KR0181057B1 - 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치에 관한 것으로, 입력되는 초기 3차원 영상데이터가 AT연산부로 입력되어 기설정 횟수동안 반복적으로 AT연산되고, 카운터에서 AT연산부의 AT연산횟수를 계수하여 계수된 연산횟수가 기설정된 소정횟수에 도달하면 종료신호가 발생되어 버퍼에 저장되어 있는 AT 연산된 3차원 영상데이터가 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 발명에 따른 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치의 개략적인 블록구성도.
제2도는 제1도에 도시된 AT 연산부를 상세히 도시하는 블록 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
300 : 선택부 400 : AT연산부
410, 415, 420, 425 : 승산부 435, 440, 445, 450 : 가산기
500 : 카운터 600 : 버퍼
900 : 후처리부
본 발명은 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환(Affine Transformation : 이하 AT 라 약칭함) 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상신호의 3차원 그래픽처리를 실시간으로 처리할 수 있도록 한 AT 장치에 관한 것이다.
최근의 정보화 시대에 발맞추어 방대한 양의 영상데이터를 제한된 대역폭을 갖는 통신채널을 통해 전송하기 위한 디지탈 영상 압축기법이 이와 관련된 여러분3야에서 계속적으로 연구되고 있다.
영상 압축기법에서의 영상신호는 크게 정지영상과 동영상으로 구분도리 수 있으며, 정지영상에서의 영상데이터 압축기법은 화소간의 공간적인 중복성을 제거함으로써 영상데이터를 압축하는 것으로, 이러한 압축기법으로는 주파수 영역에서 수행되는 변환 부호화(transformation coding) 기법과, 벡터양자화(vector quantization) 기법이 널리 알려져 있다.
그리고, 화상전화기나 디지탈 텔레비전 등에서 사용되는 동영상에서의 영상데이터 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 영상데이터를 압축하는 경우, 영상의 중복성을 이용하여 효율적으로 영상데이터를 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 이름 이 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.
한편, 애니메이션 제작에 있어서 숲이나 나무, 도시 등의 풍경을 자연스럽게 3차원 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 제시된 바 없다.
따라서, 본 발명은 자연스러운 풍경의 이미지생성을 위한 3차원 컬러 그래픽 처리를 실시간으로 처리할 수 있는 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 아핀변환 장치는, 외부로부터의 클럭에 의하 선택신호(S)에 의거하여 입력되는 초기 3차원 영상데이터(D) 또는 아핀변환된 3차원 영상데이터를 선택적으로 출력하기 위한 선택수단 ; 상기 선택수단으로부터 선택적으로 출력된 3차원 영상데이터를 선형확대, 축소 및 현대변환을 위한 제1 변환계수 및 선형이동을 위한 제2 변환계수를 이용하여 아핀변환하여 상기 아핀변환된 3차원 영상데이터를 생성하는 아핀변환수단 ; 상기 아핀변환수단에 의해 수행되는 아핀변환의 연산 횟수를 계수하여 계수된 연산 횟수가 기설정된 횟수에 도달할 때 종료신호를 발생하는 카운터 ; 상기 아핀변환수단에 의해 생성된 아핀변환된 3 차원 영상데이터를 일시 저장하며, 상기 카운터로부터 제공된 종료신호에 따라 상기 저장된 3 차원 영상데이터를 출력하는 메모리 수단; 상기 메모리수단으로부터 출력되는 상기 3차원 영상데이터를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
제1도는 본 발명의 바람직한 실시예의 따른, 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치의 개략적인 블록구성도로서, 선택부(300), AT연산부(400), 카운터(500), 버퍼(600) 및 후처리부(900)를 포함한다.
선택부(300)는 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 입력되는 초기 3차원 영상데이터와 AT연산부(400)에서 AT연산되어 출력되는 3차원 영상데이터(W0´, W1´, W2´, W3´)를 선택적으로 출력한다.
AT연산부(400)는 제2도에 상세히 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4 승산부(410, 415, 420, 425) 및 제1 내지 제4 가산기(435, 440, 445, 450)로 구성된다.
