dimensional graphics forming system for broadcasting.
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