CN1206612C

CN1206612C - 用于重现具有畸变的反射性组构表面的方法和设备

Info

Publication number: CN1206612C
Application number: CNB008126615A
Authority: CN
Inventors: 中村格
Original assignee: Sony Computer Entertainment Inc
Current assignee: Sony Interactive Entertainment Inc
Priority date: 1999-09-10
Filing date: 2000-09-08
Publication date: 2005-06-15
Anticipated expiration: 2020-09-08
Also published as: BR0013907A; MXPA02002418A; CN1373882A; CA2384571A1; EP1212730B1; WO2001020555A1; KR20020031181A; US6744440B1; EP1212730A1; JP2001148030A; TW472214B; AU6875600A; JP3502024B2; DE60024106D1

Abstract

能够通过一种简单、高效的凹凸贴图映射过程来生成一个不平滑镜面或金属面的组构。由第一结合单元(108)将一个作为彩色图像的原始图像(Ia)与一个在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像(Ib)结合从而生成一个第一结合组构图像(Ie)。根据一个多边形(Op)的包括垂直向量的方向在内的各属性(Opa)将原始图像放大以便生成一个放大原始组构图像(If)。由第二结合单元将放大原始组构图像(If)与一个逆转灰度图案图像(Id)彼此结合从而产生一个第二结合组构图像(Ig)。将第一结合组构图像(Ie)与第二结合组构图像(Ig)彼此结合以便生成第三结合组构图像(Ih)。该第三结合组构图像(Ih)能够表现一个不平滑镜面或金属面的组构。

Description

用于重现具有畸变的反射性组构表面的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用作CG(计算机图形)处理设备的图像处理设备、一种记录媒体和一种程序，该图像处理设备用于将一个组构图像映射至成形面上，例如多边形、二次曲面等以便重现一个具有模式或组构尤其是表面不规则组构的形状，该记录媒体用于存储一个这类图像处理过程的程序。

背景技术

一种已知为凹凸贴图的重现技术通过有角度地扰动垂线向量而产生一个不平滑面外观，这些垂线用于表现用于联合地组成一个平滑面的小面的梯度。

凹凸贴图的优点是它能产生一个足够不规则组构而不需为输入复杂形状而进行计算。

然而，传统的凹凸贴图映射过程是复杂的，因为它需要通过扰动每个小面的垂直向量而被实施。

传统凹凸贴图映射过程的另一个问题是它无法用于表现具有表面不规则性的镜面或金属面的组构。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种图像处理设备、一种记录媒体和一个程序，它们有可能使用简单配置或处理序列来表现一个不平滑面。

本发明的另一个目的是提供一种图像处理设备、一种记录媒体和一个程序，它们有可能使用简单配置容易地表现一个特殊图像。

本发明的又一个目的是提供一种图像处理设备、一种记录媒体和一个程序，它们能够表现具有表面不规则性的镜面或金属面的组构。

根据本发明的一个方面，提供了一种图像处理设备，包括：用于存储原始组构图像的原始组构图像存储装置；用于存储在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像的灰度图案图像存储装置；用于将所述原始组构图像和所述灰度图案图像彼此结合从而生成一个组构图像的组构图像生成装置；以及用于存储具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像的逆转灰度图案图像存储装置，其中所述组构图像生成装置包括用于将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合从而生成一个第一结合图像，然后将所述原始组构图像被放大后所得图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合从而生成一个第二结合图像，以及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合从而生成所述组构图像的装置。

该组构图像生成装置将原始组构图像和灰度图案图像彼此结合从而生成一个组构图像。如此生成的组构图像通过灰度图案图像的不同阴影的调制来表现原始组构图像。其结果是，能够容易地使用简单配置或处理序列来生成一个特殊图像。

根据本发明的另一方面，提供了一种图像处理设备，包括：用于存储原始组构图像的原始组构图像存储装置；用于存储在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像的灰度图案图像存储装置；用于将所述原始组构图像和所述灰度图案图像彼此结合从而生成一个组构图像的组构图像生成装置；以及用于存储具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像的逆转灰度图案图像存储装置，其中所述组构图像生成装置包括用于将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合从而生成一个第一结合图像，然后将所述原始组构图像被位移后所得图像与位移的所述灰度图案图像和位移的所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合从而生成一个第二结合图像，以及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合从而生成所述组构图像的装置。

如此生成的组构图像能够表现不平滑镜面或金属面的组构。

组构图像生成装置可以根据至少一个以下属性所计算的值将原始组构图像放大：一个在其上映射组构图像的成形面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向。该成形面因此表现一个现实的不平滑面。该成形面可以是一个多边形、一个二次曲面或类似面。

如果该原始组构图像与在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像以及具有灰度图案图像的逆象素阴影的逆转灰度图案图像两者结合，则该组构图像生成装置将原始组构图像与灰度图案图像和逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合以便生成一个第一结合图像，然后将通过将原始组构图像位移所得图像与被位移的灰度图案图像和被位移的逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像，以及将第一结合图像与第二结合图像彼此结合而生成组构图像。

如此生成的组构图像能够表现不平滑面的组构，它通过扩散反射来反射光线。

该组构图像生成装置可以根据至少一个以下属性所计算的值将原始组构图像位移：一个在其上映射组构图像的成形面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向。该成形面因此表现一个现实的不平滑面。该成形面可以是一个多边形、一个二次曲面或类似面。

根据本发明的另一个方面，提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像，将所述原始组构图像和所述灰度图案图像结合从而生成一个组构图像；以及读取一个具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像，其中所述结合步骤包括以下步骤：将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合以便生成一个第一结合图像；放大所述原始组构图像以便生成一个放大图像；将放大图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像；及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合而生成所述组构图像。

原始组构图像和在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像彼此结合以便生成一个组构图像。如此生成的组构图像通过灰度图案图像的不同阴影的调制来表现原始组构图像。其结果是，能够容易地使用简单配置来生成一个特殊图像。

根据本发明的另一个方面，提供了一种图像处理方法，包括以下步骤：读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像，将所述原始组构图像和所述灰度图案图像结合从而生成一个组构图像；以及读取一个具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像，其中所述结合步骤包括以下步骤：将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合以便生成一个第一结合图像；将所述原始组构图像位移以便生成一个位移图像；将所述位移图像与位移的所述灰度图案图像和位移的所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像；及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合而生成所述组构图像。

如此生成的组构图像能够表现不平滑镜面或金属面的组构。

可以根据至少一个以下属性所计算的值将原始组构图像放大：一个在其上映射组构图像的成形面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向。该成形面因此表现一个现实的不平滑面。该成形面可以是一个多边形、一个二次曲面或类似面。

如果该原始组构图像与在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像以及具有灰度图案图像的逆象素阴影的逆转灰度图案图像两者结合，则该原始组构图像与灰度图案图像和逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合以便生成一个第一结合图像，然后将通过将原始组构图像位移所得的图像与被位移的灰度图案图像和被位移的逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像，以及将第一结合图像与第二结合图像彼此结合而生成组构图像。

可以根据至少一个以下属性所计算的值将原始组构图像位移：一个在其上映射组构图像的成形面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向。该成形面因此表现一个现实的不平滑面。该成形面可以是一个多边形、一个二次曲面或类似面。

