CN1350266A - 通过平面多边形到多面体的数据转换进行立体绘图的设备及其方法 - Google Patents

通过平面多边形到多面体的数据转换进行立体绘图的设备及其方法 Download PDF

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Abstract

2D/3D转换单元(2),通过以平面多边形数据的Y坐标值替代多面体数据的Z坐标值,以“0”替代多面体数据的Y坐标值的方式,将平面多边形数据转换成多面体数据。并且,绘图单元(4)根据由2D/3D转换单元(2)所转换的多面体数据绘制立体图。由于2D/3D转换单元(2)只是以简单的坐标值替代方式从平面多边形数据生成多面体数据,因此不需要进行为生成多面体数据的复杂运算,从而立体绘图设备便可以高速绘制立体图。

Description

通过平面多边形到多面体的数据转换 进行立体绘图的设备及其方法
技术领域
本发明涉及立体绘图技术，具体而言，本发明的内容涉及：通过平面多边形到多面体的数据转换进行立体绘图的设备及方法，以及多面体数据的记录介质。
背景技术
近来，为了能在汽车驾驶系统及其它类似系统上输出真实细腻的图像，可对立体图像进行高速处理的立体绘图设备已不断得到使用。在传统平面绘图设备上，采用不含纵深Z值信息的平面图形数据。因此，当立体绘图设备采用传统平面绘图设备所采用的平面图形数据绘制立体图形时，在进行跟鸟瞰图一样的斜向投影之前，必须进行受绘体坐标旋转处理等的运算操作，以便将平面绘图数据转换为立体绘图数据。
但是，上述受绘体坐标旋转处理等操作所需计算量大，会使绘图速度降低。
发明内容
本发明的目的在于提供可实现平面多边形数据到多面体数据高速转换的立体绘图设备及方法。
本发明的目的还在于提供可记录由平面多边形数据生成的多面体数据的记录介质，以实现立体绘图设备的高速立体绘图。
一方面，本发明的立体绘图设备包括：通过将平面多边形数据的X坐标值代入多面体数据的X坐标值、将平面多边形数据的Y坐标值代入多面体数据的Z坐标值、以及将一给定值代入多面体数据的Y坐标值的方式，把平面多边形数据转换为多面体数据的转换单元；以及根据由转换单元所生成的多面体数据绘制立体图的绘图单元。
由于转换单元仅以坐标值替代的简单方式从平面多边形数据生成多面体数据，因此不必进行生成多面体数据的复杂的运算处理，立体绘图设备便可高速进行立体图的绘制。
另一方面，本发明的立体绘图方法包括：通过将平面多边形数据的X坐标值代入多面体数据的X坐标值、将平面多边形数据的Y坐标值代入多面体数据的Z坐标值以及将一给定值代入多面体数据的Y坐标值的方式，将平面多边形数据转换成多面体数据的步骤，和依据所生成的多面体数据绘制立体图的步骤。
由于多面体数据只是以简单的坐标值替代方式由平面多边形数据生成的，因此不必进行为生成多面体数据的复杂的运算处理，便可高速绘制立体图。
再一方面，记录从平面多边形数据生成的多面体数据的计算机可读取的记录介质，多面体数据包括以平面多边形数据的X坐标值代替多面体数据的X坐标值、以平面多边形数据的Y坐标值代替多面体数据的Z坐标值以及以一给定值代替多面体数据的Y坐标值的多个多面体数据。
因此，不必变更传统的立体绘图设备，便可以高速绘制立体图。
本发明的上述及其它目的、特点、侧重面和优点可从以下的详述通过结合附图将更清楚地看到。
附图说明
图1是本发明实施方式1的立体绘图设备的结构示意框图。
图2是绘图单元4详细结构的说明框图。
图3A和3B是基于本发明实施方式1立体绘图设备的多面体绘制的说明图。
图4是本发明实施方式2的立体绘图设备结构的示意框图。
图5是本发明实施方式3的立体绘图设备结构的示意框图。
实施方式
实施方式1
图1是本发明实施方式1的立体绘图设备的结构示意框图。该立体绘图设备包括：可将平面(2D)多边形数据1转换为多面体(3D)数据3的2D/3D转换设备2，和依据2D/3D转换设备2所生成的多面体数据3进行绘图的绘图单元4。
平面多边形数据1由X坐标值和Y坐标值所定义，不具有表示纵深的Z值。2D/3D转换设备2，以平面多边形数据1的Y坐标值替代代表纵深的多面体数据3的Z坐标值，以“0”替代多面体数据3的Y坐标值。同时，平面多边形数据1的X坐标值无变化地作为多面体数据3的X坐标值使用。
图2是图1所示的绘图单元4详细结构的说明框图。绘图单元4包括：对多面体数据3进行一系列几何运算的几何运算单元5；依据从几何运算单元5输出的运算处理后的顶点数据进行一系列绘图处理的立体绘图单元6；以帧图像方式存贮由立体绘图单元6生成的象素数据的象素存贮器7；显示存贮在象素存贮器7中象素数据的显示单元8。
几何运算单元5对多面体数据3进行几何运算，并向视见区输出构成被坐标转换的原物体每个多边形的顶点数据，例如顶点坐标数据。
立体绘图单元6依据从几何运算单元5输出的顶点坐标数据，生成构成原物体每个多边形的象素数据，并将生成的象素数据写入象素存贮器7。每当由立体绘图单元6写入相当于1帧的象素数据时，显示单元8便从象素存贮器7读取象素数据，并连续显示。
