CN1559054A - 图像产生装置和计算机程序 - Google Patents

Abstract

一种图象产生装置(1)具有图形存储器(16)和绘图设备(13)。图形存储器(16)包括多个帧缓冲器(16a)和(16b)，还包括一个Z缓冲器(16c)为这些帧缓冲器共同地放置。绘图设备(13)顺序地产生多个图象层，并将以分时的方式采用该一个Z缓冲器将它们英语到不可见的表面的移去，并顺序地将这些多个图象层存储到多个帧缓冲器(16a)和(16b)中，并将存储在多个帧缓冲器中且已经应用了的不可见表面的移去的多个图象层进行重叠，从而产生一个多层3D图象。

Description

图象产生装置和计算机程序

技术领域

本发明涉及以三维坐标信息为基础产生三维(3D)图象的图象产生装置和方法，还涉及结合了该图象产生装置的例如导航系统的电子设备，以及一种计算机程序。更特别地，本发明涉及一种图象产生装置和方法，能够显示通过叠加多个包含3D图象的图象层而产生的多层3D图象，并适于在车载导航系统等等中使用，本发明还涉及包含这种装置的电子设备以及一种计算机程序。

背景技术

近来，关于控制汽车运动的电子控制器的R&D(研究和发展)，以及帮助汽车驾驶的导航系统的普及，都是值得关注的。该导航系统具有基本的配置，包括各种数据库，用于在显示单元上显示地图信息、当前位置信息、各种引导信息等等。而且，该导航系统典型地还基于输入的条件查找驾车路线。它还被设计为显示查找出的驾车路线和基于GPS(全球定位系统)测量或在地图上自主测量出的当前位置，并实现去往目的地的引导(导航)。在导航系统的显示单元上，显示出当前驾车点前方的视野，还有驾车路线、驾车道的说明、在十字路口要走的方向、距十字路口的距离、距目的地的距离以及到达时间估算等等，其中该导航系统装配在车辆上用于目的地的引导(导航)。然后，当前驾车点前方的视野可以基于驾驶员的视线，通过平面上的三维可视效果被显示出来，也就是，显示一个透视的图象(这里被称为“3D图象”)。

为了显示这种3D图象，可以采用具有通过Z缓冲方法实现不可见表面的移去功能的一个绘图引擎。在Z缓冲方法中，为每个绘图位置存储位于多个部分帧图象的同一绘图位置处的最前图象部分，并且最终获得用于每个绘图位置的只由最前图象部分组成的一个帧3D图象，其中这些多个部分帧图象构成了一个帧3D图象(例如，道路的图象、一个建筑物的图象、另一建筑物的图象、天空的图象等等构成了一个用于描绘景象的帧图象)。而且，根据以Z缓冲方法实现的不可见表面的移去功能，就可以为例如立体地重叠的景象，和多个文本、标记、图案、设计、图画、背景等等产生一个3D图象。

另一方面，存在着这样一种传统的技术，即：为在一个显示屏幕上重叠的不同种类的多个图象层显示一个图象(在下文中将其称为“多层图象”)。例如，在车载导航系统中，应用了这样一种技术，即：为在一个基础地图信息上重叠的除了地图之外的各种图象信息显示一个多层图象，其中该各种图象信息包括：相关的文本信息、各种图标或标记、不同比例尺的地图信息等等。更特别地，在这种技术中，为了与多层图象的层数一致而准备多个帧缓冲器，并且存储在这些多个帧缓冲器中的多个图象被重叠以便显示多个图象。

因此，要探求一种上述Z缓冲方法和上述用于显示多层图象的技术的组合，从而显示错综复杂的、由多个包括3D图象的图象层重叠而成的多层图象，其中该Z缓冲方法用不可见表面的移去技术产生3D图象(这种错杂复杂的多层图象在下文中将被称为“多层3D图象”)。

关于各种电子设备，包括用于车辆的导航系统，所需的存储器容量的减少通常要求从降低成本或节约硬件资源的角度执行相同的处理。

然而，为了显示例如多层3D图象的多层图象，需要为多层图象的每个层提供一对帧缓冲器和一个Z缓冲器，其中该多层3D图象在如前所述的为每个层以Z缓冲方法执行不可见表面的移去之后，通过重叠多个层而获得。也就是，需要数量与多层图象的层总数相应的帧缓冲器，以及数量与多层图象的层总数相应的Z缓冲器，因此所需的存储器容量总体上变得极为不利地庞大。

例如，在采用Z缓冲方法的3D图象图形库微软公司(MicrosoftCorp.)的Direct 3D中，由于只有一个帧缓冲器结合到Z缓冲器中，所以就需要总数符合层的总数的Z缓冲器，以便为多个层的图象产生一个3D图象。另一方面，在另一3D图象图形库OpenGL，即硅图形有限公司(Silicon Graphics Inc.)的一个API(应用程序接口)中，由于它是从单层的概念出发进行设计的，所以不能产生多层3D图象。

发明内容

本发明是考虑到上述问题而作出的，旨在提供一种图象产生装置和方法，能够显示包括多层3D图象的多层图象，还能在总体上实现所需存储器容量的相对减少，并且本发明还提供一种结合有这种图象产生装置的电子设备以及一种计算机程序。

为了解决上述问题，根据本发明的图象产生装置包括：一个图形存储器及一个绘图设备，其中该图形存储器包括(I)多个帧缓冲器，用于分别存储多个包括3D图象的图象层，和(II)一个Z缓冲器，为多个帧缓冲器而共同设置；该绘图设备用于(I)顺序地产生多个图象层，同时对其应用一个以分时的方式采用所述一个Z缓冲器的不可见表面的移去，(II)顺序地将多个图象层存储到多个帧缓冲器中，以及(III)将存储在多个帧缓冲器中且已经应用了的不可见表面的移去的多个图象层进行重叠，从而产生一个多层3D图象。

根据本发明的图象产生装置，绘图设备顺序地产生多个包括3D图象的图象层，同时将一个以分时的方式采用所述一个Z缓冲器的不可见表面的移去应用到这里，并顺序地将它们存储到多个帧缓冲器中。然后，多个帧缓冲器中的每个都处于这样一种状态，即：存储那些以Z缓冲方法应用不可见表面的移去的3D图象等等。然后，绘图设备通过重叠多个包括3D图象的图象层，产生多层3D图象，其中该多个图象层存储在多个已应用了不可见表面的移去的帧缓冲器中。因此，以Z缓冲方法分别产生的多个图象层可被重叠并显示在同一显示屏幕上。特别是，图形存储器包括多个帧缓冲器，用于分别存储多个图象层，该图形存储器还包括一个Z缓冲器，为多个帧缓冲器而共同设置。因此，与为多个图象层中的每层分别设置多个Z缓冲器的情况相比，显著地减少了所需存储的容量。

