专利名称：在便携式数据处理器上处理三维动画的方法
技术领域：
本发明系有关于一种在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，应用于处理速度较低阶的数据处理器(如PDA)上实现三维动画的方法。
目前市场上颇受欢迎的一些便携式数据处理器的产品，如个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)或是电子字典，为了增加产品内容的丰富性，多半会设计有一些简单的游戏储存于其中，以供使用者作为娱乐用途，比如棋类游戏，或者一些简单的打飞机、俄罗斯方块等二维的游戏，使得这些产品多了娱乐上的用途。这样虽然可以提供使用者一些方便，但和PC上丰富的游戏相比就大为逊色了。
其中最主要的原因是在这些产品上没有三维的游戏。由三维的运算需要耗费处理器大量的处理时间，再加上除了CPU的运算速度比PC慢的多外，更不会配备PC上常见的图形加速卡，甚至连浮点计算器都没有，使得在这些产品上的游戏设计受到了许多的限制，无法像PC游戏来得丰富诱人，因此如果能在这些产品的先天限制条件下，可以提供三维的游戏，相信能使这款产品脱颖而出，而受到消费者的青睐。
有鉴于此，本发明主要的目的在于提供一种可在便携式数据处理器上实现三维游戏的方法，利用非均匀缩图的技术实现在便携式数据处理器上的实现三维游戏。由于这个操作不需要实际进行三维的运算，因此并不会延缓处理速度。透过这个方法，使用者可以把很多逼真的三维图像放进便携式数据处理器中，乃至实现复杂的三维游戏。根据本发明所揭露的方法，一种可在便携式数据处理器上实现三维游戏的方法，该方法包含下列步骤初始化原始图像；初始化目标图像；决定目标图形在X方向及Y方向的压缩比；根据该初始化后的尺寸给定一X方向操作变量；根据该初始化后的尺寸给定一Y方向操作变量；根据该操作变量取得目标图形的坐标值；以及绘出该目标图像。
其中初始化原始图像包括取得该原始图像的宽度值以及高度值；初始化目标图像可分为左边、右边、上边、下边，初始化左边及右边目标图像包括取得压缩后的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的Y坐标值，初始化上边及下边目标图像包括取得压缩后的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的X坐标值。
另外，为了扩大视觉范围的效果，利用循环卷动的方式以构成更大的视觉范围。动态调整输出图像在原图中的起始位置，即可实现了人往前走和后退，快跑和慢跑的视觉效果。运用非均匀缩图技术和卷图操作，即可通过一张简单的平面图像而生成逼真的动态三维效果。
有关本发明之详细内容及技术，兹就配合图标说明如下
图1A，表示左边图像变换前所在区域。
图1B，表示左边图像变换后所在区域。
图2A，表示右边图像变换前所在区域。
图2B，表示右边图像变换后所在区域。
图3A，表示上边图像变换前所在区域。
图3B，表示上边图像变换后所在区域。
图4A，表示下边图像变换前所在区域。
图4B，表示下边图像变换后所在区域。
图5，为本发明的实施例流程图。
本发明的主要目的在于提供一种可在便携式数据处理器上实现三维游戏的方法，利用非均匀缩图的技术实现在便携式数据处理器上的实现三维游戏。由于这个操作不需要实际进行三维的运算，因此并不会延缓处理速度。透过这个方法，使用者可以把很多逼真的三维图像放进便携式数据处理器中，乃至实现复杂的三维游戏。根据上述的目的，只需使用者提供一些事先绘好的平面图像，经过本发明方法的处理，即可得到逼真的动态三维效果。
在详细说明本发明的执行流程之前，先行说明本发明所参考的原理如下。由于三维的图像在视觉处理上会有景深的问题，因此我们先说明景深与本发明的关系。
所谓景深，亦即人与景物的相对距离，所谓景深变化就是说人与周围景物的相对距离发生了变化，人们透过对景深变化的感受而获得自己的位置信息。人们能感受景深变化主要是因为远处的景物在人的视网膜中所成的像比较小，而近处的景物所成的像比较大，当人感觉到某处景物逐渐变大的时候，他知道自己正在靠近那个景物，而当他感觉到某处景物逐渐变小的时候，他知道自己正在远离那个景物。人们在生活中还有这样的经验，当一辆汽车从远处驶过时，他会觉得那是缓缓移动，而当汽车从他身旁驶过时，他会觉得那是风驰电掣。总体来说，远处的景物看起来比较小一些，但小却不会让人感到比例失调，近处的景物看起来要大一些。根据这些常识，我们可以知道甚么样的效果才让人感觉到右景深并且景深在变化，从而设计出实现这种效果的方法，那就是前述所提到的非均匀缩图技术。
