专利名称：电脑绘图系统及其方法
技术领域：
本发明是有关于一种电脑绘图系统及其方法，特别是 有关于整合一判断单元的电脑绘图系统及其方法。背景4支术目前，多媒体技术越来越成熟，应用在教育娱乐 领域也越来越普遍，而3D绘图技术为多媒体技术发展 的趋势，其所需的硬体等级也越来越高。以往3D多媒 体技术大多操作于工作站或个人电脑，而随着随身多 媒体应用的兴起，3D绘图技术也逐渐整合入手持式电 子装置中。但是3D绘图技术需要强大的计算效能且消 耗大量电力，成为在手持式电子装置发展3D绘图的一 个亟待解决的问题。有鉴于习知技艺的各项问题，为了能够兼顾解决之， 本发明人基于多年从事影像计算技术的研究开发与诸多 实务经验，提出一种电脑绘图系统及其方法，以作为改善 上述缺点的实现方式与依据。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的就是在提供一种电
脑绘图系统及其方法，以减少电脑绘图的运算量，进一步 减少电脑绘图装置所须消耗的电力。根据本发明的目的，提出一种电脑绘图系统，其包 含一绘图资料计算单元、 一记忆单元及一判断单元。绘图资料计算单元用以接收一几何资料及一描绘参数，以产生 至少一中间资料及输出对应该几何资料的至少一像素资 料。记忆单元用以储存此中间资料及此描绘参数。判断单 元用以判断储存于记忆单元的中间资料是否可取代目前待 计算的中间资料。此外，本发明更提出一种电脑绘图方法，其包含下列步骤接收一几何资料及一描绘参数，以产生至少一中 间资料及输出对应该几何资料的至少 一像素资料；储存该 中间资料及该描绘参数；判断储存于该记忆单元的中间资 料是否可取代目前待计算的中间资料。此外，本发明所提出的判断单元更包含一矩阵比较 器，用以比專交目前的.转才灸杀巨阵(transformation matrix) 与储存于该记忆单元分转换矩阵是否近似，藉此以减去绘 图资料计算单元中非必须的座标转换计算量。再者，本发明所提出的判断单元更包含一光源向量计 算单元及光源向量比较器，光源向量计算单元用以计算几 何资料的 一具表性顶点与 一光源之间的光源向量，光源向 量是表示具代表性顶点与光源的相对方向与位置关系，而 光源向量比较器用以比较目前的光源向量与储存于记忆单 元的光源向量是否近似，藉此以减去绘图资料计算单元中
非必须的打光运算(lighting)的计算量。根据本发明，可以减少电脑绘图的运算量，进一步减少电脑绘图装置所须消耗的电力。
图1为本发明的电脑绘图系统的方块图；图2为本发明的电脑绘图系统的实施例的方块图；图3为本发明的电脑绘图方法的实施例的步骤流程图。图号说明1:电脑绘图系统；10:绘图资料计算单元；11:记忆单元；12:判断单元；13:几何资料；14:描绘参数；15:像素资料；17:内部模组；19:中间资料；2:电脑绘图系统；20:座标转换一莫组；21:打光计算模组；22:扫瞄线成像模组；23:判断单元；231:矩阵比较器；232:光源向量计算单元233:光源向量比较单元；24:记忆单元；241:转换矩阵；242:已转换几何资料；243:光源向量；244:已打光资料；245:像素资料；25:描绘参数；251:转换矩阵；252:光源资料；26:几何资料；27:已转换几何资料；28:已打光资料； 29:像素资料；30—391 :步骤流程。
具体实施例方式以下将参照相关图式，i兌明依本发明4交佳实施例的电脑绘图系统及其方法，为使便于理解，下述实施例 中的相同元件是以相同的符号标示来说明。请参阅图1,其绘示本发明的电脑绘图系统的方块 图，图中，电脑绘图系统1包含一绘图资料计算单元10、 一记忆单元11及一判断单元12。绘图资料计算单元10接 收一几何资料13及一描绘参数14,以产生至少一中间资 料15及输出对应几何资料13的至少一像素资料15。中间 资料19为绘图资料计算单元10的至少 一 内部模组17所产 生的资料，例如，经过座标转换的几何资料或打光资料等 等。记忆单元11用以储存中间资料19及描绘参数14。判 断单元12用以判断储存于记忆单元11的中间资料19是否 可取代目前欲计算的中间资料19。若是，则判断单元12 自记忆单元11读取已储存的中间资料19，作为此内部模 组17的输出资料并传送至下一个内部模组，若否，则由此 内部模组17进行此中间资料19的计算。藉此，以达到减 少绘图资料计算单元IO运算量的目的。其中，内部模组17可为一座标转换模组、 一打光计算模组或一扫描线成像模组，而中间资料为座标转换模组输
