KR20020013891A

KR20020013891A - 영상들을 생성하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20020013891A
Application number: KR1020017014940A
Authority: KR
Inventors: 오카마사아키
Original assignee: 구타라기 켄; 가부시키가이샤 소니 컴퓨터 엔터테인먼트
Priority date: 1999-05-25
Filing date: 2000-05-18
Publication date: 2002-02-21
Also published as: CN1295654C; CN1360713A; EP1190392A1; HK1041958A1; TW543009B; CA2371367A1; MXPA01012052A; ATE317146T1; WO2000072270A1; RU2001133356A; DE60025818D1; AU4614400A; US6867766B1; EP1190392B1; BR0011600A; JP2000339497A; NZ515100A

Abstract

영상 생성 장치 및 영상을 생성하는 방법은 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내에서 구에 무작위로 존재하는 경우에 2차원의 가우스 분포를 사용하여 2차원의 화면에 점 순차들의 분포 상태를 결정하고, 2차원 화면에서의 분포 상태에 의거하여 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성한다. 2차원 가우스 분포는 1차원 가우스 분포들의 곡으로 인수분해 될 수 있고, 1차원이 가우스 분포들은 일정한 무작위의 수에 의해 생성될 수 있다. 그러므로, 3차원 공간에 무작위로 존재하는 복수의 점 순차들을 2차원 화면상으로 투영하여 영상을 만드는 것이 용이해진다.

Description

영상들을 생성하는 방법 및 장치{Method and apparatus for generating images}

컴퓨터 그래픽 처리에서, 3차원 공간에서 복수의 무작위로 존재하는 점들은 2차원의 가상 화면에 디스플레이되어야 한다. 3차원 공간에서 이러한 다중으로 무작위로 존재하는 점들은 극히 작은 점군들의 군들로서 화면 배경의 구름들, 물의 물결, 잎이 무성한 나무들 등을 나타내는 경우들의 예로서 사용된다. 즉, 이러한 그려진 물체들은 극히 작은 다각형들의 군에 의해 나타나고, 그래서, 다각형의 정점 좌표들, 다각형의 중심점 등은 점들의 군(점 순차들)으로서 이해될 수 있다.

종래에는, 컴퓨터 그래픽에서, 이러한 구름들, 물결들, 잎들 등을 구성하는 3차원 공간에 존재하는 점 순차들의 각 점에 대한 좌표값을 계산하여 2차원의 가상 화면에 디스플레이할 필요가 있어 왔다.

그러나, 시각점에서부터 그려진 물체를 구성하는 극도로 많은 수의 점들의 각각까지의 거리는 각 지점에서 다르기 때문에, 그래서, 좌표 변환, 투시 변환 등을 위한 계산의 수는 극도로 커지고, 이것은 컴퓨터의 CPU(Central Processing Unit)와 주변 장치에 부하가 되어 왔다.

다른 말로, 이러한 좌표 변환, 투시 변환 등을 위한 계산의 수는 비디오 게임 장치와 같은 엔터테인먼트에서 순차적으로 변하는 물체 영상들의 실시간 고속 그림 계산을 실행할 때 극도로 커지고, 이것이 문제가 되어 왔다.

본 발명은 비디오 게임(video game) 장치 또는 퍼스널 컴퓨터(personal computer)와 같은 엔터테인먼트 시스템(entertainment system)과 같은 한정된 하드웨어(hardware) 자산들을 가지고, 실시간에 3차원 물체 영상들을 생성하고 디스플레이하는 것에 적용할 수 있는 영상을 생성하는 방법, 영상 생성 장치, 엔터테인먼트 시스템 및 기록 매체에 관한 것이다.

더욱 상세하게, 본 발명은 3차원 컴퓨터 그래픽 처리에 관한 것이고, 3차원 공간에서 확률 분포를 따르는, 2차원 화면에서의 점 순차들(점들의 군들)을 디스플레이하기 위한 영상 생성 장치, 영상을 생성하는 방법, 엔터테인먼트 시스템 및 기록 매체에 관한 것이다.

도 1은 본 발명을 실행하기 위한 엔터테인먼트 시스템의 예로서 비디오 게임 장치의 외부 형태를 설명하는 다이아그램;

도 2는 도 1에 도시된 비디오 게임 장치의 전면을 설명하는 다이아그램;

도 3은 휴대 전자 장치가 삽입된 상태로써 도 1에 도시된 비디오 게임 장치를 설명하는 다이아그램;

도 4는 도 1에 도시된 비디오 게임 장치의 주요 부분의 개략 회로 구조의 예를 설명하는 다이아그램;

도 5는 3차원 공간에서 다중으로 무작위로 존재하는 점들(점 순차들)이 2차원 화면에 투영된 방식을 설명하는 다이아그램;

도 6은 현재 상태에서 3차원의 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들이 2차원의 화면에 투영되는 투시 변환의 예를 설명하는 다이아그램;

도 7은 2차원 화면에 투영된 3차원 공간에서의 무작위로 존재하는 점 순차들의 점 순차 분포의 상태를 설명하는 다이아그램; 및

도 8은 3차원 공간의 점 순차들의 분포와 2차원 화면에서의 점 순차들의 분포 사이의 관계를 설명하는 다이아그램;이다.

따라서, 본 발명은 상기의 문제를 경감하여 제작되고, 본 발명의 목적은 3차원 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위해, 컴퓨터 그래픽 처리에 관한 새로운 영상 생성 장치, 영상을 생성하는 방법, 엔터테인먼트 시스템 및 기록 매체를 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 공간 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치는 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 점 순차들의 분포 상태에 의거하여 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함한다.

본 발명의 제 2양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상 생성 장치는 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역(예를 들면, 구)에 무작위로 존재하는 경우에, 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함한다.

상술한 영상 생성 장치에서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점으로부터 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고;

2차원 화면은 X-Y 평면에 놓이고;

3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

시각점으로부터 화면까지의 거리를 h로 나타내고; 그리고

시각점에서부터 3차원 공간 내에 존재하는 점 순차들까지의 거리는 Z로 나타낸다.

또한, 2차원 화면에 점 순차들의 분포 상태인 확률 분포 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고;

상기 화면은 X-Y 평면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서부터 상기 화면까지의 거리를 h로 나타내고;

상기 시각점에서부터 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z로 나타낸다.

