KR980010875A

KR980010875A - 3차원 렌더링 방법

Info

Publication number: KR980010875A
Application number: KR1019960029794A
Authority: KR
Inventors: 박동신
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-07-23
Filing date: 1996-07-23
Publication date: 1998-04-30

Abstract

본 발명은 그래픽 컨트롤러에 의한 3차원 렌더링 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 3차원 그래픽 렌더링을 소프트웨어와 하드웨어가 분담하여 고속으로 처리하기 위한 3차원 렌더링 방법에 관한 것이다.

발명은 3차원 그래픽 렌더링을 소프트웨어와 하드웨어가 분담하여 처리할 수 있도록 하기 위하여, 환경 설정을 이용한 지오메트릭엔진과 라스터엔진을 이용하여 PC상에서 고속의 그래픽 처리를 수행하도록 한다.

Description

3차원 렌더링 방법

현재, 3차원 컴퓨터 그래픽(3 dimensional computer graphic)에 대한 관심과 기술이 나날이 발전을 거듭해 나가고 있다. 보다 빠르고, 실제와 같은 이미지(real image)를 PC(personal computer)상에서 구현하려는 노력이 계속되고 있으며, 그래픽의 이용이 많은 컴퓨터 게임 분야에서 특히 그 요구가 증가되고 있다.

현재까지 대부분의 컴퓨터(일반적으로 PC)에서는 소프트웨어(software)를 이용한 렌더링(rendering)을 구현하고 있다. 구체적으로, 모델링(modelling), 트랜스레이션(translation), 로테이션(rotation)과 같은 좌표의 변환이나, 관찰자의 시점의 변환(Viewport, Aperture, tilt, hither, yon), 빛의 효과를 고려해야 하는 경우의 처리(Ambient, Diffusion, Specular reflection, Alpha-blending), 속도를 높이기 위한 데이터 감소 처리(data reduce process; backface culling, hidden surface removal) 그리고 향후에 고려되어지는 안개효과 등이 있다.

한편, 하드웨어가 소프트웨어 보다 빠르게 동작할 수 있다는 가정 하에 Z-버퍼를 두어 전 데이터와 후 데이터 사이의 관계를 이용하여 새로운 데이터를 전 데이터와 후 데이터 중에 선택하여 사용 할 수도 있다. 그러나 소프트웨어에서 현재와 같이 R-G-B 포맷으로 데이터를 생성한다면 아무리 빠르게 계산한다 하여도 몇 가지 기본적인 제약 때문에 속도 향상이 한계에 다다르게 된다.

이러한 예를 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 3차원 그래픽에는 기본적으로 데이터 타입이 플롯트 타입(float type)이다. 그러므로 정수의 계산이 아닌 실수 계산은 보다 많은 시간과 메모리 공간을 필요로 한다. 그래서 소프트웨어 렌더링은 R-G-B 포맷이 아닌 Y-U-V 포맷(RAMP)을 이용하게 된다.

또한, 모든 계산을 종료하고 드로잉(drawing)이 이루어지는 시점에서도 모든 픽셀(pixel) 단위의 조작을 위한 소프트웨어의 처리 시간이 많이 소요된다.

본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 3차원 그래픽 렌더링을 소프트웨어와 하드웨어가 분담하여 처리할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 렌더링시 사용되는 메모리 구조를 보이는 도면.

제2도는 본 발명의 실시예에 따른 3차원 렌더링 방법의 흐름도.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 3차원 렌더링 방법은 : (1) 3차원 렌더링을 위한 모델링 단계와; (2) 관찰자 시점의 설정 및 환경을 설정하는 단계와; (3) 설정된 파라메터에 따라 3차원 렌더링 기능을 수행하는 단계와; (4) 소정의 출력 파일을 생성하는 단계와; (5) 소정의 버퍼로 데이터가 출력되는 단계와; 스트레치 비트 블릿 기능을 수행하는 단계와; (7) 상기 버퍼에 저장된 데이터가 스크린으로 출력되는 단계를 포함한다.

이 실시예에 있어서, 상기 단계 (3)은 제1 파라메터의 경우 콘스탄트 명암으로 칼라에 대한 처리가 이루어지며, 제2 파라메터의 경우 그라운드 명암으로 R, G, B 에 대한 처리가 이루어지며, 제3 파라메터의 경우 텍스처 메핑이 이루어진다.

이 실시예에 있어서, 상기 단계 (7)은 소정의 제1 버퍼 및 제2 버퍼의 데이터가 교대로 스크린에 출력된다.

실시예

이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

본 발명은 크게 두 부분으로 구분 할 수 있다. 먼저, 지오메트릭엔진(geometric engine)으로서 모델링(modelling)이 이루어지는 부분과, 관찰자의 시점 및 환경(environment)을 설정하는 부분으로 이루어진다. 둘째, 라스터 엔진(raster engine) 부분으로 상기 지오메트릭엔진에서 생성(generation)한 파라메터(parameter)를 구동하는 하드웨어 부분이다.

