KR101101570B1 - 3차원 비디오게임 시스템 - Google Patents

3차원 비디오게임 시스템 Download PDF

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KR101101570B1
KR101101570B1 KR1020117002821A KR20117002821A KR101101570B1 KR 101101570 B1 KR101101570 B1 KR 101101570B1 KR 1020117002821 A KR1020117002821 A KR 1020117002821A KR 20117002821 A KR20117002821 A KR 20117002821A KR 101101570 B1 KR101101570 B1 KR 101101570B1
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마누엘 라파엘 구티에레즈 노벨로
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티디비전 코포레이션 에스.에이. 데 씨.브이.
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Abstract

본 발명은 이머스 방식으로 메모리를 공유하는 디스플레이 장치를 갖는, 상이한 독립적인 VGA 또는 비디오 채널을 통해 좌측 시컨스를 디스플레이할 수 있는 3D 비디오게임 시스템을 제공한다.
상기 시스템은 영상 원근법을 제어 및 실행시키며; 게임에 참여하고 있는 각각의 물체와 연관된 텍스쳐와 조명과 위치와 운동 및 특징을 할당하는 비디오게임 엔진을 가지며; 좌측 및 우측 후방버퍼를 생성시키며, 영상을 생성하고, 전방버퍼에 정보를 제공한다.
상기 시스템은 대응의 후방버퍼를 판별하고 이를 취할 수 있는 가능성과 함께, 물체의 영상의 xyz 좌표와 연관된 데이터의 정보를 실시간으로 취급할 수 있게 하며, 좌측-우측 후방버퍼를 위한 RAM을 증가시키며; 그 정보는 이머스 방식으로 메모리를 공유하는 부가의 독립적인 디스플레이 장치 또는 전방버퍼에 전송된다.

Description

3차원 비디오게임 시스템{3D VIDEOGAME SYSTEM}
본 발명은 3차원 텔레비젼 영상의 디스플레이에 관한 것으로서; 특히, 현존의 텔레비젼과 퍼스널 컴퓨터 및 비디오게임 시스템 설비에 쉽게 일체화시킬 수 있는, 3차원(3D) 영상을 나타내기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 디자인에 관한 것이다.
군사용, 생체의학 리서치, 의료영상, 유전조작, 공항경비, 엔터테인먼트, 비디오게임, 컴퓨터, 및 기타 다른 디스플레이 시스템 등과 같은 광범위한 용도를 위한 영상을 개선하기 위해 시각적 인간-기계 인터페이스가 지속적으로 시도되고 있다.
사용자에게 신뢰성있는 정보를 제공하는 실제적인 3차원 형상을 요구하는 중요한 임무를 달성하기 위해, 3차원(3D) 정보는 매우 중요한 사항이 된다.
입체시(立體視) 시스템은 2개의 상이한 시각(좌측 및 우측)으로부터 동일한 물체를 보는 인체 눈의 능력에 기초하고 있다. 뇌는 깊이 및 체적을 인식하게 되는 두개의 영상을 흡수하며, 그후 이러한 영상은 뇌에 의해 거리와 표면 및 체적으로 전환된다.
예술 분야에서는 3D 영상을 달성하기 위해 여러가지가 시도되었으며, 예를 들어 하기와 같은 기법이 사용되었다.
* 적색-청색 편광
* 수직-수평 영상 편광
* 다중영상 안경
** 3D 가상현실 시스템
* 체적 디스플레이
* 자동-입체영상 디스플레이
상술한 바와 같은 모든 기법들은 프리젠테이션 비양립성과, 부수적 효과와, 현존의 기법에 대한 양립성의 결여를 포함하고 있다.
상기 적색-청색 편광 시스템은 보여지기 위해서는 특수한 프로젝터와, 대형 백색 스크린을 필요로 하며; 수분후, 두통과 어지럼증과 3차원 효과에 의해 디스플레이되는 영상과 연관된 기타 다른 증상 등과 같은 부수적 효과가 나타나기 시작한다. 이러한 기법은 영화 디스플레이 시스템에 오랫동안 사용되었지만, 상술한 바와 같은 문제점으로 인해 상기 시스템은 결국 시장으로부터 퇴출되었다. 부차적인 증상들은 좌측눈과 우측눈에 의해 수용된 내용의 상당한 편차에 의해 유발되어(한쪽 눈은 청색 편광된 정보를 받아들이고, 다른쪽 눈은 적색편광된 정보를 받아들인다), 시신경 및 뇌에 과도한 스트레스를 유발시킨다. 또한, 2개의 영상이 동시에 디스플레이된다. 보여지기 위하여, 이러한 기법은 외부 스크린과, 편광된 컬러 유리를 필요로 한다. 만일 사용자가 적색-청색 안경을 착용하지 않았다면, 3차원 효과는 보일 수 없으며, 그 대신 오직 2중의 흐린 영상만 보일 뿐이다.
수평-수직 편광 시스템은 2개의 렌즈를 갖는 입체 카메라에 의해 받아들여진 2개의 영상을 흡수하며, 좌측 및 우측 영상은 수평 및 수직 편광을 각각 갖는다. 이러한 시스템은 디즈니 및 아이맥스 3D 영화관 등과 같은 일부 새로운 영화관에 사용되고 있다. 이러한 기법은 상당히 고가인 생산 시스템을 필요로 하며 미세하면서도 선택적인 관객에 한정되므로, 시장성 및 영화분야를 감소시킨다. 톰 행크스 프로덕션 및 아이맥스 3D 기법으로 생산된 타이타닉의 경우처럼, 지난 3년간 3D 콘텐츠에 대한 특별한 관심이 점증되어 왔다. 이러한 기법은 수분간의 디스플레이후 사용자에게 부수적인 효과를 제공하며 또한 외부 스크린을 필요로 하며, 편광 안경을 사용한다. 만일 사용자가 이러한 편광 안경을 착용하지 않는다면, 오직 희미한 영상만을 볼 수 있을 뿐이다.
다중영상 셔팅(shutting) 안경 기법을 사용하는 시스템은 이러한 영상들중 하나를 차단하므로써 좌측 영상 및 우측 영상을 토글시키므로, 짧은 시간동안 대응하는 눈에 들어올 수 없다. 이러한 차단은 영상 디스플레이(모니터 또는 텔레비젼 세트)와 동기화된다. 만일 사용자가 안경을 착용하지 않았다면, 단지 희미한 영상만을 볼 수 있을 뿐이며, 수분후 부수적인 효과가 명백하게 나타나기 시작한다. 이러한 기법은 생산라인에서 조립되기 전에 그 원형을 생성하기 위해, 다중영상(셔터 안경)에 의해 3D 영상을 생성하는 일종의 "룸(room)"을 제공하므로써, 현재 메르세데스 벤츠®와 포드®와 보잉® 등을 위한 바르코 시스템(BARCO SYSTEMS)에 의해 제공되고 있다.
