CN1705962A - 利用二维显示装置产生伪三维显示的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于使一显示装置产生伪三维显示的方法。该方法包括步骤：感测用户位置和确定在该显示装置上显示的至少一个的物体的定位信息。该方法还包括步骤：基于该用户位置和该定位信息确定该至少一个物体的显示数据。该方法另外还包括步骤：基于所确定的显示数据利用该显示装置显示该至少一个物体。感测用户位置的方法包括步骤：利用一感测装置识别用户；及确定相对于该感测器的用户位置。其中该用户位置包括用于识别用户相对于显示装置的至少一个视角的多维向量数据。该定位信息包括物体数据库中的每个物体的多坐标位置和深度位置。

Description

利用二维显示装置产生伪三维显示的方法和系统
技术领域
本发明通常涉及计算机图形学领域，包括图形用户界面。更具体而言，本发明涉及一种利用二维显示装置产生伪三维显示的方法和系统。
背景技术
目前利用二维(2D)光栅显示器的三维(3D)图形系统一般借助于采用透视算法在2D图像光栅显示器上再现，从而实现了逼真的3D效果。这样的一种透视算法是一“z分割”算法。该“z分割”算法包括步骤：识别每个物体的每个位置点的三维坐标，比较该物体的三维坐标，及基于该比较确定将显示哪个位置点。
另一种产生3D效果的方法包括利用平行投影将物体再现于2D显示器上。平行投影包括识别每个物体的深度，及覆盖物体位于其它物体后面的部分。
不幸的是，尽管该投影算法方法提供了逼真的3D效果，然而所需的计算量很大。另外，利用平行投影方法会产生不尽如人意的3D效果，因为没有包括导致视差的用户位置和移动。
因此，人们希望提供一种能克服这些和其它缺点的方法和系统。
发明内容
本发明涉及计算机图形学领域，包括图形用户界面，更具体而言，涉及利用二维显示装置产生伪三维显示。本发明允许一个图形系统感测用户位置，确定一个或多个物体的在图形显示器中的定位信息，确定更新后的该物体的显示数据，及显示该物体。
本发明的一个方面是提供一种使显示装置产生伪三维显示的方法，其借助于感测用户位置和确定在显示装置中显示的至少一个物体的定位信息来产生伪三维显示。该方法还包括基于该用户位置与该定位信息确定该至少一个物体的显示数据，及基于所确定的显示数据利用该显示装置显示该至少一个物体。
根据本发明的另一个方面，一种存储计算机程序的计算机可读媒体包括：用于感测用户位置的计算机可读代码，用于确定在显示装置中显示的至少一个物体的定位信息的计算机可读代码，用于基于该用户位置与该定位信息确定该至少一个物体的显示数据的计算机可读代码，及用于基于所确定的显示数据，利用该显示装置显示该至少一个物体的计算机可读代码。
根据本发明的又一个方面，提供了一种使显示装置产生伪三维显示的系统。该系统包括用于感测用户位置的装置。该系统还包括用于确定在显示装置中显示的至少一个物体的定位信息的装置。该系统提供了基于该用户位置与该定位信息确定该至少一个物体的显示数据的装置。该系统还提供了基于所确定的显示数据利用该显示装置显示该至少一个物体的装置。
从下面结合附图来读的本发明优选实施例的详细描述来看，本发明的前述和其它方面及优点将显得更加明显。该详细描述和附图仅用于解释本发明，而非限制本发明，本发明的范围由所附的权利要求和其等价物来确定。
附图说明
图1是一个解释了根据本发明的一个实施例的一个操作环境的方框图；
图2a是一个解释根据本发明的用户开始位置和相关显示的一个例子的图示；
图2b是一个解释根据本发明的用户结束位置和相关显示的一个例子的图示；
图3是一个流程图，描述了根据本发明的一计算机可读媒体上的代码的一个示范性实施例。
具体实施方式
贯穿本说明书和在权利要求中，术语“连接”表示连接起来的物体之间的直接电连接，而没有任何中间装置。术语“耦接”表示或者是物体之间的直接电连接或者是通过一个或多个无源或有源中间装置连接起来的间接连接。
操作环境的描述
图1是一个解释了根据本发明的一个实施例的一个操作环境的方框图。图1详细描述了根据本发明的一个使显示装置产生伪三维(3D)显示的系统的一个实施例，该系统可称为伪三维(3D)显示系统100。伪三维(3D)显示系统100包括一感测装置110、一计算机系统120和一显示装置160。计算机系统120进一步包括一中央处理单元(CPU)130、一图形处理单元(GPU)140和存储器150。
在图1中，感测装置110经由计算机系统120耦接至中央处理单元(CPU)130。显示装置160经由计算机系统120耦接至GPU 140。在计算机系统120中，CPU 130耦接至GPU 140和存储器150。存储器150另外耦接至GPU 140。
