[發明專利]調適性陰影空間算法的陰影產生方法與裝置

有效

• 申請號: 200510099861.0
• 申請日: 2005-09-09
• 公開（公告）號: CN100349186C
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 李潤容;彭紹貞
• 申請（專利權）人: 威盛電子股份有限公司
• 主分類號: G06T15/60
• 分類號: G06T15/60
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司
• 代理人: 湯保平

技術領域

本發明是關于一陰影空間演算方法與裝置，特別是關于能調適性使用深度通過演算法與深度失敗演算法的陰影空間演算方法與裝置。

背景技術

在三維度繪圖系統中，陰影的描繪需要額外的技術來處理，簡單地說就是要找出位于陰影中的那些像素，這些技術包含有陰影空間(shadow?volume)、陰影映像(shadow?mapping)…等等。

陰影空間的方法主要是將陰影所遮蔽的空間定義成陰影空間，來判定畫面上哪些部份是位于陰影空間內。如圖1A所示，假設光線由光源A照射，而遮蔽物B阻檔在其中，因此光線被遮蔽物B所遮蔽的范圍即為陰影空間S，陰影空間S可以用正面(front?face)與背面(back?face)來界定。當畫面上的一對象0要投影在顯示平面G上時，可以觀察出只有位置D與位置E間的部份是位在陰影空間S之內，其余部份是位于陰影空間之外。

據此，只要將畫面上的陰影空間定義出來，便能加以判斷畫面上各像素是否位于陰影空間中。然而在三維度影像投影在二維度的畫面上時，必需要注意三維度影像中各對象間的位置關系，二維度的畫面中只顯示位于最前面部份的影像。因此三維度對象在被描繪到二維度平面時需要描繪(raster)被繪的對象會被投影在哪些像素以及在那些像素的深度值。由于三維度對象是依次被描繪于二維度平面，因此繪圖系統會記錄各像素目前所顯示的深度，為能夠清楚描述，被描繪對象相對于一被投影像素的深度(描繪對象上)與被投影像素所顯示的深度(在圖幅緩沖區中)在此被分別稱為待測深度與受測深度。因此當待測深度小于受測深度時，被描繪對象位于被投影像素目前所顯示位置的前面，被投影像素需要改為顯示被描繪對象，并且被投影像素相應的受測深度需以待測深度來取代。因此當某一個像素所相應的待測深度位于陰影空間中時，此像素必需要被以陰影色來描繪。上述的深度測試可以是一般深度測試或粗略深度測試，一般深度測試是以單一像素為單位來進行測試，而粗略深度測試可以是一區塊內的復數個像素來同時測試。在粗略深度測試時，待測深度與受測深度各有復數個，因此當最小待測深度大于最大受測深度時，則粗略深度測試的結果為全深度失敗，并且當最大待測深度小于最小受測深度時，則粗略深度測試的結果為全深度通過。如果粗略深度測試的結果不為全深度失敗或全深度通過時，則粗略深度測試的結果為無法判定。當粗略深度測試的結果為無法判定，則再以一般深度測試來測試。

在執行上述的三維度對象投影于二維度畫面的過程中，一般是先將三維度對象以復數個多邊形來定義，再以多邊形來進行上述的深度測試。同樣地，各陰影空間也是先被定義成復數個多邊形，包含有代表正面的正面多邊形與代表背面的背面多邊形，再來找出哪些待測深度位于正面多邊與背面多邊形所界定的陰影空間中。

因為利用光線追蹤技術來產生陰影的方法相當耗時，尤其是在多個遮蔽物與多個光源之下，因此需要比較有效率的方法來處理。模版(stencil)陰影空間方法是采用更新模版緩沖區來執行一個簡單進/出計算的方法以簡易這樣的作業，它是采用執行在陰影空間的正面(front-face)與背面(back-face)多邊形的深度測試來決定在陰影中的像素。例如，在模版陰影空間方法的實施上，模版緩沖區的值是依據正面多邊形與背面多邊形的深度測試來被遞增或遞減，因此如果最后的模版值為0，則像素不在陰影中。

在陰影空間的深度測試中，受測深度大于待測深度的情形稱為深度通過，反之被稱為深度失敗。據此，模版緩沖區的更新規則上主要分為兩種陰影空間算法，一為深度通過(Z?pass)算法，另一則為深度失敗(Z?fail)算法。深度通過演算法是只對深度通過來更新模版緩沖區，當深度通過的是正面多邊形時，模版緩沖區的值會被遞增，并且當深度通過的是背面多邊形時，模版緩沖區的值會被遞減。反之，深度失敗演算法是只對深度失敗來更新模版緩沖區，當深度失敗的是正面多邊形時，模版緩沖區的值會被遞減，并且當深度失敗的是背面多邊形時，模版緩沖區的值會被遞增。