KR0154014B1 - 3차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치 - Google Patents

3차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치

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KR0154014B1
KR0154014B1 KR1019950007304A KR19950007304A KR0154014B1 KR 0154014 B1 KR0154014 B1 KR 0154014B1 KR 1019950007304 A KR1019950007304 A KR 1019950007304A KR 19950007304 A KR19950007304 A KR 19950007304A KR 0154014 B1 KR0154014 B1 KR 0154014B1
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Abstract

본 발명은 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치에 관한 것으로, 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상데이타가 전처리부에서 3 차원 좌표 및 색신호로 전환되고 16 개의 부블럭으로 분할된 다음 순차적으로 16 개의 AT연산부에서 AT연산이 병렬처리되고, 16 개의 AT연산부로부터 출력되는 각각의 부블럭 3 차원 컬러 영상데이타가 모두 기설정된 종료조건에 만족되면, 연산종료부로부터 종료신호가 발생되어 16 개의 버퍼에 각각 저장되어 있는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 최종적으로 출력되며, 후처리부에서 2 차원 컬러 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이되므로써, 애니메이션 풍경용 3 차원 컬러 그래픽 처리를 고속으로 자연스럽게 처리할 수 있도록한 것이다.

Description

3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀 변환 장치의 개략적인 블럭구성도.
제2도는 제1도의 AT연산부의 상세도.
제3도는 본 발명의 일예로서 프레임별 3 차원 컬러 영상신호를 4 × 4 의 부블럭으로 분할한 것을 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
200 : 전처리부 300, 310, 320 : 선택부
400, 700, 800 : AT연산부 410, 415, 420, 425, 430, 433 : 승산부
435, 440, 445, 450, 455, 460 : 가산기 500 : 연산종료부
600, 610, 620 : 버퍼 900 : 후처리부
본 발명은 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환(AFFINE TRANSFORMATION : 이하 AT 라 약칭 함) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상신호의 3 차원 컬러 그래픽을 고속으로 처리할 수 있도록 한 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 AT 장치에 관한 것이다.
최근의 정보화 시대에 발맞추어 방대한 양의 영상데이타를 제한된 대역폭을 갖는 통신채널을 통해 전송하기 위힌 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 텔레비전 등에서 사용되는 동영상에서의 영상데이타 압축기법은 정지영상의 기법에 연속되는 화면사이의 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 중복설을 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 1970 연대 중반 BENOIT MANDELBROT 에 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 것이 다.
다른 한편, 애니메이션 제작에 있어서 숲이나 나무, 도시 등의 풍경을 자연스럽게 3 차원 컬러 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 계시된 바 없다.
따라서, 본 발명은 자연스러운 풍경의 이미지생성을 위한 3 차원 컬러 그래픽 처리를 고속으로 처리할 수 있는 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 AT 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 3 차원 컬러 그래픽 처리하는 아핀변환장치에 있어서, 상기 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 3 차원 좌표 및 RGB색신호로 전환하고 설정된 소정수의 부블럭으로 분할하기 위한 전처리수단과, 상기 전처리수단에서 부블럭으로 분할되어 순차적으로 입력되는 초기 3 차원 컬러 영상데이타와 복수개의 아핀변환수단에서 아핀변환된 각 3 차원 컬러 영상데이타를 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호에 의거하여 선택적으로 출력하기 위한 복수개의 선택수단과, 상기 복수개의 선택수단에 각각 대응하며 상기 복수개의 선택수단으로부터 출력되는 각 3 차원 컬러 영상데이타를 아핀변환하기 위한 상기 복수개의 아핀변환수단과, 상기 복수개의 아핀변환수단에 각각 대응하며 상기 각 아핀변환수단에서 아핀변환된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타들을 각각 저장한 다음 연산종료수단으로부터의 종료신호에 의거하여 상기 저장된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 출력하는 복수개의 메모리수단과, 상기 복수개의 아핀변환수단으로부터 출력되는 상기 각 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 체크하여 기설정된 연산종료조건에 모두 만족되면 상기 종료신호를 상기 복수개의 메모리수단으로 각각 제공하는 상기 연산종료수단과, 상기 복수개의 메모리수단으로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 입력한 다음 좌표변환하여 2 차원 컬러 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 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, 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 AT 장치의 개략적인 블럭구성도이다. 동도면을 참조하면 알 수 있듯이, 본 발명의 AT 장치는 전처리부(200), 16개의 선택부(300, 310, 320), 16개의 AT연산부(400, 700, 800), 연산종료부(500), 16개의 버퍼(600, 610, 620) 및 후처리부(900)로 구성된다.