根据本发明的又一个方面，提供了一个程序，该程序包括读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像，以及将原始组构图像和灰度图案图像结合从而生成一个组构图像的各步骤。

在以上程序中，通过将原始组构图像和逆转灰度图案图像结合所得的组构图像通过灰度图案图像的不同阴影的调制来表现原始组构图像。其结果是，能够容易地使用简单配置来生成一个特殊图像。

根据本发明的又一个方面，提供了一个用于处理图像的设备，它包括用于存储原始组构图像的原始组构图像存储装置，用于处理原始组构图像以便生成一个处理原始组构图像的原始组构图像处理装置，用于存储在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像的灰度图案图像存储装置，用于处理灰度图案图像以便生成一个处理灰度图案图像的灰度图案图像处理装置，以及用于将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合从而生成一个组构图像的组构图像生成装置。

在以上设备中，由组构图像生成装置生成的组构图像所表现的图像阴影是通过将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合而被不同地调制的。其结果是，能够容易地使用相对简单的配置来生成一个特殊图像。

原始组构图像处理装置可以将原始组构图像放大和/或位移以便生成处理原始组构图像，以及该灰度图案图像处理装置可以至少完成以下过程中的一个以便生成处理灰度图案图像：根据一个阴影转换算法来转换灰度图案图像的阴影，将灰度图案图像放大及将灰度图案图像位移。能够使用包括x1在内的放大率将原始组构图像放大。

根据本发明的又一个方面，提供了一个用于存储一个程序的记录媒体，该程序包括读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像，处理该原始组构图像以便生成一个处理原始组构图像，处理该灰度模式图像以便生成一个处理灰度模式图像以及将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合从而生成一个组构图像的各步骤。

在以上记录媒体中存储的程序中，如此生成的组构图像所表现的图像阴影是通过将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合而被不同地调制的。因此能够容易地使用相对简单的配置或处理序列来生成一个更为特殊的图像。

处理原始组构图像的步骤可以包括将原始组构图像放大和/或位移以便生成处理原始组构图像的步骤，以及处理灰度图案图像的步骤可以包括至少完成以下过程中的一个以便生成处理灰度图案图像的步骤：根据一个阴影转换算法来转换灰度图案图像的阴影，将灰度图案图像放大及将灰度图案图像位移。能够使用包括x1在内的放大率将原始组构图像放大。

根据本发明的还有一个方面，提供了一个程序，该程序包括读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同成形区域的灰度图案图像，处理该原始组构图像以便生成一个处理原始组构图像，处理该灰度图案图像以便生成一个处理灰度图案图像以及将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合从而生成一个组构图像的各步骤。

在以上程序中，如此生成的组构图像所表现的图像阴影是通过将原始组构图像或处理组构图像与灰度图案图像和/或处理灰度图案图像结合而被不同地调制的。因此能够容易地使用相对简单的配置来生成一个更为特殊的图像。

在以上程序中，处理原始组构图像的步骤可以包括将原始组构图像放大和/或位移以便生成处理原始组构图像的步骤，以及处理灰度图案图像的步骤可以包括至少完成以下过程中的一个以便生成处理灰度图案图像的步骤：根据一个阴影转换算法来转换灰度图案图像的阴影，将灰度图案图像放大及将灰度图案图像位移。能够使用包括x1在内的放大率将原始组构图像放大。

当结合其中通过阐述性例子显示本发明优选实施例的附图来阅读以下说明时，将更能明显地理解本发明的以上和其他目的、特征和优点。

附图说明

图1是一个根据本发明的娱乐设备的一般配置框图；

图2是一个根据本发明第一实施例的组构图像生成功能或装置的功能框图；

图3是一个用于显示原始组构图像的视图；

图4是一个原始组构图像的图像数据图；

图5是一个用于显示灰度图案图像的视图；

图6是一个灰度图案图像的图像数据图；

图7是一个由alpha混合过程所产生的结合图像的图像数据图；

图8是一个用于显示逆转灰度图案图像的视图；

图9是图2中所示组构图像生成功能或装置的操作序列的第一具体例子的流程图；

图10是一个用于显示第一结合组构图像画面的视图；

图11是图2中所示组构图像生成功能或装置的操作序列的第二具体例子的流程图；

图12是一个用于显示另一个第一结合组构图像的视图；

图13是图2中所示组构图像生成功能或装置的操作序列的第三具体例子的流程图；

图14是一个用于获得放大率的方式的阐述性图；

图15是一个用于显示第二结合组构图像画面的视图；

图16是一个用于显示第三结合组构图像画面的视图；

图17是根据本发明第二实施例的组构图像生成功能或装置的功能框图；

图18是图17中所示组构图像生成功能或装置的操作序列的流程图；

图19是一个具体位移的阐述性图；

图20是一个用于显示第三结合组构图像画面的视图；

图21是根据本发明第三实施例的组构图像生成功能或装置的功能框图；

图22是用于划分灰度图案图像的过程的流程图；

图23是一个用于显示灰度图案图像的矩阵的图；

图24是一个用于显示灰度图案图像的图像数据的图；

图25是一个用于显示已经被划分的灰度图案图像的图像数据图；

图26是图25中所示灰度图案图像的视图；

图27是一个已经被划分的灰度图案图像的视图；

图28A是一个用于显示灰度图案图像的图；

图28B是一个用于显示在值0处具有峰值的灰度图案图像的图；

图28C是一个用于显示在值64处具有峰值的灰度图案图像的图；

图28D是一个用于显示在值128处具有峰值的灰度图案图像的图；

图28E是一个用于显示在值192处具有峰值的灰度图案图像的图；

图28F是一个用于显示在值255处具有峰值的灰度图案图像的图；

图29A是一个对应于图28A中所示图像的图像视图；

图29B是一个对应于图28B中所示图像的图像视图；

图29C是一个对应于图28C中所示图像的图像视图；

图29D是一个对应于图28D中所示图像的图像视图；

图29E是一个对应于图28E中所示图像的图像视图；

图29F是一个对应于图28F中所示图像的图像视图；及

图30是一个根据本发明第四实施例的图像处理设备的框图。

具体实施方式

图1显示一个应用本发明完成三维CG处理的娱乐设备10。

如图1中所示，娱乐设备10包括一个用于控制娱乐设备10的MPU(微处理单元)12，一个用于存储准备运行的不同程序和不同数据的主存储器14，一个用于在MPU 12控制下生成图像数据和将生成的图像数据输出至显示监视器18例如CRT的图像处理器20，一个用于将数据发送至外部设备和自其接收数据的输入/输出端口24以及一个具有OSD(屏上显示)功能并用于控制内核等的可能包括闪烁存储器等的ROM例如OSDROM(屏上显示只读存储器)26。

主存储器14、OSDROM 26和输入/输出端口24都通过一条总线30连至MPU 12。一个用于高速地完成包括透视投影转换、光源计算、向量运算、多边形座标运算等在内的座标转换的GTE(几何传输引擎)13直接连至MPU 12。

