CN101958005B - 图像处理装置以及图像处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种图像处理装置以及图像处理方法。本发明实现能够在CG图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像并进行合成。在表面指定单元(120)中，操作者能够设定预定的属性的值(名称)等，指定作为对输入图像进行纹理映射的多项的预定的多边形的表面。在图像选择操作单元(170)中，操作者按压操作与矩阵开关(160)的输出总线(161)对应的按钮行，并能够以任意的定时改变被输入到图像映射单元(150)的纹理映射用的图像数据(L)。通过改变图像数据(L)能够改变被纹理映射到CG图像的预定的多边形表面的图像。
Description
技术领域
本发明涉及图像处理装置以及图像处理方法，尤其涉及通过将基于图像数据的图像纹理映射到计算机图形图像上来进行图像合成的图像处理装置等。
背景技术
在三维图形系统中，将三维坐标分解为三角形等多边形(多角形)，并通过绘制该多边形来绘制整个图像。因此，在此情况下，可以说三维图像是用多边形的组合定义的。但是，身边大多物体的表面具有由复杂的模样重复构成的图案，而且模样或图案越是复杂、精细，越是难以用三角形等对各模样或图案建模。因此，作为解决上述问题的手段而使用纹理映射(Texture Mapping)。
纹理映射通过将使用扫描仪等获取的图像数据贴在物体表面上，用较少的顶点数实现高真实性的图像，其定义从对象(Object)坐标系向纹理(Texture)坐标系的映射，并且求出从窗口(Window)坐标系向纹理坐标系的映射，从而求出与窗口坐标系中的各像素(Pixel，Picture CellElement)对应的纹理的元素、即纹元(Texel，Texture Cell Element)。
使用在纹理上的图像数据保存在被称为纹理存储器的存储区域中。因此，当进行使用运动图像数据随时更新纹理存储器的处理时，可基于运动图像进行纹理映射处理。
例如，专利文献1中记载了以下三维特效装置：通过控制纹理坐标，使对三维CG的纹理映射随着时间的流逝而从某个图像向不同的图像逐渐转变(Transition)。
另外，例如专利文献2是合成计算机图形与写实影像的技术，记载有如下的图像列生成方法：指定区域或指定要纹理映射的影像的重放开始时刻和帧的对应关系，在时间轴上实现所希望的帧的粘贴。
另外，例如在专利文献3中记载有绘制装置，所述绘制装置实现将对3D CG的运动图像的纹理映射状态和仅运动图像的显示进行无缝转换的控制。
在先技术文献
专利文献：
专利文献1：日本专利文献特开2002-369076号公报；
专利文献2：日本专利文献特开2000-152079号公报；
专利文献3：日本专利文献特开2001-014489号公报。
发明内容
近年来，人们想要使制成的计算机图形图像根据情况进行动画动作，或者使一部分参数发生变化来使生成的计算机图形图像发生变化。不仅对于预先制作合成结果的图像并保存而使用的情况，即使在直播中，也希望能使用这样的技术。人们期望对于纹理映射到该计算机图形图像上的图像也能够根据情况来选择。
在现有技术中，由于在向播放等提供前预先耗费时间来合成图像的情况是标准的，因此没有反映出上述的希望。例如，如下的运用在现有技术中是难以操作的，即：对于绘制3个对象并且所述3个对象通过动画在画面中移动的CG，以任意的定时将希望的图像V1、V2纹理映射到各对象的表面。
例如，图23的(a)～(d)示出了CG图像例，所述CG图像例绘制3个对象OB1～OB3，所述3个对象OB1～OB3通过动画在画面中移动。并且，图24的(a)～(d)示出了在上述3个对象OB 1～OB3的面上以任意的定时纹理映射希望的图像V1、V2的例子。
CG数据的生成工序需要时间来进行。另一方面，在这个阶段对于被纹理映射的图像的内容无法进行预期。
本发明的目的在于，能够在计算机图形图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
本发明的概念在于一种图像处理装置，包括：
图像选择单元，从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据；
图像生成单元，基于计算机图形描述数据生成计算机图形图像；
表面指定单元，将所述计算机图形描述数据中的多边形的表面作为选择项来指定预定的多边形的表面；以及
图像映射单元，将基于由所述图像选择单元取出的图像数据的图像，纹理映射到所述图像生成单元绘制的多边形的表面中的、由所述表面指定单元指定的所述预定的多边形的表面上。
在本发明中通过图像选择单元从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据。另外，通过图像生成单元基于计算机图像描述数据生成计算机图形图像。该情况下，三维坐标被分解为三角形等的多边形(多角形)，通过绘制该多边形能够进行图像整体的绘制。
另外，计算机图形描述数据中的多边形的表面被设为选择项，并被指定预定的多边形的表面。例如，通过计算机描述数据中的预定的属性的值(名称)的选择来指定预定的多边形的表面。这里，预定的属性例如是节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等。在计算机图形描述数据中，各预定的属性的值与多边形的表面的对应关系被定义。
并且，通过图像映射单元，在图像生成单元所绘制的多边形的表面中由表面指定单元指定的预定的多边形的表面被纹理映射基于由图像选择单元取出的图像数据的图像。该纹理映射的动作按照来自图像选择单元的图像数据的流(帧的连锁)来继续更新图像帧，并进行纹理映射的绘制。
如此，通过图像选择单元从多个图像数据中选择性地取出一个图像数据。并且，基于该一个图像数据的图像被纹理映射到表面指定单元指定的预定的多边形的表面上。因此，根据由图像选择单元取出的图像数据的变化，被纹理映射的图像发生变化。该一系列的动作全部由于在固定的延迟范围内处理输入图像数据，因此能够直接使用本装置。即，在对本装置的输入图像在被反映到输出之前的延迟为固定的帧数以下。因此，操作者能够在计算机图形图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
在本发明中，例如可以具有多个图像选择单元，表面指定单元每个图像选择单元将计算机图形描述数据中的多边形的表面作为选择项来指定预定的多边形的表面，图像映射单元对图像生成单元绘制的多边形的表面中的、由表面指定单元按照每个图像选择单元指定的预定的多边形的表面纹理映射基于由对应的图像选择单元取出的图像数据的图像。
该情况下，例如由表面指定单元设定图像分配表，所述图像分配表将识别由多个图像选择单元取出的图像数据的图像标识符与表面指定对应起来，图像映射单元基于由该图像分配表进行纹理映射处理。该情况下，能够在计算机图形图像的多个面上分别以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
另在，在本发明中，例如可以为：在具有多个图像选择单元的情况下，还具有显示单元，所述显示单元与由表面指定单元进行表面指定的图像选择单元相对应来显示表面指定信息。该情况下，操作者能够容易知道基于被纹理映射由各图像选择单元取出的图像数据的图像的计算机图形图像的面是由什么样的信息指定的。
根据本发明，从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据，将基于该取出的图像数据的图像纹理映射在被指定的预定的多边形的表面，从而能够在计算机图形图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
附图说明
图1是表示作为第一实施方式的图像处理装置的结构示例的框图；
图2是表示材质所具有的表面信息的示例图；
图3是表示图像选择操作单元(控制台)的外观的一个示例图；
图4是表示图像生成单元和图像映射单元的具体的结构例的框图；
图5是表示图像生成单元和图像映射单元的功能框的结构例的图；
图6是表示进行纹理映射时的纹理图像和UV图的一个例子的图；
图7是表示表面指定单元的GUI显示例的图；
图8是简要地表示表面指定单元的处理步骤的流程图；
图9是简要地表示图像映射单元的处理步骤的流程图；
图10表示作为第二实施方式的图像处理装置的结构例的框图；
图11是表示控制台的一个例子的外观的图；
图12是表示在分配输出总线时显示的GUI显示例以及在选择输出总线时的GUI显示例的图；
图13是表示输出总线的总线编号和映射输入T1～T4的对应关系的映射输入对应表的一个示例图；
图14是表示映射输入T1～T4和属性的值(名称)的对应关系的图像分配表的一个示例图；
图15是简要地示出图像选择操作单元的处理步骤的流程图；
图16是简要地示出表面指定单元的处理步骤的流程图；
图17是简要地示出了图像映射单元的处理步骤的流程图；
图18示出了在被图像生成单元设定图像分配表之前的通信顺序的顺序图；
图19是用于说明被纹理映射到多个对象的面上的图像以预定的定时被改变的例子的图；
图20是表示控制台的另一例的外观的图；
图21是表示被显示在分配按钮行(指定按钮行)时被显示的GUI显示例的图；
图22是表示图像处理装置的变形例的框图；
图23是示出CG图像例的图，所述CG图像例绘制三个对象OB 1～OB3，并且所述三个对象OB1～OB3通过动画在画面中移动；
图24是表示以任意的定时对三个对象OB1～OB3纹理映射希望的图像的例子的图。
具体实施方式
下面对用于实施发明的方式(下面称为实施方式)进行说明。说明按以下顺序进行。
1.第一实施方式
2.第二实施方式
3.变形例
<1.第一实施方式>
[图像处理装置的结构]
对本发明的第一实施方式进行说明。图1是表示作为第一实施方式的图像处理装置100的结构示例。该图像处理装置100具有：CG(ComputerGraphics：计算机图形)制作单元110、表面指定单元120、网络130、图像生成单元140、以及图像映射单元150。另外，该图像处理装置100包括矩阵开关160以及图像选择操作单元170。CG制作单元110、表面指定单元120以及图像生成单元140分别与网络130连接。
