CN101060642B

CN101060642B - 使用3d图形产生同屏显示的方法和设备

Info

Publication number: CN101060642B
Application number: CN2007100019826A
Authority: CN
Inventors: 玄大殷
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2027-01-16
Also published as: KR101423915B1; CN101060642A; US20070247455A1; KR20070104129A; US7750907B2

Abstract

本发明提供一种在没有高质量3D图形加速器的装置中的使用3D图形数据产生同屏显示的方法和系统。将从3D图形图像产生器获得的3D图形图像映射到2D图形图像，根据从3D几何对象的3D运动估计的2D运动矢量来在视口上移动映射的2D图形图像。因此，能够产生和显示3D图形同屏显示。

Description

使用3D图形产生同屏显示的方法和设备

本申请要求于2006年4月21日在韩国知识产权局提交的第10-2006-0036338号韩国专利申请的利益，该申请的全部内容通过引用包含于此。

技术领域

根据本发明的方法、设备和系统涉及在没有高质量3D图形加速器的装置(例如，数字电视和机顶盒)中使用3D图形产生同屏显示。

背景技术

数字电视(DTV)和机顶盒(STB)使用同屏显示以传输信息，例如频道信息和节目信息。通常，2D图形用于同屏显示中的文本和菜单。然而，需要使用3D图形的同屏菜单，以提高信息传输的效率并改善各种视觉效果。

当通过普通的3D图形处理系统产生使用3D图形图像的同屏菜单时，通过使用描述3D菜单的运动的3D图形数据和用于处理3D图形数据的另外的3D图形加速器产生3D图形同屏显示。然而，由于3D图形加速器比较昂贵，所以，通常执行较少3D图形处理的装置，例如DTV或者STB不安装3D图形加速器。

因此，提出了按顺序显示从3D图形产生的视频数据和一系列2D图像的方法。然而，因为所述系列的2D图像和视频数据包括大量数据，从而用于处理所述系列的2D图像和视频数据的3D图形处理系统也需要大的存储器。此外，难以在同一显示屏幕上同时显示从3D图形产生的所述系列的2D图像和2D图形。

因此，在没有高质量3D图形加速器和没有大存储器的装置中需要用于有效地产生具有3D图形效果的同屏显示的方法和系统。

发明内容

本发明的各方面提供一种产生3D同屏显示的方法和设备，能够将所述3D图形同屏显示系统构造得比具有内置3D图形加速器的系统更加便宜。

根据本发明的一方面，提供一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的方法，所述方法包括：从3D图形数据产生3D几何对象的3D图形图像；将所述3D图形图像映射到2D图形图像；根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述2D图形图像。

所述映射可包括将从所述3D图形数据获得的多个3D几何对象的3D图形图像映射到相应的2D图形图像。

所述移动可包括根据所述多个3D几何对象的2D运动来移动所述多个2D图形图像。

所述2D运动可与平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种对应。

所述移动可包括相对于所述3D几何对象产生单个2D图形图像，并根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述单个2D图形图像。

所述移动可包括相对于所述3D几何对象产生多个2D图形图像，并根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述2D图形图像。当使用3D旋转或者3D变形表示3D运动时，可产生多个2D图形图像，从而所述运动不能由平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种的组合表示。

可通过用户输入2D运动。

所述方法还可包括从自所述3D图形数据获得的3D几何对象的3D运动来估计2D运动。

根据本发明的另一方面，提供一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的设备，所述设备包括：3D图形图像产生器，从3D图形数据产生3D几何对象的3D图形图像；映射单元，将所述3D图形图像映射到2D图形图像；运动连接单元，根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述2D图形图像。

所述映射单元可将从所述3D图形数据获得的多个3D几何对象的3D图形图像映射到相应的2D图形图像。

所述运动连接单元可根据所述多个3D几何对象的2D运动来移动所述多个2D图形图像。

所述运动连接单元可相对于所述3D几何对象产生单个2D图形图像，并根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述单个2D图形图像。

所述运动连接单元可相对于所述3D几何对象产生多个2D图形图像，并根据所述3D几何对象的2D运动来移动所述2D图形图像。此外当使用3D旋转或者3D变形表示3D运动时，可产生多个2D图形图像，从而所述运动不能由平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种的组合表示。

