CN101627410A

CN101627410A - 用于在场景图之间进行自动美感过渡的方法和设备

Info

Publication number: CN101627410A
Application number: CN200780052149A
Authority: CN
Inventors: 拉夫·安德鲁·西尔伯斯坦; 戴维·萨于克; 唐纳德·约翰逊·奇尔德斯
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: GVBB Cmi Holdings Ltd
Priority date: 2007-03-15
Filing date: 2007-06-25
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2027-06-25
Also published as: WO2008115195A1; EP2137701A1; CN101627410B; JP2010521736A; CA2680008A1; US20100095236A1; JP4971469B2

Abstract

本发明提供了用于在场景图之间自动美感过渡的方法和设备。用于从第一场景图中的至少一个活动视点过渡到第二场景图中的至少一个活动视点的设备包括：对象状态确定装置、对象匹配器、过渡计算器以及过渡组织器。所述对象状态确定装置用于确定第一和第二场景图中至少一个活动视点中的对象的相应状态。对象匹配器用于识别第一和第二场景图中至少一个活动视点之间对象中的匹配对象。过渡计算器用于计算针对对象中的匹配对象的过渡。过渡组织器用于将过渡组织成用于执行的时间线。

Description

用于在场景图之间进行自动美感过渡的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请基于35U.S.C.119(e)要求于2007年3月15日提交的美国临时专利申请No.60/918,265的优先权，其教导合并于此。

技术领域

本发明总体上涉及场景图，并且更具体地，涉及场景图之间的美感过渡。

背景技术

在当前的切换器领域中，当在效果之间进行切换时，技术指导手动预置第二效果的开始以与第一效果的结束相匹配，或者执行自动过渡。

然而，当前可用的自动过渡技术受到用于过渡的有限参数集的制约，保证这些参数可呈现过渡。同样地，该集合可以应用于具有处于不同状态的相同结构元素的场景。然而，场景图本身具有动态结构和参数集。

解决该过渡问题的一个可能解决方案是，将两个场景图都进行渲染并且执行对渲染结果的混合或者擦除(wipe)过渡。然而，该技术需要同时渲染2个场景图的能力并且通常在美感上不令人愉悦，这是由于在该结果中通常存在时间和/或几何上的不连续。

发明内容

本发明解决了现有技术中的这些和其它缺陷和缺点，本发明针对用于场景图之间自动美感过渡的方法和设备。

根据本发明的一个方面，提供了一种设备，用于从第一场景图中的至少一个活动视点过渡到第二场景图中的至少一个活动视点。所述设备包括：对象状态确定装置、对象匹配器、过渡计算器、以及过渡组织器。所述对象状态确定装置用于确定所述第一和第二场景图中所述至少一个活动视点中的对象的相应状态。所述对象匹配器用于识别所述第一和第二场景图中至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。所述过渡计算器用于计算针对所述对象中的匹配对象的过渡。所述过渡组织器用于将过渡组织成用于执行的时间线。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，用于从第一场景图中的至少一个活动视点过渡到第二场景图中的至少一个活动视点。所述方法包括：确定所述第一和第二场景图中至少一个活动视点中的对象的相应状态，以及识别所述第一和第二场景图中至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。所述方法还包括：计算针对所述对象中的匹配对象的过渡，将过渡组织成用于执行的时间线。

根据本发明的又一方面，提供了一种设备，用于从场景图的第一部分中的至少一个活动视点过渡到所述场景图的第二部分中的至少一个活动视点。所述方法包括：对象状态确定装置、对象匹配器、过渡计算器、以及过渡组织器。所述对象状态确定装置用于确定所述第一和第二部分中至少一个活动视点中的对象的相应状态。所述对象匹配器用于识别所述第一和第二部分中至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。所述过渡计算器用于计算针对所述对象中的匹配对象的过渡。所述过渡组织器用于将过渡组织成用于执行的时间线。

根据本发明的另一方面，提供了一种方法，用于从场景图的第一部分中的至少一个活动视点过渡到所述场景图的第二部分中的至少一个活动视点。所述方法包括：确定所述第一和第二部分中至少一个活动视点中的对象的相应状态，以及识别所述第一和第二部分中所述至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。所述方法还包括：计算针对所述对象中的匹配对象的过渡，将过渡组织成用于执行的时间线。

根据结合附图阅读的示例实施例的以下详细描述，本发明的这些和其它方面、特征和优点将变得显而易见。

附图说明

根据以下示例图可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是根据本发明实施例的用于场景图之间美感过渡的示例顺序处理技术的框图；

图2是根据本发明实施例的用于场景图之间美感过渡的示例并行处理技术的框图；

图3a是根据本发明实施例的示例对象匹配获取技术的流程图；

图3b是根据本发明实施例的另一示例对象匹配获取技术的流程图；

图4是根据本发明实施例的用于执行本发明的技术的顺序时序图；

图5A分别是根据本发明实施例的图1和2的步骤102和202的示例的示例图示；

图5B分别是根据本发明实施例的图1和2的步骤104和204的示例的示例图示；

图5C是根据本发明实施例的图1的步骤108和110以及图2的步骤208和210的示例图示；

图5D是根据本发明实施例的图1的步骤112、114和116以及图2的步骤212、214和216的示例图示；

图5E是根据本发明实施例的在执行本发明技术期间的特定时间点处的示例的示例图示；以及

图6是根据本发明的实施例的能够执行场景图之间自动过渡的示例设备的框图。

具体实施方式

本发明针对用于场景图之间自动美感过渡的方法和设备。

本说明书示意了本发明的原理。将理解，尽管这里没有明确描述或示出，然而本领域的技术人员能够设想出体现本发明的原理并且包括在本发明的精神和范围内的各种布置。

因此，这里所引述的所有示例和条件性语言均为了教导的目的，以帮助读者理解本发明以及发明人对现有技术做出贡献的概念，应被看作不会被限制为具体引述的示例和条件。

此外，这里对本发明的原理、方面、实施例及其特定示例做出引述的所有声明意在包括本发明的结构和功能上的等同物。另外，这样的等同物将包括当前已知的等同物以及将来开发出的等同物，即所开发出来的执行相同功能的任何组件，而与结构无关。

