绘制图像用于显示的计算机图形系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种计算机图形系统及一种使用纹理映射绘制图像用于显示的方法。根据本发明专利技术，结合了所述３Ｄ与４Ｄ　　Ｍｉｐｍａｐ绘图的优势，通过如下步骤：以３Ｄ　　Ｍｉｐｍａｐ格式存储纹理图形，从所述３Ｄ　　Ｍｉｐｍａｐ实时重建一个４Ｄ　　　Ｍｉｐｍａｐ的至少一部分，和将来自所述４Ｄ　　　Ｍｉｐｍａｐ的纹理数据映射到相应的定义所述显示图像的像素数据。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机图形系统及一种使用纹理映射绘制图像用于显示的方法。进一步地，本专利技术涉及一种计算机及一种计算机程序。
技术介绍
绘制3D图形的一个重要要素是纹理映射。为了执行纹理映射，不得不将2D画面映射在屏幕上。通常情况是在该过程中所述2D画面不得不被显著缩小。为了减小读取该2D画面所需的带宽，经常执行一个预处理步骤，在该步骤中生成该2D画面的几个缩小版本。在纹理映射过程中，只有在分辨率上最匹配屏幕图像的较小的缩小画面的那部分被读取并映射到屏幕上。所述2D画面连同其缩小版本一起被称作贴图分级细化(Mipmap)。纹理映射及Mipmap被特别地描述在“Surveyof Texture Mapping”，Paul S.Heckbert，IEEE Computer Graphicsand Application，Nov.1986，pp.56-57及U.S.6,236,405 B1中。有几种类型的Mipmap，不同之处在于其中存储的缩小图像。在一个3D Mipmap中，两个方向上都被缩小同样的系数，而在一个4D Mipmap中原始图像在两个维度上相互独立地缩小。然而，与所述3D Mipmap相比，所述4D Mipmap结构需要花费大量的读取带宽和大量的存储空间，因此经常使用所述3D Mipmap结构。在该3D Mipmap结构中，只存储所述4D Mipmap的对角线。一般而言，有几种已知方法用于将所述(Mipmap的)图像映射到帘栅极上。其中一种方法是两次扫描前向纹理映射。在该方法中，所述2D映射分解成两个1D映射。首先，该图像在一个方向如水平方向映射，然后在另一个方向如垂直方向映射。在一个这样的映射阶段中，优选地通过改变一个方向上的缩小系数在该方向进行映射，这意味着在另一个方向上的缩小系数保持不变。为此，所述4D Mipmap结构是理想的，因为它使得能够保持一行或列的嵌在该4D Mipmap中的图像集。然而，优选地使用所述3D Mipmap结构的低带宽及存储要求，其中不可能保持一个缩小系数不变而改变另一个缩小系数。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目标是提供一种改进的计算机图形系统及方法，用于绘制图像以显示，该方法提供了上述问题的一种解决方案，并且结合了所述3D与4D贴图分级细化的优势。该目标可以由权利要求1所要求保护的一种计算机图形系统来实现，该系统包括一个纹理存储器，用来以3D Mipmap格式存储纹理图；一个Mipmap重建装置，用来从所述纹理存储器中读取的所述3DMipmap中实时重建一个4D Mipmap的一个纹理图的至少一部分，和一个纹理映射装置，用来将来自所述4D Mipmap的纹理数据映射到相应的定义所述显示图像的像素数据。该目标可以进一步地由权利要求8所要求的一种相应的方法来实现。一个计算机程序，包括程序代码装置，当所述计算机程序运行在权利要求9所要求的计算机上时，所述程序代码装置用来使计算机执行该方法的步骤。本专利技术基于以下思想，即只是预计算并存储所述3D Mipmap等级并根据这些等级实时地，即，当正在执行图像的绘制，特别是当执行所述纹理映射时，计算4D Mipmap。在绘制过程中，当需要来自4D Mipmap的数据时，所述3D Mipmap数据从所述纹理存储器中读取，并采用过滤来生成想要的4D Mipmap数据，该数据然后被立刻使用。这样一来，使用了两种结构的优势，即结合了3D Mipmap需要小的存储空间和带宽的优势与4D Mipmap在Mipmap选择上允许更多的自由度及能够选择用于两次扫描算法的合适的等级的优势。