이러한 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은 다각형들을 가지고 물체를 그리기 위한 정점 좌표들일 수 있다. 물체들은 3차원 공간 내에 존재하는 예를 들어, 구름, 물 표면, 나뭇잎일 수 있다.

본 발명의 제 3양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치는 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 일정한 무작위의 수들을 사용하여 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함한다.

본 발명의 제 4양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치는 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 구에 무작위로 존재하는 경우에, 2차원 가우스 분포를 사용하여 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함한다.

본 발명의 제 5양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은

복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태를 결정하는 단계;

3차원 공간에 복수의 점 순차들의 분포 상태에 의거하여, 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여, 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 제 6양상에 따르면, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은

복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태, 시각점, 및 시각 방향을 결정하는 단계;

3차원 공간에 복수의 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여, 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

2차원 화면 상의 결정된 분포 상태에 의거하여, 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 제 7양상에 따르면, 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 구에 무작위로 존재하는 경우에, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은,

일정한 무작위의 수들을 이용하여, 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

2차원 화면 상의 결정된 분포 상태에 의거하여, 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함한다.

본 발명의 제 8양상에 따르면, 복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은,

2차원의 가우스 분포를 사용하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

이러한 영상 생성 장치 또는 영상을 생성하는 방법은 최소한 제어 시스템, 그래픽 시스템, 음향 시스템 및 광학 디스크 제어 유닛을 포함하는 엔터테인먼트 시스템에 사용될 수 있다.

또한, 이러한 영상 생성 방법은 다음 단계들이 기록되어 있는 기록 매체로서 이용될 수 있다.

본 발명에서, 3차원에서 무작위로 존재하는 점 순차들에 대해 2차원 화면 상의 점 순차들의 분포 밀도(확률 밀도 함수)는 각 개별 점에 대해 좌표 변환, 투시 변환 등을 실행하지 않고, 3차원 공간에서의 점 순차들의 분포 밀도(확률 밀도 함수), 시각점 및 시각 방향에 의거하여 얻어질 수 있다.

더욱이, 본 발명에서, 3차원 공간에 무작위로 존재하는 점 순차들에 대해 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포는 각 개별 점에 대해 좌표 변환, 투시 변환 등을 실행하지 않고 추정의 적당한 규칙을 수단으로 하여 2차원 가우스 분포를 사용하여 얻어질 수 있다. 2차원 가우스 분포는 1차원 가우스 분포들의 곱으로서 나타낼 수 있다. 더욱이, 1차원 가우스 분포들은 일정한 무작위 수들을 사용하여 용이하게 발생될 수 있다.

따라서, CPU, GTE 및 다른 계산 수단에서의 부하는 경감되고, 고속 그래픽 처리가 실현될 수 있다.

다음은 첨부된 도면들을 참조하는 본 발명에 따른 실시형태들의 상세한 설명이다.

(엔터테인먼트 시스템)

먼저, 본 발명에 따른 3차원 그래픽을 실행할 수 있는 엔터테인먼트 시스템의 예를 도면들을 참조하여 간략히 설명하겠다.

도 1은 엔터테인먼트 시스템의 예로서 비디오 게임 장치의 외부 형태를 설명하는 도이다. 이 비디오 게임 장치(1)는 예를 들어서 광학 디스크에 기록된 게임 프로그램을 판독하여 사용자(게임 플레이어)로부터의 지시에 의거한 게임을 실행하기 위한 것이다. 부수적으로, "게임을 실행함"이란 말은 주로 게임의 진행, 디스플레이 및 음향을 제어하는 것을 말한다.

비디오 게임 장치(1)의 메인 유닛(main unit; 2)은 예를 들어, 비디오 게임들 등과 같은 응용 프로그램들을 공급하기 위한 기록 매체인 CD-ROM과 같은 광학디스크가 실장되는 디스크 실장 유닛(3), 게임을 임의로 리셋(reset)하기 위한 리셋 스위치(4), 전력원 스위치(5), 광학 디스크의 실장을 작동시키기 위한 디스크 작동 스위치(6) 및 2개의 슬롯(slot) 부분들(7a, 7b)을 그 중앙에 가지도록 배열된다.

2개의 작동 장치들(20)은 2명의 사용자들이 경쟁할 수 있도록, 슬롯들(7a, 7b)과 연결될 수 있다. 또한, 게임 데이터를 저장하고 판독하기 위해 사용될 수 있는 메모리 카드 장치들은 게임 데이터를 저장하고 판독하는데 사용될 수 있고, 메인 유닛으로부터 분리될 수 있고, 게임을 실행할 수 있는 휴대용 전자 장치들은 슬롯부들(7a, 7b)로 삽입될 수 있다.

작동 장치(20)는 제 1 및 제 2작동 유닛들(21, 22), 좌측 버튼(23L), 우측 버튼(23R), 시작 버튼(24) 및 선택 버튼(25)을 가지고, 아날로그 작동을 할 수 있는 작동 유닛들(31, 32), 작동 유닛들(31, 32)을 작동하기 위한 작동 모드를 선택하기 위한 모드 선택 스위치(33) 및 선택된 작동 모드를 디스플레이하기 위한 디스플레이 유닛(34)을 더 가진다.

도 2는 비디오 게임 장치(1)의 메인 유닛(2)의 전면에 제공된 슬롯 부분들(7a, 7b)을 설명한다. 슬롯 부분들(7a, 7b)은 각각 두개의 층으로 형성되어 있어서, 위층에는 메모리 카드들(10) 또는 휴대 전자 장치들(100)이 실장된 메모리 카드 삽입 부분들(8a, 8b)이 형성되어 있고, 아래층에는 커넥터(connector; 20)의 접속 단자 부분(커넥터; 26)이 접속된 제어기 접속 부분들(잭들; 9a, 9b)이 형성되어 있다.

메모리 카드 삽입 부분들(8a, 8b)의 삽입 구멍들(슬롯들)은 다소 비대칭적으로 형성되고, 그래서, 메모리 카드들의 잘못된 삽입은 없다. 반면에, 제어기 접속 부분들(9a, 9b)도 또한 다소 비대칭적으로 형성되고, 그래서 제어기들(20)의 접속 단자 부분들(26)의 잘못된 삽입은 없고, 또한 메모리 카들 삽입 부분들(8a, 8b)과 다른 삽입 구멍 형상을 가지도록 형성되어, 메모리 카드들의 잘못된 삽입은 없다.

