TW201441970A - 在螢幕上顯示３ｄ場景圖的方法 - Google Patents

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Abstract

一種在螢幕上顯示3D場景圖的方法。此方法包括下列步驟：把3D資源附加到一組應用場景節點上；透過把應用場景節點的第一子集連接到第一程序並把應用場景節點的第二子集連接到第二程序來將運行在計算機系統的作業系統上的第一應用上下文中的第一程序與運行在該作業系統上的第二應用上下文中的第二程序分隔；把第一程序和第二程序載入到計算機系統的3D顯示伺服器中；基於第一程序和第二程序構造3D場景圖；以及在螢幕上顯示所述3D場景圖。

Description

在螢幕上顯示3D場景圖的方法
本發明是有關於一種在螢幕上顯示3D場景圖的方法以及一種3D計算機系統的作業系統，尤其有關於這種作業系統中的圖形堆疊(graphic stack)，特別是在視窗管理區域和用於應用視覺化的程序分隔介面中。
桌面隱喻最初是由施樂帕洛阿爾托研究中心的艾倫．凱在1970年提出的。施樂之星率先使用了堆疊桌面隱喻來支援視窗堆疊。施樂之星允許交疊對話方塊。組成桌面環境的兩個元件通常是視窗管理器和為應用和桌面環境提供統一的外觀和感覺的工具集。視窗管理可以同時向終端使用者展示多個程序形象。在當前視窗管理器中，視窗管理器和應用程序之間的介面通常是一個矩形點陣圖。視窗管理器和應用程序之間的資料以多種方式傳輸。例如，透過繪製每幀來傳輸整個點陣圖，從而從應用點陣圖中傳輸變化的區域或傳輸單個繪製指令。程序分隔提高了作業系統級別的穩定性和強健性(Robustness)。程序之間透過明確的介面進 行完全的相互隔離。預設情況下，一個程序不能訪問其他程序的資源。
一些視窗管理器把程序分隔的2D應用介面嵌入到3D場景中。2D應用介面能放置在桌面環境中的多個位置，例如3D立方體的側面，虛擬世界裡的牆上，等等。《Peuhkurinen A.、Mikkonen T.和Terho M.：使用RDF資料作為移動設備中3D視窗管理器的基礎，MobiWIS-2011，加拿大尼亞加拉瀑布市，2011年9月》中記載了過去幾年中在這個領域之研究工作的總結。
為了創建一個3D桌面環境，其中應用程序能夠不使用2D表面而直接使用3D物件將自己展示到相同的場景圖中，現有技術的視窗管理器和工具集需要重新設計。因此，人們希望在如視窗管理器等顯示伺服器和應用程序之間定義一個新的的視覺化介面。
此外，為了使用3D物件來直接顯示應用，所述顯示伺服器必須能夠快速渲染分隔的程序以及圖形相關的資料。因為，人們希望找出一個最佳方案來處理以及傳遞資料中的更改並載入和卸載顯示伺服器與應用程序之間的資料。
本發明的目標是在3D視訊系統中提供顯示伺服器與應用程序之間的一個改進的視覺化介面。
此目標可以透過獨立專利申請範圍中的特徵來實現。進 一步實施形式在從屬專利申請範圍、具體說明和附圖中顯而易見。
本發明基於以下發現：可透過將新部件應用到圖形堆疊來創建3D視訊系統中的顯示伺服器與應用程序之間的一個改進的視覺化介面。圖形堆疊使得具有3D場景圖的顯示伺服器分隔應用中的程序。此外，這些新部件在顯示伺服器中實現了一個3D應用介面，而非常用的、基於應用介面的2D表面。所以，程序分隔的應用視覺化能夠透過3D而不是常用的2D表面來實現。
為了詳細描述本發明，將使用以下術語、縮寫和符號：
3D：三維。
2D：二維。
3D計算機圖形：3D計算機圖形是使用儲存在計算機中的幾何資料的三維展示來達到計算和圖像渲染的目的。可保存這些圖像供日後查看或被即時顯示。
3D渲染：在計算機上自動將3D線框模型，即一個三維或物理物件的視覺展示，轉換成具有3D擬真效果或非擬真渲染的2D圖像的3D計算機圖形程序。
3D計算機圖形軟體：是指用來創建3D計算機生成圖像的程式。3D建模支援用戶透過他們的3D網格創建並修改模型。使用者可以根據自己的意願來增加、減少、伸展或修改網格。通常情況下，可以同時從多個角度觀看模型。可以旋轉模型並且可以放大或縮小視圖。