상기 지오메트릭엔진은 최소한의 시간을 할당하기 위하여 실제 그려질 사이즈보다 작게 그리는 것이 가능하다. 이것을 이용하여 스트레치 비트 블릿 기능(stretch bitblt function)을 사용하며, 더블 버퍼(double buffer)를 사용하면 소프트웨어의 한계점과 하드웨어의 한계점을 조화시킬 수 있다.

다시 말하면, 한계점이란 초당 몇 개의 프레임(frame)을 보낼 수 있느냐의 문제인데 바람직한 경우는 적어도 초당 15 프레임 이상을 보낼 수 있어야 한다. 이때 사용되어 지는 메모리의 구조의 일 예가 도1에 도시되어 있다.

제1도에 도시된 바와 같이, 더블버퍼(30)로서 제1 버퍼(31)와 제2 버퍼(33)가 구비되고 이에 저장된 디스플레이 데이터가 교대로 디스플레이 되므로 어색함(flipping)이 없는 자연스러운(smooth) 디스플레이가 이루어진다. 더미버퍼(35)는 그래픽 드로잉 엔진의 베이스 어드레스에 의해 제어가 가능하다. 텍스처 이미지(37, texture image)는 사용되는 메모리 멥(memory map)의 개수가 32개로 각각은 4개가 1셋으로 구성된다. 1셋은 32×32, 64×64, 128×128, 256×256의 24비트 픽셀 단위로 제작된 비트멥(bit map) 파일이면 무엇이든 사용가능하다.

환경설정을 위하여, tunnel.use과 tunnel.obj를 사용하는데 상기 tunnel.obj와 폴리곤(polygon) 다음의 파라메터가 몇 가지 3차원 기능을 구별한다.

예를 들어 0인 경우는, 콘스탄트 명암(constant shading)으로 다음 파라메터가 칼라에 대한 값이 된다. 그리고 1인 경우는, 그라운드 명암(ground shading)으로 다음의 3개의 파라메터가 R, G, B 데이터로 순차적으로 인식된다. 2인 경우는, 텍스처 메핑(textuer mapping)으로 다음의 파라메터가 파일(file)의 이름을 번호로 알려준다.

다음은 이상과 같은 3차원 렌더링 방법에 대하여 도2를 참조하여 상세히 설명한다.

제2도를 참조하여, 단계 S100에서는, 3차원 렌더링을 위한 모델링이 이루어진다.

단계 S110에서는 tunnel.use 와 tunnel.obj를 이용하여 관찰자 시점의 설정 및 환경을 설정한다. 단계 S120에서는 설정된 파라메터에 따라 3차원 렌더링 기능을 수행한다. 단계 S130에서는 출력 파일을 생성하고, 단계 S140 버퍼(30)에 데이터 출력이 이루어진다. 단계 S150에서는 스트레치 비트 블릿 기능을 수행하고, 단계 S160에서는 상기 버퍼(30)에 구성된 제1 및 제2 버퍼(31, 33)에 의해 교대로 스크린의 출력이 이루어진다.

이상과 같은 본 발명의 3차원 렌더링 방법에 의하면, 환경 설정을 이용한 지오메트릭엔진과 라스터엔진을 이용하여 PC상에서 고속의 그래픽 처리를 수행할 수 있게 된다.

Claims

3차원 렌더링 방법에 있어서: (1) 3차원 렌더링을 위한 모델링 단계(S100)와; (2) 관찰자 시점의 설정 및 환경을 설정하는 단계(S110)와; (3) 설정된 파라메터에 따라 3차원 렌더링 기능을 수행하는 단계(S120)와; (4) 소정의 출력 파일을 생성하는 단계(S130)와; (5) 소정의 버퍼로 데이터가 출력되는 단계(S140)와; (6) 스트레치 비트 블릿 기능을 수행하는 단계(S150)와; (7) 상기 버퍼에 저장된 데이터가 스크린으로 출력되는 단계(S160)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3차원 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (3)은, 제1 파라메터의 경우, 콘스탄트 명암으로 칼라에 대한 처리가 이루어지며, 제2 파라메터의 경우, 그라운드 명암으로 R, G, B 에 대한 처리가 이루어지며, 제3 파라메터의 경우, 텍스처 메핑이 이루어지는 것을 특징으로 하는 3차원 렌더링 방법.
제1항에 있어서, 상기 단계 (7)은, 소정의 제1 버퍼(31) 및 제2 버퍼(33)의 데이터가 교대로 스크린에 출력되는 것을 특징으로 하는 3차원 렌더링 방법.

※ 참고사항：최초출원 내용에 의하여 공개한 것임.