도 3은 휴대 전자 장치(100)가 비디오 게임 장치(1)의 전면에 슬롯 부분(7a)의 메모리 카드 삽입 부분(8a)으로 삽입되어진 상태를 설명한다.

다음으로, 도 4는 비디오 게임 장치(1)의 주요 부분들의 주요 부분의 개략 회로 구조의 예를 설명하는 블록 다이아그램이다.

이 비디오 게임 장치(1)는 CPU(Central Processing Unit; 51)와 주변 장치들 등을 포함하는 제어 시스템(50); 프레임 버퍼(frame buffer; 63) 등에 그리기를 실행하기 위한 GPU(Graphic Processing Unit; 62)를 포함하는 그래픽 시스템(60); 음악, 음향 효과 등을 생성하기 위한 SPU(Sound Processing Unit)를 포함하는 음향 시스템(70); 응용 프로그램이 기록되어 있는 광학 디스크의 제어를 실행하기 위한 광학 디스크 제어 유닛(80); 지시들이 사용자들로부터 입력된 제어기들의 신호, 게임 세팅(setting)들 등을 저장하기 위한 메모리 카드들(10)과 후술될 휴대 전자 장치들(100)로부터의 데이터의 입출력으로부터의 신호들을 제어하기 위한 통신 제어 유닛(90); 상술한 소자들이 접속된 버스(BUS) 등으로 구성되어 있다.

제어 시스템(50)은 CPU(51), 차단 제어, DMA(Dynamic Memory Access) 등의 제어를 실행하기 위한 주변 장치 제어 유닛(52), 램(RAM)으로 구성된 메인 메모리(메인 저장 장치; 53) 및 메인 메모리(53), 그래픽 시스템(60), 음향 시스템(70) 등을 관리하는 소위 작동 시스템과 같은 프로그램들을 저장하는 롬(ROM)으로 형성된다. 지금, 여기서 메인 메모리(53)란 말은 메모리 상에서 프로그램들이 실행될 수 있는 그러한 메모리를 언급한다.

CPU(51)는 ROM(54)에 저장된 작동 시스템을 실행하여 전체 비디오 게임 장치(1)를 제어하기 위한 것이며, 예를 들면, 32 비트 RISC(Reduced Instruction Set Computer) CPU로 구성되어 있다.

일단 비디오 게임 장치(1)로 전력이 턴-온(turn-on)되면, 제어 시스템(50)의 CPU(51)는 ROM(54)에 저장된 작동 시스템을 실행하여 그래픽 시스템(60), 음향 시스템(70) 등을 제어한다.

또한, 일단 작동 시스템이 실행되면, CPU(51)는 작동 검사 등과 같은 전체 비디오 게임 장치(1)의 초기 설정을 실행하고, 그 다음에, 광학 디스크에 저장된 게임과 같은 응용 프로그램을 실행하기 위해 CPU(51)가 광학 디스크 제어 유닛(80)을 제어한다. 게임들과 같은 프로그램들을 실행함에 의하여, CPU(51)는 사용자로부터의 입력에 따라 그래픽 시스템(60), 음향 시스템(70) 등을 제어하여 영상 디스플레이 및 음향 효과와 음악의 생성을 제어한다.

또한, 그래픽 시스템(60)은 좌표 변환 등과 같은 처리를 실행하기 위한 그래픽 데이터 생성 프로세서 또는 GTE(Geometry Transfer Engine; 61), CPU(51)로부터의 그리기 지시들을 따라서 그리기를 실행하기 위한 GPU(graphic Processing Unit; 62), GPU(62)에 의해 그려진 영상을 저장하기 위한 프레임 버퍼(63) 및 이산 코사인(cosine) 변환 등과 같은 직각 변환에 의해 압축되고 부호화된 영상 데이터를 디코딩(decoding)하기 위한 영상 디코더(decoder; 64)를 가지고 형성된다.

GTE(61)는 CPU(51)의 코프로세서(co-processor)로서 기능을 한다. GTE(61)는 예를 들어 CPU(51)에서부터의 계산 요청들에 따른 좌표 변환, 광원 계산, 행렬 또는 벡터 계산 등과 같은 고속 계산을 실행할 수 있도록 하기 위해, 병렬로 다중 계산을 실행하기 위한 병렬 컴퓨터 메커니즘을 가진다. 즉, 본 발명에 관련된 다각형의 정점 좌표들의 계산은 GTE(61)에서 실행된다. 이러한 GTE(61)는 단일 삼각 다각형이 단일 색에서 그려지는 평편 섀이딩(shading)을 위한 계산을 실행하는 경우에 초당 약 1,500,000 까지의 다각형들에 대해 좌표 계산을 실행할 수 있도록 설계되고, 따라서, 비디오 게임 장치는 CPU(51)에 부하를 줄이고 고속 좌표 계산을 실현한다.

또한, GPU(62)는 그 다음에 오는 CPU(51)로부터의 다각형 그리기 명령들을 작동한다. GPU(62)는 CPU(51)로부터 독립된 2차원의 어드레스(address) 공간을 가지고, 이러한 어드레스 공간인 프레임 버퍼(63)로 다각형들 등의 그리기를 실행한다. 이러한 GPU(62)는 초당 약 630,000 까지의 다각형들을 그릴 수 있도록 고안된다.

더욱이, 프레임 버퍼(63)는 소위 듀얼 포트(dual port) RAM으로 구성되고, 동시에, GPU(62)로부터의 그리기 또는 메인 메모리(53)로부터의 전송을 실행하고, 디스플레이를 위한 판독을 할 수 있다. 이러한 프레임 버퍼(63)는 예를 들어, 1 메가 바이트의 용량을 가져서, 각 픽셀(pixel)이 16 비트인 1024의 행(horizontalpixel)들과 512의 열(vertical pixel)들의 행렬로서 다루어진다.