UI：使用者介面。使用者介面是進行人機交互的空間。 交互的目的是在使用者端對機器進行有效的操作和控制以及獲得來自機器的回饋，這樣可以協助運營商制定運營決策。
EGL：EGL是Khronos渲染API(例如OpenGL ES或OpenVG)和底層本地平臺視窗系統之間的一個介面。EGL處理圖形上下文管理、表面/緩存綁定和渲染同步，並使用其它Khronos API來啟用高性能的、加速的以及混合模式的2D和3D渲染。Khronos是一個行業協會，致力於創造和加速對多種平臺和設備的平行計算、圖形、動態媒體、計算機視覺和感測器處理的開放標準。
GLES：(開放的)嵌入式系統的GL(OpenGL ES)是為如手機、PDA以及視訊遊戲機等嵌入式系統設計的OpenGL 3D圖形應用程式設計介面(API)的子集。
API：應用程式設計介面；應用程式設計介面是一種由軟體體元件用作相互交流的介面的協定。一個API就是一個包含程式規範、資料結構、物件類以及變數的數據庫。
內核：在計算機技術中，內核是大部分計算機作業系統的主要部件，是應用與硬體級別的實際資料處理之間的橋接。內核的職責包含管理系統資源(軟硬體元件之間的溝通)。通常情況下，作為作業系統的基礎元件，內核能夠為應用軟體必須控制以執行其功能的資源(尤其是處理器和I/O設備)提供最低級別的抽象層。這通常使得應用程序能夠透過程序間通信機制以及系統呼叫來使用這些工具。
應用：軟體應用或應用軟體是為了說明使用者執行特定任務而設計的計算機軟體，可以是為手機、PDA以及視訊遊戲機等嵌入式系統設計的。
仲介軟體：給軟體應用提供服務的計算機軟體，仲介軟體可以運行在手機、PDA以及視訊遊戲機上。
作業系統內核：用於操作和控制計算機硬體並提供運行應用軟體的平臺的計算機軟體，作業系統可以被設計在手機、PDA以及視訊遊戲機等嵌入式系統上實施。
程序：正在執行的一個計算機程式的實例，程序可以運行在手機、PDA以及視訊遊戲機等嵌入式系統上。
視窗管理器：視窗管理器是在一個圖形化使用者介面中的視窗系統內控制視窗的位置和外形的系統軟體。大部分視窗管理器是用來幫助提供桌面環境的。它們結合提供所需功能--支援圖形硬體、指標裝置和鍵盤的底層圖形系統來工作，並通常透過工具集來寫入和創建。視窗管理器用來合併不同程序的視覺化以及控制輸入串流。這樣，視窗管理器能夠讓使用者以單個系統來體驗所有的視覺化和程序。
顯示伺服器：顯示伺服器也稱為視窗管理器。當應用把圖形渲染到它們的緩存區時，視窗管理器成為顯示伺服器來組合這些緩存區以形成應用視窗的螢幕顯示。顯示伺服器負責與應用和視訊硬體通信並促使它們與使用其它數據庫的輸入硬體通信。
3D工具集：3D工具集用於創建使用者介面。使用者介 面工具集是透過創建軟體物件的數據庫並透過標準程式設計語言內的產生實體和專業化來定制和設計的。操作3D小工具來模擬小工具的構造以及幾何部件被仿射聯繫的應用物件。初級的3D小工具能夠透過一個被稱為連接的程序與其它基本的3D小工具合併來創建它們之間的一個或多個聯繫關係。
根據第一方面，本發明涉及一種在螢幕上顯示3D場景圖的方法，包含：把3D資源附加到一組應用場景節點上；透過把應用場景節點的第一子集連接到第一程序並把應用場景節點的第二子集連接到第二程序來將運行在計算機系統的作業系統上的第一應用上下文(application context)中的第一程序與運行在該作業系統上的第二應用上下文中的第二程序分隔；把第一程序和第二程序載入到計算機系統的3D顯示伺服器中；基於第一程序和第二程序構造3D場景圖；以及在螢幕上顯示所述3D場景圖。
所述方法允許在支援程序分隔的情況下，即將運行在第一應用上下文中的第一程序與運行在第二應用上下文中的第二程序分隔，在同一場景中運行基於應用視覺化的3D物件。這樣，整個系統中的安全性和可穩定性得到提升。3D程序分隔使一些自然的第三方應用以安全穩定的方式嵌入到將要構造的3D應用中，例如增強現實應用。
在根據本發明的第一方面的方法的第一可能實施形式中，3D資源代表基本的3D物件，特別是紋理、明暗度和網格。