GTE 13具有一个功能，能够根据来自MPU 12的计算命令将准备作为一个移动图像连续地显示于显示监视器18上的三维模型划分为多边形或成形小面。

连至输入/输出端口24的是一个用于向娱乐设备10输入数据(键盘输入数据、座标数据等)的输入设备32及一个用于回放光盘34例如CD-ROM、DVD等的光盘驱动器36，在该光盘中存储不同程序和数据(与物体相关的数据、组构数据等)。该输入设备32可以包括一个具有方向按钮的手动控制器等。

图像处理器20包括一个重现引擎70、一个存储器接口72、一个图像存储器74和一个显示控制器76例如可编程CRT控制器等。

重现引擎70用于根据由MPU 12提供的重现命令和多边形座标数据来重现图像数据，并且通过存储器接口72将重现的图像数据存储于图像存储器74内。

具体地，重现引擎70通过以下操作来完成组构映射过程：应用颜色和阴影，增加包括镜面反射、扩散反射、折射、透射等在内的光学特性，增加表面模式和增加周围光即环境光于多边形(多边形座标数据)上，这些多边形是被MPU 12提供的、由GTE 13计算的、从一个三维模型中划分出来的成形小面。

第一总线78连接于存储器接口72和重现引擎70之间，而第二总线80连接于存储器接口72和图像存储器74之间。第一和第二总线中的每一条都具有例如128位宽度，用于允许重现引擎70高速地重现图像数据并且在图像存储器74内存储图像数据。

重现引擎70能够以实时方式根据NTSC或PAL系统来重现320×240象素的图像数据或者640×480象素的图像数据，即比1/60秒至1/30秒快十倍至数十倍。

图像存储器74具有统一存储器结构，它能够指定一个组构重现区，并且在相同区域内指定一个显示重现区。

图像控制器76将通过光盘驱动器36自光盘34中读取的组构数据或者通过存储器接口72自OSDROM 26中读取的组构数据写入图像存储器74的组构重现区内，以及通过存储器接口72读取在图像存储器74的显示重现区内重现的图像数据，以及将读取的图像数据输出至显示监视器18以便在其显示屏上显示一个图像。

图2以功能块形式显示一个图像处理(三维CG处理)程序，也即由重现引擎70所完成的组构图像生成功能或组构图像生成装置，该重现引擎70根据来自MPU 12及用于控制重现引擎70的MPU 12和GET 13的重现命令对一个三维形状(3D模型)执行一个重现过程。

该图像处理程序连同三维模型数据和二维模型数据一起存储于OSDROM 26中，并且由MPU 12读取和执行。然而，这些图像处理程序、三维模型数据和二维模型数据可以存储于光盘34中，并且由光盘驱动器36读取和装载入主存储器14以及由MPU 12执行。

为便于理解本发明，在解释图2中所示配置之前，首先说明图2中所示图像处理程序所用组构图像的图像数据细节。

作为一个准备被处理的组构图像，一个原始组构图像(也称为原始图像)Ia包括准备显示于显示监视器18上的彩色图像画面Qa的图像数据，它表现图3中所示的情景或物体。该原始组构图像Ia是从OSDROM 26中读取的并且存储于图像存储器74的给定区域内。

图像存储器74还用作原始组构图像存储装置、灰度图案图像存储装置、逆转灰度图案图像存储装置和处理灰度图案图像存储装置。

图4显示的原始组构图像Ia实际上由数百个象素×数百个象素所组成，为易于理解，它作为4×4象素的图像数据集存储于图像存储器74内。原始组构图像Ia包括RGB图像数据，即图像数据Ra、图像数据Ga和图像数据Ba(R表示红、G表示绿、及B表示蓝)。每个图像数据Ra、Ga、Ba的每个象素ij(i＝1-4，j＝1-4)的值由其分度范围为0-255的8位亮度数据所表视。

如技术中熟知的，一个象素(ij＝1，1)的颜色是由图像数据(象素数据)Ra11、图像数据(象素数据)Ga11和图像数据(象素数据)Ba11的结合所决定的。

因此，图3中所示图像画面Qa由图像数据Ra、Ga、Ba的结合所决定。

作为本发明特征的灰度图案图像Ib包括用于表现一个在如图5中所示的不同二维位置中具有不同阴影区域的单色(黑和白)图像画面(也称为“灰度图案图像画面”)Qb的图像数据。该灰度图案图像Ib也是从OSDROM 26中读取的并且存储于图像存储器74的给定区域内，但该区域不同于用于存储原始组构图像Ia的区域。

在图5中所示灰度图案图像画面Qb中，白色区域中亮度最高，稀阴影线区中亮度第二，交叉阴影线区域中亮度第三，而密阴影线区中亮度最低。

图6显示的灰度图案图像Ib实际上由数百个象素×数百个象素所组成，为易于理解，它作为4×4象素的图像数据集存储于图像存储器74内。灰度图案图像Ib包括RGB图像数据，即图像数据Rb、图像数据Gb和图像数据Bb和alpha通道数据αb。

由于灰度图案图像Ib表现一个灰度图案，即一个包括同一行i和同一列j中的白和黑区域、图像数据Rb、图像数据Gb和图像数据Bb的象素ij的灰度图案具有相同亮度值。例如，图像数据Rb11、Gb11、Bb11具有相同亮度值，及图像数据Rb22、Gb22、Bb22具有相同亮度值。然而，图像数据Rb11及图像数据Rb22具有不同亮度值。

在图6中显示的灰度图案图像Ib中，图像数据Rb、图像数据Gb和图像数据Bb中的每一个的所有象素ij具有不同亮度值。例如，这些象素ij的亮度值如此安排以使相邻象素i，j的亮度值之间的差别很大。如图5中所示，由于灰度图案Ib是由不同灰度阴影的数百个象素×数百个象素所组成，它看上去犹如黑墨水撒过一张纸所产生的凹凸贴图模式。如上所述，对应于灰度图案图像Ib的灰度图案图像画面Qb被显示为一个单色(黑和白)图像画面。

在图6中，灰度图案图像Ib的alpha通道数据αb表示一个用于将灰度图案图像Ib与其他图像结合的结合比。alpha通道数据αb的每个象素ij具有一个其范围为自1至255的值，即其范围为自0至1的结合比。如果alpha通道数据αb的一个象素αbij被分配一个值αbij＝128，则它被一个8位分辨率256所规范化，以及它以一个128/256＝0.5的比α与另一个图像结合。这一结合过程被称为alpha混合过程。通常一个象素被分配给0.5的比α。

如果灰度图案图像Ib根据alpha混合过程与原始组构图像结合而产生一个结合图像Ie，则该结合图像Ie(如以下将要讨论的第一结合组构图像)的每个R、G、B图像数据的每个象素Ieij具有一个亮度值，这由以下所示等式(1)所确定。图2中，结合图像Ie作为来自第一结合装置108的输出而获得的。

Ieij＝Ibij×αbij+Iaij×(1-αbij) …(1)

图7所显示的结合图像Ie由RGB图像数据即图像数据Re、图像数据Ge和图像数据Be组成，它作为4×4象素的图像数据集存储于图像存储器74内。

在结合图像Ie的图像数据Re、Ge和Be中，根据等式(1)给出如下象素ij＝(1，4)的图像数据(象素值)Re14、Ge14、Be14：

Re14＝Rb14×αb14+Ra14(1-αb14)

