CN1351736A - 产生轮廓的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明利用一种轮廓产生方法对实物设置向外的正交向量,对用于加入轮廓的物体设置向内的正交向量,另外把用于加入轮廓的物体制作得比实物大,并使它们重叠,这样就可以在不增加CPU负荷的情况下即刻获得加入了轮廓的图像。

Description

产生轮廓的方法和设备

发明背景

发明领域

本发明涉及一种把轮廓加到计算机图形中的物体上的技术。

相关技术的描述

在传统上，使用多边形的画图法已经被用于以较简单的方式产生虚拟三维图像。尤其是在游戏系统中，由于必须根据玩者的操作信息即刻产生三维图像，所以采用上述使用多边形的图像产生方法。

已知使用多边形的图像产生方法按照以下的步骤进行：

步骤1：把物体分成多边形区，从而形成多边形顶点数据(x，y，z)集合的物体数据。

步骤2：设置上述物体数据的图案，即纹理(texture)数据。

步骤3：根据操作信息设置玩者的视点，并根据该视点改变上述物体数据中每个多边形顶点数据的坐标值。

步骤4：根据与设定光源的距离设置每个多边形顶点数据的亮度。

步骤5：所确定的多边形顶点数据以预定的单位(例如每帧)由二维数据取代。这通常被称作透视转换。

步骤6：经透视转换之后的数据是二维多边形数据，其坐标值仅为x和y。

步骤7：把纹理数据赋予上述每个多边形，即颜色和图案被设置在由多边形数据表示的相应存储区。这通常被称作纹理映射。

步骤8：读出保存在存储器中的图像数据，并显示在电视监视器上。

这样，通过利用上述处理过程，进行简单的处理就可获得三维图像。

近来已有使用上述多边形将轮廓加到物体上的需求。这是因为加入轮廓可获得新的视觉效果。但是迄今为止，利用多边形把轮廓加到物体上的处理并未得以实施。其原因在于，为了使用多边形把轮廓加到物体上，必须检测每个多边形的边缘，即每个多边形区域的边线。将此边缘检测处理插入上述步骤中会使处理量变得非常大，这将在响应玩者的操作时引起恶化，并使游戏不切实际。

                       发明概述

因此，本发明的目的就是提供一种技术，从而以简单的处理就可以使用多边形把轮廓加到物体上。

本发明是为了达到上述目的而形成的，它具有以下的具体发明特征。

根据本发明的轮廓产生数据的产生方法包括一个根据输入参数产生用以产生轮廓的物体的步骤，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，并且该物体要比实物大。

用于产生轮廓的物体可具有设置为指向内的正交向量，且参数至少可包括正交向量数据和表示实物大小的数据。

根据本发明的轮廓产生物体的产生设备包括：参数输入装置，用于至少输入正交向量数据以及表示从自身向外设置正交向量的实物之大小的数据；以及轮廓产生物体数据产生装置，根据来自参数输入装置的数据产生用以产生轮廓的物体，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，且该物体比实物大。

根据本发明的轮廓产生物体记录系统包括：参数输入装置，用于至少输入正交向量数据以及表示从自身向外设置正交向量的实物之大小的数据；轮廓产生物体数据产生装置，根据来自参数输入装置的数据产生用于产生轮廓的物体，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，且该物体比实物大；以及创作(authoring)装置，用于把实物数据和轮廓产生物体数据记录到主盘(master)上以用于产生计算机可读计算机可执行介质。

根据本发明产生轮廓产生物体的计算机可读计算机可执行介质以机算机可读计算机可执行的方式存储以下数据：从自身向外设置正交向量的实物数据；用于产生轮廓的物体数据，该物体与实物呈同位相似关系，且该物体比实物大；以及使用物体数据的程序数据。

根据本发明的娱乐系统包括：读出装置，用于从计算机可读计算机可执行介质读出数据；操作装置，用于输入各类操作信息；CPU，用于根据从计算机可读计算机可执行介质读出的程序数据以及从操作装置输入的操作信息执行处理；图形处理装置，用于根据CPU的命令产生图像；以及输出装置，用于把来自图形处理装置的输出图像显示在电视监视器上；其中该图形处理装置根据从自身向外设置正交向量的实物数据以及用于产生轮廓的物体数据产生实物的轮廓，该物体与实物呈同位相似关系，且该物体比实物大，数据已被存储在计算机可读计算机可执行介质中，这样，根据轮廓产生数据可把轮廓加到物体上。

