專利名稱：用于在計算機屏幕上顯示對象的方法、裝置和程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計算機程序和系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及用于在計算機屏幕上顯示對象的方 法。
背景技術(shù)：
已知計算機輔助技術(shù)包括計算機輔助設(shè)計或CAD，其涉及用于創(chuàng)作產(chǎn)品設(shè)計的軟 件解決方案。類似地，CAE是計算機輔助工程的縮寫形式，例如其涉及用于仿真未來產(chǎn)品的 物理行為的軟件解決方案。CAM是指計算機輔助制造并且通常包括用于定義制造過程和操 作的軟件解決方案。市場上提供有許多系統(tǒng)和程序用于形成產(chǎn)品的對象(零件)或?qū)ο蟮慕M件的設(shè) 計，例如由Dassault Systemes提供的商標(biāo)為CATIA的系統(tǒng)。這些CAD系統(tǒng)允許用戶構(gòu)建 和操控對象或?qū)ο蟮慕M件的復(fù)雜的三維(3D)模型。因而，CAD系統(tǒng)使用邊或線，在特定情況 下使用面，來提供模型化對象的表示?？梢砸愿鞣N方式來表示線或邊，例如非均勻有理B樣 條(NURBQ。這些CAD系統(tǒng)將零件或零件的組件管理為模型化對象，所述模型化對象大體上 是規(guī)范的幾何形狀。特別地，CAD文件包含根據(jù)其生成幾何形狀的規(guī)范，這些規(guī)范又允許生 成表示?？梢詫缀涡螤詈捅硎敬鎯υ趩蝹€或多個CAD文件中。CAD系統(tǒng)包括圖形工具，其 用以將模型化對象表示給設(shè)計者；這些工具專門用于復(fù)雜對象的顯示——對于每個零件， 在CAD系統(tǒng)中表示對象的文件的通常大小為一兆字節(jié)的范圍，并且組件可以包括數(shù)千個零 件。CAD系統(tǒng)管理對象模型，這些對象模型存儲在電子文件中。在計算機輔助技術(shù)中，當(dāng)考慮到技術(shù)的效率時，圖形用戶界面(GUI)發(fā)揮重要的 作用。對對象進行操控和/或?qū)Ш剿璧拇蟛糠植僮骺梢杂捎脩?例如，設(shè)計人員)在GUI 上執(zhí)行。特別地，用戶可以創(chuàng)建、修改和刪除形成產(chǎn)品的對象，并且還可以對產(chǎn)品進行探究 以便例如經(jīng)由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來理解對象如何相互關(guān)聯(lián)。傳統(tǒng)上，這些操作是通過位于⑶I側(cè)邊 的專用菜單和圖標(biāo)來執(zhí)行的。最近，諸如CATIA之類的CAD系統(tǒng)允許在產(chǎn)品表示的附近調(diào) 用這些功能。設(shè)計人員不再需要向菜單和圖標(biāo)移動鼠標(biāo)。由此在鼠標(biāo)的觸及范圍之內(nèi)能夠 進行操作。此外，所述操作以語義進行對于設(shè)計人員所選擇的給定操作，CAD系統(tǒng)可以根 據(jù)之前所選擇操作而仍然在鼠標(biāo)附近向設(shè)計人員提出設(shè)計人員可能選擇的一組新的操作。產(chǎn)品生命周期管理(PLM)解決方案也是已知的，其是指通過擴展型企業(yè)的概念來 幫助公司從產(chǎn)品概念階段到產(chǎn)品生命終止期間共享產(chǎn)品數(shù)據(jù)、應(yīng)用共用處理并利用全體的 知識來進行產(chǎn)品開發(fā)的商業(yè)策略。通過包括參與者(公司部門、商業(yè)伙伴、供應(yīng)商、原始設(shè) 備制造商(OEM)和消費者)，PLM可以允許該網(wǎng)絡(luò)作為單個實體工作以對產(chǎn)品和處理進行構(gòu) 思、設(shè)計、構(gòu)建和支持。一些PLM解決方案使得例如可能通過創(chuàng)建數(shù)字模型(產(chǎn)品的3D圖形模型)來設(shè) 計和開發(fā)產(chǎn)品。可以首先使用適當(dāng)?shù)膽?yīng)用來定義和仿真數(shù)字產(chǎn)品。接著，可以定義并建模 精益的(lean)數(shù)字制造過程。Dassaults Systemes (以 CATIA、EN0VIA 和 DELMIA 為商標(biāo))所提供的 PLM 解決方案提供了組織產(chǎn)品工程知識的工程中心(Hub)，管理制造工程知識的制造中心，以及使得企 業(yè)能夠整合并連接到工程中心和制造中心的企業(yè)中心。系統(tǒng)共同地提供了鏈接產(chǎn)品、處理、 資源的開放式對象模型，以使得能夠進行動態(tài)的、基于知識的產(chǎn)品創(chuàng)建和決策支持，這使得 進行優(yōu)化的產(chǎn)品定義、制造準(zhǔn)備、生產(chǎn)和服務(wù)。這樣的PLM解決方案包括產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)庫。所述數(shù)據(jù)庫包括一組文本數(shù)據(jù)以及 所述數(shù)據(jù)之間的關(guān)系。典型地，數(shù)據(jù)包括與產(chǎn)品相關(guān)的技術(shù)數(shù)據(jù)，所述數(shù)據(jù)以數(shù)據(jù)層次進行 排序并且被索弓I為能夠進行檢索。