Ge14＝Gb14×αb14+Ga14(1-αb14)

Be14＝Bb14×αb14+Ba14(1-αb14)

下面将描述图2中所示的根据第一实施例的组构图像生成功能或装置。

如图2中所示，组构图像生成功能或装置包括一个用于将在不同二维位置中具有不同阴影区域的灰度图案图像的象素阴影逆转从而生成一个作为图像数据的逆转灰度图案图像的逆转装置102，一个根据alpha混合过程用于将由选择装置104选择的灰度图案图像Ib或逆转灰度图案图像Id与原始组构图像Ia结合从而产生一个第一结合组构图像Ie的第一结合装置108，一个用于将原始组构图像Ia放大为放大原始组构图像If的放大装置110，以及一个根据alpha混合过程用于将放大原始组构图像If与第一结合装置108所没有使用过的灰度图案图像Ib或逆转灰度图案图像Id结合从而产生一个第二结合组构图像Ig的第二结合装置112。

提供给选择装置104的逆转灰度图案图像Id可以是由逆转装置102生成的逆转灰度图案图像Id或者是存储于OSDROM 26中的逆转灰度图案图像Id，这些由选择装置114进行选择。在图2中，由逆转装置102生成的逆转灰度图案图像Id是由选择装置114选择的。

逆转装置102具有一个用于将不同阴影逆转的算法。逆转装置102用作处理灰度图案图像生成功能或装置，用于根据一个阴影转换算法将一个灰度图案图像的阴影进行转换，以便生成一个处理灰度图案图像。

逆转灰度图案图像Id与灰度图案图像Ib的关系犹如负值与正值的关系。因此，逆转灰度图案图像Id也看上去像一个单色图像的凹凸贴图模式。图8显示一个逆转灰度图案图像画面Qd，它是图5中所示灰度图案图像画面Qb的逆转结果。

在图8中所示逆转灰度图案图像画面Qd中，在对应于图5中所示白色区域的密阴影线区中亮度最低，在对应于图5中所示稀阴影线区的交叉阴影线区中亮度第二低，在对应于图5中所示交叉阴影线区的稀阴影线区中亮度第三低，而在对应于图5中所示密阴影线区的白色区域中亮度最高。

图2中所示放大装置110使用一个根据某些所需属性Opa所计算的值来放大原始组构图像Ia，这些属性包括一个由映射装置120在其上映射纹理图像Ij的物体的成形面Op例如多边形、二次曲面或类似面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量方向。该属性Opa用作放大参数。该成形面Op是由GTE 13所生成的。

放大装置110具有一个用于将一个图像按照成形面Op的一个属性Opa进行放大的算法。因此放大装置110用作一个用于根据放大算法将灰度图案图像放大以便生成一个处理灰度图案图像的处理灰度图案图像生成功能或装置。

图2中所示组构图像生成功能或装置还包括一个用于把由第一结合装置108生成的第一结合组构图像Ie与由第二结合装置112生成的第二结合组构图像Ig进行结合以便生成第三结合组构图像Ih的第三结合装置115，以及一个用于将一个由选择装置116所选择的第一结合组构图像Ie或第三结合组构图像Ih映射至一个成形面Op上而成为组构图像Ij(Ij是Ie或Ih)以便生成一个映射图像Ik的映射装置120。

在图2中，选择装置104与另一个选择装置106是互补式联动的，从而当灰度图案图象Ib通过选择装置104被提供给第一结合装置108时，逆转灰度图案图像Id通过另一个选择装置106被提供给第二结合装置112，同样，当逆转灰度图案Id通过选择装置104被提供给第一结合装置108时，灰度图案图像Ib通过另一个选择装置106被提供给第二结合装置112。

下面参照图9描述根据存于OSDROM 26中的图像处理程序进行的本发明第一实施例的组构图像生成功能的操作序列的第一具体例子。

在第一具体例子中，按照类似于联动开关方式工作的选择装置104、106如实线箭头所标示地进行操作以便将灰度图案图像Ib提供给第一结合装置108和将逆转灰度图案图像Id提供给第二结合装置112，以及选择装置116被按照虚线箭头所标示地进行操作以便将第一结合组构图像Ie作为组构图像Ij提供给映射装置120。

在图9中所示步骤S1中，从图像存储器74中读取一个原始组构图像Ia。在步骤S2中，从图像存储器74中读取一个灰度图案图像Ib。

在步骤S3中，第一结合装置108根据alpha混合过程将原始组构图像Ia与灰度图案图像Ib结合以便生成一个第一结合组构图像Ie。当第一结合组构图像Ie按照等式(1)被表现时，它被表现为一个乘积Ia×Ib＝Ie，以便于更易理解本发明。

第一结合组构图像Ie的颜色强度取决于灰度图案图像Ib的每个象素的亮度。第一结合组构图像Ie用于表现一个正常着色的原始组构图像Ia，如同被灰度图案图像Ib的各象素阴影进行亮度调制的。因此，包括一个特殊效果图像的第一结合组构图像Ie能够容易地使用简单配置来生成。

在步骤S4中，作为第一结合组构图像Ie由选择装置在116提供给映射装置120的各输入端中的一个的组构图像Ij被映射至一个成形面Op上，并且被映射装置120提供给映射装置120的另一个输入端从而产生一个映射图像Ik。

映射图像Ik具有一个仿真的不平滑面，它根据灰度图案图像Ib的阴影被二维亮度调制而被提供于原始组构图像Ia上。

图10显示一个对应于第一结合组构图像Ie(组构图像Ij、映射图像Ik)的第一结合组构图像画面Qeb，它是通过将灰度图案图像画面Qb与原始组构图像画面Qa结合而产生的，其中灰度图案图像画面Qb是一个对应于图5中所示灰度图案图像Ib的单色图像画面，而原始组构图像画面Qa是一个对应于图3中所示原始组构图像Ia的彩色图像画面。

图11显示根据图2中所示第一实施例的组构图像生成功能的操作序列的第二具体例子。

第二具体例子与图9中所示第一具体例子的不同之处在于步骤S2中的处理过程被步骤S12中的处理过程所替代。在步骤S12中，读取来自逆转装置102的逆转灰度图案Id。具体地，根据第二具体例子，选择装置104被切换过去以便将逆转灰度图案图像Id提供给第一结合装置108以及选择装置106被切换过去以便将灰度图案图像Ib提供给第二结合装置112。除此以外，步骤S11-S14中的处理过程以类似于图9中所示步骤S1-S4中的处理过程的方式被执行。

在第二具体例子中，由第一结合装置108生成的第一结合组构图像Ie用于表现根据逆转灰度图案图像Id的象素阴影进行亮度调制的原始组构图像Ia。第一结合组构图像Ie也被表现为一个乘积Ia×Ib＝Ie，以便于更易理解本发明。由映射装置120生成的映射图像Ik具有一个仿真的不平滑面，类似于根据第一具体例子的映射图像Ik，它根据逆转灰度图案图像Ic(Id)的阴影进行二维亮度调制而被提供于原始组构图像Ia上。

图12显示一个对应于第一结合组构图像Ie(组构图像Ij、映射图像Ik)的第一结合组构图像画面Qed，它是通过将图8中所示逆转灰度图案图像画面Qd与图3中所示原始组构图像画面Qa结合而产生的。