此外，可通过用户输入2D运动。

此外，所述设备还可包括2D运动估计器，所述2D运动估计器从自所述3D图形数据获得的3D几何对象的3D运动来估计3D几何对象的2D运动。

附图说明

通过下面结合附图对本发明示例性实施例进行的详细描述，本发明的上述和其它特点和优点将会变得更加清楚，其中：

图1是表示根据本发明示例性实施例的产生3D图形同屏显示的方法的流程图；

图2是根据本发明示例性实施例的用于产生3D图形同屏显示的系统的框图；

图3A、图3B、图3C和图3D表示根据本发明示例性实施例的由2D运动估计器执行的操作；

图4A、图4B、图4C和图4D表示根据本发明示例性实施例的根据3D几何对象的3D运动由3D图形图像产生器产生的3D图形图像和3D几何对象的3D运动；

图5表示根据本发明示例性实施例的3D图形同屏显示产生器；

图6A和图6B表示根据本发明示例性实施例的在2D图形图像上执行的操作。

具体实施方式

通过结合附图对本发明示例性实施例进行的详细描述，本发明的各方面将变得更加清楚。

图1是表示根据本发明示例性实施例的产生3D图形同屏显示的方法的流程图。

在操作步骤110中，输入3D图形数据以产生3D图形图像，并估计2D运动。

在操作步骤120中，从3D图形数据获得关于3D几何对象的3D运动的信息，基于所述信息估计在视口(viewport)上的2D运动。3D运动包括预先输入的关于3D几何对象的3D运动和由用户输入的3D运动以使3D几何对象变换和移动。

在操作步骤130中，确定在操作步骤120中获得的3D几何对象的3D运动是否能够通过平移(translation)、缩放、剪切(shearing)和2D旋转中的至少一种表示。换句话说，确定3D运动是否能够由基于平移、缩放、剪切或者2D旋转的简单的2D运动表示。

当确定3D运动不能由简单的2D运动表示时，接着，在操作步骤140中，从3D图形数据产生表示3D几何对象改变的一系列3D图形图像，使得3D运动能够适当地表示成2D。接着，在操作步骤160中，多个3D图形图像映射到相应的2D图形图像。之后，在操作步骤170中，根据2D运动矢量使映射的图像按顺序改变和移动，从而产生3D图形同屏显示。

当在操作步骤130中确定3D运动能由简单的2D运动表示时，在操作步骤150中，从3D图形数据产生单个3D图形图像。接着，在操作步骤160中，产生的图像映射到相应的2D图形图像，并且映射的图像根据2D运动矢量移动，从而在操作步骤170中，产生3D图形同屏显示。

在除了当3D几何对象的3D运动不能由平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种表示之外的情况，也可产生多个3D图形图像。根据本发明的另一示例性实施例，即使当3D运动能由平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种表示时，也可产生多个3D图形图像以被映射到相应的2D图形图像，接着，可根据2D运动矢量使该映射的图像移动。

当3D图形数据包括关于多个3D几何对象的信息时，每个3D几何对象均经过操作步骤120、130、140、150、160和170。因此，可在一个屏幕上显示多个3D几何对象。

图2是根据本发明示例性实施例的用于产生3D图形同屏显示的系统的框图。如图2所示，根据本发明示例性实施例的用于产生3D图形同屏显示的系统包括：3D图形图像产生器240，用于从3D图形数据210产生3D图形图像；2D运动估计器220，用于从包含在3D图形数据210中的3D运动数据估计在2D视口上的3D几何对象的运动；3D图形同屏显示产生器230，用于接收3D图形图像及其2D运动，并用于产生3D图形同屏显示。

3D图形图像产生器240从3D图形数据210接收关于3D几何对象的数据并产生3D图形图像。3D图形数据210可包括关于3D几何对象的各种形式的数据，例如3D标题、3D字母、3D标识和3D菜单按钮。当关于多个3D几何对象的信息包含在3D图形数据210中时，产生与多个3D几何对象对应的多个3D图形图像。产生3D图形图像的方法不受上述示例性描述的限制，本发明可使用接收3D图形数据和将所述数据变换成3D图形图像的任何方法。

2D运动估计器220从包含在3D图形数据210中的3D几何对象的3D运动在视口上估计3D几何对象的2D运动。3D运动包括预先输入的关于3D几何对象的运动和由用户输入的相机运动和几何对象的3D运动以使3D几何对象变换和移动。将3D几何对象的3D运动投影在2D平面上以计算2D运动。

图3A、图3B、图3C和图3D表示由2D运动估计器220执行的运动估计，用于从3D图形数据的3D运动数据估计2D运动。

图3A表示运动估计的示例，其中，用户将在平面310中间的球移动到平面330上。假设球的半径是1，每个平面310、320和330在X×Y平面内具有的尺寸为4×4，两个平面310和320之间的距离沿着z轴方向为1，两个平面320和330之间的距离沿着z轴方向为1。