以图1为例，其中图1A代表没有景深效果的原平面图像，而图1B代表经过非均匀缩图技术压缩后的景物图像，其右边图像高度比较小，代表较远处的景物，左边图像高度比较大，代表比较近的景物。处理缩图的原则是，对相同景深的部位采用相同的压缩比例，对于X方向坐标相同的景物采用相同的景深加以处理，因此所谓的非均匀缩图，即是指水平方向与垂直方向的压缩比例不一样，在水平方向，也就是X轴方向，采用非均匀压缩，垂直方向，也就是Y轴方向，采用均匀压缩。
缩图的基本操作是从原图像中经由抽点和抽线的过程以组成新的图像。所谓抽点和抽线是指是从原图像中抽取一个个的点和一条条的线以组成新的图像。
由于原图像尺寸大于压缩后图像的尺寸，因此若从压缩后的图像中的每一个点，去寻求在原图像中的相应点，应比从原图像中的每个点向压缩后图像映像所作的计算量要小。把根据压缩后图像中像点的坐标，去寻求原图像中相应点坐标的过程称为反算过程。
实际处理上，为了使图像看起来不变形，对于一个点来说，其垂直方向和水平方向的变形比例应该一样，因此我们便可以根据一个方向的压缩比例来求取另一个方向的压缩比列。具体应用这个关系，体现在抽点和抽线的具体过程。
以图1B所示水平三维景深变化效果，我们处理过程为对水平方向(X轴方向)采用非均匀抽线；对垂直方向(Y轴方向)采用均匀等距抽点处理。所谓等距抽点是托对于某一条垂直线来说，其压缩后仍为一条垂直线，压缩过程即为等距抽点；而对水平方向抽线压缩原则反算压缩后垂直图像线所对应的原图像的垂直图像线，以此实现抽线。
以下为对应水平三维景深变化效果的水平反算抽线公式推导过程。设在变换前后图像左边高度不变，如图1A及图1B所示，变换前原图的宽为w，高为h，变换后图像的右边高度变为h′，由原图的宽度w求变换后图的宽度为w′的过程如下先求出原图上坐标为X的点在Y方向上的压缩比例，可得f(x)=1-(h-h′)xw]]>由于对一个点来说，其在X方向上的压缩比例和Y方向上的压缩比例应一致，因此可用Y方向上的压缩比例代替X方向上的压缩比例在X方向上求积，求得变换后图的宽度w’，可得w′=∫0wf(x)dx=∫0w(1-(h-h′)xhw)dx=h+h′2hw]]>接着，由这个宽度变化的关系式推导变换后图像中横坐标为X’的点在原图中的横坐标X，有如下关系x′=∫0xf(ξ)dξ=∫0x[1-(h-h′)hw]dξ=ξ|0x-(h-h′)2hwξ2|0x=x-(h-h′)2whx2,]]> 解出上式可得纵坐标方向y’和y有如下对应关系x=2b(1-1-x′b)]]>，其中b=w′1-(h′h)2,]]>其中，x，x′，y，y′分别为变换前后X方向和Y方向的坐标，h为变换前图像的高度，h′为变换后图像小边的高度，h1，h2为图像变换后小边纵坐标，w为变换前图像的宽度，w′为变换后图像小边的宽度，w1，w2为图像变换后小边横坐标(可参考图1A及图1B中的标示)根据这个以上的推导过程，可以推出四种具有景深变化的视觉效果，即人眼视觉的左边、右边、天上及脚下四个区域的景物的视觉效果，分别具有如下特征左边大右边小，右边大左边小，上边大下边小，下边大上边小，分别如图1B、图2B、图3B及图4B所示，其变换前的图像如图1A、图2A、图3A及图4B所示。我们分别给出从压缩后图像像点坐标(x′，y′)反算原图像中对应像点坐标(X，Y)的计算公式。他们的反算公式如下(大边长度不变)左边景物反算公式x=2b(1-1-x′b)]]>，其中b=w′1-(h′h)2,]]>y=y′w′-h1′x′hw′-(h-h2′+h1′).]]>右边景物反算公式x=w-2b(1-1-x′b),]]>其中b=w′1-(h′h)2,]]>y=y′w′-h1′x′hw′-(h-h2′+h1′).]]>上边景物反算公式y=2b(1-1-y′b),]]>其中b=h′1-(w′w)2,]]>x=x′h′-w1′y′wh′-(w-w2′+w1′).]]>下边景物反算公式y=h-2b(1-1-y′b),]]>其中b=h′1-(w′w)2,]]>x=x′h′-w1′y′wh′-(w-w2′+w1′).]]>接着以左边景物为例，说明其实际的操作流程。根据本发明所揭露的方法，该方法包含下列步骤初始化原始图像；初始化目标图像；决定目标图形在X方向及Y方向的压缩比；根据该初始化后的尺寸给定一X方向操作变量；根据该初始化后的尺寸给定一Y方向操作变量；根据该操作变量取得目标图形的坐标值；以及绘出该压缩后的图形。
