專(zhuān)利名稱(chēng)：三維圖像的光柵化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示三維圖像的系統(tǒng)。本發(fā)明更特別涉及在該種系統(tǒng)中的幀緩沖器和圖像數(shù)據(jù)的傳輸。
背景技術(shù)：
常規(guī)三維(“3D”)圖形有代表性的結(jié)果是顯示在常規(guī)二維計(jì)算機(jī)監(jiān)視器(例如，陰極射線管(CRT)、液晶顯示器(LCD)、等離子顯示器等)上的二維圖像。處理過(guò)程包括將圖像所呈現(xiàn)的3D景像(或者其它3D目標(biāo))的空間幾何形狀和相應(yīng)的光照和紋理信息翻譯(rendering)在較小的幀緩沖器中。描述這個(gè)翻譯過(guò)程的指令典型地由計(jì)算機(jī)產(chǎn)生(例如個(gè)人計(jì)算機(jī))。指令被傳輸給一個(gè)典型地存在于計(jì)算機(jī)內(nèi)的視頻板。視頻板處理指令，從而將3D景像變換成像素?cái)?shù)據(jù)并把這些數(shù)據(jù)傳送給顯示器或者監(jiān)視器。像素?cái)?shù)據(jù)表明了像素的位置、顏色間或亮度。一個(gè)像素(即一個(gè)圖像元素)是形成圖像的數(shù)千個(gè)這樣的光點(diǎn)柵格中的一個(gè)光點(diǎn)。它也是顯示器硬件和軟件處理的最小的元素。
描述圖像的指令經(jīng)常使用應(yīng)用程序接口(API)來(lái)建立，例如openGL或者微軟公司(Microsoft)的Direct3D。典型地一個(gè)API通過(guò)定義景像中目標(biāo)的空間幾何形狀、光照、顏色和表面紋理來(lái)描述一個(gè)景像。幾何形狀可以包括分別具有x、y和z坐標(biāo)的頂點(diǎn)或者點(diǎn)的陣列，這里z坐標(biāo)代表深度。每一頂點(diǎn)可能進(jìn)一步包括紅、綠和藍(lán)(RGB)顏色值，以及透明度(alpha)值。其它的陣列可能包括頂點(diǎn)索引列以描述頂點(diǎn)怎樣結(jié)合而形成x、y和z坐標(biāo)的三角形或者多邊形。這些三角形或者多邊形形成3D表面的基本幾何圖元，并且當(dāng)和其它三角形或者多邊形一起使用時(shí)，可以描述實(shí)質(zhì)上任何的二維或者三維圖像。
API指令一旦產(chǎn)生就會(huì)被傳送到視頻板。而后如果有必要，視頻板執(zhí)行各種變化，例如幾何(例如，旋轉(zhuǎn)、變換或者任何適當(dāng)?shù)慕M合)、透視或者視口。
在接收API指令和執(zhí)行任何需要的或者期望的變化之后，視頻板光柵化圖像。光柵化是將矢量圖形(按照頂點(diǎn)和線描述的圖像)變換成可以按位組存儲(chǔ)和處理的像素圖案組成的等同的圖像。在光柵化過(guò)程中，被表面圖元(也就是，三角形或者多邊形)限定的像素的顏色被計(jì)算確定。為了執(zhí)行這個(gè)計(jì)算，運(yùn)用常規(guī)的運(yùn)算從頂點(diǎn)的RBG值三維插補(bǔ)出一個(gè)內(nèi)像素。在每一像素位置的插補(bǔ)值已知為圖像片斷。
另外，如果提供了z值，則視頻板可以移除被遮蔽的像素。如果一個(gè)像素在空間上位于一個(gè)不透明的像素之后，則該像素被遮蔽。如果一個(gè)像素具有一個(gè)較高的z值，則該像素位于另一個(gè)像素之后。
如果前景像素不是不透明的(即該像素的alpha值小于1)，則視頻板可以執(zhí)行一個(gè)alpha混合運(yùn)算。Alpha混合運(yùn)算將重疊像素的RGB值混合從而產(chǎn)生一個(gè)考慮了每一像素的alpha作用的具有新RGB值的像素。在常規(guī)系統(tǒng)中，alpha混合包括將已經(jīng)在幀緩沖器中的像素的亮度和/或顏色值結(jié)合進(jìn)像素要被顯示的存儲(chǔ)單元。
為了完成這些運(yùn)算，一個(gè)視頻板典型地包括一個(gè)圖形數(shù)據(jù)處理單元(GPU)、一個(gè)幀緩沖器和一個(gè)可選的數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器。GPU從計(jì)算機(jī)接收API指令，并且執(zhí)行上述變換和光柵化。來(lái)自GPU的數(shù)據(jù)然后被輸出到幀緩沖器。幀緩沖器通常是一個(gè)小容量的存儲(chǔ)器。典型地，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在僅基于x和y坐標(biāo)的幀緩沖器中。在GPU執(zhí)行了遮蔽像素的移除和alpha混合之后，數(shù)據(jù)被從幀緩沖器輸出到顯示器。在模擬顯示的情況下，數(shù)據(jù)首先由數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
盡管這樣的安排足以滿足二維顯示的需要，但是不足以滿足使用三維立體顯示的系統(tǒng)和需要顯示大量的三維圖像的系統(tǒng)。特別是，常規(guī)的幀緩沖器之所以不適用是因?yàn)樗鼈內(nèi)狈Υ鎯?chǔ)可以顯示滿意的三維圖像的(x，y，z)坐標(biāo)圖像數(shù)據(jù)的容量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
由于上述原因，需要能夠提供一種具有能存儲(chǔ)和快速傳送圖像數(shù)據(jù)的容量的幀緩沖器，其結(jié)構(gòu)應(yīng)能顯示滿意的三維圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有能存儲(chǔ)和快速傳送圖像數(shù)據(jù)的容量的幀緩沖器，其結(jié)構(gòu)應(yīng)能顯示滿意的三維圖像。
本發(fā)明提供一種具有按z坐標(biāo)組織的圖像數(shù)據(jù)的大容量幀緩沖器。其優(yōu)點(diǎn)在于，該幀緩沖器可以被用于需要顯示大量圖像的應(yīng)用并且特別適合于三維立體顯示器，例如美國(guó)專(zhuān)利號(hào)6,100,862中所公開(kāi)的，它被全文引用在此。
通過(guò)為不僅以像素的x和y位置而且特別是它的z位置為基礎(chǔ)的每一個(gè)單獨(dú)的像素分配幀緩沖器存儲(chǔ)單元，本發(fā)明的幀緩沖器可以對(duì)大量的三維數(shù)據(jù)進(jìn)行光柵化。這使得一個(gè)特定深度的圖像數(shù)據(jù)可以被優(yōu)選地置于毗鄰的存儲(chǔ)單元。然后這樣的數(shù)據(jù)能夠以足以產(chǎn)生令人滿意的三維圖像的速度被傳輸?shù)綀D像生成器或者投影機(jī)。
三維圖像更適宜按照本發(fā)明通過(guò)從3D目標(biāo)的二維“切片”映射而成的組成集的多個(gè)像素創(chuàng)建圖像來(lái)構(gòu)建。這些切片被一個(gè)挨著一個(gè)地放置或者層疊從而生成三維圖像。該三維圖像被投影或者顯示在一個(gè)包括多個(gè)光學(xué)元件或者平面的三維立體顯示器上。
在一個(gè)
具體實(shí)施例方式
中，該系統(tǒng)包括一個(gè)視頻控制器和一個(gè)顯示器。該視頻控制器包括一個(gè)存儲(chǔ)著多個(gè)平面的圖像數(shù)據(jù)的“多平面”幀緩沖器。在另一個(gè)具體實(shí)施方式
中，顯示器也包括一個(gè)多平面幀緩沖器。在又一個(gè)具體實(shí)施方式
中，顯示器包括一個(gè)多平面幀緩沖器并且系統(tǒng)包括一個(gè)帶有常規(guī)幀緩沖器的常規(guī)視頻控制器。在再一個(gè)具體實(shí)施方式
中，一個(gè)包括多平面幀緩沖器的非常規(guī)的視頻控制器和顯示器集成在一起。在這個(gè)最后的具體實(shí)施方式
中，視頻控制器和多平面幀緩沖器之間的接口包括地址和數(shù)據(jù)總線。
一個(gè)數(shù)據(jù)集中的像素以它們的x、y和z位置為基礎(chǔ)被分類(lèi)、存儲(chǔ)并且處理。深度(即z)位置不僅被用于確定一個(gè)像素將被顯示在哪個(gè)平面(或者可選地，如果考慮像素位于平面之間時(shí)，在哪一對(duì)平面)上，還用于將幀緩沖器中的存儲(chǔ)地址部分基于z值分配給像素。
在其它的具體實(shí)施方式