首先，按照如下步骤获得与球的平移相关的矢量。当球的中心沿着X轴、Y轴和Z轴从平面310移动到平面330时，球的运动由3D运动矢量340：(dx，dy，dz)＝(2，2，2)表示。因此，通过使用2D运动矢量350将球投影在平面310上，并且2D运动矢量350由(dx，dy)＝(1，1)表示。

接着，按照如下步骤获得与缩放相关的矢量。移动到平面330的球示出为具有0.5的半径，当被投影在平面310上时，其比原始半径减小一半。因此，缩放矢量由(sx，sy)＝(0.5，0.5)表示。

如图3B所示，当将所有的2D图形图像显示在平面310上时，球360的3D运动产生平面310中的球370。

3D几何对象的3D运动可包括由3D旋转表示的运动，从而所述运动不能由通过平移、缩放等产生的2D运动表示。在这种情况下，基于3D几何对象的代表点，例如图3C中所示的Y轴上的球的端点380和X轴上的球的端点390计算在2D平面上的运动的运动矢量。

如图3D所示，在2D平面311上的球的平移与图3A的2D平面310上的移动相同，缩放矢量也与图3A的2D平面上的移动相同。换句话说，点381和点391之间的距离减小到点380和点390之间的距离的一半。然而，如图3D中所示，存在的问题在于，平面311上的2D图形图像发生了改变。为了解决这个问题，如图4D所示，产生几个图像，并使用2D运动矢量使它们按顺序改变和移动。现在将详细描述这些操作。

图4A、图4B、图4C和图4D表示根据3D几何对象的3D运动由3D图形图像产生器240产生的3D图形图像和3D几何对象的3D运动。

如图4A所示，平移410与3D几何对象的移动相对应。缩放420与尺寸改变相对应。剪切430与在2D平面上使3D几何对象倾斜相对应。2D旋转440与3D几何对象的旋转相对应，其可表示在2D平面上，而不包括3D运动。

当使用2D运动估计器220通过分析3D运动数据获得3D几何对象的3D运动与所述3D运动与平移410、缩放420、剪切430和2D旋转440中的至少一种对应时，接着，如图4B所示，由3D图形图像产生器240产生单个3D图形图像460。

另一方面，可通过使用如图4C所示的3D旋转450或者图3D变形(未示出)产生3D运动。在这种情况下，所述运动不能由上述运动，或者上述运动的任何组合表示，如图4D所示，由3D图形图像产生器240产生可表示3D几何对象的运动的一系列多个3D图形图像470、480和490。

此外，根据本发明的示例性实施例，即使当3D几何对象的3D运动与如上所述的平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种对应，也可产生多个3D图形图像。

图5表示根据本发明示例性实施例的3D图形同屏显示产生器230。

3D图形同屏显示产生器230包括：映射单元510，用于将由3D图形图像产生器产生的3D图形图像映射到2D图形图像；运动连接单元520，用于根据由2D运动估计器220估计的2D运动来移动2D图形图像。

映射单元510具有将3D图形图像512映射到2D图形图像512-1的功能，所述3D图形图像512由3D图形图像产生器240产生，所述2D图形图像512-1具有附在3D几何对象上的多边形形状。

当对于单个3D几何对象511产生多个3D图形图像时，3D图形图像被映射到相应的2D图形图像511-1至511-n。

当3D图形数据包括关于多个3D几何对象511或者512的图形数据时，从所述多个3D几何对象获得的所述多个3D图形图像被映射到相应的2D图形图像511-1至511-n以及512-1。

根据由2D运动估计器220估计的2D运动通过运动连接单元520来移动映射的2D图形图像。

图6A和图6B表示根据本发明示例性实施例的由运动连接单元520执行的操作。

图6A表示经过平移410和2D旋转440的3D几何对象。图6A中所示的运动可用于平移410和2D旋转440的组合。因此，通过3D图形图像产生器240产生单个3D图形图像460，并通过映射单元510将其映射到2D图形图像。被映射的2D图形图像610根据2D运动矢量620移动，并按照顺时针二维地旋转90度，从而产生具有3D图形效果的同屏显示。即使当3D几何对象经过平移和2D旋转的组合而产生多个3D图形图像时，产生的图像也根据2D运动矢量620改变和移动。

图6B表示经过平移410和3D旋转450的3D几何对象。图4A中所示的运动不可用于平移410和3D旋转450的组合。因此，通过3D图形图像产生器240产生能够合适地表示3D几何对象的运动的一系列多个3D图形图像470、480和490，并通过映射单元510将它们映射到相应的2D图形图像。根据2D运动矢量660使映射的图像630、640和650按顺序改变和移动，从而产生具有3D图形效果的同屏显示。