几何运算单元5包括：造型变换/可见区变换单元51，用于在造型坐标系中定义应绘制的立体形状，并将在造型坐标系中所定义的立体形状变换为完全坐标系的方式，从而将该形状置入一空间内，进而确定视见区位置和可视线方向等的立体形状的投影条件，变换为可视区中的立体形状；光线计算单元52，用于计算通过造型变换/可见区变换单元51变换了的立体形状的光线亮度；透视变换/视见区变换单元53，用于对成为目标的立体形状进行透视变换，对可视区进行视见区变换。
另外，立体绘图单元6包括：多边形建立单元61，用于计算多边形顶点坐标的差分并输出多边形顶点间的倾斜度；边缘生成单元62，用于参照从多边形建立单元61输出的多边形顶点间的倾斜度，以便在多边形顶点间生成边缘；扫描线变换单元63，用于将各个多边形根据边缘生成单元62所生成的多边形的边缘，转换为象素组；象素生成单元64，用于生成每个多边形内的象素数据；裁减测试单元65，用于删除未进入显示范围的象素；模板测试单元66，用于确定每个象素是否成为了绘图目标；Z比较单元67，用于比较多边形的Z值，以确定是否是应该绘制在显示图像平面上的多边形；α混合单元68，用于参照代表透明度的α值合成前后多边形的颜色数据。
图3A和3B对如何显示由平面多边形数据生成的多面体数据进行了图示说明。图3A表示无更改的平面多边形数据，每个多边形都依据X坐标值和Y坐标值被显示。图3B表示在立体空间内的平面上所显示的平面多边形数据。如图3B所示，X坐标值代表横向坐标位置信息，Z坐标值代表纵深方向位置信息，而代表高度方向位置信息的Y坐标值被设为“0”。
因此，通过上述方式进行变换，可将平面多边形数据转换为多面体数据。通过使绘图单元4利用所转换的多面体数据进行绘制，可以获得图3B所示的多面体显示。这里，图3A所示的平面多边形数据坐标值21a、22a和23a，被转换为图3B所示的多面体数据坐标值21b、22b和23b。同时，虽然用“0”替代了多面体数据的Y坐标值，用其它的给定值替代多面体数据的Y坐标值也可以。
如上所述，采用本实施方式的立体绘图设备，2D/3D转换单元2可将平面多边形数据转换为多面体数据，因而，可用立体绘图单元4方便地绘制多面体。此外，2D/3D转换单元2，因为是通过以平面多边形数据1的Y坐标值替代表示多面体数据的深度的Z坐标值，和以“0”替代Y坐标值的方式生成多面体数据，因此就不必进行复杂的运算处理，从而提高了立体绘图设备的处理速度。
实施方式2
图4是本发明实施方式2的立体绘图设备结构的示意框图。该立体绘图设备包括：数据读取单元10，用于从记录介质9读取多面体数据；绘图单元4，用于绘制由数据读取单元10所读取的多面体数据。另外，绘图单元4与在实施方式1中的说明内容完全相同，因此不另加详述。
2D/3D转换单元2，将平面多边形数据1转换为多面体数据3，并将数据3记录到记录介质9上。该记录介质9，包括CD-ROM(Compact Disc-Read Only Memory)、磁光盘、存贮卡等介质。数据读取单元10，是为从记录介质9读取多面体数据的机构，例如，如果记录介质9是CD-ROM的话，则它相当于CD-ROM驱动器。毋庸质疑，记录介质9可以与立体绘图设备分开单独生产和投放市场。
如上所述，根据本实施方式的立体绘图设备，2D/3D转换单元2将平面多边形数据1转换成多面体数据3，并将数据3记录在记录介质9上，这样就不需要为生成多面体数据而进行复杂的计算处理，从而使提高立体绘图设备的处理速度成为可能。此外，传统的立体绘图设备不用加改动便可用于高速立体绘图。
实施方式3
图5是本发明实施方式3的立体绘图设备结构的示意框图。该立体绘图设备包括：数据读取单元10，用于从记录介质9读取平面多边形数据1；2D/3D转换单元2，用于将由数据读取单元10所读取的平面多边形数据1转换为多面体数据3；绘图单元4，用于依据多面体数据3绘制多面体。另外，本实施方式的绘图单元4与实施方式1的说明完全相同，因此，不另加详述。
2D/3D转换单元2，将由数据读取单元10所读取的平面多边形数据1转换为多面体数据3，并将数据3输出到绘图单元4。记录介质9，包括CD-ROM、磁光盘、存贮卡等的介质。数据读取单元10，是从记录介质9读取多面体数据的机构，例如，如果记录介质9是CD-ROM，则它就相当于CD-ROM驱动器。这里，记录介质9相当于记录平面多边形数据的传统记录介质。
如上所述，根据本实施方式的立体绘图设备，2D/3D转换单元2将平面多边形数据1转换为多面体数据3，并将数据3输出到绘图单元4，这样就不必为生成多面体数据而进行复杂的运算处理，从而使立体绘图设备的处理速度得以提高。此外，由于数据读取单元10读取记录在记录介质9的平面多边形数据，因此记录平面多边形数据的传统记录介质仍可以使用。
虽然对本发明作了详细的文字和插图说明，但我们清楚地知道所采用的只是图解和举例方式，而不是限制方式。本发明的精神和应用范围只受后附各权利要求条款的限制。