因此，本领域的技术人员将理解，例如这里所呈现的框图表示出体现本发明的示意性电路的概念图。类似地，将理解，任何流程、流程图、状态转移图、伪代码等表现出实质上可以在计算机可读介质上表现的、并且由计算机或处理器执行的各个过程，无论是否明确示出这样的计算机或处理器。

可以通过使用专用硬件和能够与适合的软件一同执行软件的硬件而实现图中所示各个组件的功能。当由处理器来提供时，这些功能可以由单个的专用处理器、单个的共享处理器、或多个单独的处理器来提供，其中一些可以是共享的。此外，术语“处理器”或“控制器”的显式使用不应被解释为排他性地指代能够执行软件的硬件，而且可以隐式地包括(不限于)数字信号处理器(“DSP”)硬件、用于存储软件的只读存储器(“ROM”)、随机存取存储器(“RAM”)以及非易失性存储器。

还可以包括常规和/或专用的其它硬件。类似地，图中所示的任何开关仅是概念上的。其功能可以通过程序逻辑的操作、专用逻辑、程序控制和专用逻辑的交互、或甚至是手动地而实现，实施者可以选择的具体技术可以从上下文中得到明确的理解。

在权利要求书中，表示为用于执行特定功能的装置的任何组件意在包括执行该功能的任何方式，例如包括：a)执行该功能的电路组件的组合，或b)任意形式的软件，包括固件、微代码等，以及用于执行该软件以执行该功能的适合的电路。由权利要求所限定的本发明在于如下事实：将各个引述的装置所提供的功能以权利要求所要求的方式组合在一起。因此，可以把能够提供这些功能的任意装置看作与这里所示的装置相等同。

在说明书中涉及本发明的“一个实施例”或“实施例”是指：结合实施例描述的特定特征、结构、特性等包括在本发明原理的至少一个实施例中。因此，贯穿说明书的不同地方出现的术语“在一个实施例中”或“在实施例中”不必均指相同的实施例。

如上所述，本发明针对用于场景图之间自动美感过渡的方法和设备。有利地，可以将本发明应用于由不同元素构成的场景中。此外，本发明有利地提供增强的美感视觉渲染，与现有技术相比，其在时间和显示的元素方面是连续的。

在可适用的地方，可以根据本发明的一个或更多实施例来执行插值。可以执行本领域和相关领域普通技术人员容易地确定的这种插值，同时维持本发明的精神。例如，在一个或者更多当前切换器领域方法中应用插值技术，可以根据这里提供的本发明的教导来使用涉及过渡的切换器领域方法。

如这里所使用的，术语“美感”表示没有视觉故障(glitch)的过渡的渲染。这些视觉干扰包括但不限于几何和/或时间故障、对象总体或者部分消失、对象位置不一致等等。

此外，如这里所使用的，术语“效果”表示视觉元素的结合的或者非结合的修改。在电影或电视工业中，术语“效果”的前面通常是术语“视觉”，从而形成“视觉效果”。此外，典型地使用具有关键帧的时间线(场景)来描述这些效果。那些关键帧定义了针对关于效果修改的值。

此外，如这里所使用的，术语“过渡”表示上下文切换，具体地是两个(2)效果之间的切换。在电视工业中，“过渡”通常表示切换频道(例如，节目和预览)。根据本发明的一个或更多实施例，由于“过渡”还涉及两个(2)效果之间视觉元素的修改，“过渡”本身就是效果。

在任意图形(2D和/或3D)渲染中广泛地使用场景图(SG)。这种渲染可以涉及但不限于视觉效果、视频游戏、虚拟世界、字符生成、动画、等等。场景图描述了场景中包括的元素。这样的元素通常被称作拥有参数的“节点”(或者元素或对象)、通常被称作“字段”(或者属性或参数)。场景图通常是图形域中的分级数据结构。存在若干场景图标准，例如虚拟现实标记语言(VRML)、X3D、COLLADA、等等。扩展后，可以将基于其它标准通用标记语言(SGML)的语言(如，超文本标记语言(HTML)或可扩展标记语言(XML))的方案称作图形。

使用对场景图元素的属性进行解释的渲染引擎来显示该场景图元素。这涉及一些计算(例如，用于定位的矩阵)和一些事件(例如，内部动画)的执行。

应理解，给定这里所提供的本发明的教导的情况下，可以在包括视觉图在内的任何类型的图形上应用本发明，视觉图像例如是不限于，HTML(在这种情况下，插值可以是字符重新定位或者变形)。

当开发场景时，不论上下文如何，对场景过渡或者效果进行限制以使用针对一致性问题的相同结构。这些一致性问题包括例如：命名抵触、对象冲突、等等。当系统实现中存在若干不同的场景并且因此存在若干不同的场景图时(例如，为了提供两个或更多的视觉通道)，或者出于编辑的原因，则在不同的场景和相应的场景图之间的过渡是复杂的，这是由于场景中对象的视觉呈现根据对象的物理参数(例如，几何图形、颜色等等)、位置、方向以及当前活动摄像机/视点参数而不同。如果已经为场景图定义了动画，则每一个场景图可以附加地定义不同的效果。在这种情况下，它们均拥有其自己的时间线，但是然后需要定义从一个场景图到另一场景图的过渡(例如，为了频道切换)。

本发明提出了新技术，通过计算过渡的时间线关键帧来自动创建这种过渡效果。本发明可以应用于两个分离的场景图或者单个场景图中的两个分离的部分。

图1和2示出了本发明的两个不同实现方式，均分别能够实现相同的结果。转向图1，一般由参考数字100指示用于场景图之间美感过渡的示例顺序处理技术。转向图2，一般由参考数字200指示用于场景图之间美感过渡的示例并行处理技术。本领域和相关领域的普通技术人员将理解，这两个实现方式之间的选择依赖于执行平台能力，这是由于一些系统可以嵌入若干处理单元中。