结果，根据本发明的图象产生装置，适合用于车辆导航系统等等，其中图形存储器容量的减少在实践上是非常重要的。

在本发明的图象产生装置的一个方面中，每当由绘图设备完成多个图象层中的每个层的产生，就清空Z缓冲器。

根据这个方面，由于Z缓冲器每当完成多个图象层中的每个层的产生就清空，所以可以无困难地对多个图象层以分时方式采用一个Z缓冲器执行不可见表面的移去。

在本发明的图象产生装置的另一方面中，绘图设备关于多个图象层中的至少一个层来产生一个透视图象。

根据这个方面，关于多层3D图象的至少一个层，模仿驾驶员从驾驶位置上看到的景象的一个景象作为透视的3D图象被显示出来，从而，驾驶员可以结合真实景象轻松地识别该图象。

在本发明的图象产生装置的另一方面中，该装置还包括：一个绘图应用程序处理器和一个图形库，其中该绘图应用程序处理器具有(I)一个用于产生绘图对象信息的绘图对象信息产生设备，该设备基于包含在三维图象中的对象的三维坐标信息，并关于多个图象层的至少一个层，为预定的单元在单一坐标系统下为每个对象产生一个图象，以及(II)一个用于产生坐标转换信息的坐标转换信息产生设备，用于为产生的3D图象至少定义可视点和可视范围；该图形库包括一个用于存储产生的绘图对象信息的绘图对象信息存储设备，和一个用于存储产生的坐标转换信息的坐标转换信息存储设备，其中为预定的单元将存储的绘图对象信息结合到存储的坐标转换信息中去，绘图设备顺序地产生多个图象层。

根据这个方面，绘图应用程序处理器和图形库产生、存储并管理用于产生图象的数据，为至少一个层，最好是为多个图象层的每个层，以各自的信息产生设备将该数据分为坐标转换信息和绘图对象信息。基于这些被存储及管理的数据，绘图设备产生一个作为显示图象的3D图象，并将其输出到显示单元上。与此相关，基于这些信息，以批处理的方式分别处理坐标转换信息和绘图对象信息并执行绘图处理将提高绘图设备的绘图速度。

特别是，如在这一方面中使用的绘图对象信息和坐标转换信息，使得以脉冲式的模式产生3D图象的层，从而缩短执行不可见表面的移去以便产生3D图象的层所需的时间，其中该移去是通过Z缓冲方式来实现的。为此，可以采用一个Z缓冲器以分时的方式无困难地为每个图象层执行不可见表面的移去。

附带地，在这个方面中，对于说法“为每个预定的信息单元对在单一坐标系统下产生绘图对象信息”，这里的“预定的信息单元”可以是一组显示列表，当绘图设备中产生一个3D图象时，通过将坐标转换信息与绘图对象信息结合起来而使显示列表与一个单元对应。然后，虽然，坐标系统与同一预定的信息单元，例如同一显示列表合为一体，坐标系统不必与不同的预定信息单元联合。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于在两个连续的3D图象中都包括的一个对象，为了多个图象层中的至少一个层，绘图应用程序处理器可被设置为重新产生坐标转换信息，而绘图对象信息保持原状，其中这两个连续的3D图象按时间连续地改变。

在这种设置中，关于多个图象层中的至少一个层，当产生了按时间连续地改变的3D图象时，改变坐标转换信息而保持绘图对象信息，从而可降低图象产生的工作量，并且可以迅速地产生按时间改变的3D图象。例如，基于相同的绘图对象信息，与车辆的移动一样连续改变的图象就可通过不断改变可视点而获得，并且通过不断改变光源获得了具有对象的阴影按时间持续改变等的图象。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，绘图应用程序处理器和图形库在多任务模式下，产生并存储与多个图象层有关的绘图对象信息和坐标转换信息。

在这种设置中，由于坐标转换信息和绘图对象信息在多任务模式下独立地产生并存储，所以总体上可以更迅速地产生一个3D图象。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于多个图象层的至少一个层，多个由坐标转换信息产生设备产生的坐标转换信息被存储在坐标转换信息存储设备中，多个由绘图对象信息产生设备产生的绘图对象信息被存储在绘图对象信息存储设备中，并且绘图设备从该坐标转换信息和绘图对象信息的所需组合中，产生三维图象。

在这种设置中，关于多个包括3D图象的图象层的至少一个层，可从一些存储的坐标转换信息和一些存储的绘图对象信息的任意组合中，在绘图设备中产生图象，从而迅速地显示该图象或按照用户的要求显示各种图象。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，绘图应用程序处理器执行一个用于准备一个绘图对象信息的列表准备程序，一个用于清空Z缓冲器的清空程序，以及一个用于指示在所述绘图设备中执行绘图的执行指令程序。

在这种设置中，由于具有(I)用于准备所谓的“显示列表”的列表准备程序和(II)用于清空Z缓冲器的清空程序，才可以在绘图设备中相对容易地产生多层3D图象，因为多个帧缓冲器以分时的方式使用单一Z缓冲器。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，图形库包括：一个用于管理绘图对象信息的功能，一个用于控制所述图形存储器的功能；以及一个用于控制所述绘图设备的功能。

在这种设置中，归功于图形库中用于管理绘图对象信息的功能，用于控制图形库的功能，和用于控制所述绘图设备的功能，才能控制实际上由绘图设备产生的多层3D图象。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于多个图象层的至少一个层，绘图应用程序处理器包括一个从并入导航系统的地图数据库中，提供有包含三维坐标信息的地图信息的功能。

在这种设置中，关于多个图象层的至少一个层，基于地图数据库的地图信息，并且再基于从导航系统中的GPS定位装置等获知的当前位置信息，或者驾驶员输入的路线信息，以包含三维坐标信息的地图信息为基础的图象，作为构成多层3D图象的一个层被显示在显示器上，这里对该地图信息作预定的坐标转换。并且，为了驾驶员的方便，可将没有进行坐标转换的引导信息，作为构成多层3D图象的另一层显示在地图信息上。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于多个图象层的至少一个层，坐标转换信息包括用于定义光源的信息，以及用于定义可视点和可视范围的信息。