中，每一像素被分配了“粗”和“細(xì)”的z值。粗z值對(duì)應(yīng)于一個(gè)平面，它的像素至少部分將要被傳送，而細(xì)z值對(duì)應(yīng)于從相鄰的平面沿點(diǎn)的z方向的垂直偏移量(一個(gè)有0細(xì)z值的像素沒(méi)有偏移)。在其它的具體實(shí)施方式
中，z值特指為一個(gè)小數(shù)值，該值的整數(shù)部分對(duì)應(yīng)于粗z位置(那就是，和點(diǎn)相關(guān)的平面或者切片)，而小數(shù)部分對(duì)應(yīng)于偏移量。任何其它適合的編碼方案也可以采用。
在一些
具體實(shí)施例方式
中，對(duì)應(yīng)于圖像每一個(gè)二維平面的像素的數(shù)據(jù)集，和具有細(xì)z值的像素一起，被存儲(chǔ)在多平面幀緩沖器的限定的存儲(chǔ)區(qū)域(section)。為了顯示圖像，多平面幀緩沖器的內(nèi)容通過(guò)一高帶寬接口全部傳輸至顯示幀緩沖器中，然后多平面幀緩沖器的內(nèi)容被用于驅(qū)動(dòng)顯示器的光調(diào)節(jié)器，從而以一系列層疊的二維圖像呈現(xiàn)出圖像。
另一種可選擇的方式是，圖形處理器幀緩沖器的內(nèi)容可以被直接用于驅(qū)動(dòng)顯示器的光調(diào)節(jié)器。數(shù)據(jù)可以按一個(gè)像素接著一個(gè)像素地、一個(gè)區(qū)域接著一個(gè)區(qū)域(也就是，一幀接著一幀或者一個(gè)平面接著一個(gè)平面)地或者以一個(gè)完整圖像進(jìn)行整塊傳送。


圖1為按照本發(fā)明的三維視頻顯示系統(tǒng)的一種具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖2a為按照本發(fā)明的三維視頻顯示系統(tǒng)的另一種具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖2b為按照本發(fā)明的三維視頻顯示系統(tǒng)的又一種具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖2c為按照本發(fā)明的三維視頻顯示系統(tǒng)的再一種具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖3a是三維圖像的說(shuō)明圖；
圖3b是圖3a的圖像的二維切片的說(shuō)明圖；圖4a是按照本發(fā)明的視頻控制器的一具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖4b是按照本發(fā)明的幀緩沖器的一具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖4c是按照本發(fā)明的幀緩沖器的另一具體實(shí)施方式
的方塊圖；圖5a是按照本發(fā)明的幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的一具體實(shí)施方式
的流程圖；圖5b是按照本發(fā)明的多平面去混疊的一具體實(shí)施方式
的流程圖；圖5c是按照本發(fā)明的幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的另一具體實(shí)施方式
的流程圖；圖5d是按照本發(fā)明的幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的再一具體實(shí)施方式
的流程圖；和圖6a-f是按照本發(fā)明傳輸像素?cái)?shù)據(jù)到顯示器的各種具體實(shí)施方式
的示意圖。
具體實(shí)施方式
A.系統(tǒng)的描述圖1顯示一個(gè)多平面立體顯示系統(tǒng)。立體顯示系統(tǒng)100產(chǎn)生實(shí)質(zhì)上是立體的三維(3D)圖像。也就是，圖像占據(jù)了一定體積的三維空間并且實(shí)際上存在于它們出現(xiàn)的位置。因此，這樣的3D圖像是真正的3D，不同于因由例如立體鏡法產(chǎn)生的感覺(jué)起來(lái)是3D的圖像。系統(tǒng)100產(chǎn)生的三維圖像能具有非常高的分辨率并能顯示很寬的顏色范圍。因此它們具有和看真實(shí)物體一致的特性。例如，這樣的3D圖像可以同時(shí)存在水平和垂直運(yùn)動(dòng)視差和環(huán)視功能，可以讓觀者改變觀看位置并且仍然能接收保持圖像3D外觀的視覺(jué)線索。
另外，觀者不需要帶任何特殊的眼鏡，例如立體眼鏡或者觀看3D圖像的玻璃鏡。這是它的優(yōu)勢(shì)所在，因?yàn)檫@些眼鏡比較麻煩并且造成眼部疲勞。另外，3D圖像在水平和垂直方向上都具有連續(xù)的視域，水平視域在某種顯示器配置中等于大約360°。另外，觀者可以從系統(tǒng)100的任何距離觀看而不會(huì)丟失3D的感覺(jué)。
系統(tǒng)100包括一個(gè)圖形源102、一個(gè)視頻控制器105、一個(gè)圖像生成器110和一個(gè)顯示器130。圖形源102可以是任何能夠產(chǎn)生圖形數(shù)據(jù)供視頻控制器105使用的設(shè)備。例如，圖形源102可以是任何下列的設(shè)備一臺(tái)運(yùn)行適當(dāng)?shù)膱D形產(chǎn)生軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)；一個(gè)運(yùn)行應(yīng)用程序接口(API)和設(shè)備驅(qū)動(dòng)的圖形應(yīng)用程序，它為視頻控制器105提供恰當(dāng)格式的圖像數(shù)據(jù)；或者任何適合的能產(chǎn)生適當(dāng)圖形的硬件、軟件，或者硬件和軟件的組合。
視頻控制器105從圖形源102接收數(shù)據(jù)并且可以是任何適當(dāng)?shù)挠布?、軟件或者是任何能產(chǎn)生執(zhí)行適當(dāng)?shù)膱D形處理的硬件和軟件的組合。視頻控制器105可以是單機(jī)設(shè)備或者它可以和系統(tǒng)的其它部件集成為一體。
在其它的具體實(shí)施方式
中，例如圖2a中所示，視頻控制器205和幀緩沖器206可以和圖形源200集成為一體。在其它的具體實(shí)施方式
中，例如圖2b中所示，視頻控制器205和幀緩沖器206可以被集成到圖像投影機(jī)210中。在圖2a或者圖2b所示的具體實(shí)施方式
的任一個(gè)中，視頻控制器205和幀緩沖器206都可以是單機(jī)內(nèi)插附加卡、一個(gè)集成電路或者任何適當(dāng)?shù)慕M合。
在其它的具體實(shí)施方式
中，視頻控制器的部分可以被集成進(jìn)系統(tǒng)的幾個(gè)部件中。例如圖2c中所示，視頻控制器的部分，例如視頻信號(hào)電路212，可以和圖形源200集成在一起，同時(shí)視頻控制器的其它部分，例如多平面幀緩沖器214，可以集成在圖像生成器210上。在圖2c中所示的具體實(shí)施方式
，幀緩沖器214和視頻信號(hào)電路212可以通過(guò)高傳輸率連接器225互連。連接器225可以是能夠維持足以提供由圖像生成器210產(chǎn)生的無(wú)閃爍圖像的吞吐量的任何適當(dāng)?shù)倪B接器。例如在一些具體實(shí)施方式
中，可能需要從幀緩沖器到圖像生成器傳輸數(shù)據(jù)(壓縮或不壓縮)達(dá)每秒50次。
圖像生成器110可以是任何用于產(chǎn)生以從視頻控制器105接收的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的圖像的適當(dāng)?shù)脑O(shè)備。在一些具體實(shí)施方式
中，圖像生成器可以是用于在多表面光學(xué)設(shè)備130上投影圖像的高速投影機(jī)。在此實(shí)施方式中，圖像投影機(jī)可以包括一個(gè)用于輸出從視頻控制器105接收到的圖像的投影鏡頭111。該投影機(jī)也可以包括一個(gè)自適應(yīng)光學(xué)聚焦系統(tǒng)(未標(biāo)示)，用于在各自的光學(xué)元件115、120或者125上聚焦圖像集中的每一個(gè)圖像。在一些具體實(shí)施方式