感测装置110是一个输入装置，其定位用户位置和将用户位置信息提供给计算机图形系统120。在一个实施例中，感测装置110实施为一个热感测装置。在另一实施例中，感测装置110实施为一个运动感测装置。在一个例子中，该运动感测装置实施为一个视频运动感测装置。
在又一实施例中，感测装置110实施为一个射频感测装置。在另一个实施例中，感测装置110实施为利用确定用户位置的图像处理技术实现的计算机视觉系统。
计算机系统120是一个计算装置，其从感测装置110接收用户输入数据，处理接收到的用户输入数据，并将处理过的数据传递至显示装置160。在一个实施例中，计算机系统120实施为个人计算机(PC)。在另一个实施例中，计算机系统120实施为一个工作站。
CPU 130是一个位于计算机系统120中的处理装置，其在计算机系统120中提供处理。在一个实施例中，CPU 130从感测装置110接收用户输入数据，以及从存储器150接收显示在该显示装置中的每个物体的物体数据。在此实施例中，CPU 130将接收到的物体数据处理为定位数据，也称为定位信息，并将该定位数据传递到GPU 140。在一个例子中，如本技术领域公知那样，CPU实施为一个通常意义的CPU，GPU实施为一个视频卡。
在另一个实施例中，CPU 130接收用户输入数据与物体数据，并将该数据传递至GPU 140进行处理。在此实施例中，GPU 140将接收到的数据处理为定位数据。
GPU 140是一个显示装置控制器，其从CPU 130和存储器150接收数据，将接收到的数据处理为在该显示装置中显示的每个物体的显示数据。GPU 140包括一个处理器、视频存储器、一帧缓冲控制和一显示适配器控制器等。在一个实施例中，GPU 140从CPU 130接收定位数据，和从存储器150接收附加的物体数据，并将接收到数据处理为显示数据。
在另一个实施例中，GPU 140从CPU 130接收用户输入数据和物体数据，并将接收到的数据处理为定位数据。在此实施例中，GPU 140从存储器150接收附加的物体数据，并将接收到的数据和处理过的定位数据处理为显示数据。
存储器150是一个能接收、存储和传递数据至CPU 130和GPU 140的存储器存储媒体。在一个实施例中，存储器150包括一个物体数据库，该物体数据库具有与该物体数据库中的每个物体相关联的数据。在一个例子中，存储器150的物体数据库包括在下面图2a与2b中详细描述的物体220-245。
在另一个实施中，假设附加物体需要CPU 130处理，存储器150另外包括程序数据。存储器150可以实施为适于信息存储的任何存储器装置，如随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)等。
显示装置160是一个二维(2D)光栅显示器，其从GPU 140接收显示数据，且基于该接收到的数据显示物体。在一个实施例中，显示装置160实施为一个阴极射线管(CRT)监视器。在另一个实施例中，显示装置160实施为一个平板显示器。在一个例子中，显示装置160实施为TFT显示器。在另一个例子中，显示装置160实施为一个液晶显示(LCD)显示器。
图2a是一个解释根据本发明的用户开始位置和相关显示的一个例子的图示。图2a包括一感测装置210、第一物体220、第二物体230、第三物体240和示例性用户250和显示装置260。
感测装置210是一个输入装置，其定位用户的位置，且将用户位置信息提供给一计算机图形系统(未示出)。图2a的感测装置210的功能与上面图1的感测装置110类似。
物体220-240是软件组件，每个物体具有定义其的多个多边形。物体220-240表示一个基于示例性用户开始位置的第一位置。为了描述本发明，示例性用户250表示一用户开始位置。
显示装置260是一个二维(2D)光栅显示器，其从一计算机图形系统(未示出)接收显示数据，并基于接收到的数据显示物体。图2a的显示装置260的功能与上面图1的显示装置160类似。
图2b是一个解释根据本发明的用户结束位置和相关显示的一个例子的图示。图2b包括一感测装置210、第一物体225、第二物体235、第三物体245和示例性用户255和显示装置260。相同标号的构件用相同的标号表示，且功能相同。
物体225-245是软件组件，每个物体具有定义其的多个多边形。物体225-245表示一个基于示例性用户结束位置的第二位置。即，图2a中的每个物体在图2b中具有一相应物体。为了描述本发明，示例性用户255表示一用户结束位置。