在图中，考虑两个场景图的存在(或者单个场景图的两个子部分)。在以下示例中的一些示例中，可以采用下列首字母简写。SG1表示期望过渡开始的场景图，并且SG2表示过渡结束的场景图。

两个场景图的状态不影响过渡。如果已经为两个场景图中的任意一个定义了一些非循环的动画或者效果，过渡时间线的开始状态可以是SG1上的效果时间线的结束，并且过渡的时间线结束状态可以是SG2的效果时间线的开始(参见图4的示例顺序图)。然而，可以在SG1和SG2中将开始和结束过渡点设置为不同的状态。描述的示例过程可以应用于SG1和SG2的固定状态。

根据本发明的两个实施例，如图1和2所示，两个分离的场景图或相同场景图的两个分支用于该处理。本发明的方法开始于场景图树的根。

首先，两个分离的场景图(SG)或相同SG的两个分支用于该处理。该方法开始于相应场景图树的根。如图1和2所示，这由获取两个SG来指示(步骤102、202)。对于每一个SG，在给定状态识别活动摄像机/视点(104、204)。每一个SG可以具有定义的若干视点/摄像机，但是对于它们中的每一个来说通常仅有一个是活动的，除非应用支持更多。在单个场景图的情况下，仅可能选择单个摄像机用于该过程。作为示例，如果存在的话，针对SG1的摄像机/视点是在SG1效果的结束(例如，图4中的t¹ _end)处活动的摄像机/视点。如果存在的话，针对SG2的摄像机/视点是在SG2效果的开始(例如，图4中的t² _start)处活动的摄像机/视点。

一般来说，不建议在步骤104、204中识别的摄像机/视点之间执行(即，定义)过渡(步骤106/206)，这是由于需要考虑到在每个新渲染的帧处的平截体(frustum)的修改，从而暗示了整个过程将递归地应用于每个平截体修改，这是由于相应对象的可见性将改变。尽管处理器消耗将很大，但这样的方法存在使用的可能性。考虑到平截体修改，该特征暗示了针对每个渲染的帧对所有处理步骤进行循环而不是对于整个计算的过渡进行一次循环。那些修改是摄像机/视点设置的结果，该设置包括但不限于，例如位置、方向、焦距、等等。

接着，计算两个场景图上的所有视觉对象的可见性状态(108、208)。此处，术语“视觉对象”指代具有物理渲染属性的任何对象。物理渲染属性可以包括但不限于，例如几何图形、光、等等。尽管不需要对所有结构元素(例如，分组节点)进行匹配，当在视觉对象的可见性状态的计算中要考虑到这样的结构元素和相应的匹配。该过程对SG1的时间线的结束处SG1的活动摄像机的平截体中可见元素以及SG2的时间线的开始处SG2的活动摄像机的平截体中的可见元素进行计算。在一个实现方式中，应当通过遮挡剔除(occlusion culling)方法来执行可见性的计算。

然后列出两个场景图上的所有视觉对象(110、210)。本领域技术人员应当认识到，这可以在步骤106、206期间执行。然而，在特定实现方式中，由于该系统可以嵌入若干处理单元中，可以分别(即并行)执行这两个任务。相关视觉和几何对象通常是场景图树中的叶或终端分支(例如，对于组合的对象)。

使用步骤108和110的输出或者步骤209和210的输出(依赖于在图1和图2之间使用哪个处理)，获取或找到两个SG上的匹配元素(112、212)。在实施例中，一个特定实现方式，该系统将：(1)首先对两个SG上的可见元素进行匹配；(2)然后将SG2中剩余可见元素与SG1中的不可见元素进行匹配；以及(3)然后将SG1上剩余可见元素与SG2中的不可见元素进行匹配。在该步骤的结束处，将SG1中还没有找到匹配的所有可见元素标记为“待消失”，并且将SG2中还没有找到匹配的所有可见元素标记为“待出现”。可以不对所有不匹配的不可见元素进行操作或者将它们标记为“不可见”。

转向图3A，一般由参考数字300来指示示例对象匹配获取方法。

从SG2获得一个列出的节点(以可见节点开始，然后是不可见节点)(步骤302)。然后确定SG2节点是否具有应用的循环动画(步骤304)。如果是，则系统可以进行插值，并且在任何情况下尝试从SG1的节点列表中获得节点(以可见节点开始，然后是不可见节点)(步骤306)。然后确定SG1的节点列表中是否还有未使用的节点(步骤308)。如果是，则检查节点类型(例如，立方体、球体、光、等等)(步骤310)。否则，将控制传递给步骤322。

然后确定是否存在匹配(步骤312)。如果是，检查节点视觉参数(例如纹理、颜色、等等)(步骤314)。同样地，如果是，则取而代之将控制可选地返回至步骤306以找到更好的匹配。否则，确定系统是否处理变换。如果是，则将控制传递给步骤314。否则，将控制返回至步骤306。

从步骤314，然后确定是否存在匹配(步骤318)。如果是，则计算元素过渡的关键帧(步骤320)。同样地，如果是，则取而代之将控制可选地返回至步骤306以找到更好的匹配。否则，确定系统是否处理纹理过渡(步骤321)。如果是，则将控制传递给步骤320。否则，将控制返回至步骤306。

从步骤320，然后确定是否对SG2中其它列出的对象进行处理(步骤322)。如果是，则将控制返回至步骤302。否则，将剩余、可见、未使用的SG1元素标记为“待消失”，并且计算它们的时间线关键帧(步骤324)。

该法300允许获取两个场景图中的匹配元素。SG1或SG2节点的叠代开始点没有任何影响。然而，出于说明的目的，开始点应当是SG2节点，这是由于当前SG1可能用于渲染，同时如图3B所示过渡过程可能并行地开始。如果系统拥有多个处理单元，可以并行地处理动作中的一些动作。应当理解，如图1和2的步骤118和218分别所示的时间线计算分别是可选步骤，这是由于可以并行地执行这些步骤，或者在执行完所有匹配之后执行这些步骤。