所述數(shù)據(jù)代表模型化對象，所述模型化對象通常是模型 化產(chǎn)品和處理。包括產(chǎn)品配置、處理知識以及資源信息的產(chǎn)品生命周期信息通常意圖以協(xié)作方式 進行編輯。如以上所看到的，當(dāng)今，針對模型化對象的大多數(shù)操作都在CAD系統(tǒng)上以圖形方 式來執(zhí)行。因此，表示所述模型化對象就起到重要的作用。模型化對象的顯示是計算所述 模型化對象的圖像的處理的結(jié)果；該處理被稱作渲染。因此，渲染是創(chuàng)建所要顯示的模型化 對象的圖像的動作，并且所述圖像是渲染的結(jié)果。因此，術(shù)語“計算”圖像和“渲染”圖像是 同義詞。已經(jīng)開發(fā)出若干種渲染方法并且由CAD系統(tǒng)來實現(xiàn)。一些方法適用于真實感 (photo-realistic)渲染，而其它方法便于實時渲染。在真實感渲染中，光線跟蹤渲染(也 稱作光線跟蹤)被CAD系統(tǒng)所廣泛實現(xiàn)。光線跟蹤在于通過跟蹤光通過圖像平面中像素的 路徑而生成圖像。特別地，光線跟蹤允許優(yōu)于其它渲染方法進行光照的真實感仿真，并且諸 如反射和陰影之類的效果是光線跟蹤渲染的自然結(jié)果。然而，光線跟蹤的缺陷在于渲染并非實時執(zhí)行該方法無法確定完全實現(xiàn)對圖像 的渲染的最終期限。實際上，如果CAD系統(tǒng)可以每秒鐘計算至少10幅圖像就可以認(rèn)為CAD 場景是實時計算的。然而，當(dāng)前的計算機硬件并非總是強大到足以允許實時計算整個圖像。 實際上，圖像可能包括數(shù)百個高級視覺效果，諸如但不限于反射、陰影、高光、放大(blow) 等；每種高級視覺效果都需要計算資源，例如CPU和GPU的計算資源。結(jié)果，由于CAD系統(tǒng) 的資源有限，在視覺效果計算的開始及其結(jié)束之間可能會出現(xiàn)等待時間。結(jié)果，圖像的顯示 就不是瞬時或?qū)崟r的，由于在CAD系統(tǒng)和設(shè)計人員之間缺乏互動，所以這對于設(shè)計人員而 言是麻煩的。為了處理這一問題，已經(jīng)開發(fā)了若干種技術(shù)。一種經(jīng)典技術(shù)在于在所顯示的模型 化對象和設(shè)計人員的交互期間使得視覺渲染自動退化。取代顯示具有全部效果的模型化對 象的圖像的是，顯示退化圖像。所述退化圖像是顯示正進行中的基礎(chǔ)圖像。與此同時，系統(tǒng) 檢查設(shè)計人員是否仍然在與所顯示的模型化對象進行交互并且計算視覺效果。一旦經(jīng)過了 預(yù)定時間，在此期間設(shè)計人員未與模型化對象進行交互，就接著顯示包括全部效果的新圖 像。順便提到地，所述預(yù)定時間可以為零，例如只要用戶一放開鼠標(biāo)就顯示新圖像。該經(jīng)典 技術(shù)包括兩種渲染模式第一種為所顯示圖像不包括任何視覺效果的退化渲染；第二種為 所顯示圖像包括全部視覺效果的最終渲染。然而，所述經(jīng)典技術(shù)具有若干缺陷。特別地，退化和最終圖像之間的轉(zhuǎn)換是突然 的，這對于設(shè)計人員而言并不符合人體工學(xué)并且會弓I起視覺不適。此外，設(shè)計人員不具有任 何與視覺效果的計算進程相關(guān)的反饋。因此，在CAD系統(tǒng)上執(zhí)行的操控和導(dǎo)航缺乏連貫性設(shè)計人員處于等待狀態(tài)之中。已經(jīng)開發(fā)了若干種技術(shù)以便對退化圖像和最終圖像之間的轉(zhuǎn)
換進行管理。第一種方法在于顯示進度條。進度條是⑶I中用來傳達任務(wù)進度的組件，所述任 務(wù)諸如下載、文件傳輸或計算。因此，設(shè)計人員能夠以圖形方式估計最終圖像計算結(jié)束之前 的剩余時間。然而，最終圖像的顯示仍然是突然的，并且其相關(guān)的視覺不適并沒有被避免。 此外，由于設(shè)計人員在獲得最終圖像的顯示之前必須等待最終圖像計算結(jié)束，因此CAD系 統(tǒng)和設(shè)計人員之間的交互并沒有得到改善。第二種方法在于從模型化對象的退化圖像開始逐步構(gòu)建最終圖像。為此，連續(xù)計 算并顯示退化圖像和最終圖像之間的轉(zhuǎn)換圖像。轉(zhuǎn)換圖像是與之前所顯示的圖像相比包括 至少一個提高的視覺效果的圖像。一旦最后的圖像為最終圖像，該過程停止，也就是說，所 述最后的圖像包括全部的完整效果。因此，退化圖像的質(zhì)量得以逐步提高，直至執(zhí)行了完整 視覺效果的計算。結(jié)果，設(shè)計人員能夠看到質(zhì)量逐漸提高，直至最終圖像得以顯示。然而，盡管顯示了轉(zhuǎn)換圖像，但是退化圖像和最終圖像之間的轉(zhuǎn)換仍然是劇烈且 突然的。因此，設(shè)計人員在觀看退化圖像和最終圖像之間的轉(zhuǎn)換時會感到視覺不適。因此，根據(jù)以上簡短討論的現(xiàn)有解決方案的局限，需要一種用于在計算機上顯示 對象的改進方法，其提升用戶的視覺舒適度。