CN101263529A

CN101263529A - 用于3d图形的2d编辑隐喻

Info

Publication number: CN101263529A
Application number: CNA2006800331826A
Authority: CN
Inventors: G·F·佩特舒宁格; M·W·科纳特
Original assignee: Microsoft Corp
Current assignee: Microsoft Technology Licensing LLC
Priority date: 2005-09-09
Filing date: 2006-09-06
Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2026-09-06
Also published as: CN101263529B; ZA200802180B

Abstract

一种系统在呈现形状时组合了2D和3D建模，并包括：生成所选形状参数或特征的3D模型的3D建模工厂；生成2D文本和文本效果以及某些2D形状效果的正面工厂；生成呈现在形状的水平面上的效果的水平面工厂；以及组合由正面工厂、水平面工厂和3D建模工厂生成的2D和3D效果的光栅化器/合成引擎。

Description

用于3D图形的2D编辑隐喻

背景

当今存在让用户创建诸如演示等专业商业图形的多种工具。用于向形状和图像添加润饰的一种方法是应用3D技术。这通常用以下两种方式来完成：一种是对2D位图使用模拟的3D效果，这得到有3D外观的形状或图像，而没有真实的3D模型。所得的模拟3D图形可能对某些用户而言看上去不是十足的3D样子。另一种方法是使用全3D模型。此处，用户构建要显示的项的3D模型。该方法通常要求用户对于3D建模和使用3D建模工具是熟练的。这一背景信息并不旨在标识出必须通过所要求保护的主题来解决的问题。

概述

提供本概述以便用简化的形式介绍将在以下详细描述一节中进一步描述的一些概念。本概述并不旨在标识出所要求保护的主题的关键特征或本质特征，也不旨在用于帮助确定所要求保护的主题的范围。

根据各个所描述的实施例的各方面，一种系统在呈现形状时组合了2D和3D建模。在一方面，该系统包括：生成所选的形状参数或特征的3D模型的3D建模工厂(factory)；生成2D文本和文本效果以及某些2D形状效果(例如，填充效果)的正面(front face)工厂；生成在形状的水平面(ground plane)上呈现的效果的水平面工厂；以及组合由正面工厂、水平面工厂和3D建模工厂生成的2D和3D效果的光栅化器/合成引擎。

正面工厂呈现任何2D文本效果(例如，阴影、发光、倒影)；任何2D形状效果；任何2D表面效果(例如，填充、渐变填充、影像等)以及形状的2D几何结构；并使用所呈现的2D文本效果和用于形状的正面的2D表面效果来创建纹理图。这些2D效果是当应用于3D形状时将被保留的2D隐喻(metaphor)中的某一些。水平面工厂生成用于2D形状效果(如果有)的水平面。另外，如果文本应用了3D效果，则水平面工厂生成用于2D文本效果的水平面。3D建模工厂通过定义2D形状的挤压和斜切特性来从该形状生成3D模型。3D建模工厂然后生成用于将纹理映射到3D模型的正面的坐标。光栅化器/合成引擎然后将来自3D建模工厂的所得的形状(即，具有3D几何结构和2D纹理图)与来自水平面工厂的水平面相组合。光栅化器/合成引擎使用纹理坐标来将纹理映射到3D模型上。

在另一方面，维持用户选择的形状的颜色与该形状的照明和/或方向无关。

在又一方面，形状可被组合以控制3D场景中的透视。例如，未组合的3D形状可被呈现为使得它们各自表现为具有单独的没影点。相反，组合的2D形状可被呈现为使得它们表现为具有相同的没影点。因此，用户可使用熟悉的组的2D编辑概念，并将来自编辑2D图形的知识应用于3D世界。组合直观上完成了正确的事情，并且因此使得用户能容易地适应其中可进行3D编辑的新世界。

在再一方面，该系统允许用户控制所呈现的图形的排序。在一个实现中，该系统使用某些2D工具中使用的“发送到前面”、“发送到后面”等2D隐喻来允许用户控制形状在3D空间中的排序表现如何。例如，用户可指定，在特定的透视中，形状A将在形状B的“前面”，但是在形状C的“后面”。再一次，用于将形状排序在其它形状的前面或后面的z排序2D形状的熟悉概念可被应用于在3维空间中排序3D形状。