图13显示根据图2中所示第一实施例的组构图像生成功能的操作序列的第三具体例子。

在第三具体例子中，原始组构图像Ia、灰度图案图像Ib和逆转灰度图案图像Id分别在步骤S21、S22、S23中被从图像存储器74中读取。

在步骤S24中，由选择装置104选择灰度图案图像Ib或逆转灰度图案图像Id，由第一结合装置108根据alpha混合过程将所选图像与原始组构图像Ia结合，从而生成一个第一结合组构图像Ie。在此例中，选择灰度图案图像Ib以便生成一个由Ie＝Ia×Ib所表示的第一结合组构图像Ie。

在步骤S25中，放大装置110使用一个根据某些属性Opa所计算的值来放大原始组构图像Ia，这些属性包括图14中所示成形面Op的垂直向量Vn的方向、视线向量Vi的方向和虚光源向量Vl的方向，即从Vn、Vi、Vl的向量乘积，Vn、Vi的向量乘积，或者Vn、Vl的向量乘积中获得的向量的方向，以及放大装置110输出一个放大原始组构图像If(If＝βIa)。

此时显示于图4中的原始组构图像Ia是从一个二维中心位置122(即被原始组构图像Ia的相应象素顶点ij＝22、23、32、33所接触的点)向外沿半径放大的。通常选择放大率β为β＝1-2的范围，最好是1.1-2。然而β可以是更大值。

在步骤S26中，一个没有在步骤S24中选择过的灰度图案图像Ib和逆转灰度图案图像Id中的一个，即逆转灰度图案图像Id与放大原始组构图像If被第二结合装置112按照alpha混合过程进行结合，从而生成一个第二结合组构图像Ig。

为便于更易理解本发明，第二结合组构图像Ig被表现为Ig＝Id×If＝Id×βIe。

图15显示对应于第二结合组构图像Ig的第二结合组构图像画面Qg，它是通过将图8中所示逆转灰度图案图像画面Qd与对应于放大原始组构图像If的放大原始组构图像画面Qf结合而成的。

在步骤S27中，由第三结合装置115根据alpha混合过程将第一结合组构图像Ie与第二结合组构图像Ig彼此结合，因而生成一个第三结合组构图像Ih，它被表现为Ih＝Ie+Ig，以便于更易理解本发明。

第一结合组构图像Ie或第二结合组构图像Ig使用的放大率α被设为一个其范围在0至1之间的合适值，通常是α＝0.5的值，这意味着以1∶1的比例将图像结合。

由第三结合装置116将如此生成的第三结合组构图像Ih选择为组构图像Ij。在步骤S28中，映射装置120将组构图像Ij映射至成形面Op上，从而产生一个映射图像Ik。

为便于更易理解本发明，通过把由以下等式(2)表示的组构图像Ij映射至成形面Op上而产生映射图像Ik：

Ij＝Ih＝Ie+Ig＝(Ib×Ia)+(Id×βIa) …(1)

由于用于放大原始组构图像Ia的放大率β是从根据成形面Op的属性Opa所产生的值中所获得的，映射图像Ik能够以类似于凹凸贴图映射的方式来表现具有表面不规则性的镜面或金属面的组构。

图16显示对应于第三结合组构图像Ih的第三结合组构图像画面Qha，它是根据alpha混合过程将对应于第一结合组构图像Ie的第一结合组构图像画面Qeb(见图10)与对应于第二结合组构图像Ig的第二结合组构图像画面Qg(见图15)结合而成的。

图17以功能框图形式显示由重现引擎70所执行的根据本发明第二实施例的图像处理(三维CG处理)程序，即组构图像生成功能或组构图像生成装置，该重现引擎70根据来自MPU 12及用于控制重现引擎70的MPU 12和GET 13的重现命令对一个三维形状(3D模型)执行一个重现过程。

图17中所示这些部件与图2中所示部件相同者被使用相同参考字符标示，因此下面不再详细描述。

第二实施例与第一实施例的不同之处在于根据第一实施例的放大装置110被一个位移装置130所替代。

该位移装置130被提供有原始组构图像Ia以及从选择装置106输出的但并不提供给第一结合装置108的灰度图案图像Ib或逆转灰度图案图像Id。该位移装置130也被提供有属性Opa，这些属性包括图14中所示成形面Op的垂直向量Vn的方向、视线向量Vi的方向和虚光源向量Vl的方向。

位移装置130向第二结合装置112输出一个其中心位置已经被向上、向下、向左和向右位移了所需数量的象素的位移原始组构图像Ifa和一个位移的灰度图案图像或逆转灰度图案图像Ifd，它们是其中心位置已经被类似地位移过的灰度图案图像Ib或逆转灰度图案图像Id。

下面参照图18描述图17中所示的根据本发明第二实施例的按照OSDROM 26中所存图像处理程序的组构图像生成功能的操作序列的具体例子。

图18显示图17中所示组构图像生成功能或装置的操作序列。

图18中所示步骤S31至S34中的处理过程与图13中所示步骤S21至S24中的处理过程相同。

具体地，原始组构图像Ia、灰度图案图像Ib和逆转灰度图案图像Id分别在步骤S31、S32、S33中被从图像存储器74中读取。在步骤S34中，由第一结合装置108根据alpha混合过程将例如灰度图案图像Ib与原始组构图像Ia结合，从而生成一个第一结合组构图像Ie(Ie＝Ia×Ib)。

在步骤S35中，位移装置130使用一个根据某些属性Opa所计算的值所确定的位移量p将原始组构图像Ia的象素向上、向下、向左和向右位移，这些属性包括图14中所示的成形面Op的垂直向量Vn的方向、视线向量Vi的方向和虚光源向量Vl的方向，例如从Vn、Vi、Vl的向量乘积，Vn、Vi的向量乘积，或者Vn、Vl的向量乘积中获得的向量的方向，以及位移装置130输出一个位移原始组构图像Ifa(Ifa＝pIa)。可以根据实际原始组构图像Ia将位移量p选择为一个任意值。

类似地，位移装置130使用相同位移量p将逆原始组构图像Id的象素位移，以及输出一个位移逆原始组构图像Ifd(Ifd＝pId)。

具体地，如图19中所示，如果准备将原始组构图像Ia向右位移2个象素和向上位移2个象素，则位移量被表示为p(i，j)＝p(2，2)，以及例如原始组构图像Ia中的象素Ia32的象素数据成为原始组构图像Ia中的象素Ia14的象素数据或者位移原始组构图像pIa中的象素Ia32的象素数据。实际上，由于原始组构图像Ia具有数百个象素×数百个象素的大小，位移原始组构图像pIa等效于其中心位置已经被位移过的原始组构图像Ia。

类似地，例如逆原始组构图像Id中的象素Id42的象素数据成为逆原始组构图像Id中的象素Id24的象素数据。当逆原始组构图像Id被如此位移后，alpha通道数据的值α也被位移。

在步骤S36中，位移原始灰度组构图像Ifa(Ifa＝pIa)与位移灰度图案图像Ifd(Ifd＝pId)被第二结合装置112按照alpha混合过程进行结合，从而生成一个第二结合位移组构图像Ig。