CG制作单元110由带有CG制作软件的个人计算机(PC：PersonalComputer)构成。该CG制作单元110输出预定格式的CG描述数据。CG描述数据的格式例如有Collada(注册商标)。Collada是用于在XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)的基础上实现3D的CG数据交换的描述定义。在CG描述数据中例如描述有如下的信息。
(a)材质的定义
该材质的定义是CG对象的表面性质(外貌)。该材质的定义中包含颜色、反射方式、发光、凹凸等信息。并且，该材质的定义中有时包含纹理映射的信息。纹理映射如上述是将图像贴到CG对象上的方法，其能够减轻处理系统的负荷的同时表现出复杂的模样等。图2示出了材质所带的表面信息的例子。另外，有时不指定颜色，而指定纹理映射。
(b)几何学信息Geometry的定义
该几何学信息Geometry的定义中包含关于多边形网格的位置坐标、顶点坐标等的信息。
(c)相机的定义
在该相机的定义中包含相机的参数。
(d)动画的定义
该动画的定义中包含动画的各关键帧中的各种值的信息。另外，该动画的定义中包含动画的各关键帧的时间信息。各种信息例如是对应的对象(节点)的关键帧点的时间、位置或顶点的坐标值、大小、切线向量、插值方法、各种信息在动画中的变化等的信息。
(e)场景中的节点(对象)的位置、方向、大小、对应的几何学信息定义、对应的材质定义
这些信息并不零散，例如被如下对应起来。
·节点…几何学信息
·节点…材质(多个)
·几何学信息…多边形集合(多个)
·多边形集合…材质(与节点对应的材质中的一个)
·动画…节点
构成一个画面的描述被称为场景。各个定义被称为库，并且在场景中被参考。例如，在存在两个长方体的对象的情况下，每个对象分别被描述为一个节点，并且各节点可联想材质定义中的一个。其结果是，每个长方体的对象可联想材质定义，从而可用依照各材质定义的颜色和反射特性来绘制。
或者，在长方体的对象通过多个多边形集合来描述、并且多边形集合可联想材质定义的情况下，每个多边形集合可用不同的材质定义来绘制。例如，长方体具有6个面，但有时长方体的对象用三个多边形集合描述，例如，其中的三个面为一个多边形集合，一个面为一个多边形集合，两个面为一个多边形集合。由于各个多边形集合能够联想不同的材质定义，因此也可以用不同的颜色来绘制每个面。
当在材质定义中指定纹理映射的情况下，在被联想的对象的面上能够纹理映射基于图像数据的图像。
在该实施方式中，如后所述，例如被设定为对材质定义纹理映射输入图像。因此，在长方体的对象的所有的面上也能将相同的输入图像进行纹理映射，也能按照每个面来对不同的输入图像进行纹理映射。
下面示出了作为CG描述数据的Collada文件的实例(部分摘录例)。例如，在该实例中，定义了名称(值)为“01MatDefault”的材质。并且，该材质的实际内容描述了应参考“01MatDefault-fx”的效果。另外，在该实例的<library_visual_scenes>中，描述了对″#Box01-lib″的几何学信息定义结合“01MatDefault″的材质定义来进行绘制。
[Collada文件的实例]
<library_materials>
<material id＝″01MatDefault″name＝″01MatDefault″>材质定义
<instance_effect url＝″#01MatDefault-fX″/>参考效果
</material>
</library_materials>
<library_effects>
<effect id＝″01MatDefault-fx″name＝″01MatDefault″>这是材质的内容
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<technique sid＝″standard″>
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<color sid＝″emission″>0.0000000.0000000.0000001.000000</color>
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</phong>
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<float_array id＝″Box01-lib-Position-array″count＝″24″>位置信息的阵列
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4.6730168.585480.0.000000
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4.673016-8.58548010.185543
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4.6730168.58548010.185543
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<param name＝″X″type＝″float″/>位置信息的阵列的排列说明
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<float_arrayid＝″Box01-lib-UV0-array″count＝″24″>UV坐标的阵列
0.0000000.000000由于是单纯的立方体，因此只有0和1
1.0000000.000000
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1.0000001.000000
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<technique_common>
<accessor source＝″#Box01-lib-UV0-array″count＝″12″stride＝″2″>
UV坐标的说明
<param name＝″S″type＝″float″/>
<param name＝″T″type＝″float″/>
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<vertices id＝″Box01-lib-Vertex″>
<input semantic＝″POSITION″source＝″#Box02-lib-Position″/>
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<polygons material＝″01MatDefault″count＝″12″>
<input semantic＝″VERTEX″offset＝″0″source＝″#Box01-lib-Vertex″/>
<input semantic＝″NORMAL″offset＝″1″source＝″#Box01-lib-Normal0″/>
<input semantic＝″TEXCOORD″offset＝″2″set＝″0″source＝″#Box01-lib-UV0″/>
<p>0 0 9 2 1 11 3 2 10</p>顶点信息
<p>3 3 10 14 8 0 5 9</p>
<p>4 6 8 5 7 9 7 8 11</p>
<p>79 11 6 10 10 4 11 8</p>
<p>0 12 4 1 13 5 5 14 7</p>
<p>5 15 7 4 1 6 6 0 17 4</p>
<p>1 18 0 3 19 1 7 20 3</p>
<p>7 21 3 5 22 2 1 23 0</p>
<p>3 24 4 2 25 5 6 26 7</p>
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<p>230003114323</p>
<p>433363422350</p>
</polygons>
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</geometry></library_geometries><library_animations>
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<float_array id＝″Box01-translate-animation-inputX-array″count＝″4″>0.0000001.0000001.0333331.333333在动画中的X坐标值的变化的时刻</float_array>
<technique_common>
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<param name＝″TIME″type＝″float″/>
</accessor>
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<source id＝″Box01-translate-animation-outputX″>
<float_array id＝″Box01-translate-animation-outputX-array″count＝″4″>-43.404125-43.404125-23.89722813.150181动画中的X坐标值本身</float_array>
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<param name＝″X″type＝″float″/>
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<source id＝″Box01-translate-animation-intanX″>
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<accessor source＝″#Box01-translate-animation-intanX-array″count＝″4″>
<param name＝″X″type＝″float″/>
