專利名稱：渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種渲染系統(tǒng)，并且尤其涉及用于利用使用商用3D(三維)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)再現(xiàn)的三維(3D)幾何數(shù)據(jù)來產(chǎn)生真實(shí)二維(2D)計(jì)算機(jī)圖形(CG)圖象的一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
目前，CAD系統(tǒng)，尤其是3D CAD系統(tǒng)被廣泛用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)。CAD系統(tǒng)包括在計(jì)算機(jī)上受驅(qū)動(dòng)、用于CAD操作的CAD軟件、以及與該CAD軟件的驅(qū)動(dòng)相關(guān)的程序和資源。渲染系統(tǒng)包括在計(jì)算機(jī)上受驅(qū)動(dòng)用于渲染操作的渲染軟件、以及與該渲染軟件相關(guān)的程序和資源。
當(dāng)利用CAD系統(tǒng)來設(shè)計(jì)要大量生產(chǎn)的產(chǎn)品時(shí)，需要真實(shí)的圖形圖象來驗(yàn)證和評(píng)估該設(shè)計(jì)。為了有效地可視化利用一CAD系統(tǒng)建模的3D模型，必須精確地和真實(shí)地呈現(xiàn)產(chǎn)品的幾何形狀和材質(zhì)。該操作被稱為渲染。
當(dāng)一CAD系統(tǒng)不包括渲染功能時(shí)、或者當(dāng)在CAD系統(tǒng)中包括的渲染功能不適于產(chǎn)生具有用戶期望的滿意質(zhì)量的圖象時(shí)，就使用一種提供高級(jí)渲染功能的外部CG渲染系統(tǒng)來產(chǎn)生3D模型的CG渲染圖象。
為了利用在商用3D CAD系統(tǒng)中建模的3D CAD數(shù)據(jù)以及利用獨(dú)立的CG渲染系統(tǒng)產(chǎn)生高級(jí)渲染圖像，執(zhí)行以下處理。
在存儲(chǔ)3D幾何數(shù)據(jù)(即，已經(jīng)完全在3D CAD系統(tǒng)中建模的3D CAD數(shù)據(jù))之后，利用由商用3D CAD軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)3D CAD文件存儲(chǔ)功能(即，文件輸出功能)將該幾何數(shù)據(jù)作為外部文件存儲(chǔ)。其中，所存儲(chǔ)的標(biāo)準(zhǔn)3D CAD文件是基本圖形交換規(guī)范(IGES)(即產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)(STEP))文件、或者與其對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)文件。圖9示出一IGES文件的結(jié)構(gòu)。參見圖9，該IGES文件恰包括線性排列的幾個(gè)表面幾何數(shù)據(jù)、但不包括關(guān)于該幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)信息。
接著，利用CG渲染軟件的數(shù)據(jù)輸入功能(即，文件輸入功能)將標(biāo)準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)于該CG渲染軟件的數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)中。其中，關(guān)于該幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)不能保持、并且一些幾何體可能會(huì)改變。由此，從完成所述存儲(chǔ)之后，在轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)文件期間丟失的該幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)和因?yàn)槭褂貌煌到y(tǒng)而已經(jīng)變形的幾何體數(shù)據(jù)得到校正和恢復(fù)。
在所述幾何體數(shù)據(jù)和所述幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)得到完全校正之后，編輯用于渲染的場(chǎng)景。在完成編輯之后，執(zhí)行高級(jí)渲染處理以產(chǎn)生最終圖象。光線(Ray)跟蹤或者A緩沖存儲(chǔ)器通常用于高級(jí)渲染。
在傳統(tǒng)渲染系統(tǒng)和方法中，用于在商用CAD軟件和CG渲染軟件之間的數(shù)據(jù)傳送的IGES文件(即，標(biāo)準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)文件)不包括幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，并且在轉(zhuǎn)換到標(biāo)準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)文件期間在幾何體中可能出現(xiàn)誤差。
在利用3D CG渲染軟件為渲染進(jìn)行場(chǎng)景編輯期間，所述幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)需要基于色彩/材質(zhì)以部件為單元編輯場(chǎng)景，并且執(zhí)行紋理繪圖。另外，當(dāng)在CG渲染軟件中讀取標(biāo)準(zhǔn)3D數(shù)據(jù)文件時(shí)，需要利用用于保持幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及由CG渲染軟件提供的允許生成/編輯所述內(nèi)部數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的用戶接口來恢復(fù)丟失的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)。