3D 가상현실 시스템(VR3D)은 컴퓨터를 기반으로 하는 시스템으로서, 데이터 글로브 및 위치 검출기 등과 같은 위치 인터페이스에 의해 사용자와 함께 상호작용할 수 있는 컴퓨터 화면을 생성한다. 영상은 컴퓨터에 의해 생성되며; 소프트웨어에 의해 연산된 깊이와 체적을 시뮬레이트하기 위해 벡터와, 다각형과, 단안 깊이 재생을 기본으로 하는 영상을 사용하지만, 눈 앞에 배치된 디스플레이 장치로서 헬멧을 사용하므로써 영상이 제공되며; 사용자는 현실 세계가 아닌 오직 컴퓨터에만 존재하는 컴퓨터-기반 화면에 흡수된다. 이러한 컴퓨터-발생된 화면의 이름은 "가상현실"이다. 이러한 시스템은 일반적인 사용자들이 접근할 수 없는 SGI Oxygen® o SGI Onyx Computers® 등과 같은 매우 고가의 컴퓨터를 필요로 한다. 심각한 게임 및 시뮬레이션은 이러한 기법에 의해 생성되며, 이러한 기법은 동일한 VGA 또는 비디오 채널을 통해 좌측-우측 시컨스를 생성하며; 상기 소프트웨어는 60 Hz 주파수에서 스크린 디스플레이 시간에 비디오 영상을 토글링하기 위한 특정한 명령을 포함한다. 비디오게임 소프트웨어 또는 프로그램은 그래픽카드와 직접적으로 상호작용한다.
이른바 I-O 시스템즈로 불리우는 기법이 있는데; 이러한 기법은 좌측-우측 다중 시스템에 의해 쌍안 스크린에 다중영상을 디스플레이하고, 80 내지 100 Hz 주파수에서 영상을 토글링하지만, 그후 플리커(flicker)가 인식된다.
퍼스펙트라 시스템즈(Perspectra Systems) 등과 같은 단지 일부의 제조회사들만 체적 디스플레이 시스템®을 생성한다. 이러한 시스템들은 매우 고속의 디스플레이 회전과 수천분의 1초동안 영상을 유지하는 인간의 눈 능력을 이용하며; 보는 각도에 따라, 이러한 장치는 디스플레이의 고속 회전으로 인해 픽셀의 컬러를 온 및 오프로 회전시키는 대응의 영상을 나타내며, 눈은 "부유되는 영상"을 인식할 수 있다. 이러한 시스템은 매우 고가이며["구체(sphere)"의 가격은 약 50,000 USD 이다], 특수한 그리고 적절한 소프트웨어 및 하드웨어를 필요로 한다. 이러한 기법은 현재 군사용으로 사용되고 있다.
자동 입체 디스플레이는 상부로부터 하부로 연장되는 반원통형 라인을 갖는 모니터로서, 오직 전방 영상 및 후방 영상에만 적용되며; 이것은 실제로 3차원이 아니라, 2개의 원근면이다. 기법상의 장점을 얻기 위하여, SEGA® 뿐만 아니라 Phillips®에서도 이러한 3차원 기법으로 작업하고 있다. 결과는 매우 빈약하며, 약 50%의 해상도 손실이 있다. 이러한 기법은 현존의 기법상 기본구조와는 양립될 수 없으며, 사용자 모니터의 전체적인 교체를 필요로 한다. 이러한 기법을 위해 특별히 생성되지 않은 어플리케이션은 희미하게 디스플레이되어, 현존의 기본구조의 불편과는 완전히 양립될 수 없게 한다. 3D 영상을 보기 위하여, 뷰어(viewer)는 16인치(40.64cm)의 적절한 거리에 배치될 필요가 있으며, 이러한 거리는 모니터의 크기에 따라 변화되며, 상기 뷰어는 스크린의 중앙에서 수직으로 바라보아야만 하며, 자신의 시선을 후방 스크린을 지나 촛점에 고정해야만 한다. 약간의 시선 이탈이나 시야각의 변화가 있을 경우, 3차원 효과는 소실된다.
본 기술분야에서는 이러한 기법의 전개를 포함하고 있는 여러개의 특허가 있으며, 그 예로는 2003년 7월 15일자로 허여된 미국특허 제6.593.929호와, 2003년 4월 29일자로 티모시 반 후크 등에 허여된 미국특허 제6.593.929호 등이 있으며;, 이러한 특허에는 3차원 세계를 모델로 하여 이를 2차원 스크린에 투사할 수 있는 저렴한 비디오게임 시스템이 개시되어 있으며, 그 영상은 사용자에 의해 실시간으로 게임 제어기에 의해 상호교환가능한 뷰포인트(viewpoint)에 기초하고 있다.
2003년 7월 8일자로 클라우드 코메이어 등에 허여된 미국특허 제6.591.019호에서는 매트릭스를 컴퓨터에 의해 생성된 3D 그래픽 시스템으로 변환하기 위한 압축 및 압축해제 기법을 사용하고 있으며, 이러한 기법은 매트릭스내에서의 제로 서치중에 실제 갯수의 매트릭스를 정수개의 매트릭스로 변환하는 단계로 구성되어 있다. 압축된 매트릭스는 메모리에서 매우 작은 공간을 점유하며, 3D 애니메이션은 효과적인 방식으로 실시간으로 압축해제될 수 있다.
2003년 4월 1일자로 데이빗 리드에 허여된 미국특허 제6.542.971호는 메모리 액세스 시스템 및 방법을 제공하고 있으며; 이러한 시스템은 보조 메모리 대신에, 하나이상의 주변장치로부터 데이터 입력을 한번 기입 및 판독하는 메모리에 부착되어 있는 메모리 공간을 갖는 시스템을 사용하고 있다.
2002년 12월 10일자로 스티븐 모레인에 허여된 미국특허 제6.492.987호에는 제공된 물체의 소자를 처리하는 방법 및 장치가 개시되어 있으며, 이러한 방법은 하나의 물체의 적어도 하나의 소자의 기하학적 특성을 픽셀 그룹에 의해 각각의 기하학적 특성과 비교하는 단계로부터 시작된다. 물체의 소자를 묘사하는 중에, 새롭게 묘사된 기하학적 특성이 결정되며, 새로운 값으로 업데이트된다.
2002년 9월 24일자로 바이말 파리키 등에 허여된 미국특허 제6.456.290호는 사용 및 습득 프로그램을 적용하기 위한 그래픽 시스템 인터페이스를 제공한다. 이러한 특징은 그래픽 라인을 두정(vortex) 상태 정보로 지지할 수 있게 하는 독특한 두정 묘사를 포함하며, 프로젝션 매트릭스 및 이머스 프레임버퍼 명령이 설정된다.
비디오게임은 일부 컴퓨터 언어로 기입된 소프트웨어 프로그램이다. 그 목적은 존재하지 않는 세상을 시뮬레이트하여, 작동자 또는 사용자를 이러한 세상에 끌어들이는 것으로서; 그 대부분은 경쟁 환경 및 개선(난이도) 환경에서 시각적 및 육체적 손재주와, 패턴 분석 및 결정을 강화하는데 촛점을 두고 있으며, 높은 예술적 콘텐트를 갖는 긴 시나리오로 제공된다. 게임 엔진으로서, 대부분의 비디오게임은 다음와 같은 구조 즉, 비디오게임과, 이와 관련된 그래픽 및 오디오 엔진을 갖는 게임 라이브러리로 분할되어 있으며; 그래픽 엔진은 2D 소스 코드와 3D 소스 코드를 포함하고 있으며, 상기 오디오 엔진은 효과 및 음악 코드를 포함하고 있다.
상술한 게임 엔진의 모든 블럭은 게임 루프로 불리우는 주기적 방식으로 실행되며, 이러한 엔진 및 라이브러리의 각각은 예를 들어 하기와 같은 상이한 동작을 담당한다.
*그래픽 엔진: 일반적인 영상을 디스플레이한다.
2D 소스 코드: 비디오게임에 나타나는 정적 영상, "백(back)" 및 "스프라이트(sprite)".
3D 소스 코드: 독립적인 존재로 처리되며 컴퓨터에 의해 생성된 세상내에서 xyz 좌표를 갖는, 동적인 실시간 벡터취급된 영상.