其中初始化原始图像包括取得该原始图像的宽度值以及高度值；初始化目标图像可分为左边、右边、上边、下边，初始化左边及右边目标图像包括取得压缩后的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的Y坐标值，初始化上边及下边目标图像包括取得压缩后的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的X坐标值。其详细的流程图，如图5所示，步骤10开始；步骤11输入原图及目标图尺寸；步骤12根据原图尺寸以及目标尺寸给定X轴变量b＝w/(1-(h′/h)^2)；步骤13令循环变量I＝0；步骤14根据X轴便量求出原图X方向坐标步骤15根据原图尺寸以及目标尺寸给定Y轴变量J＝h1′*I/w’；步骤16根据Y轴变量求出原图y方向坐标y＝h*J/(h-h2*I/w′)；步骤17J＝J+1；步骤18如果J＜h-h2*i/w′，则转16继续执行；步骤19I＝I+1；步骤20如果I＜w′，则转14继续执行；步骤21结束。
接着将上述的步骤作更详细的说明如下首先，先将原图的尺寸以及目标图的尺寸初始化，以供后续处理使用，接根据这些尺寸，给定X轴变量，用以计算原图中的坐标，这个变量系由原来的宽度、高度以及缩图之后的高度所组成，命名为X轴变量b＝w/(1.0-(h′/h)^2)。
由于图像中有很多像素点，所以必须设定一个循环变量，以持续计算原始的坐标值。将循环变量I设定为0，接着求出根据X轴变量求出原图中的坐标值。求出坐标值之后，续根据循环变量I值、压缩后的尺寸以及原来的宽度给定Y轴变量j＝h1′*I/w′，接着根据此变量求原图中Y坐标值，其公式为y＝h*J/(h-h2*I/w′)。
以判断式判断求完与否，若尚未求完，则回到步骤16继续执行；将循环变量J＜h-h2*i/w’之后，再来判断
I＜w′，若大于w’，则回到步骤14继续执行计算。
另外，为了扩大视觉范围的效果，利用循环卷动的方式以构成更大的视觉范围。动态调整输出图像在原图中的起始位置，即可实现了人往前走和后退，快跑和慢跑的视觉效果。运用非均匀缩图技术和卷图操作，即可通过一张简单的平面图像而生成逼真的动态三维效果。
虽然本发明以前述较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所界定为准。
权利要求
1.一种在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，系指在较低阶的便携式数据处理器上将图像压缩后形成具有景深三维效果的方法，该方法包含有下列步骤初始化一原始图像；初始化一目标图像；决定该目标图像在X方向及Y方向的压缩比；根据该X方向的压缩比给定一X方向操作变量；根据该Y方向的压缩比给定一Y方向操作变量；根据该操作变量决定目标图形的坐标值；以及绘出该目标图像。
2.如权利要求书第1项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中初始化原始图像包括取得该原始图像的宽度值以及高度值。
3.如权利要求书第1项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该目标图像可分为左边图像、右边图像、上边图像或下边图像之中的任一者。
4.如权利要求书第3项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该初始化左边及右边目标图像包括取得该目标图像的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的Y坐标值。
5.如权利要求书第3项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该初始化上边及下边目标图像包括取得该目标图像的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的X坐标值。
6.如权利要求书第1项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该决定目标图形之坐标值的步骤更包含根据该X方向操作变量取得该原始图像中对应像素的X坐标；根据该Y方向操作变量取得该原始图像中对应像素的Y坐标；以及根据该原始图像之像素的坐标值取得该像素点的灰阶值。