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供了用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機實現(xiàn)的方法，所述方 法包括步驟計算(S20)第一圖像；顯示(S30)所述第一圖像；重復(fù)以下步驟k次-計算(S40)第η轉(zhuǎn)換圖像；-通過將所述第一圖像與所述第η轉(zhuǎn)換圖像進行合并來計算(S60)第η合并圖像， 所述第一圖像與所述第η轉(zhuǎn)換圖像被加權(quán)；以及-顯示(S70)所述第η合并圖像；其中，η的范圍從1至k，η和k為正整數(shù)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以包括一個或多個以下特征-從第(n-1)轉(zhuǎn)換圖像開始計算第η轉(zhuǎn)換圖像(S40)；-計算第η合并圖像的步驟(S60)通過函數(shù)f來進行，其中所述第一圖像和所述第 η轉(zhuǎn)換圖像的像素是所述函數(shù)f的變量；-所述第一圖像和所述第η轉(zhuǎn)換圖像通過作為加權(quán)函數(shù)的函數(shù)f來加權(quán)；-加權(quán)函數(shù)f定義如下f (ImDeg, Imlrans(η), η) = α (η) · Imlrans(η) + (1-α (η)) · Im1^g ；并且其中，Imlteg 是 所計算的第一圖像，Imftans(Ii)是所計算的第η轉(zhuǎn)換圖像，且α (η)是范圍從0到1且具有η 作為變量的函數(shù)；-在重復(fù)步驟，選擇k以滿足結(jié)束準(zhǔn)則；-所述結(jié)束準(zhǔn)則在所顯示的合并圖像為最終圖像時被滿足；_k被缺省選擇或者由用戶選擇。本發(fā)明還提出了一種用于在計算機屏幕上顯示對象的裝置，所述裝置包括用于實 現(xiàn)所述方法的步驟的模塊。本發(fā)明還涉及一種存儲于計算機可讀介質(zhì)上的用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機程序，所述計算機程序包括使得計算機執(zhí)行所述方法的步驟的代碼模塊。


現(xiàn)在將通過非限定性示例并且參見附圖對實施本發(fā)明的系統(tǒng)進行描述，其中圖1是CAD系統(tǒng)中典型⑶I的示意圖；圖2是本領(lǐng)域已知的連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換的示例；圖3是用于執(zhí)行本發(fā)明的在計算機屏幕上顯示對象的方法的流程圖；圖4是可用于執(zhí)行本發(fā)明的函數(shù)的圖形表示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換的示例；圖6是適于執(zhí)行本發(fā)明的客戶端工作站架構(gòu)的示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明致力于用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機實現(xiàn)的方法。根據(jù)本發(fā)明的 方法旨在改善用戶的視覺舒適度。特別地，本發(fā)明的目的之一是提升對象的低質(zhì)量圖像和 高質(zhì)量圖像之間的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明的方法的初始步驟為計算第一圖像，這也就是說渲染第一圖像。典型地，所 述第一圖像為退化圖像。退化圖像是不包括任何非實時視覺效果的圖像。也就是說，無法 在時限內(nèi)計算的視覺效果，所述時限可以根據(jù)CAD系統(tǒng)而變化。因此，對象的退化圖像可以 被看作對象的顯示正在進行中圖像。接著，例如在CAD系統(tǒng)的⑶I上顯示第一圖像。該圖 像是可以為三維(3D)模型化對象的對象表示。接下來，重復(fù)以下步驟k次1)計算第η轉(zhuǎn) 換圖像。實際上，所述第η轉(zhuǎn)換圖像是與第(η-1)轉(zhuǎn)換圖像相比包括至少一個提高的視覺 效果的圖像。2~)通過將所述第一圖像與所述第η轉(zhuǎn)換圖像進行合并來計算第η合并圖像。 所述第一圖像與第η轉(zhuǎn)換圖像被加權(quán)，并且因此，所述第一圖像與第η轉(zhuǎn)換圖像在計算合并 圖像時具有較大或較小的影響。3) —旦所述合并圖像已經(jīng)被計算(或渲染)，則顯示所述 第η合并圖像。這些步驟1)、2)和3)被重復(fù)k次，其中k為正整數(shù)。此外，η為范圍處于 區(qū)間[1 ；k]中的正整數(shù)。參見圖1，作為示例的圖形用戶界面(或GUI) 100可以為典型的CAD類界面，其具 有標(biāo)準(zhǔn)菜單欄110、120，以及底部和側(cè)邊工具欄140、150。如本領(lǐng)域已知的，這樣的菜單和 工具欄包含一組用戶可選擇的圖標(biāo)，每個圖標(biāo)與一個或多個操作或功能相關(guān)聯(lián)。這些圖標(biāo)中的一些與軟件工具相關(guān)聯(lián)，這些軟件工具適于對諸如在⑶I 100中所 顯示的模型化產(chǎn)品200或產(chǎn)品200的零件進行編輯和/或工作。在以下描述中，出于簡要 的原因，“產(chǎn)品”、“零件”、“組件”等可被稱作“零件”。注意，“零件”的概念實際上可以被一 般化為“對象”的概念，其中對象可以僅僅是所設(shè)計產(chǎn)品的“物理”零件，或者更一般地，其 可以是參與設(shè)計過程的任何軟件工具(但是并不一定處于最終產(chǎn)品“之中”)。所述軟件工具可以被分組為工作臺。每個工作臺包括軟件工具的子集。特別地， 一個工作臺是編輯工作臺，適用于對模型化產(chǎn)品200的幾何特征進行編輯。在操作中，設(shè)計 人員例如可以預(yù)先選擇對象200的一部分，并且接著通過選擇適當(dāng)?shù)膱D標(biāo)開始操作(例如， 改變大小、顏色等)或編輯幾何約束。例如，典型的CAD操作為對在屏幕上所顯示的3D模 型化對象的沖孔或者折疊進行建模。
