KR100684558B1 - 텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법 - Google Patents

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KR100684558B1 KR1020050096704A KR20050096704A KR100684558B1 KR 100684558 B1 KR100684558 B1 KR 100684558B1 KR 1020050096704 A KR1020050096704 A KR 1020050096704A KR 20050096704 A KR20050096704 A KR 20050096704A KR 100684558 B1 KR100684558 B1 KR 100684558B1
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Abstract

본 발명은 밉맵을 이용한 텍스쳐 밉매핑 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 바람직한 일 실시예에 의해, 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈 정보, 스크린 좌표 데이터를 입력받는 텍스쳐 정보 입력부; 상기 텍스쳐 좌표 데이터와 상기 스크린 좌표 데이터를 이용하여 텍스쳐 좌표의 델타값을 산출하는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부; 및 상기 텍스쳐 좌표 델타값과 상기 텍스쳐 이미지 사이즈 정보를 이용하여 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 밉맵 레벨 인덱스 산출부를 포함하되, 산출된 밉맵 레벨 인덱스를 이용하여 상기 픽셀에 대한 밉맵 레벨을 결정하고 상기 결정된 밉맵 레벨을 이용하여 텍스쳐를 매핑하는 텍스쳐 밉매핑 장치가 제공된다. 따라서, 본 발명에 의해, 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택하여 매핑함으로써 정확한 밉맵 레벨을 선택하여 뛰어난 품질을 보장할 수 있다.
그래픽스, 텍스쳐 매핑, 밉맵, mipmap,

Description

텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법{Texture mipmapping device and the same method}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밉맵(mipmap) 처리 장치의 블록도.
도 2은 일반적인 텍스쳐 오리지널 이미지에 상응하여 생성된 밉맵 레벨에 따른 이미지 예시도.
도 3은 픽셀의 텍스쳐 공간(texture space) 이미지의 예시도.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 텍스쳐 이미지와 2개의 삼각형 메쉬로 구성된 폴리곤의 예시도.
도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬(mesh)를 픽셀 단위로 표현한 예시도.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밉맵 레벨 인덱스 선택 방법에 따른 텍스쳐 밉매핑 방법을 나타낸 순서도.
도 7는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬를 픽셀단위로 표현한 예시도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110 : 텍스쳐 정보 입력부
120 : 인터폴레이션부
130 : 텍스쳐 좌표 델타값 산출부
140 : 밉맵 레벨 인덱스 산출부
본 발명은 3차원 그래픽 처리 장치에 관한 것으로, 특히 밉맵을 이용한 텍스쳐 밉매핑 방법 및 장치에 관한 것이다.
3차원 컴퓨터 그래픽은 현실을 보다 실감있게 표현하기 위한 가장 핵심적인 연구 분야이다. 이전에는 주로 문자나 음성 그리고 GUI와 같은 2차원 그래픽이 현실을 표현하고 그 정보를 저장, 전달하였다. 그러나 게임, 의료, 국방, 영화, 등 3차원인 현실 세계를 보다 정확히 표현하여 사용자로 하여금 보다 몰입할 수 있는 환경을 만들어 내기에는 역부족이었다. 따라서 사용자들에게 보다 실감 있는 영상을 구현하기 위해서 3차원 컴퓨터 그래픽의 도입은 필수적이다.
3차원 컴퓨터 그래픽은 3차원의 좌표를 가지는 모델링 데이터를 빛과 재질, 그리고 시점 등에 대한 정보를 바탕으로 만들어 진다. 이러한 정보의 양은 2차원 컴퓨터 그래픽의 양에 비해 매우 크다. 텍스쳐 매핑은 현재의 모든 3차원 컴퓨터 그래픽에서 채택하는 방법이며, 3차원의 객체에 2차원의 텍스쳐를 입힘으로써 적은 폴리곤으로 추상화된 객체가 보다 세밀하고 현실적인 표현을 갖도록 하는 방법이다. 즉, 스크린 공간(Screen Space)에서 텍스쳐 공간으로의 매핑으로 통하여 스크린의 픽셀에 해당하는 텍스쳐 이미지의 영역을 결정하고, 그 영역 위에서 필터링을 통해 하나의 픽셀값을 생성하여 화면 픽셀의 값을 대치하는 것이다.