另外，當(dāng)幾何體數(shù)據(jù)中出現(xiàn)誤差時(shí)，用戶需要利用由渲染軟件提供的高級(jí)3D建模功能來校正在該幾何體中的誤差。為了恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)，用戶需要校正在CG渲染軟件中定義幾何體和該幾何體的層級(jí)結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)。其中，根據(jù)建模的內(nèi)容、丟失的數(shù)據(jù)量、以及校正功能的性能，該用戶的操作可能耗費(fèi)幾個(gè)小時(shí)至幾天。
而且，在完成渲染的場(chǎng)景編輯之后可能需要對(duì)該幾何體進(jìn)行修改。在設(shè)計(jì)要大量生產(chǎn)的產(chǎn)品過程中，對(duì)產(chǎn)品的幾何體的修改通常是在3D CAD系統(tǒng)中執(zhí)行的。在3D CAD系統(tǒng)中修改的幾何體可以用于渲染系統(tǒng)的渲染操作中。一般地，當(dāng)使用商用CG渲染軟件時(shí)，修改的CAD幾何體數(shù)據(jù)會(huì)以標(biāo)準(zhǔn)文件格式存儲(chǔ)，并且接著由所述渲染系統(tǒng)讀取。其中，關(guān)于例如材質(zhì)的現(xiàn)有數(shù)據(jù)未作保留，因而必須重新編輯先前設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)(例如，材質(zhì))。
另外，需要為渲染操作恰當(dāng)?shù)卦O(shè)置燈光和攝像頭。該設(shè)置要求專業(yè)技能。然而，在傳統(tǒng)渲染方法中，每當(dāng)執(zhí)行渲染操作時(shí)，都要執(zhí)行新的設(shè)置。因而，技巧未得到共享，由此增加了操作時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述和相關(guān)問題，本發(fā)明的第一目的是提供用于有效地為商業(yè)設(shè)計(jì)執(zhí)行三維(3D)渲染的一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的第二目的是提供包括用于保持在商用3D計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)中初始地建模的3D CAD的幾何體和幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的第三目的是提供在保持CAD系統(tǒng)中初始建立的幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)的同時(shí)允許容易地編輯場(chǎng)景的、用于提供3D數(shù)據(jù)的有效層級(jí)結(jié)構(gòu)的一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的第四目的是提供不要求恢復(fù)3D幾何體和在幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)的操作的一種高效渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的第五目的是提供其中當(dāng)在場(chǎng)景編輯之后修改幾何體數(shù)據(jù)時(shí)，所修改的幾何體數(shù)據(jù)取代舊的幾何體數(shù)據(jù)，但諸如關(guān)于材質(zhì)信息的其它相關(guān)信息得以保持的一種高效渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
本發(fā)明的第六目的是提供允許渲染操作的環(huán)境建立數(shù)據(jù)的方便共享、由此允許更有效地執(zhí)行渲染操作的一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的所述目的，提供了一種渲染系統(tǒng)，包括CAD接口，其訪問CAD系統(tǒng)、直接輸入在該CAD系統(tǒng)中產(chǎn)生的CAD數(shù)據(jù)、將該CAD數(shù)據(jù)劃分為產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫(kù)，其存儲(chǔ)已經(jīng)由所述CAD接口劃分和轉(zhuǎn)換的幾何體數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)；場(chǎng)景編輯模塊，基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及渲染器，在已經(jīng)由所述場(chǎng)景編輯模塊編輯的所述場(chǎng)景上執(zhí)行渲染。
在一實(shí)施例中，還提供了一種渲染方法，包括直接接口連接步驟，訪問CAD系統(tǒng)、輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)、將CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；場(chǎng)景編輯步驟，基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及渲染步驟，渲染已經(jīng)編輯的場(chǎng)景。
在另一實(shí)施例中，提供一種渲染方法，包括訪問CAD系統(tǒng)、輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)、將CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；確定是否請(qǐng)求修改已編輯場(chǎng)景；如果確定請(qǐng)求修改，則選擇要輸入的數(shù)據(jù)單元并且在所選擇單元中輸入已修改的幾何體數(shù)據(jù)；將輸入部件的標(biāo)識(shí)與先前存儲(chǔ)部件的標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較；以及如果所述兩部件標(biāo)識(shí)是相同的，則用所輸入的幾何體數(shù)據(jù)替代對(duì)應(yīng)于該部件標(biāo)識(shí)的現(xiàn)有幾何體數(shù)據(jù)。
