KR0153664B1 - 3차원 도형 생성기 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 3차원 도형 생성기는 소정의 도형 테이블을 저장하고 있는 도형 테이블 롬(22); 도형 생성명령을 입력받아 상기 도형 테이블 롬(22)으로부터 해당 도형 테이블을 선택하는 도형 선택부(21); 소정 도형의 매개변수를 입력하는 매개변수 입력부(23); 상기 도형선택부(21)에 의해 선택된 도형 테이블과 상기 매개변수 입력부(23)에 의해 입력된 매개변수를 이용하여 해당 도형의 좌표를 생성하는 도형 좌표생성기(24); 및 상기 도형 좌표 생성기(24)에 의해 생성된 도형의 데이타를 저장하는 도형 메모리(25)로 구성되어 종래에 소프트웨어적으로 생성되던 기본적인 도형을 하드웨어로 생성하므로써, 도형 생성에 드는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

3차원 도형 생성기

제1도는 일반적인 그래픽 처리기를 도시한 블럭도이고,

제2도는 본 발명에 따른 3차원 도형 생성기를 도시한 블럭도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 지오메트리 프로세서 2 : 라스트라이져

3 : 프레임 버퍼 21 : 도형선택부

22 : 도형 테이블롬 23 : 매개변수 입력부

24 : 도형좌표 생성기 25 : 도형 메모리

26 : 디스플레이부

본 발명은 그래픽 처리장치에 관한것으로, 특히 하드웨어로 임의의 3차원 도형을 생성할 수 있는 3차원 도형 생성기에 관한 것이다.

최근 자동화와 정보사회의 대두로 컴퓨터 그래픽의 응용분야가 급속히 확대되고 있는 가운데, 3차원 그래픽을 실시간으로 처리하기 위한 고속 그래픽 처리기술의 개발에 관심이 집중되고 있다. 이러한 그래픽 처리기술을 이용하여 현실감 있는 영상을 만들기 위해서는 고해상도의 디스플레이(1280 x 1024 이상)가 필요하며, 1 백만개 이상의 화소(pixel)에 대해 변환(transformation)과 색상계산을 직접 수행할 경우 방대한 량의 계산을 해야한다. 이와 같은 많은 계산량을 줄이기 위하여 물체의 곡면을 작은 폴리곤(polygon)의 메쉬(mesh)로 나타내고, 폴리곤의 각 정점(vertex)에 대한 변환, 색상 계산등을 수행한 후 라스터라이져(rasterizer)에서 폴리곤 내부의 각 화소에 해당하는 색상의 근사치를 계산하는 방법(Gouraud shading, Phong shading)이 많이 쓰이고 있다.

이러한 3차원 그래픽 시스템의 일반적인 구조는 제1도에 도시된 바와 같이 파이프라인 방식으로 구성되며, 물체(object)를 나타내는 기본 요소(primitive)들이 지오메트리 프로세서(geometry processor:1)와 라스트라이져(rasterizer:2)를 거치면서 화소 데이타로 변환되어 프레임 버퍼 메모리(3)에 저장되도록 되어 있다.

여기서, 지오메트리 프로세서(1)는 지오메트릭 변환(geometric transformation), 빛 모델링(light modeling), 클리핑(clipping), 퍼스팩티브 프로젝션(perspective projection)등의 파이프라인(pipeline)으로 구현된다. 라스터라이져(2)는 프리미티브의 각 화소에 대해 세이딩 모델에 의거하여 칼라값을 결정하고, 지(Z)-버퍼를 이용하여 은면을 제거한다. 이때, 지오메트리 프로세싱에는 소량의(즉, 폴리곤의 각 정점에 대한)복잡한 연산이 수행되는 반면, 라스터라이징에는 다량의 (즉, 폴리곤 내부의 각 픽셀에 대한) 비교적 간단한 연산이 반복적으로 수행됨에 따라 고성능 그래픽 시스템에서는 라스터라이져로 전용 칩을 각자가 설계하여 사용하는 추세이다.

한편, 컴퓨터 그래픽스분야에서 2차원 화면상에서 3차원 물체(object)를 도시하고자 할 때, 종래에는 소프트웨어적으로 도형을 생성하여 CRT상에 표시하였다.

즉, 요구되는 도형의 상세도(LOD: Level of Detail)에 따라 생성되는 포인트(즉, 픽셀)수를 가변하여 요구되는 도형을 소프트웨어적으로 생성하였기 때문에 상세도(LOD)가 높을수록 도형 모양 생성에 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 안출된 것으로, 하드웨어적으로 기본적인 도형을 생성하여 도형 생성시간을 줄인 3차원 도형 생성기를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 종래의 문제점을 해소하기 위하여 본 발명은, 소정의 도형 테이블을 저장하고 있는 도형 테이블 롬: 도형 생성명령을 입력받아 상기 도형 테이블 롬으로부터 해당 도형 테이블을 선택하는 도형선택부; 소정 도형의 매개변수를 입력하는 매개변수 입력부; 상기 도형 선택부에 의해 선택된 도형 테이블과 상기 매개변수 입력부에 의해 입력된 매개변수를 이용하여 해당 도형의 좌표를 생성하는 도형 좌표생성기; 상기 도형 좌표생성기에 의해 생성된 도형의 데이타를 저장하는 도형 메모리로 구성된 것을 특징으로 한다.

