[发明专利]一种加速雾化处理效果的绘图方法

说明书

本发明是关于一绘图方法，特别是当绘制影像须加入雾化效果(fogeffect)时，可加速该雾化效果的处理，并节省内存资源。

伴随着计算机硬件技术的提升，计算机绘图的效果已从早期的二维画面进展到三维空间的动画。尤有甚者，虚拟实境(Virtual reality)亦变成许多消费者评断计算机绘图效果好坏的标准，并要求在绘制计算机影像时，须考量自然界中的气候因素，如此才能真实地呈现该计算机影像予消费者。一般计算机绘图处理的步骤如下(请参阅图1，图1是绘示传统计算机绘图方法所需的处理步骤流程图)：

(1)将计算机应用程序接口(application program interface，简称“API”)所传送的数个图形顶点(vertex)资料，转换成该图形显示于屏幕时所须的像素坐标群(pixel)，称的为顶点转像素步骤。一般而言，一个图形的外型可由数个顶点加以决定，如图2所示的三角型10，可由一第一顶点11，一第二顶点12，一第三顶点13的坐标位置描述的。惟将该三角型10绘制于屏幕时，依照屏幕分辨率的不同须产生许多的像素坐标，或称的为一像素坐标群14，该像素坐标群14包含数个像素，供显示该三角型10之用。

(2)依照该像素坐标群14与该API所传送的其它资料，产生该像素坐标群14中，每个像素的原始色彩，雾化参数，景深参数等资料，以下总称的为原始参数资料Cs，此步骤称的为原始参数资料产生步骤。

(3)针对该原始参数资料Cs进行材质映对处理(texture mapping)，并产生一材质色彩C_T，供该像素显示于计算机屏幕之用；此步骤称之为材质映对处理步骤。由于该原始参数资料Cs中的原始色彩，尚无法完全仿真出自然界中所有物质的色泽，诸如，木材，金属，玻璃等材质的色泽，故须对该原始参数资料Cs进行材质映对处理，并依不同的材质模式(texture filter mode)与屏幕分辨率，自材质缓冲器(texture buffer)内撷取出1点，2点，4点或8点等材质颜色与该原始参数资料Cs进行混合，产生每个像素所须的该材质色彩C_T。然而，此部份材质映对处理因须从材质缓冲器内撷取大量的材质颜色资料，造成内存的存取次数增加，相对地消耗系统内存资源。

如前所述，在计算机绘图的技术领域内，为配合自然界许多气候因素，诸如，烟雾，下雨，彩云等，一般会于计算机绘图中加入所谓’雾化效果’，以仿真一般物体身处于烟雾、云气等自然状况下，所产生的模糊效果，以求真实地将该物体绘制于计算机屏幕之上，而达到虚拟实境的效果。例如训练飞行员的飞行仿真器在绘制计算机影像时，就会加入雾化效果的处理，使飞行员能感受到外界环境的真实状态，以强化训练效果。所谓雾化效果，则是将计算机影像的色彩与雾化的色彩进行一定比例的混合，而该比例则与一雾化参数(fog factor)有关，该混合的公式可依下式表达之：

C＝f×C_T+(1-f)×C_f..........................(1)

其中，f表示该雾化参数，C_T表示该计算机影像中，每个像素的材质色彩，C_f表示雾化的色彩资料，或称之为烟雾背景颜色，而C则表示经雾化效果处理后，该像素最后显示于计算机屏幕上所显示色彩。倘若物体距离观察者越远，或物体深陷于烟雾之中，则该雾化参数f的数值越小，C的数值就越接近C_f，如此表示，在可容忍的误差范围之内，该计算机影像像素的显示色彩几乎可以用烟雾背景颜色取代。

然而，在传统的绘图系统中进行雾化效果处理前，多半会先进行材质映对处理，请参阅图3，图3是绘示在加入雾化效果处理时，传统计算机绘图方法所需的处理步骤流程图。首先必须先经由(1)顶点转像素步骤、(2)原始参数资料产生步骤、(3)材质映对处理步骤产生每个像素所须的材质色彩C_T。之后，不论雾化参数f的大小为何，再依照C_T与烟雾背景颜色C_f依第(1)式进行雾化处理，最后方可产生每个像素显示于屏幕时的显示色彩C。然而，由第(1)式可知，当f值越小，C的值几乎可以用C_f代替，易言之，倘若物体若深处于浓雾之中，物体的颜色即可直接用烟雾背景颜色C_f取代。在此状况下，先前进行材质映对处理所使用的系统资源与时间则形同浪费而无益。