应当理解，本发明不对匹配准则强加任何限制。即，有利地，将匹配准则的选择留给实施者。虽然如此，为了说明和清楚的目的，这里描述了各种匹配准则。

在一个实施例中，可以通过简单节点类型(步骤310、362)以及参数检查(例如，2个立方体)(步骤314、366)来执行对象的匹配。在其它实施例中，我们还可以评估节点语义，例如在几何级别(例如，构成几何形状的三角形或者顶点)或者在针对文本的字符级别。后面的实施例可以使用几何的分解，该几何的分解将允许字符位移(例如，字符重排序)以及变形过渡(例如，将立方体变成球体或将字符变成其他字符)。然而，优选地，如图3A和3B所示，仅当某些对象还没有找到简单匹配标准时再选择较低的语义分析作为选项。

应当理解，用于几何形状的纹理可以是用于对象匹配的准则。还应当理解本发明没有对纹理强加任何限制。即，将针对匹配准则的纹理和纹理特定的选择有利地留给实施者。该准则需要用于几何形状的分析或者纹理地址(texture address)，可能是标准统一资源定位器。如果特定实现方式的场景图渲染引擎具有使用某种融合(blending)来应用某种多纹理的能力，则可以执行纹理像素的插值。

如果存在于两个SG中的任意一个中，则应用至其对象的内部循环动画可以是用于匹配的标准(步骤304、356)，这是由于将那些内部插值组合为待应用于过渡的插值是复杂的。因此，当该实现方式支持该组合时，最好使用该组合。

用于匹配对象的一些示例准则包括但不限于：可见性；名称；节点和/或元素和/或对象类型；纹理、以及循环动画。

例如，将可见性的使用视为匹配准则，优选地，首先对两个场景图上的可见对象进行匹配。

将名称的使用视为匹配准则，有可能但也不是太可能，两个场景图中的某些元素由于是相同的元素，可能具有相同的名称。然而，该参数可能给出关于匹配的提示。

将节点和/或元素和/或对象类型视为匹配准则，对象类型可以包括但不限于，立方体、光、等等。此外，纹理元素可以放弃匹配(例如，“Hello”和“Olla”)，除非系统可以执行这种语义转换。此外，特定参数或属性或字段值可以放弃匹配(例如，聚光对平行光)，除非系统可以执行这种语义转换。同样，一些类型可能不需要匹配(例如，除了活动摄像机/视点之外的摄像机/视点)。在过渡期间将放弃那些元素，并在过渡开始或者结束时添加或者移除那些元素。

将纹理的使用视为匹配准则，如果系统不支持纹理过渡，则纹理可以用于节点和/或元素和/或对象，或放弃匹配。

将循环动画的使用视为匹配准则，如果在不支持循环动画过渡的系统上应用至元素和/或节点和/或对象时，这种循环动画可以放弃匹配。

在实施例中，每一个对象可以定义匹配函数(例如C++中的“＝＝”运算符或者Java中的“equals()”函数)以执行自我分析。

即使在针对对象的处理中最先找到匹配时，还可能找到更好的匹配(步骤318、364)(例如，更好的对象参数匹配或者更接近的位置)。

转向图3B，一般由参考数字350来指示另一实例对象匹配获取方法。图3B的方法350比图3A的方法300更高级，并且在大多数情况下，提供更好的结果并且解决“更好的匹配”问题，但是以更多的计算成本为代价。

从SG2获得一个列出的节点(以可见节点开始，然后是不可见节点)(步骤352)。然后确定SG2中是否存在要处理的任意其它列出的对象(步骤354)。如果不存在，则将控制传递给步骤370。否则，如果存在，则确定SG2节点是否具有应用的循环动画(步骤356)。如果是，则标记为“待出现”并且将控制返回至步骤352。同样地，如果是，则系统可以进行插值，在任何情况下，从SG1获得一个列出的节点(以可见节点开始，然后是不可见节点)(步骤358)。然后确定列表中是否还存在SG1节点(步骤360)。如果是，则检查节点类型(例如，立方体、球体、光、等等)(步骤362)。否则，将控制传递给步骤352。

然后确定是否存在匹配(步骤364)。如果是，根据节点视觉参数来计算匹配百分比，并且仅当当前计算出的匹配百分比高于之前计算出的匹配百分比时，使SG1保存该匹配百分比(步骤366)。否则，确定系统是否处理变换。如果是，则将控制传递给步骤366。否则，将控制返回至步骤358。

在步骤370，遍历SG1并且将具有正百分比的SG2对象(如树中最高的正百分比)作为匹配保留。将SG1中未匹配的对象标记为“待消失”，并且将SG2中未匹配的对象标记为“待出现”(步骤372)。

因此，与实质上使用二进制匹配的图3A的方法300相反，图3B的方法350使用百分比匹配(366)。对于第二SG中的每一个对象来说，该技术计算与第一SG中的每个对象的百分比匹配(依赖于上述匹配参数)。当在SG2中的对象和SG1中的对象之间找到正的百分比时，如果该值高于之前计算出的匹配百分比，则SG1中的对象才记录该值。当处理SG2中的所有对象时，该技术从上至下地遍历(370)SG1对象，并且将SG1树分级中与SG1最高匹配的的SG2对象作为匹配保留。如果在该树级别之下存在匹配，则放弃这些匹配。

针对同时可见的匹配对象，计算过渡的关键帧(步骤320)。针对从SG1至SG2的过渡存在两个选项。将从SG1到SG2的过渡的第一选项是在SG1中创建或者修改来自SG2的标记为“待出现”的元素，在平截体之外，执行该过渡，并然后切换至SG2(在过渡的结束处，两个视觉结果是匹配的)。从SG1到SG2的过渡的第二选项是在SG2中创建来自SG1的标记为“待消失”的元素，同时使来自SG2的“待出现”的元素离开平截体，在过渡的开始处切换至SG2，并且执行该过渡，并且移除较早添加的“待消失”的元素。在实施例中，由于应当在执行过渡之后运行SG2上的效果，因此选择第二选项。从而，可以以SG1使用的并行方式来运行整个过程(如图4所示)，并且尽可能早的做准备。可以在两个选项中考虑一些摄像机/视点设置，这是由于这些设置可能是不同的(例如，聚焦角度)。根据所选选项，当将来自一个场景图的元素添加至另一场景图时，必须执行对象的重缩放和坐标变换。当激活步骤106、206的任一步骤中特征时，应当针对每个渲染步骤来执行激活。