在又一實(shí)施例中，提供了一種渲染方法，包括訪問CAD系統(tǒng)、輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)、將CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及將作為在相關(guān)數(shù)據(jù)之中的場(chǎng)景編輯所需的環(huán)境信息的場(chǎng)景編輯信息當(dāng)作獨(dú)立文件存儲(chǔ)。
還提供在其上記錄了用于在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行上述任一渲染方法的程序的一種記錄介質(zhì)。
還提供了一種渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括作為關(guān)于每個(gè)三維幾何體的幾何體信息的幾何體數(shù)據(jù)；關(guān)于在由所述幾何體數(shù)據(jù)指示的幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；渲染所需的相關(guān)數(shù)據(jù)的渲染信息；以及場(chǎng)景編輯所需的環(huán)境相關(guān)信息的場(chǎng)景編輯信息。


通過參考附圖詳細(xì)描述其優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述目的和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種渲染系統(tǒng)的方框圖；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)接口結(jié)構(gòu)和幾何體數(shù)據(jù)的傳送的圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)的結(jié)構(gòu)圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的部件數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的表面數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的一種渲染系統(tǒng)的操作的流程圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CAD接口連接過程的流程圖；圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的取代幾何體數(shù)據(jù)的過程的流程圖；以及圖9是示出傳統(tǒng)的基本圖形交換規(guī)范(IGES)文件的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的渲染系統(tǒng)60的方框圖。參見圖1，渲染系統(tǒng)60包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)接口20、場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)庫(kù)(DB)30、場(chǎng)景編輯模塊40、以及三維(3D)渲染器50。將參考圖1簡(jiǎn)述渲染系統(tǒng)60的操作。
CAD軟件和渲染系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)中運(yùn)行的。該兩種軟件能夠通過直接地和獨(dú)立地在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行該軟件的執(zhí)行文件而被運(yùn)行，即通過執(zhí)行CAD軟件并且接著經(jīng)由在該CAD軟件內(nèi)提供的一接口執(zhí)行所述渲染軟件來執(zhí)行該渲染軟件、或者通過執(zhí)行所述渲染軟件并且接著經(jīng)由在該渲染軟件內(nèi)提供的一接口執(zhí)行CAD軟件來執(zhí)行該CAD軟件。
接著，CAD接口20利用由該CAD軟件提供的應(yīng)用程序接口(API)將該渲染系統(tǒng)連接到3D CAD系統(tǒng)10上以便從3D CAD系統(tǒng)10、包含于3DCAD系統(tǒng)10的CAD DB的CAD數(shù)據(jù)中的組件、部件和表面幾何體數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)，將所述數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為可適于具有在渲染系統(tǒng)60中使用的場(chǎng)景圖形類型的層級(jí)結(jié)構(gòu)的一種格式，并且存儲(chǔ)所轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)于場(chǎng)景圖形DB30中。當(dāng)輸入來自3D CAD系統(tǒng)10的CAD數(shù)據(jù)時(shí)，CAD接口20可以一次輸入在CAD軟件屏幕上顯示的所有組件和部件的數(shù)據(jù)、或者它可以輸入利用由CAD軟件提供的挑選功能選擇的所期望的組件和部件的數(shù)據(jù)。