因此複雜的場景圖能夠在基本物件中解析以容許靈活實 現場景圖。
在根據第一方面的方法的第二可能實施形式中，或根據第一方面的第一實施形式的第二可能實施形式中，載入所述第一程序和第二程序的方法步驟進一步包含：使用一個程序分隔介面來分別載入第一程序和第二程序。
所述程序分隔介面允許分隔不同程序，相對於不使用程序分隔的常規方法，提高了方法的穩定性和強健性。
在基於第一方面的第二實施形式的方法的第三可能實施形式中，所述方法包含分別處理第一程序和第二程序以避免第一程序和第二程序接入同一應用場景節點時衝突。
透過避免所述第一程序和第二程序接入同一應用場景節點時衝突，整體的系統穩定性得到了提高。
在基於第一方面的第二或第三實施形式的方法的第四可能實施形式中，所述方法包含所述第一程序和第二程序控制分享應用場景節點。
透過以控制的方式由所述第一程序和第二程序管理應用場景節點的分享，一個程序不能訪問其他程序的資源。程序不會危及整個系統的穩定性。
3D UI元素使場景裡的每個應用UI元素可能被單獨處理，不需要釋放程序分隔。作為UI元素的3D物件為這些元素啟用了自然的物理過程的使用。
在根據第一方面的第二到第四實施形式中的任一者的方 法的第五可能實施形式中，所述方法包含把運行在3D應用上下文中的第一程序和運行在2D應用上下文中的第二程序載入到3D顯示伺服器上。
透過把運行在不同應用上下文中的程序載入到3D顯示伺服器上，不同程序可以由普通的3D顯示伺服器顯示。
在根據第一方面的第二到第五實施形式中的任一者的方法的第六可能實施形式中，所述方法包含把3D顯示伺服器同時連接至多個應用連接。
在根據第一方面的方法的第七可能實施形式中，或根據第一方面的前述實施形式中任一者的方法的第七可能實施形式中，所述方法包含：載入程序到程序連接已修改的3D顯示伺服器，而不載入程序到程序連接未修改的3D顯示伺服器。
透過僅載入已修改的程序到3D顯示伺服器，顯示速度能夠得到提高，並且由於不需要處理未修改的程序連接，所述方法的計算複雜性降低。
在根據第一方面的方法的第八可能實施形式中，或根據第一方面的前述實施形式中任一者的方法的第八可能實施形式中，連接應用場景節點的所述第一子集到所述第一程序和連接應用場景節點的所述第二子集到所述第二程序包含：把進一步應用場景節點作為子節點連接到應用場景節點的第一子集或第二子集的元素，這些節點代表父節點。
透過連接子節點到父節點，所述方法支援靈活連接新節 點到圖形而不影響已有節點的連接，從而提高了穩定性和靈活性。
在根據第一方面的第八實施形式的方法的第九可能實施形式中，所述進一步應用場景節點包括相對於這些節點的父節點的位置和旋轉差異資訊。
所述進一步應用場景節點能夠由它們與已有節點的關係來定義。僅需要處理所述差異資訊而不是完整的圖形資訊。
在根據第一方面的第九實施形式的方法的第十可能實施形式中，所述位置和旋轉資訊包含一個矩陣，尤其是一個4x4矩陣。
透過使用矩陣，基本的矩陣操作可以用來處理新節點。
在根據第一方面的方法的第十一可能實施形式中，或根據第一方面的前述實施形式中任一者的方法的第十一可能實施形式中，構造3D場景圖包含計算3D資源相對於其他3D資源的反射、折射、陰影、明暗度和/或重疊。
3D應用能夠輕鬆地從彼此反射或折射是因為它們是在相同的3D場景中渲染的。3D應用能夠具有逼真的陰影和明暗度，因為應用是在相同的3D場景中渲染的並能分享光源。這樣觀看3D場景圖的效果得到了提升。
在根據第一方面的方法的第十二可能實施形式中，或根據第一方面的前述實施形式中任一者的方法的第十二可能實施形式中，3D顯示伺服器佈置在一個應用程序的內部。
在根據第一方面的第二到第十一實施形式中任一者的方 法的第十三可能實施形式中，3D顯示伺服器佈置在第三應用程序的內部，並且應用程序透過程序分隔介面與3D顯示伺服器連接。
在根據第一方面的第十三實施形式的方法的第十四可能實施形式中，所述方法包含：形成整個3D場景圖中的從根到葉的節點鏈包含多個程序分隔介面的樹狀結構。