</acces sor>
</techmque_common>
</source>
<source id＝″Box01-translate-animation-outtanX″>
<float_array id＝″Box01-translate-animation-outtanX-array″count＝″4″>0.0000000.00000016.9612020.000000</float_array>
<technique_common>
<accessor source＝″#Box01-translate-animation-outtanX-array″count＝″4″>
<param name＝″X″type＝″float″/>
</accessor>
</technique_common>
</source>
<source id＝″Box01-translate-animation-interpolationX″>
<Name_array id＝″Box01-translate-animation-interpolationX-array″count＝″4″>
BEZIER BEZIER BEZIER BEZIER
</Name_array>
<technique_common>
<accessor source＝″#Box01-translate-animation-interpolationX-array″count＝″4″>
<param type＝″name″/>
</accessor>
</technique_common>
</source>
<sampler id＝″Box01-translate-animationX″>
<input semantic＝″INPUT″source＝″#Box01-translate-animation-inputX″/>
<input semantic＝″OUTPUT″source＝″#Box01-translate-animation-outputX″/>
<input semantic＝″IN_TANGENT″source＝″#Box01-translate-animation-intanX″/>
<input semantic＝″OUT_TANGENT″source＝″#Box01-translate-animation-outtanX″/>
<input semantic＝″INTERPOLATION″source＝″#Box01-translate-animation-interpolationX″/>
</sampler>
<channel source＝″#Box01-translate-animationX″target＝″Box01/translate.X″/>这里确定以上是什么动画信息
</animation>
<library_visual_scenes>
<visual_scene id＝″RootNode″name＝″RootNode″>
<node id＝″Box01″name＝″Box01″>
<translate sid＝″translate″>-43.4041250.6970370.000000</translate>
<rotate sid＝″rotateZ″>0010.000000</rotate>
<rotate sid＝″rotateY″>0100.000000</rotate>
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<scale sid＝″scale″>1.0000001.0000001.000000</scale>
<instance_geometry url＝″#Box01-lib″>参考几何学信息定义
<bind_material>
<technique_common>
<instance_material symbol＝″01MatDefault″target＝″#01MatDefault″/> 参考材质
</technique_common>
</bind material>
</instance_geometry>
</node>
</visual_scene></library_visual_scenes>
返回到图1，矩阵开关160构成图像选择单元，所述图像选择单元从多个输入图像数据中选择性地获取一个图像数据。该矩阵开关160包括9条输入线、4条输出总线161～164、交叉点开关组165～168。
9条输入线在图中沿一个方向排列，分别从VTR、视频摄像机等输入图像数据。4条输出总线161～164与输入线交叉地沿其他方向排列。交叉点开关组165在9条输入线和输出总线161交叉的各个交叉点进行各自的连接。基于用户的图像选择操作，该交叉点开关组165被控制，被输入到9条输入线上的图像数据的某一个被选择性地输出到输出总线161上。该输出总线161构成纹理映射用的图像数据L的输出线(辅助输出线)。
另外，交叉点开关组166、167、168分别在9条输入线和输出总线162、163、164交叉的各交叉点进行各自的连接。基于用户的图像选择操作，该交叉点开关组166、167、168被控制，被输入到9条输入线的图像数据的某一个被选择性地输出到输出总线162、163、164上。该输出总线162、163、164构成外部输出用的图像数据OUT1、OUT2、OUT3的输出线。
另外，由于对由连续的帧数据构成的图像数据进行切换，因此交叉点开关组165～168的各个交叉点开关的接通/断开动作在作为帧的断开处的垂直消隐区间内进行。
图像选择操作单元170接受发给上述矩阵开关160的指示的操作输入。该图像选择操作单元170由与各个输出总线分别对应的按钮行构成，各按钮被构成为与各个输入线对应。
图3是表示图像选择操作单元(控制台)170的外观的一个示例。在该图像选择操作单元170上，被设置成与输出总线161～164分别相对应的沿左右方向延伸的按钮行171～174在上下方向上排列。各按钮行由用于对输入线的每一个和对应的输出总线的连接进行选择的择一式按钮构成，选中的按钮被点亮。
在图像选择操作单元(控制台)170的上部设置有文字显示部175，在该文字显示部175上显示用于识别对各个输入线的输入图像的文字。另外，在图像选择操作单元(控制台)170的左部设置有文字显示部176，在该文字显示部176上显示用于识别由各个按钮行对应的输出总线得到的图像数据的文字。
图像生成单元140基于由CG制作单元110制作的CG描述数据来生成三维空间图像、即CG图像。该图像生成单元140不进行耗费时间的渲染处理，而是按照动画帧的实际时间生成图像。
图像生成单元140在读入CG描述数据后，将各种定义等信息保存在存储器上，并且这些信息之间的对应关系也作为数据结构而被保存。另外，图像生成单元140将用于执行动画的关键帧中的各种值也保存在存储器上。
例如，当绘制某个节点的几何学信息中的多边形集合时，参考该几何学信息和对应起来的材质定义，依照其色彩等的指定来绘制该多边形集合。在动画的情况下，使当前时间逐个帧地前进，并通过对当前时间前后的关键帧中的各值进行插值来确定各值，由此进行绘制。
从表面指定单元120向该图像生成单元140发来作为对输入图像进行纹理映射的对象的预定的多边形的表面的指定信息。图像生成单元140控制图像映射单元150，以将输入图像纹理映射到该指定信息所示的预定的多边形(多边形集合)的表面。
图像映射单元150将输入图像纹理映射到图像生成单元140所绘制的CG中由表面指定单元120指定的纹理映射目标的表面上。该图像映射单元150与上述的图像生成单元140被封装成一体，该图像映射单元150可通过CPU(Central Processing Unit，中央处理器)上的基于软件的控制、以及GPU(Graphics Processing Unit，图形处理器)等的基于硬件的动作来实现。控制软件指定进行纹理映射的多边形集合并将其指示给软件。
[图像生成单元以及图像映射单元的结构例]
图4是表示图像生成单元140和图像映射单元150的具体的结构例。图像生成单元140和图像映射单元150包括图像输入输出部141、GPU 142、本地存储器143、CPU 144以及主存储器145。另外，图像生成单元140和图像映射单元150包括周边设备控制部146、硬盘驱动器(HDD)147、以太网电路148a以及网络端子148b。另外，图像生成单元140和图像映射单元150包括USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)端子149以及SDRAM(SynchronousDRAM，同步动态随机存储器)151。“以太网”是注册商标。
图像输入输出部141输入用于进行纹理映射的图像数据，并且输出基于图像数据的图像被适当地进行纹理映射的CG图像的图像数据。该图像输入输出部141最大能够输入四个系统的图像数据，并且最大能够输出四个系统的图像数据。这里被处理的图像数据例如是由SMPTE 292M规定的HD-SDI(High Definition television-Serial Digital Interface，高清串行信号接口)规格的图像数据。GPU 142和主存储器145被设为能够同等地对图像输入输出部141进行存取。
主存储器145起到CPU 144的工作区域的功能，并且暂时存储从图像输入输出部141输入的图像数据。CPU 144控制图像生成单元140和图像映射单元150的整体。该CPU 144与周边设备控制部146连接。该周边设备控制部146进行CPU 144和周边设备之间的接口处理。
CPU 144经由周边设备控制部146与内置的硬盘驱动器147连接。另外，CPU 144经由周边设备控制部146、以太网电路148a与网络端子148b连接。另外，CPU 144经由周边设备控制部146与USB端子149连接。并且，CPU 144经由周边设备控制部146与SDRAM 151连接。
CPU 144进行纹理坐标的控制。即，该CPU 144对输入图像数据进行用于将基于该输入图像数据的图像纹理映射到GPU 142所绘制的多边形的表面上的处理。GPU 142基于保存在硬盘驱动器147等中的CG描述数据生成来CG图像，并且根据需要将输入图像纹理映射到被指定的纹理映射目标的表面上。本地存储器143在起到GPU 142的工作区域的功能的同时，暂时存储由GPU 142制作的CG图像的图像数据。