通過CAD接口20存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中的場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)包含關(guān)于CAD幾何體的數(shù)據(jù)、在該幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)、以及在3D CAD系統(tǒng)10中定義的基本材質(zhì)。該數(shù)據(jù)經(jīng)由CAD接口20直接從3D CAD系統(tǒng)10中輸入，并且場(chǎng)景編輯是通過場(chǎng)景編輯模塊40在所述數(shù)據(jù)上執(zhí)行的，不需要校正所述幾何體和所述幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)。
通過利用諸如OpenGL的實(shí)時(shí)渲染方法以二維(2D)計(jì)算機(jī)圖形圖象顯示場(chǎng)景數(shù)據(jù)、或者通過以層級(jí)樹結(jié)構(gòu)顯示場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)，能夠在計(jì)算機(jī)的屏幕上可視化初始的CAD數(shù)據(jù)。
能夠?qū)?chǎng)景編輯劃分為根據(jù)作為幾何體數(shù)據(jù)的從屬對(duì)象的組件、部件、以及表面的基于幾何體的編輯；以及根據(jù)不是幾何體數(shù)據(jù)的對(duì)象信息(即，燈光、攝像頭、環(huán)境、渲染屬性、以及系統(tǒng)參數(shù)等)的基于環(huán)境的編輯。基于幾何體的編輯包括以幾何體為單元進(jìn)行的材質(zhì)繪圖和紋理繪圖。基于環(huán)境的編輯包括關(guān)于與幾何體無關(guān)，但影響整個(gè)場(chǎng)景的例如燈光和攝像頭的編輯數(shù)據(jù)。
對(duì)于基于幾何體的編輯，選擇要編輯的對(duì)象。該對(duì)象可以是組件、部件、或者表面、并且如果選擇了在層級(jí)樹結(jié)構(gòu)中的較高級(jí)對(duì)象，則選擇了從屬于該較高級(jí)對(duì)象的所有較低級(jí)對(duì)象。例如，如果選擇了一組件，則選擇了組成該組件的所有部件和組成每個(gè)部件的所有表面。諸如渲染所需的材質(zhì)和位置的數(shù)據(jù)是根據(jù)所選擇對(duì)象來編輯的，并且編輯結(jié)果將應(yīng)用到從屬于所選較高級(jí)對(duì)象的所有較低級(jí)對(duì)象上。編輯關(guān)于燈光、攝像頭、環(huán)境、以及渲染等的其它信息。所編輯的場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)將再次存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中。
3D渲染器50渲染存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB 30中的已編輯場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)并且產(chǎn)生該3D CAD數(shù)據(jù)的2D計(jì)算機(jī)圖形圖象。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CAD接口20的結(jié)構(gòu)和幾何體數(shù)據(jù)的傳送的圖。所述CAD接口20包括CAD DB連接器21、表面數(shù)據(jù)變換模塊22、部件數(shù)據(jù)變換模塊23、以及組件數(shù)據(jù)變換模塊24。
在CAD DB連接器21的左側(cè)示出了3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11的層級(jí)結(jié)構(gòu)。在已經(jīng)完全在3D CAD系統(tǒng)10中建模的3D CAD數(shù)據(jù)的幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)是由作為最低級(jí)單元的表面、作為一組表面的部件、以及作為一組部件的組件構(gòu)成的。表面數(shù)據(jù)包含以諸如非均勻有理B樣條表面(NURBS)的自由形成表面形式或者以多邊形網(wǎng)格形式的3D幾何體信息。在CAD DB連接器21的右側(cè)示出了渲染系統(tǒng)60的場(chǎng)景圖形DB30的層級(jí)結(jié)構(gòu)。其中兩個(gè)DB11和30的層級(jí)結(jié)構(gòu)是相同的。
將參考圖2詳細(xì)描述CAD接口20的操作。CAD DB連接器21利用3DCAD系統(tǒng)10的API連接渲染系統(tǒng)60到3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11上，以產(chǎn)生通過其能夠輸入CAD數(shù)據(jù)的傳送路徑。
接著，組件數(shù)據(jù)傳送模塊22輸入來自3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11的組件數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換所述組件數(shù)據(jù)。當(dāng)轉(zhuǎn)換所述組件數(shù)據(jù)時(shí)，組件數(shù)據(jù)傳送模塊22檢測(cè)在CAD系統(tǒng)10中的組件結(jié)構(gòu)，并且基于檢測(cè)的組件結(jié)構(gòu)將該組件數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為用于渲染系統(tǒng)60的場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)，以便能夠保持同一層級(jí)結(jié)構(gòu)。在渲染系統(tǒng)60的場(chǎng)景圖形中，所述組件數(shù)據(jù)是作為一組部件存儲(chǔ)的。在諸如開放的創(chuàng)建者(inventor)或者虛擬現(xiàn)實(shí)造型語言(VRML)的一般場(chǎng)景圖形概念中，所述組件數(shù)據(jù)是以可表示的層級(jí)組的形式存儲(chǔ)的。