通过将3D运动数据和由用户输入的关于3D几何对象的3D运动投影到平面上的视口而获得2D运动矢量660，预先将3D几何对象的3D运动分配给所述3D运动数据。用户可输入3D运动，例如用于3D几何对象的移动、平移和缩放，并可根据3D运动变换3D几何对象。因此，可提供用户界面。

如上所述，参照3D图形图像产生器240和映射单元510，当相对于多个3D几何对象产生同屏显示时，根据相关的2D运动矢量来移动与3D几何对象对应的2D图形图像。因此，产生3D图形同屏显示。

根据依据本发明的用于产生3D图形同屏显示的示例性方法和系统，可将在具有低质量的处理单元和小存储器的装置中使用3D图形产生同屏显示的系统构造得比具有内置3D图形加速器的系统更加便宜。

此外，与传统的使用3D图形数据的方法不同，用户可使3D图形图像被映射的对象缩放和移动，从而可提供各种用户界面。

虽然已参照本发明的示例性实施例具体表示和描述了本发明，但本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。所述示例性实施例应该被理解为仅是说明性的，不用于限制本发明。因此，本发明的范围不由本发明的示例性实施例的详细描述限定，而是由其权利要求限定。

本发明的各方面也可具体化为计算机可读记录介质上的计算机可读码。所述计算机可读记录介质涉及可存储之后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。这样的计算机可读记录介质的示例包括，但不限于只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(例如通过因特网传输数据)。计算机可读记录介质也可分布在与计算机系统连接的网络上，从而按照分布式的方式存储和执行计算机可读代码。

Claims

1.一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的方法，所述方法包括：

如果3D几何对象的3D运动能够由3D几何对象的2D运动表示，则从3D图形数据产生3D几何对象的单个3D图形图像；

将所述单个3D图形图像映射到相应的2D图形图像；

根据所述3D几何对象的所述2D运动来移动所述2D图形图像。

2.如权利要求1所述的方法，其中，将所述单个3D图形图像映射到相应的2D图形图像包括将从所述3D图形数据获得的多个3D几何对象的3D图形图像分别映射到相应的2D图形图像。

3.如权利要求2所述的方法，其中，移动所述2D图形图像包括根据所述多个3D几何对象的2D运动来移动所述多个2D图形图像。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述3D几何对象的2D运动与平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种对应。

5.如权利要求1所述的方法，其中，通过用户输入关于3D几何对象的2D运动的数据。

6.如权利要求1所述的方法，还包括从自所述3D图形数据获得的3D几何对象的3D运动来估计3D几何对象的2D运动。

7.一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的设备，所述设备包括：

3D图形图像产生器，如果3D几何对象的3D运动能够由3D几何对象的2D运动表示，则从3D图形数据产生3D几何对象的单个3D图形图像；

映射单元，将所述单个3D图形图像映射到相应的2D图形图像；

运动连接单元，根据所述3D几何对象的所述2D运动来移动所述2D图形图像。

8.如权利要求7所述的设备，其中，所述映射单元将从所述3D图形数据获得的多个3D几何对象的3D图形图像分别映射到相应的2D图形图像。

9.如权利要求8所述的设备，其中，所述运动连接单元根据所述多个3D几何对象的2D运动来移动所述多个2D图形图像。

10.如权利要求7所述的设备，其中，所述3D几何对象的2D运动与平移、缩放、剪切和2D旋转中的至少一种对应。

11.如权利要求7所述的设备，其中，通过用户输入关于3D几何对象的2D运动的数据。

12.如权利要求7所述的设备，还包括2D运动估计器，所述2D运动估计器从自所述3D图形数据获得的3D几何对象的3D运动来估计3D几何对象的2D运动。

13.一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的方法，所述方法包括：

如果3D几何对象的3D运动不能由3D几何对象的2D运动表示，则从3D图形数据产生表示3D几何对象改变的多个3D图形图像，使得3D运动能够由2D运动来表示；

将所述多个3D图形图像分别映射到相应的2D图形图像；

根据所述3D几何对象的所述2D运动来移动和按顺序改变所述多个2D图形图像。

14.一种使用3D图形数据产生3D图形同屏显示的设备，所述设备包括：

3D图形图像产生器，如果3D几何对象的3D运动不能由3D几何对象的2D运动表示，则从3D图形数据产生表示3D几何对象改变的多个3D图形图像，使得3D运动能够由2D运动来表示；

映射单元，将所述多个3D图形图像分别映射到相应的2D图形图像；

运动连接单元，根据所述3D几何对象的所述2D运动来移动和顺序地改变所述多个2D图形图像。