出的已转换几何资料、打光计算模组输出的打光资料或扫 描线成像模组输出的像素资料。请参阅图2,其绘示本发明的电脑绘图系统的实施 例的方块图。图中，电脑绘图系统2包含一座标转换模组 20、 一打光计算模组21、 一扫瞄线成像模组22、 一判断单 元23及一记忆单元24。座标转换模组20是接收一描绘参 数25及一几何资料26,并根据描绘参数25中的转换矩阵， 将几何资料26转换成一已转换几何资料27。其中几何资 料26是记忆体中的基元顶点緩冲区物件(vertex-buffer object)，已转换几何资料27是顶点在荧幕座标系下的座 标。而判断单元23包含一矩阵比较器231,是比对目前输 入的描绘参数25的转换矩阵251与已储存于记忆单元24 的转换矩阵241是否近似。若数值接近，则表示储存于记 忆单元24的已转换几何资料242有效，因此可略过(bypass) 座标转换模组20的运算，以储存于记忆单元24的已转换 几何资料242取代目前待计算的已转换几何资料，作为座 标转换模组20的输出资料。若不相同，则座标转换模组 20根据目前输入的描绘参数25中的转换矩阵251,将输入 的几何资料26转换成一已转换几何资料27,并将此转换 矩阵251及已转换几何资料27储存于记忆单元24中。藉 由上述过程，可达到减少座标转换模组20的运算量的效 果。其中，矩阵比较器较佳的是一逻辑运算器，其将目前 输入的转换矩阵251及储存于记忆单元24的转换矩阵241 的每一元素分别进行互斥运算(X0R)，再将所有互斥运算的 结果进行或运算(OR),如果或运算的结果是零，即表示目前输入的转换矩阵251及储存于记忆单元24的转换矩阵 241相同。打光计算模组21根据已转换几何资料27及一光源资 料252，计算出对应几何资料26的已打光资料28。其中打 光计算是根据光源资料252与顶点受光的角度模拟光照效 果，而已打光资料28是顶点受光照后所呈现的颜色，而判 断单元23是包含一光源向量计算单元232 ，其用以计算几 何资料的具代表性顶点与光源之间的光源向量243,其中 光源向量243是表示具代表性顶点与光源的相对方向与位 置关系。当已转换几何资料27欲输入打光计算模组21进 行运算时，光源向量计算单元232先计算对应已转换几何 资料27的光源向量，并计算对应储存于记忆单元24的已 转换几何资料242的光源向量243。接着，光源向量比较 器2 33是两个光源向量的每一元素分别进行互斥运算，再将全 部的互斥运算结果一起做或运算，若或运算结果为零，则表示 两个光源向量为相同，亦表示储存于记忆单元24的已打光 资料244有效，则可略过打光计算模组21的运算，以储存 于记忆单元24的打光资料245取代目前待计算的打光资 料。若或运算不为零，则打光计算模组21根据输入的已转 换几何资料27及一光源资料252，计算出对应打光资料28, 并将已打光资料28储存于记忆单元24。藉由上述过程， 可达到减少打光计算模组21的运算量的效果。 扫瞄线成像模组22根据描绘参数25、已转换几何资 料27及打光资料28，计算出至少一像素资料29。而判断 单元23是根据矩阵比较器231及光源向量比较器233的比 对结果来判断像素资料是否需要更新。若矩阵比较器231 及光源向量比较器233的比对结果皆是相同或相似，则以 储存于记忆单元24的像素资料245输出。若矩阵比较器 231及光源向量比较器233的其中一比对结果为不相同或 不相似，则由扫瞄线成像模组22根据描绘参数25、已转 换几何资料27及打光资料28,计算出至少一像素资料29, 输出像素资料29并储存于记忆单元24中。记忆单元24更包含一解码器，用以解码一经过数位余 弦转换(D C T)或其他编码转换的颜色资料，以载入已打光资 料244,适用于静态的几何资料(亦即物体与光源的相对位 置关系是固定)，因其储存在记忆单元24的颜色资料永远 有效，故可以预先计算并压缩。此外，判断单元23视需要 可包含一影像过滤单元。在绘图过程中此影像过滤单元可 以计算重新描绘过的影像区域，最后将影像输出到显示装 置的时候，影像过滤单元仅输出更新过的影像区域的像素 资料，以减少与显示装置间的资料传输量。请参阅图3，其绘示本发明的电脑绘图方法的实施例 的步骤流程图，此实施例是对照图2所示的电脑绘图系统 2。图中，此方法包含下列步骤步骤30:输入一描绘参数25及一几何资料26至座标 转换模组2 0;