제1 내지 제3 승산부(410, 415, 420, 425)는 각기 N × N, 예로 4 × 4 매트릭스 형태의 제1변환계수(A)를 수신하여, 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이터와 송신하며, 승산 결과로 얻어진 N × 1, 예로 4 × 4 매트릭스 형태의 데이터를 출력한다.
제1 내지 제4 가산기 (435, 440, 445, 450)는 각기 4 × 1 의 제2 변환계수(B)를 수신하며, 각기 대응하는 승산부 (410, 415, 420, 425)로부터 출력되는 3차원 영상데이터와 가산하여 가산된 4 × 1 매트릭스 형태의 데이터를 출력한다.
카운터(500)는 AT연산부(400)에서 AT연산되는 횟수를 계수하여 기설정된 횟수(예를 들면, 100번)가 되면 종료신호(E)를 출력하고, 버퍼(600)는 AT연산부(400)에서 AT연산된 3차원 영상데이터를 저장하고 있다가 카운터(500)로부터 출력되는 종료신호(E)에 응답하여 저장되어 있는 3차원 영상데이터를 출력하며, 후처리부(900)는 버퍼(600)로부터 출력되는 3차원 영상데이터를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리한다.
상기한 바와 같은 구성된 본 발명의 3차원 그래픽 처리를 위한 AT 장치의 동작과정에 대하여 제1도와 제2를 참조하여 보다 상세하게 설명하기로 한다.
먼저 AT연산부(400)의 AT연산은 하기 수학식(1)에 의해 수행된다.
상기 수학식 1에서, W는 상기 수학식 1에 의해 AT연산부(400)에서 AT 연산되어 출력되는 3차원 영상데이터이고, D는 입력되는 3차원 영상데이터이고, A는 3차원 영상데이터(D)의 선형 확대 및 축소, 형태 변환(deformation)등을 구현하기 위한 제1 변환계수이며, B는 3차원 영상데이터(D)의 선형 이동 등을 구현하기 위한 변환계수를 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 수학식 1은 하기 수학식 2와 같이 나타낼 수 있다.
상술한 수학식 2에서 x, y, z 는 입력되는 3차원 영상데이터의 위치를 나타내는 좌표값이며, L은 3차원 영상데이터 좌표(x, y, z)의 휘도신호값을 나타낸다.
다음에, 입력되는 초기 3차원 영상데이터(제2도의 x, y, z, L)가 선택부(300)로 입력되면, 외부로부터의 클럭에 의하 선택신호(S)에 의해 초기 3차원 영상데이터(x, y, z, L)가 선택되어 AT 연산부(400)의 제1, 제2, 제3, 제4 승산부(410, 415, 420, 425)로 각각 제공된 다음 제1 변환계수(A)와 승산된다.
보다 상세히 설명하면, 제1 승산부(410)에서 제1 변환계수(A)의 제1행(a0, a1,a2, a3)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이터의 x와 제2승산부(415)에서 제1 변환계수(A)의 제2행(a4, a5,a6,a7)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이터의 y와, 제3승산부(420)에서 제1 변환계수(A)의 제3행(a8, a9, a10, a11)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이터의 z와, 제4 승산부(425)에서 제1 변환계수(A)의 제4행(a12, a13, a14, a15)이 선택부(300)로부터 출력되는 3차원 영상데이터의 휘도신호 L과 승산된다.
그 다음, 제1, 제2, 제3, 제4승산부(410, 415, 420, 425)에서 승산결과로 얻어진 3차원 영상데이터가 제1 제2, 제3, 제4가산기(435, 440, 445, 450)로 각각 출력되면, 승산결과로 얻어진 3차원 영상데이터와 제2 변환계수(b0, b1,b2, b3)가 가산되어 버퍼(600)에 저장한다.