在另一方面，该系统提供了发送并重复使用2D命令使得它们在3D上下文中适用的用户界面。

各实施例可被实现为计算机进程、计算机系统(包括移动、手持式计算设备)或诸如计算机程序产品等制品。该计算机程序产品可以是可由计算机系统读取并编码了用于执行一计算机进程的指令的计算机程序的计算机存储介质。该计算机程序产品也可以是可由计算系统读取并编码了用于执行一计算机进程的指令的计算机程序的载波上的传播信号。

附图简述

参考附图描述了非限制性且非穷尽的实施例，在全部附图中，除非另外指定，否则相同的参考标号指的是相同的部分。

图1是表示根据一个实施例的具有多个应用程序和2D/3D引擎的示例性系统的框图。

图2是表示根据一个实施例的图1的2D/3D引擎的示例性组件的框图。

图3是表示根据一个实施例的具有基于形状的2D几何结构的轮廓的3D形状的图。

图4是表示根据一个实施例的被应用于形状的文本和3D文本的文本效果的图。

图5是表示根据一个实施例的在从2D形状输入生成3D图形时的操作流程的流程图。

图6是表示根据一个实施例的来自使用2D隐喻来填充的用户界面(UI)的示例屏幕截图的图。

图7是表示根据一个实施例的3D空间中形状的不同排序的示例的图。

图8是表示根据一个实施例的3D透视中的未组合对象的示例和3D透视中的已组合对象的示例的图。

详细描述

以下参考附图更完整地描述各实施例，附图形成了各实施例的一部分，并且将示出用于实现各实施例的具体示例性实施例。然而，可用多种不同的形式来实现其它实施例，并且这些实施例不应被解释为限于此处所述的这些实施例；相反，提供这些实施例以使本公开内容全面且完整。各实施例可被实施为方法、系统或设备。因此，各实施例可采用硬件实现、完全软件实现或组合了软件和硬件方面的实现的形式。因此，以下详细描述不应在限制的意义上理解。

各实施例的逻辑操作被实现为(1)运行在计算系统上的计算机实现的步骤的序列，和/或(2)计算系统内的互连机器模块。实现是取决于实现该实施例的计算系统的性能要求的选择问题。因此，构成此处所描述的实施例的逻辑操作被替换地称为操作、步骤或模块。

示例性2D/3D组合的呈现系统

上述模拟3D和3D建模方法的一个问题是它们关于典型的商业使用是不完善的。例如，用户可具有他们希望放入3D透视中以获得效果的带2D效果(例如，渐变)的形状，或者对其他们希望使用图片纹理图、渐变效果或简单阴影的复杂3D模型。模拟的3D方法和3D建模方法分别仅提供对于上述示例情形的解决方案的一部分。

以下提出的实施例允许同时使用组合到一个流水线中的3D和2D效果，这生成了专业外观的商业图形。用户无需详细了解3D建模(这可能是典型的商业用户之事)来使用该系统的实施例。

图1示出了在呈现形状时组合了2D和3D建模的示例性系统100。在该实施例中，系统100包括2D/3D引擎102，以及被表示为图1中的应用程序104-1到104-N的一个或多个应用程序。应用程序104-1到104-N使用2D/3D引擎来向由应用程序104-1到104-N的用户输入的2D形状和形状效果提供3D效果。另外，2D/3D引擎102还可向与形状相关联的文本提供3D效果。根据一个实施例，2D/3D引擎102接收2D形状输入，并生成该2D形状的某些部分的3D模型，使得呈现输出包含从2D形状和效果(以及如果有的话，2D文本和效果)生成的部分以及从3D模型生成的部分。这一组合的方法与上述模拟的3D方法(不包括3D模型)和纯3D建模方法不同。2D/3D引擎102的一个示例实现在以下结合图2来描述。

尽管以上描述了“共享”2D/3D引擎实施例，但是在替换实施例中，可生成3D形状的每一应用程序可具有嵌入式2D/3D引擎而非单独的2D/3D引擎102。

2D/3D引擎的示例性组件

图2示出了根据一个实施例的2D/3D引擎102(图1)的示例性组件。在该实施例中，2D/3D引擎102包括3D建模工厂202、正面工厂204、水平面工厂206以及光栅化器/合成引擎208。3D建模工厂生成所选形状参数或特征的3D模型。正面工厂204生成2D文本和文本效果，以及某些2D形状效果(例如，填充效果)。水平面工厂206生成在形状的水平面上呈现的效果。光栅化器/合成引擎208组合由正面工厂204、水平面工厂206以及3D建模工厂202生成的2D和3D效果。