또한, 비디오 출력으로서의 디스플레이 영역 출력 외에도, GPU(62)가 다각형들 등을 그릴 때에 참조하는 CLUT(Clock Look-Up Table)을 저장하는 CLUT 영역 및 다각형들 등의 내부로 삽입되고, 그릴 때에 좌표 변환이 되고, GPU(62)에 의해 그려지게 되는(즉, 맵핑(mapping)되는) 텍스쳐들을 저장하기 위한 텍스쳐 영역이 이러한 프레임 버퍼(63)에 형성된다. CLUT 영역 및 텍스쳐 영역은 디스플레이 영역 등에서의 변화에 따라 동적으로 업데이트(update)된다.

또한, GPU(62)는 다각형 내의 색이 다각형의 정점들의 색으로부터 삽입에 의해 결정된 입체 음영 효과(Gouraud shading) 및 텍스쳐 영역에 저장된 텍스쳐들이 다각형에 붙여진 텍스쳐 맵핑을, 평편 섀이딩에 덧붙여서, 실행할 수 있도록 설계된다. 이러한 입체 음영 효과 및 텍스쳐 맵핑을 실행하는 경우에, GTE(16)는 초당 약 500,000 까지의 다각형들에 대해 좌표 계산들을 실행할 수 있다.

더욱이, 영상 디코더(64)는 CPU(51)로부터의 제어에 의거하여 메인 메모리(53)에 저장된 정지 또는 이동 영상 데이터를 디코딩하고, 이것을 메인 메모리(53)에 저장한다.

또한, 이러한 재생성된 영상은 GPU(62)를 경유하여 프레임 버퍼(63)에 저장되어, GPU(62)에 의해 그려진 영상 배경들로 사용되는 것을 가능하게 한다.

음향 시스템(70)은 CPU(51)로부터의 지시들에 의거한 음악, 음향 효과 등을 생성하는 SPU(71), SPU(71)에 의해 파형 데이터 등이 저장된 음향 버퍼(72) 및 SPU(71)에 의해 생성된 음악, 음향 효과 등을 출력하는 스피커(73)로 형성된다.

SPU(71)는 예를 들어, 16비트 오디오 데이터를 4비트 미분 신호들로서 처리함에 의해 부호화시키는 ADPCM(Adaptive Differential Pulse Code Modulation; 적응 미분 펄스 코드 변조)가 된 음향 데이터를 실행하기 위한 ADPCM 디코딩 기능들, 음향 버퍼(72)에 저장된 파형 데이터를 실행함으로서 음향 효과들 등을 생성하기 위한 실행 기능들, 음향 버퍼(72)에 저장된 파형 데이터를 변조하여 실행시키기 위한 변조 기능들 등으로 형성된다.

이러한 기능을 가짐으로서, CPU(51)로부터의 지시들에 의거하여, 음향 시스템(70)은 음악, 음향 효과들 등이 음향 버퍼(72)에 기록된 파형 데이터에 의거하여 생성된 소위 샘플링(sampling) 음향원으로서 사용되는 것이 가능해진다.

광학 디스크 제어 유닛(80)은 광학 디스크에 저장된 기록된 프로그램들과 데이터 등을 실행하기 위한 광학 디스크 장치(81), 예를 들어 ECC(Error Correction Code; 에러 보정 코드)가 더해진 프로그램들과 데이터 등을 디코딩하기 위한 디코더(82) 및 광학 디스크 장치(81)로부터 데이터를 임시로 저장하는 수단으로 광학 디스크로부터의 고속 데이터 판독을 실현하기 위한 버퍼(83)로 형성된다.

또한, 광학 디스크 장치(81)로서 판독되는 광학 디스크에 기록된 오디오 데이터를 위한 위의 ADPCM 데이터에 덧붙여서, 소위 PCM 데이터가 있어서, 오디오 신호들이 아날로그/디지털 변환이 된다.

16비트 디지털 데이터를 예를 들어 ADPCM 데이터를 위한 4비트 미분 신호들로서 나타내는 것에 의해 기록된 오디오 데이터는 디코더(82)에 의해 디코딩되고, 위의 SPU(71)에 공급되고, SPU(71)에 의해 디지털/아날로그 변환 등이 되고, 그리고 나서, 스피커(73)를 구동시키기 위해 사용된다.

또한, 예를 들어 PCM 데이터를 위한 16비트 디지털 데이터로서 기록된 오디오 데이터는 디코더(82)에 의해 디코딩되고, 그리고 나서, 스피커(73)를 구동시키기 위해 사용된다.

더욱이, 통신 제어 유닛(90)은, 버스(BUS)를 통하여 CPU(51)와의 통신 제어를 실행하고, 사용자로부터의 지시들을 입력시키기 위한 제어기들(20)이 접속된 제어기 접속 부분(12)이 있는 통신 제어 장치(91) 및 게임 세팅 데이터 등을 저장하기 위한 보조 저장 장치들로서 이용되는 메모리 카드들(10)과 후에 서술될 휴대 전자 장치들(100)이 접속되어 통신 제어 장치(91)로 제공되도록 하는 메모리 카드 삽입 부분들(8a, 8b)을 가진다.

제어기 접속 부분(9)과 접속된 제어기(20)는 예를 들어, 사용자로부터의 지시들을 입력하기 위한 16개의 지시 키들(keys)을 가지고, 통신 제어 장치(91)로부터의 지시들에 따른 지시 키들의 상태에 대해 통신 제어 장치(91)로 동시 통신에 의하여 초당 약 60번의 전송을 한다. 그리고 나서, 통신 제어 장치(91)는 제어기(20)의 지시 키 상태를 CPU(51)로 보낸다.

그와 같이, 사용자로부터의 지시들이 CPU(51)로 입력되고, CPU(51)는 실행되고 있는 게임 프로그램 등에 의거하여, 사용자로부터의 지시들에 따른 처리를 실행한다.

지금, 메인 메모리(53), GPU(62), 영상 디코더(64), 디코더(82) 등에 관해서, 프로그램을 판독하고, 영상을 디스플레이하고, 영상을 그리는 것 등을 할 때에많은 양의 데이터를 고속으로 전송할 필요가 있다. 따라서, 이 비디오 게임 장치는 데이터 전송이 메인 메모리(53), GPU(62), 영상 디코더(64), 디코더(82) 등의 사이에서 주변 장치 제어 유닛(52)의 제어 하에서, CPU(51)를 통해 가지 않고, 직접 실행되는 소위 DMA 전송을 실행하도록 설계된다. 그러므로, 데이터 전송에 기인한 CPU(51)에서의 부하는 감소될 수 있고, 고속 데이터 전송이 실행된다.