                     附图简述

图1A-1F是用于描述根据正交线着色的概念图，其中；

图1A是表示向外正交线的说明图；

图1B是表示根据向外正交线着色的说明图；

图1C是表示向内正交线的说明图；

图1D是表示根据向内正交线着色的说明图；

图1E是表示立方体外表面的展开图；及

图1F是表示立方体内表面的展开图。

图2是表示轮廓形成的概念图，其中；

图2A是表示以向外正交线设置的实物OB1的说明图；

图2B是表示以向内正交线设置以用于形成大于实物OB1的轮廓的物体OB2的说明图；

图2C是表示以向内正交线设置的物体OB2的外表面未着色的说明图；以及

图2D表示已变成轮廓的物体OB2的说明图，考虑到与物体OB1的差异而进行着色。

图3是表示使用图2所示方法画出的物体实例的说明图；

图4是表示一种用于产生轮廓产生物体并将其记录在计算机可读计算机可执行介质中的系统的框图；

图5A-5B是表示加入轮廓并由图4所示系统记录的物体的数据结构例图，其中；

图5A表示实物数据的格式图；及

图5B表示轮廓产生物体数据的格式图；以及

图6是表示一种娱乐系统的实例框图，该娱乐系统用于显示具有图5中示出的所加轮廓的物体。

                  优选实施例的描述

参考附图，下面将详细描述根据本发明的轮廓产生数据的产生方法、设备、记录系统、计算机可读计算机可执行介质和娱乐系统的实施例。

本发明的要点在于，要添加轮廓的实物以及用于添加轮廓(该物体与实物呈同位相似关系且比实物大)的物体重叠，另外，对这些物体设置的正交向量的方向不同。

现在参考图1A-1F描述正交向量与着色之间的关系。

图1A表示一特定物体。如图1A所示，针对该物体的可见面a1、b1和c1可设置向外的正交向量N。向外一词意味着从物体向外，这样则面向玩者，即视点。

如图1B所示，颜色被加到已设置向外正交向量N的该物体的外表面a1、b1和c1。如图1B所示，该物体不透明，因而其内部不可见。举例来说，这就象在看以红色涂料涂满的方盒。

在图1C中，针对物体的可见面a1、b1和c1可设置向内的正交向量N。向内一词意味着面向物体内部，这样就远离玩者，即视点。

如图1D所示，颜色被加到已设置向内正交向量N的该物体的内表面a2、b2、c2、d2、e2和f2。此时，颜色未加到该物体的外表面a1、b1、c1、d1、e1和f1上。如图1D所示，内部的颜色是透过来着色的透明外表面看到的。举例来说，这就像在看只在内部涂满红色涂料的方玻璃盒。

图1E-1F以硬纸盒为例对此进行说明。图1E是硬纸盒的外表面，图1F是硬纸盒的内表面。内表面着色而外表面未着色。如图1D所示，在电视监视器上表示这种状态是透过未着色的透明外表面显示着色的内表面。

本发明人已注意到了这一点，并想出一个方案，即对实物设置向外的正交向量，对用于添加轮廓的物体设置向内的正交向量，另外还要使添加轮廓之用的物体比实物大，并把它们重叠。

接着将参考图2A-2D描述添加轮廓的方法。

如图2A所示，首先对实物的每个面设置向外的正交向量N。

如图2B所示，接着产生轮廓产生物体OB2，它与实物OB1呈同位相似关系且比实物OB1大，并对轮廓产生物体OB2的每个面设置向内的正交向量N。相应地，事先规定的颜色、图案等纹理映射到实物OB1的外表面，并且把轮廓产生物体OB2的内表面设置为用于产生轮廓的预定颜色。

如图2C所示，当两个物体OB1和OB2重叠时，轮廓产生物体OB2和实物OB1的重叠部分的实物OB1的部分是全部以已经映射到实物OB1的预定颜色、图案等纹理的状态来显示的，而其余部分，即未与实物OB1重叠的轮廓产生物体OB2的部分如图2D所示全部以预定的颜色显示。在本例中的颜色为黑色，而且这部分变为轮廓。在此，重要的是轮廓产生物体OB2的外表面是透明的，因此才显示涂上黑色的轮廓产生物体OB2的内表面，而且这被看作是轮廓。

图3是一个显示实例，其中上述轮廓产生方法已被应用到真实人物上。由图3可以理解，与以多边形形成的正常人物相比，加入轮廓在视觉上具有极大的差异。

接下来，参考图4将描述一个记录系统，该系统用于产生上述轮廓产生物体，并将其与实物和程序数据一起记录在主盘上，并通过该主盘制造计算机可读计算机可执行介质。

参数输入装置1至少执行以下操作，如规定实物数据的每个多边形顶点数据、设置所产生物体的每个面的正交向量、规定与实物的同位相似关系以及与实物的大小比例等。使用了键盘、鼠标、数字化转换器等。

