专利名称：在显示装置上实现爆炸视觉效果的处理方法及使用此处理方法的电脑系统的制作方法
技术领域：
本发明关于一种在显示装置上实施爆炸视觉效果的技术，特别是在三维空间(3-dimension，3D)的模拟环境下，处理一虚拟物件在爆炸时所产生的立体爆炸效果，并且使其呈现在电脑终端机或者是电视机上。此一技术可以应用在3D的电脑游戏、电视游乐器和动画处理等等方面，不仅可以减少储存画面所占用的存储器空间，同时所产生的视觉效果更生动更具有多变性。
目前由于微处理器的速度提高以及各种显示技术的逐渐成熟和普及，将3D甚至虚拟实境(virtual reality，VR)等等技术应用在电脑游戏中已经是相当普遍。在一般3D的游戏中的所有游戏角色，例如玩家所控制的主角或者是由电脑所控制的敌人，都是由多边形(polygon)的最小单位组合而成。在游戏进行中，由于对战关系而造成主角和敌人之间的碰撞，以及周围物件的飞溅效果，都是利用爆炸技巧来强化其视觉效果。
习知技术表现爆炸效果的方法如下。首先是通过美工人员预先画出一段表示出爆炸效果的动画，动画中的画框数量则会决定所欲表现爆炸效果的连续性。在进行游戏的过程中，当出现需要使用到爆炸效果的情况时，游戏程序便可以将事先储存好的爆炸动画取出，置于显示器中的适当位置上。因此习知技术所表现的爆炸效果，主要就是通过动画的播放来加以处理。
然而，习知表现爆炸效果的方式，至少具有两个缺点。第一个缺点是有关于存储器的运用方面。如上所述，利用动画表现爆炸效果的连续性，是取决于动画画框的数量。简言之，动画画框的数量愈多，愈能够表示出连续性的动画效果。但是画框数量多即意味着需要占用的存储器愈多。以每幅尺寸为96点×96，每点以256色表示的画框为例，若是动画画框共有6幅，则需要有96×96×6＝55296字节，亦即大约需要54K字节的存储器加以储存。其中因为每个字节为8位，所以可以表示256色的数值。由此可知，单单对于一种爆炸效果即需要有如此高的存储器容量，这对于象是电视游乐器等需要考虑到存储器成本的应用中，便显得没有效率并且不太实际。
第二个缺点是视觉效果的问题。由于是利用预先储存的动画来加以实现，所以等于是在出现爆炸效果时便重复地播放同一段动画，不仅在视觉效果上爆炸的范围较小，同时因为爆炸动画的重复播放而容易使人有似曾相识的感觉。自然所能够达到的效果相当有限。
有鉴于此，本发明的主要目的即在于提出一种在显示装置上实现爆炸视觉效果的处理及使用此处理方法的电脑系统，能够利用较少存储器空间来储存爆炸时碎片的图象，藉由旋转等图象处理技术，达到所需的爆炸画面效果。
本发明的另一目的即在于提出一种在显示装置上实现爆炸视觉效果的处理方法及使用此处理方法的电脑系统，能够避免出现重复播放动画所产生的相似视觉效果。
根据以上所述目的，本发明提出一种在显示装置上实现爆炸视觉效果的处理方法及使用此处理方法的电脑系统，用以处理一虚拟物件在模拟爆炸时所产生的视觉效果。首先，提供此虚拟物件在模拟爆炸时所产生的每一个碎片的运动模型，此运动模型可以依据系统中的微处理器速度以及实际基础力学原理，决定采用符合应用的运动模型。接着，初始化一虚拟物件资料记录。此记录用来表示在爆破碎片的存留时间和显示图形，以及每一个碎片的初始速度。存留时间资料用来决定此爆炸过程所需要的存留时间，而显示图形则是用来表示碎片的图形。所以利用所建立的运动模型和每一个碎片的初始速度，依序决定所有碎片在存留时间内的速度，藉此，便可以通过显示器驱动装置，分别将所有碎片的显示图形显示在显示装置中的相对显示位置上。最后在结束存留时间后，依序清除在显示装置上所显示的所有碎片的显示图形。
为使本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举一较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下
图1表示本发明实施例中的硬件结构方块图。
图2表示本实施例中，对应于虚拟物件在爆炸后所产生的各碎片的碎片属性记录结构。