또한, CPU(51)는 게임이 실행되기 위하여 게임 세팅 데이터 등을 저장할 필요가 있는 경우에, 저장된 데이터는 통신 제어 장치(91)로 전송되고, 통신 제어 장치(91)는 CPU(51)로부터의 데이터를 메모리 카드(10) 또는 메모리 카드 삽입 부분(8a, 8b)의 슬롯에 삽입된 휴대 전자 장비(100)에 기록한다.

지금, 통신 제어 장치(91)는 전기적 파괴를 방지하기 위한 보호 회로에 설치되어 왔다. 메모리 카드(10)와 휴대 전자 장치(100)는 버스(BUS)로부터 분리되고, 전력이 턴-온된 상태에서 메인 유닛에 실장되거나 분리될 수 있다. 따라서, 새로운 메모리 카드는 메모리 카드(10) 또는 휴대 전자 장치(100)의 저장 용량이 충분하지 않다는 것을 발견한 경우 또는 그와 비슷한 다른 경우에서, 전력을 끄지 않고 메인 유닛에 삽입될 수 있다. 결과적으로, 새로운 메모리 카드는 삽입될 수 있고, 필요한 데이터는 백업(back up)될 필요가 있는 어느 게임 데이터도 손실하지 않고, 메모리 카드로 기록될 수 있다.

또한, 병렬 I/O 인터페이스(PIO; 96)와 직렬 I/O 인터페이스(SIO; 97)는 메모리 카드(10) 또는 휴대 전자 장치(100)를 비디오 게임 장치(1)로 접속하기 위한 인터페이스들이다.

상술한 엔터테인먼트 시스템에서, 본 실시형태에 따른 감지 변환을 실행할 때에 추정 계산을 이용한 고속 계산이 실행된다.

(3차원 그래픽)

3차원 그래픽은 특정 시각점으로부터 물체를 바라볼 때, 특정 지점에서 취해진 화면상의 3차원 공간에 놓여진 물체가 어떻게 감지되는가를 계산하는 것과 관련된 기술이다.

GTE(61)는 고속 기하 계산을 실행하기 위한 코프로세서이다. 이러한 고속 계산 중에서, 전형적인 기하 계산은 예를 들어, 라이브러리(library)의 포맷(format)으로 게임 프로그래머에게 제공된다. 다음의 설명에서, 2차원 화면 상에 3차원 공간에 무작위로 분포된 점 순차들의 감지를 처리할 때 간단한 방법과 동일한 결과들을 얻을 수 있는 감지 변환을 위한 추정 계산이 예를 들어 기본 기하 라이브러리로써 준비되고, 게임 소프트웨어 프로그래머들에게 제공될 수 있다.

도 5는 2차원 화면(111) 상으로 3차원 공간에 무작위로 존재하는 다중 점 순차들의 투영을 설명하기 위한 다이아그램이다. 여기에, 3차원 공간에 무작위로 분포된 다중 점 순차들(110)은 그리기의 물체로서 존재한다. 3차원 그림의 물체를 2차원 디스플레이 장치(TV 세트, 모니터 등)에 디스플레이하기 위해서는, 미리 가상 2차원 화면(111)에 3차원 표현을 만들 필요가 있다. 따라서, 3차원 점 순차들(110)을 가상 2차원 화면(111)상으로 투영할 필요가 있다.

시각점(VP)을 둘러싼 3차원의 공간에서의 시각점 좌표축들은 시각점(VP)으로부터 무작위 점 순차들(110)로 향한 방향을 Z축, 화면(111)의 수평 방향을 X축, 화면(111)의 수직 방향을 Y축으로 한다.

(그래픽의 현재 상태)

도 6은 가상 2차원 화면상으로 3차원 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들을 투영하기 위한 투시 변환의 예를 설명하는 다이아그램이다. 무작위 점 순차들(110) 중에서, 대표 지점(P1, P2, P3)을 설명하겠다. 점들(P1, P2, P3)의 좌표는 각각 (P1(X1, Y1), P2(X2, Y2), P3(X3, Y3))이다. 시각점(VP)에서 점들(P1, P2, P3)까지의 거리를 (Z1, Z2, Z3)로, 시각점(VP)에서 화면까지의 거리를 (h)로 하면, 화면(111)에 무작위 점 순차들(110)을 구성하는 점들(P1, P2, P3)의 좌표값들(Ps1(Sx1, Sy1), Ps2(Sx2, Sy2), Ps3(Sx3, Sy3))는 다음의 동조 관계인 삼각형들을 사용한 계산식들을 사용하여 계산될 수 있다.

Sx1 = X1 ×(h/Z1), Sy1 = Y1 ×(h/Z1)

Sx2 = X2 ×(h/Z2), Sy1 = Y2 ×(h/Z2)

Sx3 = X3 ×(h/Z3), Sy1 = Y3 ×(h/Z2)

이러한 계산을 하는 이유는 아래와 같다. 시각점(VP)에서부터 화면까지의 거리는 상수(h)이다. 그러나, 시각점(VP)에서부터 점들(P1, P2, P3)까지의 거리, 즉, (Z1, Z2, Z3)는 각각 달라서, 동조 비율, 즉, (h/Z1, h/Z2, h/Z3)도 또한 다르다.

3차원 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들이 N의 수의 점들로 구성되어있는 경우에, 수학식 1 내지 수학식 3의 계산은 화면에 좌표를 계산하기 위해 점들의 수 , 즉 N번 반복되어야 한다.

*제 1실시형태*

지금, 3차원 공간에 무작위로 존재하는 분포된 점 순차들은 구 내부에 일정하게 분포된 점 순차들이라고 가정한다.

도 7은 시각 방향(즉, Z축 방향)에서 2차원 화면에 투영된 3차원 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들의 결과들을 설명하는 다이아그램이다.