中，光學(xué)元件115、120或者125可以是液晶元件。一個(gè)光學(xué)元件控制器(未標(biāo)示)也可以提供來(lái)控制光學(xué)元件半透明，使單一的光學(xué)元件進(jìn)入不透明的光散射狀態(tài)，從而從圖像投影機(jī)接收和顯示各自的圖像。同時(shí)，其余的光學(xué)元件處于基本上透明的狀態(tài)，使在不透明光學(xué)元件上顯示的圖像可以被看到。做為選擇或者另外的，該投影機(jī)可以包括多個(gè)激光源，用于投影紅、綠和藍(lán)色激光，從而產(chǎn)生和投影多種顏色的圖像集。
注意，系統(tǒng)100的部件102、105、110和130只為了圖示的目的被顯示成單獨(dú)的實(shí)體。做為選擇，系統(tǒng)100的部件可以以各種形式組合。如已經(jīng)說(shuō)明的，圖形源102和視頻控制器105可以被集成進(jìn)一個(gè)單一的單元。相似地，圖像生成器110和多表面光學(xué)設(shè)備130可以被集成進(jìn)一個(gè)單元的、獨(dú)立的單元。在其它的具體實(shí)施方式
中，光學(xué)元件可以是自發(fā)光的，它消除了圖像投影機(jī)和常規(guī)的LCD逆光的需要。在這樣一個(gè)具體實(shí)施方式
中，光學(xué)元件可以使用場(chǎng)致發(fā)光的元件或者有機(jī)光發(fā)射二極管元件。這些場(chǎng)致發(fā)光的元件或者有機(jī)光發(fā)射二極管元件可以是自發(fā)光的并且可以各自設(shè)定地址。然而，任何適當(dāng)?shù)淖园l(fā)光元件也可以被使用。在其它的具體實(shí)施方式
中，部件102、105、110和130可以被集成進(jìn)一個(gè)單一的、封裝的單元。還有的具體實(shí)施方式
，顯示器可以是使用掃掠體積(swept-volume)結(jié)構(gòu)的立體顯示器。在這樣的顯示器中，一個(gè)3D景像的有角的片被連續(xù)地投影到一個(gè)旋轉(zhuǎn)的表面。
B.系統(tǒng)的工作視頻控制器105從圖形源102接收?qǐng)D像數(shù)據(jù)。圖像數(shù)據(jù)可以包括三維圖像的多個(gè)二維“切片”。例如，為了顯示圖3a的三維圖像330，該圖形源按照在圖像330中各種不同的深度所做的二維切片332、334和336建立圖像數(shù)據(jù)。切片332、334和336被顯示在圖3b中。盡管二維切片的編號(hào)可以變化，但它更適宜對(duì)應(yīng)于系統(tǒng)中使用的光學(xué)元件的編號(hào)。
此圖像數(shù)據(jù)然后被從視頻控制器105輸出到圖像生成器110。圖像生成器110有選擇地投影每一個(gè)二維圖像在各自的光學(xué)元件115、120和125上。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，在一特定的圖像循環(huán)期間，一個(gè)光學(xué)元件控制器(未標(biāo)示)以高速率循環(huán)通過(guò)光學(xué)元件，從中選擇一個(gè)處于不透明的光散射狀態(tài)的液晶元件，并且產(chǎn)生不透明光散射狀態(tài)以移動(dòng)通過(guò)液晶元件，用于從圖像集中連續(xù)接收各自的圖像。
圖像生成器110以最好是大于35Hz的速率在多表面光學(xué)設(shè)備130上投影圖像集，從而避免人能感知的圖像閃爍。也就是，每一個(gè)圖像最好以大于大約35Hz的速率投影。這要求圖像投影機(jī)以圖像速率N倍的速率工作，其中，N是系統(tǒng)中使用的光學(xué)元件的數(shù)目。例如，如果有50個(gè)大約40Hz的圖像投影速率的光學(xué)元件被使用，則圖像投影機(jī)以2KHz的速率工作。通過(guò)在多表面光學(xué)設(shè)備130上投影上述二維切片，就可以獲得立體的三維圖像。
C.視頻控制器1.結(jié)構(gòu)圖4a顯示本發(fā)明的一具體實(shí)施方式
的視頻控制器405。如上所述，視頻控制器405可以是一個(gè)視頻板，它可以被插入適當(dāng)?shù)膱D形源(例如，一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī))中。視頻控制器405也可以和圖形源、其它電路或者上述二者集成為一體。例如，視頻控制器405可以被集成在一臺(tái)個(gè)人計(jì)算機(jī)的母板上。
板級(jí)的視頻控制器405包括一個(gè)連接到圖形源102的接口430，一個(gè)連接到圖像生成器110的接口440，視頻信號(hào)電路410，和幀緩沖器420。接口430可以是任何適當(dāng)?shù)慕涌?。接?30可以是，例如，個(gè)人計(jì)算機(jī)接口(PCI)、加速圖形端口(AGP)接口、現(xiàn)在被標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE1014標(biāo)準(zhǔn)的VME底板互連總線系統(tǒng)、小型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)接口(SCSI)、用于Apple Macintosh機(jī)型的NuBus高性能擴(kuò)展總線系統(tǒng)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(ISA)接口、擴(kuò)展工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)(EISA)接口、通用串行總線(USB)接口、現(xiàn)在被標(biāo)準(zhǔn)化為IEEE1394標(biāo)準(zhǔn)在計(jì)算機(jī)內(nèi)提供高速通訊和同步實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)的防火墻總線接口、以及其它開(kāi)放式或者專(zhuān)利接口。
接口440可以是任何適當(dāng)?shù)娘@示系統(tǒng)100和顯示設(shè)備之間的接口，它具有適當(dāng)?shù)膸捯员３謭D像不閃爍。
視頻信號(hào)電路410可以包括任何適當(dāng)?shù)挠糜诠芾砘蛘咛幚韽膱D形源110接收到的數(shù)據(jù)并且用于把數(shù)據(jù)傳送到幀緩沖器420的電路。例如視頻信號(hào)電路410可以是適當(dāng)?shù)膶?zhuān)利硬件或者可以是任何適當(dāng)?shù)目缮虡I(yè)利用的GPU。它可以是操縱API或者任何其它適當(dāng)?shù)挠布?、軟件或者二者的結(jié)合的計(jì)算機(jī)的圖形應(yīng)用程序。
幀緩沖器420最好是存儲(chǔ)設(shè)備的陣列，例如隨機(jī)訪存取儲(chǔ)器(RAM)，它為每一個(gè)要被顯示的像素存儲(chǔ)信息。信息最好包括，如坐標(biāo)(x，y，z)信息、和作為可選的顏色(例如紅，綠，藍(lán))信息、色度信息、亮度信息、alpha(透明度)信息、或者每一個(gè)像素的深度(z信息)、(統(tǒng)稱(chēng)為“像素?cái)?shù)據(jù)”)。幀緩沖器420可以是任何適當(dāng)?shù)挠糜诖鎯?chǔ)像素?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)設(shè)備。例如，幀緩沖器420可以是靜態(tài)RAM(SRAM)、動(dòng)態(tài)RAM(DRAM)、擴(kuò)充數(shù)據(jù)輸出RAM(EDORAM)、視頻RAM(VRAM)、窗口式RAM(WRAM)、多任務(wù)DRAM(MDRAM)、同步圖形RAM(SGRAM)、或者任何其它適當(dāng)?shù)拇诺摹㈦姶诺?、電光的、磁光的、或者其它的存?chǔ)介質(zhì)。
在一些具體實(shí)施方式
中，可以使用超過(guò)一種的幀緩沖器。在這些具體實(shí)施方式
中，要被顯示在共同的光學(xué)元件上的像素可以被存儲(chǔ)在共同的幀緩沖器中或者幀緩沖器的共同的節(jié)中。例如，該系統(tǒng)可以包括為系統(tǒng)的每一光學(xué)元件(舉例說(shuō)，光學(xué)元件115、120和125)設(shè)置的獨(dú)立的幀緩沖器。在此具體實(shí)施方式