接著，部件數(shù)據(jù)變換模塊23輸入來自3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11的部件數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換所述部件數(shù)據(jù)。當(dāng)轉(zhuǎn)換所述部件數(shù)據(jù)時(shí)，部件數(shù)據(jù)變換模塊23還轉(zhuǎn)換所述部件數(shù)據(jù)的材質(zhì)信息和位置變形。其中，所述部件數(shù)據(jù)是以組成該部件的所有表面的列表的形式存儲(chǔ)的，所以場(chǎng)景編輯模塊40能夠選擇和編輯每個(gè)表面，并且將其存儲(chǔ)使得能夠保持在所述部件和所述表面中的層級(jí)結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形中的該部件的材質(zhì)和位置變形信息將應(yīng)用到較低級(jí)數(shù)據(jù)、即、所有表面上。這與在一般場(chǎng)景圖形中的層級(jí)數(shù)據(jù)處理方法是相同的。對(duì)于與3D CAD系統(tǒng)的同步的基于部件的數(shù)據(jù)，該部件的標(biāo)識(shí)(ID)會(huì)存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30的部件數(shù)據(jù)中。
接著，表面數(shù)據(jù)變換模塊24輸入來自3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11的表面數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換所述表面數(shù)據(jù)。所述表面數(shù)據(jù)存儲(chǔ)于表面列表中。所述表面數(shù)據(jù)被劃分為材質(zhì)信息和幾何體信息，并且被轉(zhuǎn)換為渲染系統(tǒng)60的場(chǎng)景圖形信息。其中，幾何體信息可以根據(jù)由3D CAD系統(tǒng)10提供的API以多邊形網(wǎng)格的形式輸入并且存儲(chǔ)?；蛘?，該幾何體信息可以以諸如NURBS的自由形成表面的形式輸入、存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中，并且接著重建為在渲染系統(tǒng)60中可視化所需的多邊形網(wǎng)格格式的數(shù)據(jù)。對(duì)于所述材質(zhì)信息，如果已經(jīng)以在3D CAD系統(tǒng)的表面為單元編輯了材質(zhì)信息，則每個(gè)表面的材質(zhì)信息會(huì)存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中。否則，存儲(chǔ)于一部件中的、所述表面之上的較高級(jí)的材質(zhì)信息將作為該表面的材質(zhì)信息存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中。
上述轉(zhuǎn)換不是轉(zhuǎn)換為外部文件格式的轉(zhuǎn)換，而是利用由CAD軟件提供的API執(zhí)行的。在完成了數(shù)據(jù)傳送之后，除非發(fā)生新事件，渲染系統(tǒng)60不需要連接到3D CAD系統(tǒng)上，并且可以終止CAD軟件的執(zhí)行。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的場(chǎng)景圖形DB30的層級(jí)結(jié)構(gòu)圖。場(chǎng)景圖形DB30主要地是由對(duì)象的幾何體數(shù)據(jù)32和其它相關(guān)數(shù)據(jù)31構(gòu)成的。相關(guān)數(shù)據(jù)31是由系統(tǒng)參數(shù)310、渲染屬性320、環(huán)境330、攝像頭組340、以及燈光組350構(gòu)成的。幾何體數(shù)據(jù)32具有包括組件360、部件370、以及表面380的層級(jí)結(jié)構(gòu)。
場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)能夠存儲(chǔ)為場(chǎng)景圖形DB30中的內(nèi)置文件，并且所存儲(chǔ)的文件能夠被讀取和恢復(fù)為在文件存儲(chǔ)之前的格式。即使在計(jì)算機(jī)上未安裝CAD軟件，也能夠僅利用渲染軟件在計(jì)算機(jī)上完成編輯存儲(chǔ)為內(nèi)置文件的數(shù)據(jù)或者利用該數(shù)據(jù)執(zhí)行渲染。另外，除了幾何體數(shù)據(jù)32以外，還可以選擇諸如渲染屬性320、環(huán)境330、攝像頭組340、以及燈光組350的相關(guān)數(shù)據(jù)31并且存儲(chǔ)為獨(dú)立的外部文件。更具體地，要存儲(chǔ)的信息是經(jīng)由用戶接口選擇的。從場(chǎng)景圖形DB30中提取所選擇的信息并且以文件的格式存儲(chǔ)。利用文件讀取功能能夠讀取所存儲(chǔ)的文件并且將其輸入到渲染系統(tǒng)60中。所述文件包括執(zhí)行渲染所需的關(guān)于系統(tǒng)、渲染屬性、環(huán)境、攝像頭、以及燈光等的信息，并且由此當(dāng)其后在類似產(chǎn)品上執(zhí)行渲染時(shí)能夠作為基本數(shù)據(jù)使用。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的部件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)370的圖。部件數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)370是由部件ID371、材質(zhì)信息372、位置變形信息373、表面列表374、以及多個(gè)表面數(shù)據(jù)375構(gòu)成的。