针对每个元素的过渡可以具有不同的插值参数。匹配的可见元素可以使用参数过渡(例如，重新定位、重新定向、改变比例、等等)。应当理解，本发明不对插值技术强加任何限制。即，将对应用哪个插值技术的选择有利地留给实施者。

由于对象的重新定位/改变比例可能暗示了父节点(例如，变换节点)的某些修改，视觉对象的父节点也将具有其自己的时间线。由于父节点的修改可能暗示了视觉节点的兄弟节点的某些修改，在特定情况下，兄弟节点可以具有它们自己的时间线。例如在变换兄弟节点的情况下，这将是适用的。还可以通过下述操作来解决这种情况：通过插入否定父节点修改的时间变换节点；或者更简单地通过在过渡效果期间充分变换该场景图分级以移除变换依赖性。

当匹配对象中的一个不可见时(即，标记为“待出现”或者“待消失”)，计算针对该匹配对象的过渡的关键帧(步骤320)。该步骤可以与步骤114、214并行执行、顺序执行或者在相同函数调用中执行。在其它实施例中，在实现方式允许用户选择冲突模式的情况下(例如，使用“避免”模式以禁止对象彼此相交，或者使用“允许”模式以允许对象的相交)，步骤114和116和/或步骤214和216可以彼此交互。在一些实施例中(例如管理物理引擎的渲染系统)，可以实现第三“交互”模式以提供彼此交互的(例如彼此撞击的)对象。

用于设置场景图过渡的一些示例参数包括但不限于下列。应当理解本发明不对这些参数强加任何限制。即，将对这样参数的选择有利地留给了实施者，并且服从本发明所应用的适用的系统的能力。

用于设置场景图过渡的示例参数涉及自动运行。如果被激活，则只要第一场景图中的效果结束，则过渡将运行。

用于设置场景图过渡的另一示例参数涉及活动摄像机和/或视点过渡。该活动摄像机和/或视点过渡参数可以涉及作为参数的启用/禁用。该活动摄像机和/或视点过渡参数可以涉及作为参数的模式选择。例如，要在两个视点位置之间执行的过渡类型(比如“走”、“飞”、等等)可以用作参数。

用于设置场景图参数的另一示例参数涉及可选相交模式。该相交模式可以涉及，例如过渡期间的下列模式：“允许”、“避免”和/或“交互”，也如本文所描述的，它们可以用作参数。

此外，对于在两个SG中匹配的可见对象来说，用于设置场景图过渡的其它示例参数涉及纹理和/或模式。关于纹理，可以使用下列操作：“融合”、“混合”、“擦除”、和/或“随机”。对于融合和/或混合操作，可以使用混合滤波器参数。对于擦除操作：可以使用图案，或者可以使用溶解作为参数。关于模式，模式可以用来定义待使用的插值的类型(例如，“线性的”)。可以使用的高级模式包括但不限于“变形”、“字符位移”、等等。

此外，对于两个SG中标记为“待出现”或者“待消失”的可见对象而言，用于设置场景图过渡的其它示例参数涉及出现/消失模式、淡入淡出、细度、以及来自/到达位置(分别相对于出现/消失而言)。关于出现/消失模式，可以涉及和/或使用“淡入淡出”和/或“移动”和/或“爆炸”和/或“其它高级效果”和/或“缩放”或者“随机”(系统随机产生模式参数)作为参数。关于淡入淡出，如果在实施例中启用并且选择淡入淡出模式，可以在过渡的开始和结束之间使用并且应用透明因子(对于出现来说是相反的)。关于细度，如果选择细度模式，如爆炸、高级、等等，它们可以用作参数。关于来自/到达，如果选择来自/到达(例如，与移动、爆炸或高级相组合)，这样的位置之一可以用作参数。对象的去往或者来自的“特定位置”(在摄像机平截体中定义位置的情况下，这可能需要与淡入淡出参数一起使用)、或者“随机”(将产生目标摄像机平截体之外的随机位置)、或者“视点”(对象将移向视点位置移动或从视点位置移开)、或者“相反方向”(对象将离开或相视点的方向移动)可以用作参数。相反方向可以与淡入淡出参数一起使用。

在实施例中，每个对象应该当拥有其自己的时间线创建函数(例如，“computeTimelineTo(Target，Parameters)”或“computeTimelineFrom(Source，Parameters)”函数)，这是由于每个对象拥有需要处理的参数列表。该函数将创建用于对象的参数过渡及其值的关键帧。

可以使用上面列出的参数的子部分来用于实施例，但是这将因此移除了功能。

由于新定义的过渡本身也是效果，实施例可以通过添加“速度”或持续时间参数做针对每个参数的附加控制或整体添加过渡来允许自动过渡执行。可以将从一个场景图到另一个场景图的过渡效果表示为时间线，该时间线从获取的开始关键帧开始并且以获取的结束关键帧结束，或者这些获取的关键帧可以用以类似于Grass Valley切换器中使用的“效果溶解^TM”的方式在运行中计算出的插值来表示为两个关键帧。因此，该参数的存在性依赖于在实时上下文中(例如，现场)还是在编辑期间(例如，离线或后制作)采用本发明。

如果选择步骤106、206中任一步骤的特征，则需要针对每个渲染步骤(字段或者帧)来执行该过程。这由图1和2中的可选循环箭头来表示。应当理解，可以重新使用来自之前循环的一些结果，例如，步骤110、210中的视觉元素的列表。

