KR0153977B1 - 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치 - Google Patents

3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치

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Abstract

본 발명은 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치에 관한 것으로, 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이타가 AT연산부로 입력되어 AT연산되고, AT연산된 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 AT연산부에서 AT연산이 반복수행되어 AT연산부로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 연산종료부내의 기설정된 종료조건에 해당되면, 종료신호가 발생되어 버퍼에 저장되어 있는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 출력되고, 후처리부에서 2차원 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이되므로써, 애니메이션 풍경용 3차원 그래픽 처리를 실시간으로 자연스럽게 처리할 수 있도록 한 것이다.

Description

3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치의 개략적인 블럭구성도
제2도는 제1도의 AT연산부의 상세도
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300 : 선택부 400 : AT연산부
410, 415, 420, 425 : 승산부 435, 440, 445, 450 : 가산기
500 : 연산종료부 600 : 버퍼
900 : 후처리부
본 발명은 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환(AFFINE TRANSFORMATION : 이하 AT라 약칭함) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상신호의 3차원 그래픽 처리를 실시간으로 처리할 수 있도록 한 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치에 관한 것이다.
최근의 정보화 시대에 발맞추어 방대한 양의 영상데이타를 제한된 대역폭을 갖는 통신채널을 통해 전송하기 위한 디지탈 영상 압축기법이 이와 관련된 여러분야에서 계속적으로 연구되고 있다.
영상 압축기법에서의 영상신호는 크게 정지영상과 동영상으로 구분할 수가 있으며, 정지영상에서의 영상데이타 압축기법은 화소간의 공간적인 중복성을 제거함으로써 영상데이타를 압축하는 것으로, 이러한 압축기법으로 주파수 영역에서 수행되는 변환 부호화(TRANSFORM CODING) 기법과, 벡터 양자화(VECTOR QUANTIZATION) 기법이 널리 알려져 있다.
그리고, 화상전화기나 디지탈 텔레비젼 등에서 사용되는 동영상에서의 영상데이타 압축기법은 정지영상의 기법에 연속되는 화면 사이의 시간적(TEMPORAL) 중복성을 제거하기 위한 화면간, 프레임간 부호화 기법이 주로 사용된다.
한편, 자연계에 존재하는 대부분의 물체는 강한 자기 닮음성, 즉 그들 자신 각각의 변환된 복사본에 의해 구성된다는 특성을 갖고 있으므로, 이런 물체의 영상데이타를 압축하는 경우, 영상의 중복성을 이용하여 효율적으로 영상데이타를 압축할 수 있다고 가정하는 이른바 프랙탈(FRACTAL) 기법을 이용한 영상압축에 관한 연구가 최근들어 진행되고 있다.
이 기술분야에 잘 알려진 바와 같이, 프랙탈 기법은 1970년대 중반 BENOIT MANDELBROT에 의해 그 이름이 명명된 것으로, 자연계의 대부분의 물체가 자기유사성(SELF-SIMILARITY)과, 부분적인 차원(FRACTIONAL DIMENSION)을 갖고 있으므로, 해안선, 눈송이, 구름, 낙엽, 산봉우리 등을 프랙탈 기법에 의해 자연스럽게 표현할 수 있다는 것이다.
다른 한편, 애니메이션 제작에 있어서 숲이나 나무, 도시 등의 풍경을 자연스럽게 3차원 그래픽으로 처리하고자 하는 연구가 진행되고 있으며, 상술한 바와 같은 프랙탈 기법에 관한 알고리즘 및 방법은 이미 널리 알려진 바이지만, 프랙탈 기법을 수행하기 위한 장치, 특히 AT 장치는 구체적으로 제시된 바 없다.
따라서, 본 발명은 자연스러운 풍경의 이미지생성을 위한 3차원 그래픽 처리를 실시간으로 처리할 수 있는 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 3차원 이미지를 갖는 영상신호를 3차원 그래픽 처리하는 아핀변환 장치에 있어서, 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이타와 아핀변환수단으로부터 출력되는 아핀변환된 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호에 의거하여 선택적으로 출력하기 위한 선택수단과, 상기 선택수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 아핀변환하기 위한 상기 아핀변환수단과, 상기 아핀변환수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 저장한 다음 연산종료수단으로부터의 종료신호에 의거하여 상기 저장된 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 출력하는 메모리수단과, 상기 아핀변환수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 기설정된 연산종료 조건에 만족되면 상기 종료신호를 상기 메모리수단으로 제공하는 상기 연산종료수단과, 상기 메모리수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치를 제공한다.
본 발명의 기타 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에 의해 첨부된 도면을 참조하여 하기에 기술되는 본 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른, 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치의 개략적인 블럭구성도이다. 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 AT 장치는 선택부(300), AT연산부(400), 연산종료부(500), 버퍼(600) 및 후처리부(900)로 구성된다.
동도면에 있어서, 선택부(300)는 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이타와 AT연산부(400)에서 AT연산되어 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타(w0', w1', w2', w3')를 선택적으로 출력한다.
또한, AT연산부(400)는 제2도에 도시된 바와 같이, 제1승산부(410), 제2승산부(415), 제3승산부(420), 제4승산부(425) 및 제1가산기(435), 제2가산기(440), 제3가산기(445), 제4가산기(450)로 구성되며, 각 승산부(410,415,420,425)는 4×4의 제1변환계수(A)를 입력받아 선택부(300)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타와 제1변환계수(A)를 승산하고, 각 가산기(435,440,445,450)는 4×1의 제2변환계수(B)를 입력받아 각 승산부(410,415,420,425)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타와 제2변환계수(B)를 가산한다.