图3表示本实施例中，对应于各碎片的碎片群属性记录结构。
图4表示本实施例中，利用多边形构成爆炸效果的立体示意图。
图5表示本实施例中，在显示器上实现爆炸视觉效果的处理方法的详细流程图。
图6至图8例示本发明的爆炸视觉效果处理方法所得的实际画面示意图。
本发明所提出的实现爆炸视觉效果的处理方法，主要是针对一虚拟物件，先利用一般力学基本原理建立其在爆炸时所产生碎片的运动模型。接着，在需要显示爆炸效果时，再建立各碎片相关的记录并加以初始化。而后，随着爆炸过程的进行，利用先前所建立的运动模型，改变各碎片的相关参数，如速度等等。于此同时，并且利用所获得的各种相关参数决定出实际在显示器上显示的位置，并且利用各碎片所共用的碎片图象加以显示，直至碎片的预设存留时间为止。在存留时间之后，便依序清除先前所显示的各爆炸图象，回复到正常的显示状态。以下举一运用3D的游戏的实施例详细说明本发明内容。然而，对于熟知此技艺者而言，利用相同的显示技术，可以应用在其他需要显示爆炸效果的场合中。
图1表示本发明实施例中的硬件结构方块图。如图所示，系统硬件结构中包括了中央处理器1、数学逻辑运算单元3、储存装置5、输入装置7、显示器驱动器9和显示器10。中央处理器1为系统的中央控制单元，用以执行游戏主程序，同时也包括控制本实施例中实现爆炸视觉效果的处理程序。数学逻辑运算单元3是用来处理碎片飞溅时所需要计算的运动模型。储存装置5则可利用DRAM等等存储器加以实施，用以储存进行的游戏程序，同时也包括各碎片的相关记录和实际显示的碎片图象。输入装置7则是提供使用者进行游戏的操作控制，如鼠标，键盘和摇杆等等。显示器驱动器9则是用来驱动显示器10如何显示的驱动装置，因此，根据游戏程序的进行，便可以通过显示器驱动器9，使显示器10出现所需要的画面。上述的本实施例系统的硬件结构，可以采用一般个人电脑，或是特定规格的电视游乐器来加以实施。
如前所述，本实施例中的爆炸视觉效果处理方法，是利用预先设定的运动模型，以及相关于各碎片的虚拟物件资料记录来实现。所以在说明本实施例的爆炸视觉效果处理方法之前，先就本实施例所使用的虚拟物件浆记录、爆炸时所采用的运动模型以及碎片图象分别加以说明。
在本实施例中，所谓的虚拟物件是指对打游戏中两方碰撞时的接触点，然而在其他的应用中，亦可以是某一实际的物体，如炸弹爆炸和车辆碰撞等等。在显示此虚拟物件的爆炸效果时，是将其模拟成多个碎片，并将碎片依据预先设定的方式计算其移动效果，显示出来。因此，此虚拟物件的各碎片必须具有某些特定的性质，所以在本实施例中，虚拟物件资料结构中包括两种记录，第一种称之为碎片群属性记录，用以记录各碎片的共用资料，第二种称之为碎片属性记录，则是分别用以记录各碎片的特定资料。
图2表示本实施例中，对应于虚拟物件在爆炸后所产生的各碎片的碎片属性记录20的结构。如图所示，每个碎片属性记录20中包括位置资料201、速度资料202、缩放比资料203、风力资料204的随机外力205。位置资料201表示对应碎片所处的3D位置，其可以利用相对于虚拟物件的距离来加以表示，或是利用座标来加以表示。速度资料202表示对应碎片在3D空间中的速度，其可以利用向量方式加以表示。另外，在此碎片属性记录20被初始化时，可以在此速度资料202中填入预设或随机的初始速度。缩放比资料203则是表示碎片图象和爆炸进行中的碎片图象(可能放大或缩小)的比例。这是因为在爆炸进行中有将同一个碎片图进行缩放，以增加其多变性。至于风力资料204和随机外力因素205则是属于模拟真实碎片运动参数，其会在下述的运动模式中引用而影响对应碎片的速度，藉以强化模拟所得的效果。
