三维图像处理制造技术

一种在第一设备上准备目标文件的方法，通过处理包括定义表示至少一个三维物体的三角形基元数据的目标文件，以确定渲染顺序，所述目标文件用于在第二设备上渲染三维物体的二维图像，所述三角形基元可能以上述渲染顺序渲染，以生成二维图像，其中隐藏面被去除。对应于所述至少一个物体的多个表面部分的多个平面三角形基元以顶点数据存储在所述第一设备上。本方法可以用于移动电话。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在第一设备上准备目标文件的方法，该目标文件用于在第二设备上渲染(rendering)三维物体的二维图像。目标文件包括定义表示至少一个三维物体的多边形基元(polygon primitive)的数据。重新安排目标文件中的数据，以便确定渲染顺序，其中所述多边形基元可能被渲染，从而解决隐藏面问题。本专利技术还涉及一种移动通信终端，包括图像处理装置，用于在显示器上渲染三维物体的图像。本专利技术也涉及一种通过处理定义具有减少数量的顶点数据的多边形基元的数据从而渲染三维物体的二维图像的方法。本专利技术还涉及一种移动通信终端，包括图像处理装置，用于在能够以减少数量的顶点数据为基础显示图像的显示器上渲染三维物体的图像。
技术介绍
直到最近，动画三维图形仅被应用在具有相对高处理能力的设备上，例如，在计算机辅助设计和计算机辅助制造期间在工作站或PC机上从多个角度的物体外观的生成显示、在电子视频大型游戏机(arcade game)中，或者在驾驶或飞行模拟器中。三维图形现在也可以在相对低处理能力的设备中找到它们的痕迹，例如，移动电话、个人数字助理(PDA)和手持视频游戏机。为了提供动画，必须以接近每秒20到30帧的速率更新图像(在一些应用中可以接受更低的速率)，使观看者能够观看到连续变化的图像而不是静态图像链。设备可以执行的，与最小可接受的帧速率相关的计算速度，限制了可被执行以生成每个图像的计算数量。在三维动画中，必须为每个图像计算三维物体在二维上的投影。对于复杂的图像，需要进行大量的计算。图像合成通常这样完成，即将物体表示为许多由顶点定义的多边形基元，将多边形基元投影到图像平面上，然后处理每个多边形基元，以便为投影的多边形的每个像素定义像素颜色。渲染三维图形的主要问题是隐藏面的去除。从观察点来看，离观察者稍近的表面遮挡了后面的部分。通常的方法是，当渲染给定的像素时，不管它位于前面(所以遮挡后面)或者后面(所以被遮挡)，检测已经位于图像缓冲器中的像素(如果有的话)。因此，需要给每个像素分配一个深度值。该技术称为“z缓冲算法”。该技术在技术上是一种简单的方法，但是它在存储和处理能力方面耗费资源，因为它包括实时操作的大量的比较操作(相当于图像缓冲器中的像素数量)。“画家算法(Painter’s Algorithm)”检查多边形的顶点坐标，并按照离观察点从远到近的顺序对多边形进行排队。然后以距离减少的顺序渲染多边形，所以最远的多边形的像素首先被写入图像缓冲器中，需要时被那些较近的多边形覆盖。然而，每次观察点改变时该技术需要重复所有多边形的排序操作，所以，需要大量的实时计算。在一项已知技术中，多边形被看成具有两个面一个面面向物体的内部(“后”面)，一个面面向物体的外部(“前面”)。对于一个立体物体，多边形的“后”面永远不会被看到；所以只需要显示面向前的多边形。因此，在渲染图像之前确定，从观察角度来看，给出的多边形是显示其前面(外部)还是后面(内部)，并且只渲染那些面向前面的多边形。这种去除后面的方法减少了隐藏面去除的问题，但是没有解决所有的问题。还有一项已知技术，称为“二叉空间剖分”(BSP)。在该技术中，在动画之前执行一个预处理步骤，在该步骤中，在存储器中建立树型结构模型，树上的每个节点代表空间剖分平面上的一个多边形，并指向后继节点和前继节点(如果有的话)。一个节点包含严格由在剖分平面一侧的多边形组成的树，另一个节点包含剩下的。然后可以递归地对树进行处理(从离像机近的节点到远的节点)，然后以从后到前的顺序提供多边形。还有一项已知技术是多边形分解(polygon stripping)，也就是将独立的三角形或多边形转换为三角形条带(strip)。在该技术中，第一个识别的三角形以顺时针或逆时针方向卷曲(winding)，然后，三角形条带中所有的后来三角形交替卷曲。条带一直继续直至三角形条带越出物体的边缘或者进入已经成为另一个条带的一部分的多边形中。一般来说，由于系统资源的大量消耗，三维图像引擎属于例如具有强能力处理器和大容量存储器的工作站的高性能系统。有限的计算能力带来的局限在不能提供最快处理器的设备中更加明显。这类设备的例子有移动电话、个人数字助理(PDA)和手持视频游戏机。所以有必要提供有效的算法以便三维实时动画图形可以被在上述设备中所具有的处理能力所处理。