동도면에 있어서, 전처리부(200)는 복수개의 형태, 예를 들면 GIF(GRAGPIC INTERCHANGE FORMAT), BMP(BIT MAP), TIFF(TAGGED IMAGE FILE FORMAT) 등, 로 입력되는 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 좌표(x, y, z) 및 RGB 색신호로 전환하고 설정된 소정수, 예를 들면 4 × 4, 즉 16 개의 부블럭으로 분할하여 순차적으로 출력하며, 16 개의 선택부(300, 310, 320)는 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 전처리부(200)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 16 개의 AT연산부(400, 700,800)에서 각각 AT연산되어 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(W0, W1, W2, W3, W4, W5)를 선택적으로 출력한다.
또한, 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)는 각각 제2도에 도시된 바와 같이, 제 1 승산부(410), 제 2 승산부(415), 제 3 승산부(420), 제 4 승산부(425), 제 5 승산부(430), 제 6 승산부(433) 및 제 1 가산기(435), 제 2 가산기(440), 제 3 가산기(445), 제 4 가산기(450), 제 5 가산기(455), 제 6 가산기(460)로 구성되며, 각 승산부(410, 415, 420, 425, 430, 433)는 6 × 6 의 제 1 변환계수(A)를 입력받아 16 개의 선택부(300, 310, 320)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 제 1 변환계수(A)를 승산하고, 각 가산기(435,440, 445, 450, 455, 460)는 6 × 1 의 제 2 변환계수(B)를 입력받아 각 승산부(410, 415, 420, 425, 430, 433)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 제 2 변환계수(B)를 가산한다.
그리고, 연산종료부(500)는 16 개의 AT연산부(400, 700,800)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 체크하여 종료조건, 예를 들면 제 1 변환계수(A)의 고유치가 0.01 이하로 되는 승산횟수, 을 만족하면 종료신호(E)를 출력하고, 16 개의 버퍼(600, 610, 620)는 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)에 각각 대응하며 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)에서 AT연산된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 저장하고 있다가 연산종료부(500)로부터의 종료신호(E)에 의거하여 저장되어 있는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 출력하며, 후처리부(900)는 16 개의 버퍼(600, 610, 620)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 좌표변환하여 2 차원 컬러 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리한다.
상기한 바와 같은 구성부재로 이루어진 본 발명의 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 AT 장치의 동작과정에 대하여 제1도와 제2도를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저, 본 발명에서는 프레임 단위로 입력되는 3 차원 컬러 영상신호를 N x N 블럭으로 분할하여 병렬처리할 수 있으나, 일 예로서 제3도에 도시된 바와 같이, 4 ×4 볼럭단위로 분할하고, 이에 따라 AT연산부(400, 700, 800)도 16 개로 하여 설명하기로 한다.
일반적으로, AT 연산은 하기 식(1)에 의해 수행된다.
W = A × D +B ‥‥‥‥‥(1)
여기에서, W 는 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)의 각각에서 상기 식(1)에 의해 AT연산되어 출력되는 3 차원 컬러 영상데이타. A는 3 차원 컬러 영상데이타의 선형 확대 및 축소, 형태변환(DEFORMATION) 등을 구현하기 위한 제 1 변환계수, D 는 입력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타, 그리고 B 는 입력되는 3 차원 컬러 영상데이타(D)의 선형 이동 등을 구현하기 위한 제 2 변환계수를 나타낸다.
통상적으로, W 와 A 는 N x N 개의 매트릭스 형태이고, D 와 B 는 N x 1 의 매트릭스 형태이나, 본 발명에서는 일예로서 W 와 A 는 6 × 6 매트릭스 형태, 그리고 D 와 B 는 6 × 1 형태의 매트릭스 형태로 하여 설명한다.
따라서, 상기 식(1)은 다음과 같이 나타낼 수 있다.