在操作中，参考上面的图1、2a和2b，图2a的感测装置210定位一示例性用户250的开始位置，并将用户位置信息提供给计算机图形系统120。利用相应的定位数据和存储在存储器150中的显示数据经由GPU 140将物体220-240显示在显示装置260中。
图2b的感测装置210定位一示例性用户255的结束位置，并将用户位置信息提供给计算机图形系统120。利用相应的定位数据和存储在存储器150中的显示数据经由GPU 140将物体225-245显示在显示装置260中。
以分层的格式经由GPU 140显示物体220-240。每个物体包括多个多边形以及其它对之进行定义的信息。每个物体另外包括一个用于确定分层显示格式中的深度位置的层识别符。即，基于定位信息，对每个物体指定分层显示格式中的深度位置。
当一个以上的物体占用相同的位置时，就利用深度位置更靠近用户的物体。当物体部分重叠时，就比较重叠的多变形，以确定将被再现的物体各个部分，其产生一个好像比另一个物体更近的物体。
通过提供一个参考动态点，该系统利用二维(2D)光栅显示装置提供了更具有视觉效果的三维(3D)再现。即，当该系统接收用户定位信息时，该系统能基于接收到的信息重新计算要显示的数据。在图2a和2b中显示了该结果，其中相应的物体在分层显示格式中重新定位。
在图2a和2b中，由于该用户从示例性用户250位置移动到了示例性用户255位置，所以该用户位置信息被合并进已经位于分层显示格式中的信息。得到的分层显示格式中的变化相对于用户产生了视差效果，从而得到三维效果。
在一个实施例中，利用CPU分析和处理由于用户移动影响分层显示格式的数据，如需要基于用户位置再现的附加的物体。在此实施例中，利用GPU确定分层显示格式中的多边形位置和深度。
在一个例子中和参考图2a，在分层显示格式中，第二物体230部分地遮蔽了第一物体210，且第三物体240仅部分可视。当用户移动到图2b示出的第二位置时，在分层显示格式中，第二物体不再遮蔽第一物体225，且第三物体245完全可视。
在另一个实施例中，利用CPU分析和处理由于光源位置影响分层显示格式和遮蔽与其相关联的效果的数据。
图3是一个流程图，描述了根据本发明的一计算机可读媒体上的代码的一个示范性实施例。图3详细描述了一个利用二维显示装置产生伪三维显示的方法300的一个实施例。方法300可以采用一个或多个在上面图1中详细描述的系统。方法300还可以采用在上面图2a和2b中详细描述的元件。
方法300从方块310开始，在此，一个中央处理单元确定用户已经改变了位置或显示装置中的分层显示格式需要更新。方法300然后前进到方块320。
在方块320，感测装置感测用户的位置。在一个实施例中，感测用户的位置包括利用感测装置识别用户，以及确定相对于感测器的用户位置。在另一个实施例中，用户位置包括多维向量数据，该多维向量数据用于识别相对于显示装置的用户的至少一个视角。方法300然后前进到方块330。
在方块330，确定在显示装置中显示的至少一个的物体的定位信息。在一个实施例中，利用上面图1的CPU 120确定在显示装置中显示的该至少一个物体的定位信息。在另一个实施例中，定位信息包括物体数据库中的每个物体的多坐标位置和深度位置。方法300然后前进到方块340。
在方块340，基于用户位置和定位信息确定该至少一个物体的显示数据。在一个实施例中，确定该至少一个物体的显示数据的过程包括基于感测到的用户位置确定用户视角，基于定位信息确定在显示装置中显示的该至少一个物体的位置，及基于所确定的用户视角和所确定的该至少一个物体的位置确定该至少一个物体的显示位置。
在另一个实施例中，确定该至少一个物体的显示数据还包括基于显示位置给该至少一个物体分配一个层值，基于已分配的层值确定该至少一个物体的一部分以进行显示，基于已分配的层值确定被显示物体的所确定部分的将要被栅格化的至少一个多边形，确定被栅格化的多边形的至少一个将要被再现的像素，及再现所确定的像素。方法300然后前进到方块350。
在方块350，基于所确定的显示数据利用显示装置显示该至少一个物体。在一个实施例中，利用如在上面图1、2a和2b中描述的显示装置显示该物体。方法300然后前进方块360，在此其返回到标准程序。
上述利用二维显示装置产生伪三维显示的方法和实施方案是示例性的方法和实施方案。这些方法和实施方案解释了利用二维显示装置产生伪三维显示的一种可能方式。实际的实施方案可以具有与讨论的方法不同的变化。此外，对于本领域普通技术人员来说，可以对本发明做出各种的改进和调整，而该改进和调整将落在如在下面权利要求中所限定的本发明的范围之内。