오디오 엔진: 음향 재생.
효과 코드: 폭발, 폭음, 점프 등과 같이 특별한 이벤트가 발생되었을 때.
음악 코드: 비디오게임 환경에 따라 통상적으로 작동되는 배경음악.
주기적인 방식으로 이러한 모든 블럭의 실행은 현재 위치, 상태, 및 게임 매트릭스의 인가를 허용하며, 이러한 정보에 의해 비디오게임과 일체화된 소자가 영향을 받는다.
게임 콘솔을 위해 생성된 게임 프로그램과 컴퓨터 사이의 차이점은 본질적으로IBM PC 는 그 내부에서의 작동을 위해 생성되지 않으며, 최고의 게임 대부분은 IBM PC 와 양립가능한 기법하에서 작동된다는 점이다. 만일 우리가 과거의 PC를 현재의 비디오게임 및 처리 용량과 비교한다면; PC는 구식이어서, 첫번째 게임이 생성된 저레벨의 취급(어셈블리 언어)에 의해서만 실행되었으며, 컴퓨터의 그래픽 카드 및 스피커를 직접적으로 사용한 것이라고 말할 수 있을 것이다. 상황은 변하였으며, 그래픽 처리 가속(GPU)을 위해 특별히 설계된 카드의 생성뿐만 아니라, 현재의 CPU의 처리 파워 및 그래픽 능력은 이른바 18세기의 슈퍼컴퓨터의 특징을 초과할 정도로 발전하였다.
*1996년에, 하드웨어 가속(HARDWARE ACCELERATION)으로 불리우는 그래픽 가속 시스템이 도입되었으며, 이러한 시스템은 연산 및 매트릭스 동작을 고속으로 할 수 있는 그래픽 프로세서를 포함하므로써 이른바 하드웨어 흡수층(HAL, Hardware Abstraction Layer)으로 불리는 층에 배치된 카드-특정 통신 및 프로그래밍 언어에 의해 메인 CPU의 부하를 감소시키도록 구성되어 있으며; 상기 HAL은 스칼라 곱셈 및 부유 포인트 매트릭스 비교 등과 같은 좌표 매트릭스 및 매트릭스 수학적 동작에 의해, 실시간 xyz 좌표와 연관된 데이터의 정보 취급을 허용한다.
본 발명의 목적은 3차원 영상 디스플레이 기법의 비양립성이라는 문제점을 해결하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 최종 사용자가 비디오 영상과, 컴퓨터 그래픽과, 비디오게임과 이러한 장치에서의 시뮬레이션을 볼 수 있게 하는 다용도 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 여러시간동안 계속적인 사용시에도 본 발명의 기법에 의해 제공된 3차원 영상을 본 후 발생되는 부수적 효과를 제거할 수 있는 기법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이머스 형태로 메모리와 디지탈 비디오 영상 프로세서를 공유하는 부가적인 독립적 디스플레이 장치를 갖는 하드웨어와, 좌측눈 및 우측눈에 대응하는 한쌍의 버퍼를 생성하여 소프트웨어에서 첨단기술의 집적화를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그래픽 처리 유니트 또는 GPU에 의해 생성된 2개의 전방버퍼에 의해 영상을 스크린상에 물리적으로 디스플레이하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 컴퓨터 그래픽 소프트웨어에 의해 생성된 경우라도, 상당히 현실적인 영상을 갖는 깊이 및 체적의 뇌 인식을 얻는 것이다.
본 발명의 목적은 상당한 현실감이 있는 컴퓨터 영상을 생성하기 위해 TDVision® 알고리즘을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 우측 카메라 뷰를 설정하므로써 실상(實像) 인식을 달성하기 위하여, 광학 기법으로 새로운 디지탈 영상 처리를 생성하는 현존의 기법 토대를 변화시키기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은, DVD 작동 컴퓨터와 영화재생 랩탑과 인터넷의 비디오-영상 전송 능력과 PC 및 비디오 게임 콘솔이 인터넷 구조에서 사용될 수 있는, 디지탈 매체 수렴을 달성하는 것이다.
본 발명의 목적은 현존의 기법의 3D 설비에 가장 잘 적용될 수 있는 새로운 어셈블리 언어 알고리즘과 아날로그 및 디지탈 하드웨어를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 애니메이션과 디스플레이 및 소프트웨어 모델링에 의해, 입체 영상을 발생시키기 위한 3차원 시각적 컴퓨터 시스템을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 제공하기 위해, 본 발명의 제1 양태에 따른 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템은,
좌측 버퍼 및 우측 버퍼;
비디오 게임 내의 타겟 오브젝트의 제1 안 뷰(first eye view)를 좌측 버퍼에 저장하도록 구성된 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 타겟 오브젝트의 제2 안 뷰(second eye view)의 위치 좌표를 3차원으로 계산하고 상기 계산된 위치 좌표에 기반하여 제2 안 뷰를 결정하도록 구성되고, 또한 상기 프로세서는 상기 제2 안 뷰를 상기 우측 버퍼에 저장하도록 구성되어 있음 - ; 및
상기 좌측 버퍼로부터 상기 제1 안 뷰를 수신하고 상기 우측 버퍼로부터 제2 안 뷰를 수신하여 상기 타겟 오브젝트의 입체 이미지를 사용자에게 디스플레이하도록 구성된 디스플레이; 를 포함한다.
또한, 본 발명의 제2 양태에 따르면, 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템이 제공되는데, 이 시스템은,
제1 가상 카메라;
상기 제1 가상 카메라의 공간 좌표와 비디오 게임 내의 타겟 오브젝트의 공간 좌표를 계산하도록 구성된 프로세서 - 상기 프로세서는 제1 가상 카메라로부터 타겟 오브젝트까지 라인의 각도를 결정하고 좌표 시스템 원점에 대한 제1 가상 카메라를 재계산하도록 더 구성되고, 또한 상기 프로세서는 제2 가상 카메라를, 제1 가상 카메라와 같이 대상 오브젝트에 대해 동일한 각도로, 제1 가상 카메라로부터 6.5cm 내지 7.0cm 이격된 위치에 배치하는 것에 의해 제2 가상 카메라의 좌표를 계산하도록 더 구성되어 있음 - ;
상기 제1 가상 카메라와 상기 제2 가상 카메라로부터의 뷰에 대응하는 타겟 오브젝트의 입체 뷰를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본원의 제1 양태 및 제2 양태에 따르면 전술한 목적을 달성할 수 있다.
도1은 TDVision® 비디오게임 기법 맵을 도시한 도면.
도2는 종래 기술에 기초한 비디오게임을 위한 주요 구조를 도시한 도면.
도3은 공간의 특정 위치에서 물체를 구성하기 위한 기본적인 3차원 소자를 도시한 도면.
도4는 OpenGL 및 DirecTX API 기능 기법에 기초한 비디오게임 프로그램의 전개 개요를 도시한 도면.
도4a는 좌측 및 우측 버퍼를 생성하고 또한 TDVision 기법의 사용 여부를 판별하는 알고리즘의 블록도를 도시한 도면.
도4b는 TDVision 기법 포맷의 사용 여부를 판별하며, 우측 카메라 벡터의 함수로서 영상을 우측 후방버퍼에 드로잉한 후, 우측 카메라를 설정하기 위한 서브루틴의 블록도를 도시한 도면.
도5는 TDVision 기법을 콤파일하는데 필요한 그랙픽 어댑터에 대한 변형예의 연산 개요의 블록도를 도시한 도면으로서; 통신을 허용하며, 프로그래밍 언어를 포함하고 있으며, 설정된 영상과 연관된 데이터의 정보 취급을 허용하는 상태를 도시한 도면.