在这种设置中，关于多个图象层的至少一个层，基于作为坐标转换信息的光源信息、可视点信息和可视范围信息，对绘图对象进行转换并将其作为真实图象显示出来。而且，即使绘图设备被替换，可视点信息、可视范围信息、光源信息等就照其原样被使用，从而在保持可移植性的同时保证真实图象的产生。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于多个图象层的至少一个层，可视点以车辆内驾驶员的可视点为基础来设置。

在这种设置中，关于多个图象层的至少一个层，模拟驾驶员视野的一个景象就作为3D图象显示出来，并因此，驾驶员可以容易地识别出作为与真实景象相联系的立体图象的图象。可视点可以手动地设置。

在包括前述绘图应用程序处理器和图形库的一个方面中，关于多个图象层的至少一个层，可视范围基于车辆的驾驶员的可视范围来设置。

在这种设置中，关于多个图象层的至少一个层，驾驶员可视范围内的一个景象作为该3D图象显示出来。可视范围可以手动地设置。

为解决上述问题，一种按照本发明的电子设备包括：前述的图象产生装置(包含了其各个部分)；一个显示设备，用于可视地输出由所述绘图设备产生的多层3D图象。

按照本发明的电子设备，由于采用了本发明的图象产生装置，各种电子设备都能实现，包括导航系统，例如能快速显示多层3D图象的车载导航系统；游戏机，例如街机游戏、电视游戏等；以及计算机，例如能显示3D图象的个人计算机。

为解决上述问题，按照本发明的计算机程序，使得计算机作为上述图象产生装置(包括每个图象产生装置的各个方面)而运行。更特别地，它使计算机充当前述的根据本发明的图形存储器、绘图设备、绘图应用程序处理器、图形库等等，更特别地，充当前述的绘图对象信息产生设备、坐标转换信息产生设备、绘图对象信息存储设备、坐标转换存储设备等。

根据本发明的计算机程序，通过从存储着该计算机程序的可读介质中将该计算机程序加载到计算机中并执行该程序，或者通过通讯设备将该计算机程序下载到计算机中并执行该程序，则可相对容易地获得对本发明的前述图象产生装置的集成控制，其中可读介质包括CD-ROM(只读光盘)、DVD-ROM(只读DVD)、硬盘等。

为解决上述问题，一种按照本发明的图象产生方法是一种由图象产生装置执行的图象产生方法，其中该图象产生装置具有一个图形存储器和一个绘图设备，(I)该图形存储器包括多个帧缓冲器，用于分别存储多个包括3D图象的图象层，以及(II)该绘图设备通过重叠多个图象层来产生多层3D图象，其中该方法包括一个步骤，在该步骤中，顺序产生多个图象层并同时对其应用一个以分时的方式采用所述一个Z缓冲器的不可见表面的移去，并顺序地将多个图象层存储到多个帧缓冲器中，以及一个将存储在多个帧缓冲器中且已应用了不可见表面的移去的多个图象层进行重叠的步骤。

根据本发明的图象产生方法，与上述的本发明的图象产生装置的情况相似，多个包括3D图象的图象层可被重叠并显示在同一显示屏幕上，其中每个3D图象以Z缓冲方法分别产生。特别是，由于图形存储器包括单一Z缓冲器，其为多个帧缓冲器而共同设置，所以与为多个图象层中的每个层分别提供Z缓冲器的情况相比，显著地减少了所需存储的容量。

根据本发明的图象产生方法的一个方面，每当绘图设备完成多个图象层的每个层的产生，就清空Z缓冲器。

按照这一方面，由于Z缓冲器每当完成多个图象层中的每个层的产生就清空，所以可以无困难地对多个图象层以分时方式采用一个Z缓冲器执行不可见表面的移去。

在根据本发明的图象产生方法的另一方面中，该方法还包括：一个用于产生绘图对象信息的绘图对象信息产生步骤、一个用于产生坐标转换信息的坐标转换信息产生步骤、一个用于存储产生的绘图对象信息的绘图对象信息存储步骤和一个用于存储产生的坐标转换信息的坐标转换信息存储步骤，其中该绘图对象信息产生步骤，基于包含在要产生的3D图象中的三维坐标信息，并关于多个图象层的至少一个层，为预定的信息单元对在单一坐标系统下的每个对象产生一个图象；该坐标转换信息产生步骤，用于为产生的3D图象至少定义可视点和可视范围，这里通过由预定的单元将存储的绘图对象信息结合到存储的坐标转换信息中去，绘图设备顺序地产生多个图象层。

根据这一方面，关于至少一个层或最好是多个图象层的每个层，用于产生该图象的数据被分为坐标转换信息和绘图对象信息，这些数据中的每个都由各自的信息产生设备产生、存储和管理。基于这些被存储及管理的数据，绘图设备产生一个作为显示图象的3D图象，并将其输出到显示单元上。与此相关，基于这些信息，以批处理的方式分别处理坐标转换信息和绘图对象信息并执行绘图处理将提高绘图设备的绘图速度。

特别是，如在这一方面中使用的绘图对象信息和坐标转换信息，使得以脉冲式的模式产生3D图象的层，从而缩短执行不可见表面的移去以便产生3D图象的层所需的时间，其中该移去是通过Z缓冲方式来实现的。为此，可以采用一个Z缓冲器以分时的方式无困难地为每个图象层执行不可见表面的移去。

如上所述，根据本发明，尽管产生多层3D图象，但仍能够减少所需的图形存储器的存储容量，这是因为用单一Z缓冲器以分时的方式实现不可见表面的移去，其中该Z缓冲器为用于分别存储多个3D图象的层的多个帧缓冲器而共同设置。