밉맵과 같이 폴리곤의 크기에 대응할 수 있도록 텍스쳐 이미지의 스케일(scale)을 다르게 하여 폴리곤의 사이즈(size)에 가장 적합한 텍스쳐 이미지를 선택하여 매핑하는 다양한 텍스쳐 밉매핑 방법들이 연구되었다. 일반적으로 밉맵을 이용하여 텍스쳐를 매핑하는 방법에 있어서, 밉맵을 선택하는 방법은 폴리곤 별로 대응하는 밉맵의 레벨을 선택하여 매핑하는 방법과 픽셀의 깊이 정보를 이용하여 밉맵 레벨을 선택하여 매핑하는 방법이 있다. 그러나 폴리곤 별로 대응하는 밉맵 레벨을 선택하는 방법은 스크린 상에 보여지는 폴리곤의 크기를 산출하여 이에 대응하는 밉맵 레벨을 선택하는 것으로 폴리곤의 크기가 커질수록 밉맵 사용으로 인해 효율성이 떨어지는 문제점이 있다. 또한, 픽셀별로 대응하는 밉맵 레벨을 선택하는 방법은 폴리곤의 크기를 계산하여 대응하는 밉맵 레벨을 선택하는 것에 비해 품질은 뛰어나지만, 처리 속도가 느린 문제점이 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택하여 매핑함으로써 정확한 밉맵 레벨을 선택하여 뛰어난 품질을 보장할 수 있는 텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 픽셀의 깊이(depth)에 상관없이 픽셀별로 정확한 밉맵 레벨을 선택할 수 있는 텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 스크린 공간상으로 인터폴레이션(interpolation)되는 텍스쳐 좌표 데이터의 크기에 상관없이 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택할 수 있는 텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
이외의 본 발명의 목적들은 하기의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 픽셀별로 밉맵 레벨 인덱스를 산출하고, 픽셀별 밉맵 레벨을 설정하여 픽셀별로 해당 레벨 밉맵을 이용하여 텍스쳐를 매핑할 수 있는 텍스쳐 밉매핑 장치가 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈 정보, 스크린 좌표 데이터를 입력받는 텍스쳐 정보 입력부; 상기 텍스쳐 좌표 데이터와 상기 스크린 좌표 데이터를 이용하여 텍스쳐 좌표의 델타값을 산출하는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부; 및 상기 텍스쳐 좌표 델타값과 상기 텍스쳐 이미지 사이즈 정보를 이용하여 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 밉맵 레벨 인덱스 산출부를 포함하되, 산출된 밉맵 레벨 인덱스를 이용하여 상기 픽셀에 대한 밉맵 레벨을 결정하고 상기 결정된 밉맵 레벨을 이용하여 텍스쳐를 매핑하는 텍스 쳐 밉매핑 장치가 제공될 수 있다.
상기 밉맵은 오리지널(original) 텍스쳐 이미지를 제0 레벨 밉맵으로 설정하며, 이전 레벨의 밉맵의 크기를 1/4씩 줄여가며 레벨을 증가하며 생성될 수 있다.
상기 밉맵 레벨 인덱스는 하기 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112005057976597-pat00001
여기서,
Figure 112005057976597-pat00002
는 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값이며,
Figure 112005057976597-pat00003
는 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값이고, width는 텍스쳐 이미지의 너비이며, height는 텍스쳐 이미지의 높이일 수 있다.
스크린 공간과 텍스쳐 공간의 일치되지 않은 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간(interpolation)하는 인터폴레이션부를 더 포함할 수 있다.
상기 텍스쳐 좌표 델타값은 스크린 공간상의 하나의 픽셀의 텍스쳐 u좌표 데이터 변화율 및 텍스쳐 v좌표 데이터 변화율이고, 상기 스크린 좌표 데이터는 3차원 객체를 스크린 공간으로 투영(projection)시킨 경우 상기 스크린 공간상의 3차원 객체의 좌표 데이터일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 픽셀별로 밉맵 레벨 인덱스를 산출하고, 픽셀별 밉맵 레벨을 설정하여 픽셀별로 해당 레벨 밉맵을 이용하여 텍스쳐를 매핑할 수 있는 방법 및 기록 매체가 제공될 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 3차원 그래픽 처리 장치에 포함되 어 밉맵을 이용하여 텍스쳐 매핑을 수행하는 텍스쳐 밉매핑 장치에서 수행되는 방법에 있어서, (a) 상기 3차원 그래픽 처리 장치로부터 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 입력받는 단계; (b) 상기 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하는 단계; 및 (c) 상기 산출된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 정보를 이용하여 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 단계를 포함하되, 단계 (b) 내지 단계 (c) 를 상기 스크린 공간의 모든 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출할 때까지 반복 수행하는 텍스쳐 밉매핑 방법이 제공된다.