도6은 TDVision 후방버퍼에서 정보의 드로잉을 허용하고 DirecTX 3D 포맷에서 이를 온스크린에 제공하는, 알고리즘의 블록도를 도시한 도면.
도7은 OpenGL 포맷을 사용하는 디스플레이 시컨스를 도시한 도면.
도8은 OpenGL 알고리즘을 사용하는 좌측 및 우측 후방버퍼에 의해 온스크린 정보 디스플레이의 블록도를 도시한 도면.
도9는 TDVision 기법을 위해 사용된 비디오 카드에 필요한 변화를 도시한 도면.
비디오게임은 프로그래밍 옵션 세트를 포함하는 독립적으로 관련된 다수의 로직 상태를 제공하므로써 시작되는 처리로서, 상기 각각의 프로그래밍 옵션은 상이한 영상 특징에 대응한다. 일반적인 프로그램 명령은 각각의 장치를 위해 물체 코드를 독립적으로 발생시키지 않고서도, 여러개의 연산장치에 의해 코드로 콤파일될 수 있다.
퍼스널 컴퓨터와 랩탑과 비디오게임 등과 같은 컴퓨터 장치는 중앙처리유니트와, 메모리 시스템과, 비디오 그래픽 처리회로와, 오디오 처리회로와, 주변 포트를 포함한다. 전형적으로, 상기 중앙 유니트는 디스플레이된 영상으로 언급되는 기하학적 데이터를 발생시키기 위해 소프트웨어를 처리하며; 비디오 그래픽 회로에 상기 기하학적 데이터를 제공하여, 픽셀 데이터를 발생시키며; 이러한 픽셀 데이터는 디스플레이 장치로 정보가 전송되는 메모리 프레임에 저장되어 있으며, 전체적으로 상술한 바와 같은 소자는 비디오 엔진으로 불리워진다.
일부 게임 엔진은 QUAKE ENGINE 게임 엔진을 갖는 Quake Ⅲ Arena 프로그램인 경우, 제3자에 허락되며; 이러한 엔진은 quake 엔진을 사용하는 VOYAGER ELITE FORCE 게임에 허락된다. 이러한 방식에 따라, 게임 개발자들은 스크래치로부터 게임 엔진을 개발하는 대신에, 게임 매트릭스에 집중할 수 있다. 본래 비디오게임은 게임의 주인공인 "스프라이트"로 불리우는 2차원 영상만을 사용하였다.
대부분의 비디오게임과 기법들은 3차원 환경이나 3차원 세상에서 시뮬레이트된 물체와의 작업을 전개 및 허용하여, 동일한 특성을 갖는 다른 물체로 둘러싸인 각각의 물체에 xyz 위치 특성을 제공하며, 그 세상에서 (0, 0, 0)의 원점에서 함께 작동된다.
첫째로, 컴퓨터 세상으로부터 분리된 비디오게임 콘솔은 첫번째 단계로 상기 장치의 물리적 그래픽 용량으로서 3D 그래픽을 포함하며, 그후 PC에 사용된 하드웨어에 의해 기법이 채택된다. 일반적으로 비디오게임용 인공지능으로 불리우는 환경 분석 소자도 포함되며, 이러한 소자는 상황과, 위치와, 충돌과, 게임 위험성 및 장점을 분석하며; 이러한 분석에 기초하여, 비디오게임에 참여하고 있는 각각의 물체를 위해 응답 동작을 발생시킨다.
디스플레이될 영상을 비디오 카드에 출력하지 않고, 이를 일시적으로 "드로잉하는" 메모리 위치인 후방버퍼가 사용된다. 만일 비디오 메모리 스크린상에서 이러한 동작이 직접적으로 실행된다면, 스크린상의 플리커가 관찰될 것이며; 이에 따라, 후방버퍼에서는 정보가 드로잉되어 신속히 처리될 것이다. 상기 후방버퍼는 통상적으로 그래픽 가속 카드 또는 비디오의 물리적 RAM 메모리내에 배치된다.
비디오게임의 알고리즘내의 전형적인 시컨스는 다음과 같다.
1) 타이틀 스크린을 디스플레이한다.
2) 캐릭터와 물체와 텍스쳐와 사운드를 메모리에 로딩시킨다.
3) 이중버퍼 또는 후방버퍼로 불리우는, 일시적 처리를 위한 메모리 위치를 생성한다.
4) 배경을 디스플레이한다.
5) 게임에 참여하고 있는 각각의 소자 아래에 영상을 기록한다.
6) 메모리로부터 모든 소자를 소거한다(이중버퍼).
7) 사용자 입력 확인 및 플레이어의 위치 업데이트.
8) 인공지능(AI)에 의해 적(敵) 위치 처리.
9) 모든 참여 물체를 그 새로운 위치로 이동.
10) 물체 충돌 확인.
11) 애니메이션 프레임 증가.
12) 후방버퍼 메모리에 물체 드로잉.
13) 후방버퍼 데이터를 스크린으로 이송.
14) 사용자가 게임 종료를 원하지 않을 경우 단계5로 복귀(단계 15).
15) 메모리로부터 모든 물체 삭제.
16) 게임 종료.
비디오게임 콘솔에서 가장 통상적으로 사용되고 있는 장치는 CPU 또는 중앙처리 유니트이며; 이러한 유니트는 게임 루프와, 키보드로부터의 사용자 입력과, 게임패드 또는 조이스틱으로서 마우스 또는 게임장치와, 게임 인공지능 처리를 다룬다.
GPU 또는 그래픽 처리 유니트는 다각형 모델링과, 텍스쳐 매핑과, 전송 및 조명 시뮬레이션을 취급한다.
오디오 DSP 또는 디지탈 신호 처리기는 배경 음악과, 음향 효과와, 3D 위치 음향을 취급한다.
그래픽 엔진은 원근법의 제어 및 실행을 담당하여 비디오게임 콘솔 또는 PC를 위해 비디오게임에 참여하고 있는 각각의 물체와 연관된 텍스쳐(금속, 피부 등등)와, 조명과, 위치와, 이동과, 기타 다른 모든 특징을 할당한다. 이러한 영상 세트는 할당된 원점과 연관되어 처리되며; 거리와 깊이 및 위치 원근법을 연산한다. 이것은 2가지 단계에서 실행되지만, 물체 해석 처리(원점으로부터의 옵셋)와 물체 회전 처리(현재 위치에 대한 회전각) 등과 같은 수학적 과정이 포함되어 있기 때문에 매우 복잡한 처리과정이다.
최소 영상 유니트(도3)는 xyz 공간에서 하나의 지점을 나타내는 "두정(vertex)"이라 불리우는 최소 제어 유니트로 구성되어야 한다는 점이 중요하다. 허용된 최소 기하학적 유니트는 공간상에서 최소한 세지점으로 구성된 삼각형이며; 마리오 선사인 캐릭터처럼 수천 개의 작은 삼각형으로 구성된, 이러한 삼각형으로부터 물체 보다 큰 베이스 유니트가 형성된다. 이러한 표현은 "메시(Mesh)"로 불리우며, 텍스쳐와 컬러와 그래픽 디스플레이 특징은 각각의 메시 또는 각각의 삼각형과 연관될 수 있다. 이러한 정보는 3D 그래픽으로 명명된다. 그 특성으로 인해 xyz 벡터로 구성된 3D 그래픽으로 불린다 하더라도, 사용자에 의해 보여지는 3D 벡터에 기초한 콘텐트를 갖는 플랫 엔진에서 사용자에 대한 최종적인 디스플레이는 2D 이며, 이러한 벡터들이 사용자 앞에 있다 하더라도, 이들은 단지 약간의 지능을 갖춘 깊이 및 조명 특성을 갖는 것으로만 나타날 뿐이며, 뇌에는 공간상의 체적을 갖는 것으로 나타나지는 않는다.