CPU144除了能够对主存储器145进行存取之外，也能够对本地存储器143进行存取。同样，GPU 142能够对本地存储器143进行存取，并且也能够对主存储器145进行存取。由GPU 142生成并起初存储在本地存储器143中的CG图像数据从该本地存储器143中依次被读出，并从图像输入输出部141输出。
图5示出上述的图像生成单元140和图像映射单元150的功能框图的结构示例。该图像生成单元140和图像映射单元150包括以下功能框：图像输入部152、纹理图像存储部153、CG控制部154、CG绘制部155、纹理坐标控制部156、帧缓冲器157以及图像输出部158。
图像输入部152和图像输出部158由图像输入输出部141构成。另外，纹理图像存储部153由主存储器145构成。另外，CG控制部154和纹理坐标控制部156由CPU 144构成。另外，CG绘制部155由GPU 142构成。另外，帧缓冲器157由本地存储器143构成。
通过成对地增加图像输入部152和纹理图像存储部153，能够增加图像输入的系统。另外，通过成对地增加帧缓冲器157和图像输出部158，能够增加图像输出的系统。
图6示出了进行纹理映射时的纹理图像和UV图的一个示例。图6的(a)表示纹理图像，图6的(b)表示UV图。这里，UV图是表示在将某个对象(节点)的表面考虑为纸面时由该纸面上的坐标表示的地图。当平面地扩展该地图时，该平面上的点(x，y)与对象表面上的点(u，v)相对应。因此，通过进行将纹理图像贴在UV图上的处理，能够进行将纹理图像贴到对象的表面上的纹理映射。图6的(b)示出了将纹理图像贴在UV图上的状态。
表面指定单元120将CG描述数据中的多边形的表面作为选择项，指定作为将输入图像进行纹理映射的对象的预定的多边形的表面。并且，表面指定单元120经由网络130将该指定信息发送给图像生成单元140。该表面指定单元120例如由GUI(Graphical User Interface，图形用户接口)实现。下面列举表面指定方法的例子。
(1)将多边形集合全部显示为选择项，使操作者从中进行选择。
(2)将节点显示为选择项，使操作者从中进行选择。存在一个节点包含多个多边形集合的情况。
例如，在圆锥的底面和侧面为各个多边形集合的情况下，如果在多边形集合中进行指定，则例如能够仅对底面进行纹理映射。或者，如果以圆锥的节点为单位进行指定，则能够对底面和侧面纹理映射相同的输入图像。输入图像和各面上的位置的对应通过纹理坐标来指定。CG描述数据描述每个多边形的顶点的纹理坐标。在CG描述数据中，各个多边形集合和各个节点对应着在CG制作单元110制作时被赋予的文字串的名称。通过将那些文字串显示为选择项，能够提供容易操作的环境。
(3)将材质定义显示为选择项，使操作者从中进行选择。该情况下，通过指定材质定义能够间接地指定作为对输入图像进行纹理映射的对象的多边形表面。即，该情况下，将与被选择的材质定义对应起来的多边形的集合设为对输入图像进行纹理映射的对象。
例如，假设在CG描述数据中包含以下的四个材质定义。
·<material_phong 1>
·<material_lambert l>
·<material_blinn 1>
·<material_blinn2>
表面指定单元120显示这四个材质定义的名称作为选择项，使操作者例如选择一个。选择个数也可以不限定于一个。在CG描述数据中例如有圆锥、圆柱、长方体、三棱锥，假设如下所述与材质对应起来。
圆锥的底面：material_blinn1
圆锥的侧面：material_lambert1
圆锥(整体)：material_blinn2
长方体
三棱锥的底面：material_phong 1
三棱锥的侧面：material_lambert1
针对该CG描述数据，假设材质定义的“material_phong1”被指定为输入图像的纹理映射的对象。该情况下，在绘制当中，输入图像被纹理映射到三棱锥的底面上。
(4)将材质定义的表面信息的任一个显示为选择项，使操作者从中进行选择。
例如，对于材质定义所具有的表面信息中，能够进行以下条件的指定：
<diffuse> 色彩 要反射的扩散光的量
作为例子，如果材质定义(material_blinn1)的diffuse(要反射的扩散光)是：
<diffuse>
<color sid＝″diffuse″>0.8156860.5882350.8980391.000000</color>
</diffuse>
则RGBA分别是：
R：0.815686
G：0.588235
B：0.898039
AlphaMap：1.000000
表面指定单元(GUI)120对于diffuse显示包含在处理中的CG描述数据的材质定义中的值的全部来作为选择项。该情况下，由于是色彩，因此可以不只是数值，也可以实际上显示色彩。
在操作者选择了上述的值的情况下，在包含采用了上述值的diffuse的材质定义对应起来的多边形集合中被纹理映射了输入图像，该情况下，即使是其他的材质定义，在diffuse的值相同的情况下，在与该材质定义对应起来的多边形集合中同样被纹理映射了输入图像。例如，在材质定义“material_lambert1”的diffuse的值是相同的情况下，在与该材质定义“material_lambert1”对应起来的多边形集合中同样被纹理映射了输入图像。
作为值的判断，即使等号不成立，也可以进行确定允许范围的比较。由于这些值是浮动小数点值，因此存在与想要通过全等号进行比较的结果不同的情况，因此可以确定某个范围，按照误差来进行处理而使其一致。例如，作为指定为R的值是0.815686的diffuse，通过是否成为纹理映射的对象、diffuse的R是否处于±10％的范围内来进行判断。即，当进入到0.815686×0.9和0.815686×1.1之间的情况下判断为一致。除此之外，即使由绝对值预先确定的允许范围方法也是有效的。
在将这样的表面色彩设为条件的方法中，对于操作性存在优点和效果。通过CG制作单元(PC)110进行操作期间，无法看到被纹理映射的情况。但是，即使是PC上的软件，多数情况下，所指定的表面的色彩也大体上如实地进行显示。如果预先确定在某种色彩上映射怎样的输入图像，则在操作者的头脑中假想在制作中的CG假想显示画面上在哪里将输入图像输入，从而能够想象出最终图像。
(5)将指定静止图像的图像文件的纹理映射的各个材质定义中的图像文件显示为选择项，使操作者从中进行选择。
例如，假设描述为材质定义“material_phong1”对图像文件grain_image.jpg进行纹理映射。即，与材质定义“material_phongl”对应的diffuse描述了将grain_image.jpg使用在纹理上。表面指定单元(GUI)120显示在CG描述数据中被使用在静止图像的纹理映射上的图像文件作为选择项。如果仅是grain_image.jpg，则仅是这个，如果还存在其他的，则从多个中选择一个。
例如，作为针对输入图像的动画图像的纹理映射指定，操作者例如考虑选择了grain_image.jpg的情况。该情况下，在与按照将该文件作为静止图像进行纹理映射的方式描述的材质定义对应起来的多边形集合中，进行输入图像的纹理映射。在使用这样指定单元的情况下，在CG制作单元进行操作期间，能看见静止图像的文件(grain_image.jpg)被纹理映射后的情况。其结果是，在操作者的头脑中容易假想出在制作中的CG假想显示画面上在哪里放入输入图像，从而能够想象出最终图像。
图7示出了表面指定单元120的GUI显示例。该GUI显示例是指定属性的值，是用于间接地指定对输入图像进行纹理映射的多边形的表面的GUI例子。在该GUI显示例中，包含在CG描述数据中的属性的值K、L、M显示为选择项，但是示出通过操作者选择了属性＝L的状态。
这里，作为属性通过操作者的操作例如从节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等设定任意的属性。通过该操作者的属性的设定从CG描述数据中提取出被设定的属性的值(名称)，并在GUI显示中作为选择项被显示。在图7的GUI显示例中示出了选择项是三个的情况，但是选择项的数目会根据从CG描述数据中提取出的属性的值(名称)的数目而发生变动。
对图1所示的图像处理装置100的动作例进行说明。在CG制作单元110中，通过CG制作软件生成用于生成预定的CG图像的CG描述数据。这样，由CG制作单元110生成的CG描述数据经由网络130被发送给图像生成单元140和表面指定单元120。
在表面指定单元(GUI)120中，CG描述数据中的多边形的表面被设为选择项，指定作为对输入图像进行了纹理映射的对象的预定的多边形的表面。例如，在表面指定单元(GUI)120中，通过操作者的操作设定用于指定预定的多边形的表面的属性。该情况下，根据节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等来设定任意的属性。
在表面指定单元120中，通过该操作者的属性的设定，该被设定的属性的值(名称)被从CG描述数据中提取出来，并在GUI显示中作为选择项被显示。并且，在表面指定单元120中通过操作者的操作能够从被显示的选择项中选择一个或者多个值(名称)。该选择信息作为是要进行纹理映射的对象的预定的多边形表面的指定信息，经由网络130而被发送给图像生成单元140。
另外，在矩阵开关160中，通过由操作者对图像选择操作单元170的按钮行171进行按压操作，作为纹理映射用的图像数据L，被输入到9条输入线的图像数据的某一个被选择性地输出。这样，由矩阵开关160得到的纹理映射用的图像数据L被发送到图像映射单元150。
在图像生成单元140中，能够基于由CG制作单元110制作的CG描述数据生成作为三维空间图像的CG图像。另外，如上所述，作为是要进行纹理映射的对象的预定的多边形的表面的指定信息，向该图像生成单元140发送预定属性中的一个或多个值(名称)。图像映射单元150进行控制，以通过该图像生成单元140将输入图像纹理映射到与预定的属性中的一个或者多个值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面。
在图像映射单元150中，通过图像生成单元140的控制，在与上述预定的属性中的一个或者多个值(名称)对应起来的多边形的表面上，基于由矩阵开关160得到的图像数据L的图像被进行纹理映射。并且，在从图像生成单元140导出的输出端子140a中，输出CG图像的图像数据Vout，所述CG图像是在预定的多边形的表面被纹理映射了基于图像数据L的图像而得的。