图3则是表示在本实施例中，对应于各碎片的碎片群属性记录30的结构。如图所示，碎片属性记录30中包括下列资料碎片群存留时间301、碎片群致能旗标302、碎片图象指标303、碎片个数304、碎片指标305(1)～305(N)和对应的碎片属性指标306(1)～306(N)。碎片群存留时间301是表示此一爆炸效果所存在的时间长度，当时间愈长时，表示各碎片影象存留在显示器10上的时间愈长。碎片群致能旗标302则是表示是否可以在显示器10上看到各碎片群，当此碎片群致能旗标302被致能时，便表示可以在显示器10上看到爆炸的效果。碎片图象指标303则为一指标(point)资料，用来指向在储存装置5中存放碎片图象的地址。如前所述，本实施例中的所有碎片是采用同一个碎片图象。但是在实际显示时，由于旋转及缩放的特效作用，可以使得各碎片呈现出各种不同的视觉效果。碎片个数304则是指出此一爆炸效果中所产生的碎片总个数，在初始化碎片群属性记录30时，可以利用固定或随机方式产生碎片个数304，或是根据其他进行游戏时参数，如撞击的轻重程度或是接触面积的大小来决定，本实施例中并不特别加以限定。碎片指标305(1)～305(N)则是分别指向各个碎片的指标，碎片属性记录指标306(1)～306(N)则是分别指向上述各碎片属性记录20的指标。至于上述碎片属性记录20和上述碎片群属性记录30的实际应用方式，则配合说明本实施例的爆炸视觉效果处理方法一并详加解释。
以下则是针对各碎片的运动模型加以说明，至于各运动模型在显示爆炸效果时所进行的运算，则可以利用中央处理器1或是数学逻辑单元3来执行。在本实施例中所采用的碎片运动模型以下列公式(1)表示v＝fr+acc×distance+wind×ttl×ttl (1)其中，fr表示随机外力因素，可由碎片属性记录20中获得；acc表示加速度，是重力加速度和其他加速度的合成；distance表示对应碎片距离系统中心的距离；wind表示风力，可由碎片属性记录20中获得；以及ttl表示对应碎片已存留的时间，亦即自爆炸开始至此时的时间长度。
利用公式(1)的运动模型，可以随着模拟爆炸的进行，而计算出所有碎片的速度，进行根据目前以及先前的位置，利用一般的力学原理，计算出对应的目前位置。对于熟知此技艺者而言，上述公式(1)用以计算模拟爆炸后所有碎片的运动方式仅为一例，在实际应用时，设计者可以根据中央处理器1或数学逻辑运算单元3处理运动模式中数学公式的能力，以及应用上需要表示真实程度，来调整所采用的运动模式公式，仍然适用于本发明的技术内容。
最后特别需要说明的部分，即为本实施例中所采用的碎片图象部分。与习知技术不同之处在于本实施例所采用的碎片图象是被所有碎片所使用。为了避免习知爆炸效果中的重复性过高的缺点，因此在本实施例中，利用与一般3D人物所构成的多边形结构，来构成爆炸效果，可参考图4。图4表示本实施例中，利用多边形构成爆炸效果的立体示意图。如图4所示，四边形(41、42、43、44、45)当做爆炸的基本元素，而在每个四边形中则是贴上预先由美工人员所画出的火焰图形，其他的部分则是为透明的属性。所以，可以给人在3D环境下不规则形状的感觉，不再是单调的四边形。另外，图中各四边形的箭点部分代表此四边形的法向量，其与对应的四边形为垂直关系。因此可清楚了解，以四边形为基础，将其在3D环境中任意旋转，可以模拟出爆碎片的效果。所以在本实施例中，仅需要利用一个碎片图象即可模拟出多变化的爆炸效果。在本实施例中，共用的碎片图象为一个32点×32点的四边形贴图，所需要的存储器大小为1024字节，大约为1K的存储器。与上述的习知技术相比，可以发现所需要的存储器空间已经大幅度的缩小，此正是本发明所欲达到的目的。
以下利用图5，详细描述本实施例的处理方法。图5表示本实施例中，在显示器上实现爆炸视觉效果的处理方法的详细流程图。一开始设计者必须决定碎片的运动模型(步骤S1)，以本实施例而言即为公式(1)。如前所述，运动模型中所采用的计算公式，可以根据实际应用环境和应用需求而决定。接着，在进行游戏时，出现需要产生爆炸效果的情况时，即进行以下的步骤。首先，初始化上述的碎片群属性记录30以及各碎片属性记录20(步骤S2)，在初始化的过程中，碎片属性记录20中的初始速度202以及碎片属属性记录30中的存留时间301和碎片个数304。如上所述，可以利用预定或随机的方式加以产生。接着，将碎片群属性记录30中的致能旗标302设定为致能状态，并且更新记录中资料(步骤S3)。此时，由于致能旗标302为致能状态，所以开始能够将所建立的各碎片图象显示在显示器10上。以下的处理分为二个部分，第一部分包括步骤S4至步骤S7，用来在设定的存留时间内显示各碎片图象，第二部分则包括步骤S8至步骤S11，用来清除所有的碎片图象。