이때, x, y, z 는 입력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타의 위치를 나타내는 좌표값이며, RGB 는 3 차원 컬러 영상데이타의 좌표(x, y, z)에 대한 RGB 색신호이다.
다음에, 여러 형태의 컬러 이미지를 갖는 3 차원 컬러 영상데이타가 전처리부(200)를 통해 좌표(x, y, z) 및 RGB 색신호로 전환되고, 4 × 4, 즉 16 개의 부블럭으로 분할되어 순차적으로 16 개의 선택부(300, 310, 320)로 각각 입력되면(제 2 도의 x, y, x, R, G, B), 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의해 부블럭의 초기 3 차원 컬러 영상데이타(x, y, z, RGB)가 선택되어 16 개의 AT연산부(400, 700,800)로 순차적으로 각각 제공된다.
보다 상세히 설명하면, 제3도에 도시된 바와 같이 프레임(C) 단위의 3 차원 컬러 영상신호가 4 × 4, 즉 16 개의 부블럭으로 분할된 다음, #1 은 제 1 선택부(300)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제 1 AT연산부(400)로 제공되고, #2 는 제 2 선택부(310)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제 2 AT연산부(700)로 제공되며, #16 은 제 16 선택부(320)로 입력되어 외부로부터의 클럭에 의해 제 16 AT연산부(800)로 제공된다.
이때, 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)는 동일한 기능을 수행하므로, 제 1 AT연산부(400)의 동작과정에 대하여 설명하고 중복기재를 피하기 위해 나머지 15 개의 AT연산부(제 2 AT연산부(700)부터 제 16 AT연산부(800))의 동작과정은 생략하기로 한다.
따라서, 제 1 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)가 제 1 AT연산부(400)의 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 승산부(410, 415, 420, 425, 430, 433)에서 제 1 변환계수(A)와 승산되고, 승산 결과로 얻어진 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 가산기 (435, 440, 445, 450, 455, 460)에서 제 2 변환계수(B)와 가산된다.
보다 상세히 설명하면, 제 1 승산부(410)에서 제 1 변환계수(A)의 제 1 행(a0,a1,a2,a3,a4,a5)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)의 x 와, 제 2 승산부(415)에서 제 1 변환계수(A)의 제 2 행(a6,a7,a8,a9,a10,a11)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)의 y와, 제 3 승산부(420)에서 제 1 변환계수(A)의 제 3 행(a12,a13,a14,a15,a16,a17)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데 이타(#1)의 z 와, 제 4 승산부(425)에서 제 1 변환계수(A)의 제 4 행(a18,al9,a20,a21,a22,a23)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)의 색 신호 R 과, 제 5 승산부(430)에서, 제 1 변환계수(A)의 제 5 행(a24, a25, a26, a27, a28, a29)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)의 색 신호 G 와, 제 6 승산부(433)에서 제 1 변환계수(A)의 제 6 행(a30,a31,a32,a33,a34,a35)이 선택부(300)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#1)의 색신호 B 와 승산된다.
그 다음, 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 승산부(410, 415,420, 425, 430, 433)에서 승산 결과로 얻어진 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 제 1, 제 2, 제 3, 제 4, 제 5, 제 6 가산기(435, 440, 445, 450, 455, 460)로 각각 출력되면, 승산결과로 얻어진 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 제 2 변환계수(b0, b1, b2, b3, b4, b5)가 가산되어 버퍼(600)에 저장된다.
한편, 나머지 15 개의 선택부(310, 320)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타(#2 부터 #16)도 나머지 15 개의 AT연산부(700, 800)에서 상술한 바와 같은 AT연산이 동시 다발적으로 처리되고, 나머지 15 개의 버퍼(610, 620)에 저장된다.
이때, AT연산이 한번 수행된 상태이고, 그 수렴여부에 따라 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)에서 각각 AT연산된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 16 개의 선택부(300, 310, 320)로 각각 궤환(FEED BACK) 되거나, 또는 16 개의 버퍼(600, 610, 620)에 저장되어 있는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 출력되기도 하는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
16 개의 AT연산부(400, 700, 800)에서 AT연산되어 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 각각 연산종료부(500)로 입력되면, 연산종료부(500)는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타의 종료여부를 각각 체크하여, 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타 중 어느 하나라도 종료조건, 예를 들면 제 1 변환계수(A)의 고유치가 0.01 이하로 되는 승산횟수, 을 만족하지 않으면 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)로부터 출력 되는 부불럭 의 3 차원 컬러 영상데이타가 16 개의 선택부(300, 310, 320)로 각각 궤환되어 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의해 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)로 다시 입력되어 상술한 바와 같은 AT연산이 반복수행된다.