中，幀緩沖器可基本上為相同的尺寸。獨(dú)立的幀緩沖器可以被邏輯地或者物理地描繪。例如圖4b中所示，每一個(gè)幀緩沖器占有獨(dú)立的物理存儲(chǔ)設(shè)備422、424和426。在另一個(gè)實(shí)施方式中，如圖4c所示，每一個(gè)幀緩沖器可占據(jù)相同的物理存儲(chǔ)緩沖器420，但是按分配給每一個(gè)幀緩沖器的存儲(chǔ)范圍430、432、434和436邏輯地描述。這樣的分配可以按照存儲(chǔ)負(fù)載在按需的基礎(chǔ)上靜態(tài)地或者動(dòng)態(tài)地完成。
2.幀緩沖器的工作在本發(fā)明的一些具體實(shí)施方式
中幀緩沖器可以工作在幾種可選擇的模式。在一些具體實(shí)施方式
中，這些模式可以包括投影模式、多路翻譯模式和直接光柵化模式。下面將就這些模式中的每一種進(jìn)行說(shuō)明。
A.投影模式廣義地講，當(dāng)在顯示器使用它自己的多平面幀緩沖器和/或當(dāng)使用利用二維幀緩沖器或者單平面幀緩沖器的常規(guī)視頻控制器是適當(dāng)?shù)幕蛘卟荒鼙苊鈺r(shí)，在這樣的應(yīng)用中，使用投影模式是適合的。使用這種方法，每一個(gè)要顯示的圖像被處理并被輸出到多平面幀緩沖器。該多平面幀緩沖器然后對(duì)接收到的數(shù)據(jù)執(zhí)行另外的工作，并且把數(shù)據(jù)變成由一系列不連續(xù)的、二維圖像組成的三維圖像顯示。因此，在此模式中，可以使用常規(guī)圖形源102和常規(guī)視頻控制器105。
1.在多平面幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元圖5a顯示了按照本發(fā)明的具體實(shí)施方式
在多平面幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的一種方法。在步驟500，要被顯示的圖像由視頻信號(hào)電路410產(chǎn)生。在此步驟中，2D圖像的像素?cái)?shù)據(jù)基于由圖形源102產(chǎn)生的API指令計(jì)算。2D圖像中的每一個(gè)像素?cái)?shù)據(jù)都包括顏色(例如紅、綠和藍(lán))和深度(z-坐標(biāo))信息。在一些具體實(shí)施方式
中，z值是范圍從0.0到1.0的浮點(diǎn)數(shù)。在步驟505和510中，讀2D圖像中每一像素的顏色和深度信息。在步驟215中，每一像素的Z值被變換到一個(gè)值，該值在等于光學(xué)元件數(shù)目(例如從0到光學(xué)元件數(shù)目-1)的范圍內(nèi)。該變換后的z值然后被用于步驟520中，從而計(jì)算出多平面幀緩沖器420的地址，在該地址存儲(chǔ)相應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)。然后在步驟525中，像素的顏色值(如果相關(guān)，和alpha值)被賦值給步驟520中計(jì)算得出的幀緩沖器420的存儲(chǔ)單元。
步驟515中使用的變換操作(scaling operation)可以是任何適當(dāng)?shù)淖儞Q操作。例如在一具體實(shí)施方式
中，z值可以簡(jiǎn)單地乘以圖畫(huà)元素的數(shù)目。然而，產(chǎn)生單一值的任何適當(dāng)?shù)淖儞Q函數(shù)(scaling function)都是可以被接受的。在其它的實(shí)施方式中，在VGA分辨率(例如640×480)顯示器上具有一個(gè)x、y、z位置的像素可以用下述函數(shù)計(jì)算Addr＝Nb/p*(x+640*y+640*480*zi)這里，Nb/p等于為每一像素存儲(chǔ)的信息的字節(jié)數(shù)，zi是步驟515中導(dǎo)出的已變換的z值的整數(shù)部分。
在其它具體實(shí)施方式
中，例如像這種，當(dāng)顯示器具有一個(gè)掃掠體積結(jié)構(gòu)時(shí)，使用另一種算法，數(shù)據(jù)可以被存儲(chǔ)在多平面幀緩沖器中。在這樣的系統(tǒng)中，使用圓柱坐標(biāo)(即，r，y’，θ)描述屏幕的一部分是比較理想的，比使用直角坐標(biāo)(即，x，y，z)要好。因此，在使用掃掠體積結(jié)構(gòu)的本發(fā)明的具體實(shí)施方式
中，按照?qǐng)A柱坐標(biāo)比按照直角坐標(biāo)讀出多平面幀緩沖器的存儲(chǔ)單元要好。使用已知的變換，圓柱坐標(biāo)可以被表達(dá)為直角坐標(biāo)x＝r*cosine(θ)，y＝y(tǒng)’，z＝r*s ine(θ)因此，在這樣的具體實(shí)施方式
中，多平面幀緩沖器中的存儲(chǔ)單元可以使用下列等式分配
Addr＝NB/p*(r*cosine(θ)+Nx*y’+Nx*Ny*r*sine(θ))這里，NB/p是為每一像素存儲(chǔ)的信息的字節(jié)數(shù)，Nx是幀緩沖器中x軸上的像素的數(shù)目，和Ny是幀緩沖器中y軸上的像素的數(shù)目。在另外一個(gè)具體實(shí)施方式
中，在多平面幀緩沖器中給像素?cái)?shù)據(jù)分配存儲(chǔ)位置并且在顯示之前被變換成圓柱坐標(biāo)。
2.去混疊、隱藏表面移除和alpha混合投影模式的另一方面是它提供了多平面去混疊。當(dāng)一個(gè)圖像被投影或者顯示在一個(gè)立體顯示器上時(shí)，在沿z方向的斜的或者彎曲的表面可能會(huì)出現(xiàn)鋸齒狀或者不連續(xù)。這可能是多個(gè)因素造成的。例如，產(chǎn)生的圖像可能抽樣不足或者顯示器可能具有數(shù)目不足的光學(xué)元件。多表面去混疊弄平了鋸齒狀的或者鋒利的邊緣，在z方向上產(chǎn)生更平滑的經(jīng)過(guò)補(bǔ)償?shù)耐庥^。使用多平面去混疊技術(shù)，變換后z值的小數(shù)部分(zf)可被用來(lái)計(jì)算相鄰像點(diǎn)中像素的顏色值。
圖5B顯示按照本發(fā)明的具體實(shí)施方式
的多平面去混疊的一種方法。在步驟530，讀z變換過(guò)的值的小數(shù)值(zf)。在步驟535和540，zf值被用于計(jì)算兩個(gè)色值，RGBnear和RGBfar。RGBnear值通過(guò)以(1-zf)乘那個(gè)像素的RGB值來(lái)計(jì)算，同時(shí)，RGBfar值通過(guò)以zf乘那個(gè)像素的RGB值來(lái)計(jì)算。在步驟545和550中，RGBnear和RGBfar被分別分配給對(duì)應(yīng)于zi和zi+1的幀緩沖器區(qū)域。完成多平面去混疊的其它這樣的方法在1999年4月14日提交的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?9/291,315，現(xiàn)在的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)＿＿(下文中“＿＿專(zhuān)利”)中有說(shuō)明，它在這里被全文引用。
3.傳輸翻譯數(shù)據(jù)(Rendered Data)到多平面幀緩沖器如上所述，當(dāng)使用投影模式時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)視頻控制器可以和置于顯示器中的多平面幀緩沖器一起使用。當(dāng)從視頻控制器到多平面幀緩沖器傳輸圖像數(shù)據(jù)時(shí)，需要額外的步驟。額外的步驟取決于使用的系統(tǒng)和硬件的類(lèi)型。
在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，在將數(shù)據(jù)傳輸?shù)斤@示器之前，所有的處理都已經(jīng)完成。如圖6a中所示，一旦視頻控制器602已經(jīng)產(chǎn)生出數(shù)據(jù)，它就會(huì)被傳送到多平面幀緩沖器610的本地拷貝605中。本地拷貝605可在位于圖形源102上的主存儲(chǔ)器中實(shí)現(xiàn)。另一種選擇是，如果視頻控制器105具有足夠大量的內(nèi)存，則本地拷貝605可以在視頻控制器中實(shí)現(xiàn)。一旦本地拷貝605被填滿，數(shù)據(jù)就可以塊傳送到多平面幀緩沖器610。
在另一具體實(shí)施方式