2차원 화면에 이러한 점 순차들을 투영하는 경우에, 가운데 위치에서 더 밀집되고(더 진해지고), 방사 방향으로 점점 더 적어지며, 주변 주위에 가장 적은(가장 얕도록) 분포를 가진, 투영된 점 순차들의 전체의 분포는 원 내부에 존재한다.

지금, f(X, Y, Z)로서 구 3차원 공간 내에 일정하게 존재하는 점 순차들을 위한 확률 밀도 함수로 점 순차들의 발생 확률을 다음과 같은 수학식 4로 표현할 수 있다.

이 확률 밀도 함수 f(X, Y, Z)의 전체 3차원 공간에 대한 체적 적분을 실행하면, 아래의 식으로 주어진 것처럼, 점 순차들의 총 발생 확률이 1로서 나타난다.

다음으로, 확률 밀도 함수 f(X, Y, Z)를 가지고, 3차원 공간에 있는 점 순차들을 2차원 화면 상으로 투영하는 경우에서의 점들의 분포 함수를 연구하겠다. 2차원 화면(111)에서의 이러한 점 순차들의 확률 밀도 함수를 g(X, Y)로 나타낸다.

먼저, 3차원 공간과 2차원 화면(111) 사이의 관계를 얻는다. 도 8에 도시된 것처럼, 화면상으로 투영되는 3차원 공간에 있는 사각형의 영역(S)은 화면에서 미세 영역(dS)이다. 시각점(VP)으로부터 화면(111)상의 미세 영역(dS)까지의 거리를 (h)로, (VP) 시각점으로부터 3차원 공간에 있는 사각형(S)까지의 거리를 (Z)라 하고, 사각형(S)과 미세 영역(dS)은 선분 비율(h/Z)의 제곱 관계에 있고, 다음과 같은 관계를 나타낸다.

화면 상의 미세 영역(dS)에 점 순차들의 확률은 기저를 사각형(S)으로 하는 피라미드의 형태에서 시각점으로부터 무한대(0부터 무한대)까지의 3차원 공간에서의 점 순차의 확률을 적분함으로서 얻고, 그러므로, 다음의 식과 같이 나타낼 수 있다.

수학식 7은 수학식 8을 나타낸다:

지금, 투시 변환을 위한 다음 방정식은 화면 상의 좌표(x, y)와 3차원 공간에서의 좌표(X, Y) 사이에 있다.

수학식 9와 수학식 10을 수학식 8로 대치하면 다음의 수학식 11을 얻는다.

수학식 11은 3차원 공간 좌표값만으로 2차원 화면상에 점 순차들을 나타낼 수 있고, 반면, 수학식 11은 2차원 화면 좌표값만으로 이것을 나타낼 수 있다.

그러므로, 수학식 11에 따르면, 일단 3차원 공간에서의 확률 밀도 함수 f(X, Y, Z), 시각점(VP) 및 시각 방향(이 경우에는 Z축 방향)이 결정되면, 2차원 화면 상의 확률 밀도 함수 g(x, y)가 결정될 수 있다.

3차원 공간에 무작위로 존재하는 점 순차의 점들사이의 전후 관계(즉, Z 방향에서의 거리)를 디스플레이할 필요가 없다는 조건들 하에서, 다음과 같이 언급될 수 있다. 즉, 3차원 공간 내에서의 무작위의 점 순차들을 생성하고, 각 점에 대해 좌표 변환 및 투시 변환을 실행하는 종래의 방법은 극도로 많은 수의 계산들을 요구하기 때문에, 계산 수단들인 CPU 및 GTE에 큰 부하가 된다.

이러한 계산들을 실행하는 대신에, 상술한 것처럼 2차원 화면에 확률 밀도 g(x, y)를 갖는 점 순차들을 생성시키는 것은 화면상에서 얻어진 점 순차 분포에 대해서와 같은 결과를 나타낸다.

이것은 2차원 화면에 확률 밀도 g(x, y)를 갖는 점 순차들을 생성시키는 것은, 각 점에 대한 좌표 변환과 투시 변환을 할 필요를 제거하고, 일단 확률 밀도 함수 f(X, Y, Z), 시각점(VP) 및 시각 방향이 결정되면, 점 순차들이 미리 생성될 수 있다는 이점이 있다. 따라서, CPU 및 GTE와 같은 엔터테인먼트 시스템에서의 그래픽용의 처리 장치들에 부하가 경감될 수 있는 이점이 있다.

*제 2실시형태*

수학식 11에서 적분식은 f(X, Y, Z)가 제공되면 숫자적으로 풀어질 수 있다, 그러나, 상수 조건 하에서는, 이 적분식은 추정식을 사용하여, 간단한 방식으로 풀어질 수 있다.

점 순차들이 3차원 공간에서 구 내에 일정하게 분포된다고 하자. 그러한 조건에서, 3차원 공간에서의 점 순차의 확률 밀도 f(X, Y, Z)를 상수(A)로 나타낼 수 있다.

수학식 12를 수학식 11로 대치시키면 수학식 13을 나타낸다.

지금, Zin 및 Zout은 구의 표면을 통해 지나가는 적분 경로의 들어가는 지점과 나오는 지점이다. 적분 경로가 구의 표면을 통해 지나가지 않는 경우에는, Zin= Zout=0이다.

더욱이, 구의 표면이 시각점으로부터 충분히 이격되어 있는 경우에(즉, Z가 큰 경우에), 시각점에서부터 점 순차를 구성하는 각 점의 차이(즉, 구의 표면 내에 점 순차의 Z의 변화의 양)는 상대적인 고려에서, 극도로 작고, 그러므로 일정하게 보여질 수 있다. 반면에, 시각점(VP)으로부터 화면(111)까지의 거리(h)는 상수이다. 동조 비율(Z/h)은 거의 변하지 않고, (Z/h)는 상수로서 보일 수 있다. 따라서, (Z/h)²=B를 가지고, 수학식 14를 얻을 수 있다:

수학식 14를 풀면 수학식 15를 얻는다:

수학식 15에 따르면, 2차원의 화면에 점 순차 분포는 (Zout-Zin)에 비례한다. 이러한 (Zout-Zin)는 시각 선이 구를 통해 어느 정도로 지나갔는지를 나타낸다. 즉, 시각 선이 구의 가운데 부분을 통과한 경우에, (Zout-Zin)은 상대적으로 큰 값을 가지고, 역으로, 시각 선이 구의 표면 근처를 통과한 경우에는, (Zout-Zin)은 상대적으로 작은 값을 가진다.