상기 텍스쳐 정보와 상기 스크린 공간 정보를 이용하여 스크린 공간의 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 밉맵 레벨 인덱스는 하기 수학식을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112005057976597-pat00004
여기서,
Figure 112005057976597-pat00005
는 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값이며,
Figure 112005057976597-pat00006
는 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값이고, width는 텍스쳐 이미지의 너비이며, height는 텍스쳐 이미지의 높이일 수 있다.
상기 텍스쳐 정보는 텍스쳐 좌표 데이터, 오리지널 텍스쳐 이미지의 높이(height) 또는 너비(width)이며, 상기 스크린 공간 정보는 상기 3차원 객체를 상기 스크린 공간으로 투영(projection)시킨 경우, 상기 스크린 공간상의 3차원 객체의 좌표 데이터일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 텍스쳐 밉매핑 장치에서 수행되는 픽셀별로 텍스쳐를 매핑하는 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기록한 기록매체에 있어서, (a) 상기 3차원 그래픽 처리 장치로부터 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 입력받는 단계; (b) 상기 텍스쳐 정보와 상기 스크린 공간 정보를 이용하여 스크린 공간의 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간하는 단계; (c) 상기 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 산출된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 정보를 이용하여 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 단계를 수행하되, 단계 (c) 내지 단계 (d) 를 상기 스크린 공간의 모든 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출할 때까지 반복 수행하는 프로그램을 기록한 기록 매체가 제공된다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
또한, 본 명세서에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 동일 또는 유사한 개체를 구별하기 위한 것일 뿐 이에 의해 권리범위나 그 대상이 제한되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밉맵 처리 장치의 블록도이고, 도 2은 일반적인 텍스쳐 오리지널 이미지에 상응하여 생성된 밉맵 레벨에 따른 이미지 예시도이며, 도 3은 픽셀의 텍스쳐 공간 이미지의 예시도이고, 도 4는 본 발 명의 바람직한 일 실시예에 따른 텍스쳐 이미지와 2개의 삼각형 메쉬로 구성된 폴리곤의 예시도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬를 픽셀단위로 표현한 예시도이다. 본 발명에 따른 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 그래픽 처리 장치(미도시)의 일부분으로 포함되어 그래픽 처리 장치로부터 데이터를 전달받아 처리된 데이터(예를 들어, 픽셀별 밉맵 레벨 인덱스 정보)를 그래픽 처리 장치로 전달할 수 있다. 이하에서 본 발명은 3차원 그래픽 처리 과정 중 3차원 객체(object)의 렌더링(rendering) 시점에 수행될 수 있다. 또한, 이하에서 설명되는 텍스쳐 이미지에 상응하는 밉맵 레벨별 이미지가 생성되어 있으며, 픽셀 별로 밉맵 레벨 인덱스를 선택하는 과정을 중점으로 설명하기로 한다. 또한, 이하에서 설명되는 3차원 객체의 폴리곤은 다양한 형태로 표현될 수 있으며 처리될 수 있으나, 이해와 설명의 편의를 위해 폴리곤들은 삼각형 메쉬로 구성되어 있는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 공지된 바와 같이 삼각형 메쉬를 구성하는 3개의 정점(vertex)는 동일 평면상에 존재할 수 있으며, 이를 가정하여 설명하기로 한다.
또한, 이하에서는 각기 구성 요소들(예를 들어, 텍스쳐 정보 입력부(110), 인터폴레이션부(120), 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130), 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140) 등)은 순차적으로 연산이 수행되어 결과를 출력하고 각기의 구성 요소들에서 연산된 결과 값을 이용하여 연산을 수행하나, 일부 구성 요소들(예를 들어, 인터폴레이션부(120), 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130), 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140) 등)은 병렬로 연산을 수행할 수도 있다.
도 1에 보여지는 바와 같이, 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 텍스쳐 정보 입력 부(110), 인터폴레이션부(120), 텍스쳐 좌표 델타값(delta) 산출부(130), 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)로 구성된다.
