Development of a perspective processor for pixel based Z-buffer constructive solid geometry (CSG) display systems

Abstract

3 boyutlu bilgisayar grafiklerinin amaçlarından birisi nesnelerin gerçekçi görünümlerini oluşturmaktır. Bu işlem Modelleme ve Projeksiyonlar gibi adımlar gerektirir. CSG katı nesneler veya hacimler oluşturmak için kullanılan en popüler metotlardan birisidir. Pek çok CSG görüntüleme algoritmasında gerçekleme işlemi paralel projeksiyon işlemine dayandırılmaktadır. Yine de, bilgisayar oyunları veya uçuş simülasyonlan gibi uygulamalarda yapıların içinde dolaşabilmek için perspektif projeksiyon gerekmektedir. Ressamlar ve mimarlar genellikle daha gerçekçi sonuçlar verdiği için perspektif projeksiyonu tercih etmektedirler, ancak oluşturulma güçlüğünden dolayı nadiren teknik işlerde kullanılmaktadırlar. 3 boyutlu görüntüleme metotları genellikle büyük depolama aygıtlarına ve zaman alıcı hesaplama işlemlerine ihtiyaç duyarlar. Uygulamalarda kabul edilebilir sonuçlar elde etmek için araştırmacılar donanım veya yazılım tabanlı pek çok çözüm geliştirmişlerdir. Bu çözümlerin pek çoğunda, gerçekleme işlemi ortografık paralel projeksiyon tabanlıdır. Bu çalışmada biz perspektif projeksiyonlar üretmek için bahsi geçen donanım temelli çözümlerden birisi olan bir perspektif işlemcisi geliştirdik. İşlemci görüntülenecek cisimlere ait düzlemlerin perspektif dönüşümlerini üretir. Bizim çözümümüz düzlemlerin üzerindeki tüm noktaların dönüştürülmesi yerine, sadece düzlemlerin üzerindeki üç noktayı kullanarak perspektif dönüşüm ürettiğinden,bu işlem CSG'nin öteki metotlarına göre daha hızlı gerçekleştirilir.Anahtar Kelimeler: 3-D Görüntüleme, Gerçek Görüntüler, Perspektif İzdüşüm, CSG, Katı Modelleme, Bilgisayar Grafiği

One of the goals of the three-dimensional computer graphics is to create realistic images of objects. This operation requires steps such as Modelling and Projections. CSG (Constructive Solid Geometry) is one of the most popular methods to construct solid objects or volumes. In most CSG display algorithms the rendering is based on parallel projection. However, in applications such as computer games, flight simulators perspective projection is necessary to travel inside the structures. Artists and architects often use perspective views because they yield more realistic pictures, and they are seldom used in technical work because of the difficulty of construction. Three Dimensional Viewing methods usually require extensive storage and time-intensive computations. To make them viable in many applications, researchers have proposed various types of hardware-based and software-based solutions. In most of these solutions, the rendering is based on orthographic parallel projection. In this work, we developed one of these hardware-based, although partly, solutions called perspective processor, to provide perspective projection. The processor produces perspective transformed forms of planes of objects to be displayed so that the operation is faster than other methods in CSG, since our solution produces the equations of perspective transformed forms of planes using only three points on the original planes instead of transforming planes using all the points on them.Keywords : 3-D Viewing, Realistic Images, Perspective Projection, Csg, Solid Modelling, Computer Graphics