在操作中，当2D/3D引擎102如由箭头200所指示地接收具有2D效果的形状时(如通过用户使用由诸如图1的应用程序104-1等应用程序提供的用户界面来选择的)，正面工厂204将该形状分解成以下部分：包括在形状中的文本(如果有)；正面的2D表面(即，形状的正面的表面效果)；应用于文本的3D效果(如果有)；任何水平面效果(例如，被呈现到形状的水平面中的阴影、发光、倒影效果)；以及形状的几何结构(例如，圆、矩形、箭头等)。

在该实施例中，正面工厂204呈现：任何2D文本效果(例如，阴影、发光、倒影)；任何2D形状效果；任何2D表面效果(例如，填充、渐变填充、图像等)以及形状的2D几何结构；并使用对该形状的正面所呈现的2D文本效果和2D表面效果来创建纹理图。根据该实施例，正面工厂204生成该纹理图，使得形状的正面在任何模拟的光照条件下对该形状的所有方向都保留其2D表面效果(例如，填充色)。对于典型的商业用户，该2D表面效果保留特征是合乎需要的(即使它可能看上去较不真实)，因为输入的2D表面效果(例如，填充色)是用户实际上作为结果想要的效果(而不是当具有这一表面效果的形状被重新定向时表面效果可能如何显现)。

此外，在一个实施例中，正面工厂204将纹理(例如，包含填充效果或图像)扩大一个像素以确保3D模型的正面的所有部分都被图像填充所覆盖。

在该实施例中，水平面工厂206为2D形状效果(如果有)生成水平面。另外，如果文本应用了3D效果，则水平面工厂206为2D文本效果生成水平面。水平面生成器206取诸如阴影、模糊和倒影等2D效果，并将其绘制到水平面中。当由3D建模工厂(例如，如下所述的)将3D效果添加到该形状时，创建水平面，并且在该水平面上呈现诸如阴影、模糊和倒影等2D形状效果。水平面可被呈现在形状后面。用于3D文本及其效果的水平面被呈现在形状前面。该特征允许在3D场景中使用大部分2D操作，并且其有效的结果是看上去真实的3D场景。

在该实施例中，3D建模工厂202通过形状的挤压和斜切特性从2D形状几何结构生成3D模型。3D建模工厂然后生成用于将纹理映射到3D模型的正面上的坐标。例如，3D建模工厂将围绕斜面“卷绕”2D表面效果(例如，图片或颜色)。

此外，在一个实施例中，3D建模工厂202基于其基本的2D几何结构来生成3D形状的轮廓。轮廓的一个示例在图3中示出。在该示例中，当用户启用形状的轮廓特征时，使该形状的“外形”更深。轮廓的颜色是用户可定义的。例如，白色轮廓可用于在深色背景上衬托深色形状。并非在3D建模期间生成轮廓，而是从基本的2D形状以及从该2D形状(示为形状302)生成的3D模型的部分中生成轮廓并将其应用于挤压和斜切。结果被示为形状304。

在该实施例中，光栅化器/合成引擎208然后将来自3D建模工厂202的所得形状(即，带有3D几何结构和2D纹理图)与来自水平面工厂206的水平面相组合。光栅化器/合成引擎208使用纹理坐标将纹理映射到3D模型。

用于呈现3D文本的示例性组件

在一个实施例(未示出)中，存在用于3D文本的单独的正面工厂、水平面工厂和3D建模工厂。正面工厂呈现文本的2D效果。3D建模工厂通过定义文本的挤压和斜切特性并在文本的3D模型上映射2D文本效果来生成文本的3D模型。水平面工厂创建3D文本的单独的水平面，然后在该水平面上呈现诸如阴影、模糊和倒影等2D效果。该水平面将位于该形状顶上，使得文本效果是可观察的。3D文本的一个示例在图4中示出。

用于从2D输入形状生成3D图形的示例性操作流程

图5是表示根据一个实施例在从2D形状输入生成3D图形时的操作流程500的流程图。操作流程500可在任何合适的计算环境中执行。例如，操作流程400可由诸如2D/3D引擎102(图2)等系统来执行。因此，对操作流程500的描述可以涉及图2的组件中的至少一个。然而，对图2的组件的任何这样的参考仅是出于描述的目的，并且要理解，图2的实现是操作流程500的非限制实施例。在该示例操作流程中，使用诸如应用程序104-1(图1)等应用程序的用户创建了要呈现的形状。