此外，可以在⑶I 100中所顯示的模型化產(chǎn)品200或產(chǎn)品200的零件附近直接選 擇一個或多個操作或功能。為此，與操作或功能相關(guān)聯(lián)的用戶可選擇圖標(biāo)170可以出現(xiàn)在 選擇器160附近，所述選擇器160例如為諸如鼠標(biāo)之類的觸覺設(shè)備的光標(biāo)。用戶可以使得光 標(biāo)160在圖標(biāo)170上方通過，作為響應(yīng)，這顯示一組圖標(biāo)180。用戶接著選擇該組圖標(biāo)180 中的一個圖標(biāo)以便執(zhí)行與所選擇圖標(biāo)相關(guān)聯(lián)的功能。此外，該組圖標(biāo)180以語義進行，也就 是說，該組圖標(biāo)180由CAD系統(tǒng)根據(jù)假定用戶接下來所要執(zhí)行的操作而提出。例如，⑶I可以顯示與所顯示產(chǎn)品200相關(guān)的數(shù)據(jù)250。在圖1的示例中，被顯示 為“特征樹”的數(shù)據(jù)250及其3D表示200與包括剎車鉗和剎車盤的剎車組件有關(guān)。⑶I還 可以示出各種類型的圖形工具130、160，例如用于便利對象的3D定向，用于觸發(fā)對所編輯 產(chǎn)品的操作的仿真，或者渲染所顯示產(chǎn)品200的各種屬性。圖2描繪了本領(lǐng)域已知的連續(xù)圖像轉(zhuǎn)換的典型示例。如參見圖1所描述的，在⑶I 內(nèi)表示球體沈的連續(xù)表示20、21、22、23、M和25。連續(xù)表示21、22、23、M和25顯示了在 每個連續(xù)表示21、22、23、對和25之間逐漸計算(并由此提高)的非實時視覺效果(平滑 陰影)。在第一圖像20中，顯示了球體沈的退化圖像。在所述退化圖像中表示了一些視覺 效果。接著，計算視覺效果(平滑陰影)以便將其添加到所述退化圖像上。為此，計算并顯 示第一轉(zhuǎn)換圖像21。該第一轉(zhuǎn)換圖像21包括視覺效果的第一中間表示27。換句話說，第 一轉(zhuǎn)換圖像顯示了在其上添加有部分計算的視覺效果的退化圖像26。接下來，計算視覺效 果的提高的中間表示觀，并將其顯示在第二轉(zhuǎn)換圖像22上。第二轉(zhuǎn)換圖像22是在第一轉(zhuǎn) 換圖像21上添加了視覺效果的新的提高的表示觀的結(jié)果。典型地，新的中間表示觀基于 視覺效果的第一中間表示27的計算結(jié)果來計算。類似地，連續(xù)計算第三、第四和第五轉(zhuǎn)換 圖像23J4和25并在GUI中進行顯示。第五轉(zhuǎn)換圖像25是特定轉(zhuǎn)換圖像，因為其是最終 圖像。也就是說，圖像25由其上添加有完整視覺效果的退化圖像20所構(gòu)成平滑陰影的計 算因此在該步驟完成。圖3是用于執(zhí)行本發(fā)明的在計算機屏幕上顯示對象的方法的流程圖。在實踐中，選擇諸如子產(chǎn)品或產(chǎn)品的對象或?qū)ο蠼M件(SlO)。對象的選擇可以在用 戶進行選擇時執(zhí)行，例如，用戶為設(shè)計人員。用戶可以經(jīng)由諸如鍵盤、鼠標(biāo)、觸筆、觸摸屏等 的觸覺設(shè)備執(zhí)行所述選擇。例如，在雙按鍵鼠標(biāo)中，可以使用左鍵選擇對象。所述系統(tǒng)還可 以缺省地識別對象，即無需用戶進行選擇。典型地，在如參見圖1所描述的GUI內(nèi)，在場景中顯示所選擇的對象。所述場景是 在其中描述對象之間的空間關(guān)系的空間。此外，所述對象可以是模型化對象或三維(3D)模 型化對象。三維(3D)模型化對象是在三維(3D)空間中對對象的描述。3D空間是物理世 界的幾何模型，其可以通過幾何形狀以數(shù)學(xué)方式來表示，其中利用坐標(biāo)對三維空間中的每 個點進行描述。順便提到，存在描述三維空間的其它方式。3D模型化對象實際上是指從其 生成幾何形狀的規(guī)范。因此，3D模型化對象是描繪3D對象的數(shù)學(xué)描述，也就是說，是3D空 間中點的集合，這些點通過諸如三角形、線、曲面等的各種幾何實體來連接。3D模型化對象 由3D模型化對象的3D表示來表示。通常，所述3D表示在⑶I中進行顯示，并且由此可以 在場景中進行顯示——所述場景因此為3D場景。3D顯示的對象允許從所有角度對其進行 觀察。例如，可以圍繞對象的任意軸或者圍繞屏幕中的任意軸處理和轉(zhuǎn)動該對象。值得注 意地，這排除了未3D模型化的2D圖標(biāo)。