根據第二方面，本發明涉及用於3D計算機系統的作業系統，所述作業系統包含：用於附加3D資源到應用場景節點集以及用於透過把所述應用場景節點的第一子集連接到所述第一程序並把所述應用場景節點的第二子集連接到所述第二程序來將運行在應用軟體的第一應用上下文中的第一程序與運行在所述應用軟體的第二應用上下文中的第二程序分隔的應用軟體；用於根據所述應用場景節點的3D資源在螢幕上構造3D場景圖和用於在螢幕上顯示3D場景圖的3D顯示伺服器；和所述應用軟體與所述3D顯示伺服器之間的程序分隔介面，所述程序分隔介面用來分別載入所述第一程序和第二程序到所述3D顯示伺服器。
透過附加3D資源到應用場景節點，與2D表面相比，在看上去仍然完全自然並擁有程序分隔的情況下，即將運行在所述第一應用上下文中的所述第一程序與運行在所述第二應用上下文中的所述第二程序分隔，3D應用能夠透過新的方式重疊，例如互相捆綁，因而帶來了穩定和安全。
在根據第二方面的作業系統的第一可能實施形式中，所述程序分隔介面用來連接不同的應用，尤其是3D應用和2D應用 到所述3D顯示伺服器。
3D程序分隔使自然的第三方應用以安全穩定的方式嵌入到3D應用，例如增強現實應用。第三方應用也能夠嵌入到2D應用。所述作業系統支援現有的2D應用和新的3D應用。
在根據第二方面的作業系統的第二可能實施形式中，或根據第二方面的第一可能實施形式的作業系統的第二可能實施形式中，所述作業系統包含：為3D應用的創建提供使用者介面元件以及為應用軟體提供3D資源的3D工具集；和3D顯示伺服器與用來控制作業系統所運行的計算機硬體的作業系統內核之間的平臺圖形介面。
3D應用可以使用現有的擁有普通使用者介面元素例如按鈕、文字方塊、功能表、佈局等的工具集來製作，這些元素擁有3D資產，或透過製作客戶UI元素並為它們提供圖形資產，例如紋理和網格，來製作。
在根據第二方面的作業系統的第三可能實施形式中，或根據第二方面的前述實施形式中任一者的作業系統的第三可能實施形式中，3D顯示伺服器佈置到一個應用程序的內部。
應用程序表示運行在所述應用軟體的應用上下文中的程序。
在根據第二方面的方法的第四可能實施形式中，或根據第二方面的前述實施形式中任一者的方法的第四可能實施形式中，3D顯示伺服器佈置在第三應用程序的內部，並且應用程序透 過程序分隔介面與3D顯示伺服器連接。
在根據第二方面的第四實施形式的作業系統的第五可能實施形式中，所述3D顯示伺服器用來形成整個3D場景圖中的從根到葉的節點鏈包含多個程序分隔介面的樹狀結構。
根據第三方面，本發明涉及獲取單個3D場景圖中的程序分隔的方法和結構。
根據第四方面，本發明涉及為顯示伺服器提供3D應用介面的方法和結構。顯示伺服器也叫做視窗管理器。
根據第五方面，本發明涉及在同一3D場景中創建程序分隔的3D應用視覺化的方法和結構。
根據第六方面，本發明涉及在顯示伺服器和應用程序間啟用場景圖變化和3D資源的傳輸和交流的方法和結構。
本文描述的方法、系統和設備可實施為數位訊號處理器(DSP)、微控制器或任何其他邊處理器中的軟體或實施為專用積體電路(ASIC)內的硬體電路。
本發明可以實施在數位電子電路、計算機硬體、韌體、軟體或它們的結合中，例如在常規移動設備的可用硬體中或在專門用來處理本文描述的方法的新硬體中。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
100‧‧‧在螢幕上顯示3D場景圖的方法
101‧‧‧附加3D資源
103‧‧‧分隔第一程序及第二程序
105‧‧‧載入第一和第二程序到顯示伺服器
200‧‧‧設備螢幕
1‧‧‧第一應用/第一3D立方體
2‧‧‧第二應用/第二3D立方體
3‧‧‧螢幕6的區域底部
4‧‧‧程序視覺化之間的重疊區
5‧‧‧第二3D應用的反射
6‧‧‧設備螢幕
300、12、13、22‧‧‧程序分隔
21、11‧‧‧顯示伺服器
22‧‧‧程序分隔
23‧‧‧應用
400‧‧‧示範場景圖
19‧‧‧程序分隔介面
14‧‧‧3D物件/汽車
15、16‧‧‧3D物件/房屋