在框502处，如果该形状具有文本，则2D呈现引擎呈现要应用于该文本(例如，如由用户经由应用程序来启用的)的任何2D文本效果。在一个实施例中，该2D呈现引擎是标准的2D呈现引擎，并且是诸如正面工厂204(图2)等正面工厂的一部分。

在框504处，如果应用了3D文本效果(例如，如由用户所启用的)，则水平面工厂(例如，类似于水平面工厂206，但是针对文本而非形状)为该文本创建3D水平面。该水平面与形状的水平面是分开的。

在该示例中，框502和504仅在要向形状的文本应用3D效果时才执行。

在框506处，将2D形状效果应用于该形状。在一个实施例中，上述2D呈现引擎向该形状应用2D形状效果(例如，阴影效果、发光效果、倒影效果)。

在框508处，创建形状水平面，并且将2D形状效果与该形状水平面相关联。在一个实施例中，诸如水平面工厂206等水平面工厂创建该水平面，并将2D形状效果(例如，阴影效果、发光效果、倒影效果)关联到该形状水平面。

在框510处，与框502相同，但是是在没有3D效果应用于形状的文本的情形中执行的。

在框512处，将2D表面效果应用于形状。在一个实施例中，正面工厂的2D呈现引擎将表面效果(例如，填充、渐变填充、图像等)应用于形状。

在框514处，使用来自框510的2D文本效果和来自框512的2D表面效果来创建纹理图。在一个实施例中，正面工厂创建该纹理图。

在框516处，从该形状获得2D几何结构。在一个实施例中，诸如3D建模工厂202(图2)等3D建模工厂从该形状中获得2D几何结构。

在框518处，从在框516处获得的2D几何结构中生成3D模型。在一个实施例中，上述3D建模工厂通过定义该形状的挤压和斜切参数来生成3D模型。

在框520处，将来自框514的纹理图映射到来自框518的3D模型上。在一个实施例中，3D建模工厂将该纹理图映射到3D模型上，使得该形状的正面具有2D文本、来自框510的文本效果以及来自框512的表面效果。另外，3D建模工厂还可纹理图应用于将诸如挤压和斜切等3D特征(例如，围绕斜面和挤压来“卷绕”填充)。

在框522处，从来自框520的3D形状与来自框508的水平面的组合创建位图。在一个实施例中，诸如光栅化器/合成引擎208(图2)等光栅化器/合成引擎创建该位图。另外，在其中将3D效果应用于形状的文本的情形中，光栅化器/合成引擎还使用来自框504的水平面来创建位图。

尽管以特定的次序顺序地示出并描述了操作流程500，但是在其它实施例中，在各框中描述的操作可以按不同的次序、多次、和/或并行地执行。此外，在某些实施例中，在各框中描述的一个或多个操作可以被分成另一框、被省略或组合。

图6示出了根据一个实施例的来自使用2D隐喻来填充的用户界面(UI)的示例屏幕截图600。在该示例中，用户可选择形状(即，具有圆角和圆斜面的3D矩形)的表面的颜色。该UI特征类似于用于选择2D工具的颜色填充的UI特征，它有利地允许对2D工具有经验的用户相对容易地适应于具有诸如图2所示的2D/3D引擎的3D工具。

此外，正面工厂204(图2)允许在不受到光照影响的前提下调整3D对象的正面色。这在一个实施例中是通过向用户提供满足以下约束的预设光照定形(lighting figuration)来实现的：

(1)sum[L_d*(N L_dir)]＝1-环境光

(2)Min[V_s*sum[L_s*(N H)^P]

在等式(1)中，L_d是方向光颜色，L_dir是光的方向矢量，N是正面的表面法线(在2D上下文中总是为(0，0，-1))。环境光是环境贡献的颜色和强度。

对于等式(2)，V_s是形状的反射颜色(specular color)，L_s是光的反射强度(specular strength)，N是表面法线(同样总是为(0，0，-1))，H是半长矢量(halfwayvector)，而P是表面的光泽。等式(2)被最小化，并且理想地应为0。这可用各种方式来实现，诸如将V_s设为0、减小镜面强度或使得P非常大。

通过设计满足等式(1)并最小化等式(2)的光组合，不论使用什么光照，也不论3D形状具有什么方向，3D形状的正面都将保留其颜色。这一优化是可能的，因为可假设3D形状的正面法线最通常的是指向方向(0，0，-1)。