本发明的上述和其它优点以及方面将在下面“实现本发明的最佳方式”中变得更加显见。

附图说明

图1是示出如本发明第一实施例的图象产生装置的基本配置的框图。

图2是示出在图象产生装置中，图形库的内部结构的视图。

图3是示出在图象产生装置中的景象对象的管理的视图。

图4是表示图形库的处理流程的流程图。

图5是表示在图象产生装置中的绘图设备的处理流程的流程图。

图6是表示绘图应用程序处理器的处理流程的流程图。

图7是表示图象产生装置的操作的顺序图。

图8是所产生的图象的一个实例。

图9是表示应用到根据本发明第二实施例的图象产生装置中的导航系统的结构视图。

具体实施方式

下面将参照附图解释按照本发明的图象产生装置和图象产生方法以及计算机程序的实施例。附带地，在下面描述本发明的、用于车载导航系统的图象产生装置的每个实施例。不过，本发明适合用于使用个人计算机的图象产生，用于电视节目或其它目的的图象产生。

(第一实施例)

下面参照图1至图8描述第一实施例的图象产生装置。

首先，参考图1描述该实施例的图象产生装置的基本配置。

在图1中，图象产生装置1由绘图应用程序处理器11、图形库12、绘图设备13、图形存储器16和叠加单元17构成，其中如可视点、可视范围、光源等的坐标转换信息14和如道路、建筑物、地图信息等的绘图对象信息15被输入到该图象应用程序处理器11中。如下面将要详细描述的，该图形库12和该绘图设备13组合成一个系统单元，它作为一个相应于绘图应用程序处理器11的单元可随意地被替换。

特别是在该实施例中，图象产生装置1被设置为用于产生多层3D图象，第一帧缓冲器16a置于图形存储器16中以便由绘图设备13产生第一层的3D图象，第二帧缓冲器16b置于图形存储器16中用于产生第二层的3D图象。然后，一个Z缓冲器16c通常为这两个缓冲器而设置。该Z缓冲器16c以下述的分时方式用于第一帧缓冲器16a和第二帧缓冲器16b。然后，由叠加单元17将第一帧缓冲器16a产生的第一层的3D图象以及第二帧缓冲器16b产生的第二层的3D图象重叠，然后将其作为一个多层3D图象输出在例如LCD、CRT显示器等的显示单元上。

附带地，为了便于理解该实施例，下面将描述由两个3D层制成的多层3D图象，不过通过将三个或更多的帧缓冲器置于图形存储器16中，来显示由三个或更多的3D层制成的多层3D图象。关于这方面，可以这样设置以便Z缓冲器16c通常用于分时方式的所有帧缓冲器。不过，如果一个Z缓冲器通常用于三个或多个帧缓冲器中的至少两个，那么就能获得本发明的显著效果和优点，也就是在产生多层3D图象的同时减少了图形存储器16中所需的存储器容量。

如图2所示，绘图应用程序处理器11具有一个坐标转换参数产生例程111和一个显示列表产生例程112。该坐标转换参数产生例程111基于如可视点、可视范围、光源等的坐标转换信息，为多个3D图象层的每一层来产生坐标转换数据，其中该数据作为坐标转换信息14被输入。这种数据作为图形库12中的景象对象被管理。对景象对象设置参数的操作以及基于已设置的参数将该景象对象应用到绘图中去的操作，相对于景象对象的标识符来执行。

另一方面，显示列表产生例程112为多个3D图象层的每一层，从道路、建筑物、地图信息等等中产生绘图对象信息，并将该信息输入到图形库12中。该绘图对象信息不包括坐标转换信息。该坐标转换信息像前面所描述的那样作为景象对象独立地设置。这样，为多个3D图象层的每一层，互相独立地产生绘图对象信息和坐标转换信息，但是如果需要的话，前者可以与后者合并用于产生图象。这将实现系统的上述替换并提高绘图速度。

接着，图形库12具有一个景象对象设置设备121、一个显示列表准备设备122和一个显示列表执行设备123。

景象对象设置设备121存储并管理坐标转换信息，该坐标转换信息为多个3D图象层的每一层通过绘图应用程序处理器11中的坐标转换参数产生例程111生成相应于由绘图应用程序指定的标识符的景象对象。

显示列表准备设备122为多个3D图象层的每一层准备一个显示列表，以便直接及共同地(以批处理方式)在绘图设备13中执行高速绘图，其中该显示列表是通过绘图应用程序处理器11中的显示列表产生例程112产生的。

另一方面，显示列表执行设备123为多个3D图象层的每一层控制绘图设备13，同时使景象对象设置设备121和显示列表准备设备122将显示列表和坐标转换参数传送到绘图设备13中来执行绘图操作，这两者都被处理以便进行对坐标转换信息和绘图对象信息的批处理。

在该图形库12中，为多个3D图象层的每一层而分开存储坐标转换信息和绘图对象信息，并且当要产生图象时，在绘图设备13中，通过增加如可视点、可视范围、光源等被设置为景象对象的条件，将坐标转换信息结合到绘图对象信息中以便执行坐标转换以及每层的3D图象的产生。因此，为多个3D图象层的每一层，存储在一个列表中的绘图对象信息，以不依靠可视点或可视范围的一个坐标系统为基础，作为显示列表来形成。

在绘图设备13中产生的第一层的3D图象被存储在相应的第一帧缓冲器16a中，并用于由Z缓冲器16c执行的不可见表面的移去。关于这一点，由于绘图设备13通过将坐标转换信息结合到绘图对象信息中去而产生第一层的3D图象，所以该第一层的3D图象以脉冲式的模式产生。在完成第一层的3D图象的产生后，在绘图设备13中产生的第二层的3D图象被存储在相应的第二帧缓冲器16b中，并用于由缓冲器16c执行的不可见表面的移去。在完成第二层的3D图象的产生后，这两个存储在第一帧缓冲器16a和第二帧缓冲器16b中的3D图象层在叠加单元17中进行重叠，用以产生多层3D图象，该多层3D图象被输出并显示在显示单元19上。特别是，由于以脉冲式的模式执行每层的3D图象的产生，因此就能以分时的方式利用Z缓冲器16c，因此三个或更多的3D图象就可以充分地重叠，而同时通过一个Z缓冲器16c执行不可见表面的移去。

接着，参考图3，下面将描述每层的3D图象的产生过程。首先，在绘图应用程序处理器11上，为第一层的3D图象产生显示列表(过程#1)。产生的显示列表作为对象显示列表#1存储在图形库12中。然后，坐标转换信息被设置(过程#2)。该坐标转换信息存储于景象对象#1中。接着，提供一个用于产生图象的命令或指令(过程#3)。图形库12中的对象显示列表#1和景象对象#1被访问，以便将每个数据输入到绘图设备13中以便在帧缓冲器16a中产生第一层的3D图象，同时通过一个Z缓冲器16c执行不可见表面的移去。然后，也将相同的绘图步骤应用到第二层的3D图象，以及应用到第三层或如果存在的随后的层中。