为便于更易理解本发明，第二结合位移组构图像Ig被表现为Ig＝Ifa×Ifd＝pIa×pId。

在步骤S37中，由第三结合装置115根据alpha混合过程将第一结合组构图像Ie与第二结合组构图像Ig彼此结合，因而生成一个第三结合组构图像Ih，它被表现为Ih＝Ie+Ig，以便于更易理解本发明。

第一结合组构图像Ie或第二结合组构图像Ig使用的放大率α被设为一个其范围在0至1之间的合适值，通常是α＝0.5的值。

由第三结合装置116将如此生成的第三结合组构图像Ih选择为组构图像Ij。在步骤S38中，映射装置120将组构图像Ij映射至成形面Op上，从而产生一个映射图像Ik。

为便于更易理解本发明，通过把由以下等式(3)表示的组构图像Ij映射至成形面Op上而产生映射图像Ik：

Ij＝Ih＝Ie+Ig＝(Ib×Ia)+(pId×pIa)…(3)

由于用于将原始组构图像Ia和逆转灰度图案图像Id进行位移的位移量P是从根据成形面Op的属性Opa所产生的值中所获得的，映射图像Ik能够仿真地表现具有表面不规则性的面的组构以及使用扩散反射的方式来反射光线。

图20显示对应于第三结合组构图像Ih的第三结合组构图像画面Qhb，它是通过按照alpha混合过程将对应于第一结合组构图像Ie的第一结合组构图像画面Qeb(见图10)与对应于第二结合组构图像Ig的第二结合组构图像画面Qg’(未示出)结合而成的。

图2中所示根据第一实施例的组构图像生成功能或装置与图17中所示根据第二实施例的组构图像生成功能或装置可以彼此结合，以便将图2中所示放大装置110插入于图17中所示位移装置130与第二结合装置112之间，因而提供一个如图21中所示根据本发明第三实施例的组构图像生成功能或装置。该根据本发明第三实施例的组构图像生成功能或装置能够产生一个组构图像，用于根据图像的放大和位移的组合来更有效地表现一个不平滑面。

可以同时将图像放大和位移。

具体地，作为在其上映射组构图像的成形面Op的多边形具有一个垂直向量N(X、Y、Z)，该向量在成形面的各顶点中的每一个座标处的三维座标系统中具有不同分量。

假设组构图像的大小为例如U个象素×V个象素＝256象素×256象素。当该多边形被转换为屏幕座标系统中的多边形时，该垂直向量的X分量(规范化为自-1至1的范围)被乘以θ(例如0.2)×U(256)，从而产生一个值θU，以及通过将该值θU加至组构图像的值u(在U轴上的范围为0至255)而产生一个值(u+θU)，该值被用作u的新值。

当该多边形被转换为屏幕座标系统中的多边形时，该垂直向量的Y分量(规范化为自-1至1的范围)被乘以θ×V(0.2×256)，从而产生一个值θV，以及通过将该值θV加至组构图像的值v(在V轴上的范围为0至255)而产生一个值(v+θV)，该值被用作v的新值。

以此方式，有可能产生一个合适的有效图像。由于放大率(缩小率或位移量)θ取决于所用重现设备、3D重现算法和所用座标系统，该放大率在不同系统中相差很大。

根据本发明另一个实施例，逆转灰度图案图像Id与灰度图案图像Ib的关系犹如负值与正值的关系，它们是彼此求逆的结果，这一概念被应用于一个灰度图案图像Ib上，该灰度图案图像Ib具有其范围为0至255的分度值以及被划分为三个或更多个灰度图案图像。如果灰度图案图像Ib被划分为例如三个灰度图案图像，则象素值以一种负-正可逆方式分布于三个区域边界的两侧。在每条边界的两侧，象素值逐渐向着边界增加和逐渐背着边界减小。然而，如果边界处于位置“0”处，则象素值只是逐渐向着边界增加，而如果边界处于位置“255”处，则象素值只是逐渐背着边界减小。这三个灰度图案图像分别以合适比例与原始组构图像Ia结合，从而产生一个更有效的图像。

下面参照图22描述将一个具有自0至255的分度值范围的灰度图案图像Ib进行处理以便将它划分为五个灰度模式图像的过程。

图22中所示过程是一个组构图像生成功能或装置(一个原始组构图像处理功能和一个灰度图案图像处理功能)的具体例子。这一原始组构图像处理功能和灰度图案图像处理功能例如作为一个程序存于OSDROM 26中。

如图5中灰度图案图像画面Qb所标示的，灰度图案图像Ib包括在不同二维位置(xy位置)中具有不同阴影区域的单色图像数据。

在图22中所示例子中，一个图像存储装置包括一个图23中所示存储缓存150，它包括x方向内的256个象素(为画流程图方便起见，x座标跨越的宽度是Width＝255(256-1))和y方向内的256个象素(为画流程图方便起见，y座标跨越的高度是Height＝255(256-1))，因此总共具有65536个象素。该存储缓存150包括图像存储器74的一部分。

存储缓存150的每个象素单元(x，y)存储分度数据(也称为“象素数据”或“象素值”)，它们每个具有其范围为自0至255的值。虽然灰度图案图像Ib可以具有用于表现图5中所示灰度图案图像画面Qb的图像数据，但此例中的灰度图案图像Ib包括一个准备被划分的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]，如图24中所示，该灰度图案图像的亮度在左上角象素(0，0)处为255的最高水平，向下和向右时逐渐降低，在将象素(255，0)与象素(0，255)互连的对角线上亮度为中间水平127，继续向下和向右时逐渐降低，在右下角象素(255，255)处为0的最低水平。

因此，在图22中所示例子中，图24中所示的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]被存于存储缓存150内。

在图22中所示步骤S41中，划分数NL也即将灰度图案图像SrcAlpha[y][x]进行划分的数量被设置为NL＝5。该划分数NL是一个参数，它存于单个灰度图案图像SrcAlpha[y][x]的座标(存储器地址)xy中，用于根据所需算法来处理象素值(它们是亮度值，但也可看作为阴影值)，以便将灰度图案图像SrcAlpha[y][x]划分为多个(此例中是五个)处理灰度图案图像Dst Alpha[i][y][x]。

处理灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]中的符号[i]表示划分数NL的序号i(i＝0，1，2，3，4：五个划分)。

在步骤S42中，将序号i设置为i＝0以便选择第一个处理灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]。

然后根据以下第四等式(4)确定每个划分范围中可以被采用的分度数范围Range：

Range＝256/(NL-1) …(4)

此处将分度数范围Range确定为Range＝256/(5-1)＝64。

然后根据以下第五等式(5)确定每个划分范围中的峰值Peak：

Peak＝i×256/(NL-1) …(5)

此处将峰值Peak确定为Peak＝0×256/(5-1)。

在步骤S45、S46中，使用其访问灰度图案图像SrcAlpha中的象素数据的初始y，x座标被设为y＝0，x＝0，即xy＝(0，0)。

在步骤S47中，根据以下不等式(6)判断一个条件：

Range＜abs(SrcAlpha[y][x]-Peak) …(6)