转向图4，一般由参考数字400来指示本发明的方法的示例顺序。顺序400与具有最严格时间限制的“现场”或“广播”事件的情况相对应，该事件。在“编辑”模式或“后制作”情况下，可以以不同方式安排动作的顺序。图4示出了，可以与第一效果的执行并行地开始本发明的方法。此外，图4分别将计算出的过渡的开始和结束表示为SG1的结束和SG2效果的开始，但那两个点在2个场景图上可以是不同状态(在不同时刻)。

转向图5A，分别进一步描述了图1和2的方法100和200的步骤102、202。

转向图5B，分别进一步描述了图1和2的方法100和200的步骤104、204。

转向图5C，分别进一步描述了图1和2的方法100和200的步骤108、110和208、210。

转向图5D，分别进一步描述了图1和2的方法100和200的步骤112、114、116和212、214、216。

转向图5E，分别进一步描述了在瞬间t¹ _end之前或在t¹ _end时的图1和2的方法100和200的步骤112、114和116以及212、214和216。

图5A-5D涉及VRML/X3D类型的场景图结构的使用，不选择步骤106、206的特征，并且单次执行步骤108、110或步骤208、210。

在图5A-5E中，由参考数字501和502分别表示SG1和SG2。此外，使用下列参考数字表示：组505；变换540；盒511；球体512；平行光530；变换540；文本541；视点542；盒543；聚光544、；活动摄像机570；以及视觉对象580。此外，一般由参考数字590代表图例素材。

转向图6，一般由参考数字600来指示能够执行场景图之间自动过渡的示例设备。该设备600包括对象状态确定模块610、对象匹配器620、过渡计算器630、以及过渡组织器640。

对象状态确定模块610确定第一和第二场景图中至少一个活动视点中的对象的相应状态。对象的状态包括针对特定视点的该对象的可见性状态，并且从而可以涉及在过渡处理期间使用的位置、旋转、缩放、等等的变换矩阵的计算。对象匹配器620识别第一和第二场景图中至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。过渡计算器630计算针对所述对象中的匹配对象的过渡。过渡组织器640将过渡组织成用于执行的时间线。

应当理解，尽管针对顺序处理示出了图6的设备600，本领域和相关领域的普通技术人员将容易地认识到，可以针对内部组件连接容易地修改设备600，以允许这里所描述的至少一些步骤的并行处理，同时维持本发明的精神。

此外，应当理解，尽管出于说明和清楚的起见，所示设备600的组件是示为独立的组件，但在一个或更多实施例中，可以将一个或更多元素的一个或更多功能与一个或更多其它元素相结合和/或以其他方式相集成，同时维持本发明的精神。此外，在给出这里提供的本发明的教导的情况下，由本领域和相关领域的普通技术人员可以容易地构思出图6的设备600的这些和其它修改和变型，同时维持本发明的精神。例如，如上所述，可以以硬件、软件和/或其组合来实现图6的组件，同时维持本发明的精神。

还应当理解，本发明的一个或更多实施例可以例如：(1)既可以在实时上下文(例如，现场制作)中使用，也可以在非实时(例如，编辑、预制作或后制作)中使用；(2)根据其中使用了预定设置和用户喜好的上下文，而具有一些预定设置和用户喜好；(3)当设置了设置或喜好时，可以自动进行；和/或(4)根据实现方式的选择，无缝地涉及基本插值计算以及高级插值计算，例如变形。当然，在给出这里提供的本发明的教导的情况下，应当理解，本领域和相关领域普通技术人员可以容易地确定这些和其它应用、实现方式、以及变型，同时维持本发明的精神。

此外，例如当使用与预定设置时，可以自动进行本发明的实施例(与本发明还可以构思的手动实施例相对)。此外，本发明的实施例通过例如确保过渡期间的时间和几何/空间连续性来提供美感过渡。同样地，本发明的实施例比基本过渡技术提供更好的性能优点，这是由于根据本发明的匹配确保了现有元素的重新使用，从而使用较少的存储器并且缩短了渲染时间(由于该时间通常依赖于过渡中元素的数量)。附加地，本发明的实施例提供与处理静态参数集相对的灵活性，这是由于本发明能够处理完全动态的SG结构，并且因此可以在不同上下文中使用(例如，包括但不限于，游戏、计算机图形、现场制作、等等)。此外，本发明的实施例相对于预定动画具有可扩展性，这是由于可以在不同实施例中手动地修改、添加参数，并且根据设备能力和计算资源可以进行改进。

现在将给出本发明的许多附加优点/特征中的一些附加优点/特征的描述，已经在上面提到过这些附加优点/特征中的一些。例如，一个优点/特征是一种用于从第一场景图的至少一个活动视点向第二场景图的至少一个视点过渡的设备。该设备包括对象状态确定装置、对象匹配器、过渡计算器、以及过渡组织器。对象状态确定装置用于确定第一和第二场景图中至少一个活动视点中的对象的相应状态。对象匹配器用于识别第一和第二场景图中至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象。过渡计算器用于计算针对所述对象中的匹配对象的过渡。过渡组织器用于将过渡组织成用于执行的时间线。

另一优点/特征是如上所述的设备，其中，相应状态代表所述对象中的视觉对象的相应可见性状态，所述对象中的视觉对象具有至少一个物理渲染属性。

又一优点/特征是如上所述的设备，其中，过渡组织器至少与确定对象的相应状态、识别所述对象中的匹配对象、以及计算过渡并行地来组过渡织。

又一优点/特征是如上所述的设备，其中，对象匹配器使用匹配准则来识别所述对象中的匹配对象，匹配准则包括可见性状态、元素名称、元素类型、元素参数、元素语义、元素纹理、以及动画存在中的至少一个。

此外，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，对象匹配器使用二进制匹配和基于百分比的匹配中的至少一个。

此外，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，至少一个所述对象中的匹配对象中的至少一个具有在第一和第二场景图之一中至少一个活动视点中的可见性状态，并且具有在第一和第二场景图中的另一个中至少一个活动视点中的不可见性状态。

同样，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，对象匹配器首先对第一和第二场景图中所述对象中的可见对象进行匹配，然后将第二场景图中所述对象中的剩余可见对象与第一场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配，并且然后将第一场景图中所述对象中的剩余可见对象与第二场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配。