绘图设备13具有3D坐标转换功能，并因此基于由标识符指定的坐标转换参数，例如基于车辆运行时的驾驶员的视线(可视点和可视范围)、光源等等，产生并显示三维的绘图对象信息，例如行驶中驾驶员前方的一个3D景象。与此相关，多个显示列表和多个景象对象可被进一步产生并存储，以便从它们的结合中适当地产生图象。

接下来，下面将参照图4描述图形库12的操作流程。

首先，如果出现一个等待状态下的操作输入(步骤S101)，就判断该操作的类型(步骤S102)，这里等待状态是等待从绘图应用程序处理器11中输入操作。图形库12的操作类型可以是如上所述的显示列表的准备，景象对象的设置，Z缓冲器的清空或者是显示列表的执行。

如果提供一个用于显示列表准备的命令或指令，那么显示列表就基于如道路、建筑物等的绘图对象信息而产生(步骤S103)。一旦产生显示列表，处理就回到步骤S101并等待下一个操作输入。

作为步骤S102的判断结果，如果操作输入是用于景象对象的设置，则设置如驾驶员视野(可视点和可视范围)、光源等等的，由坐标转换信息的标识符指定的景象对象。一旦完成景象对象的设置，处理就再次回到步骤S101，并等待下一个操作输入。

作为步骤S102的判断结果，如果操作输入是用于显示列表的执行，则为绘图设备13设置由标识符指定的景象对象(步骤S105)，并将一个显示列表执行的请求传送到绘图设备13中(步骤S106)。

作为步骤S102的判断结果，如果操作输入是用于清空Z缓冲器，则清空图形存储器16中的Z缓冲器16c(步骤S111)。当执行完步骤S106后完成了3D图象层的一个图象的产生时，就执行这种用于清空Z缓冲器的操作输入。

之后，处理回到步骤S101并等待下一个操作输入。绘图设备13以批处理方式执行显示列表来产生图象。该执行过程符合参考图3所描述的执行过程。

下面将参考图5描述绘图设备13的操作流程。

首先，如果出现一个等待状态下的操作输入(步骤S201)，就判断该操作的类型(步骤S202)，这里等待状态是等待从图形库12中输入操作。操作的类型可以是景象对象的设置和显示列表的执行。

如果操作输入是用于景象对象的设置，则绘图设备13就基于标识符设置坐标转换参数(步骤S203)。一旦完成坐标转换参数的设置，处理就回到步骤S201并等待下一个操作输入。

作为步骤S202判断的结果，如果操作输入是用于显示列表的执行，则基于坐标转换参数和显示列表，产生图象。从绘图设备13输出所产生的图象，并将其存储在帧缓冲器16a和16b中。关于这一方面，通过Z缓冲器16c执行不可见表面的移去。

然后，通过重复上述步骤，分别在第一帧缓冲器16a和第二帧缓冲器16b中产生多个3D图象层，并最后由叠加单元17进行重叠，从而产生一个多层3D图象。

接着，参照图6描述绘图应用程序处理器11的操作流程。

首先，通过显示列表产生例程112，分别为第一层的3D图象和第二层的3D图象产生显示列表。然后，由坐标转换参数产生例程111产生相应的坐标转换参数(步骤S501)。

一经完成用于产生一个多层3D图象的显示列表和坐标转换参数的生成，就通过图形库12发出一条清空Z缓冲器16c的命令。从而完成Z缓冲器16c的清空(步骤S502)。

接下来，通过将在步骤S501中产生的相应的坐标转换参数结合到也在步骤S501中产生的与第一层的3D图象有关的显示列表部分，从而产生第一层的3D图象。与此有关，通过在步骤S502中清空的Z缓冲器16c，执行不可见表面的移去(步骤S503)。更特别地，这种不可见表面的移去：(i)顺序地在每个绘图位置与多个部分帧图象进行比较，其中这些部分帧图象构成一个例如道路的图象、一个建筑物的图象、另一建筑物的图象、天空的图象等等的3D图象帧，它们形成了一个景象的图象帧，以及(ii)为每个绘图位置存储位于相同绘图位置的最前图象部分。然后，最后在每个绘图位置处，从这些最前的图象部分中产生一个3D图象帧。

这样，在产生第一层的3D图象之后，由于已经完成通过Z缓冲器执行的不可见表面的移去，Z缓冲器16c再次被清空(步骤S504)。

接着，通过将在步骤S501产生的相应的坐标转换参数结合到也在步骤S501中产生的与第二层的3D图象有关的显示列表部分，从而产生第二层的3D图象。与此有关，通过在步骤S504中清空的Z缓冲器16c，执行不可见表面的移去(步骤S505)。

由此，分别在第一帧缓冲器16a和第二帧缓冲器16b中产生每个层的3D图象，最后由叠加单元17进行叠加，从而产生一个多层3D图象。这样，采用一个Z缓冲器16c以分时的方式产生每个层的3D图象，因此Z缓冲器16c为多个帧缓冲器所共有。

下面按时间顺序参照图7的顺序图描述图象产生装置的操作。该时序图按时间顺序示出了，绘图应用程序处理器11、图形库12、绘图设备13和图形存储器16的内在关系，其中水平线表示该内在关系，垂直线表示一条线从头至尾的时间推移。

首先，与第一层的3D图象有关的显示列表#1在绘图应用程序处理器11中产生，并被输入到图形库12中(步骤S601)。在此之前或之后，坐标转换参数，也就是在绘图应用程序处理器11中设置的标识符，以及一条用于设置包括这些标识符的景象对象的指令被发送到图形库12中。

接下来，与第二层的3D图象有关的显示列表#2在绘图应用程序处理器11中产生，并被输入到图形库12中(步骤S302)。在此之前或之后，坐标转换参数，也就是在绘图应用程序处理器11中设置的标识符，以及一条用于设置包括这些标识符的景象对象的指令被发送到图形库12中。