本发明可以不脱离其基本特征而实施为其它具体形式。描述的实施例应视为解释本发明，而不是限制本发明。

Claims (15)

1.一种用于使一显示装置(160)产生伪三维显示的方法(300)，该方法(300)包括步骤：
感测用户的位置(320)；
确定在该显示装置(160)上显示的至少一个的物体的定位信息(330)；
基于该用户位置和该定位信息确定该至少一个物体的显示数据(340)；及
基于所确定的显示数据利用该显示装置(160)显示该至少一个物体(350)。
2.如权利要求1所述的方法(300)，其中感测用户的位置(320)包括：
利用一感测装置(110)识别用户；及
确定相对于该感测器(110)的用户位置。
3.如权利要求2所述的方法(300)，其中该感测装置(110)选自一个由热感测器装置、运动感测器装置及射频感测器装置组成的组。
4.如权利要求1所述的方法(300)，其中该用户位置包括用于识别用户相对于显示装置(160)的至少一个视角的多维向量数据。
5.如权利要求1所述的方法(300)，其中该定位信息包括物体数据库中的每个物体(220，230，240)的多坐标位置和深度位置。
6.如权利要求1所述的方法(300)，其中确定显示数据包括：
基于感测到的用户位置确定用户视角；
基于该定位信息确定在显示装置(160)中显示的该至少一个物体(220)的位置；及
基于所确定的用户视角和所确定的该至少一个物体(220)的位置确定该至少一个物体(220)的显示位置。
7.如权利要求6所述的方法(300)，其中确定该至少一个物体的显示数据(340)还包括：
基于显示位置给该至少一个物体(220)分配一个层值；
基于已分配的层值确定该至少一个物体(220)的一部分进行显示；
基于已分配的层值确定被显示物体的所确定部分将要被栅格化的至少一个多边形；
确定被栅格化的多边形的将要被再现的至少一个像素；及
再现所确定的像素。
8.一种存储计算机程序的计算机可读媒体，其包括：
用于感测用户位置(320)的计算机可读代码；
用于确定在显示装置(160)上显示的至少一个物体(220)的定位信息(330)的计算机可读代码；
用于基于该用户位置与该定位信息确定该至少一个物体(220)的显示数据(340)的计算机可读代码；及
用于基于所确定的显示数据利用该显示装置(160)显示(350)该至少一个物体(220)的计算机可读代码。
9.如权利要求8所述的计算机可读媒体，其中感测用户的位置(320)包括：
用于利用一感测装置(110)来识别用户的计算机可读代码；及
用于确定相对于该感测器用户的位置的计算机可读代码。
10.如权利要求8所述的计算机可读媒体，其中该感测装置(110)选自一个由热感测器装置、运动感测器装置及射频感测器装置组成的组中。
11.如权利要求8所述的计算机可读媒体，其中该用户位置包括用于识别用户相对于显示装置(160)的至少一个视角的多维向量数据。
12.如权利要求8所述的计算机可读媒体，其中该定位信息包括物体数据库中每个物体的多坐标位置和深度位置。
13.如权利要求8所述的计算机可读媒体，其中确定显示数据包括：
用于基于感测到的用户位置确定用户视角的计算机可读代码；
用于基于该定位信息确定在显示装置(160)上显示的该至少一个物体(220)的位置的计算机可读代码；及
用于基于所确定的用户视角和所确定的该至少一个物体(220)的位置确定该至少一个物体(220)的显示位置的计算机可读代码。
14.如权利要求13所述的计算机可读媒体，其中确定该至少一个物体(220)的显示数据(340)还包括：
用于基于显示位置给该至少一个物体(220)分配一个层值的计算机可读代码；
基于已分配的层值确定该至少一个物体(220)的一部分进行显示的计算机可读代码；
用于基于已分配的层值确定被显示物体的所确定部分将要被栅格化的至少一个多边形的计算机可读代码；
用于确定已栅格化的多边形的将要被再现的至少一个像素的计算机可读代码；及
用于再现所确定的像素的计算机可读代码。
15.一种使一显示装置(160)产生伪三维显示的系统，该系统包括：
用于感测用户位置的装置；
用于确定(330)在该显示装置(160)中显示的至少一个物体(220)的定位信息的装置；
用于基于该用户位置与该定位信息确定(340)该至少一个物体(220)的显示数据的装置；及
基于所确定的显示数据，利用该显示装置(160)显示(350)该至少一个物体(220)的装置。
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