在显示碎片图象的步骤中，首先，判断目前的碎片存留时间是否大于零(步骤S4)，如果大于零，表示必须持续显示碎片图象在显示器10上。接着，接立碎片群中的单个碎片(步骤S5)，再依据公式(1)所提供的运动模型公式，更新各碎片的速度属性，进而更新各碎片的位置属性(步骤S6)。在此步骤中，控制程序可以利用碎片属性群记录30的各碎片属性记录指标306(1)～306(N)来得到实际碎片属性记录20的地址，藉此，获致对应有风力资料204和随机外力因素205，用以计算出对应的速度。利用所获得的速度，可以进而决定出对应碎片的实际位置。最后，利用所获得的实际位置，决定出在显示器10上的显示位置；并且藉由更新后的缩放比资料203，决定碎片图象所显示的大小。通过显示器驱动器9，将对应的各碎片图象显示在显示器10上(步骤S7)。于此同时，各记录的资料可以依据计算结果更新，并且回到步骤S4。因此，上述显示碎片图象的处理步骤，会在存留时间内持续进行，直至存留时间结束为止。
在结束存留时间之后，接着即是清除显示器10上所显示的所有碎片。首先，判断是否已经清除了所有碎片(步骤S8)，若尚未完全清除，即依序去除碎片群的单个碎片(步骤S9)，并且利用上述的方式，更新各碎片的速度等等属性(步骤10)，以便保持爆炸视觉效果上的连续性。最后，将去除碎片效果显示在显示器10上(步骤11)，于此同时，其他尚未清除的碎片亦会根据步骤S10所得的更新资料，改变显示的状态。上述步骤执行直到完全去除所有的碎片为止。在完成清除碎片的处理后，初始化各记录中的资料(S12)，便结束这部分的控制程序。
通过上述的处理方法，本实施例可以利用较少的存储器空间，制作出更生动多变的爆炸效果。另外，在本实施例中，碎片属性记录20中的缩放比资料203是适用于3D环境的资料，当利用本发明的技术在2D的环境中时，则可以省略此一部分的资料。另外，风力资料204和随机外力因素205是根据现实环境而增加的参数，熟知此技艺者可以依不同的应用而增加或减少这样的参数，仍不脱离本发明的精神。
图6至图8例示利用本发明的爆炸效果处理方法所得的实际画面示意图。在图6中，表示对打的双方产生碰撞；在图7中，通过本实施例所揭示的处理方法，产生所需要的爆炸视觉效果；而在图8中，碎片的存留时间结束，于是依序清除画面上的碎片图象。藉由图6至图8可知，在视觉效果上，本实施例所揭示的处理方法可以表示更生动多变的画面，而且不会出现重复的画面，同时储存画面的存储器亦可以大幅度的缩小，更增加其应用上的价值。
本发明虽以一较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，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后附的权利要求范围所界定者为准。
权利要求
1.一种在显示装置上实现爆炸视觉效果的处理方法，用以处理虚拟物件在模拟爆炸时所产生的视觉效果，其特征在于，包括下列步骤提供上述虚拟物件在模拟爆炸时所产生的多个碎片中每一碎片的运动模型；初始化一虚拟物件资料记录，用以表示在上述碎片的存留时间和显示图形，以及每一碎片的初始速度；利用上述运动模型和每一碎片的初始速度，依序决定在上述存留时间内上述碎片的速度；利用所决定的上述速度，通过一显示器驱动装置，显示上述碎片的上述显示图形在上述显示装置的相对显示位置上；以及在上述存留时间结束后，依序清除在上述显示装置上所显示的上述碎片的上述显示图形。