接着，绘图应用程序处理器11通过图形库12清空Z缓冲器16c(步骤S603)。

然后，绘图应用程序处理器11向图形库12发出一条指令，通过将设置的景象对象结合到与第一层的3D图象有关的显示列表#1中来产生图象(步骤S604)。

响应于上述指令，图形库12向绘图设备13提供具有相应的景象对象的与第一层的3D图象有关的显示列表#1，并指示绘图设备13执行显示列表#1(步骤S606)。

响应于该指令，绘图设备13通过用Z缓冲器16c执行不可见表面的移去，基于相应的景象对象的坐标转换参数，执行显示列表#1以便在第一帧缓冲器16a中产生第一层的3D图象(步骤S607)。一完成第一帧缓冲器16a中的图象产生，就通知图形库12和绘图应用程序处理器11图象的产生已完成(步骤S608)。

响应于此，绘图应用程序处理器11通过图形库12再次清空Z缓冲器16c(步骤S609)。

然后，绘图应用程序处理器11指示图形库，通过将设置的景象对象结合到与产生的第二层3D图象有关的显示列表#2中，来产生一个图象(步骤S610)。

响应于上述指令，图形库12为绘图设备13提供具有相应的景象对象的与第二层3D图象有关的显示列表#2，并指示绘图设备13执行显示列表#2(步骤S611)。

响应于该指令，绘图设备13通过用Z缓冲器16c执行不可见表面的移去，基于相应的景象对象的坐标转换参数，执行显示列表#2以便在第二帧缓冲器16b中产生第二层的3D图象(步骤S612)。一完成第二帧缓冲器16b中的图象产生，就通知图形库12和绘图应用程序处理器11图象的产生已完成(步骤S613)，执行绘图完成的处理，并且在叠加单元17中将分别存储在第一帧缓冲器16a和第二帧缓冲器16b中的第一和第二层3D图象进行叠加，来产生并输出(显示)该多层3D图象。

附带地，对于每个3D图象，绘图应用程序处理器11可判断下一可视范围是否包含在当前的显示列表#1或#2中。如果下一范围已被包含，则用同一显示列表产生下一3D图象。

如上所述，在图7中，使用一个Z缓冲器16c在时间段T1中产生第一层的3D图象，并且还使用该Z缓冲器16c在时间段T2中产生第二层的3D图象。

图8是如上所产生的多层3D图象的一个显示实例，其中示出了以正在城镇道路上行驶的车辆里驾驶员的视野为基础而形成的景象，该景象作为第一层的3D图象的主图象。在图中，光源21、可视点22、可视范围23等代表了坐标转换信息，这些坐标转换信息由标识符指定并与景象对象结合，而建筑物24a、24b、24c……、道路25等等代表绘图对象信息。光源21可以是太阳(日间)或街灯(夜间)，它们的位置或发光方向构成一个参数。另一方面，可视点22可以是一个与驾驶员的可视点相应的点，它可使驾驶员在显示单元上看见景象，好像车辆周围的真实景象一样。可视范围23用于定义一个预定的图象范围，是为驾驶员适当设置的。

在另一方面，建筑物24a、24b、24c……、道路25等代表绘图对象信息，而与该绘图信息有关的显示列表适合由绘图设备直接执行。这种绘图对象信息可以是从属于该导航系统的地图信息数据库等中提供的信息。而且，关于作为绘图对象信息的格式，该格式以一种只采用一种不带坐标转换信息的坐标系统的形式来表示。

在图8中，基于从景象对象的信息，光源21(这里是太阳)呈现在驾驶员的前方，而面对着驾驶员的建筑物24a、24b、24c……的侧面呈黑色阴影。另一方面，执行坐标转换以便在一个范围内的如建筑物24a、24b、24c……、道路25等等的绘图对象可透视地会聚到可视点22上，其中该范围是由可视范围23定义的，该可视点22位于道路25之上。

特别是在该实施例中，尽管该主图象是第一个用Z缓冲器进行不可见表面移去处理的3D图象，但是在主图象的右上方描绘了第二3D图象的子图象28。子图象28描绘了3D图象中的一个收费站的外貌，除了如上所述的用Z缓冲器进行不可见表面移去处理的3D图象外没有其它的。

附带地，在该实施例中，在主图象的右下角描绘了用于显示文本信息的子图象29，子图象29也可以描绘为一个用Z缓冲器进行不可见表面移去处理的3D图象(例如：3D文本)。

如上所述，通过以分时方式使用一个Z缓冲器，就可以显示多层3D图象，同时阻止了所需存储器容量的增加，因此，根据该实施例的图象产生装置适用于此种情况，即减少用于图形目的的所需存储器容量是很重要的情况，例如用在车辆导航系统中等等。而且，通过对图象的高速坐标转换，对绘图对象信息和坐标转换信息的分别处理为绘图提供了便利，而对坐标转换信息所作的改变为具有不同坐标的相同绘图对象的绘制提供了便利。而且，对绘图对象信息和坐标转换信息的分别处理使得能够对绘图设备进行选择或替换。

(第二实施例)

接着，下面将讨论另一实施例，在该实施例中将上述的图象产生装置应用到可移动物体的导航系统中。如下将要详细描述的，导航系统的各种功能与图象产生装置密切相关，因而将它们合为一体。附带地，图象产生装置自身的配置和操作与前述的一致，因此不再对此重复解释，但也对前述的解释说明作适当参考。

首先，参考图9，概括地描述用于当前实施例的导航系统。

该导航系统具有自主定位装置30、GPS接收器38、系统控制器40、输入/输出(I/O)电路41、CD-ROM驱动器51、DVD-ROM驱动器52、硬盘设备(HDD)56、无线通讯设备58、显示单元60、音频输出单元70、输入设备80以及外部接口(I/F)单元81，所有的这些部件都分别连接到总线50上，该总线50用于传输控制数据和处理数据。

自主定位装置30包括加速度传感器31、角速度传感器32和速度传感器33。加速度传感器31，例如用压电元件制成，输出一个通过检测车辆的加速度而获得的加速度数据。角速度传感器32，例如用振动陀螺仪制成，通过当车辆的方向改变时检测其角速度，输出所获得的车辆角速度数据和相应的方位角数据。速度传感器33机械地、磁性地或光学地检测车辆的转动，并且每当检测到车轴以预定角度转动时，就输出脉冲信号，其中该脉冲信号具有符合车辆速度的脉冲数。