图8的流程图简要地示出了表面指定单元120的处理步骤。表面指定单元120在步骤ST1中开始处理，之后转移到步骤ST2。在该步骤ST2中，表面指定单元120获取由CG生成单元110生成并被发送给图像生成单元140的CG描述数据。该情况下，表面指定单元120如上所述接收从CG生成单元110发送来的内容、或者读入被保持在图像生成单元140中的内容。
接着，表面指定单元120在步骤ST3中，使操作者选择用于指定进行纹理映射的多边形的表面的预定的属性。如上所述，该属性是节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等。并且，表面指定单元120在步骤ST4中从在步骤ST2中获取的CG描述数据中提取出在步骤ST3中由操作者设定的预定的属性的值(名称)，并显示为选择项。
接着，表面指定单元120在步骤ST5中使操作者从所显示的预定的属性的选择项中选择一个或者多个值(名称)。并且，表面指定单元120在步骤ST6中将在步骤ST5中操作者所选择的预定的属性的值(名称)的选择信息作为要纹理映射输入图像的预定的多边形的表面的指定信息进行发送。之后，表面指定单元120在步骤ST7中结束处理。
图9的流程图简要地示出了图像映射单元150的处理步骤。图像映射单元150在步骤ST11中开始处理，之后，转移到步骤ST12。在该步骤ST12中，图像映射单元150从图像生成单元140接收映射控制信息。该映射控制信息是基于如上所述从表面指定单元120发送给图像生成单元140的预定的多边形的表面的指定信息的信息。即，该映射信息是用于进行控制以将输入图像纹理映射到该指定信息所示的预定的多边形(多边形集合)的表面上的信息。
接着，图像映射单元150在步骤ST13中基于映射控制信息进行纹理映射。该情况下，图像映射单元150将基于由矩阵开关160得到的用于纹理映射的图像数据L的图像纹理映射到与所选择的预定的属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面。之后，图像映射单元150在步骤ST14结束处理。
在图1所示的图像处理装置100中，操作者能够通过表面指定单元120设定预定的属性的值(名称)等，能够指定作为要纹理映射输入图像的对象的预定的多边形的表面。另外，操作者通过对图像选择操作单元170的按钮行171进行按压操作，能够以任意的定时改变由矩阵开关160得到的用于纹理映射的图像数据L。这样，通过改变图像数据L，通过图像映射单元150，在CG图像的预定的多边形表面上被纹理映射的图像被改变。因此，操作者能够在CG图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
另外，在图1所示的图像处理装置100中，操作者能够设定节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等的属性来进行指定作为要纹理映射输入图像的对象的预定的多边形的表面。由此，存在以下的优点和效果。即，在由CG制作单元(PC)110进行操作的期间，操作者无法看到被纹理映射的情况。但是，即使是PC上的软件，多数情况下，所指定的表面的颜色也大体上如实地进行显示。因此，如果预先确定在哪种属性上纹理映射输入图像，则在操作者的头脑中容易假想出在制作中的CG假想显示画面上在哪里将输入图像输入，从而能够想象出最终图像。另外，由于通常对于每个材质定义来说其表面的属性不同，因此即使在选择材质定义来使其进行纹理映射的情况下，也能得到同样的效果。
在CG描述数据中如上所述也存在包含动画的情况，该动画的前进(包含反复)能够通过其他的操作单元(省略说明)在使用中进行操作。因此，例如在体育比赛中转的直播中使用，能够操作CG动画的前进(方向、速度、反复、开始、停止)，并同时通过图像选择单元根据比赛的状况选择从多个相机发送来的多个图像数据进行纹理映射。由此，能够同时发挥出CG动画的视觉效果和基于直播的适当的图像切换的比赛关注视频的选择这两种长处，能够进行附加价值高的播放。
<2.第二实施方式>
[图像处理装置的结构]
对本发明的第二实施方式进行说明。图10是表示作为第二实施方式的图像处理装置100A的结构例。在该图10中，对于与图1对应的部分标注相同符号并适当地省略其说明。该图像处理装置100A具有CG制作单元110、表面指定单元120A、网络130、图像生成单元140A、以及图像映射单元150A。另外，该图像处理装置100A包括矩阵开关160A、图像选择操作单元170A以及节目/预览混合器。CG制作单元110、表面指定单元120A、图像生成单元140A以及图像选择操作单元170A分别与网络130连接。
CG制作单元110由具有CG制作软件的个人计算机(PC：PersonalComputer)构成。该CG制作单元110输出预定格式的CG描述数据。该CG制作单元110与上述图1所示的图像处理装置100的CG制作单元110相同。
矩阵开关160A构成图像选择单元，所述图像选择单元从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据。该矩阵开关160A包括10条输入线、13条输出总线211～223、交叉点开关组231～243。该矩阵开关160A构成效果转换开关的一部分，除了向作为外部设备的图像映射单元150提供图像数据之外，还能用于向内部的图像合成单元等提供图像数据。
输出总线211～214是用于向图像映射单元150A提供图像数据的总线。另外，输出总线215～221是用于向外部输出图像数据的总线。另外，输出总线222、223是用于向内部的图像合成单元(混合器)提供图像数据的总线。
10条输入线在图中沿一个方向排列。在“1”～“9”的输入线上分别被从VTR、视频摄像机等输入图像数据。另外，在“10”的输入线上输入从图像生成单元140A输出的CG图像数据。13根输出总线211～223与输入线交叉沿其他方向排列。
交叉点开关组231～234在10条输入线和输出总线221～214交叉的各交叉点进行各自的连接。基于用户的图像选择操作，该交叉点开关组231～234的连接被控制，被输入到10条输入线的图像数据的某一个被选择性地输出到输出总线211～214上。该输出总线211～214构成纹理映射用的图像数据(映射输入)T1～T4的输出线。
另外，交叉点开关组235～241分别在10条输入线和输出总线215～221交叉的各交叉点进行各自的连接。基于用户的图像选择操作，该交叉点开关组235～241被控制，被输入到10条输入线的图像数据的某一个被选择性地输出到输出总线215～221上。该输出总线215～221构成外部输出用的图像数据OUT1～OUT7的输出线。
另外，交叉点开关组242、243分别在10条输入线和输出总线222、223交叉的各交叉点进行各自的连接。基于用户的图像选择操作，该交叉点开关组242、243被控制，被输入到10条输入线的图像数据的某一个被选择性地输出到输出总线222、223上。
被输出到该输出总线222、223的图像数据被输入到节目/预览混合器180中。该节目/预览混合器180对从输出总线222、223输入的图像数据进行合成处理。从该节目/预览混合器180通过节目输出线251节目(PGM)被输出到外部，通过预览输出线252预览输出被输出到外部。
由于对由连续的帧数据构成的图像数据进行切换，因此在作为帧的断开处的垂直消隐区间内进行交叉点开关组231～243的各个交叉点开关的接通/断开动作。
图像选择操作单元170A接受发给上述矩阵开关160A的指示的操作输入。该图像选择操作单元170A具有控制台260，所述控制台260具有按钮行，所述按钮行对矩阵开关160A的各个交叉点开关组的开关的接通/断开进行操作。
图11示出了控制台260的一例外观。在该控制台260上，被设置成沿左右方向延伸的按钮行261～264在上下方向上排列。各按钮行预先通过操作者的设定操作而被设定成与上述矩阵开关160A的13条的输出总线的某一个相对应。各按钮行通过选择输入线的每一个与对应的输出总线的连接的择一式按钮构成，被选择的按钮点亮。
在控制台260的上部设置有文字显示部265。该文字显示部265显示用于识别对各个输入线的输入图像的文字。该文字显示部265例如通过LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等显示元件构成。另外，在控制台260的左部设置有文字显示部266。该文字显示部266显示用于识别各个按钮行对应的输出总线的文字。该文字显示部266例如由LCD等显示元件构成。
与被分配给输出总线的按钮行相对应如后所述显示通过用户操作选择的预定的属性的值(名称)，所述输出总线向图像映射单元150A提供映射输入。该预定的属性的值(名称)是指定多边形(多边形集合)的表面的信息(表面指定信息)，所述多边形的表面对基于在该输出总线能够得到的图像数据(映射输入)的图像进行纹理映射。
在图11中，在文字显示部266与按钮行261相对应显示作为属性之一的材质定义的名称、即文字“Metal-1”。另外，在图11中，在文字显示部266与按钮行264对应来显示作为属性之一的材质定义的名称、即文字“Material-Def3”。
对于使该控制台260的按钮行261～264与哪个输出总线对应，例如能够通过GUI(Graphical User Interface)来实现。图12的(a)示出了在输出总线的分配时显示的GUI显示例。在该GUI显示中，四个按钮行261～264由“1”～“4”进行表示。操作者对与该“1”～“4”相对应的“选择按钮”进行操作并显示输出总线的选择项，通过从该选择项中选择希望的输出总线，能够对各个按钮行分配希望的输出总线。
图12的(b)示出了在输出总线的选择时显示的GUI显示例。在该GUI显示中构成外部输出用的图像数据OUT1～OUT7的输出线的输出总线215～221通过“OUT1”～“OUT7”被显示为选择项。另外，在该GUI显示中，向节目/预览混合器180输入图像数据的输出总线222、223通过“PP-A”、“PP-B”作为选择项进行显示。