한편, 연산종료부(500)는 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)에서 각각 AT연산되어 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 계속적으로 체크하여, 16 개의 부블럭 3 차원 컬러 영상데이타가 모두 상기한 종료조건을 만족하면, AT연산을 종료하기 위한 종료신호(E)를 발생하고, 연산종료부(500)로부터의 종료신호(E)에 의거하여 16 개의 버퍼(600, 610, 620)에 각각 저장되어 있는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 출력된다.
그 다음, 16 개의 버퍼(600, 610, 620)로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 후처리부(900)에서 2 차원 컬러 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
상술한 바와 같이, 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상데이타가 전처리부(200)에서 3 차원 좌표 및 색신호로 전환되고 16 개의 부블럭으로 분할된 다음 순차적으로 16 개의 AT연산부(400, 700. 800)에서 AT연산이 병렬처리되고, 16 개의 AT연산부(400, 700, 800)로부터 출력되는 각각의 부블럭 3 차원 컬러 영상데이타가 모두 기설정된 종료조건에 만족되면, 연산종료부(500)로부터 종료신호(E)가 발생되어 16 개의 버퍼(600, 610, 620)에 각각 저장되어 있는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타가 최종적으로 출력되며, 후처리부(900)에서 2 차원 컬러 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
한편, 본 발명에서는 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 4 × 4 블럭으로 분할하여 병렬처리하는 것을 일예로서 설명하였으나, 이 기술분야의 숙련자는 N × N(4 × 4 블럭단위 이상) 블록으로 분할하여 병렬처리하면 3 차원 컬러 영상데이타를 보다 고속으로 처리할 수 있다는 것을 쉽게 알 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 애니메이션 풍경용 3 차원 컬러 그래픽 처리를 고속으로 자연스럽게 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 3 차원 컬러 그래픽 처리하는 아핀변환 장치에 있어서, 상기 3 차원 컬러 이미지를 갖는 영상신호를 3 차원 좌표 및 RGB 색신호로 전환하고 설정된 소정수의 부블럭으로 분할하기 위한 전처리수단; 상기 전처리수단에서 부블럭으로 분할되어 순차적으로 입력되는 초기 3 차원 컬러 영상데이타와 복수개의 아핀변환수단에서 아핀변환된 각 3 차원 컬러 영상데이타를 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호에 의거하여 선택적으로 출력하기 위한 복수개의 선택수단; 상기 복수개의 선택수단에 각각 대응하며 상기 복수개의 선택수단으로부터 출력되는 각 3 차원 컬러 영상데이타를 아핀변환하기 위한 상기 복수개의 아핀변환수단; 상기 복수개의 아핀변환수단에 각각 대응하며 상기 각 아핀변환수단에서 아핀변환된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타들을 각각 저장한 다음 연산종료수단으로부터의 종료신호에 의거하여 상기 저장된 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 출력하는 복수개의 메모리수단; 상기 복수개의 아핀변환수단으로부터 출력되는 상기 각 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 체크하며 기설정된 연산종료조건에 모두 만족되면 상기 종료신호를 상기 복수개의 메모리수단으로 각각 제공하는 상기 연산종료수단; 상기 복수개의 메모리수단으로부터 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타를 각각 입력한 다음 좌표변환하여 2 차원 컬러 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전처리수단에서 설정된 소정수의 부블럭은, N × N(여기서, N4)의 블럭인 것을 특징으로 하는 3 차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 아핀변환수단은, 상기 복수개의 선택수단으로부터 각각 출력되는 부블럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 제 1 변환계수를 승산하기 위한 복수개의 승산기; 상기 각 승산기에 연결되며 상기 승산기에서 승산된 부불럭의 3 차원 컬러 영상데이타와 제 2 변환계수를 가산하기 위한 복수개의 가산기로 구성된 것을 특징으로 하는 3차원 컬러 그래픽 병렬처리를 위한 아핀변환 장치.
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