由于用来执行生成Mipmap结构的缩小，即所述纹理图构成Mipmap，是很规则的(2的幂次)，重建所述4D Mipmap所要的放大可以有效地进行。作为放大的一个选择，一个4D Mipmap等级也可以通过(实时)缩小一个3D Mipmap等级来生成。例如Mipmap等级(2，1)可以通过垂直放大等级(2，2)来生成，但也可以通过水平缩小等级(1，1)来生成。后者使用更多带宽，但保留等级(1，1)上存在的垂直细节上的高分辨率。该系数为2的缩小可能有用(代替直接从等级(1，1)简单地进行纹理映射)，因为它允许使用纹理映射过滤器，该过滤器被限制到至多两次缩小的一个系数。使用已知的纹理方法，该预缩小可以产生一个可以提高图像质量的各向异性的过滤器轨迹。组合当然也有可能，例如，等级(3，1)可以通过缩小等级(1，1)、放大等级(3，3)或者放大与缩小等级(2，2)的组合来生成。本专利技术的优选实施例包括在从属的权利要求中。如上面所提到的，两个已知方法是一次扫描2D映射与两次扫描1D映射。2D映射使用一个2D过滤器结构，而1D映射顺次使用两个1D过滤器结构。每个方法都有一些优势与不足。一个2D过滤器结构提取一个轨迹(2D的)中的所有纹理颜色并处理它们。一个两次扫描1D结构处理这些纹理颜色是通过先水平弯曲它们然后垂直弯曲它们(或者相反)。根据本专利技术的一个优选实施例，所述纹理映射装置采用两次扫描1D纹理映射。根据又一个优选实施例，所述Mipmap重建装置包括一个重建过滤器，用于垂直放大所述3D Mipmap的一个较低分辨率的纹理图形，以获得所述4D Mipmap的一个较高分辨率的纹理图形，然后水平放大该较高分辨率的纹理图形。该实施例优选地用于两次扫描1D纹理映射。在那里，从那些可以得到的Mipmap等级(或纹理图形)中选择一个合适的。在第一次扫描时，生成一个中间画面，该画面作为第二次扫描的输入。所以第二次扫描不能在不同分辨率输入画面中间进行选择。因此在第二次扫描之前，在所述中间画面上不做额外的缩放处理。然而，在第一次扫描中生成一个4D Mipmap等级而发生的伸长有可能包括水平缩放。该可选的方法可以用在一个实施例中，在该实施例中一个两次扫描过滤方法的两次扫描中的第一次扫描是一个垂直过滤通过，而第二次扫描是一个水平过滤通过。这样，一个3D Mipmap等级被水平缩放以产生一个用作所述第一次扫描的输入的4D Mipmap等级。一个可选的实施例由权利要求4所说明。当不得不从一个不是下一个缩小或放大版本的Mipmap等级中进行重建时，可以采用递归重建。其中，一个较高分辨率的纹理图形从下一个较低等级的具有较低分辨率的一个纹理图形中或下一个较高等级的具有较高分辨率的一个纹理图形中被逐步地重建。这提供了可以使用一个简单的“一级”重建硬件的优势。附图说明本专利技术将参照附图进行详细说明，其中图1示出了一个第一已知两次扫描纹理过滤选择； 图2示出了一个第二已知纹理过滤选择；图3示出了一个4D Mipmap结构；图4示出了一个第三已知两次扫描纹理过滤选择；图5示出了根据本专利技术的一个两次扫描纹理过滤选择；图6a-c示出了Mipmap等级的结构；图7a-c示出了从不同Mipmap等级中读取的样本；图8a-c示出了根据本专利技术的样本重建，且图9示出了根据本专利技术的一个计算机的框图。具体实施例方式对于两次扫描1D前向绘图，第一次扫描使用原始纹理作为源。该纹理可以存储为Mipmap格式。该第一次扫描的输出是一个中间图像。在第二次扫描中，该中间图像被转换成输出图像，但由于该中间图像只在第一次扫描中产生，没有它可用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用纹理映射绘制图像用于显示的计算机图形系统，包含：一个纹理存储器，用来以３ＤＭｉｐｍａｐ（贴图分级细化）格式存储纹理图形；一个Ｍｉｐｍａｐ重建装置，用来根据从所述纹理存储器中读取的３ＤＭｉｐｍａｐ实时重建一个４ ＤＭｉｐｍａｐ的一个纹理映射的至少一部分，和一个纹理映射装置，用来将来自所述４ＤＭｉｐｍａｐ的纹理数据映射相应的定义所述显示图像的像素数据。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：BGB巴伦布鲁格，K梅恩德斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]