결과적으로, 2차원 화면상에 확률 밀도 함수 g(x, y)는 구의 가운데에 해당하는 원의 가운데에서 큰 값의 분포를 가지고, 구의 주변에 해당하는 원의 주변(외부 측)에서 작은 값을 가진다.

이러한 특성들을 가지는 분포는 2차원의 가우스 분포(Gaussian distribution)에 의해 각각 근접될 수 있다는 것이 이해될 수 있다. 이 경우에, 위 식을 간단히 하기 위해서, 근접하는 2차원의 가우스 분포의 분산은 1이 되고(즉, σ²=1), 평균은 0이 된다(즉, ave.x =0).

따라서, 수학식 11은 다음의 식으로서 나타낼 수 있다.

수학식 16의 2차원 가우스 분포식의 인수분해는 1차원의 가우스 분포들의 곱의 형태로 만들어지도록 한다.

1차원 가우스 분포를 따르는 무작위의 수들은 박스-뮬러(Box-Muller) 방법을 사용한 일정한 무작위의 수들로부터 생성될 수 있다.

여기서, R1 및 R2는 일정한 무작위의 수들을 나타내고, GR은 가우스 분포 무작위의 수들을 나타낸다.

결과적으로, 2차원 화면에서의 분포 g(x, y)는 일정한 무작위의 수들을 사용하여 만들어질 수 있다.

부수적으로, 가우스 분포식을 간단히 하기 위해서, 가우스 분포의 분산을 1이 되게 하고, 평균을 0이 되게 한다. 이것은 그려진 점 순차들이 일정한 구 내부의 3차원 공간에 있고, 아주 많은 수의 점들이 일정하게 분포되어 있다는 가정하에서이다. 3차원 공간에서 존재하는 그려진 점 순차들이 구를 넘어서 팽창된 경우에, 구가 점 순차들의 대부분을 함유한다는 가정하에 얻어진 2차원 화면 상에 분포 g(x, y)는 구를 넘어서 팽창된 3차원 공간의 상태에 따른 x 방향과 y 방향에서 고유 비율에 의해 확대될 수 있다.

그러므로, 구면 내에 일정하게 분포된 점 순차들을 2차원 화면상으로 투영하는 경우에, 2차원 화면에 점 순차들의 분포는 각 점에서의 좌표 변환 및 투시 변환이 없이도, 1차원 가우스 분포 무작위 수들을 사용함에 의해서 간단히 얻을 수 있다.

부수적으로, 상술한 영상을 생성하는 방법은 프로그램으로 형성될 수 있고, 엔터테인먼트 시스템에 의해 판독할 수 있고 실행할 수 있는 기록 매체로서 형성될 수 있다. 이 프로그램은 광학 디스크와 같은 기록 매체에 개별적으로 기록된 상태, 또는 게임 소프트웨어의 일부분으로서 기록된 상태 중 하나로 형성될 수 있다. 이러한 프로그램들은 엔터테인먼트 시스템(1)에서 활성화되고, CPU(51)에 의해 실행된다.

상술한 영상을 생성하는 방법이 기록 매체에 프로그램으로서 개별적으로 기록된다는 뜻은 프로그램이 소프트웨어 개발을 위한 라이브러리로서 미리 준비된다는 것이다. 소프트웨어를 개발할 때에 모들 기능들을 만드는 것은 아주 많은 시간을 요구한다.

그러나, 큰 소프트웨어 기능들을 유형들로 분할하는 것은 물체를 움직이는 기능과 같은 다양한 형태의 소프트웨어에 공통되는 많은 기능이 있다는 것을 보여준다.

그러므로, 상술한 실시형태로서 분할될 수 있는 기능들은 라이브러리 프로그램들로서 소프트웨어 제작자에게 제공될 수 있다. 이러한 보통 사용되는 기능들은 프로그램들로서 외부로부터 공급될 수 있기 때문에 소프트웨어 제작자는 소프트웨어의 본질을 기본적인 부분들만 만들 필요가 있다.

상술한 실시형태에 따라, 컴퓨터 그래픽에서, 3차원 공간에서 분포된 점 순차들은 CPU, GTE 및 다른 좌표 계산 수단에 부하를 인가함이 없이 2차원 화면에 간단히 투영될 수 있다. 구름, 물 표면 및 나뭇잎들과 같은 3차원 공간에서 무작위로 존재하는 그림의 물체는 일차원 가우스 분포 무작위 수들을 사용하여 계산될 수 있다.

본 발명에 따르면, 컴퓨터 그래픽 처리와 관련된 새로운 영상 생성 장치, 영상을 생성하는 방법, 엔터테인먼트 시스템 및 기록 매체는 3차원 공간에서 무작위로 존재하는 점 순차들을 가상의 2차원 스크린으로 투영하기 위해 형성될 수 있다.

Claims

3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차(dot sequence)들을 가상의 2차원 공간 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 점 순차들의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상 생성 장치로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
제 2항에 있어서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점으로부터 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고;

상기 2차원 화면은 X-Y 평면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점으로부터 상기 화면까지의 거리를 h로 나타내고; 그리고

상기 시각점에서부터 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z로 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
제 2항에 있어서, 2차원 화면에 점 순차들의 분포 상태인 확률 분포 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고;

상기 화면은 X-Y 평면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서부터 상기 화면까지의 거리를 h로 나타내고;

상기 시각점에서부터 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z로 나타내는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
제 2항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은 다각형들을 가지고 물체를 그리기 위한 정점 좌표들인 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
제 2항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은

구름;

물 표면; 또는

나뭇잎; 중의 하나를 그리기 위한 좌표들인 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 일정한 무작위의 수들을 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의영상이 생성되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 박스-뮬러(Box-Muller) 방법을 사용한 일정한 무작위의 수들로부터 생성된 1차원 가우스 분포를 따르는 무작위의 수들을 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상 생성 장치로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 2차원 가우스 분포를 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상이 생성되도록 하는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
제 9항에 있어서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수g(x, y)는 상기 2차원 가우스 분포를 사용하는

에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 영상 생성 장치.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법으로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태를 결정하는 단계;