另外，在该GUI显示中由于向输出总线211～214分配按钮行，因此预定的属性的值(名称)作为选择项而被显示，所述输出总线211～214构成纹理映射用的图像数据(映射输入)T1～T4的输出线。作为属性来说，通过操作者的操作，能够根据例如节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等设定任意的属性。这里，操作者设定用于进行预定的多边形的表面的指定的属性，所述预定的多边形的表面是对输入图像进行纹理映射的对象。或者，作为其他的例子，在系统中可以被设定为一个属性。
图像选择操作单元170A从由CG制作单元110生成的CG描述数据中提取出被设定的属性的值(名称)，并在GUI显示中作为选择项进行显示。在图12的(b)的GUI显示例中，作为属性示出了设定材质定义的情况，材质定义的名称被显示为选择项。“Metal-1”、“Metal-2”、“material-Def1”、“Material-Def2”、“Material-Def3”是材质定义的名称。
图12的(a)的GUI显示例针对“2”、“3”选择了“OUT1”、“OUT2”。该情况下，按钮行262、263被分配给输出总线215、216。另外，在图12的(a)的GUI显示例中，针对“1”、“4”选择了“Metal-1”、“Material-Def3”。
如上所述，矩阵开关160A具有13条输出总线，各个输出总线通过编号“1”～“13”来确定。另外，如上所述，矩阵开关160A的从第一个到第四个的输出总线向图像映射单元150A输入映射输入(图像数据)T1～T4。图像选择操作单元170A或者其周边的微处理器具有存储了该连线状态并如图13所示的映射输入对应表。该映射输入对应表作为与连线对应的设定而被存储，只要连线没有改变就不会发生变化。
如图12的(a)的“1”、“4”的情况那样，在对某个按钮行选择了预定的属性的值(名称)的情况下，图像选择操作单元170A将该按钮行分配给总线编号1～4中还没有被分配的输出总线。该情况下，该输出总线成为用于将要纹理映射到被选择的与预定的属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面的图像的图像数据输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将被选择的预定的属性的值(名称)的信息和基于分配对象的输出总线的映射输入是映射输入T1～T4中的哪一个的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
如图12的(a)所示，以针对“1”选择“Metal-1”，之后针对“4”选择“Material-Def3”的情况为例进行进一步说明。
首先，在针对“1”选择“Metal-1”时，图像选择操作单元170A将按钮行261分配给输出总线211。该情况下，该输出总线211成为用于将要纹理映射到与材质定义“Metal-1”对应起来的多边形(多边形集合)的表面的图像的图像数据输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将材质定义“Metal-1”以及映射输入T1的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
接着，在针对“4”选择“Material-Def3”时，图像选择操作单元170A将按钮行264分配给输出总线212。该情况下，该输出总线212成为用于将要纹理映射到与材质定义“Material-Def3”对应起来的多边形(多边形集合)的表面的图像的图像数据输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将材质定义“Material-Def3”以及映射输入T2的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
图11所示的控制台260具有四个按钮行261～264，但是也可具有五个以上的按钮行。但即使处于该情况下，选择预定的属性的值(名称)的按钮行的数目最大为4。这是因为，在如图10所示的图像处理装置100A中，向图像映射单元150A提供映射输入(图像数据)的输出总线被设为4条。
另外，在上述中，针对某个按钮行仅能够选择一个预定的属性的值(名称)进行了说明。也考虑针对某些按钮行允许选择多个预定的属性的值(名称)的结构。在该情况下，基于某个按钮行被分配的输出总线的输出图像数据的图像被纹理映射到与被选择的多个预定的属性的值(名称)的某一个相对应的多边形(多边形集合)的全部表面。该情况下，在与各按钮行对应的文字显示部266(参考图11)显示多个属性的值(名称)。但是，如果多个属性的值(名称)的显示困难，则仅显示一个或者尽可能的显示。
另外，在上述中使文字显示部266在控制台260上与按钮行对应起来进行配置，但是也可以在与此不同的其他场所配置同样的四个显示器，作为参考信息可以示出四个图像被纹理映射到哪里。
表面指定单元120A如上所述，基于从图像选择操作单元170A发送来的、被选择的属性的值(名称)和映射输入的对应信息来生成表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表。并且，表面指定单元120A将该图像分配表经由网络130设定在图像生成单元140A内。
表面指定单元120A通过如上所述设定图像分配表，来按照每个输出映射输入T1～T4的输出总线指定将基于该映射输入的图像进行纹理映射的多边形(多边形集合)的表面。该情况下，对基于映射输入的图像进行纹理映射的多边形(多边形集合)的表面通过属性的值(名称)来指定。
图14的(a)示出了图像分配表的一个例子。该例子如上所述，在图像选择操作单元170A中如图12的(a)所示，是针对“1”选择“Metal-1”、针对“4”选择“Material-Def3”的情况的例子。另外，图14的(b)示出了图像分配表的其他例子。该例子如上所述，在图像选择操作单元170A中是针对“1”选择“Metal-1”和“Material-Def2”、针对“4”选择了“Material-Def3”的情况的例子。在该图像分配表中，T1～T4构成图像标识符。
图像生成单元140A基于由CG制作单元110制作的CG描述数据生成作为三维空间图像的CG图像。该图像生成单元140A当读入CG描述数据后，将各定义等的信息保持在存储器上，它们的对应关系也作为数据结构保持。另外，图像生成单元140A还将用于执行动画的关键帧中的各种值也保持在存储器中。
例如，当绘制某个节点的几何学信息中的多边形集合时，参考该几何学信息和对应起来的材质定义，依照其颜色等的指定来绘制该多边形集合。在动画的情况下，使当前时间逐个帧地前进，并通过对当前时间前后的关键帧中的各值进行插值来确定各值，由此进行绘制。
在该图像生成单元140A中，如上所述，通过表面指定单元120A设定图像分配表(参考图14的(a)、(b))。图像生成单元140A控制图像映射单元150A，以针对与存在于表的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面，纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。
图像映射单元150A对图像生成单元140A绘制的多边形中的、与存在于图像生成单元140A所设定的图像分配表中的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面进行纹理映射。该图像映射单元150A如上所述从矩阵开关160A提供作为纹理映射用的图像数据的映射输入T1～T4。图像映射单元150A通过图像生成单元140A的控制针对与存在于图像分配表中的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。
该图形映射单元150A实际上例如与上述的图像生成单元140A被一体化，能够通过基于CPU的软件的控制和基于GPU等的硬件的动作来实现。控制软件指定要纹理映射的多边形集合来向硬件进行指示。此处省略详细说明，但是该图像映射单元150A和上述的图像生成单元140A与图1所示的图像处理装置100中的图像映射单元150和图像生成单元140被同样地构成(参考图4、图5)。
对图10所示的图像处理装置100A的动作例进行说明。在CG制作单元110中通过CG制作软件能够生成CG描述数据，该CG描述数据用于生成预定的CG图像。如此，在CG制作单元110中生成的CG描述数据经由网络130被发送给图像生成单元140A和图像选择单元170A。
在图像选择操作单元170A中，通过操作者的操作，向构成纹理映射用的图像数据(映射输入)T1～T4的输出线的输出总线211～214分配控制台260的按钮行。该情况下，通过对每个按钮行选择预定的属性的值(名称)，能够从输出总线211依次进行分配。由于控制台260具有四个按钮行261～264，因此最大能够对输出总线211～214的全部分别分配一个按钮行。
在该图像选择操作单元170A中，通过操作者的操作设定用于对预定的多边形的表面进行指定的属性，该预定的多边形是对输入图像进行纹理映射的对象。这里，属性是节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等。上述预定的属性是通过操作者的操作设定的属性或者由系统设定的属性，被选择的属性的值(名称)是从由CG制作单元110生成的CG描述数据中提取出的。
关于矩阵开关160A的输出总线211～214中的、被分配了控制台260的按钮行的输出总线，能够通过对应的按钮行的操作来改变其输出图像数据(映射输入)。该情况下，作为输出图像数据被选择性地输出被输入到10条输入线中的图像数据的某一个。例如，当给矩阵开关160A的输出总线211分配了控制台260的按钮行261的情况下，操作者通过按钮行261的操作，能够以任意的定时改变对图像映射单元150A的映射输入T1。
在图像选择操作单元170A中，如上所述，当给输出总线211～214的任一个分配了控制台260的按钮行的情况下，从该图像选择操作单元170A向表面指定单元120A经由网络发送信息。在该信息中包含被选择的预定的属性的值(名称)的信息以及基于分配对象的输出总线的映射输入是映射输入T1～T4中的哪一个的信息。