이해와 설명의 편의를 위해 우선 도 2를 참조하여 밉맵에 대해 간략히 설명하기로 한다. 밉맵은 도 2에서 보여지는 바와 같이 오리지널(original) 텍스쳐 이미지를 레벨 0로 설정하고, 다음 레벨은 이전 레벨(예를 들어, 레벨 0)의 1/4 수준으로 텍스쳐 이미지의 사이즈를 줄이면서 밉맵 이미지를 생성한다. 예를 들어, 도 2에 보여지는 바와 같이, 오리지널 텍스쳐 이미지의 사이즈가 8 × 8 픽셀이라고 가정하자. 이때, 오리지널 텍스쳐 이미지를 제0 레벨 밉맵(210)이라고 하면, 제0 레벨 밉맵 이미지의 1/4 크기로 제1 레벨 밉맵이 생성된다. 즉, 제1 레벨 밉맵(220)의 크기는 4 × 4 픽셀이된다. 이와 같은 방식으로, 제2 레벨 밉맵(230)의 이미지 크기는 2 × 2 픽셀의 크기가 되고, 제3 레벨 밉맵(240)은 1 × 1 픽셀의 크기로 생성이 될 수 있다. 즉, 이전 레벨에 비해 레벨은 증가시키고, 이미지의 사이즈는 1/4로 줄여가면서 밉맵 이미지를 생성한다. 즉, 오리지널 텍스쳐 이미지를 제0 레벨 밉맵으로 시작하여 밉맵의 이미지 사이즈가 1 × 1 픽셀일때까지 밉맵 레벨을 증가시키며 생성될 수 있다.
다시 도 1을 참조하여, 텍스쳐 정보 입력부(110)는 그래픽 처리 장치(미도시)로부터 텍스쳐 정보(예를 들어, 정점(vertex)에 대한 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈(예를 들어, 높이(height), 너비(width)), 정점의 좌표 데이터 등을 입력받아 저장부(미도시)에 저장한다. 여기서, 저장부(미도시)는 일시적으로 정점의 좌표 데이터, 텍스쳐 정보(예를 들어, 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미 지 사이즈 정보 등)를 일시적으로 저장하는 버퍼(buffer), 배열(array) 등일 수 있다.
인터폴레이션부(120)는 저장부(미도시)에 저장된 텍스쳐 이미지 데이터와 텍스쳐 좌표 데이터를 이용하여 정점에 대한 텍스쳐 좌표와 좌표 사이의 픽셀 데이터를 인터폴레이션한다. 예를 들어, 3차원 객체(object)는 객체를 구성하는 정점의 좌표 데이터와 정점과 정점을 연결하여 폴리곤을 형성하는 연결 정보(connectivity)로 구성될 수 있다. 또한, 텍스쳐 이미지는 이미 공지된 바와 같이, 2차원 픽셀들의 집합으로 구성될 수 있다. 도 3에서 보여지는 바와 같이, 그래픽스에서 텍스쳐 공간(310)은 (0, 0) ~ (1, 1) 사이의 부동 소수점을 이용하여 텍스쳐 좌표 데이터를 표현된다. 따라서, 3차원으로 표현된 객체(320)의 텍스쳐 좌표 데이터는 0 ~ 1 사이의 부동 소수점의 2차원 데이터(예를 들어, u, v)로 표현된다. 또한, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 출력 장치(미도시)에 표시되는 스크린 공간(310)은 x축 및 y축에 의한 2차원 공간(space)이다. 따라서, 텍스쳐를 매핑하기 위해서는 우선 2차원 텍스쳐 공간(330)위의 좌표 데이터를 3차원 상에 존재하는 객체에 대응하게 변환하는 과정을 거쳐야하며, 다시 스크린 공간(330)으로 3차원으로 표현된 객체의 좌표 데이터를 변환하는 과정을 거쳐야만 한다. 그러나, 반드시 객체 공간(320)과 텍스쳐 공간(310)이 1:1로 대응되지 않기 때문에 3차원 객체 공간내의 여러 정점들이 하나의 텍셀(texel)에 해당하는 경우 텍스쳐 이미지는 확대되어야 하며, 객체 공간내의 하나의 정점이 여러 텍셀에 해당 하는 경우에는 텍스쳐 이미지가 축소되어야 한다.
예를 들어, 만일 3차원 객체 공간(320)이 예를 들어, 40 × 40 픽셀이라고 가정하고, 텍스쳐 이미지의 사이즈가 높이가 256이고, 너비가 256의 픽셀이라고 가정하자. 이와 같은 경우, 3차원 객체의 하나의 정점은 32개 이상의 텍셀에 해당하게 된다. 따라서, 텍스쳐 이미지는 확대(magnification)되어야 한다. 따라서, 밉맵을 이용하여 텍스쳐를 매핑하는 경우, 64 × 64 픽셀 또는 32 × 32 픽셀의 밉맵이 매핑되어야 하므로(하기에서 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)에서 밉맵에 대해서는 상세히 설명하기로 한다), 스크린 공간(310)의 픽셀에 맞추어 밉맵이 정해진 알고리즘에 따라 예를 들어, 확대 또는 축소(minification) 등의 인터폴레이션을 수행한다.
텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 텍스쳐 정보 입력부(110)를 통해 입력되어 저장부(미도시)에 저장된 텍스쳐 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 데이터의 변화율을 산출하여 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)로 전달한다.
예를 들어, 도 4의 410과 같은 폴리곤을 스크린 공간에 그린다고 가정을 하자. 여기서 폴리곤은 두개의 삼각형 메쉬로 구성된 것으로 가정하자. 여기서, 411의 삼각형 메쉬는 3개의 정점로 구성이 되었으며, 415의 정점을 제1 정점이라 하고, 416의 정점을 제2 정점이라 하며, 417의 정점을 제3 정점이라고 하자. 또한, 제1 정점(415)의 좌표 데이터가 예를 들어, (0, 0)이고, 제2 정점(416)의 좌표 데이터가 예를 들어, (7, 0)이며, 제3 정점(417)의 좌표 데이터가 예를 들어, (0, 7)이라고 하자. 또한, 제1 정점(415)의 텍스쳐 좌표 데이터가 예를 들어, (0.0, 0.0)이며, 제2 정점(416)의 텍스쳐 좌표 데이터가 예를 들어, (1.0, 0.0)이고, 제3 정 점(417)의 텍스쳐 좌표 데이터가 예를 들어, (0.0, 1.0)이라고 하자. 그리고, 제1 정점(415)을 기준으로 왼쪽 에지(left edge) 예를 들어, 제1 정점(415)과 제3 정점(417)을 연결하는 에지(edge)를 제1 에지(510)라하고, 제2 정점과 제3 정점을 연결하는 에지를 제2 에지(520)라고 정의하기로 한다. 411에 405와 같은 텍스쳐 이미지를 매핑하면 430과 같이 텍스쳐 이미지(405)가 매핑될 수 있다.
도 5를 참조하여 제1 에지(510)상의 픽셀들(521)을 제1 픽셀라인이라하고, 제1 픽셀라인(521)을 기준으로 v축으로 한픽셀씩 이동된 픽셀들(522)를 제2 픽셀라인, 제3 픽셀라인(523),…, 제7 픽셀라인(527)으로 정의하자. 여기서, 제1 정점(415)을 기준으로 제1 에지(510)상의 텍스쳐 u좌표 데이터의 변화율은 0.0이고, 텍스쳐 v좌표 변화율은 0.125이며, 제3 정점(417)을 기준으로 텍스쳐 v좌표 데이터 변화율은 -0.125이고, 제2 에지(515)상의 텍스쳐 u좌표 데이터 변화율은 0.125임을 알 수 있다.
예를 들어, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)가 제1 픽셀라인(521)을 기준으로 텍스쳐 좌표 변화율을 산출하는 방법을 간략히 설명하면, 제1 픽셀라인(521)의 제1 에지(510)상의 텍스쳐 좌표 데이터는 (0.0, 0.0)이고, 제1 픽셀라인(521)의 제2 에지(515)상의 텍스쳐 좌표 데이터는 (1.0, 0.0)이다. 즉, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 제1 픽셀라인(521)이 8개의 픽셀들로 구성되어 있으므로, 제1 에지(510)상의 텍스쳐 u좌표 데이터, 텍스쳐 v좌표 데이터, 제2 에지(515)상의 텍스쳐 u좌표 데이터, 텍스쳐 v좌표 데이터를 이용하여 텍스쳐 u좌표 변화율, 텍스쳐 v좌표 변화율을 산출할 수 있다.
예를 들어, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 제1 에지(510)의 제1 픽셀라인(521)의 텍스쳐 좌표 데이터 (0.0, 0.0)와 제2 에지(515)상의 제1 픽셀라인(521)의 텍스쳐 좌표 데이터 (1.0, 0.0)을 이용하여 텍스쳐 좌표의 변화율을 산출한다. 즉, 제1 픽셀라인(521)의 텍스쳐 좌표 데이터의 변화는 (1.0, 0.0)이 되고, 모두 8개의 픽셀들을 포함하고 있으므로 총 픽셀의 수로 변화율을 나누어 픽셀별 텍스쳐 좌표 델타값을 산출할 수 있다. 예를 들어, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 픽셀별 텍스쳐 u좌표 델타값을 0.125로 산출하고, 픽셀별 텍스쳐 v좌표 델타값을 0.0으로 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 텍스쳐 좌표 데이터와 스크린 공간의 폴리곤 좌표 데이터를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하여 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)로 출력할 수 있다.
밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)로부터 입력된 텍스쳐 좌표 데이터 변화율과 텍스쳐 이미지 사이즈(예를 들어, 높이, 너비)를 이용하여 현재 픽셀의 밉맵 레벨 인덱스를 산출한다.
예를 들어, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)에서 입력된 텍스쳐 u좌표 변화율이 예를 들어, 0.125이고, 텍스쳐 v좌표 변화율이 예를 들어, 0.0이라고 가정하자. 이때, 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)로부터 입력된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 이미지 사이즈를 이용하여 현재 픽셀의 밉맵 레벨 인덱스를 예를 들어 하기 수학식 1을 이용하여 산출할 수 있다.
Figure 112005057976597-pat00007
여기서,
Figure 112005057976597-pat00008
는 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값이고,
Figure 112005057976597-pat00009
는 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값이며, width는 텍스쳐 이미지의 너비이고, height는 텍스쳐 이미지의 높이일 수 있다.
예를 들어, 제0 레벨 밉맵의 텍스쳐 이미지의 높이가 8 픽셀이고, 너비가 8픽셀이라고 가정하자. 그러면, 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)는 예를 들어, 수학식 1을 이용하여
Figure 112005057976597-pat00010
가 되어, 결과적으로 밉맵 레벨 인덱스를 0으로 산출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 픽셀별 밉맵 레벨 인덱스를 산출하여 해당 픽셀의 밉맵 레벨을 설정하고, 이를 이용하여 텍스쳐를 매핑할 수 있다. 이로 인해, 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택하여 텍스쳐를 매핑함으로써, 텍스쳐 매핑으로 인한 품질을 높일 수 있는 이점이 있다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 밉맵 레벨 인덱스 선택 방법에 따른 텍스쳐 밉매핑 방법을 나타낸 순서도이며, 도 7은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 삼각형 메쉬를 픽셀단위로 표현한 예시도이다. 이하에서는 그래픽 처리 장치로부터 텍스트 정보(예를 들어, 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈(예를 들어, 높이, 너비))와 정점 정보(예를 들어, 좌표 데이터(예를 들어, x, y))를 입력받아 현재 폴리곤에 가장 적합한 밉맵 레벨 인덱스를 설정하여 해당 폴리곤에 해당 밉맵 레벨 인덱스를 이용하여 밉맵을 매핑하는 것을 가정하여 설명하기로 한다. 또한, 이하에서 설명되어 지는 텍스트 매핑 방법은 렌더링 시작 시점에 수행될 수 있으며, 텍스쳐 이미지에 따른 다수의 밉맵은 미리 생성되어 있는 것을 가정하여 설명하기로 한다.
단계 610에서 텍스쳐 정보 입력부(110)는 그래픽 처리 장치(미도시)로부터 텍스쳐 정보(예를 들어, 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈(예를 들어, 높이, 너비))와 정점 좌표 데이터, 스크린 공간 정보(예를 들어, 스크린 공간 사이즈(예를 들어, 높이, 너비) 등을 입력받아 임시 저장 공간 예를 들어, 버퍼 또는 배열 등에 일시적으로 저장한다.
단계 620에서 인터폴레이션부(120)는 3차원 객체의 하나의 폴리곤을 렌더링하기 위해서 폴리곤을 형성하는 정점에 대응하는 속성 정보(예를 들어, 칼라 데이터, 텍스쳐 좌표 데이터 등)를 이용하여 스크린 공간 좌표(예를 들어, x, y) 데이터를 이용하여 인터폴레이션한다.
단계 630에서 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 텍스쳐 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하여 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)로 전달한다.
예를 들어, 상술한 바와 같이, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 삼각형 메쉬의 제1 에지상의 텍스쳐 좌표 데이터와 제2 에지상의 텍스쳐 좌표 데이터의 차이를 산출하고, 제1 에지상의 텍스쳐 좌표 데이터와 제2 에지상의 텍스쳐 좌표 데이 터를 연결하는 픽셀들의 수로 나누어 텍스쳐 좌표의 델타값을 산출할 수 있다.