그리고, 연산종료부(500)는 AT연산부(400)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 체크하여 종료조건, 예를 들면 제1변환계수(A)의 고유치가 0.01 이하로 되는 승산횟수, 을 만족하면 종료신호(E)를 출력하고, 버퍼(600)는 AT연산부(400)에서 AT연산된 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 저장하고 있다가 연산종료부(500)로부터 출력되는 종료신호(E)에 의거하여 저장되어 있는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 출력하며, 후처리부(900)는 버퍼(600)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 본 발명의 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치의 동작과정에 대하여 제1도와 제2를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, AT연산부(400)의 AT연산은 하기 식(1)에 의해 수행된다.
여기에서, W는 AT연산부(400)의 상기 식(1)에 의해 AT연산되어 출력되는 3차원 영상데이타, A는 3차원 영상데이타의 선형 확대 및 축소, 형태변환(DEFORMATION) 등을 구현하기 위한 제1변환계수, D는 입력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타, 그리고 B는 입력되는 3차원 영상데이타(D)의 선형 이동 등을 구현하기 위한 제2변환계수를 나타낸다.
통상적으로, W와 A는 N×N개의 매트릭스 형태이고, D와 B는 N×1의 매트릭스 형태이나, 본 발명에서는 일예로서 W와 A는 4×4 매트릭스 형태, 그리고 D와 B는 4×1 형태의 매트릭스 형태로 하여 설명한다.
따라서, 상기 식(1)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이때, x, y, z는 입력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타의 위치를 나타내는 좌표값이며, L는 3차원 영상데이타의 좌표(x, y, z)에 대한 휘도신호이다.
다음에, 프레임 단위로 입력되는 3차원 영상데이타가 선택부(300)로 입력되면(제2도의 x, y, z, L), 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의해 초기 프레임 단위의 3차원 영상데이타(x, y, z, L)가 선택되어 AT연산부(400)의 제1, 제2, 제3, 제4승산부(410,415,420,425)로 각각 제공된 다음 제1변환계수(A)와 승산된다.
보다 상세히 설명하면, 제1승산부(410)에서 제1변환계수(A)의 제1행(a0, a1, a2, a3)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이타의 x와, 제2승산부(415)에서 제1변환계수(A)의 제2행(a4, a5, a6, a7)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이타의 y와, 제3승산부(420)에서 제1변환계수(A)의 제3행(a8, a9, a10, a11)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이타의 z와, 제4승산부(425)에서 제1변환계수(A)의 제4행(a12, a13, a14, a15)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이타의 휘도신호 L과 승산된다.
그 다음, 제1, 제2, 제3, 제4승산부(410,415,420,425)에서 승산 결과로 얻어진 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 제1, 제2, 제3, 제4가산기(435,440,445,450)로 각각 출력되면, 승산결과로 얻어진 프레임 단위 3차원 영상데이타와 제2변환계수(b0, b1, b2, b3)가 가산되어 버퍼(600)에 저장된다.
한편, AT연산부(400)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타는 AT연산이 한번 수행된 상태이고, 그 수렴여부에 따라 선택부(300)로 궤환(FEED BACK)되거나, 또는 버퍼(600)에 저장되어 있는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 출력되기도 하는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
AT연산부(400)에서 AT연산되어 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 연산종료부(500)로 입력되면, 연산종료부(500)는 프레임 단위의 3차원 영상데이타의 종료여부를 체크하여, 종료조건, 예를 들면 제1변환계수(A)의 고유치가 0.01 이하로 되는 승산횟수를 만족하지 않으면 AT연산부(400)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 선택부(300)로 궤환되어 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의해 AT연산부(400)로 다시 입력되어 상술한 바와 같은 AT연산이 반복수행된다.
한편, 연산종료부(500)는 AT연산부(400)에서 AT연산되어 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 계속적으로 체크하여, 상기한 종료조건을 만족하면, AT연산을 종료하기 위한 종료신호(E)를 발생하고, 연산종료부(500)로부터의 종료신호(E)에 의거하여 AT연산부(400)에서 AT연산되어 버퍼(600)에 저장되어 있는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 출력된다.
그 다음, 버퍼(600)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 후처리부(900)에서 2차원 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
상술한 바와 같이, 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이타가 AT연산부(400)로 입력되어 AT연산되고, AT연산된 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 AT연산부(400)에서 AT연산이 반복수행되어 AT연산부(400)로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 연산종료부(500)내의 기설정된 종료조건에 해당되면, 종료신호(E)가 발생되어 버퍼(600)에 저장되어 있는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 출력되고, 후처리부(900)에서 2차원 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 애니메이션 풍경용 3차원 그래픽 처리를 실시간으로 자연스럽게 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 3차원 이미지를 갖는 영상신호를 3차원 그래픽 처리하는 아핀변환 장치에 있어서, 프레임 단위로 입력되는 초기 3차원 영상데이타와 아핀변환수단으로부터 출력되는 아핀변환된 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호에 의거하여 선택적으로 출력하기 위한 선택수단 ; 상기 선택수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 아핀변환하기 위한 아핀변환수단 ; 상기 아핀변환수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 저장한 다음 연산종료수단으로부터의 종료신호에 의거하여 상기 저장된 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 출력하는 메모리수단 ; 상기 아핀변환수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타가 기설정된 연산종료 조건에 만족되면 상기 종료신호를 상기 메모리수단으로 제공하는 상기 연산종료수단 ; 상기 메모리수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아핀변환수단은, 상기 선택수단으로부터 출력되는 프레임 단위의 3차원 영상데이타와 제1변환계수를 승산하기 위한 복수개의 승산기 ; 상기 각 승산기에 연결되며 상기 승산기에서 승산된 프레임 단위의 3차원 영상데이타와 제2변환계수를 가산하기 위한 복수개의 가산기로 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치.
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