CN102739998A - 一种三维空间中空间变换的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种三维空间中空间变换的实现方法，具体包括：根据物体世界空间属性值计算世界矩阵；根据摄像机参数建立观察矩阵和投影矩阵；对经过矩阵变换的像素值做透视除法并转到屏幕的坐标；以相邻两行和两列的四个像素为单位，寻找转到屏幕坐标后的上述四个像素的最大包围盒并填充此包围盒。通过本发明可以实现二维物体在三维空间中的变换并且是基于像素级别实现的三维空间变换。
Description
技术领域
本发明涉及广电领域的字幕制作技术领域，尤其涉及一种三维空间中空间变换的实现方法。
背景技术
目前字幕机已经在新闻类，财经类，体育类，综艺类，谈话类，电视剧制作等节目中得到广泛运用。
字幕机一般是由PC加上专业的字幕叠加卡和相应的软件组成，用来在视频信号上叠加图文字幕。它的特点是：叠加实时，无须生成，色彩鲜艳，信号损失小.适合于电视台叠加台标，角标，左飞广告等。
字幕系统的模块组成：图元的创作，图元的静态渲染，图元的操作，图元的动态播出属性等等。其中图元的操作和图元的动态播出都会有空间变换相关模块的实现，以形成多样的空间姿态。
简单的二维空间变换包括平移，缩放，或绕中心的旋转，不能实现真实的三维空间效果。
目前，实现三维的空间变换都是基于GPU(Graphic Processing Unit，图形处理器)渲染引擎的，并且搭建GPU整个渲染引擎较复杂。
发明内容
为了解决上述现有技术的缺点，本发明的主要目的是实现一个基于CPU计算的二维物体在三维空间中的空间变换，也就是在像素级别实现三维的空间变换。
为了达到上述目的，本发明提供了一种三维空间中空间变换的实现方法，具体包括：
根据物体世界空间属性值计算世界矩阵；
根据摄像机参数建立观察矩阵和投影矩阵；
对经过矩阵变换的像素值做透视除法并转到屏幕的坐标；
以相邻两行和两列的四个像素为单位，寻找转到屏幕坐标后的上述四个像素的最大包围盒并填充此包围盒。
本发明提供的三维空间中的空间变换的实现方法可以实现二维物体在三维空间中的变换并且是基于像素级别实现的三维空间变换。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的一种三维空间中空间变换的实现方法的步骤图；
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实现物体在三维空间中的空间变换的效果，采用如图1所示三维空间中空间变换实现的方法，具体为：
步骤S1：根据物体在世界空间中的空间变换属性值计算世界矩阵。物体在世界空间中进行的空间变换属性一般包括平移，旋转和缩放等，所述计算世界矩阵就是根据物体在世界空间中的平移，旋转，缩放和中心等属性值进行计算的。
步骤S2：根据摄像机相关参数建立观察矩阵和投影矩阵。
步骤S3：根据步骤S1和S2计算得到的世界矩阵，观察矩阵和投影矩阵分别计算针对每个像素经过上述矩阵变换的像素值。
步骤S4：对步骤S3中经过矩阵变换的像素值做透视除法，然后根据屏幕分辨率转到屏幕的坐标。
步骤S5：以相邻两行和两列的四个像素为单位，寻找转到屏幕坐标后的上述四个像素的最大包围盒并填充此包围盒。填充包围盒的方法步骤如下：
步骤S51：对包围盒内的每个像素，首先判断是否在步骤S5中计算后的四个像素围成的区域内，如果否，则不进行下述计算。如果在四个像素围成的区域内，计算此像素与四个像素的距离，然后根据所述距离分配这四个像素的权重，距离近则权重大。
步骤S52：获取步骤S5中四个像素的颜色并与步骤S51中的权重相加，得到当前像素的颜色完成包围盒的填充。
步骤S6：按照步骤S5的方法完成所有四个像素为单位的包围盒的填充，实现二维物体经过三维物体空间变换后的渲染。
当所有包围盒填充完毕后就能够实现二维物体按给定的缩放平移旋转等的空间姿态。当上述空间变换作用于物体就能看到真实的三维空间效果。也就是最后把物体渲染出来才能看到空间变换的值是否起作用了。
本发明提供的三维空间中的空间变换的实现方法可以实现二维物体在三维空间中的变换并且是基于像素级别实现的三维空间变换。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可以通过软件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本发明的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述的方法。
以上所述，仅为本发明的一个最佳具体实施例，但本发明的特征并不局限于此，任何熟悉该项技术的人在本发明领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在以下本发明的申请专利范围中。
Claims (5)
1.一种三维空间中空间变换的实现方法，其特征在于，具体包括：
根据物体世界空间属性值计算世界矩阵；
根据摄像机参数建立观察矩阵和投影矩阵；
对经过矩阵变换的像素值做透视除法并转到屏幕的坐标；
以相邻两行和两列的四个像素为单位，寻找转到屏幕坐标后的上述四个像素的最大包围盒并填充此包围盒。
2.如权利要求1所述的三维空间中空间变换的实现方法，其特征在于，所述像素值是经过世界矩阵，观察矩阵和投影矩阵计算得到。
3.如权利要求1所述的三维空间中空间变换的实现方法，其特征在于，所述转到屏幕的坐标是根据屏幕分辨率得到的。
4.如权利要求1所述的三维空间中空间变换的实现方法，其特征在于，所述填充包围盒的方法为：
对包围盒内且在计算后的四个像素围成的区域内的每个像素，计算所述像素与四个像素的距离，然后根据所述距离分配这四个像素的权重；
获取四个像素的颜色并与所述权重相加，得到当前像素的颜色完成包围盒的填充。
5.如权利要求4所述的三维空间中空间变换的实现方法，其特征在于，在进行包围盒填充之前需要判断包围盒内的每个像素是否在四个像素围成的区域内，如果像素不在所述区域内则不进行计算所述像素与四个像素的距离；如果像素在所述区域内则计算所述像素与四个像素的距离。
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