본래, 비디오게임 프로그램은 그래픽 카드와 직접적으로 통신해서 가속 및 복잡한 수학적 동작을 실행시킬 필요가 있는데, 이러한 내용은 상이한 비디오 카드를 지지하기 위해 게임이 실질적으로 재기입되어야만 한다는 것을 의미한다. 이러한 문제점에 직면하여, 실리콘 그래픽스®는 하드웨어와 직접적으로 통신되는 소프트웨어 층(OpenGL®)의 개발에 집중하였으며, 이러한 소프트웨어 층은 일련의 유용한 기능 및 서브루틴과 함께 하드웨어와는 독립적으로 그래픽 특징으로만 이와 통신될 수 있다. 또한, 마이크로소프트®는 DirecTX 3D 로 불리우는 매우 유사한 기능 그룹을 개발하였는데, 이러한 기능 그룹은 OpenGL®과 매우 유사하지만 완전한 기능성을 갖고 있으며, 그중에서도 사운드 제어 및 네트웍 게임 영역을 포함하고 있다.
설정된 이러한 기능 및 서브루틴은 그래픽스 어플리케이션즈 프로그래밍 인터페이스(GRAPHICS API)로 불리워지고 있다. 이러한 API는 C, C++, Visual.Net, C#, Visual Basic 등 같은 여러가지 프로그래밍 언어로부터 접근될 수 있다.
상술한 모든 가상현실 시스템과, 동일한 VGA 또는 비디오 채널 개요를 통한 현존의 사용자 좌우측 시컨스에 있어서, 이러한 시스템들은 특별한 명령을 포함하는 소프트웨어를 필요로 하는데; 이러한 명령은 후방버퍼의 온스크린 디스플레이 타임에서 비디오 영상을 교차시키고, 옵셋을 사용하는 공지의 옵셋 알고리즘과 시뮬레이션형 각도를 적용하라는 것이다.
또한, OpenGL® 및 DirecTX®에 의해 제공된 기능에 대해, WINDOWS API 로 불리우는 Windows®에 의해 제공된 어플리케이션-프로그래밍 인터페이스내에서는 일련의 그래픽 취급 기능이 유용하다.
이러한 기법에 기초한 비디오게임 프로그램의 전개가 도4에 도시되어 있으며, 이러한 도면에는 TDVision® 코포레이션에 의해 본 발명에 전개된 비디오게임 소프트웨어가 도시되어 있다. 도4에는 비디오게임을 위한 적절한 매트릭스를 갖는 소프트웨어의 실행(40)으로부터 시작되는 플로우챠트가 개략적으로 도시되어 있으며, 상기 소프트웨어는 적절한 프로그래밍 언어(41)(C, C++, Visual Basic, 기타 등등)로 전개되며, 비디오게임을 위한 소스 코드(42)와, 게임 로직 및 물체 특성과, 음향과, 이벤트 등이 입력된다. 이벤트 선택기가 배치되어 있는 도면부호 44에서, Windows API(45)와 OpenGL(46) 또는 DirecTX(47)에 의해 이를 실행하는 도면부호 43은 최종적으로는 비디오 디스플레이(48)로 전송된다.
이러한 모든 것은 소프트웨어로 언급되며, DirecTX 는 여러가지 기능을 제공한다는 점이 흥미로우며; Microsoft®는 초기의 일부 기능은 특정의 하드웨어를 필요로 하지만, 하드웨어가 실제로 존재하는 경우에도 DirecTX API 자체가 소프트웨어에 의해 하드웨어 특징을 에뮬레이트할 수 있다는 점을 달성하였다.
본 발명은 OpenGL® 및 DirecTX® 기법의 사용을 최대화 및 최적화하며; 본 발명에 사용된 TDVision 에 의해 설정된 사양에 부응하기 위해, 이러한 특정한 특징을 갖는 소프트웨어와 알고리즘 및 디지탈 처리를 제공한다.
하드웨어에 있어서, 각각의 카드를 위한 드라이버에 의해 HAL 및 직접 인터페이스가 분석될 수 있으며; TDVision 기법을 실행하기 위해, TDVision의 3DVisior에서 실제 3D를 얻을 수 있게 하는 기법에서의 그 어떤 가능한 변화 뿐만 아니라, 최소한의 사양 및 요구사항을 분석할 필요가 있다.
디스플레이 또는 묘사 시스템에 있어서, 소프트웨어에 의해 발생되고 GDC(graphic device context) 또는 IS(image surface)에 저장된 정보는 그래픽 카드의 마지막 스테이지로 직접 전송되며, 상기 그래픽 카드는 디지탈 비디오 신호를 아날로그 또는 디지탈 신호(디스플레이 모니터에 의존하는)로 변환하며, 그후 영상은 스크린에 디스플레이된다.
현존의 디스플레이 방법은 다음과 같다.
※디지탈 컴퓨터 신호를 갖는 아날로그 모니터.
※디지탈 모니터,
※TV 신호를 갖는 아날로그 모니터.
※3D 가상현실 시스템.
출력 형태는 양립가능한 모니터에 연결되는 비디오 카드에 의존한다.
도4a는 기본적으로 여분의 메모리 위치를 부가하는 일시적 그래픽 처리(좌측 및 우측 후방버퍼)를 위한 메모리 위치의 생성을 도시하고 있다. 즉, 도면부호 400에 우측 버퍼를 설정하고, 도면부호 401에서 TDVision 기법의 존재여부를 판별하며, "긍정"일 경우 좌측 버퍼를 도면부호 402에 설정하고 도면부호 403에서 종료되며; TDVision 기법이 존재하지 않을 때, 처리는 도면부호 403에서 종료되며, 판별할 것은 아무것도 없다.
도4b는 좌측 카메라 및 우측 카메라 영상의 판별 및 디스플레이를 위한 플로우챠트를 도시하고 있으며, 좌측 뷰는 도면부호 410에 설정되며, 영상은 카메라 위치의 함수로서 좌측 후방버퍼로 드로잉되며(411), 상기 영상은 좌측 스크린에서 디스플레이된 후(412), 도면부호 413에서 TDVision 포맷의 존재여부가 판별되며, 만일 "긍정"이라면 우측 뷰 위치좌표가 연산되며[단계(414)]; 영상은 좌측 카메라 위치의 함수로서 우측 후방버퍼에 드로잉된 후(415), 우측 스크린에 디스플레이되며(416); 처리과정은 영상이 현존의 기술상태 포맷으로 제공되었을 때 도면부호 413에서 판별할 필요가 없을 경우 도면부호 417에서 종료되며; 서브루틴은 기타 다른 좌표를 연산할 필요가 없고 평행 정보를 디스플레이할 때, 최종 스테이지로 건너뛰어 종료된다(417).
본 발명의 새로운 부분은 도5에 도시된 그래픽-처리 유니트(GPU)로 언급되며, 그래픽 엔진(GARPHICS ENGINE, SOFTWARE)으로 언급된다.
하드웨어의 변형은 다음과 같다.
- RAM은 좌측 및 우측 후방버퍼를 위해 증가된다.
- 디스플레이 버퍼에서 또 다른 독립적인 디스플레이 장치를 실행하지만, 이머스 방식으로 메모리를 공유하므로, 대응의 후방버퍼를 취하게 된다.