技术实现思路
在这一背景下，本专利技术的目的是提供一种在第一设备上准备目标文件的方法，该目标文件用于在第二设备上渲染三维物体的二维图像，以便确定渲染顺序，其中所述三角形基元可能被渲染，以生成二维图像，其中隐藏面被去除，这允许在相对低处理能力的设备上渲染实时的三维图像。该目的根据权利要求1而实现，其中提供一种在第一设备上准备目标文件的方法，通过处理包括定义表示至少一个三维物体的三角形基元的数据的目标文件，以确定渲染顺序，该目标文件用于在第二设备上渲染三维物体的二维图像，其中所述三角形基元可能以上述渲染顺序渲染，以生成二维图像，其中隐藏面被去除，该方法包括以下步骤 a)将对应于所述至少一个物体的多个表面部分的多个平面三角形基元存储到一个目标文件中，其中所述多个三角形基元由根据原始顺序排列的顶点数据表示，b)选择一个不会潜在地遮挡任何未经处理的三角形的三角形以便开始三角形条带，c)选择一个邻居三角形以加入到所述三角形条带的最后三角形，d)确定所选择的三角形是否可以潜在地遮挡任何未经处理的三角形，e)如果所选择的三角形不可能潜在地遮挡任何未经处理的三角形，将所选择的三角形加入到条带中，并返回步骤c)，f)如果所选择的三角形可以潜在地遮挡任何未经处理的三角形，返回步骤b)，以开始新的三角形条带，以及g)重复步骤b)至f)，直到目标文件中的所有三角形均被处理。这样，在三角形条带中目标文件得以重新安排，能够以生成的顺序显示，其中解决了隐藏面问题，也就是说，接收到这样准备的目标文件的设备可以以其存储在目标文件中的顺序简单地显示三角形条带和三角形，而不需要进行计算以解决隐藏面问题。这样，通过对顶点数据进行预排序，使得在三角形条带中的三角形基元的渲染顺序是正确的，也就是说，不管观察方向和像机位置，隐藏表面都正确地去除，使得图像处理装置执行的计算量得以大幅度的降低。这样，第二设备仅需要计算物体的渲染顺序，然后，对于动画的每一帧，以其存储在目标文件中的顺序渲染物体的前向三角形基元。与例如Z-缓冲方法相比较，由于不需要对像素的以前的Z值进行比较，所以可以获得所需计算量的大幅降低。优选地，所述方法的步骤b)包括一个启发式的搜索以便优选地通过选择不具有许多未经处理的邻居的三角形识别出用以启动一个可以潜在地允许形成长条带的条带的那些三角形。对于一些物体，由于冲突的遮挡优先顺序，没有其中三角形基元可以放置并且对于所有的观察方向均可以正确地去除隐藏面的顺序。这样，就需要将那样的物体分为二个物体，并且预排序每个这样生成的物体的三角形基元。优选地，所述方法在所述第一设备上还包括步骤如果在步骤b)中不可能找到一个不遮挡其它仍然未经处理的三角形的三角形，就将目标文件分为两个文件。优选地，使用一个剖分平面对物体进行分割，这样至少一个其可以潜在地遮挡的未经处理的三角形的三角形留在了另一侧。优选地，使用一个任意的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在第一设备上准备目标文件的方法，通过处理包括定义表示至少一个三维物体的三角形基元的数据的目标文件，以确定渲染顺序，所述目标文件用于在第二设备上渲染三维物体的二维图像，所述三角形基元以该渲染顺序被渲染，以生成二维图像，其中隐藏面被去除，该方法包括以下步骤：ａ）存储对应于目标文件中所述至少一个物体的多个表面部分的多个平面三角形基元，其中所述多个三角形基元由以根据原始顺序排列的顶点数据表示，ｂ）选择不会潜在地遮挡任何未经处理的三角形的三角形以便开始三角形条带，　 　ｃ）选择邻居三角形，以加入到所述三角形条带的最后三角形中，ｄ）确定所选择的三角形是否可以潜在地遮挡任何未经处理的三角形，ｅ）如果所选择的三角形不可能潜在地遮挡任何未经处理的三角形，将所选择的三角形加入到条带中，并返回步 骤ｃ），ｆ）如果所选择的三角形可以潜在地遮挡任何未经处理的三角形，返回步骤ｂ），以开始新的三角形条带，以及ｇ）重复步骤ｂ）至ｆ），直到目标文件中所有三角形均被处理。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：卡里皮利，阿斯热尔斯特朗德托夫特，
申请(专利权)人：诺基亚公司，
类型：发明
国别省市：FI[芬兰]