KR930016909A

KR930016909A - 화소 영상 렌더링 방법 및 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템

Info

Publication number: KR930016909A
Application number: KR1019930000992A
Authority: KR
Inventors: 제임스 쉐이블 프레더릭
Original assignee: 원본미기재; 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션
Priority date: 1992-01-29
Filing date: 1993-01-27
Publication date: 1993-08-30
Also published as: CA2087501A1; KR970003325B1; EP0553973A2; JPH0683979A; EP0553973A3; US5377313A

Abstract

컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템 및 방법은 적어도 하나의 기하학적 기본 요소로 형성된 화면을 적어도 하나의 정의 광원에 의해 생성된 그림자를 갖는 화소 영상으로 랜더링 하는 것을 설명한다. 다중 경로들이 기본 요소 데이타 구조를 통해 렌더될 화면에 그림자를 생성할 수 있는 각 광원에 대해 형성된다.

제1경로에 있어서, 화면은 통상적인 방법으로 프레임 버피에 렌더되나 이는 단지 주변 광 성분만을 사용하고, 제1 Z 버퍼는 관측점 Z값과 함께 갱신된다. 각 정의 광원(i)에 대하여 데이타 구조를 통한 2개의 추가 경로(PASS 2i 및 2i+1)가 요구된다. 이들중 제1경로에 있어서, 관측점이 광원 위치로 이동하는 방식으로 변환 행렬이 설정된다. 화면은 그후 프레임 버퍼가 갱신되지 않으며 제2 Z 버퍼(광원 관측 Z버퍼)가 제1 Z 버퍼 대신에 사용된 것을 제외하고는 통상의 방식으로 랜더된다.

다음 경로에서 음영처리된 영상 및 그림자는 제1 및 제2 Z 버퍼의 내용물을 사용하여 병렬로 생성된다. 프레임 버퍼가 갱신되는 경우, 이는 이미 저장된 값에 더해지는 특정 광원에 기이난 계산된 각각의 광도치와 함께 누산적으로 수행된다.

이러한 방식으로, 다중 광원의 각각으로 부터의 광도 결과치는 영상에 누산된다.

Description

화소 영상 렌더링 방법 및 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템

본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음

제1도는 본 발명을 구현할 대화식 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템의 범용 블록도. 제2도는 종래의 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템 블록도. 제3도는 본 발명에 따른 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템의 블록도.