예를 들어, 스크린 공간에 도 7과 같은 삼각형 메쉬를 렌더링하고, 여기에 텍스쳐를 매핑한다고 가정하고, 텍스쳐 이미지의 사이즈가 8 × 8 픽셀이라고 가정하자. 여기서, 제0 레벨 밉맵의 사이즈는 8 × 8 픽셀이고, 제1 레벨 밉맵의 사이즈는 4 × 4 픽셀이며, 제2 레벨 밉맵의 사이즈는 2 × 2 픽셀이고, 제3 레벨 밉맵의 사이즈는 1 × 1 픽셀일 수 있다. 여기서, 제1 정점(710)의 좌표 데이터는 (0, 0)이고, 제2 정점(712)의 좌표 데이터는 (3, 0)이며, 제3 정점(713)의 좌표 데이터는 (0, 3)이라고 가정하자. 이와 같은 상태에서, 제1 픽셀라인(731)의 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값은 0.25이고, 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값은 0.0으로 산출할 수 있다.
이와 같이, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)는 픽셀별로 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하여 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)로 전달할 수 있다.
단계 640에서 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)로부터 입력된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 이미지의 사이즈를 이용하여 픽셀별 밉맵 레벨 인덱스를 산출할 수 있다.
예를 들어, 텍스쳐 좌표 델타값 산출부(130)에서 입력된 텍스쳐 u좌표 델타값이 0.25이고, 텍스쳐 v좌표 델타값이 0.0이며, 텍스쳐 이미지 사이즈의 높이가 8 픽셀이고, 너비가 8픽셀이라고 가정하자. 그러면, 밉맵 레벨 인덱스 산출부(140)는 수학식 1을 이용하여
Figure 112005057976597-pat00011
로 현재 픽셀의 밉맵 레벨 인 덱스를 1로 산출할 수 있다.
이로 인해, 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 현재 픽셀의 밉맵 레벨 인덱스를 제1 레벨 밉맵으로 설정하고 해당 픽셀에 제1 레벨 밉맵을 매핑할 수 있다.
단계 650에서 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 폴리곤을 구성하는 모든 픽셀에 대해 밉맵 레벨 인덱스를 산출했는지 여부를 판단한다.
모든 픽셀에 대해 밉맵 레벨 인덱스를 산출하지 않았다면, 단계 630 내지 단계 640을 반복하여 모든 픽셀에 대해 밉맵 레벨 인덱스를 산출하여 해당 픽셀의 밉맵 레벨을 설정하고, 설정된 밉맵으로 해당 픽셀에 대해 텍스쳐를 매핑을 수행한다. 예를 들어, 도 7의 스크린 공간상의 삼각형 메쉬를 나타나낸 픽셀들의 각각의 밉맵 레벨 인덱스를 산출한 결과, 각각의 픽셀들에 대한 밉맵 레벨이 제1 레벨 밉맵이 선택되었다면, 텍스쳐 밉매핑 장치(100)는 제1 레벨 밉맵을 이용하여 삼각형 메쉬에 텍스쳐를 매핑할 수 있다. 예를 들어, 도 7의 750에 삼각형 메쉬에 텍스쳐가 매핑된 예가 예시되어 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택하여 픽셀의 깊이에 상관없이 픽셀별로 정확한 밉맵 레벨을 선택할 수 있는 텍스쳐 밉매핑 장치 및 방법을 제공함으로써, 뛰어난 품질을 보장할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 스크린 공간상으로 인터폴레이션되는 텍스쳐 좌표 데이터의 크기에 상관없이 픽셀별로 밉맵 레벨을 선택함으로써, 스크린 공간상으로 인터폴레 이션되는 폴리곤의 크기에 상관없이 텍스쳐를 매핑할 수 있는 효과가 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (10)

  1. 텍스쳐 좌표 데이터, 텍스쳐 이미지 사이즈 정보, 스크린 좌표 데이터를 입력받는 텍스쳐 정보 입력부;
    상기 텍스쳐 좌표 데이터와 상기 스크린 좌표 데이터를 이용하여 텍스쳐 좌표의 델타값을 산출하는 텍스쳐 좌표 델타값 산출부; 및
    상기 텍스쳐 좌표 델타값과 상기 텍스쳐 이미지 사이즈 정보를 이용하여 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 밉맵 레벨 인덱스 산출부를 포함하되,
    산출된 밉맵 레벨 인덱스를 이용하여 상기 픽셀에 대한 밉맵 레벨을 결정하고 상기 결정된 밉맵 레벨을 이용하여 텍스쳐를 매핑하는 텍스쳐 밉매핑 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 밉맵은 오리지널(original) 텍스쳐 이미지를 제0 레벨 밉맵으로 설정하며, 이전 레벨의 밉맵의 크기를 1/4씩 줄여가며 레벨을 증가하며 생성되는 텍스쳐 밉매핑 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 밉맵 레벨 인덱스는 하기 수학식을 이용하여 산출하는 텍스쳐 밉매핑 장치.