2.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，虚拟物件资料包括多个碎片属性记录，分别对应于上述碎片，每一碎片子记录具有位置资料，用以表示对应碎片在上述存留时间中的位置；以及速度资料，用以表示对应碎片在上述存留时间内的速度，当在初始化上述虚拟物件资料记录的步骤时，上述速度资料表示对应碎片的初始速度；以及一碎片群属性记录，其具有碎片群存留时间，用以指示上述碎片的上述存留时间；碎片群致能旗标，用以指示上述碎片是否显示在上述显示装置上；碎片图象指标，用以指示上述碎片的上述显示图形；碎片个数，用以指示上述碎片的总个数；以及多个碎片属性指标，分别用以指向上述多个碎片属性记录
3.如权利要求1或2所述的处理方法，其特征在于，上述虚拟物件系为一三维空间物件。
4.如权利要求3所述的处理方法，其特征在于，每一碎片子记录还包括一缩放比资料，用以表示对应碎片在三维空间下远近所产生的缩放效果。
5.如权利要求2所述的处理方法，其特征在于，每一碎片子记录还包括一风力资料和一随机外力因素资料，藉以决定对应碎片的速度。
6.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，上述虚拟物件为画面的物体间碰撞点。
7.如权利要求1所述的处理方法，其特征在于，上述虚拟物件为画面的物体。
8.一种电脑系统，用以实现一虚拟物件在模拟爆炸时的视觉效果，其特征在于，包括显示装置；显示装置驱动器，用以驱动上述显示装置显示出所需的图象；存储器，用以储存一虚拟物件资料记录，用以表示上述虚拟物件在模拟爆炸时所产生的多个碎片的存留时间及显示图形，以及每一碎片的初始速度；以及控制单元，其根据一碎片运动模型和每一碎片的初始速度，决定上述碎片在上述存留时间内的相关显示位置，用以驱动上述显示装置驱动器，使得上述显示装置在对应的萤幕位置上显示出上述显示图形，并在上述存留时间之后，清除上述碎片的上述显示图形。
9.如权利要求8所述的电脑系统，其特征在于，上述控制单元为一中央处理器。
10.如权利要求8所述的电脑系统，其特征在于，上述控制单元包括一中央处理器和一数学逻辑运算单元。
11.如权利要求8所述的电脑系统，其特征在于，储存于上述存储器的上述虚拟物件资料记录包括多个碎片属性记录，分别对应于上述碎片，每一碎片子记录具有位置资料，用以表示对应碎片在上述存留时间中的位置；以及速度资料，用以表示对应碎片在上述存留时间内的速度；以及一碎片群属性记录，其具有碎片群存留时间，用以指示上述碎片的上述存留时间；碎片群致能旗标，用以指示上述碎片是否显示在上述显示装置上；碎片图象指标，用以指示上述碎片的上述显示图形；碎片个数，用以指示上述碎片的总个数；以及多个碎片属性指标，分别用以指向上述多个碎片属性记录。
12.如权利要求8或11所述的电脑系统，其特征在于，上述虚拟物件为一三维空间物件。
13.如权利要求12所述的电脑系统，其特征在于，每一碎片子记录还包括一缩放比资料，用以表示对应碎片在三维空间下远近所产生的缩放效果。
14.如权利要求11所述的电脑系统，其特征在于，每一碎片子记录还包括一风力资料和一随机外力因素资料，藉以决定对应碎片的速度。
15.如权利要求8所述的电脑系统，其特征在于，上述虚拟物件为画面的物体间碰撞点。
16.如权利要求8所述的电脑系统，其特征在于，上述虚拟物件为画面的物体。
全文摘要
一种实现爆炸视觉效果的处理方法及使用此处理方法的电脑系统。首先,建立在其爆炸时所产生碎片的运动模型。接着,在需要显示爆炸效果时,再建立各碎片相关的记录并加以初始化。而后,随着爆炸过程的进行,利用先前所建立的运动模型,改变各碎片的相关参数,如速度等等。于此同时,利用所获得的各种相关参数决定出实际在显示器上显示的位置,并且利用各碎片所共用的碎片图象加以显示,直至碎片的预设存留时间为止。
文档编号G06T15/70GK1247351SQ9811916
公开日2000年3月15日 申请日期1998年9月9日 优先权日1998年9月9日
发明者温世义, 詹浩博, 高海欣 申请人:英业达股份有限公司