이 경우, 후방버퍼의 RAM 메모리 및 비디오 카드의 전방버퍼는 좌측 및 우측 채널을 동시에 지지할 정도로 대형일 필요가 있다. 이것은 1024×768×4 바이트의 컬러 깊이를 각각 갖는 4개의 버퍼를 지지하기 위해 최소 32MB를 가질 필요가 있게 한다. 또한, 비디오 출력 신호는 이중이거나(2개의 VGA 포트), 또는 2개의 출력 디스플레이 시스템을 갖는 ATI RADEON 9500® 카드인 경우에서처럼 다중 모니터를 취급할 수 있는 능력을 가져야만 하며, 상기 2개의 출력 디스플레이 시스템중 하나는 VGA 이고 다른 하나는 이로부터 선택되는 S-Video 비디오 포트이다. 3DVisor에 연결되기 위하여, 좌우측 채널당 디스플레이에 대해 초당 60프레임에만 부응하는 이중 출력을 갖는 그래픽 카드가 생성되며; 이러한 출력은 SVGA, SVideo, RCA, 또는 DVideo형 출력이다.
도5에 도시된 바와 같이 TDV 편집과 CPU(50)와 메모리 드라이버(52)와 확장 메모리(52)를 위해 변형된 연산 개요가 제공되었으며; 이러한 메모리는 오디오 드라이버(53)와 스피커(54)와, 마우스와 키보드와 게임패드 및 조이스틱으로서 디스크 포트(56)와 사용자와의 상호작용 소자를 제어하는 입력 및 출력 드라이버(55)를 공급한다. 또 다른 한편으로, 그래픽 드라이버는 모니터(59)와 3차원 바이저(visor)인 3DVISORS(59b)와 직접적으로 상호작용한다.
특히 그래픽 하드웨어(HAL)에 있어서, TDVision 기법과의 컴파일을 위하여 변화가 필요하며, 그래픽 하드웨어 서포트(502)로 인해 효과적으로 작동되는 그래픽 드라이버(501)에 정보를 전송하는 어플리케이션(500)은 TDVision 기법과의 컴파일을 위하여 물리적인 변화를 필요로 한다.
OpenGL 및 DirecTX 에 의해 TDVision 기법을 실행하기 위하여, 일부 하드웨어 부분에서 상술한 바와 같이 비디오게임의 소프트웨어 부분의 일부를 변형시킬 필요가 있다.
소프트웨어에 있어서, 도6에 도시된 바와 같이 TDVision 서브루틴으로의 콜(call) 뿐만 아니라, 전형적인 작업 알고리즘 내에 일부 특수한 특징을 부가시킬 필요가 있다.
- 표면 정보를 로딩한다(600).
- 메시 정보를 로딩한다(601).
- 좌측 후방버퍼가 메모리에 생성되는 TDVision 후방버퍼를 생성하며(602), TDVision 기법일 경우 메모리에 우측 후방버퍼를 생성한다.
- 초기 좌표를 인가한다(603).
- 게임 로직을 인가한다(604).
- 인공지능의 인가(605).
- 위치 연산(606).
- 충돌 확인(607).
- TDVision 후방버퍼에 정보를 드로잉하여 스크린에 디스플레이하며(608), 이 경우 우측 카메라 뷰는 설정되어 있어야만 하며, 현재의 우측 카메라 벡터의 함수로서 우측 후방버퍼에 영상을 드로잉하고, 우측 스크린(전방버퍼)에 영상을 디스플레이한다. TDVision 기법일 경우, 좌측의 쌍 좌표를 연산하고, 좌측 카메라 뷰를 설정하고, 좌측 카메라의 현재 벡터의 함수로서 좌측 후방버퍼에 영상을 드로잉하고, 하드웨어 변형을 필요로 하는 우측 스크린(전방버퍼)상에 정보를 디스플레이한다.
따라서, 좌측눈 및 우측눈에 대응하는 한쌍의 버퍼가 생성되며, 이러한 버퍼는 게임 루프에서 평가되었을 때 하기에 도시된 각각의 우측 카메라(현재) 및 좌측 카메라(SETXYZTDV 함수로 연산된 성분)의 시각화에 대응하는 벡터 좌표를 갖는다.
전방버퍼상의 상기 스크린 출력 버퍼는 처음부터 비디오 디스플레이 표면(장치 콘텍스트)으로 또는 의심스런 표면(표면)으로 할당되지만; TDVision 3Dvisor 에 정보를 디스플레이하기 위하여, 2개의 비디오 출력은 TDVision에 양립될 수 있도록 우측 출력(정상적인 VGA) 및 좌측 출력(부가의 VGA, 디지탈 성분 또는 SVideo)이 물리적으로 제공될 필요가 있다. 실시예에서는 DirecTX 가 사용되었지만, OpenGL 포맷에도 동일한 처리 및 컨셉이 인가될 수도 있다.
도7은 알고리즘의 개요를 도시하고 있으며; 이러한 알고리즘은 영상이 구성되는 두정 동작(77)을 갖는 삼각법(72)에 의해, 그리고 명령(73)과 디스플레이 리스트(74)와 텍스쳐를 영상에 할당하는 메모리(76)를 통한 픽셀 동작 또는 영상 소자(75)에 의해, 그래픽 애플리케이션 통신 인터페이스의 디스플레이 라인을 효과적으로 실행하며, 동작(79)에 의해 메모리 프레임(70F)에 전송되는 디스플레이(78)로 나타난다. 윈도우즈 소프트웨어(700)는 도면부호 702 및 그래픽 언어 카드(701)와 통신하며, 상기 그래픽 언어 카드는 도면부호 703 및 704를 공급하는데 유용한 그래픽 정보 라이브러리를 포함하고 있다.
도8은 물체에 대한 좌측 영상 및 우측 영상을 디스플레이하기 위해 OpenGL 알고리즘(80)을 사용하는 TDVision 기법을 도시하고 있으며; 이러한 기법은 후방버퍼(81)를 소거한 후, 상기 후방버퍼(82)를 위한 포인터를 취하고, 후방버퍼(83)를 폐쇄하고, 화면(84)을 재드로잉하여, 후방버퍼(85)를 개방하고, 후방버퍼 포인터(86)를 언로킹하며, 영상을 좌측 디스플레이 표면으로 전송하며; 도면부호 800에서는 TDVision 기법인지의 여부를 판별하고, 만일 "긍정"이라면 메모리를 소거하고(801), 후방버퍼를 위한 포인터를 취한 후(802), 후방버퍼를 폐쇄하고(803), 새로운 원근법을 위한 좌표를 취하고(804), 화면을 재드로잉하고(805), 메모리를 개방한 후(806), 후방버퍼 포인터를 언로킹하고(807), 영상을 우측 디스플레이 표면으로 전송한다(808).
도9는 TDVision 기법을 콤파일하기 위해 비디오 카드에 필요한 변형예(90)를 도시하고 있으며; 정상적인 좌측 후방버퍼(91)는 모니터의 VGA 출력부(95)에 연결되고 우측 주-후방버퍼(94)를 수용할 수 있도록 또 다른 VGA 출력을 갖는 정상적인 좌측 주-후방버퍼(92)에 선행하며; 이것은 선례로서 TDVision 기법을 갖는다. 좌측 및 우측 후방버퍼는 후방버퍼(91, 93)에 의해 전송된 정보를 수신 및 디스플레이하기 위해 이중 VGA 입력을 갖는 3DVisor(96)에 연결될 수 있다.