7.如权利要求书第1项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该X方向操作变量为w/(1-(h′/h)^2)，其中w为原始图像的宽度值，h为该原始图像的高度值，h’为该目标图像的高度值。
8.如权利要求书第1项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该Y方向操作变量为h1’*I/w’其中h1’为该目标图像小边之上端点的Y坐标。
9.如权利要求书第3项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该Y方向操作变量中1为X坐标的递增值。
10.如权利要求书第1顼所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该便携式数据处理器为个人数字助理(PDA)。
11.一种在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，系指在较低阶的便携式数据处理器上将图像压缩后形成具有景深三维效果的方法，该方法包含有下列步骤初始化一原始图像；初始化一目标图像；决定该目标图像在X方向及Y方向的压缩比；根据该X方向的压缩比给定一X方向操作变量；根据该方向的压缩比给定一Y方向操作变量；根据该操作变量决定目标图像的坐标值；绘出该目标图像；将该目标图像的坐标值递增，并重复上述步骤取得一新的目标图像，再浆该新的目标图像绘出以达到移动的效果。
12.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中初始化原始图像包括取得该原始图像的宽度值以及高度值。
13.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该目标图像可分为左边图像、右边图像、上边图像或下边图像之中任一者。
14.如权利要求书第13项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该初始化左边及右边目标图像包括取得压缩后的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的Y坐标值。
15.如权利要求书第13项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该初始化上边及下边目标图像包括取得该目标图像的高度值、宽度值以压缩后小边两端点的X坐标值。
16.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该决定目标图形之坐标值的步骤更包含根据该X方向操作变量取得原始图像中对应像素的X坐标；根据该Y方向操作变量取得该原始固像中对应像素的Y坐标；以及根据该原始图像的像素的坐标值取得该像素点的灰阶值。
17.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该X方向操作变量为w/(1-(h′/h)^2)，其中w为原始图像的宽度值，h为该原始图像的高度值，h′为该目标图像的高度值。
18.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该Y方向操作变量为h1′*I/w′其中h1′为该目标图像小边之上端点的Y坐标。
19.如权利要求书第18项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该Y方向操作变量中1为X坐标的递增值。
20.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该将目标图像坐标值递增的步骤中可为X坐标递增或Y坐标递增中之任一。
21.如权利要求书第11项所述的在便携式数据处理器上处理三维动画的方法，其中该便携式数据处理器为个人数字助理(PDA)。
全文摘要
本发明系有关于一种在便携式数据处理器上处理三维动画的方法,利用非均匀缩图的技术实现在便携式数据处理器上的实现三维游戏,利用非均匀缩图技术,仅需处理普通的平面图像,并辅以匀速滚动条,即可实现三维景深变化的视觉效果,透过这个方法,使用者可以把很多逼真的三维图像放进便携式数据处理器中,乃至实现复杂的三维游戏。
文档编号G06T15/70GK1369864SQ0110674
公开日2002年9月18日 申请日期2001年2月16日 优先权日2001年2月16日
发明者陈淮琰, 肖腾飞 申请人:无敌科技(西安)有限公司