中，顯示器除了合并多平面幀緩沖器610以外也可以合并顯示視頻信號(hào)電路604。顯示視頻信號(hào)電路在結(jié)構(gòu)上可以和視頻信號(hào)電路410相似。如圖6b中所示，一旦一個(gè)單一的2D圖像的圖像數(shù)據(jù)已經(jīng)產(chǎn)生，它就會(huì)被傳送到位于顯示器中的顯示視頻信號(hào)電路604。通過(guò)顯示視頻信號(hào)電路進(jìn)行進(jìn)一步處理并把處理后的數(shù)據(jù)傳送到多平面幀緩沖器610。
還有另外一種具體實(shí)施方式
顯示在圖6c中。在此具體實(shí)施方式
中，多平面幀緩沖器610被放在顯示器中，并且被存儲(chǔ)映象到視頻控制器602。然后按一個(gè)像素接著一個(gè)像素完成處理并且直接傳送到多平面幀緩沖器610。
B.多路翻譯(Rendering)在本發(fā)明的另外一個(gè)具體實(shí)施方式
中，使用多路翻譯技術(shù)填充多平面幀緩沖器。此技術(shù)可被用于多平面幀緩沖器被集成到顯示器中的系統(tǒng)中，并且使用帶有小存儲(chǔ)空間的常規(guī)視頻控制器。
使用這樣的方法，通過(guò)計(jì)算機(jī)景像得以翻譯，對(duì)多平面顯示器的每一光學(xué)元件僅進(jìn)行一次。多路翻譯使多個(gè)圖像表面在顯示器內(nèi)不同的視角可見(jiàn)。也就是，當(dāng)離軸觀看時(shí)，圖像沒(méi)有“丟失”的部分。
圖5c顯示使用多路翻譯技術(shù)在多平面幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的一種方法。在步驟530，確定了一對(duì)軟件剪貼平面。該軟件剪貼平面把要被顯示的3D景像的部分限制在一個(gè)單一的光學(xué)元件上，使其余的3D景像不可見(jiàn)。一旦確定了剪貼平面，3D景像就會(huì)在步驟540被翻譯給二維幀緩沖器。在步驟545，最好執(zhí)行去混疊。去混疊可以使用任何適當(dāng)?shù)暮瘮?shù)來(lái)完成，例如模糊函數(shù)(fog function)。這種函數(shù)，舉例說(shuō)，在“＿＿＿專(zhuān)利”中有說(shuō)明。在步驟550中，翻譯的數(shù)據(jù)無(wú)需進(jìn)一步處理被讀出到幀緩沖器中。
在某種硬件系統(tǒng)中，景像片斷的多路翻譯不應(yīng)該比整個(gè)景像的單路翻譯花更多的時(shí)間。舉例說(shuō)，如果從視頻控制器105到多平面幀緩沖器的數(shù)據(jù)傳送足夠塊，則50個(gè)1/50景像的翻譯應(yīng)該和翻譯整個(gè)景像花大致相同的時(shí)間量。
C.直接光柵化在本發(fā)明的另一具體實(shí)施方式
中，使用直接光柵化技術(shù)填充多平面幀緩沖器。在一些具體實(shí)施方式
中，該技術(shù)可被用于包括一能產(chǎn)生多平面3D圖像的視頻控制器的系統(tǒng)中，該多平面3D圖像不同于常規(guī)視頻控制器產(chǎn)生的二維圖像。因此，使用這種技術(shù)，一個(gè)圖像可以被離軸觀看而不會(huì)發(fā)生表面斷裂或者損失質(zhì)量。另外，在一個(gè)優(yōu)選的具體實(shí)施方式
中，包含有一個(gè)合并了專(zhuān)門(mén)的光柵化處理器和/或多平面幀緩沖器的非常規(guī)視頻控制器105。如上所述，多平面幀緩沖器或者物理上或者邏輯上被分區(qū)，每一分區(qū)對(duì)應(yīng)于一個(gè)特定的光學(xué)元件。
1.在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元圖5d顯示按照本發(fā)明的直接光柵化處理的一個(gè)具體實(shí)施方式
。在步驟570，計(jì)算片斷信息。如上所述，片斷信息可包括由多邊形圖元定義的每一像素的RGB值。同樣如上所述，當(dāng)像素?cái)?shù)據(jù)被從表面圖元的頂點(diǎn)信息處理出時(shí)，片斷信息被計(jì)算。在步驟572，為計(jì)算出的片斷計(jì)算多平面幀緩沖器中的存儲(chǔ)單元。這可以以任何適當(dāng)?shù)男问酵瓿?，其中x、y和z坐標(biāo)被用來(lái)至少部分確定存儲(chǔ)地址。在一些具體實(shí)施方式
中，例如，當(dāng)3D圖像的平面分辨率為640像素乘480像素時(shí)，該地址可以使用下列等式中的任一個(gè)來(lái)計(jì)算Addr＝Nb/p*(x+640*y+640*480*zi)Addr＝NB/p*(r*cosine(θ)+Nx*y’+Nx*Ny*r*sine(θ))這些等式的細(xì)節(jié)已經(jīng)在上述的投影模式章節(jié)中進(jìn)行了說(shuō)明。
在步驟574，執(zhí)行深度測(cè)試。如果一個(gè)像素位于先前處理過(guò)的不透明像素的后面(即，在更高的z)，則新像素不可見(jiàn)并且相應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)可以被放棄。如果該像素不是在一個(gè)不透明像素之后，則新像素可見(jiàn)并且保留相應(yīng)的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步的處理。
在步驟574，在圖像片斷上執(zhí)行去混疊。在一個(gè)具體實(shí)施方式
中，z值的小數(shù)部分被用于計(jì)算相鄰像素的RGB值。這樣一個(gè)函數(shù)的例子公開(kāi)在“＿＿專(zhuān)利”中，并且如上所述。然而任何適當(dāng)?shù)娜セ殳B函數(shù)都可以被使用。
可以選擇的是，在步驟576，在多平面圖像上執(zhí)行alpha混合。任何適當(dāng)?shù)腶lpha混合技術(shù)都可以被使用，例如像上述常規(guī)的alpha混合。另一種選擇，在多平面幀緩沖器中，如果位于一個(gè)新像素后(即，在相同的x、y位置而較大的z位置)的像素可以通過(guò)新前景像素被看到(即，該新前景像素是半透明的)，則位于該新前景像素后的像素的亮度和/或顏色可以被修改。例如，背景像素的亮度和/或顏色可以依照前景像素的alpha值修改。
2.傳送數(shù)據(jù)給多平面幀緩沖器如在投影模式中，按照要使用的系統(tǒng)和硬件的類(lèi)型，翻譯的數(shù)據(jù)可以以各種形式被處理并且被傳送到顯示器。
圖6d顯示了傳送數(shù)據(jù)給多平面幀緩沖器的第一種方法。此方法適用于視頻控制器和顯示器都合并一個(gè)多平面幀緩沖器的情況。在此方法中，翻譯和處理后的數(shù)據(jù)從視頻控制器602的多平面幀緩沖器610塊傳送到顯示器的多平面幀緩沖器612。
圖6e顯示了傳送數(shù)據(jù)給多平面幀緩沖器的另一種方法。此方法適用于顯示器620沒(méi)有合并一個(gè)多平面幀緩沖器的情況(例如，幀緩沖器被合并入視頻控制器602中)。在此方法中，多平面幀緩沖器610的內(nèi)容可被用于利用一高帶寬接口622直接驅(qū)動(dòng)顯示器。該接口可以是任何適當(dāng)?shù)膫鬏敂?shù)據(jù)的帶寬，從而提供無(wú)閃爍的圖像。
最后，視頻控制器的部分可以置入圖形源102中，同時(shí)其它部分置入顯示器中。這如圖6f中所示。在這種情況下，多平面幀緩沖器610被集成入顯示器中。來(lái)自視頻控制器602的雙向地址和數(shù)據(jù)總線可以被包含作為接口624的一部分。
這樣就提供了三維圖像的光柵化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會(huì)意識(shí)到，本發(fā)明可以以不同于所述具體實(shí)施方式
的方法實(shí)現(xiàn)，所述的具體實(shí)施方式
用于解釋而不是限制本發(fā)明，并且本發(fā)明僅由所附權(quán)利要求加以限定。
權(quán)利要求