在表面指定单元120A中基于从图像选择单元170A发送来的、被选择的属性的值(名称)与映射输入的对应信息，来进行设定表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表。该图像分配表经由网络130被设定在图像生成单元140中。在表面指定单元120A中通过该图像分配表的设定，对基于各映射输入的图像进行纹理映射的多边形(多边形集合)的表面通过属性的值(名称)被指定。
在图像生成单元140A中基于由CG制作单元110制作的CG描述数据能够生成三维空间图像，即CG图像。另外，如上所述，在该图像生成单元140A中通过表面指定单元120A设定图像分配表。由图像生成单元140A控制图像映射单元150A，以针对与表的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面，纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。
在图像映射单元150A中，通过图像生成单元140A的控制能进行纹理映射。即，在图像映射单元150A中，能够向与存在于图像分配表中的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。并且，从图像生成单元140A导出的输出端子140a输出在预定的多边形的表面被纹理映射了图像后的CG图像的图像数据Vout。在矩阵开关160A的“10”的输入线也被输入从图像生成单元140A输出的、在预定的多边形的表面被纹理映射了图像的CG图像的图像数据。
图15的流程图简要示出了图像选择操作单元170A的处理步骤。图像选择操作单元170A在步骤ST21中开始处理，之后转移到步骤ST22的处理。在该步骤ST22中，图像选择操作单元170A获取由CG生成单元110生成的被发送给图像生成单元140A的CG描述数据。该情况下，图像选择操作单元170A读入如上所述从CG生成单元110发送来的内容或者保持在图像生成单元140A中的内容。
接着，图像选择操作单元170A在步骤ST23中使操作者选择预定的属性，该预定的属性用于指定要纹理映射的多边形的表面。该属性如上所述是节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等。并且，图像选择操作单元170A在步骤ST24中从在步骤ST22中获取的CG描述数据中提取出在步骤ST23中操作者设定的所有预定属性的值(名称)。
接着，图像选择操作单元170A在步骤ST25中进行GUI显示，所述GUI显示包含提取的预定的属性的值(名称)作为选择项，并使操作者进行将控制台260的按钮行分配给输出总线的某一个的输出总线分配。通过该输出总线分配，能够对向图像映射单元150A提供映射输入T1～T4的输出总线211～214的某一个分配控制台260的按钮行。
接着，图像选择操作单元170A在步骤ST26中将被选择的属性的值(名称)和映射输入的对应信息发送给表面指定单元120A。之后，图像选择操作单元170A在步骤ST27中结束处理。
图16的流程图简要地示出了表面指定单元120A的处理步骤。表面指定单元120A在步骤ST31中开始处理，之后转移到步骤ST32的处理中。在该步骤ST32中，表面指定单元120A接收从图像选择操作单元170A发送来的被选择的属性的值(名称)和映射输入的对应信息。
接着，表面指定单元120A在步骤ST33中基于在步骤ST32接收的对应信息生成表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表，并设定在图像生成单元140A中。之后，表面指定单元120A在步骤ST34结束处理。
图17的流程图简要地示出了图像映射单元150A的处理步骤。图像映射单元150A在步骤ST41中开始处理，之后转移到步骤ST42的处理。在该步骤ST42中，图像映射单元150A从图像生成单元140A接收映射控制信息。该映射控制信息是基于由表面指定单元120A设定的图像分配表的信息。即，该控制信息是用于进行以下控制的信息：针对与存在于图像分配表中的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面，纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。
接着，图像映射单元150A在步骤ST43中基于映射控制信息进行纹理映射。该情况下，图像映射单元150A针对与存在于图像分配表中的各属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面纹理映射基于与该属性的值(名称)成对的映射输入的图像。之后，图像映射单元150A在步骤ST44结束处理。
图18的顺序图示出了在图像生成单元140A设定图像分配表之前的通信顺序图。
(1)CG制作单元110生成用于生成CG图像的CG描述数据。(2)CG制作单元110将该CG描述数据发送给图像选择操作单元170A。(3)图像选择操作单元170A使操作者选择预定的属性，并从CG描述数据中提取该属性的值(名称)，所述预定的属性用于指定要纹理映射的多边形的表面。(4)图像选择操作单元170A进行输出总线的分配用的GUI显示，所述GUI显示包含提取出的预定的属性的值(名称)作为选择项。(5)图像选择操作单元170A使操作者进行使用了GUI显示的输出总线分配。通过该输出总线分配，向对图像映射单元150A提供映射输入T1～T4的输出总线211～214的某一个分配控制台260的按钮行。
(6)图像选择操作单元170A将被选择的属性的值(名称)与映射输入的对应信息发送给表面指定单元120A。(7)表面指定单元120A基于从图像选择操作单元170A发送来的对应信息生成表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表。(8)表面指定单元120A将图像分配表设定在图像生成单元140A中。
在图10所示的图像处理装置100A中，当在图像选择操作单元170A进行将控制台260的各按钮行分配给输出总线的输出总线分配时，能够指定作为将输入图像进行纹理映射的对象的预定的多边形的表面。即，操作者能够选择预定的属性的值(名称)，并向对图像映射单元150A提供映射输入T1～T4的输出总线211～214的某一个分配操作台260的按钮行。该情况下，从图像选择操作单元170A向表面指定单元120A发送被选择的属性的值(名称)和映射输入的对应信息。通过该表面指定单元120A，在图像生成单元140设定表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表。
另外，通过操作者按压操作图像选择操作单元170A的按钮行，能够以任意的定时改变存在于图像分配表中的作为映射输入的图像数据。如此，通过改变映射输入，能够在图像映射单元150A改变被纹理映射到CG图像的预定多边形的表面的图像。因此，操作者能够在CG图像的希望的面上以任意的定时选择希望的图像来进行合成。
使用图19对以预定的定时改变纹理映射到多个对象的面上的图像的例子进行说明。在图19的(a)、(b)中示出了以下的CG图像例，所述CG图像例绘制了三个对象OB1～OB3，所述三个对象OB1～OB3通过动画在画面中移动。图19的(a)是动画前进过程中时刻t1的图像，图19的(b)是时刻t2的图像。
在图10所示的图像处理装置100A中，通过操作者对按钮行的操作，在时刻t1和时刻t2能够设为向相同对象的面纹理映射基于不同图像数据的图像的状态。即，在时刻t1，如图19的(c)所示，向对象OB 1的面上纹理映射由如图19的(e)所示的图像T1(基于纹理输入T1的图像)。另外，在该时刻t1，在对象OB3的面上被纹理映射了如图19的(f)所示的图形T2(基于映射输入T2)的图像。
之后，在动画前进到时刻t2之前，接受操作者对图像选择操作单元170A的操作来改变对映射输入T1和T2的图像。其结果是，在时刻t2，如图19的(d)所示，在对象OB1的面上纹理映射了图19的(g)所示的图像T1，在对象OB3的面上纹理映射了图19的(h)所示的图像T2。从图19的(e)到(h)所示的图像由于是动画，本来与时间一起变化，但是为了易于说明设为不发生变化来进行说明。
另外，在图10所示的图像处理装置100A中，操作者能够设定节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等的属性，来进行作为对输入图像进行纹理映射的对象的预定的多边形的表面的指定。由此，具有以下的优点和效果。即，在由CG制作单元(PC)110操作期间，操作者无法看到被纹理映射的情况。但是，即使是PC上的软件，多数情况下，所指定的表面的色彩等的属性大体上如实地显示。因此，如果预先确定对哪个属性纹理映射输入图像，则容易在操作者的头脑中想象在制作中的CG假想显示画面上在哪里放入输入图像，并能够想象出最终图像。
另外，在图10所示的图像处理装置100A中，能够将图像选择操作单元170A的控制台260的多个按钮行分配给向图像映射单元150A提供映射输入的输出总线。该情况下，被设定在图像生成单元140A的图像分配表对于多个映射输入示出了该映射输入与属性的值(名称)的对应关系。该情况下，按照每个映射输入指定用于输入图像的多边形(多边形集合)的表面。因此，通过图像映射单元150A能够在CG图像的多个面上分别以任意的定时选择希望的图像并进行合成。
另外，在图10所示的图像处理装置100A中，在图像选择操作单元170A的控制台260的左部设置有文字显示部266，显示用于识别各按钮行对应的输出总线的文字。并且，与向图像映射单元150A提供映射输入的输出总线分配的按钮行相对应，能够显示通过用户操作选择的预定的属性的值(名称)。该预定的属性的值(名称)是指定多边形(多边形集合)的表面的信息(表面指定信息)，所述多边形的表面纹理映射基于在该输出总线上得到的图像数据(映射输入)的图像。因此，操作者能够容易地知道基于来自按钮行所对应的输出总线的映射输出的图像被纹理映射的CG图像的面由什么样的信息(属性的值(名称))指定。
<3.变形例>
在上述第二实施方式中，构成图像选择操作单元170A的控制台260如图11所示具有4个按钮行261～264。并且，各按钮行预先通过操作者的设定操作而被设定为与矩阵开关160A的13条输出总线的某一个相对应。