18‧‧‧3D物件/樹
500‧‧‧場景圖400的渲染結果
600‧‧‧用於3D計算機系統的作業系統
601‧‧‧應用
603‧‧‧仲介軟體
605‧‧‧作業系統內核
607‧‧‧3D應用
609‧‧‧2D表面應用
611‧‧‧程序分隔介面/3D應用介面
613‧‧‧程序分隔介面
615‧‧‧3D工具集
617‧‧‧3D顯示伺服器
619‧‧‧3D引擎庫
621、623‧‧‧平臺圖形介面
本發明的進一步實施例將參照以下附圖進行描述，附圖中：
圖1為根據一種實施形式的在螢幕上顯示3D場景圖的方法100的示意圖。
圖2為根據一種實施形式的展示3D顯示伺服器內容的設備螢幕200的示意圖。
圖3為根據一種實施形式的程序分隔300的結構的示意圖。
圖4為根據一種實施形式的示範場景圖400的示意圖。
圖5為根據一種實施形式的圖4中描述的所述場景圖400的渲染結果500的示意圖。
圖6為根據一種實施形式的用於3D計算機系統的作業系統600的體系結構的示意圖。
圖1為根據一種實施形式的在螢幕上顯示3D場景圖的方法100的示意圖。
所述方法100包含附加(101)3D資源到應用場景節點集。
所述方法100包含透過把所述應用場景節點的第一子集連接到所述第一程序並把所述應用場景節點的第二子集連接到所述第二程序來將運行在計算機系統的作業系統的第一應用上下文中的第一程序與運行在所述作業系統的第二應用上下文中的第二 程序分隔(103)。所述方法100包含把所述第一程序和第二程序載入(105)到所述計算機系統的3D顯示伺服器中。所述3D顯示伺服器用來基於所述應用場景節點的3D資源構造3D場景圖並在螢幕上顯示所述3D場景圖。
在所述方法100的一個實施形式中，所述3D資源代表基本的3D物件，特別是紋理、明暗度和網格。這樣，複雜的場景圖能夠在基本物件中解析以容許靈活實施場景圖。
在所述方法100的一個實施形式中，載入所述第一程序和第二程序包含：使用一個程序分隔介面來分別載入第一程序和第二程序。在所述方法100的一個實施形式中，程序分隔介面用來避免所述第一程序和第二程序接入同一應用場景節點時衝突。在所述方法100的一個實施形式中，程序分隔介面用來透過控制的方式由所述第一程序和第二程序來管理應用場景節點的分享。
所述程序分隔介面允許分隔不同程序，相對於不使用程序分隔的常規方法，提高了方法的穩定性和強健性。透過避免所述第一程序和第二程序接入同一應用場景節點時衝突，整體的系統穩定性得到了提高。透過以控制的方式由所述第一程序和第二程序管理應用場景節點的分享，一個程序不能訪問其他程序的資源。程序不會危及整個系統的穩定性。3D UI元素使場景裡的每個應用UI元素可能被單獨處理，不需要釋放程序分隔。作為UI元素的3D物件為這些元素啟用了自然的物理過程的使用。
在所述方法100的一個實施形式中，程序分隔介面用於 載入運行在不同應用上下文中的程序到3D顯示伺服器。在所述方法100的一個實施形式中，程序分隔介面用於把3D顯示伺服器同時連接至多個應用連接。在一種實施形式中，所述方法100包括：載入程序到程序連接已修改的3D顯示伺服器，而不載入程序到程序連接未修改的3D顯示伺服器。在所述方法100的一個實施形式中，連接應用場景節點的所述第一子集到所述第一程序和連接應用場景節點的所述第二子集到所述第二程序包含：把進一步應用場景節點作為子節點連接到應用場景節點的第一子集或第二子集的元素，這些節點代表父節點。在所述方法100的一個實施形式中，所述進一步應用場景節點包括相對於這些節點的父節點的位置和旋轉差異資訊。在所述方法100的一個實施形式中，所述位置和旋轉資訊包含一個矩陣。在所述方法100的一個實施形式中，所述位置和旋轉資訊包含一個4x4矩陣。在所述方法100的一個實施形式中，構造3D場景圖包含計算3D資源相對於其他3D資源的反射、折射、陰影、明暗度和/或重疊。