    Figure 112005057976597-pat00012
    여기서,
    Figure 112005057976597-pat00013
    는 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값이며,
    Figure 112005057976597-pat00014
    는 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값이고, width는 텍스쳐 이미지의 너비이며, height는 텍스쳐 이미지의 높이임.
  4. 제 1항에 있어서,
    스크린 공간과 텍스쳐 공간의 일치되지 않은 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간(interpolation)하는 인터폴레이션부를 더 포함하는 텍스쳐 밉매핑 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 텍스쳐 좌표 델타값은 스크린 공간상의 하나의 픽셀의 텍스쳐 u좌표 데이터 변화율 및 텍스쳐 v좌표 데이터 변화율이고,
    상기 스크린 좌표 데이터는 3차원 객체를 스크린 공간으로 투영(projection)시킨 경우 상기 스크린 공간상의 3차원 객체의 좌표 데이터인 텍스쳐 밉매핑 장치.
  6. 3차원 그래픽 처리 장치에 포함되어 밉맵을 이용하여 텍스쳐 매핑을 수행하는 텍스쳐 밉매핑 장치에서 수행되는 방법에 있어서,
    (a) 상기 3차원 그래픽 처리 장치로부터 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 입력받는 단계;
    (b) 상기 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하는 단계; 및
    (c) 상기 산출된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 정보를 이용하여 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 단계를 포함하되,
    단계 (b) 내지 단계 (c) 를 상기 스크린 공간의 모든 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출할 때까지 반복 수행하는 텍스쳐 밉매핑 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 텍스쳐 정보와 상기 스크린 공간 정보를 이용하여 스크린 공간의 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간하는 단계를 더 포함하는 텍스쳐 밉매핑 방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 밉맵 레벨 인덱스는 하기 수학식을 이용하여 산출하는 텍스쳐 밉매핑 방법.
    Figure 112005057976597-pat00015
    여기서,
    Figure 112005057976597-pat00016
    는 텍스쳐 u좌표 데이터의 델타값이며,
    Figure 112005057976597-pat00017
    는 텍스쳐 v좌표 데이터의 델타값이고, width는 텍스쳐 이미지의 너비이며, height는 텍스쳐 이미지의 높이임.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 텍스쳐 정보는 텍스쳐 좌표 데이터, 오리지널 텍스쳐 이미지의 높이(height) 또는 너비(width)이며,
    상기 스크린 공간 정보는 상기 3차원 객체를 상기 스크린 공간으로 투영(projection)시킨 경우, 상기 스크린 공간상의 3차원 객체의 좌표 데이터인 텍스쳐 밉매핑 방법.
  10. 텍스쳐 밉매핑 장치에서 수행되는 픽셀별로 텍스쳐를 매핑하는 방법을 수행하기 위해 디지털 처리 장치에 의해 실행될 수 있는 명령어의 프로그램이 유형적으로 구현되어 있으며, 상기 디지털 처리 장치에 의해 판독될 수 있는 프로그램을 기 록한 기록매체에 있어서,
    (a) 상기 3차원 그래픽 처리 장치로부터 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 입력받는 단계;
    (b) 상기 텍스쳐 정보와 상기 스크린 공간 정보를 이용하여 스크린 공간의 픽셀들을 텍스쳐 좌표 데이터들을 이용하여 보간하는 단계;
    (c) 상기 텍스쳐 정보와 스크린 공간 정보를 이용하여 텍스쳐 좌표 델타값을 산출하는 단계; 및
    (d) 상기 산출된 텍스쳐 좌표 델타값과 텍스쳐 정보를 이용하여 밉맵 레벨 인덱스를 산출하는 단계를 수행하되,
    단계 (c) 내지 단계 (d) 를 상기 스크린 공간의 모든 픽셀에 대한 밉맵 레벨 인덱스를 산출할 때까지 반복 수행하는 프로그램을 기록한 기록 매체.
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