[发明专利]面向目标的阴影信息技术

说明书

本发明通常涉及在面向目标的环境中计算和生成三维目标的改进，尤其涉及在再现(rendering)，在三维图形中，在一个模型从一给定摄象位置转换到基于屏幕的视图的处理过程中确定一个三维表面的阴影的方法、装置以及结构(framework，是指一组提供预制结构以解决一组相关问题的相关类别)，其中提供了一个再现程序，它包括有阴影的目标及对加阴影进行计算的引导。本发明使应用程序开发者得以在驻留在面向目标的操作系统(该系统有一再现程序)中的加阴影程序结构中有选择地使用任意加阴影程序，而基本无需修改再现程序。替换之，应用程序开发者亦可开发定制的阴影程序，以置换操作系统中的加阴影程序结构。

在常规的三维硬件图形系统中，用于色彩(或加阴影)的计算公式是不变的。结果，若用户想要不同的阴影质量，就必须购买不同的特定硬件图形系统。类似地，大部分软件包只允许有限的阴影效果变化。因此，用户必须在不同的软件包之间来回变换以获取不同的阴影质量。这类操作导致低效率和不方便的软件开发和使用。进而，阴影质量不能被定制以满足客户的特殊需求且软件在新开发和需要发生时不能便利地扩展。

因此，本发明的一个目的是在面向目标的操作系统中提供一个加阴影程序(Shader，指在三维图形中，根据照明，结构，空间取向和三维效果的色彩信息计算一个显示色彩的目标)结构，它可被调用且包括多个结合了大范围的表面特性的加阴影程序，而且可被有选择地与一个再现程序在最小的界面软件开发范围内使用。

在本发明的一个方面中，在操作系统中提供一个阴影程序结构以便根据不同特性被调用以计算阴影，该加阴影程序结构包括多个阴影程序类别和预置阴影程序类别，它们可被调用且包括在加阴影的模型中生成结构映象，扰动映象，以及反射映象以使其看起来更为真实的程序。此外，可以由过程定义实现加阴影以便生成图象，就象目标是由木头或大理石之类的真实材料制成的一样。应用程序开发者可权衡速度和图象质量之间的关系而在加阴影程序结构中任意选择适当的加阴影程序。替换之，开发者可以生成多个定制阴影程序，它们置换在阴影程序结构中的部分或所有阴影程序的特性。根据本发明，所需的一切也就是要建立该加阴影程序，然后由再现程序调用该加阴影程序。

根据本发明，图形系统在再现程序和加阴影程序之间提供了一个清晰的界面。其中，在使用不同的加阴影程序时几乎无需对再现程序做任何改动，如此，该加阴影程序是极易使用和实施。进而，在使用不同再现程序时对加阴影程序的改动要减至最少。

最佳操作系统提供了最有效的方式以取得基本展示的模型。最佳面向目标的操作系统还提供了许多用于建立程序块以构成复杂的加阴影程序的加阴影实用程序。某些复杂的阴影效果可通过以流水线方式设置的多个加阴影程序实施，或按阴影程序树方式实施。

因此，根据本发明的面向目标的结构用于计算三维阴影，该结构提供了多个系统预置再现程序和加阴影目标。作为目标，最佳操作系统包括一个系统预置的三维再现流水线，它把在三维空间中定义的几何图形转换成输出设备上的图象。流水线部件包括象表面镶花纹程序(它把一个三维表面变换成较小的部分)之类的目标以及一个再现程序(它根据可视性和计算的色彩显示表面)。在加阴影程序结构中的加阴影程序可进行如上所述的图象结构映象，凸缘映象，环境映象，以及过程结构映象。加阴影程序结构中的每个加阴影程序都有一个系统预置反射加阴影程序，它实现本地光照阴影模型。用于生成各种映象的实用程序也在此提供。用户在不改变再现程序的情况下可选择适当的加阴影程序。类似地，在使用不同再现程序的情况下可无需修改加阴影程序而选择再现程序。

本发明的目的，方面及优点将结合以下附图和最佳实施侧予以说明。

图1示出了能支持高分辨率图形显示设备的通用计算机系统以及光标指示设备(如鼠标器)，本发明即可于其上实施。

图2是图1所示计算机系统的详细示图；

图3示出了根据本发明的一个最佳实施例在再现过程中确定一个三维表面的色彩的三维属性组目标；

图4示出了根据本发明一个最佳实施例的开口园柱体的内外表面；

图5示出了根据本发明一个最佳实施例的色空间的示例；

图6示出了根据本发明的一个最佳实施例的再现程序和加阴影程序之间的关系；

图7是加阴影目标和系统预置加阴影层级的示意图，示出了根据本发明的一个最佳实施例的加阴影程序的实施；

图8示出了根据本发明的一个最佳实施例示例的加阴影变量；

图9示出了根据本发明一个最佳实施例在加阴影等式中采用的符号；