1.一種顯示三維圖像的方法，包括為多個(gè)像素產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)，該三維圖像數(shù)據(jù)包括(x，y，z)坐標(biāo)和顏色信息，其特征在于，z坐標(biāo)信息表示圖像深度信息；和按照z坐標(biāo)信息在幀緩沖器中的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)三維圖像數(shù)據(jù)。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括讀z坐標(biāo)信息；在對(duì)應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)即將要顯示在上面的顯示元件的數(shù)目的范圍內(nèi)變換z坐標(biāo)信息；和以變換后的z坐標(biāo)信息為基礎(chǔ)為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括在第一存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第一像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；和在第二存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第二像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；其中，和所述第一像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息基本上相似于和所述第二像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息，并且所述第一存儲(chǔ)單元在邏輯上非常接近所述第二存儲(chǔ)單元。
4.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括在邏輯上基本接近的幀緩沖器的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)具有基本相同的z坐標(biāo)信息的圖像數(shù)據(jù)。
5.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括在具有可設(shè)定(x，y，z)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像。
6.權(quán)利要求5的方法，其特征在于，存儲(chǔ)進(jìn)一步還包括按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元Addr＝Nb/p*(x+Nx*y+Nx*Ny*zi)其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，Nb/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
7.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括在具有可設(shè)定(r，y’，theta)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像。
8.權(quán)利要求7的方法，其特征在于，存儲(chǔ)進(jìn)一步還包括按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元，所述等式為Addr＝NB/p*(r*cosine(theta)+Nx*y’+Nx*Ny*r*sine(theta))其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，NB/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
9.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括提供至少和所述幀緩沖器一樣大小的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器；和在單一操作中將所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容傳送至所述幀緩沖器。
10.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)的一部分填充所述第一存儲(chǔ)器；傳送所述第一存儲(chǔ)器的內(nèi)容到第二存儲(chǔ)器；光柵化三維圖像數(shù)據(jù)；和傳送第二存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器。
11.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，存儲(chǔ)包括提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器；和傳送所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器。
12.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括按照z坐標(biāo)信息傳送所述三維圖像數(shù)據(jù)到一個(gè)顯示器。
13.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步還包括透明度信息和亮度信息。
14.權(quán)利要求13的方法，進(jìn)一步還包括以第二像素的透明度信息為基礎(chǔ)調(diào)整第一像素的亮度信息和顏色信息之一。
15.權(quán)利要求14的方法，其特征在于，和所述第一像素有關(guān)的z值大于和所述第二像素有關(guān)的z值。
16.權(quán)利要求1的方法，進(jìn)一步還包括在三維立體顯示器上顯示圖像。
17.權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述三維立體顯示器包括其上顯示圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)平面。
18.權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述三維立體顯示器包括多個(gè)自發(fā)光光學(xué)元件。
19.權(quán)利要求16的方法，其特征在于，所述三維立體顯示器是一個(gè)掃掠體積顯示器(swept-volume display)。
20.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，產(chǎn)生包括以個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)。
21.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，產(chǎn)生包括把對(duì)應(yīng)于三維圖像的數(shù)據(jù)變換成對(duì)應(yīng)于所述三維圖像的多個(gè)二維剖面圖像的數(shù)據(jù)。
22.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，產(chǎn)生包括使用應(yīng)用程序接口調(diào)用產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)。
23.權(quán)利要求1的方法，其特征在于，產(chǎn)生包括產(chǎn)生表示多個(gè)定義三維圖像的幾何圖元的數(shù)據(jù)。
24.一個(gè)顯示三維圖像的系統(tǒng)，包括為多個(gè)像素產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)的裝置，該三維圖像數(shù)據(jù)包括(x，y，z)坐標(biāo)和顏色信息，其中，z坐標(biāo)信息表示圖像深度信息；和按照z坐標(biāo)信息把三維圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在幀緩沖器中的存儲(chǔ)單元的裝置。