상기 3차원 공간에 상기 복수의 점 순차들의 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면 상에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법으로서,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향을 결정하는 단계;

상기 3차원 공간에 상기 복수의 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제 12항에 있어서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고,

상기 2차원 화면은 X-Y면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서 상기 화면까지의 거리는 h에 의해 나타내고, 그리고

상기 시각점에서 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z에 의해 나타내는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제 12항에 있어서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고,

상기 화면은 X-Y면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서 상기 화면까지의 거리는 h에 의해 나타내고, 그리고

상기 시각점에서 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z에 의해 나타내는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은 다각형들을 가지고 물체를 그리기 위한 정점 좌표들인 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제 12항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은

구름;

물 표면; 또는

나뭇잎; 중의 하나를 그리기 위한 좌표들인 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 3차원 공간에 존재하는 상기 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기위한 영상을 생성하는 방법은,

일정한 무작위의 수들을 이용하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 상기 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 3차원 공간에 존재하는 상기 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은,

박스-뮬러 방법을 이용한 일정한 무작위의 수들로부터 생성된 1차원의 가우스 분포를 따르는 무작위의 수들을 이용하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 상기 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
복수의 점 순차들이 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 3차원 공간에 존재하는 상기 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법은,

2차원 가우스 분포를 이용하여, 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 상기 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제 19항에 있어서, 2차원 화면 상에서 점 순차들의 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는, 상기 2차원 가우스 분포를 사용한

에 의하여 결정되는 것을 특징으로 하는 영상을 생성하는 방법.
제어 시스템;

그래픽 시스템;

음향 시스템; 및

광학 디스크 제어 유닛을 적어도 포함하고,

상기 그래픽 시스템은 상기 제어 시스템으로부터의 그리기 지시들을 따른 좌표 계산을 실행하기 위한 그래픽 데이터 생성 프로세서(processor)를 가지며,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 그래픽 데이터 생성 프로세서는 점 순차들의 분포 상태에 의거하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에따라 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔터테인먼트 시스템.
제어 시스템;

그래픽 시스템;

음향 시스템; 및

광학 디스크 제어 유닛을 적어도 포함하고,

상기 그래픽 시스템은 상기 제어 시스템으로부터의 그리기 지시들을 따라 좌표 계산을 실행하기 위한 그래픽 데이터 생성 프로세서를 가지며,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 그래픽 데이터 생성 프로세서는 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 따라 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔터테인먼트 시스템.
제어 시스템;

그래픽 시스템;

음향 시스템; 및

광학 디스크 제어 유닛을 적어도 포함하고,

상기 그래픽 시스템은 상기 제어 시스템으로부터의 그리기 지시들을 따라 좌표 계산을 실행하기 위한 그래픽 데이터 생성 프로세서를 가지며,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 상기 그래픽 데이터 생성 프로세서는 2차원 가우스 분포를 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하고, 상기 2차원 화면 상의 분포 상태에 따라 상기 2차원 화면 상에 점 순차들의 영상을 생성하는 것을 특징으로 하는 엔터테인먼트 시스템.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법 프로그램이 포함된 소프트웨어 프로그램들이 기록된 기록 매체에 관한 것이며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능하고,

상기 프로그램은,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태를 결정하는 단계;

상기 3차원 공간에서 복수의 점 순차들의 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법 프로그램이 포함된 소프트웨어 프로그램들이 기록된 기록 매체에 관한 것이며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능하고,

상기 프로그램은,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향을 결정하는 단계;

상기 3차원 공간에서 결정된 복수의 점 순차들의 분포 상태, 시각점 및 시각 방향에 의거하여, 상기 2차원의 화면에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상의 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제 25항에 있어서, 2차원 화면 상의 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고,

상기 화면은 X-Y면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서 상기 화면까지의 거리는 h에 의해 나타내고,

상기 시각점에서 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z에 의해 나타내는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제 25항에 있어서, 2차원 화면 상의 점 순차들의 분포 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는

에 의해 결정되고, 여기서,

시각점에서 상기 복수의 점 순차들을 향한 방향이 Z축으로 규정되고,

상기 화면은 X-Y면에 놓이고;

상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 복수의 점 순차들의 확률 밀도 함수는 f(X, Y, Z)이고;

상기 시각점에서 상기 화면까지의 거리는 h에 의해 나타내고,

상기 시각점에서 상기 3차원 공간 내에 존재하는 상기 점 순차들까지의 거리는 Z에 의해 나타내는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제 25항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은 다각형들로 물체를 그리기 위한 정점 좌표들인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제 25항에 있어서, 상기 3차원 공간 내에 존재하는 복수의 점 순차들은

구름;

물 표면; 또는

나뭇잎; 중의 하나를 그리기 위한 좌표들인 것을 특징으로 하는 기록 매체.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법 프로그램이 포함된 소프트웨어 프로그램들이 기록된 기록 매체에 관한 것이며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능하고,

상기 프로그램은,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 일정한 무작위의 수들을 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상에 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법 프로그램이 포함된 소프트웨어 프로그램들이 기록된 기록 매체에 관한 것이며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능하고,

상기 프로그램은,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 박스-뮬러 방법을 사용한 일정한 무작위의 수들로부터 발생된 1차원 가우스 분포를 따르는 무작위의 수들을 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상에 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
3차원 공간에 존재하는 복수의 점 순차들을 가상의 2차원 화면에 투영하기 위한 영상을 생성하는 방법 프로그램이 포함된 소프트웨어 프로그램들이 기록된 기록 매체에 관한 것이며, 상기 프로그램은 컴퓨터 판독 가능 및 실행 가능하고,

상기 프로그램은,

상기 복수의 점 순차들이 상기 3차원 공간 내의 영역에 무작위로 존재하는 경우에, 2차원 가우스 분포를 사용하여 상기 2차원 화면 상에 분포 상태를 결정하는 단계; 및

상기 2차원 화면 상에 결정된 분포 상태에 의거하여, 상기 2차원 화면에 점 순차들의 영상을 생성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 기록 매체.
제 32항에 있어서, 2차원 화면 상에 점 순차들의 상태인 확률 밀도 함수 g(x, y)는 상기 2차원 가우스 분포를 사용한

에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 기록 매체.