部件ID371包含用于基于部件的數(shù)據(jù)與3D CAD系統(tǒng)10同步的信息。材質(zhì)信息372包含關(guān)于相關(guān)部件的材質(zhì)的信息。位置變形信息373可以以例如4×4矩陣的形式存儲(chǔ)，并且包含關(guān)于旋轉(zhuǎn)、移動(dòng)、放大以及縮小等的信息。表面列表374是組成該部件的所有表面的列表。表面數(shù)據(jù)374是以列表的形式存儲(chǔ)的以便場(chǎng)景編輯模塊40能夠以表面為單元執(zhí)行選擇和編輯，并且能夠保持所述部件和所述表面中的層級(jí)結(jié)構(gòu)?？蓪诓考?shù)據(jù)中的材質(zhì)信息372和位置變形信息373以如在諸如開放創(chuàng)建者或者VRML的一般場(chǎng)景圖形中使用的層級(jí)信息處理相同的方式應(yīng)用到從屬于該部件的所有表面上。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的表面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)380的圖。表面數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)380是由材質(zhì)信息381和幾何體信息382構(gòu)成的。
如果已經(jīng)以表面為單元在3D CAD系統(tǒng)10中編輯了材質(zhì)信息，材質(zhì)信息381包含關(guān)于相關(guān)表面的材質(zhì)的信息。否則，該材質(zhì)信息包含存儲(chǔ)于一部件中的、高于該表面的較高級(jí)部件中的材質(zhì)值。幾何體信息382是以多邊形網(wǎng)格的形式存儲(chǔ)的。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的渲染系統(tǒng)的操作的流程圖。參見圖1和6，當(dāng)在步驟610中用戶在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行CAD軟件和渲染軟件時(shí)，在步驟620中通過利用由該CAD軟件提供的API輸入來自3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11的CAD數(shù)據(jù)，根據(jù)渲染系統(tǒng)60的場(chǎng)景圖形DB30的結(jié)構(gòu)將該CAD數(shù)據(jù)劃分為產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和其它相關(guān)數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)，渲染系統(tǒng)60的CAD接口20執(zhí)行CAD接口的連接。在步驟630中場(chǎng)景編輯模塊40利用所述相關(guān)數(shù)據(jù)編輯基于存儲(chǔ)于場(chǎng)景圖形DB30中的幾何體數(shù)據(jù)的場(chǎng)景。接著，在步驟640中，渲染系統(tǒng)確定用戶是否請(qǐng)求根據(jù)所編輯的場(chǎng)景修改幾何體。如果確定沒有修改的請(qǐng)求，在步驟650中渲染器50執(zhí)行渲染。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的CAD接口連接過程。圖7示出了在圖6中示出的步驟620的子步驟。
參見圖1、2以及7，在步驟710中CAD DB連接器21利用3D CAD系統(tǒng)10的API將渲染系統(tǒng)60連接到3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11上。接著，在步驟720中，CAD DB連接器21從3D CAD系統(tǒng)10中請(qǐng)求幾何體數(shù)據(jù)。當(dāng)3D CAD系統(tǒng)10準(zhǔn)備發(fā)送該幾何體數(shù)據(jù)時(shí)，在步驟730中，諸如組件數(shù)據(jù)、部件數(shù)據(jù)、以及表面數(shù)據(jù)的幾何體數(shù)據(jù)將從3D CAD系統(tǒng)10的CAD DB11中分別輸入到組件數(shù)據(jù)變換模塊22、部件數(shù)據(jù)變換模塊23、以及表面數(shù)據(jù)變換模塊24中。接著，在步驟740中，所述組件數(shù)據(jù)、部件數(shù)據(jù)、以及表面數(shù)據(jù)會(huì)轉(zhuǎn)換為場(chǎng)景圖形DB30的結(jié)構(gòu)。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的替代幾何體數(shù)據(jù)的過程的流程圖。當(dāng)確定用戶請(qǐng)求修改幾何體時(shí)在圖6中示出的步驟650中執(zhí)行的該替代處理。
在步驟810中CAD接口20的CAD DB連接器21將渲染系統(tǒng)60連接到3D CAD系統(tǒng)10。接著，選擇要輸入的數(shù)據(jù)單元，并且僅從3D CAD系統(tǒng)10中輸入已修改的幾何體數(shù)據(jù)。接著，在步驟830中將從3D CAD系統(tǒng)10中輸入的已修改幾何體數(shù)據(jù)的部件ID與存儲(chǔ)于渲染系統(tǒng)60中的場(chǎng)景圖形DB30中的每個(gè)部件ID進(jìn)行比較。如果確定被比較的兩部件的ID是相同的，則在步驟850中用已輸入幾何體數(shù)據(jù)(即，部件數(shù)據(jù))替代對(duì)應(yīng)于該部件ID的部件的幾何體數(shù)據(jù)。其中，僅替代關(guān)于幾何體形狀的信息，現(xiàn)有的材質(zhì)信息和關(guān)于諸如燈光和攝像頭的環(huán)境信息將保持原樣。如果在步驟830中確定兩部件ID是不同的，則在步驟860中將已輸入的幾何體數(shù)據(jù)(即，部件數(shù)據(jù))轉(zhuǎn)換為場(chǎng)景圖形數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明能夠以記錄于計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中的計(jì)算機(jī)可讀代碼被嵌入。