이러한 소프트웨어 변형은 DirecTX 에서 다음과 같은 API 함수를 사용한다.
TDVision 후방버퍼 생성:
FUNCTION CREATE BACKBUFFERTDV()
*Left Buffer
Set d3dDevice =
d3d.CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,_
D3DDEVTYPE_HAL,hWndL,_
D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
d3dpp)
If GAMEISTDV then
Right Buffer
Set d3dDeviceRight =
d3d.CreateDevice(D3DADAPTER_DEFAULT,_
D3DDEVTYPE_HAL,hWndL,_
D3DCREATE_SOFTWARE_VERTEXPROCESSING,
d3dpp2)
Endif
END SUB
TDVision 후방버퍼에 영상 드로잉:
FUNCTION DRAWBACKBUFFERTDV()
DRAW LEFT SCENE
d3dDivice.BeginScene
d3dDivece.SetStreamSourfe0, poly 1_vb,
Len(poly1.vi)
d3dDevice.DrawPrimitive
D3DPT_TRIANGLELIST,0,1
d3dDevice.EndScene
Copy backbuffer to frontbuffer,
screen
D3dDivice.Present By Val 0,By Val 0,
0, By Val 0
'VERIFIES IF IT IS A TDVISION PROGRAM
BY CHECKING THE FLAG
IF GAMEISTDV THEN
'CALCULATE COORDINATES RIGHT CAMERA
SETXYZTDV ()
'Draw right scene
d3dDevice2.BeginScene
d3dDevice2.Set StreamSource 0,
poly2_vb, Len(poluy,vl)
d3dDevice2.DrawPrimitive
D3DPT_TRIANGLELIST,0,1
d3dDevice2.EndScene
d3dDevice2.Present ByVal 0,
*ByVal 0, 0, ByVal
END SUB.
Modification to xyz camera vector
VecCameraSource.z = z position
D3DXMatrixLook AtLH matView
vecCameraSource,_
vecCameraTarget, CreateVector
(0, 1, 0)
D3dDevice 2.SetTransform D3DTS_VIEW,
matView
VecCameraSource.x = x position
D3DXMatrixLook AtLH matView,
vecCameraSource,_
vecCameraTarget, CreateVector
(0, 1, 0)
D3dDevice 2.SetTransform D3DTS_VIEW,
matView
VecCameraSource.y = y position
D3DXMatrixLook AtLH matView,
vecCameraSource,_
vecCameraTarget, CreateVector
(0, 1, 0)
D3dDevice 2.SetTransform D3DTS_VIEW,
matView
따라서, 좌측눈 및 우측눈에 대응하는 한쌍의 버퍼가 생성되며; 이러한 버퍼는 게임푸프에서 평가되었을 때, 통상의 좌표 변형식에 의해 우측 카메라 및 좌측 카메라(SETXYZTDV 함수에 의해 연산 완료)의 시각화에 대응하는 벡터 좌표를 취한다.
상기 스크린 출력 버퍼 또는 전방버퍼는 처음부터 의심스런 표면이나 장치 콘텍스트로 할당되지만; TDVision 3Dvisor 에 정보를 디스플레이하기 위하여, 2개의 비디오 출력은 TDVision에 양립될 수 있도록 우측 출력(정상적인 VGA) 및 좌측 출력(부가의 VGA, 디지탈 성분 또는 SVIDEO)이 물리적으로 제공될 필요가 있다.
실시예에서는 DirecTX 가 사용되었지만, 도8에 도시된 OpenGL 포맷에도 동일한 처리 및 컨셉이 인가될 수도 있다.
이 경우, 후방버퍼의 RAM 메모리 및 비디오 카드의 전방버퍼는 좌측 및 우측 채널을 동시에 지지할 수 있을 정도로 대형일 필요가 있다. 이것은 이것은 1024×768×4 바이트의 컬러 깊이를 각각 갖는 4개의 후방버퍼를 지지하기 위해 최소 32MB를 가질 필요가 있게 한다. 상술한 바와 같이, 비디오 출력 신호는 이중이거나(2개의 VGA 포트), 또는 2개의 출력 디스플레이 시스템을 갖는 ATI RADEON 9500® 카드인 경우에서처럼 다중 모니터를 취급할 수 있는 능력을 가져야만 하며, 상기 2개의 출력 디스플레이 시스템중 하나는 VGA 이고 다른 하나는 이로부터 선택되는 S-Video 및 DVideo 비디오 포트이다.
3DVisor에 연결되기 위하여, 좌우측 채널당 디스플레이에 대해 초당 60프레임에만 부응하는 이중 출력을 갖는 그래픽 카드가 생성되며; 이러한 출력은 SVGA, SVideo, RCA, 또는 DVideo형 출력이다.
따라서 좌측 및 우측 원급법에서 카메라 뷰포인트에 대응하는 영상을 얻을 수 있으며, 하드웨어는 다중화없이 2개의 상이한 독립적인 비디오 출력에서 디스플레이되고 실시간으로 디스플레이되는 정보를 인식할 것이다. 모든 기법들은 본 발명에 의해 제안된 기법에서 다중화 및 소프트웨어 동기화를 사용하며, 3Dvisor 를 사용할동안 실제 정보를 얻을 수 있으며, 영상은 2개의 상이한 원근법으로 디스플레이될 수 있으며, 뇌는 본 기술분야의 현존의 기법과 연관된 효과와 스크린상에서의 명멸 없이 공간에서 차지하는 체적과 연관될 것이다.
애니메이션에 의해 입체 영상을 발생시키는 3차원 컴퓨터 시각 시스템을 얻을 수 있게 하는 제2입체 카메라[SETXYZTDV()]의 좌표 연산방법은 소프트웨어 프로그램에서 디스플레이 및 모델링된다. 이러한 방법은 소프트웨어 프로그램을 사용하여 입체 영상을 얻기 위하여, 컴퓨터로 발생된 2개의 실제 시각화 카메라에 할당되어야만 하는 공간 좌표(x, y, z)를 얻을 수 있게 하며; 상기 소프트웨어는 3차원을 시뮬레이트하고, 물체의 운동에 의해 또는 오토캐드, Micrografix Simply 3D, 3Dmax Studio, Point, Dark Basic, Maya, Marionette, Blender, 엑셀, 워드, 페인트, 파워, Corel Draw, Photo paint, 포토샵 등에 의해 컴퓨터로 발생된 물체에 의해 그 순간에 관찰되는 "가상 카메라"에 의해 영상을 발생시키지만, 상술한 바와 같은 모든 프로그램들은 하나의 고정형 또는 가동형 원근법을 갖는 오직 하나의 카메라만 디스플레이하도록 설계되었다.
상술한 바와 같은 프로그램에는 하기와 같은 좌표변환 식에 의해 또 다른 3D 모델링 및 애니메이션 특징이 부가된다.
x = x'cosΦ - y'sinΦ
y = x'sinΦ + y'cosΦ
제1카메라에 직접 연결되어 있는 제2카메라 또는 보조 카메라를 위해 정확한 위치가 연산되며, 이러한 수단에 의해 인체의 입체 시각 원근법을 시뮬레이트하는 상이한 원근법으로부터 2개의 동시 영상이 얻어진다. 알고리즘에 의해 이러한 처리과정은 보조 카메라의 위치를 실시간으로 연산하여 이를 적절한 위치에 배치하므로써, 좌표변환 식을 사용하여 달성되는 제2카메라의 묘사 및 모델링 영상을 얻으며, 상기 카메라를 원점에 위치시키고, 보조 카메라와 물체 사이의 각도 및 거리가 연산되고, 주 카메라와 물체 및 보조 카메라는 얻어진 위치에 재배치된다. 그후, 본래의 좌표 시스템에서 주 카메라의 제1좌표(Xp, Yp, Zp)인 7개의 변수가 알려질 필요가 있으며, 제4변수는 눈의 평균 이격거리(6.5 내지 7.0cm)와 동일한 거리이며, 카메라에 의해 관찰되었을 때 물체 위치의 3개의 좌표이다.