이때, AT연산부(400)로부터 출력되는 3차원 영상데이터는 AT 연산이 한번 수행된 상태이고, AT 연산횟수에 따라 선택부(300)로 피드백되거나, 또는 버퍼(600)에 저장되어 있는 3차원 영상데이터가 출력되기도 하는데, 이에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
AT 연산부(400)에서 수행되는 AT 연산의 횟수가 카운터(500)에서 계수되어 기설정된 횟수, 예를 들면 100번에 도달할 때 까지 AT 연산부(400)로부터 출력되는 3차원 영상데이터가 선택부(300)로 궤환되어 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의해 AT연산부(400)로 다시 입력되어 상술한 바와 같은 AT연산이 반복수행된다.
상술한 바와 같이, AT 연산부(400)에 의해 기설정 횟수에 도달할 때 까지 AT연산을 반복하는 것은 한 번의 AT연산에 의하여는 원하는 아핀변환이 정확히 이루어지지않기때문으로 카운터(500)에 의해 AT연산이 종료조건, 즉 기설정된 연산 횟수가 될 때 까지 반복하는 것이다.
그러나, 카운터(500)에서의 계수 결과, AT 연산의 횟수가 기설정된 횟수에 도달하면, 카운터(500)로부터 AT 연산을 종료하기 위한 종료신호(E)가 발생되고, 카운터(500)로부터의 종료신호(E)에 의거하여 AT연산부(400)에서 AT연산되어 버퍼(600)에 저장되어 있는 3차원 영상테이터가 출력된다.
그 다음, 버퍼(600)로부터 각기 출력되는 3차원 영상데이터가 후처리부(900)에서 2차원 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
상술한 바와 같이, 입력되는 초기 3차원 영상데이터가 AT연산부(400)로 입력되어 AT연산되고, AT연산된 3차원 영상데이터가 AT연산부(400)에서 반복적으로 AT연산되며, 카운터(500)에서 AT 연산부(400)의 AT 연산횟수가 계수되어 기설정된 횟수에 도달하면, 카운터(500)로부터 종료신호(E)가 발생되어 버퍼(600)에 저장되어 있는 AT연산된 3차원 영상데이터가 출력되고, 후처리부(900)에서 2차원 이미지로서 좌표변환되어 모니터에 디스플레이된다.
따라서, 본 발명을 이용하면, 애니메니션 풍경용 3차원 그래픽 처리를 실시간으로 자연스럽게 처리할 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 3차원 이미지를 갖는 영상신호를 3차원 그래픽 처리하는 아핀변환 장치에 있어서, 외부로부터의 클럭에 의한 선택신호(S)에 의거하여 입력되는 초기 3차원 영상데이터(D) 또는 아핀변환된 3차원 영상데이터를 선택적으로 출력하기 위한 선택수단 ; 상기 선택수단으로부터 선택적으로 출력된 3차원 영상데이터를 선형확대, 축소 및 형태변환을 위한 제1 변환계수 및 선형이동을 위한 제2 변환계수를 이용하여 아핀변환하여 상기 아핀변환된 3차원 영상 데이터를 생성하는 아핀변환수단 ; 상기 아핀변환수단에 의해 수행되는 아핀변환의 연산 횟수를 계수하여 계수된 연산 횟수가 기설정된 횟수에 도달할 때 종료신호를 발생하는카운터 ; 상기 아핀변화수단 의해 생성된 아핀변환된 3차원 영상데이터를 일시 저장하며, 상기 카운터로부터 제고된 종료신호에 따라 상기 저장된 3차원 영상데이터를 출력하는 메모리수단 ; 상기 메모리수단으로부터 출력되는 상기 3차원 영상데이터를 좌표변환하여 2차원 이미지로서 모니터에 디스플레이될 수 있도록 처리하기 위한 후처리수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아핀변환수단은, 상기 선택수단으로부터 출력되는 3차원 영상데이터와 상기 제1 변환계수를 승산하기 위한 복수개의 승산기 ; 각기 대응하는 각각의 상기 승산기에 연결되어있으며, 각각의 상기 승산기에 서 승산된 3차원 영상데이터와 상기 제2변환계수를 가산하기 위한 복수개의 가산기를 구비하는 것을 특징으로 하는 3차원 그래픽 처리를 위한 아핀변환 장치.
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