具体地在步骤S47中，将峰值Peak从存于灰度图案图像SrcAlpha[y][x]中的值中减去后所得值的绝对值被判断为是否小于分度数范围Range。

在第一周期内，由于将峰值Peak＝0从存于灰度图案图像SrcAlpha[y][x]中的象素值＝255(见图24)中减去后所得值是255以及分度数范围Range是Range＝64，则不等式(6)得到满足，因为64＜abs(255-0)。

此处划分灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]的座标(存储器地址)xy根据以下式子(7)来存储象素值：

DstAlpha[i][y][x]←0 …(7)

此处将灰度图案图像DstAlpha[o][o][o]存储。

在步骤S50中，x座标的值被加1后用作新x座标。在步骤S51中，判断该新x座标(x＝x+1)是否小于宽度Width＝255。

由于此时x座标是x＝1，控制被返回至步骤S47以便根据不等式(6)判断条件。

如同能够从图24中看出的，当灰度图案图像SrcAlpha[y][x]的y座标是y＝0时，该灰度图案图像SrcAlpha[0][x]大于126，因此不满足步骤S47中的条件。在步骤S48中，“0”的值存于第一行(y＝0)中所有第一灰度图案图像DstAlpha[0][0][x]中。

当x座标成为x＝255时，步骤S51中的条件被满足。在步骤S52中，将y座标增加1。此处y座标被设置为y＝1。

在步骤S53中，判断被增量的y座标是否小于高度Height＝255。由于此时y座标是y＝1，满足步骤S53中的条件(1＜255)，控制去至步骤S46以便将第二行和第一列中的x座标设置为x＝0。

随后连续地将座标值扫描。在图24中所示灰度图案图像SrcAlpha[y][x]中，当64＜abs(63-0)时，在步骤S47中根据不等式的条件第一次得不到满足。从图24中可以估计，当y座标是y＝128和x座标是x＝255时，在步骤S47中根据不等式的条件第一次得不到满足。此时座标xy＝(255，128)＝63＝SrcAlpha[128][255]。在步骤S47中在满足根据不等式的条件之前，步骤S48中已经处理过所有x，y座标，因此灰度图案图像DstAlpha[0][y][x]具有值“0”(黑色)。

如果不满足步骤S47中的条件，则控制进至步骤S49，在其中根据以下式子(8)执行处理过程：

DstAlpha[i][y][x]←255x(Range-abs(SrcAlpha[y][x]-Peak))/Range …(8)

由于255×(64-abs(63-0))/64＝4，“4”的值被存于第一灰度图案图像DstAlpha[0][128][255]中。

类似地，在座标xy＝(0，255)＝127处，根据步骤S48中的处理过程，灰度图案图像DstAlpha[0][255][0]被赋予值“0”，以及在座标xy＝(255，255)＝0处，根据步骤S49中的处理过程，由于255×(64-abs(0-0))/64＝255，灰度图案图像DstAlpha[0][255][255]被赋予值“255”。

因此，当不满足步骤S53中的条件时，第一灰度图案图像DstAlpha[i][y][x](i＝0)的象素值如同图25中所示地加以确定。

下面将描述原始灰度图案SrcAlpha[y][x]和划分灰度图案DstAlpha[i][y][x]的图像画面，即它们被显示于显示监视器上的图像画面。

由24中所示灰度模式图像SrcAlpha[y][x]被作为图26中所示灰度模式图像画面ISrcAlpha[y][x]被显示出来。

图26中显示的灰度图案图像画面ISrcAlpha[y][x]在其右下区域内是黑色的，在由箭头标示的方向内从黑色区域连续地变为深灰、中灰和浅灰，而在其左上区域则是白色。

图25中所示的第一划分灰度图案图像DstAlpha[0][y][x]被显示为图27中所示灰度图案图像画面IDstAlpha[0][y][x]。在图27中，在整个区域的7/8的左上部分内显示的灰度图案图像画面IDstAlpha[0][y][x]是黑色的(“0”值)，当从左上区域向右向下变化时，在由箭头标示的方向内从黑色区域连续地变为深灰、中灰和浅灰，而在其右下区域则是白色。

可以理解，该划分灰度图案图像IDstAlpha[0][y][x]是一个处理灰度图案图像，它是通过根据图22中所示所需阴影转换算法将原始灰度图案图像SrcAlpha[y][x]进行转换后所产生的。

然后生成一个第二划分灰度图案图像DstAlpha[1][y][x]。

当完成第一划分灰度图案图像DstAlpha[0][y][x]时即当不满足步骤S53中的条件时，在步骤S54中将序号i增加1，以使i＝2。

当i＝2时，满足步骤S55中的条件，以及在下一个周期内完成步骤S44中的处理过程和以下步骤。

在此周期内，其阴影已经从灰度图案图像SrcAlpha[y][x]的阴影中改变的第二灰度图案图像DstAlpha[1][y][x]的象素值使用以上所述的相同方式被确定。

当最后不满足步骤S55中的条件时，已经生成了第一至第五划分灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]。

下面结合图28A值28F描述准备划分的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]与划分灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]之间的关系。

如同可从图24中看出的，准备划分的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]被表现为图28A中所示渐进地向右上方向伸展的直线，其中水平轴标示沿着一条自最下和最右的象素至最上和最左的象素的对角线上的象素位置，而垂直轴标示象素值。在图28A至28F中的每一个图形中所示图的水平轴表示图29A至29F中所示正方形状的对角线的长度，它们被256个表示位置的值实行标准化。

如同可从图25和27中看出的，第一划分灰度图案图像DstAlpha[0][y][x]具有峰值Peak＝0和一个分度数范围Range＝64，以及表现图28B中所示图形。

第二划分灰度图案图像DstAlpha[1][y][x]具有峰值Peak＝64和一个分度数范围Range＝64，以及表现图28C中所示图形。

第三划分灰度图案图像DstAlpha[2][y][x]具有峰值Peak＝128和一个分度数范围Range＝64，以及表现图28D中所示图形。

第四划分灰度图案图像DstAlpha[3][y][x]具有峰值Peak＝192和一个分度数范围Range＝64，以及表现图28E中所示图形。

第五划分灰度图案图像DstAlpha[4][y][x]具有峰值Peak＝255和一个分度数范围Range＝64，以及表现图28F中所示图形。

下面参照图29A至29F描述根据准备划分的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]来划分的灰度图案图像画面ISrcAlpha[y][x]与准备根据划分灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]来划分的划分灰度图案图像画面IDstAlpha[i][y][x]之间的关系。

在图29A至29F中的每一个图中，交叉阴影线区是最黑暗区，密阴影线区是次黑暗区，稀阴影线区是相对的光亮区，而无阴影区是最光亮区。实际上，这些区域中的每一个都表示一个分度，它的亮度从最光亮区逐渐地向最黑暗区降低。

用于划分如图22中所示灰度图案图像SrcAlpha[y][x]的过程可被应用于作为图5中所示灰度图案图像画面的图像数据的灰度图案图像Ib。如果该划分过程可被应用于灰度图案图像Ib上，则被产生的划分灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]包含一个显著的变动范围。

如果采用根据简单计算的划分过程，则操作人员只需将划分数NL设置为2或更大，即NL＝2、3、4、5、6、…，以及将有可能通过计算自动地获得不同灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]。