一旦已經(jīng)選擇了對象，計算該對象的第一圖像(S20)，這也就是說計算該對象的第 一渲染。更一般地，渲染通常被定義為從對象生成(或計算)圖像的處理。典型地，通過計 算對象的數(shù)據(jù)表示來獲得該對象的渲染。結(jié)果，獲得可以在計算機屏幕或GUI上顯示的表 示。參見回圖1，模型化產(chǎn)品200或產(chǎn)品200的零件的渲染顯示在⑶I 100中。典型地，所計算的第一圖像為退化圖像。所述退化圖像，標(biāo)注為Imlleg，是不包括任 何實時視覺效果的圖像。對象的退化圖像因此可以被認(rèn)為是顯示正在進行中的對象的圖 像。對象的圖像通常是退化圖像和至少一個視覺效果的組合。視覺效果效仿對象與其環(huán)境的關(guān)系。例如，反射是在對象的給定點處進入和離開 的光照。陰影效仿了來自光源的直接光由于對象的遮擋而無法到達的區(qū)域。作為另一個示 例，輝光視覺效果(有時稱作發(fā)光)再現(xiàn)了真實世界相機的成像虛像，并且在圖像中產(chǎn)生對 象周圍的光的邊緣。視覺效果并不局限于以上所提到的這些，并且可以在退化圖像上應(yīng)用 數(shù)百種視覺效果。一種理解是計算作為退化圖像的第一圖像是有利的，原因在于所述退化圖像的計 算需要少得多的計算資源實際上不需要計算視覺效果。結(jié)果，第一圖像的顯示時間縮短。接著，存儲并顯示第一圖像(例如，Liilteg) (S30)。退化圖像Liilteg的存儲并不是強 制的。實際上，圖像Li^g可以在其計算完成時即刻進行顯示。然而，存儲圖像是有利 的。這樣，既能順應(yīng)退化圖像的顯示，又能在后續(xù)階段重用所述圖像L^g。在這種情況下， 由于無需重復(fù)計算圖像而保存了系統(tǒng)資源。在操作中，所述退化圖像加㈣可以存儲在幀緩沖器存儲器上，所述幀緩沖器存儲 器是從包含對象的完整圖像的存儲器緩沖器驅(qū)動視頻顯示的視頻輸出設(shè)備。幀緩沖器存儲 器一般經(jīng)由直接映射到CPU存儲空間的存儲器進行訪問，但是存在若干種可以訪問幀緩沖 器存儲器的方法。本發(fā)明并不局限于任意類型的存儲器，并且可以使用任意適當(dāng)?shù)拇鎯ζ?。?zhí)行第一圖像(例如，ImDeg)的顯示。為此，可以使用本領(lǐng)域已知的任意方法。如 之前所提到的，顯示作為退化圖像的第一圖像是有利的，原因在于計算該圖像所需的資源 較少。此外，渲染該圖像所需的時間是無關(guān)緊要的，因此改進了與用戶的交互。一旦顯示了第一圖像(例如，ImDeg) (S30)，計算第一轉(zhuǎn)換圖像(S40)，并且進行存 儲(S4》。接下來，計算第一合并圖像(S60)，并且進行存儲(S6》和顯示(S70)。接著，計算 并存儲第二轉(zhuǎn)換圖像，并且計算、存儲和顯示第二合并圖像。該過程迭代執(zhí)行將步驟S40、 S42、S43、S60、S62、S70重復(fù)k次，其中k是正整數(shù)。該迭代過程可以概況如下在步驟S40，計算第η轉(zhuǎn)換圖像。所述第η轉(zhuǎn)換圖像，標(biāo)注為(ImTrans (n))，是包括視 覺效果的中間表示的圖像。換句話說，Imftans(Ii)顯示已經(jīng)在其上添加了部分計算的視覺效 果的退化圖像。第η轉(zhuǎn)換圖像是與第(η-1)轉(zhuǎn)換圖像相比的提高的圖像實際上，視覺效果 的計算是在第(η-1)轉(zhuǎn)換圖像和第η轉(zhuǎn)換圖像的顯示之間進行以便完成視覺效果的計算。優(yōu)選地，從第(η-1)轉(zhuǎn)換圖像開始計算第η轉(zhuǎn)換圖像。第η轉(zhuǎn)換圖像(ImTMns(n)) 因此是根據(jù)迭代過程所獲得的圖像，其中第η轉(zhuǎn)換圖像(Imftans(η))的視覺效果取決于之前 計算的轉(zhuǎn)換圖像(Imftans(η-1))的視覺效果的計算結(jié)果。例如在存儲器上存儲每個第η轉(zhuǎn)換圖像(S4》。這樣，第η轉(zhuǎn)換圖像的計算時間得 以改善，原因在于對第(η-1)轉(zhuǎn)換圖像部分計算的視覺效果不需要再次計算。有利地，較少 的系統(tǒng)資源被消耗來計算第η轉(zhuǎn)換圖像。
能夠注意到，第一轉(zhuǎn)換圖像(ImTrans(n = 1))是特定圖像，原因在于其從退化圖像 ^teg開始計算。所述退化圖像也可以被標(biāo)注為(ImTMns(n = 0))。有利地，如之前所 提到的，所述退化圖像可以在其計算(S20)之后被存儲(S30)。結(jié)果，第一轉(zhuǎn)換圖像 (Imlrans(n = 1))的計算只需要計算至少一個視覺效果因此，降低了系統(tǒng)資源的消耗。對于第η轉(zhuǎn)換圖像的每次計算而言，可以通過將第一圖像(例如，ImDeg)與第η轉(zhuǎn) 換圖像進行合并來計算第η合并圖像(S60)，所述第一圖像(例如，Imlteg)與第η轉(zhuǎn)換圖像 被加權(quán)。退化圖像Li^g與第η轉(zhuǎn)換圖像Imftans (η)的合并由被標(biāo)注為f的合并函數(shù)來執(zhí)行， 該函數(shù)的輸出為第η合并圖像。結(jié)果，Imlteg和Imftans(Ii)被組合并統(tǒng)一，從而它們的構(gòu)成部 分是無法彼此區(qū)分的。在實踐中，存儲(S62)在步驟S60計算的第η合并圖像，并接著在計算機屏幕上進 行顯示(S70)。優(yōu)選地，111^和ImTrans (η)圖像的像素是合并函數(shù)f的變量。