代替该控制台260如图20所示也能使用操作台260A。在操作台260A中，被设置成沿左右方向延伸的2条按钮行271、272在上下方向上排列。按钮行272被使用在用于操作矩阵开关160A的各个交叉点开关组的开关的接通/断开上。该按钮行272通过对输入线的每个和要对应的输出总线的连接进行选择的择一式按钮而构成，被选择的按钮被点亮。
在控制台260A上与按钮行272对应而设置有文字显示部273。该文字显示部273显示用于识别对各输入线的输入图像的文字。该文字显示部273例如由LCD(Liquid Crystal Display)等显示元件构成。
按钮行271是指定按钮行，将按钮行272使用在用于指定在哪个输出总线的图像数据的选择操作上使用。该按钮行271由择一式按钮构成，被选择的按钮点亮。在控制台260A上与按钮行271对应而设置有文字显示部274。该文字显示部274显示表示按钮行271的各按钮使用在哪个输出总线的图像数据的选择操作上的文字。该文字显示部274例如由LCD等显示元件构成。
将按钮行271的各按钮使用在哪个输出总线的图像数据的选择操作上例如能够通过GUI(Graphical User Interface)实现。图21示出了在按钮行(指定按钮行)271的分配时显示的GUI显示例。在该GUI显示中，按钮行271的9个按钮用“1”～“9”来显示。操作者操作与该“1”～“9”对应的“选择按钮”来显示输出总线的选择项，并能够通过从该选择项中选择希望的输出总线，来向各个按钮分配希望的输出总线。
上述的图12的(b)也示出了在该输出总线的选择时显示的GUI显示例。在该GUI显示中，构成外部输出用的图像数据OUT1～OUT7的输出线的输出总线215～221通过“OUT1”～“OUT7”被显示为选择项。另外，在该GUI显示中，向节目/预览混合器180输入图像数据的输出总线222、223通过“PP-A”、“PP-B”被显示为选择项。
另外，在该GUI显示中，为了向构成纹理映射用的图像数据(映射输入)T1～T4的输出线的输出总线211～214分配按钮，预定的属性的值(名称)被显示为选择项。作为属性通过操作者的操作例如从节点(对象)、材质定义、材质定义所带的表面信息等设定任意的属性。这里，操作者设定用于对预定的多边形的表面进行指定的属性，该预定的多边形是对输入图像进行纹理映射的对象。
图像选择操作单元170A从由CG制作单元110生成的CG描述数据中提取出被设定的属性的值(名称)，并在GUI显示中显示为选择项。在图12的(b)的GUI的显示例中，作为属性示出了被设定材质定义的情况，材质定义的名称被显示为选择项。在该GUI显示例中，“Metal-1”、“Metal-2”、“Material-Def1”、“Material-Def2”、“Material-Def3”是材质定义的名称。
在图21的GUI显示例中，针对“1”～“5”选择“OUT1”～“OUT5”。另外，针对“6”、“7”选择“PP-A”、“PP-B”。另外，针对“8”、“9”选择“Metal-1”，“Material-Def3”。
如上所述，矩阵开关160A具有13条输出总线，各个输出总线由总线编号“1”～“13”确定。另外，如上所述，从矩阵开关160A的第一个到第四个的输出总线向图像映射单元150A输入映射输入(图像数据)T1～T4。图像选择操作单元170A或者其周边的微处理器存储该连线状态。如上述图13所示，具有映射输入对应表。该映射输入对应表被存储为与连线相对应的设定，只要不改变连线就不会发生变化。
如图21的“8”、“9”的情况所示，在针对某个按钮选择了预定的属性的值(名称)的情况下，图像选择操作单元170A将该按钮分配给总线编号1～4中还未被分配的输出总线。该情况下，该输出总线成为用于对向与被选择的预定的属性的值(名称)对应起来的多边形(多边形集合)的表面进行纹理映射的图像的图像数据进行输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将被选择的预定的属性的值(名称)的信息与基于分配对象的输出总线的映射输入是映射输入T1～T4中的哪一个的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
如图21所示，以对“8”选择“Metal-1”、之后对“9”选择“Materia1-Def3”的情况为例进行进一步说明。
首先当针对“8”选择“Metal-1”时，图像选择操作单元170A将“8”的按钮分配给输出总线211。该情况下，该输出总线211成为用于对向与材质定义“Metal-1”对应起来的多边形(多边形集合)的表面进行纹理映射的图像的图像数据进行输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将材质定义“Metal-1”以及映射输入T1的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
接着，当针对“9”选择“Material-Def3”时，图像选择操作单元170A将“9”的按钮分配给输出总线212。该情况下，该输出总线212成为用于对向与材质定义“Material-Def3”相对应的的多边形(多边形集合)的表面进行纹理映射的图像的图像数据进行输出的输出总线。并且，图像选择操作单元170A将材质定义“Material-Def3”和映射输入T2的信息经由网络130发送给表面指定单元120A。
如此，图像选择操作单元170A即使处于具有图20所示的控制台260A的情况下，也与具有图11所示的控制台260的情况同样，能够将被选择的属性的值(名称)和映射输入的对应信息发送给表面指定单元120A。由此，表面指定单元120A能够生成表示属性的值(名称)和映射输入的对应关系的图像分配表，并设定在图像生成单元140A中。
在图20所示的控制台260A的情况下，例如通过操作者操作按钮行271的“8”的按钮，由此能够将按钮行272分配给与材质定义“Metal-1”对应的输出总线211上。该输出总线是用于将图像数据输出给图像映射单元150A的输出总线，所述图像数据是用于对与材质定义“Metal-1”相对应的多边形(多边形集合)的表面进行纹理映射的图像的图像数据。并且，该情况下，操作者通过操作该按钮行272能够以任意定时改变该图像数据(映射输入)。
图20的控制台260A在按钮行(指定按钮行)271具有9个按钮，但是要选择的预定的属性的值(名称)的按钮的数目最大是4。这是因为，在图10所示的图像处理装置100A中，向图像映射单元150提供映射输入(图像数据)的输出总线被设为4条。
另外，在上述中，按照针对按钮行(指定按钮行)271的“8”、“9”的按钮仅能够选择一个预定属性的值(名称)进行了说明。但是，针对这些按钮，也考虑允许选择多个预定属性的值(名称)的结构。该情况下，对与被选择的多个预定的属性的值(名称)的某一个对应起来的多边形(多边形集合)所有的表面被纹理映射基于这些按钮被分配的输出总线的输出图像数据的图像。该情况下，与各按钮相对应的文字显示部274(参考图20)被显示多个属性的值(名称)。但是，如果多个属性的值(名称)困难，则显示一个或者尽可能地进行显示。
另外，在上述第二实施方式中，CG制作单元110、表面指定单元120A、图像生成单元140A以及图像映射单元150A独立地存在，彼此经由网络130连接。但是，也考虑将它们一体化的结构。
图22示出了对图10所示的图像处理装置100A进行变形后的图像处理装置100B。该图像处理装置100B的CG制作单元、表面指定单元、图像生成单元以及图像映射单元由一个个人计算机190构成。省略了详细说明，但是除了该图像处理装置100B之外，与图10所示的图像处理装置100A同样被构成，并进行同样的动作。
产业上的实用性
本发明是在CG图像希望的面上以任意的定时选择希望的图像，并进行基于纹理映射的图像合成，能够适用于播放系统中的特效装置等。
Claims (6)
1.一种图像处理装置，包括：
图像选择单元，从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据；
图像生成单元，基于计算机图形描述数据生成计算机图形图像；
表面指定单元，将所述计算机图形描述数据中的多边形的表面作为选择项，通过对所述计算机图形描述数据中的预定的属性的值的选择，来指定预定的多边形的表面；以及
图像映射单元，将基于由所述图像选择单元取出的图像数据的图像，纹理映射到所述图像生成单元所绘制的多边形的表面中的、与由所述表面指定单元指定的所述属性的值对应起来的多边形的表面上。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，
所述预定的属性是材质定义。
3.如权利要求1所述的图像处理装置，其中，
具有多个所述图像选择单元，
所述表面指定单元按照每个图像选择单元将所述计算机图形描述数据中的多边形的表面作为选择项来指定预定的多边形的表面，
所述图像映射单元将基于由对应的所述图像选择单元取出的图像数据的图像，纹理映射到所述图像生成单元所绘制的多边形的表面中的、由所述表面指定单元按照每个所述图像选择单元指定的所述预定的多边形的表面上。
4.如权利要求3所述的图像处理装置，其中，
所述表面指定单元设定图像分配表，所述图像分配表将对由所述多个图像选择单元取出的图像数据进行识别的图像标识符与表面指定对应起来，
所述图像映射单元基于由所述表面指定单元设定的图像分配表，对所述图像生成单元绘制的多边形的表面中的、由所述表面指定单元按照每个所述图像选择单元指定的所述预定的多边形的表面纹理映射基于由对应的所述图像选择单元取出的图像数据的图像。
5.如权利要求3所述的图像处理装置，其中，
还具有显示单元，所述显示单元与由所述表面指定单元进行了表面指定的图像选择单元相对应来显示表面指定信息。
6.一种图像处理方法，包括：
图像选择步骤，从多个输入图像数据中选择性地取出一个图像数据；
图像生成步骤，基于计算机图形描述数据生成计算机图形图像；
表面指定步骤，将所述计算机图描述数据中的多边形的表面作为选择项，通过对所述计算机图形描述数据中的预定的属性的值的选择，来指定预定的多边形的表面；以及
图像映射步骤，将基于由所述图像选择步骤取出的图像数据的图像，纹理映射到所述图像生成步骤绘制的多边形的表面中的、与由所述表面指定步骤指定的所述属性的值对应起来的多边形的表面上。
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