Claims

컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템에서, 적어도 하나의 기하학적 기본 요소(geometric primitive)로 구성된 화면(scene)을그림자를 가진 화소 영상(a pixel image)으로 렌더링(rendering)하기 위한 방법으로서, 상기 컴퓨터 그래픽 디스플레이시스템은 제1Z 버퍼, 제2Z 버퍼 및 프레임 버퍼(frame buffer)를 포함하며, 상기 버퍼들의 각각은 상기 영상을 구성하는상기 화소들에 대응하는 저장위치를 갖고, 상기 영상은 정의 뷰포인트 및 광원(a defined viewpoint and light source)을가지며, 상기 기본 요소 각각은 상기 정의 관측점에 관련하는 하나 또는 그 이상의 화소들(X, Y) 및 상기 정의 광원에 관련하는 하나 또는 그 이상의 화소들(X, Y)로 표시되는 방법에 있어서, (a) 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 표시하는 상기 화소들(X, Y) 각각에 대하여: (i) 상기 정의 관측점으로부터 상기 화소까지의 깊이를 표시 하는 제1깊이치를생성하는 단계와; (ii) 상기 제1깊이치(Z)가 상기 제1Z 버퍼의 대응 화소 위치에 저장된 깊이치보다 상기 관측점에 더욱가깝거나 동등한 위치를 정의하는 경우 상기 제1Z 버퍼의 상기 대응 화소 위치에 상기 제1깊이치(Z)를 보관하는 단계와;(b) 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 표시하는 상기 화소들(Xs, Ys)의 각각에 대하여; (i) 상기 정의 광원으로부터 상기 화소까지의 깊이를 표시하는 제2깊이치(Zs)를 생성하는 단계와, (ii) 상기 제2깊이치가 상기 제2Z 버퍼의 대응화소 위치에 저장된 깊이치보다 상기 광원에 더욱 가깝거나 동등한 위치(Zs)를 정의하는 경우 상기 제2Z 버퍼의 상기 대응 화소 위치에 상기 제2깊이치(Zs)를 보관하는 단계와, (c) 상기 영상을 구성하는 상기 화소들(X, Y)의 각각에 대하여,(i) 상기 정의 광원만을 사용하여, 상기 화소(X, Y)의 표시 색상치(arepresentative color value)를 생성하는 단계와,(ii) 상기 제1Z 버퍼의 상기 대응 깊이치가 상기 관측점에 가시적인 화소를 식별하고 상기 제2Z 버퍼의 상기 대응 깊이치가 상기 광원에 가시적인 화소를 식별하는 경우, 상기 표시 색상치(Rs, Gs, Bs)를 상기 프레임 버퍼의 대응(X, Y) 위치에더하는 단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 렌더될 상기 영상이 정의 주변 조명치(a defined ambient lighting value)를 가지며, 상기 단계(a)는,(iii) 상기 주변 조명치만을 사용하여, 상기 화소(X, Y)에 대해 표시 색상치(R, G, B)을 생성하고 상기 프레임 버퍼의 상기 대응(X, Y) 화소 위치에 상기 표시 색상치(R, G, B)를 저장하는 단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 다수인 N개의 광원이 규정되고 각 기본요소가 상기 N개의 정의 광원의 각각에 관계하는 하나 또는 그 이상의 화소들(Xs, Ys)(S=1, 2…N)에 의해 표시되며, 상기 방법이 상기 N개의 정의 광원 각각에 대하여 상기 단계(b) 및(c)를 결합하여 반복하는 단계를 더 포함하되, 각각의 상기 단계(b) 및 (c)의 결합된 반복에 앞서 상기 제2버퍼가 클리어(clear)되는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소 각각은 데이타 구조에서 하나 또는 그 이상의 다각형들에 의해정의되고, 상기 생성단계(a), (i)는 상기 다각형들을 일련의 화소 스팬(pixel span)으로 변환(scan convert)하는 단계와,각각의 스팬에 대해 상기 스팬의 단부치(end values)로부터 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 제1깊이치(Z)를 보간하는단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소 각각은 데이타 구조에서 하나 또는 그 이상의 다각형들에 의해정의되고, 상기 생성 단계(b), (i)는 상기 다각형들을 일련의 화소 스팬들로 주사 변환하는 단계와 각각의 스팬에 대해상기 스팬의 단부치로부터 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 제2깊이치(Zs)를 보간하는 단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소는 하나 또는 그 이상의 다각형의 데이타 구조에 의해 정의되고상기 생성단계(c)(i)는 상기 다각형들을 일련의 화소 스팬들로 변환하는 단계와 각각의 스팬에 대해 상기 스팬의 단부치로부터 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 표시 색상치(Rs, Gs, Bs)를 보간하는 단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소는 하나 또는 그 이상의 다각형의 데이타 구조에 의해 정의되되,상기 다각형들은 그들의 정점들(tertices)에 의해 정의되며, 상기 생성 단계(b), (i)는 상기 광원과 관련하여 상기 다각형 정점들 각각에서 제2깊이치(Zs)를 조절하여 대체로 상기 정의 관측점과 관련하는 상기 하나 또는 그 이상의 화소(X,Y)와 상기 정의 광원과 관련하는 상기 하나 또는 그 이상의 화소들(Xs, Ys)사이의 여하한 오등록(misregistration)도 실질적으로 제거하는 단계를 포함하는 화소 영상 렌더링 방법.