因此，加陶和ImTrans (η) 圖像的像素被用作輸入，而合并函數(shù)f產(chǎn)生輸出圖像，第η合并圖像。如本領(lǐng)域中已知的， 所述合并函數(shù)可以經(jīng)由11^8和Imftans(Ii)的像素的逐個像素相乘來計算第η合并圖像。因 此，所述退化圖像Liilteg的像素值與轉(zhuǎn)換圖像Imftans(η)中的相應(yīng)像素值進行相乘。像素值 可以描述像素有多亮和/或其為什么顏色。典型地，可以根據(jù)RGB(紅、綠、藍)顏色模型來 選擇像素值。順便提到，所述合并函數(shù)還可以經(jīng)由加㈣和ImTrans(n)的像素的逐個像素相加來 計算第η合并圖像。所述第一圖像(例如，Imlteg)與第η轉(zhuǎn)換圖像被加權(quán)，從而兩個圖像具有各自的權(quán) 重。由于有其各自的權(quán)重，退化圖像Li^g和轉(zhuǎn)換圖像ImTrans(n)在計算合并圖像時具有較 大或較小的影響。第η合并圖像是退化圖像Liilteg和轉(zhuǎn)換圖像Imftans(η)組合的結(jié)果。在實踐中，由作為加權(quán)函數(shù)的函數(shù)f對退化圖像Liilteg和轉(zhuǎn)換圖像Imftans(n)進行加 權(quán)。加權(quán)函數(shù)是對要素集合中的一些要素提供比相同集合中其它要素對于結(jié)果更大的“權(quán) 重”(或影響)的數(shù)學(xué)函數(shù)。所述加權(quán)函數(shù)由此修改退化圖像L^g和轉(zhuǎn)換圖像Imftans (η)之 間的關(guān)系1!11_和Imftans(η)對于第η合并圖像的貢獻并不相同。結(jié)果，第η合并圖像可以 有利地被計算以使得突出Li^g或Imftans(Ii)。有利地，這允許平滑兩個連續(xù)的合并圖像之間 的轉(zhuǎn)換視覺效果的出現(xiàn)較少地?zé)_用戶的眼睛。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法允許平滑退化圖 像和最終圖像之間的全局轉(zhuǎn)換。此外，當(dāng)用戶對場景進行操控時，所述場景的顯示可能在退化渲染和高級渲染之 間有閃爍在新的操控進行之前可能無法顯示最終渲染。由于所述加權(quán)函數(shù)，第一合并圖像 接近于退化圖像，從而用戶在操控場景時幾乎看不到高級效果由此避免了退化渲染和最 終渲染之間的閃爍。在實踐中，可以作為加權(quán)函數(shù)的合并函數(shù)f被標(biāo)注為f(ImDeg，Imlrans (η), η)= α (η) · Imlrans(η)+ (I-α (η)) · ImDeg。Imlteg 是所計算的第一圖像，且 Imftans(η)是所計算的 第η轉(zhuǎn)換圖像。因此，函數(shù)f將圖像L^g和Imftans (η)的像素作為輸入，并且對其各自的像 素應(yīng)用意在對輸出進行加權(quán)的函數(shù)α (η)。函數(shù)f的輸出為第η合并圖像?，F(xiàn)在參見圖4，描繪了函數(shù)α (η)的圖形表示。α (η)是范圍從0到1的函數(shù)并且 具有η作為變量。η為范圍處于區(qū)間[l;k]中的正整數(shù)，k為正整數(shù)。對于η的給定值，可以定義閾值。所述閾值確定針對其執(zhí)行加權(quán)的η的值。當(dāng)沒有達到閾值時，函數(shù)α (η<_ 值)的范圍為
；并且函數(shù)f因此對圖像^1^和1111—>〈閾值)施加一權(quán)重。一旦 達到閾值，則函數(shù)α (η彡閾值)等于常數(shù)1，并且因此合并圖像等于轉(zhuǎn)換圖像Imftans(η彡閾 值)。根據(jù)本發(fā)明的方法可以繼續(xù)直至執(zhí)行了第k次重復(fù)。如之前所提到的，步驟S40、S42、S43、S60、S62和S70被重復(fù)k次，其中k為正整 數(shù)。這些步驟的k次重復(fù)在滿足結(jié)束準(zhǔn)則時停止(S43)，并且然后本發(fā)明的方法停止(S50)?？梢赃x擇k以便滿足結(jié)束準(zhǔn)則。當(dāng)滿足結(jié)束準(zhǔn)則時(S43)，k的值為k = η。因此， 在計算(S40)并存儲(S42) 了第η轉(zhuǎn)換圖像(Imftans(η))之后計算(S60)、存儲(S62)并顯 示(S70)第η合并圖像。優(yōu)選地，可以在所顯示的合并圖像為最終圖像時滿足所述結(jié)束準(zhǔn)則，所述最終圖 像是包括全部效果的圖像。在這種情況下，最終圖像為第η轉(zhuǎn)換圖像(ImTMns(n = k))在實踐中，k由系統(tǒng)缺省選擇。典型地，可以根據(jù)所要計算的視覺效果的數(shù)量來選 擇缺省值。因此，根據(jù)本發(fā)明的方法在顯示最終圖像時停止。結(jié)果，計算數(shù)量被優(yōu)化并且系 統(tǒng)資源得以被保存。此外，系統(tǒng)所選擇的缺省值也可以根據(jù)其計算資源來選擇。例如，新系 統(tǒng)將比舊系統(tǒng)具有更多的可用資源。因此，新系統(tǒng)將需要較少的步驟來計算最終圖像因 此，k可以小于最終圖像的視覺效果數(shù)量。有利地，用戶可以選擇值k以便適應(yīng)最終圖像的顯示速度。