步骤31:使用矩阵比较器231判断目前输入的描绘参 数25的转换矩阵251与已储存于记忆单元24的转换矩阵 241是否近似，若是，则执行步骤32,若否，则执行步骤 33;步骤32:将储存于记忆单元24的已转换几何资料 271传送至打光计算模组21;步骤33:使用座标转换模组20根据目前输入的描绘 参数25中的转换矩阵251,将输入的几何资料26转换成 一已转换几何资料27，并将此转换矩阵251及已转换几何 资料27储存于记忆单元24中，且传送已转换几何资料27 至打光计算模组21;步骤34:使用光源向量计算单元232计算对应已转换 几何资料27的光源向量，及计算对应储存于记忆单元24 的已转换几何资料242的光源向量；步骤35:使用光源向量比较器233对两个光源向量进 行比对，以判断两个光源向量是否相同或相似。若是，则 执行步骤36，若否，则执行步骤37;步骤36:将储存于记忆单元24的已打光资料244传 送至扫瞄线成像模组22;步骤37:使用打光计算模组21根据已转换几何资料 27及一光源资料252,计算出对应几何资料26的已打光资 料28;步骤38:根据矩阵比较器231及光源向量比较器233 的比对结果来判断像素资料是否需要更新，若是，则执行 步骤39,若否，则执行步骤301;步骤39:将储存于记忆单元24的像素资料245输出； 步骤391:使用扫瞄线成像模组22根据描绘参数2、 已转换几何资料27及打光资料28，计算出至少一像素资 料29,输出像素资料29并储存于记忆单元24中。以上所述仅为举例性，而非为限制性者。任何未 脱离本发明的精神与范畴，而对其进行的等效修改或 变更，均应包含于本发明的权利范围中。
权利要求
1、一种电脑绘图系统，其特征在于，包含一绘图资料计算单元，接收一几何资料及一描绘参数，以产生至少一中间资料及输出对应该几何资料的至少一像素资料；一记忆单元，用以储存该中间资料及该描绘参数；一判断单元，用以判断该已储存于该记忆单元的中间资料是否可取代目前待计算的中间资料。
2、 如权利要求1所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该描绘参数包含一转换矩阵，而该绘图资料计算单元具有 一座标转换模组用以根据该转换矩阵将该几何资料转换 成一 已转换几何资料，且该中间资料为该已转换几何资 料。
3、 如权利要求2所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该判断单元包含一矩阵比较器，用以比较目前的转换矩阵 与已储存于该记忆单元的转换矩阵是否近似，若近似，则 表示储存于记忆单元的已转换几何资料有效，可略过该座 标转换模组的运算，以储存于该记忆单元的已转换几何资料取代目前的已转换几何资料。
4、 如权利要求3所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该矩阵比较器为一逻辑运算器，其将每一该目前的转换矩 阵及该储存于该记忆单元的转换矩阵的元素分别进行互 斥运算，再将所有互斥运算的结果进行或运算，若或运算 的结果是零，即表示该目前的转换矩阵及该储存于该记忆 单元的转换矩阵相同。
5、 如权利要求1所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该绘图资料计算单元具有一打光计算模组，用以计算对应 该几何资料的已打光资料，且该中间资料为该已打光资料。
6、 如权利要求5所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该判断单元包含一光源向量计算单元，用以计算该几何资 料的 一具表性顶点与 一光源之间的光源向量。
7、 如权利要求6所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该判断单元包含一光源向量比较器，用以比较目前的光源 向量与储存于该记忆单元的光源向量是否近似，若近似， 则表示储存于该记忆单元的打光资料有效，可略过该打光 计算模组的运算，以储存于该记忆单元的已打光资料取代 目前的已打光资料。