轮廓产生物体数据产生装置2根据参数输入装置1输入的参数产生轮廓产生物体数据，即关于正交向量的方向以及与实物的大小比例的数据。

创作装置3用于以预定的格式把实物数据、轮廓产生物体数据、纹理数据、程序数据等记录到主盘上。在此，创作装置3包括用于制造主盘的寄存器处理系统等，如CD-ROM和光刻机(stamper)。计算机可读计算机可执行介质4由光刻机从玻璃主盘刻录。

接下来将描述主要涉及轮廓产生物体数据产生装置2的操作。

实物的多边形顶点数据按顺序经参数输入装置1输入。一旦输入了所有的实物数据，并对所有多边形设置向外的正交向量，则开始轮廓产生物体产生处理。与实物的大小比例数据经参数输入装置1输入。一旦输入该值，则轮廓产生物体数据产生装置2执行计算处理，以把实物的每个多边形顶点数据(x，y，z)的值变为基于上述比例数据的值，并且轮廓产生物体根据新选择的多边形顶点数据产生。

图5表示实物的每个单位的数据以及轮廓产生物体的每个单位的数据。

如图5所示，实物的每个单位的数据以及轮廓产生物体的每个单位的数据均由多边形顶点数据、正交线数据、用于规定颜色的CLUT(颜色检测表)、纹理号数据等构成。

这些数据组之间的差别是这样的。与实物的每个单位数据的多边形顶点数据的值x，y和z(见图5A)相比，轮廓产生物体的每个单位数据的多边形顶点数据的值x，y和z(见图5B)已分别增加或减少±α、±β及±γ。使用“±”的原因在于：在X轴上，屏幕左方向的增加将减小该值；在y轴上，屏幕向下方向上的增加将减小该值；而在Z轴上，屏幕纵深方向上的增加将减小该值。

另一个差异是：当实物的每单位数据的正交线数据的值为“+”时(见图5A)，亦即由正交线数据表示的正交向量的方向为向外时，轮廓产生物体的每单位数据的正交线数据的值为“-”(见图5B)，亦即由正交线数据表示的正交向量方向是向内的。如上所述，在正交向量的方向向外的情况下，向外的面着色，而在正交向量的方向向内的情况下，向内的面着色。

如上所述，创作装置3以比特流的形式把图5所示的每个单位的数据组与程序数据、纹理数据等一起记录在主盘中。

图6表示一个娱乐系统的例子，该系统读取计算机可读计算机可执行介质4中记录的程序数据，根据该程序数据和来自操作装置9的操作信息画出物体，并根据实物数据和轮廓产生物体数据把轮廓加到物体上。

图6所示的娱乐系统的配置要使由控制、数据和地址总线构成的总线8与CPU7连接，而且与该总线8连接的有：读出装置5，如光驱；主存储器6；操作装置9，如控制器、键盘等；图形处理装置10，根据CPU7提供的命令，使经过透视转换后的物体经过纹理映射处理，以便产生显示用的图像数据；输出装置11，用于把在此处理的图像数据转换为标准电视信号，如NTSC或PAL；电视监视器12，用于在其显示屏上把来自输出装置的图像信号显示为图像；D/A转换器13，用于把数字音频信号转换为模拟音频信号；放大电路14，用于对来自D/A转换器13的模拟音频信号进行电流放大；以及扬声器15，用于把来自放大电路14的音频信号作为音频输出。

接下来将描述其操作。

一旦计算机可读计算机可执行介质4装到娱乐系统中，则程序数据、实物数据、轮廓产生物体数据、纹理数据等由读出装置5读出。在读出的数据当中，程序数据、实物数据和轮廓产生物体数据均存储在主存储器6中，而纹理数据则保存在图形处理装置10中。

玩者对操作装置9进行操作将使其操作信息(如移动物体的信息)经总线8提供给CPU7。CPU7根据上述操作信息确定视点，并根据该视点改变实物数据的每组多边形顶点数据。同时，CPU7还改变轮廓产生物体数据的每组多边形顶点数据。接下来，根据事先确定的光源位置执行光源计算可获得每个多边形顶点的亮度。