圖2為根據一種實施形式的展示3D顯示伺服器內容的設備螢幕200的示意圖。設備螢幕6顯示3D顯示伺服器的內容。兩個簡單的3D應用，可以看到是第一應用1和第二應用2，都有一個作為使用者介面(UI)元素的立方體，例如3D網格。透過應用參照圖1所描述的上述方法100，分隔的程序的視覺化能夠透過新的方式交疊。例如，視覺化能夠互相捆綁。
所述方法100包含附加3D資源例如第一3D立方體1和 第二3D立方體2。所述方法100進一步包含將處理所述第一3D立方體1的第一程序與處理所述第二3D立方體2的第二程序分隔。所述方法100進一步包含載入處理所述第一3D立方體1的第一程序和處理所述第二3D立方體2的第二程序到顯示伺服器。顯示伺服器在螢幕上顯示包含第二3D應用2的反射5的立方體1和2，如圖2所示。
構造顯示伺服器的場景圖可描述如下：首先，需要啟動顯示伺服器程序以給應用程序提供服務。通常情況下，在顯示伺服器下面的作業系統運行時，顯示伺服器就運行以在物理螢幕上製作可能的應用程序視覺化。當顯示伺服器在運行時，應用程序能註冊到顯示伺服器。顯示伺服器接受新應用程序的註冊並給它們提供程序間連接。
此外，在使用顯示伺服器的應用程序的時間內，顯示伺服器必須一直可用以便於合成程序視覺化。連接使應用程序可能發送場景圖以及場景圖裡的改動到顯示伺服器。改動可以包含比如圖形節點和資源識別字的位置、旋轉和縮放資訊。應用可以透過修改、增加或移除它們的內部場景圖來修改內部形象。應用正在對它們的內部場景圖進行的修改被傳輸到顯示伺服器。顯示伺服器隨後能夠合成整個場景圖。顯示伺服器控制資源的載入以控制硬體資源比如內容、CPU和GPU的使用。顯示伺服器也給應用程序提供系統級修改、使用者介面輸入和包圍體修改。
分隔的程序視覺化之間的重疊區4可參見圖2。由於UI 元素中3D表面的性質，陰影、明暗度、折射和反射等效果看起來更自然。圖2表明應用均有基於同一光源的明暗度。此外，螢幕6的區域底部3反射了已顯現的3D應用的第二應用2。第二3D應用2的反射5是可見的。將要展示在物理顯示幕，比如圖2所示的顯示幕，的最後一個圖像是在顯示伺服器程序內部創建的。顯示伺服器程序渲染原本從應用程序場景圖中合併的整體場景圖。
程序分隔介面可以在作業系統內核級內部或頂部實施。因為具有更易控制的硬體管理，實施中的第一選項能夠提升系統性能。後續選項在思索可攜性時提升了靈活性。顯示伺服器資料結構由互斥鎖保護，因而平行改變不會破壞顯示伺服器的場景圖資料。對於應用程序，顯示伺服器的服務提供了應用程序無需關注的鎖閉等的非同步API來保持整體場景圖有效。
圖3為根據一種實施形式的程序分隔300的結構的示意圖。程序分隔是將第一程序與參照圖1所描述的上述第二程序分隔(103)。
圖3展示了從程序中分隔的結構。顯示伺服器21包含一個應用介面。透過使用所述應用介面，應用23能夠透過程序分隔22與所述顯示伺服器21相連。3D資源和所述應用23的場景和資料改動，即控制碼或資料本身，透過所述程序分隔22傳輸。所述顯示伺服器21可以同時包含多個應用23連接。
圖4為根據一種實施形式的示範場景圖400的示意圖。所述場景圖400適用於連接到顯示伺服器11的程序分隔12和13。 場景圖節點連接用虛線表示。程序P1和P2透過對應於參照圖3所描述的程序分隔22的程序分隔介面19附加到所述顯示伺服器11。所述顯示伺服器11可以對應於參照圖3所描述的上述顯示伺服器21。
連接表示汽車14的3D物件到第一程序P1。連接表示樹18的3D物件到第二程序P2。連接表示由地下室15和屋頂16組成的房屋15、16的另一3D物件到第二程序P2。屋頂16作為一個子節點被應用到作為父節點連接到程序P2的地下室15。
在一個實施方式中，顯示伺服器被嵌入到一個應用程序內部或在應用程序內部起作用，其它應用透過程序分隔連結到顯示伺服器。這樣可以形成整個3D場景圖中的從根到葉的節點鏈包含多個程序分隔的樹狀結構。
圖5為根據一種實施形式的圖4中描述的所述場景圖400的渲染結果500的示意圖。所述場景圖400包含圖4中所描述的節點，也就是擁有地下室15和屋頂16的房屋、汽車14和樹18。
