[发明专利]用于渲染三维场景的计算机绘图方法

说明书

提供了一种用于在基于电子处理器的系统上实施的计算机绘图方法，所述基于电子处理器的系统可为计算机、手机、游戏控制台或其他设备。该方法包括针对三维场景的某些部分使用透视投影而针对其他部分使用正交投影通过激活所述系统的电子显示设备的像素来渲染所述三维场景。对于所述场景中使用透视投影和使用正交投影进行渲染会出现明显差异的那些部分，使用透视投影。针对所述场景的满足预定条件的其他部分，使用计算开销远远更小的正交投影。该方法产生了由所述显示设备的像素显示的经渲染场景，该经渲染场景总体看起来已经使用透视变换进行了真实渲染。然而，由于所述经渲染场景的部分使用正交投影进行了渲染，所以该方法的计算开销远远小于仅使用透视投影的计算开销。

技术领域

本发明涉及一种用于渲染三维场景的计算机绘图方法。

背景技术

对现有技术的方法、装置或文件的任何参考都不可看作证明或者承认其形成了世界上任何国家公知常识的一部分。

3D计算机绘图技术用于将描述三维场景的数据转化为二维图像以在电子显示屏上观看该图像。可以理解的是，包括在整个权利要求中，本文中的术语“场景”在广义上被理解为既包括非常复杂的场景，但又包括仅含有一些或单个对象的场景，或者在最简化的情况下包括只含有一个或多个可见点的集合的场景。

在过去20年中计算机绘图集中发展的领域为计算机和视频游戏领域，虽然这不是仅有的领域。

计算机游戏的发展和市场化是当前全球娱乐产业中极其重要的部分。例如，在2010年，视频游戏“使命召唤：黑色行动”在前五天的销售中便成交超过6.5亿美元。

为了向游戏玩家提供更为真实的游戏体验，大量研发涌入以增加游戏场景渲染的速度和真实感。

在渲染游戏场景的过程中，用于代表场景的数据，例如与该场景中的每个对象相关联的位置数据，必须由游戏机的处理器进行处理以将来自场景的3D空间的数据投影为适于由游戏机的显示设备进行显示的2D数据。该变换必须将玩家相对于场景的位置和视角考虑在内。由于人类在其正常视觉系统中感知到透视缩减，所以计算机绘图渲染方法通常采用透视投影。

透视投影是计算密集型，因为其涉及三角计算，三角计算通常施加有包括矩阵和矢量相乘的运算。因此，随着场景中所记录细节的量的增大,例如位置数据，必须用来渲染该场景的冗长计算的数量也将增大。这些额外的计算会要求以减小的帧速率进行游戏。

因此，将认识到在场景真实感与维持帧速率之间存在折中。一种被广泛采用的解决该问题的途径为使用多个平面多边形来渲染场景。多边形网格用于对需要渲染的场景对象进行建模。多边形的角随后从3D转换为2D并且显示给用户。为了同时适应增加的场景细节和较高的帧速率，ATI和NVIDIA等制造商开发并推售了用于并入游戏机的专用图形处理器卡。

但是，在当前使用多边形系统的过程中存在很多相关的限制。例如，因为多边形具有线性边界，所以其无法轻易用于代表曲面对象。此外，即使使用专用图形处理器，人眼仍然会对采用多边形的直线边缘进行近似的曲面对象敏感。因此，这些基于多边形的系统既计算密集又无法满足挑剔的游戏玩家。

有利的是能够提供一种用于显示三维场景的计算机绘图方法，该方法能够克服上述现有技术的问题或者至少能够作为迄今已知的方法的有用替代。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种计算机绘图方法，该方法在具有至少一个被配置为控制电子显示设备的基于电子处理器的系统上实施，所述方法包括运行处理器以执行以下步骤：

从数据结构中提取限定三维场景的数据；

在所述电子显示设备上根据正交投影对所述场景满足预定条件的部分所对应的提取数据进行渲染；以及

在所述电子显示设备上根据透视投影对所述场景的其他部分所对应的提取数据进行渲染；