例如，如以上所解釋 的，在新系統(tǒng)上，最終圖像可能顯示過快。因此，用戶可以通過增加轉(zhuǎn)換圖像的數(shù)目直至k 等于最終圖像的視覺效果的數(shù)量來減慢最終圖像的顯示。結(jié)果，用戶可以更好地理解場景。用戶對值k的選擇可以在處理開始之前執(zhí)行，但是也可以在處理期間動態(tài)進行。 在后一種情況下，用戶可以經(jīng)由諸如鍵盤、鼠標(biāo)、觸筆等的觸覺設(shè)備來進行選擇。例如，在雙 按鍵鼠標(biāo)的情況下，可以使用左鍵(例如通過保持按壓左鍵)來動態(tài)增加值k。作為響應(yīng)， 顯示最終圖像所需的時間增加。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)圖像的轉(zhuǎn)換示例。第一圖像50是與圖2中的圖 像20類似的退化圖像，并且描繪了被位于其上方的光源(圖5中未示出)所照射的球 體56。接著，根據(jù)本發(fā)明，連續(xù)計算轉(zhuǎn)換圖像，并且根據(jù)加權(quán)函數(shù)f(ImDeg，Imlrans (η), η)= α (η) · Imlrans(η)+ (I-α (η)) · Imlteg 而計算合并圖像 51、52、53、Μ 和 55 并進行顯示。函 數(shù)α (η)在圖4中進行描繪。每個合并圖像51、52、53、討和55示出了與圖2中的圖像21、 22、23、對和25上相同的視覺效果(平滑陰影)。第一合并圖像51包括視覺效果的第一中 間表示57。平滑陰影57已經(jīng)被部分計算并且被添加到退化圖像50上，以便創(chuàng)建被標(biāo)注為 Imlrans(n = 1)的第一轉(zhuǎn)換圖像。圖像51上的視覺效果57的幻影(apparition)與圖2的 圖像21上的相同視覺效果27的幻影相比更加平滑實際上，陰影57與陰影27相比被淡 化。類似地，顯示第二合并圖像52。所述第二合并圖像包括視覺效果的新的中間表示58。 該中間表示58與視覺效果之前的表示57相比有所提高，并且已經(jīng)從之前表示57的計算結(jié) 果開始被計算。同樣，圖像52的顯示與圖2的圖像22的顯示相比更加平滑。接著，顯示第 三合并圖像53和第四合并圖像W。最后，顯示第五合并圖像55 ；該圖像55是最終圖像。 在此階段，結(jié)束準(zhǔn)則被滿足并且處理結(jié)束。第五合并圖像(也就是最終圖像)是第五轉(zhuǎn)換 圖像(Imftans(n = k = 5))，因為α (η)的閾值已經(jīng)被選擇為α (n = 5) = 1。結(jié)果，由于本 發(fā)明的方法，兩個連續(xù)圖像之間的轉(zhuǎn)換不那么突然和劇烈。結(jié)果，提升了設(shè)計人員的視覺舒適度，同時設(shè)計人員能夠看到質(zhì)量提高直至顯示最終圖像陽。順便提到，圖5中所表示的連續(xù)圖像的數(shù)目已經(jīng)出于簡要的緣故而被限制。在實 踐中，圖像50、51、52、53、54和55可以相當(dāng)于相應(yīng)的值η = 0、n = l、n = 5、n = 9、n = 17
和 η = 128 ο所要理解的是，上述方法可以在能夠在計算機屏幕上顯示對象的任意配置或任意 系統(tǒng)中應(yīng)用。本發(fā)明可以以數(shù)字電路來實現(xiàn)，或者以計算機硬件、固件、軟件或者其組合來 實現(xiàn)。本發(fā)明的裝置可以以有形地實施于機器可讀存儲設(shè)備以便由可編程處理器執(zhí)行的計 算機程序產(chǎn)品來實現(xiàn)；并且本發(fā)明的方法步驟可以由通過對輸入數(shù)據(jù)進行操作并生成輸出 而執(zhí)行指令程序以執(zhí)行本發(fā)明的功能的可編程處理器來執(zhí)行。有利地，本發(fā)明可以以能夠在可編程系統(tǒng)上執(zhí)行的一個或多個計算機程序來實 現(xiàn)，所述可編程系統(tǒng)包括至少一個可編程處理器、至少一個輸入設(shè)備以及至少一個輸出設(shè) 備，所述可編程處理器被耦合來從數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)接收數(shù)據(jù)和指令并且向數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)發(fā)送 數(shù)據(jù)和指令。應(yīng)用程序可以以高級過程編程語言或面向?qū)ο缶幊陶Z言來實現(xiàn)，或者如果需 要，可以以匯編或機器語言來實現(xiàn)；并且在任何情況下，所述語言可以是編譯型語言或解釋 型語言。圖6示出了客戶端計算機系統(tǒng)，例如用戶的工作站。所述客戶端計算機包括連 接到內(nèi)部通信總線1000的中央處理單元(CPU) 1001，也連接到該總線的隨機存取存儲器 (RAM) 1007。所述客戶端計算機進一步被提供以圖形處理單元(GPU) 1011，其與連接到所述 總線的視頻隨機存取存儲器1010相關(guān)聯(lián)。視頻RAM 1010在本領(lǐng)域中也被稱作幀緩沖器。 大容量存儲設(shè)備控制器1002管理對諸如硬盤驅(qū)動器1003之類的大容量存儲器設(shè)備的訪 問。