이와 같이 도형을 하드웨어적으로 생성하므로 도형 생성시간을 줄일 수 있고, 특히 복잡한 도형도 간단한 도형으로부터 쉽게 합성할 수 있으므로 기본적인 도형만을 하드웨어로 생성해도 전체적으로 도형생성시간을 대폭 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 본 발명의 이해를 쉽게 하기 위하여 일반적인 도형생성 알고리즘에 대해 간략히 설명한다.

일반적으로, 그래픽 처리장치는 앞에서 설명한 바와 같이, 물체(object)를 나타내는 기본 요소(primitive)들이 지오메트리 프로세서(geometry processor: 1)와 라스터라이져(rasterizer: 2)를 거치면서 화소(픽셀) 데이타로 변환되는데, 이때 물체의 곡면을 작은 폴리곤(polygon)의 메쉬(mesh)로 나타내고, 폴리곤의 각 정점(vertex)에 대한 변환, 색상 계산등을 수행한 후 라스터라이져(rasterizer)에서 폴리곤 내부의 각 화소에 해당하는 색상의 근사치를 계산하는 방법(Gouraud shading, Phong shading)이 많이 쓰이고 있다.

이러한 폴리곤은 통상 삼각형이며, '트라이엥글 프로세싱(triangle input processing)'은 삼각형의 한 정점에서 출발하여 삼각형의 바운더리를 체크하면서 삼각형의 내부를 서치함과 동시에, dR(GBZ)/dx, dR(GBZ)/dy 값을 증감하면서 각 화소의 R, G, B, Z 값을 보간하여 생성하는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 3차원 도형 생성기는 제2도에 도시된 바와 같이, 소정의 도형 테이블을 저장하고 있는 도형 테이블 롬(22); 도형 생성명령을 입력받아 상기 도형 테이블 롬(22)으로부터 해당 도형 테이블을 선택하는 도형 선택부(21); 소정 도형의 매개변수를 입력하는 매개변수 입력부(23); 상기 도형선택부(21)에 의해 선택된 도형 테이블과 상기 매개변수 입력부(23)에 의해 입력된 매개변수를 이용하여 해당 도형의 좌표를 생성하는 도형 좌표생성기(24); 및 상기 도형 좌표 생성기(24)에 의해 생성된 도형의 데이타를 저장하는 도형 메모리(25)로 구성되어 있다. 이와 같이 생성된 도형 데이타는 도형 메모리(25)에 저장되어 있다가 디스플레이부(26)에 의해 읽혀져 CRT상에 디스플레이된다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 작용· 효과를 자세히 설명한다.

본 발명에 따른 도형 테이블 롬(22)에는 기본적인 도형 모양(예컨데, 육면체, 구, 원기둥, 원뿔 등)에 대한 테이블이 저장되어 있고, 도형 선택부(21)는 도형 생성명령이 입력되면 생성하고자 하는 도형을 선택한다. 예컨데, selectobject (구)와 같은 도형 생성명령이 입력되면 테이블 롬(22)으로부터 구를 생성하기 위한 자료 테이블을 선택하여 읽어온다.

이때, 매개변수 입력부(23)에서는 해당 도형의 매개변수를 입력한다. 예컨데, 구의 경우에는 반지름(r), 상세도(LOD)등을 매개변수로 입력하고, 육면체의 경우에는 가로, 세로, 높이, 및 상세도등을 매개변수로 입력한다.

그리고 도형 좌표생성기(24)는 주어진 매개변수값과 선택된 도형테이블을 이용하여 해당 도형을 디스플레이하기 위한 좌표값을 생성하고, 이와 같이 생성된 도형의 좌표값은 도형 메모리(25)에 저장된다.

이와 같이 생성된 기본적인 도형들은 도형 메모리(25)에 저장된 후, 필요에 따라 디스플레이부에 의해 읽혀져 CRT상에 디스플레이된다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 종래에 소프트웨어적으로 생성되던 기본적인 도형을 하드웨어로 생성하므로써, 도형 생성에 드는 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 특히, 복잡한 물체도 기본적인 도형을 자주 불러와 합성하여 생성할 수 있으므로 3차원 물체 형상을 신속하게 디스플레이 할 수 있다.

Claims (1)

1. 소정의 도형 테이블을 저장하고 있는 도형 테이블 롬(22); 도형 생성명령을 입력받아 상기 도형 테이블 롬(22)으로부터 해당 도형 테이블을 선택하는 도형 선택부(21); 소정 도형의 매개변수를 입력하는 매개변수 입력부(23); 상기 도형선택부(21)에 의해 선택된 도형 테이블과 상기 매개변수 입력부(23)에 의해 입력된 매개변수를 이용하여 해당 도형의 좌표를 생성하는 도형 좌표생성기(24); 및 상기 도형 좌표 생성기(24)에 의해 생성된 도형의 데이타를 저장하는 도형 메모리(25)로 구성되는 것을 특징으로 하는 3차원 도형 생성기.