其中，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是能夠存儲(chǔ)能夠由計(jì)算機(jī)系統(tǒng)讀取的數(shù)據(jù)的任何記錄裝置，例如只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、致密光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備等等。另外，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是經(jīng)由因特網(wǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)的載波。該計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)能夠分散地安裝于連接到網(wǎng)絡(luò)上的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并且通過分布式計(jì)算環(huán)境作為計(jì)算機(jī)可讀代碼存儲(chǔ)和實(shí)現(xiàn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠保持初始地建模于商用3D CAD系統(tǒng)中的3D CAD幾何體和層級(jí)結(jié)構(gòu)信息，由此允許方便地編輯場(chǎng)景。由于不需要恢復(fù)初始3D幾何體和在該幾何體中的層級(jí)結(jié)構(gòu)，所以能夠減少渲染時(shí)間。當(dāng)在場(chǎng)景編輯之后修改幾何體數(shù)據(jù)時(shí)，僅將已修改的幾何體數(shù)據(jù)替代舊的幾何體數(shù)據(jù)，而保持其它相關(guān)數(shù)據(jù)，由此減少了修改幾何體需要的時(shí)間。由于環(huán)境建立數(shù)據(jù)是獨(dú)立存儲(chǔ)的以使用于渲染操作的信息得到方便的共享，所以減少了操作時(shí)間。
本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，并且顯然在本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員將能夠進(jìn)行各種修改而不偏離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。因此，本發(fā)明的范圍不是由本發(fā)明的詳細(xì)描述限定的而是由所附權(quán)利要求限定的。
權(quán)利要求
1.一種渲染系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)接口，訪問CAD系統(tǒng)、直接輸入在所述CAD系統(tǒng)中產(chǎn)生的CAD數(shù)據(jù)、將所述CAD數(shù)據(jù)劃分為產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；數(shù)據(jù)庫(kù)，存儲(chǔ)已經(jīng)由所述CAD接口劃分和轉(zhuǎn)換的所述幾何體數(shù)據(jù)和相關(guān)數(shù)據(jù)；場(chǎng)景編輯模塊，基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用所述相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及渲染器，在已經(jīng)由所述場(chǎng)景編輯模塊編輯的所述場(chǎng)景上執(zhí)行渲染。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)，其中所述CAD接口包括CAD數(shù)據(jù)庫(kù)連接器，產(chǎn)生到所述CAD系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳送路徑；表面數(shù)據(jù)變換模塊，用于輸入關(guān)于作為所述CAD系統(tǒng)的基本操作單元的每個(gè)表面的信息；部件數(shù)據(jù)變換模塊，用于輸入關(guān)于作為一組表面的每個(gè)部件的信息；組件數(shù)據(jù)變換模塊，用于輸入關(guān)于作為一組部件的一組件的信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的渲染系統(tǒng)，其中存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述相關(guān)數(shù)據(jù)包括指示幾何體之間的關(guān)系的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；圖形場(chǎng)景編輯所需的場(chǎng)景編輯信息；渲染所需的渲染信息；以及指示在多個(gè)數(shù)據(jù)中的層級(jí)的層級(jí)信息。
4.一種渲染方法，包括接口連接步驟，訪問計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)、輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)、將所述CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；場(chǎng)景編輯步驟，基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及渲染步驟，渲染已經(jīng)編輯的場(chǎng)景。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的渲染方法，其中所述接口連接步驟包括輸入和轉(zhuǎn)換關(guān)于作為所述CAD系統(tǒng)的基本操作單元的每個(gè)表面的表面數(shù)據(jù)；輸入和轉(zhuǎn)換關(guān)于作為一組表面的每個(gè)部件的部件數(shù)據(jù)；輸入和轉(zhuǎn)換關(guān)于作為一組部件的一組件的組件數(shù)據(jù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渲染方法，其中所述表面數(shù)據(jù)被劃分為幾何體信息和表面材質(zhì)信息。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的渲染方法，其中所述部件數(shù)據(jù)被劃分為部件材質(zhì)信息、位置變形信息、以及多個(gè)表面數(shù)據(jù)。