적어도 하나의 기하학적 기본 요소로 구성된 화면을 정의 주변 조명, 관측점 및 광원을 갖는 화소 영상으로 렌더링하되상기 각각의 기본 요소는 제1관측점 좌표 공간내의 하나 또는 그 이상의 상기 기본요소와 연관된 화소들을 가지며, 제2광원 좌표 공간내의 하나 또는 그 이상의 상기 기본요소와 연관된 화소들(Xs, Ys)을 갖는 그림자(shadow) 생성 능력을 가진컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템에 있어서, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 상기 관측점과 관련하여 장치 X,Y, Z 좌표로 변환하고 및 상기 광원과 관련하여 장치 Xs, Ys, Zs좌표로 변환하기 위한 기하 처리 엔진(geometryprocessing engine)과; 표시 화소 색상치를 수신하기 위해 상기 영상을 형성하는 상기 화소들에 대응하는 저장 위치를 갖는 프레임 버퍼와, 상기 관측점과 관련하여 상기 영상내의 선택된 화소들(X, Y)의 깊이를 표시하는 제1깊이치를 저장하기위하여 상기 화소들과 대응하는 저장 위치를 갖는 제1Z 버퍼와, 상기 광원과 관련하여 상기 영상내의 선택된 화소들(Xs,Ys)의 깊이를 표시하는 제2깊이치(Zs)를 저장하기 위해 상기 화소들과 대응하는 저장 위치를 갖는 제2Z 버퍼와; 상기 기하 처리 엔진으로부터 상기 장치 좌표 출력을 수신하도록 결합하고 상기 프레임 버퍼, 제1Z 버퍼 및 제2Z 버퍼 각각에 결합된 라스터 처리 엔진(raster processing engine)에 있어서, (i) 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소와 관련된 각하소(X, Y)에 대하여 화소 깊이치(Z)를 생성하고 상기 화소 깊이치(Z)가 상기 제1Z 버퍼의 대응 위치에 저장된 깊이치 보다 상기 관측점에 더욱 가깝거나 동등한 경우 상기 제1Z 버퍼의 상기 대응(X, Y)위치에 상기값(Z)을 저장하기 위한 수단과, (ii) 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소와 관련된 각 화소(Xs, Ys)에 대하여 제2화소 깊이치(Zs)를 생성하고 상기 제2깊이치(Zs)가 상기 제2Z 버퍼의 대응 위치에 저장된 깊이치 보다 상기 광원에 더욱 가깝거나 동등한 경우 상기 제2Z 버퍼의 상기 대응(Xs, Ys)위치에 상기 값(Zs)을 저장하기 위한 수단과; (iii) 상기 정의 광원만을 사용하여 상기 영상을 형성하는 각 화소에 대하여 표시 색상치(Rs, Gs, Bs)를 생성하기 위한 수단과, (iv) 상기 제1Z 버퍼내의 상기 대응 깊이치가 상기 관측점에 가시적인 화소를 식별하고 상기 제2Z 버퍼내의 상기 대응 깊이치가 상기 광원에 가시적인 화소를식별하는 경우 상기 화소들의 상기 생성된 표시 색상치(Rs, Gs, Bs) 각각을 상기 프레임 버퍼의 대응(X, Y) 화소 위치에더하기 위한 수단을 포함하는 라스터 처리 엔진을 포함하는 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템.
제8항에 있어서, 상기 라스터 처리 엔진이, 상기 주위 조명치만을 사용하여 상기 영상을 구성하는 각 화소에 대해 표시색상치(R, G, B)를 생성하기 위한 수단과; 상기 프레임 버퍼의 대응(X, Y) 화소 위치에서 상기 화소들의 상기 생성된 표시 색상치(R, G, B) 각각을 상기 프레임 버퍼의 상기 대응(X, Y) 화소 위치에 더하기 위한 수단을 더 포함하는 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템.
제8항에 있어서, 상기 라스터 처리 엔진 생성 수단(i)은, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 일련의 화소 스팬들로 주사변환하기 위한 수단과; 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 스팬 단부치로부터 상기 제1깊이치(Z)를 보간하기 위한 수단을 포함하는 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템.
제8항에 있어서, 상기 라스터 처리 엔진 생성 수단(ii)은, 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 일련의 화소 스팬들로 주사변환하기 위한 수단과; 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 스팬 단부치로부터 상기 제2깊이치(Zs)를 보간하기 위한 수단을 포함하는 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템.
제8항에 있어서, 상기 라스터 처리 엔진 생성 수단(iii)은 상기 적어도 하나의 기하학적 기본 요소를 일련의 화소 스팬들로 주사변환하기 위한 수단과; 상기 스팬내의 각 화소에 대해 상기 스팬 단부치로부터 상기 표시 색상치(Rs, Gs, Bs)를보간하기 위한 수단을 포함하는 컴퓨터 그래픽 디스플레이 시스템.

※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.