如果将划分数NL设置为NL＝2，则有可能获得逆转灰度图案图像Id，它是灰度图案图像Ib的逆转结果。在此情况下，该划分过程用作逆转装置102(见图2)。

图30显示一个根据本发明第四实施例的图像处理设备200。该图像处理设备200能够或使用软件或使用硬件来加以实施。

如图30中所示，图像处理设备200具有一个原始组构图像处理装置214，它包括一个其放大率包括x1在内的放大装置110和一个位移装置130，该放大装置110用于从身为彩色图像的原始组构图像Ia中生成和输出不同的放大彩色图像，该位移装置130用于将原始组构图像Ia或从放大装置110输出的放大组构图像进行位移。

该图像处理设备200还有一个灰度图案图像处理装置216，它包括一个分割装置206、一个其放大率包括x1在内的放大装置110A和一个位移装置130A，该分割装置206用于将一个灰度图案图像SrcAlpha[y][x]划分为两个或多个图像以便生成不同灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]，例如一个用于执行图22中所示算法的装置，该放大装置110A用于将灰度图案图像SrcAlpha[y][x]或由分割装置206输出的灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]放大和输出，以及该位移装置130A用于将灰度图案图像SrcAlpha[y][x]或由放大装置110A输出的放大灰度图案图像进行位移。

该图像处理设备200还包括一个结合装置(组构图像生成装置)212和一个映射装置120，该结合装置212用于选择性地结合七个输入图像，它们中包括来自原始组构图像处理装置214的三个输入图像和来自灰度图案图像处理装置216的四个输入图像，及该映射装置120用于将一个组构图像Ij映射至一个成形面Op上。

来自原始组构图像处理装置214的三个输入图像包括原始组构图像Ia，来自放大装置110的放大彩色图像和来自位移装置130的位移图像。来自灰度图案图像处理装置216的四个输入图像包括灰度图案图像SrcAlpha[y][x]，来自分割装置206的灰度图案图像DstAlpha[i][y][x]，来自放大装置110A的放大灰度图案图像和来自位移装置130A的位移灰度图案图像。

放大装置110、110A中的包括x1在内的放大率，位移装置130、130A中的位移量和分割装置206中的划分数NL都可以根据成形面Op的属性Opa或者由一个随机数发生器(未示出)生成的随机数来进行选择。

使用图30中所示图像处理设备200，当原始组构图像Ia被从图像存储器74中读取或类似图像被原始组构图像处理装置214进行处理时所产生的至少一个图像与当在不同位置中具有不同阴影的灰度图案图像SrcAlpha[y][x]被从图像存储器74中读取或类似图像被灰度图案图像处理装置216进行处理时所产生的至少一个图像被结合装置212选择性地彼此结合以便生成一个组构图像Ij。因此，图像处理设备200能够生成各种不同组构图像Ij。

当映射装置120将组构图像Ij映射至成形面Op上时，该图像处理设备200产生一个映射图像Ik，用于表现具有表面不规则性的镜面或金属面的组构。该图像处理设备200能够以相对简单的配置来产生各种不同映射图像Ik。

根据本发明，如上所述，一个原始组构图像和在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像和/或作为灰度图案图像的逆转结果的逆转灰度图案图像彼此结合从而生成一个组构图像。因此能够使用相对简单的配置或操作序列来生成一个作为特殊图像的组构图像。如此生成的组构图像能够表现一个不平滑组构。

该组构图像能够使用一个根据以下属性所计算的值被放大：一个成形面例如多边形、二次曲面或类似面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，并且能够与灰度图案图像或逆转灰度图案图像结合以便生成一个用于表现一个现实不平滑组构的组构图像。

原始组构图像以及灰度图案图像或逆转灰度图案图像可以被向上、向下、向左和向右位移一个量，该位移量是根据以下属性所计算的值：一个成形面例如多边形、二次曲面或类似面的垂直向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，并且能够与灰度图案图像或逆转灰度图案图像结合以便生成一个用于表现一个现实不平滑组构的组构图像。

以上放大过程和以上位移过程可以彼此结合以便生成一个用于表现一个现实不平滑组构的组构图像。

根据本发明，能够使用相对简单的配置来生成一个特殊图像和不同组构图像。因此能够容易地表现各组构。

虽然已经详细地显示和描述了本发明的一些实施例，然而应该理解，可在不背离所附权利要求书的范围的情况下作出不同变动和修改。

Claims

1.一种图像处理设备，包括：

用于存储原始组构图像的原始组构图像存储装置；

用于存储在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像的灰度图案图像存储装置；

用于将所述原始组构图像和所述灰度图案图像彼此结合从而生成一个组构图像的组构图像生成装置；以及

用于存储具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像的逆转灰度图案图像存储装置，

其中所述组构图像生成装置包括用于将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合从而生成一个第一结合图像，然后将所述原始组构图像被放大后所得图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合从而生成一个第二结合图像，以及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合从而生成所述组构图像的装置。

2.根据权利要求1的设备，其中所述组构图像生成装置包括依据根据至少一个属性而计算的值、将所述原始组构图像放大的装置，所述属性包括一个成形面的法向向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，所述组构图像映射到所述成形面上。

3.一种图像处理设备，包括：

用于存储原始组构图像的原始组构图像存储装置；

其中所述组构图像生成装置包括用于将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合从而生成一个第一结合图像，然后将所述原始组构图像被位移后所得图像与位移的所述灰度图案图像和位移的所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合从而生成一个第二结合图像，以及将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合从而生成所述组构图像的装置。

4.根据权利要求3的设备，其中所述组构图像生成装置包括依据根据至少一个属性而计算的值将所述原始组构图像位移的装置，所述属性包括一个成形面的法向向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，所述组构图像映射到所述成形面上。

5.一种图像处理方法，包括以下步骤：

读取一个原始组构图像和在不同位置具有不同阴影区域的灰度图案图像；

将所述原始组构图像和所述灰度图案图像结合从而生成一个组构图像；以及

读取一个具有所述灰度图案图像的象素阴影的逆转结果的逆象素阴影的逆转灰度图案图像，

其中所述结合步骤包括以下步骤：

将所述原始组构图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的任何一个图像结合以便生成一个第一结合图像；

放大所述原始组构图像以便生成一个放大图像；

将放大图像与所述灰度图案图像和所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像；及

将所述第一结合图像与所述第二结合图像彼此结合而生成所述组构图像。

6.根据权利要求5的方法，其中所述放大所述原始组构图像的步骤包括以下步骤：

依据根据至少一个属性而计算的值将所述原始组构图像放大，所述属性包括一个成形面的法向向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，所述组构图像映射到所述成形面上。

7.一种图像处理方法，包括以下步骤：

其中所述结合步骤包括以下步骤：

将所述原始组构图像位移以便生成一个位移图像；

将所述位移图像与位移的所述灰度图案图像和位移的所述逆转灰度图案图像中的另一个图像结合以便生成一个第二结合图像；及

8.根据权利要求7的方法，其中所述将所述原始组构图像位移的步骤包括以下步骤：

依据根据至少一个属性而计算的值将所述原始组构图像位移，所述属性包括一个成形面的法向向量的方向、视线向量的方向和虚光源向量的方向，所述组构图像映射到所述成形面上。