8.一種渲染方法，包括訪問計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)，輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)、將所述CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)、并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；確定是否請(qǐng)求修改已編輯場(chǎng)景；如果確定被請(qǐng)求修改，則選擇要輸入的數(shù)據(jù)單元并且輸入在所選擇單元中已修改的幾何體數(shù)據(jù)；將輸入部件的標(biāo)識(shí)與先前存儲(chǔ)的部件標(biāo)識(shí)進(jìn)行比較；以及如果所述兩部件標(biāo)識(shí)是相同的，則用所輸入的幾何體數(shù)據(jù)替代對(duì)應(yīng)于所述部件標(biāo)識(shí)的現(xiàn)有幾何體數(shù)據(jù)。
9.一種渲染方法，包括訪問計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)，輸入來自所述CAD系統(tǒng)的CAD數(shù)據(jù)，將所述CAD數(shù)據(jù)劃分為可適于渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品的幾何體數(shù)據(jù)和關(guān)于其它方面的相關(guān)數(shù)據(jù)，并且轉(zhuǎn)換所劃分的數(shù)據(jù)；基于所述幾何體數(shù)據(jù)利用存儲(chǔ)于所述數(shù)據(jù)庫(kù)中的所述相關(guān)數(shù)據(jù)編輯場(chǎng)景；以及將作為在所述相關(guān)數(shù)據(jù)中的場(chǎng)景編輯所需的環(huán)境信息的場(chǎng)景編輯信息當(dāng)作獨(dú)立文件存儲(chǔ)。
10.一種記錄介質(zhì)，其上記錄了用于執(zhí)行權(quán)利要求4至9中任一渲染方法的程序。
11.一種渲染系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，包括作為關(guān)于每個(gè)三維幾何體的幾何體信息的幾何體數(shù)據(jù)；關(guān)于在由所述幾何體數(shù)據(jù)指示的幾何體中的所述層級(jí)結(jié)構(gòu)的幾何體層級(jí)結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)；作為渲染所需的相關(guān)數(shù)據(jù)的渲染信息；以及作為場(chǎng)景編輯所需的環(huán)境相關(guān)信息的場(chǎng)景編輯信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述幾何體數(shù)據(jù)包括表面數(shù)據(jù)，其是關(guān)于作為具有幾何形狀的最小操作單元的表面的信息；部件數(shù)據(jù)，其是關(guān)于由一組表面構(gòu)成的部件的所述幾何體的信息；組件數(shù)據(jù)，其是關(guān)于由一組部件構(gòu)成的組件的所述幾何體的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述表面數(shù)據(jù)包括幾何體信息和表面材質(zhì)信息。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中所述部件數(shù)據(jù)包括與分配在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)系統(tǒng)中的相關(guān)部件上的標(biāo)識(shí)相同的部件標(biāo)識(shí)，以區(qū)分該部件與其它部件；關(guān)于組成所述部件的表面的結(jié)構(gòu)的表面組信息；關(guān)于所述部件的材質(zhì)的部件材質(zhì)信息。
全文摘要
提供了一種渲染系統(tǒng)和方法及其記錄介質(zhì)。所述渲染系統(tǒng)經(jīng)由一接口從3D CAD系統(tǒng)中輸入關(guān)于在商用3D CAD系統(tǒng)中產(chǎn)生的三維(3D)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)模型的幾何體和層級(jí)結(jié)構(gòu)信息，執(zhí)行渲染所需的場(chǎng)景編輯而不改變初始的建模數(shù)據(jù)，并且接著執(zhí)行渲染。因此，不需要校正幾何體數(shù)據(jù)和恢復(fù)層級(jí)結(jié)構(gòu)信息，并且渲染能夠在短時(shí)間內(nèi)容易地執(zhí)行。
文檔編號(hào)G06T15/00GK1444126SQ0215407
公開日2003年9月24日 申請(qǐng)日期2002年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月11日
發(fā)明者李泰炫, 韓勛, 李光宰 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社