圖4中所描述程序分隔的場景圖被合併到渲染結果500。在圖5中，第一程序P1 13僅包含一個以圖形表示汽車14的連接節點。第二程序P2 12包含以圖形表示樹18和以圖形表示房屋的地下室15的兩個子節點。程序P2 12還包含以圖形代表房屋的屋頂16的子節點。也就是第一程序13以圖形表示汽車14，第二程序12以圖形表示樹18和房屋15、16。房屋擁有節點15和16的內部結構。
如圖5中描述的場景節點可以擁有如紋理、陰影和網格之類的3D資源。這些3D資源可以來自3D工具集或被定製。每一個場景節點包含節點的父節點相關的位置和旋轉差異資訊，例如以4x4矩陣的形式。為了限制應用衝突，也就是進入對方“內部”，應用有一個包圍體。這個包圍體可以是一個簡單的矩形框、球體或者一些複雜的容積比如定制的3D網格。
當3D資源附加到應用場景節點，這些3D資源就被顯示伺服器程序以集中的方式載入。這減少了透過程序分隔的交流，因為一些3D資源能在分隔的程序之間再次使用。只有應用子圖形內部的改變需要被轉化到顯示伺服器11。此最小資料化傳輸使在同一可視3D場景中且程序分隔啟用的情況下運行多個複雜的3D應用成為可能。
圖6為根據一種實施形式的用於3D計算機系統的作業系統600的體系結構的示意圖。
應用601、伸介軟體603和作業系統內核605從它們各自的行中分隔。本發明實施例中描述的為3D系統新建的元件，這些元件以虛線為界。這些新設計的元件有3D引擎庫619、3D顯示伺服器617、3D工具集615和3D應用607。3D引擎庫619包含3D引擎和基本核心功能。3D顯示伺服器617使3D應用介面611能夠代替現有的“視窗管理器”。在一個實施方式中，平臺圖形介面621和623使用GLES/EGL。在一個實施方式中，平臺圖形介面621、623使用DirectX API。3D顯示伺服器617還包含創建 從應用到物理螢幕的最終結果的渲染器。3D工具集615為3D應用的創建提供現成的UI元件。3D應用607是基於3D工具集的新應用。2D表面應用609仍然被作業系統600支援。在全屏模式下，尤其是平臺圖形介面621、623能夠被更直接的使用以提升性能。
原先設計的作業系統可以作為作業系統600的圖形堆疊的基礎。新作業系統600適用於應用上下文內部的程序分隔，比如投射到增強現實應用中的3D資料的第三方3D廣告。
透過閱讀以上內容，所屬領域的技術人員將清楚地瞭解，可提供多種方法、系統、記錄媒體上的計算機程式及其類似者。
本發明還支援包含計算機可執行代碼或計算機可執行指令的計算機程式產品，這些計算機可執行代碼或計算機可執行指令在執行時使得至少一台計算機執行本文所述的執行及計算步驟。
透過以上啟示，所屬領域的技術人員將易於想到許多其他的替代產品、修改及變體。顯然，所屬領域的技術人員易於斯及，除了本文所述的應用之外，還存在本發明的眾多其他應用。雖然已參考一個或多個特定實施例描述了本發明，但是所屬領域的技術人員將體認到，在不偏離本發明的範疇的前提下，仍可對本發明作出許多改變。因此，應理解，只要是在所附申請專利範圍及其等效文句的範圍內，那麼也可以用不同於本文具體描述的方式來實踐本發明。
100‧‧‧在螢幕上顯示3D場景圖的方法
101‧‧‧附加3D資源
103‧‧‧分隔第一程序及第二程序
105‧‧‧載入第一和第二程序到顯示伺服伺服器

Claims (15)

  1. 一種在螢幕(200)上顯示3D場景圖(500)的方法(100)，包括：附加(101)3D資源到應用場景節點集；透過把應用場景節點的第一子集(14)連接到第一程序(13)並把所述應用場景節點的第二子集(18、15、16)連接到第二程序(12)來將運行在計算機系統的作業系統的第一應用上下文中的第一程序(13)與運行在所述作業系統的第二應用上下文中的第二程序(12)分隔(103)；載入(105)所述第一程序(13)和所述第二程序(12)到所述計算機系統的3D顯示伺服器(11)；基於所述第一程序(13)和所述第二程序(12)構造3D場景圖(500)；以及在螢幕(200)上顯示所述3D場景圖。