Claims (9)

1.一种立体绘图设备，包括
转换单元(2)，用于通过以平面多边形数据的X坐标值替代多面体数据的X坐标值、以平面多边形数据的Y坐标值替代多面体数据的Z坐标值、和以一给定值替代多面体数据的Y坐标值的方式，将平面多边形数据转换成多面体数据；
绘图单元(4)，用于依据由所述转换单元(2)而获得的多面体数据绘制立体图。
2.权利要求1记载的立体绘图设备，其特征在于：
所述绘图单元(4)包括
几何运算单元(5)，用于生成多面体的顶点数据；
立体绘图单元(6)，用于以由所述几何运算单元(5)所生成的多面体顶点数据为基础绘制所述多面体。
3.权利要求1记载的立体绘图设备，其特征在于：
所述立体绘图设备还包括
读取单元(10)，用于读取记录在记录介质(9)的所述平面多边形数据，并将读取的数据输出到所述转换单元(2)。
4.权利要求3记载的立体绘图设备，其特征在于：
所述绘图单元(4)包括
几何运算单元(5)，用于生成多面体的顶点数据；
立体绘图单元(6)，用于以由所述几何运算单元(5)所生成的多面体顶点数据为基础绘制所述多面体。
5.一种立体绘图方法，包括以下步骤：
转换步骤，通过以平面多边形数据的X坐标值替代多面体数据的X坐标值、以平面多边形数据的Y坐标值替代多面体数据的Z坐标值、以及以一给定值替代多面体数据的Y坐标值的方式，将平面多边形数据转换成多面体数据；
绘制立体图形步骤，依据所述得到的多面体数据绘制立体图形。
6.权利要求5记载的立体绘图方法，其特征在于：
所述绘制立体图形步骤包括
生成多面体顶点数据的步骤；
以所述生成的多面体顶点数据为基础，绘制所述多面体的步骤。
7.权利要求5记载的立体绘图方法，其特征在于：
所述立体绘图方法还包括
在所述转换步骤前，读取记录介质中所记录的平面多边形数据。
8.权利要求7记载的立体绘图方法，其特征在于：
所述绘制立体图形步骤包括
生成多面体顶点数据的步骤；
以所述生成的多面体顶点数据为基础，绘制所述多面体的步骤。
9.一种记录从平面多边形数据生成的多面体数据的计算机可读取的记录介质，其中
所述多面体数据包括以平面多边形数据的X坐标值替代多面体数据的X坐标值、以平面多边形数据的Y坐标值替代多面体数据的Z坐标值，以一给定值替代多面体数据的Y坐标值的大量的多面体数据。
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