接下来执行从三维数据到二维数据的透视转换处理。相应地，实物及轮廓产生物体的多边形顶点数据仅由x和y构成。

接着，CPU7把经过透视转换的轮廓产生物体的多边形顶点数据(x，y)、正交线数据和CLUT提供给图形处理装置10。随后，CPU7把经过透视转换的实物的多边形顶点数据(x，y)、正交线数据、CLUT和纹理号数据提供给图形处理装置10。

图形处理装置10把轮廓产生物体的多边形区域设置到内部帧缓冲器，并且还根据CLUT进行轮廓的着色。此时，由于由正交线数据表示的正交向量的方向指向内，所以CPU7并不把该物体的外表面着色，而仅将规定用于轮廓的颜色加到其内表面上。

利用相同的方式，图形处理装置10把实物的多边形区域设置到内部帧缓冲器，并根据纹理号数据映射纹理，并根据CLUT进行着色。此时，因为由正交线数据表示的正交向量的方向指向外，所以CPU7把颜色加到实物的外表面上。

相应地，具有加到实物上的轮廓的图像在帧缓冲器中画出。这个图像数据提供至输出装置11并转换为图像信号，随后提供给电视监视器12并在其显示屏上显示为图象。

如上所述，根据本实施例对实物设置向外的正交向量，对用于加入轮廓的物体设置向内的正交向量，并将用以加入轮廓的物体制作得比实物大，并把它们重叠，这样可以在不增加CPU7负荷的情况下即刻获得添加了轮廓的图像，其优点是因为在游戏等中能够以良好的响应获得添加了轮廓的图象。

如上所述，根据本发明对实物设置向外的正交向量，对用于加入轮廓的物体设置向内的正交向量，另外将用于加入轮廓的物体制作得比实物大，并把它们重叠，由此获得的优点是：不必增加控制系统的负荷就可以即刻获得添加了轮廓的图像。

Claims (11)

1.一种轮廓产生数据的产生方法，包括一个根据输入参数产生用以产生轮廓的物体的步骤，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，且该物体要比所述实物大。

2.根据权利要求1的轮廓产生数据的产生方法，其中用于产生轮廓的所述物体具有设置为指向内的正交向量。

3.根据权利要求1的轮廓产生数据的产生方法，其中所述参数至少包括正交向量数据和表示所述实物大小的数据。

4.一种轮廓产生数据的产生设备，包括：

参数输入装置，用于至少输入正交向量数据以及表示从自身向外设置正交向量的实物之大小的数据；以及

轮廓产生物体数据产生装置，根据来自所述参数输入装置的所述数据产生用以产生轮廓的物体，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，且该物体比所述实物大。

5.根据权利要求4的轮廓产生数据的产生设备，其中用于产生轮廓的所述物体具有设置为指向内的正交向量。

6.一种记录系统，包括：

参数输入装置，用于至少输入正交向量数据以及表示从自身向外设置正交向量的实物之大小的数据；

轮廓产生物体数据产生装置，根据来自所述参数输入装置的所述数据产生用于产生轮廓的物体，该物体与从自身向外设置正交向量的实物呈同位相似关系，且该物体比所述实物大；以及

创作装置，用于把所述实物数据和所述轮廓产生物体数据记录到主盘上以用于产生计算机可读计算机可执行介质。

7.根据权利要求6的记录系统，其中用于产生轮廓的所述物体具有设置为指向内的正交向量。

8.一种计算机可读可执行介质，用于以机算机可读及计算机可执行的方式存储以下数据：

从自身向外设置正交向量的实物数据；

用于产生轮廓的物体数据，该物体与所述实物呈同位相似关系，且该物体比所述实物大；以及

使用所述物体数据的程序数据。

9.根据权利要求7的计算机可读可执行介质，其中用于产生轮廓的所述物体数据具有设置为指向内的正交向量。

10.一种用于根据轮廓产生数据把轮廓加到物体上的娱乐系统，所述系统包括：

读出装置，用于从计算机可读计算机可执行介质读出数据；

操作装置，用于输入各类操作信息；

CPU，用于根据从所述计算机可读计算机可执行介质读出的程序数据以及从所述操作装置输入的操作信息执行处理；

图形处理装置，用于根据所述CPU的命令产生图像；以及

输出装置，用于把来自所述图形处理装置的输出图像显示在电视监视器上；

其中所述图形处理装置根据从自身向外设置正交向量的实物数据以及用于产生轮廓的物体数据产生所述实物的轮廓，该物体与所述实物呈同位相似关系，且该物体比所述实物大，所述数据已被存储在所述计算机可读计算机可执行介质中。

11.根据权利要求10的娱乐系统，其中用于产生轮廓的所述物体数据具有设置为指向内的正交向量。

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