25.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，用于存儲(chǔ)的裝置包括讀z坐標(biāo)信息的裝置；在對(duì)應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)即將要顯示在上面的顯示元件的數(shù)目的范圍內(nèi)變換z坐標(biāo)信息的裝置；和以變換后的z坐標(biāo)信息為基礎(chǔ)為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的裝置。
26.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括在第一存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第一像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的裝置；和在第二存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第二像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)的裝置；其中，和所述第一像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息基本上相似于和所述第二像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息，并且所述第一存儲(chǔ)單元在邏輯上非常接近所述第二存儲(chǔ)單元。
27.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括在邏輯上基本接近的幀緩沖器的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)具有基本相同的z坐標(biāo)信息的圖像數(shù)據(jù)的裝置。
28.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，進(jìn)一步還包括在具有可設(shè)定(x，y，z)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像的裝置。
29.權(quán)利要求28的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的裝置，所述等式為Addr＝Nb/p*(x+Nx*y+Nx*Ny*zi)其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，Nb/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
30.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，進(jìn)一步還包括在具有可設(shè)定(r，y’，theta)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像的裝置。
31.權(quán)利要求30的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元的裝置，所述等式為Addr＝NB/p*(r*cosine(theta)+Nx*y’+Nx*Ny*r*sine(theta))其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，NB/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
32.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括提供至少和所述幀緩沖器一樣大小的第一存儲(chǔ)器的裝置；用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器的裝置；和在單一操作中將所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容傳送至所述幀緩沖器的裝置。
33.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括用于提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器的裝置；用于用三維圖像數(shù)據(jù)的一部分填充所述第一存儲(chǔ)器的裝置；用于傳送所述第一存儲(chǔ)器的內(nèi)容到第二存儲(chǔ)器的裝置；用于光柵化三維圖像數(shù)據(jù)的裝置；和用于傳送第二存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器中的裝置。
34.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于存儲(chǔ)的裝置包括用于提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器的裝置；用于用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器的裝置；和用于傳送所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器的裝置。
35.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，進(jìn)一步還包括按照z坐標(biāo)信息傳送所述三維圖像數(shù)據(jù)到一個(gè)顯示器的裝置。
36.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步還包括透明度信息和亮度信息。
37.權(quán)利要求36的系統(tǒng)，進(jìn)一步還包括用于以第二像素的透明度信息為基礎(chǔ)調(diào)整第一像素的亮度信息和顏色信息之一的裝置。
38.權(quán)利要求37的系統(tǒng)，其特征在于，和所述第一像素有關(guān)的z值大于和所述第二像素有關(guān)的z值。
39.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，進(jìn)一步還包括在三維立體顯示器上顯示圖像的裝置。
40.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器包括其上顯示圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)平面。
41.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器包括多個(gè)自發(fā)光光學(xué)元件。
42.權(quán)利要求39的系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器是一個(gè)掃掠體積顯示器。
43.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于產(chǎn)生的裝置包括以個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)的裝置。
44.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于把對(duì)應(yīng)于三維圖像的數(shù)據(jù)變換成對(duì)應(yīng)于所述三維圖像的多個(gè)二維剖面圖像的裝置。
45.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于使用應(yīng)用程序接口調(diào)用產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)的裝置。
46.權(quán)利要求24的系統(tǒng)，其特征在于，所述用于產(chǎn)生的裝置包括用于產(chǎn)生表示多個(gè)定義三維圖像的幾何圖元的數(shù)據(jù)的裝置。
47.一種三維顯示系統(tǒng)包括一幀緩沖器和一微處理器，被編制程序用以為多個(gè)像素產(chǎn)生三維圖像數(shù)據(jù)，該三維圖像數(shù)據(jù)包括(x，y，z)坐標(biāo)和顏色信息，其特征在于，z坐標(biāo)信息表示圖像深度信息；和按照z坐標(biāo)信息在幀緩沖器中的存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)三維圖像數(shù)據(jù)。