GPS接收器38具有公知的配置，包括平面偏振非定向接收天线(heimen-henpa-mushikousei-jushin-antena)和高频接收处理器，还包括数字信号处理器(DSP)或微处理器单元(MPU)、V-RAM、存储器等等。GPS接收器38被设置为从至少三个绕地球飞行的GPS卫星中接收电波，通过扩频解调(supekutoru-gyaku-kakusan)、距离测量、多普勒测量和轨道数据处理，完成位置的计算和行驶速度方位角的计算，并将接收点(车辆行驶点)的合成的绝对位置信息连续不断地从I/O电路41中输出到总线50上，以便系统控制器40将该绝对位置信息显示在屏幕的道路地图上。

系统控制器40具有CPU42、非易失性固体存储设备ROM43和工作RAM44，该系统控制器与其它连接到总线50上的每个单元或设备交换数据。由存储在ROM43中的控制程序和引导程序执行通过这种数据交换的处理控制。RAM44根据从输入设备80输入的用户操作，临时存储用于改变地图显示(在整体地图显示和区域地图显示之间改变)的设置信息等。

CD-ROM驱动器51和DVD-ROM驱动器52读取并输出每个地图数据库信息(例如地图信息(地图对开本)中的各种道路信息，像车道号、路宽等等)，其中这些地图数据库信息分别存储于CD-ROM53和DVD-ROM54中。

HDD56用于存储在CD-ROM驱动器51或DVD-ROM驱动器52中读出的地图(图象)数据，并用于在任何比存储过程迟后的时间点读出该数据。而且，HDD56也用于存储从CD-ROM驱动器51或DVD-ROM驱动器52中读出的音频数据或视频数据。因此，例如，通过读出存储在HDD56中的音频数据或视频数据而得到音频输出或视频输出，同时通过从CD-ROM53和DVD-ROM54中读出地图数据来执行导航处理。可选择地，通过读出存储在HDD56中的地图数据来执行导航处理，同时通过从CD-ROM53和DVD-ROM54中读出音频数据或视频数据来执行音频输出或视频输出。

显示单元60在系统控制器40的控制下，在景象中显示各种处理数据。关于显示单元60，置于其中的图形控制器61，基于从CPU42通过总线50传输的控制数据，控制显示单元60的每个部分。还有，例如V-RAM的缓冲存储器62临时存储用于实时显示的图象信息。而且，显示控制器63控制显示处理，以便将从图形控制器61输出的图象数据显示在显示部件64上。显示部件64可被安置在车辆内靠近前面板的位置。

关于音频输出单元70，D/A转换器71将在系统控制器40的控制下通过总线50传输的音频信号转换成数字信号，而可变放大器(AMP)72可变地放大从D/A转换器71输出的模拟信号并输出到扬声器73中，从该扬声器中输出声音。

输入设备80包括键、开关、按钮、遥控器和音频输入设备，用于输入各种命令或数据。输入设备80被设置在显示器64的周围或安装在车辆上的车载型电子设备的前面板周围。

这里，当将根据本发明的图象产生装置应用到导航系统中时，需要适当地显示符合驾驶路线的图象。也就是，合乎需要地显示一个正在道路上驾驶车辆的驾驶员可见到的三维图象。而且，为了安全，告知驾驶员前方拐弯处周围情况或前方不清晰的道路的视野的图象是有益的，其中该图象是以三维显示的。而且，需要显示在每个图象上叠加的各种消息。

因此，根据本发明的图象产生装置，通过将各种设备和导航系统所具有的功能组合成一个完整的系统，来提供一个非常有效的导航系统。

接下来，将对于元件，描述以图象产生装置组合各种设备和导航系统所具有的功能。

如上所述，图象产生装置在绘图应用程序处理器11上，分别捕捉包括可视点、可视范围、光源等等的坐标转换信息以及包括道路、建筑物等的绘图对象信息，接着从图形库12中的每个这些信息中产生作为绘图数据的数据，然后在绘图设备13中从这些单个的信息中产生图象。

首先，绘图对象信息是包括道路和建筑物的、从包含在导航系统的地图数据库中可得的地图信息。地图信息存储于CD-ROM53和DVD-ROM54中，该地图信息用CD-ROM驱动器51和DVD-ROM驱动器52是可读的。可选择地，地图信息是通过通讯设备58从预定的网站上可得的，并被存储到HDD56中或从其中使用。可选地，驾驶路线的地图信息可被存储，然后在任何比这种存储迟后的所要求的时间点被读出，其中该地图信息用CD-ROM驱动器51和DVD-ROM驱动器52读出。当驾驶计划指定后就可以执行该操作。

上述的地图信息通过图象产生装置中的绘图应用程序处理器11的显示列表产生例程112，被转换成独立于可视点或可视范围的位置的只有一个坐标的系统中，以便将一条指令传送到图形库12的显示列表准备设备122中，在那里该地图信息被列于显示列表中并被存储(管理)，其中该地图信息被分为多个区域并被用于每个区域的坐标系统指定。

接着，与包括在图象产生装置中的坐标转换信息有关，需要知道驾驶过程中车辆的当前位置，其中该位置是由导航系统中的自主定位装置30或GPS接收器38确定的，且该坐标转换信息例如为可视点、可视范围、光源等等。从确定的当前位置与地图信息的比较中，确定车辆的行驶方向和正确的可视点和可视范围。可视点和可视范围在预定的位置或范围上定位，或者手动设置。

另一方面，一旦知晓车辆的行驶方向和现在的时间，就可考虑到季节的因素来确定太阳的方位，而且光源的位置也可通过将太阳的方位假设为光源来确定。相似地，当需要一个地点周围的景象时，其中该地点是在一段预定的时间后期望到达的地点，太阳的方位就可通过指定该地点和到达时间来确定，所以就可看到产生在到达时间光源的位置的效果的图象。

可选择地，通过将坐标转换信息结合到具有时刻流逝的时间状态的绘图对象信息中去，就可以看到景象中从日出到日落阴影的改变。而且，通过相继地改变其它坐标转换信息，3D图象也能被陆续地改变。特别是，在显示相应于当车辆继续在道路上行驶时的一个景象的3D图象的情况下，通过依照驾驶而改变坐标转换信息而绘图对象信息被固定，该3D图象可被高效地及连续不断地显示出来，如上所述。