8、 如权利要求7所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该光源向量比较器是该目前的光源向量与该储存于该记 忆单元的光源向量的每一元素分别进行互斥运算，再将全部 的互斥运算结果一起做或运算，若或运算结果为零，则表示该 目前的光源向量与该储存于该记忆单元的光源向量为相 同。
9、 如权利要求1所述的电脑绘图系统，其特征在于， 该记忆单元更包含一解码器，用以解码一经过数位余弦转换的 颜色资料，以载入预先计算的已打光资料。
10、 如权利要求1所述的电脑绘图系统，其特征在于，该判断单元更可包含一影像过滤单元，用以过滤重新描绘过的 影像区域，而输出更新过的像素资料。
11、 一种电脑绘图方法，其特征在于，包含 接收一几何资料及一描绘参数，以产生至少一中间资料及输出对应该几何资料的至少 一像素资料；储存该中间资料及该描绘参数于一记忆单元中；使用 一 判断单元，判断储存于该记忆单元的中间资料是否可取代目前待计算的中间资料。
12、 如权利要求11所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该描绘参数包含一转换矩阵。
13、 如权利要求12所述的电脑绘图方法，其特征在 于，更包含使用 一 座标转换模组用以根据该转换矩阵将该 几何资料转换成一 已转换几何资料，且该中间资料为该已 转换几何资料。
14、 如权利要求13所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该判断单元包含一矩阵比较器，用以比较目前的转换 矩阵与已储存于该记忆单元的转换矩阵是否近似，若近 似，则表示储存于记忆单元的已转换几何资料有效，可略 过该座标转换模组的运算，以储存于该记忆单元的已转换 几何资料取代目前的巳转换几何资料。
15、 如权利要求14所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该矩阵比较器为一逻辑运算器，其将每一该目前的转 换矩阵及该储存于该记忆单元的转换矩阵的元素分别进行互斥运算，再将所有互斥运算的结果进行或运算，若或 运算的结果是零，即表示该目前的转换矩阵及该储存于该 记忆单元的转换矩阵相同。
16、 如权利要求12所述的电脑绘图方法，其特征在 于，更包含使用一打光计算模组，以计算一对应该几何资 料的已打光资料，且该中间资料为该已打光资料。
17、 如权利要求16所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该判断单元包含一光源向量计算单元，用以计算该几 何资料的 一 具表性顶点与 一 光源之间的光源向量。
18、 如权利要求17所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该判断单元包含一光源向量比较器，用以比较目前的 光源向量与储存于该记忆单元的光源向量是否近似，若近 似，则表示储存于该记忆单元的已打光资料有效，可略过 该已打光计算模组的运算，以储存于该记忆单元的已打光 资料取代目前待计算的打光资料。
19、 如权利要求18所述的电脑绘图方法，其特征在 于，该光源向量比较器是该目前的光源向量与该储存于该 记忆单元的光源向量的每一元素分别进行互斥运算，再将全 部的互斥运算结果一起做或运算，若或运算结果为零，则表示 该目前的光源向量与该储存于该记忆单元的光源向量为 相同。
全文摘要
本发明是揭露一种电脑绘图系统及其方法，其包含一绘图资料计算单元、一记忆单元及一判断单元。绘图资料计算单元是接收一几何资料及一描绘参数，以产生至少一中间资料及输出对应该几何资料的至少一像素资料。记忆单元用以储存该中间资料及该描绘参数。判断单元用以判断储存于记忆单元的中间资料是否可取代目前待计算的中间资料。
文档编号G06T1/20GK101131607SQ20061011175
公开日2008年2月27日 申请日期2006年8月25日 优先权日2006年8月25日
发明者杨舒凯 申请人:杨舒凯