48.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便讀z坐標(biāo)信息；在對(duì)應(yīng)于圖像數(shù)據(jù)即將要顯示在上面的顯示元件的數(shù)目的范圍內(nèi)變換z坐標(biāo)信息；和以變換后的z坐標(biāo)信息為基礎(chǔ)為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元。
49.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便在第一存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第一像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；和在第二存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)和第二像素有關(guān)的圖像數(shù)據(jù)；其中，和所述第一像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息基本上相似于和所述第二像素有關(guān)的z坐標(biāo)信息，并且所述第一存儲(chǔ)單元在邏輯上非常接近所述第二存儲(chǔ)單元。
50.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便在邏輯上基本接近的幀緩沖器的存儲(chǔ)單元中存儲(chǔ)具有基本相同的z坐標(biāo)信息的圖像數(shù)據(jù)。
51.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便在具有可設(shè)定(x，y，z)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像。
52.權(quán)利要求51的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元，所述等式為Addr＝Nb/p*(x+Nx*y+Nx*Ny*zi)其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，Nb/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
53.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便在具有可設(shè)定(r，y’，theta)坐標(biāo)的顯示器上顯示圖像。
54.權(quán)利要求53的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便按照下述等式為三維圖像數(shù)據(jù)在幀緩沖器中分配存儲(chǔ)單元，所述等式為Addr＝NB/p*(r*cosine(theta)+Nx*y’+Nx*Ny*r*sine(theta))其中，Addr是幀緩沖器中分配的存儲(chǔ)單元，NB/p是為每一像素存儲(chǔ)信息的字節(jié)數(shù)，Nx是沿顯示器x方向上的像素?cái)?shù)，Ny是沿顯示器y方向上的像素?cái)?shù)，和zi是變換后的z坐標(biāo)值的整數(shù)部分。
55.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便提供至少和所述幀緩沖器一樣大小的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器；和在單一操作中將所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容傳送至所述幀緩沖器。
56.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)的一部分填充所述第一存儲(chǔ)器；傳送所述第一存儲(chǔ)器的內(nèi)容到第二存儲(chǔ)器；光柵化三維圖像數(shù)據(jù)；和傳送第二存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器。
57.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便提供小于所述幀緩沖器的第一存儲(chǔ)器；用三維圖像數(shù)據(jù)填充所述第一存儲(chǔ)器；和傳送所述第一存儲(chǔ)單元的內(nèi)容到所述幀緩沖器。
58.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便按照z坐標(biāo)信息傳送所述三維圖像數(shù)據(jù)到一個(gè)顯示器。
59.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步還包括透明度信息和亮度信息。
60.權(quán)利要求59的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便以第二像素的透明度信息為基礎(chǔ)調(diào)整第一像素的亮度信息和顏色信息之一。
61.權(quán)利要求60的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，和所述第一像素有關(guān)的z值大于和所述第二像素有關(guān)的z值。
62.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便在三維立體顯示器上顯示圖像。
63.權(quán)利要求62的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器包括其上顯示圖像數(shù)據(jù)的多個(gè)平面。
64.權(quán)利要求62的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器包括多個(gè)自發(fā)光光學(xué)元件。
65.權(quán)利要求62的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述三維立體顯示器是一個(gè)掃掠體積顯示器。
66.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便以個(gè)人計(jì)算機(jī)產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)。
67.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便把對(duì)應(yīng)于三維圖像的數(shù)據(jù)變換成對(duì)應(yīng)于所述三維圖像的多個(gè)二維剖面圖像的數(shù)據(jù)。
68.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便使用應(yīng)用程序接口調(diào)用產(chǎn)生所述三維圖像數(shù)據(jù)。
69.權(quán)利要求47的三維顯示系統(tǒng)，其特征在于，所述微處理器進(jìn)一步被編制程序以便產(chǎn)生表示多個(gè)定義三維圖像的幾何圖元的數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種三維圖像光柵化方法，其中，至少包括(x，y，z)坐標(biāo)和顏色信息的三維圖像數(shù)據(jù)，按照z坐標(biāo)信息，被產(chǎn)生、組織，并存儲(chǔ)在一個(gè)或者多個(gè)幀緩沖器的存儲(chǔ)單元。
文檔編號(hào)G06T15/40GK1489753SQ01822711
公開(kāi)日2004年4月14日 申請(qǐng)日期2001年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月18日
發(fā)明者阿蘭·薩立文, 約翰·T·斯納弗, T 斯納弗, 阿蘭 薩立文 申請(qǐng)人:阿蘭·薩立文, 約翰·T·斯納弗, 阿蘭 薩立文