附加地，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，对象匹配器使用第一索引来标记第一场景图中所述对象中的其它剩余、不匹配、可见的对象，使用第二索引来标记第二场景图中其它剩余、不匹配、可见的对象。

此外，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，对象匹配器忽略或者使用第三索引来标记第一和第二场景图中所述对象中的剩余、不匹配、不可见的对象。

此外，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，时间线是针对所述对象中的所有匹配对象的单个时间线。

同样，另一优点/特征是如上所述的设备，其中，时间线是多个时间线中的一个，多个时间线中的每一个与所述对象中的匹配对象中相应的一个相对应。

基于这里的教导，相关技术领域中的技术人员可以容易地获知本发明的这些和其他特征及优点。可以理解的是，本发明的教导可以以各种形式的硬件、软件、固件、专用处理器或其组合来实现。

最为优选地，本发明的教导以硬件和软件的组合来实现。此外，软件优选地以有形地体现在程序存储单元上的应用程序来实现。该应用程序可以上载到包括任意适合架构的机器，并由该机器执行。优选地，该机器在具有例如一个或更多个中央处理单元(“CPU”)、随机存取存储器(“RAM”)、以及输入/输出(“I/O”)接口的硬件的计算机平台上实现。该计算机平台还包括操作系统和微指令代码。这里描述的各个过程和功能可以是微指令代码的一部分，或是应用程序的一部分，或是其任何组合，其可以由CPU来执行。另外，可以把各种其他外围单元与计算机平台相连，例如附加的数据存储单元和打印单元。

还可以理解的是，由于附图中描述的某些构成系统的组件和方法优选地以软件来实现，所以系统组件或过程功能块之间的实际连接可能取决于本发明的实践方式而有所不同。在这里给出的教导的前提下，相关技术领域中的技术人员将能够设想本发明的这些和类似的实现或配置。

尽管已经参照附图描述了示意性实施例，然而应当理解，本发明不限于这些特定的实施例，在不背离本发明的范围或精神的前提下，相关技术领域中的技术人员可以实现各种改变和修改。所有这些改变和修改都将被看作落入所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims

1、一种用于从第一场景图中的至少一个活动视点过渡到第二场景图中的至少一个活动视点的设备，所述设备包括：

对象状态确定装置，用于确定所述第一和第二场景图中所述至少一个活动视点中的对象的相应状态；

对象匹配器，用于识别所述第一和第二场景图中所述至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象；

过渡计算器，用于计算针对所述对象中的匹配对象的过渡；以及

过渡组织器，用于将所述过渡组织成用于执行的时间线。

2、根据权利要求1所述的设备，其中，所述相应状态代表所述对象中的视觉对象的相应可见性状态，所述对象中的视觉对象具有至少一个物理渲染属性。

3、根据权利要求1所述的设备，其中，所述过渡组织器至少与确定所述对象的相应状态、识别所述对象中的匹配对象、以及计算所述过渡并行地来组织所述过渡。

4、根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象匹配器使用匹配准则来识别所述对象中的匹配对象，所述匹配准则包括可见性状态、元素名称、元素类型、元素参数、元素语义、元素纹理、以及动画的存在中的至少一个。

5、根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象匹配器使用二进制匹配和基于百分比的匹配中的至少一个。

6、根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象中的匹配对象中的至少一个具有在所述第一和第二场景图之一中所述至少一个活动视点中的可见性状态，并且具有在所述第一和第二场景图的另一个中所述至少一个活动视点中的不可见性状态。

7、根据权利要求1所述的设备，其中，所述对象匹配器首先将所述第一和第二场景图中所述对象中的可见对象进行匹配，然后将所述第二场景图中所述对象中的剩余可见对象和所述第一场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配，并且然后将所述第一场景图中所述对象中的剩余可见对象和所述第二场景图中所述对象的不可见对象进行匹配。

8、根据权利要求7所述的设备，其中，所述对象匹配器使用第一索引来标记所述第一场景图中所述对象中的其它剩余、不匹配、可见的对象，使用第二索引来标记所述第二场景图中的其它剩余、不匹配、可见的对象。

9、根据权利要求8所述的设备，其中，所述对象匹配器忽略或使用第三索引来标记所述第一和第二场景图中所述对象中的剩余、不匹配、不可见的对象。

10、根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间线是针对所述对象中的所有匹配对象的单一时间线。

11、根据权利要求1所述的设备，其中，所述时间线是多个时间线中的一个，所述多个时间线中的每一个与所述对象中的匹配对象中相应的一个相对应。

12、一种用于从第一场景图中的至少一个活动视点过渡到第二场景图中的至少一个活动视点的方法，所述方法包括：

确定所述第一和第二场景图中所述至少一个活动视点中的对象的相应状态；

识别所述第一和第二场景图中所述至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象；

计算针对所述对象中的匹配对象的过渡；以及

将所述过渡组织成用于执行的时间线。

13、根据权利要求12所述的方法，其中，所述相应状态代表所述对象中的视觉对象的相应可见性状态，所述对象中的视觉对象具有至少一个物理渲染属性。

14、根据权利要求12所述的方法，其中，至少与所述确定、所述识别、以及所述计算步骤并行地执行所述组织步骤。

15、根据权利要求12所述的方法，其中，所述识别步骤使用匹配准则，所述匹配准则包括可见性状态、元素名称、元素类型、元素参数、元素语义、元素纹理、以及动画的存在中的至少一个。

16、根据权利要求12所述的方法，其中，所述识别步骤使用二进制匹配和基于百分比的匹配中的至少一个。

17、根据权利要求12所述的方法，其中所述对象中的匹配对象中的至少一个具有在所述第一和第二场景图之一中所述至少一个活动视点中的可见性状态，并且具有在所述第一和所述第二场景图的另一个中所述至少一个活动视点中的不可见性状态。