適于有形地實施計算機程序指令和數(shù)據(jù)的大容量存儲器設(shè)備包括所有形式的非易失 性存儲器，例如包括半導(dǎo)體存儲器設(shè)備，諸如EPROM、EEPROM和閃存設(shè)備；磁盤，諸如內(nèi)部硬 盤和可移動盤；磁-光盤；以及⑶-ROM盤1004。上述的任何一個都可以被補充以專門設(shè)計 的ASIC(專用集成電路)或者被并入其中。網(wǎng)絡(luò)適配器1005管理對網(wǎng)絡(luò)1006的訪問。所 述客戶端計算機還可以包括諸如光標(biāo)控制設(shè)備、鍵盤等的觸覺設(shè)備1009。光標(biāo)控制設(shè)備在 所述客戶端計算機中被用來允許用戶選擇性地將光標(biāo)定位在顯示器1008上的任意期望的 位置。此外，所述光標(biāo)控制設(shè)備允許用戶選擇各種命令，并且輸入控制信號。所述光標(biāo)控制 設(shè)備包括用于向系統(tǒng)輸入控制信號的多個信號生成設(shè)備。典型地，光標(biāo)控制設(shè)備可以為鼠 標(biāo)，其中鼠標(biāo)按鍵被用來生成信號。已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行了描述。將要理解的是，可以在不偏離本發(fā)明的 精神和范圍的情況下進行各種修改。因此，其它實現(xiàn)也處于所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。例 如，可以使用任意的加權(quán)函數(shù)并且這些函數(shù)無需為線性函數(shù)。所述加權(quán)函數(shù)可以針對少數(shù) 第一合并圖像向退化圖像給予特權(quán)，并且然后針對少數(shù)最后合并圖像向轉(zhuǎn)換圖像給予特 權(quán)。
權(quán)利要求
1.一種用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括步驟 -計算(S20)第一圖像；-顯示(S30)所述第一圖像； -重復(fù)以下步驟k次 -計算(S40)第η轉(zhuǎn)換圖像；-通過將所述第一圖像與所述第η轉(zhuǎn)換圖像進行合并來計算(S60)第η合并圖像，所述 第一圖像與所述第η轉(zhuǎn)換圖像被加權(quán)；以及 -顯示(S70)所述第η合并圖像； 其中，η的范圍從1至k，η和k為正整數(shù)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，從第(n-1)轉(zhuǎn)換圖像開始計算所述第η轉(zhuǎn)換圖像 (S40)。
3.如權(quán)利要求1至2之一所述的方法，其中，計算所述第η合并圖像的步驟(S60)通過 函數(shù)f進行，其中，所述第一圖像和所述第η轉(zhuǎn)換圖像的像素是所述函數(shù)f的變量。
4.如權(quán)利要求1至3之一所述的方法，其中，所述第一圖像和所述第η轉(zhuǎn)換圖像通過作 為加權(quán)函數(shù)的所述函數(shù)f來加權(quán)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述加權(quán)函數(shù)f定義如下f (ImDeg, Imlrans(η), η) = α (η) · Imlrans(η) + (1-α (η)) · ImDe;g ；并且其中-ImDeg是所計算的第一圖像；-Imlrans(η)是所計算的第η轉(zhuǎn)換圖像；且-α (η)是范圍從0到1且具有η作為變量的函數(shù)。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的方法，其中，在重復(fù)步驟，選擇k以滿足結(jié)束準(zhǔn)則。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述結(jié)束準(zhǔn)則在所顯示的合并圖像為最終圖像時 被滿足。
8.如權(quán)利要求6至7之一所述的方法，其中，k被缺省選擇或者由用戶選擇。
9.一種用于在計算機屏幕上顯示對象的裝置，所述裝置包括用于實現(xiàn)如權(quán)利要求1至 8中任一項所述的方法的步驟的模塊。
10.一種存儲于計算機可讀介質(zhì)上的用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機程序，所 述計算機程序包括使得計算機執(zhí)行如權(quán)利要求1至8中任一項所述的方法的步驟的代碼模
全文摘要
本發(fā)明致力于用于在計算機屏幕上顯示對象的計算機實現(xiàn)的方法，所述方法包括步驟計算(S20)第一圖像；顯示(S30)所述第一圖像；重復(fù)以下步驟k次計算(S40)第n轉(zhuǎn)換圖像；通過將所述第一圖像與所述第n轉(zhuǎn)換圖像進行合并來計算(S60)第n合并圖像，所述第一圖像與所述第n轉(zhuǎn)換圖像被加權(quán)；以及-顯示(S70)所述第n合并圖像；其中，n的范圍從1至k，n和k為正整數(shù)。
文檔編號G06T15/00GK102142152SQ20101062494
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者F·貝爾托隆 申請人:達索系統(tǒng)公司