출력 변수는 하기와 같은 단계에 의해 얻어진, 동일한 물체를 관찰하는 보조 카메라의 좌표, 즉 (Xs, Ys, Zs) 이다.
- 본래의 좌표 시스템(Xp, Yp, Zp)에서 주 카메라의 좌표를 알아내는 단계.
- 물체의 좌표(xt, yt, zt)를 알아내는 단계.
- 카메라의 좌표 및/또는 높이가 일정할 때, "x" 및 "z" 좌표만 변환되는 단계(뷰어에 의해 시각적 이탈은 없다).
주 카메라를 위한 좌표는 (0, ys, 0) 위치로 취해진다.
물체는 변환된다.
카메라와 물체를 연결하는 라인의 경사도가 연산된다.
주 카메라를 물체와 연결하는 벡터와 축선 사이의 각도가 생성된다.
각도 연산시 특별 고려사항에 속하는 사분면은 역전된 역탄젠트 함수에 의해 분류된다.
전체 좌표 시스템을 축선과 벡터 사이의 동일 각도에서 그 축선으로부터 회전시키면 새로운 좌표가 얻어지며, 새로운 좌표 시스템에서 물체는 z축선상에 배치되고, 주 카메라는 새로운 좌표 시스템의 원점에 남게 될 것이다.
보조 카메라의 좌표는 인체 눈의 평균 거리 위치에 배치하므로써 얻어진다.
이러한 좌표들은 동일한 초기 각도로 회전된다.
"x" 및 "z" 옵셋이 부가되며, 이것은 본래 주 카메라를 원점에 취하기 위해 추출되었다.
마지막으로, 이러한 두 Xs y Zs 좌표는 보조 카메라에 할당되며, yp 좌표는 유지되어, 보조 카메라에 할당될 최종 좌표점(Xs, Yp, Zs)의 동일한 값에 대한 높이를 결정한다.
이러한 처리과정은 Delphi, C, C++, Visual C++, Omnis 등과 같은 언어에서 실행되지만, 그 결과는 동일할 것이다.
보조 카메라의 위치를 실시간으로 얻는데 필요한 그 어떤 프로그램에서도 이러한 알고리즘의 일반적인 적용이 사용될 것이다.
이러한 알고리즘은 2차원을 다루지만 입체 시각용으로 개발된 현존의 소프트웨어에서 실행되어야만 한다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (21)

  1. 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템에 있어서,
    좌측 버퍼 및 우측 버퍼;
    비디오 게임 내의 타겟 오브젝트의 제1 안 뷰(first eye view)를 좌측 버퍼에 저장하도록 구성된 프로세서 - 상기 프로세서는 상기 타겟 오브젝트의 제2 안 뷰(second eye view)의 위치 좌표를 3차원으로 계산하고 상기 계산된 위치 좌표에 기반하여 제2 안 뷰를 결정하도록 구성되고, 또한 상기 프로세서는 상기 제2 안 뷰를 상기 우측 버퍼에 저장하도록 구성되어 있음 - ; 및
    상기 좌측 버퍼로부터 상기 제1 안 뷰를 수신하고 상기 우측 버퍼로부터 제2 안 뷰를 수신하여 상기 타겟 오브젝트의 입체 이미지를 사용자에게 디스플레이하도록 구성된 디스플레이;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 안 뷰를 캡처하기 위해 위치결정된(positioned) 제1 가상 카메라의 x, y, z 공간 좌표를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 가상 카메라의 x, y, z 공간 좌표를 획득하는 것에 의해 상기 제2 안 뷰에 대응하는 제2 가상 카메라의 위치 좌표를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 제2 가상 카메라 뷰 위치의 좌표를 계산하는 것에 의해 상기 제2 안 뷰의 위치 좌표를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 가상 카메라와 제2 가상 카메라는 좌표 시스템 내에서 6.5cm 내지 7.0cm 이격되도록 설정된 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 제2 가상 카메라의 x 및 z 위치를 계산하는 것에 의해 상기 제2 안 뷰의 위치 좌표를 계산하도록 구성되어, 제2 안 뷰를 제1 안 뷰와 비교하여 높이에 있어서 편차가 없는 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상이한 비디오 채널에서 좌측 및 우측 이미지를 생성하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 좌측 버퍼 및 상기 우측 버퍼는 동일한 메모리의 일부분인 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 셔터 글래스(shutter glasses)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 디스플레이는 3차원 이미지를 디스플레이하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는 그래픽 프로세싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 이미지를 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  12. 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템에 있어서,
    제1 가상 카메라;
    상기 제1 가상 카메라의 공간 좌표와 비디오 게임 내의 타겟 오브젝트의 공간 좌표를 계산하도록 구성된 프로세서 - 상기 프로세서는 제1 가상 카메라로부터 타겟 오브젝트까지 라인의 각도를 결정하고 좌표 시스템 원점에 대한 제1 가상 카메라를 재계산하도록 더 구성되고, 또한 상기 프로세서는 제2 가상 카메라를, 제1 가상 카메라와 같이 대상 오브젝트에 대해 동일한 각도로, 제1 가상 카메라로부터 6.5cm 내지 7.0cm 이격된 위치에 배치하는 것에 의해 제2 가상 카메라의 좌표를 계산하도록 더 구성되어 있음 - ;
    상기 제1 가상 카메라와 상기 제2 가상 카메라로부터의 뷰에 대응하는 타겟 오브젝트의 입체 뷰를 디스플레이하도록 구성된 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 가상 카메라의 X, Y, Z 좌표를 계산하는 것에 의해 상기 제1 가상 카메라의 공간 좌표를 계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 좌표 시스템의 축으로부터 상기 좌표 시스템을 상기 제1 가상 카메라로부터 상기 타겟 오브젝트까지 결정된 라인 각도로 회전시키는 것에 의해 원점에 대한 제1 가상 카메라를 재계산하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 제1 가상 카메라로부터 상기 타겟 오브젝트까지 라인의 각도를 결정한 후 상기 제1 가상 카메라로부터 상기 타겟 오브젝트까지 라인의 기울기(slope)를 계산하도록 더 구성된 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 타겟 오브젝트의 좌안 뷰 및 우안 뷰를 출력하는 것에 의해 상기 타겟 오브젝트의 입체 뷰를 디스플레이하도록 구성된 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 디스플레이는 상기 타겟 오브젝트의 좌안 뷰 및 우안 뷰를 출력하도록 구성된 전자 바이저(electronic visor)를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  18. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 상기 타겟 오브젝트의 제1 안 뷰를 좌측 버퍼에 저장하고 상기 타겟 오브젝트의 제2 안 뷰를 우측 버퍼에 저장하도록 구성되며, 상기 좌측 버퍼 및 상기 우측 버퍼는 동일한 메모리의 일부분인 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  19. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이는 셔터 글래스를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  20. 제12항에 있어서,
    상기 디스플레이는 3차원 이미지를 디스플레이하는 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
  21. 제12항에 있어서,
    상기 프로세서는 그래픽 프로세싱 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 입체 비디오게임 이미지를 사용자에게 디스플레이하기 위한 비디오 게임 시스템.
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