如上所述，作为坐标转换信息的景象对象，可使用导航系统的功能来确定，同时绘图对象信息可使用地图信息来确定。因此，3D图象可从坐标转换信息和绘图对象信息两者中产生，其中这两者互相独立，并且该3D图象直接送入导航系统的显示单元60，在那里图形控制器61将3D图象存储在采用V-RAM等的缓冲存储器62中，然后该3D图象从缓冲存储器62中被读出并通过显示控制器63被显示在显示器64上。

这里，将讨论应用到导航系统中的本发明的图象产生装置，不过，该装置不限制于该实施例，它也适于在个人计算机、工作站、移动站、蜂窝电话等中产生图象，在电视游戏、街机游戏、手机游戏等中产生图象，以及在驾驶模拟设备或用于各种车辆的训练设备中产生图象，其中各种车辆包括汽车、摩托车、飞机、直升机、火箭、轮船等。

而且，本发明不限制在上述的实施例中，而是可以在不背离从权利要求和整个说明书中推导出的本发明的精神或实质的范围内作出适当地改变，这种改变的图象产生装置和方法、电子设备和计算机程序也包括在本发明的技术概念内。

工业适用范围

本发明可用于在导航系统、个人计算机、蜂窝电话等等中产生图象，在电视游戏、手机游戏等等中产生图象，以及在驾驶模拟设备或用于各种车辆的训练设备中产生图象，其中各种车辆包括汽车、飞机、轮船等等。

Claims (18)

1、一种图象产生装置，其特征在于所述装置包括：

图形存储器，包括(i)多个帧缓冲器，用于分别存储包括3D图象的多个图象层，和(ii)一个Z缓冲器，为多个帧缓冲器而共同设置；

绘图设备，用于(I)顺序地产生多个图象层，同时对其应用一个以分时的方式采用所述一个Z缓冲器的不可见表面的移去，(II)顺序地将多个图象层存储到多个帧缓冲器中，以及(III)将存储在多个帧缓冲器中且已经应用了的不可见表面的移去的多个图象层进行重叠，从而产生多层3D图象。

2、根据权利要求1的图象产生装置，其特征在于：每当由所述绘图设备完成多个图象层中的每个层的产生时，就清空Z缓冲器。

3、根据权利要求1或2的图象产生装置，其特征在于所述绘图设备关于多个图象层中的至少一个层来透视地产生图象。

4、根据权利要求1或2的图象产生装置，其特征在于装置还包括：

绘图应用程序处理器，包括(I)用于产生绘图对象信息的绘图对象信息产生设备，该设备基于包含在3D图象中的对象的三维坐标信息，并关于多个图象层的至少一个层，以预定的单元在单一坐标系统下为每个对象产生图象，以及(II)用于产生坐标转换信息的坐标转换信息产生设备，用于在产生3D图象时至少定义可视点和可视范围；

图形库，包括(I)用于存储产生的绘图对象信息的绘图对象信息存储设备，和(II)用于存储产生的坐标转换信息的坐标转换信息存储设备，其中

通过以预定的单元将存储的绘图对象信息结合到存储的坐标转换信息中，所述绘图设备顺序地产生多个图象层。

5、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于在按时间连续地改变的两个连续的3D图象中都包括的对象，为了多个图象层中的至少一个层，所述绘图应用程序处理器重新产生坐标转换信息，而绘图对象信息保持原状。

6、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，所述绘图应用程序处理器和所述图形库在多任务模式下，产生并存储与多个图象层有关的绘图对象信息和坐标转换信息。

7、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于多个图象层的至少一个层，

由坐标转换信息产生设备产生的多个坐标转换信息被存储在坐标转换信息存储设备中，

由所述绘图对象信息产生设备产生的多个绘图对象信息被存储在所述绘图对象信息存储设备中，并且

所述绘图设备从该坐标转换信息和绘图对象信息的所需组合中产生图象。

8、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于所述绘图应用程序处理器执行：

用于准备绘图对象信息的列表准备程序，

用于清空Z缓冲器的清空程序，以及

用于指示在所述绘图设备中执行绘图的执行指令程序。

9、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于所述图形库包括：

用于管理绘图对象信息的功能，

用于控制所述图形存储器的功能；以及

用于控制所述绘图设备的功能。

10、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于多个图象层的至少一个层，所述绘图应用程序处理器包括从并入导航系统的地图数据库中，提供有包含三维坐标信息的地图信息的功能。

11、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于多个图象层的至少一个层，坐标转换信息包括用于定义光源的信息，以及用于定义可视点和可视范围的信息。

12、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于多个图象层的至少一个层，可视点以车辆内驾驶员的可视点为基础来设置。

13、根据权利要求4的图象产生装置，其特征在于，关于多个图象层的至少一个层，可视范围基于车辆的驾驶员的可视范围来设置。

14、一种电子设备，其特征在于所述设备包括：

按照权利要求1或2的图象产生装置；

显示设备，用于可视地输出由所述绘图设备产生的多层3D图象。

15、一种计算机程序，其特征在于所述程序使得计算机作为如权利要求1至13任意一项的图象装置而运行。

16、一种图象产生装置中的图象产生方法，该图象产生装置具有(I)图形存储器，包括多个帧缓冲器，用于分别存储包括3D图象的多个图象层，以及(II)绘图设备，通过重叠多个图象层来产生多层3D图象，其特征在于所述方法包括：

顺序产生多个图象层并同时对其应用一个以分时的方式采用所述一个Z缓冲器的不可见表面的移去，并顺序地将多个图象层存储到多个帧缓冲器中，以及

将存储在多个帧缓冲器中且已应用了不可见表面的移去的多个图象层进行重叠。

17、根据权利要求16的图象产生方法，其特征在于，每当绘图设备完成多个图象层的每个层的产生时，就清空Z缓冲器。

18、根据权利要求16或17的图象产生方法，其特征在于所述方法还包括：

用于产生绘图对象信息的绘图对象信息产生步骤，基于包含在3D图象中的对象的三维坐标信息，并关于多个图象层的至少一个层，以预定的信息单元在单一坐标系统下为每个对象产生图象；

用于产生坐标转换信息的坐标转换信息产生步骤，用于在产生3D图象时至少定义可视点和可视范围；

用于存储产生的绘图对象信息的绘图对象信息存储步骤；和

用于存储产生的坐标转换信息的坐标转换信息存储步骤，其中

通过以预定的信息单元将存储的坐标转换信息结合到存储的绘图对象信息中，顺序地产生多个图象层。

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