图7示出了根据一个实施例的3D空间中形状的不同排序的一个示例。在该示例中，图7所示的UI允许用户控制所呈现的形状的排序。在一个实施例中，系统使用如在某些2D工具中使用的“发送到前面”、“发送到后面”等2D隐喻来允许用户控制形状如何显现为在3D空间中排序。例如，在屏幕截图702中，形状的次序为：形状704在形状706后面，而形状706又在形状708后面。用户可使用该UI来改变形状704、706和708的次序。例如，在屏幕截图710中，用户通过在形状706上使用“发送到后面”命令改变了该次序。在一替换实施例中，实现“发送到前面”和“发送到后面”命令以在3D空间中如堆叠木块那样堆叠形状。该实施例未示出。在其它实施例中，除了上述“发送到前面”和“发送到后面”命令之外，可使用这一“堆叠发送到前面”和“堆叠发送到后面”命令。

图8是表示根据一个实施例在3D透视中的未组合形状802的一个示例和3D透视中的已组合形状812的一个示例的图。如可从图8中见到的，未组合形状802中的每一形状显现为具有单独的没影点，由此提供了该形状的较不真实的3D透视。相反，已组合形状812(使用类似于某些2D工具中可用的组合命令的“组合”命令来组合)显现为具有一共同的没影点。这一共同的没影点提供了形状的更为真实的3D透视。

贯穿本说明书对“一个实施例”、“一实施例”或“一示例实施例”作出了参考，意味着所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中。由此，对这一短语的使用可以指多于仅仅一个实施例。此外，所描述的特征、结构或特性可在一个或多个实施例中用任何合适的方式来组合。

然而，相关领域的技术人员可认识到各实施例可在没有一个或多个具体细节，或具有其它方法、资源、材料等的的情况下实施。在其它情况下，未详细示出或描述公知的结构、资源或操作以免淡化各实施例的各方面。

尽管示出并描述了示例实施例和应用，但是要理解，本发明并不限于以上所描述的精确配置和资源。可对此处公开的方法和系统的排列、操作和细节作出本领域的技术人员明白的各种修改、改变和变型，而不脱离所要求保护的本发明的范围。

Claims

1.一种用于呈现形状的方法，所述方法包括：

提供用于选择3D形状的参数的用户界面，其中所述用户界面提供：

选择所述3D形状的一个或多个相应的2D参数的一个或多个控件。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2D参数包括所述3D形状的填充色。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充色的外观响应于所述3D形状的方向的改变基本保持恒定。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述填充色的外观响应于所述3D形状的光照的改变基本保持恒定。

5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述2D参数包括所述3D形状的填充色的渐变。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2D参数包括所述3D形状的线色。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2D参数包括所述3D形状的线粗细度。

8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述2D参数包括被呈现在显示器上的两个或多个形状的排序。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户界面包括使得所选的3D形状显现为在至少一个其它形状前面的用户可选择控件。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述用户界面包括使得所选的3D形状显现为在至少一个其它形状后面的用户可选择控件。

11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户界面包括组合呈现在显示器上的两个或多个3D形状的用户可选择控件。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，还包括取消两个或多个组合的3D形状的组合的用户可选择控件。

13.一种用于呈现形状的系统，所述系统包括：

用于提供用于选择3D形状的参数的用户界面的装置，其中所述用户界面提供：

用于选择所述3D形状的一个或多个相应的2D参数的装置。

14.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述2D参数包括所述3D形状的填充色。

15.如权利要求14所述的系统，其特征在于，所述填充色的外观响应于所述3D形状的方向的改变或改变所述3D形状的光照或两者基本保持恒定。

16.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述2D参数包括选自由以下各项构成的组的一个或多个参数：所述3D形状的填充色的渐变；所述3D形状的线色；所述3D形状的线粗细度；呈现在显示器上的两个或多个形状的排序。

17.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用户界面包括用于使得所选的3D形状显现为在至少一个其它形状前面的装置。

18.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用户界面包括用于使得所选的3D形状显现为在至少一个其它形状后面的装置。

19.如权利要求13所述的系统，其特征在于，所述用户界面包括用于组合呈现在显示器上的两个或多个3D形状的用户可选择装置。

20.如权利要求19所述的系统，其特征在于，还包括用于取消两个或多个组合的3D形状的组合的用户可选择装置。