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法(100)，其中所述3D資源代表基本的3D物件，具體是紋理、明暗度和網格。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的方法(100)，其中載入所述第一程序(13)和所述第二程序(12)，包括：使用程序分隔介面(19、22)來分別載入所述第一程序(13)和所述第二程序(12)。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法(100)，進一步包括：分別處理所述第一程序(13)和所述第二程序(12)以避免 所述第一程序(13)和所述第二程序(12)接入同一應用場景節點時衝突。
  5. 如申請專利範圍第3項所述的方法(100)，進一步包括：所述第一程序(13)和所述第二程序(12)控制應用場景節點的分享。
  6. 如申請專利範圍第3項所述的方法(100)，進一步包括：將運行在3D應用上下文中的所述第一程序(13)和運行在2D應用上下文中的所述第二程序(12)載入到所述3D顯示伺服器(11)上。
  7. 如申請專利範圍第3項所述的方法(100)，進一步包括：把所述3D顯示伺服器(11)同時連接至多個應用連接。
  8. 如申請專利範圍第3項所述的方法(100)，包括：載入程序(13、12)到程序連接已修改的所述3D顯示伺服器(11)，而不載入程序(13、12)到程序連接未修改的所述3D顯示伺服器(11)。
  9. 如申請專利範圍第1項到第8項中任一項所述的方法(100)，其中連接應用場景節點的所述第一子集到所述第一程序(13)和連接應用場景節點的所述第二子集到所述第二程序(12)，包括：把進一步應用場景節點作為子節點(16)連接到應用場景節點的第一子集或第二子集的元素，這些元素代表父節點(15)。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的方法(100)，其中進一步 應用場景節點(16)包括相對於所述節點的父節點(15)的位置和旋轉差異資訊。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的方法(100)，其中所述位置和旋轉資訊包含一個矩陣，具體是一個4x4矩陣。
  12. 如申請專利範圍第1項到第11項中任一項所述的方法(100)，其中構造所述3D場景圖(500)包含計算3D資源相對於其他3D資源的反射、折射、陰影、明暗度和/或重疊。
  13. 一種用於3D計算機系統的作業系統(600)，包括：用於附加3D資源到應用場景節點集以及用於透過把應用場景節點的第一子集連接到第一程序並把應用場景節點的第二子集連接到第二程序來將運行在應用軟體的第一應用上下文中的第一程序與運行在應用軟體(601)的第二應用上下文中的第二程序分隔的應用軟體(601)；用於根據所述應用場景節點的3D資源構造3D場景圖和用於在螢幕上顯示所述3D場景圖的3D顯示伺服器(617)；和所述應用軟體(601)與所述3D顯示伺服器(617)之間的程序分隔介面(611、613)，所述程序分隔介面(611、613)用來分別載入所述第一程序和所述第二程序到所述3D顯示伺服器(617)。
  14. 如申請專利範圍第13項所述的作業系統(600)，其中所述程序分隔介面(611、613)用來連接不同的應用，具體是3D應用(607)和2D應用(609)到所述3D顯示伺服器(617)。
  15. 如申請專利範圍第13項或第14項所述的作業系統(600)，包括：為3D應用的創建提供使用者介面元件以及為所述應用軟體(601)提供3D資源的3D工具集(615)；和所述3D顯示伺服器(617)與用來控制所述作業系統(600)所運行的計算機硬體的作業系統(600)內核(605)之間的平臺圖形介面(621、623)。
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