18、根据权利要求12所述的方法，其中，所述识别步骤包括首先将所述第一和第二场景图中的所述对象中的可见对象进行匹配，然后将所述第二场景图中的所述对象中的剩余的可见对象与所述第一场景图中的所述对象中的不可见对象进行匹配，并且然后将所述第一场景图中的所述对象中的剩余的可见对象与所述第二场景图中的所述对象中的不可见对象进行匹配。

19、根据权利要求18所述的方法，其中，所述识别步骤还包括：使用第一索引来标记所述第一场景图中的所述对象中的其它剩余、不匹配、可见的对象，使用第二索引来标记所述第二场景图中的其它剩余、不匹配、可见的对象。

20、根据权利要求19所述的方法，其中，所述识别步骤还包括忽略或使用第三索引来标记所述第一和第二场景图中所述对象中的剩余、不匹配、不可见的对象。

21、根据权利要求12所述的方法，其中，所述时间线是针对所述对象中的所有匹配对象的单一时间线。

22、根据权利要求12所述的方法，其中，所述时间线是多个时间线中的一个，所述多个时间线中的每一个与所述对象中的匹配对象中相应的一个相对应。

23、一种用于从场景图的第一部分中的至少一个活动视点过渡到所述场景图的第二部分中的至少一个活动视点的设备，所述方法包括：

对象状态确定装置，用于确定所述第一和所述第二部分中所述至少一个活动视点中的对象的相应状态；

对象匹配器，用于识别所述第一和所述第二部分中所述至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象；

过渡组织器，用于将所述过渡组织成用于执行的时间线。

24、根据权利要求23所述的设备，其中，所述相应状态代表所述对象中的视觉对象的相应可见性状态，所述对象中的视觉对象具有至少一个物理渲染属性。

25、根据权利要求23所述的设备，其中，所述过渡组织器(640)至少与确定对象的相应状态、识别所述对象中的匹配对象、以及计算所述过渡并行地组织所述过渡。

26、根据权利要求23所述的设备，其中，所述对象匹配器使用匹配准则来识别所述对象中的匹配对象，所述匹配准则包括可见性状态、元素名称、元素类型、元素参数、元素语义、元素纹理、以及动画的存在中的至少一个。

27、根据权利要求23所述的设备，其中，所述对象匹配器使用二进制匹配和基于百分比的匹配中的至少一个。

28、根据权利要求23所述的设备，其中，所述对象中的匹配对象中的至少一个具有在所述第一和第二部分之一中所述至少一个活动视点中的可见性状态，并且具有在所述第一和第二部分的另一个中所述至少一个活动视点中的不可见性状态。

29、根据权利要求23所述的设备，其中，所述对象匹配器首先将所述第一和第二场景图中的所述对象中的可见对象进行匹配，然后将所述第二场景图中所述对象中的剩余可见对象和所述第一场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配，并且然后将所述第一场景图中所述对象中的剩余可见对象和所述第二场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配。

30、根据权利要求29所述的设备，其中，所述对象匹配器使用第一索引来标记所述第一场景图中所述对象中的其它剩余、不匹配、可见的对象，使用第二索引来标记所述第二场景图中的其它剩余、不匹配、可见的对象。

31、根据权利要求30所述的设备，其中，所述对象匹配器忽略或使用第三索引来标记所述第一和第二场景图中所述对象中的剩余、不匹配、不可见的对象。

32、根据权利要求23所述的设备，其中，所述时间线是针对所述对象中的所有匹配对象的单一时间线。

33、根据权利要求23所述的设备，其中，所述时间线是多个时间线中的一个，所述多个时间线中的每一个与所述对象中的匹配对象中相应的一个相对应。

34、一种用于从场景图的第一部分中的至少一个活动视点过渡到所述场景图的第二部分中的至少一个活动视点的方法，所述方法包括：

确定所述第一和第二部分中所述至少一个活动视点中的对象的相应状态；

识别所述第一和第二部分中所述至少一个活动视点之间所述对象中的匹配对象；

计算针对所述对象中的匹配对象的过渡；以及

将所述过渡组织成用于执行的时间线。

35、根据权利要求34所述的方法，其中，所述相应状态代表所述对象中的视觉对象的相应可见性状态，所述对象中的视觉对象具有至少一个物理渲染属性。

36、根据权利要求34所述的方法，其中，至少与所述确定、所述识别、以及所述计算步骤并行地执行所述组织步骤。

37、根据权利要求34所述的方法，其中，所述识别步骤使用匹配准则，所述匹配准则包括可见性状态、元素名称、元素类型、元素参数、元素语义、元素纹理、以及动画的存在中的至少一个。

38、根据权利要求34所述的方法，其中，所述识别步骤使用二进制匹配和基于百分比的匹配中的至少一个。

39、根据权利要求34所述的方法，其中，所述对象中的匹配对象中的至少一个具有在所述第一和第二场景图之一中所述至少一个活动视点中的可见性状态，并且具有在所述第一和所述第二场景图的另一个中所述至少一个活动视点中的不可见性状态。

40、根据权利要求34所述的方法，其中，所述识别步骤包括首先将所述第一和第二场景图中所述对象中的可见对象进行匹配，然后将所述第二场景图中所述对象中的剩余可见对象与所述第一场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配，并且然后将所述第一场景图中所述对象中的剩余可见对象与所述第二场景图中所述对象中的不可见对象进行匹配。

41、根据权利要求40所述的方法，其中所述识别步骤还包括使用第一索引来标记所述第一场景图中所述对象中的其它剩余、不匹配、可见的对象，使用第二索引来标记所述第二场景图中的其它剩余、不匹配、可见的对象。

42、根据权利要求41所述的方法，其中，所述识别步骤还包括：忽略或者使用第三索引来标记所述第一和第二场景图中所述对象中的剩余、不匹配、不可见的对象。

43、根据权利要求34所述的方法，其中，所述时间线是针对所述对象中的所有匹配对象的单一时间线。

44、根据权利要求34所述的方法，其中，所述时间线是多个时间线中的一个，所述多个时间线中的每一个与所述对象中的匹配对象中相应的一个相对应。