CN1343343A - 处理图像的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

在已经将准备处理物体执行正常纹理表现过程(纹理映射和附加阴影)之后,呈现于一个阴影平面(参考阴影平面(150))上的一个多边形阴影被进行纹理映射同时呈现于一个屏幕(176)上(过程1),以及此后在物体上形成的多边形阴影呈现于阴影平面(150)上(过程2)。以上过程是从光源(52)的观察角度看由Z分类操作执行的,如箭头A所标示。

Description

处理图像的方法和设备
                       技术领域
本发明涉及用于处理一个图像以便根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来表现由来自一个光源的光线照射所产生的一个物体在另一个位于其后的物体上的阴影的一种方法和一种设备，用于存储完成这类图像处理的程序的一种记录媒体，以及用于完成这类图像处理的一种程序。
                       背景技术
最近以来，包括隐线处理、隐面去除、平滑附加阴影、纹理映射等在内的不同计算机图形(CG)处理技术已经随着硬件的不断发展而飞速发展。
根据一般的CG处理过程，根据CAD的三维模型化而生成多个三维图形(物体)，同时将颜色和阴影加于所生成的物体上。因此，将包括镜面反射、漫反射、折射、透光度等在内的光学特性加于物体上，并且将表面模式加于物体上。此外，还考虑周围环境，例如，反映窗户和景色并且引入光线。
附加阴影的过程决定于与组成物体的多边形垂直的线条方向和光线的观察角度。有一种过程用于根据光源和多个物体的布置来表现一个物体在另一个位于其后的物体上产生的阴影。后一过程(而不是阴影附加过程)无法用例如光线跟踪这类高费用的呈现方案以外的其他技术来完成。
如果希望例如实时呈现过程而不造成高费用，则以前习惯上使用投向简单平面的透视投影或者例如圆形的简单图形的呈现过程来逼近这类阴影。
此外，如果光源例如一个火焰具有一定尺寸，要表现由光源产生的阴影就非常困难。
因此本发明的一个目的是提供一种方法和设备，用于处理一个图像以便表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影，还提供一种用于存储能够简单地表现这类阴影或多个阴影的程序的记录媒体，以及一种用于表现这类阴影或多个阴影的程序。
本发明的另一个目的是提供一种方法和设备，用于处理一个图像以便选择性地表现物体的阴影，还提供一种用于存储能够选择性地表现物体阴影的程序的记录媒体，以及一种用于选择性地表现物体阴影的程序。
本发明的又一个目的是提供一种方法和设备，用于处理一个图像以便在表现物体的阴影时能够容易地应用不同效果例如模糊化，还提供一种用于存储能够在表现物体的阴影时能够容易地应用不同效果的程序的记录媒体，以及一种在表现物体的阴影时能够容易地应用不同效果的程序。
本发明的还有一个目的是提供一种方法和设备，用于处理一个图像以便能够容易地在阴影的不同效果之间控制阴影模糊化从而容易地表现更为现实的阴影，还提供一种用于存储能够容易地表现更为现实的阴影的程序的记录媒体，以及一种容易地表现更为现实的阴影的程序。
本发明的又有一个目的是提供一种方法和设备，用于处理一个图像以便能够容易地表现一个扩展光源例如火焰的投影图像及由这类扩展光源产生的阴影，还提供一种能够容易地表现一个扩展光源例如火焰的投影图像及由这类扩展光源产生的阴影的程序的记录媒体，以及一种用于容易地表现一个扩展光源例如火焰的投影图像及由这类扩展光源产生的阴影的程序。
根据本发明的用于处理图像的方法包括以下步骤：根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来建立至少一个虚平面，以及从光源的观察角度看在比该物体离光源更远的物体上表现投影于虚平面上的一个物体的阴影。
使用以上方法，有可能容易地表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影。
该方法还可以包括以下步骤：为物体的光源处理属性定义阴影表现属性以便确定该阴影是否在物体上表现，以及根据阴影表现属性来选择性地表现物体上的阴影。以此方式，可以选择性地表现物体阴影。
具体地，该方法还包括以下步骤：建立一个用作对应于虚平面的纹理平面的阴影平面，呈现物体在阴影平面的虚平面上的投影所形成的阴影，以及通过纹理映射将在阴影平面上呈现的阴影映射至其他物体上。
通过纹理映射将阴影映射至其他物体上的步骤可以包括以下步骤：根据其他物体的投影座标通过纹理映射至虚平面上而将阴影映射至其他物体上，或者相对于其他物体的多边形中的每一个来进行映射。
该方法还可以包括以下步骤：从光源的观察角度来确定物体座标，连续地在离开光源的方向上确定物体在虚平面上的投影座标，以及每当对这些物体中的一个完成纹理映射时根据投影座标来呈现由物体在阴影平面上形成的阴影。
该方法还可以包括以下步骤：相对于这些物体的多边形中的每一个确定物体座标和物体在虚平面上的投影座标，连续地在离开光源的方向上在呈现表格内登记确定的座标，以及连续地从呈现表格中读取登记的座标以便呈现阴影平面上的阴影。
最好至少根据离开光源的距离对在阴影平面上呈现的阴影实行低通滤波，从而至少根据离开光源的距离使阴影模糊。以此方式，能够容易地将不同效果例如模糊化应用于所表现的物体阴影。
该方法还可以包括以下步骤：根据该呈现操作是在将阴影进行低通滤波之前实现的还是在将阴影进行低通滤波之后实现的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在物体上表现的在生成阴影平面上呈现的阴影进行插补，从而控制阴影的模糊化。因此，能够容易地控制模糊化以便容易地表现更为现实的阴影。
该方法还可以包括以下步骤：准备用作阴影平面的一个参考阴影平面和一个生成阴影平面，以及每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上，以及对于一个物体的多边形中的每一个每当参考阴影平面上的阴影通过纹理映射进行映射时，将多边形的投影图像呈现于虚平面上以便作为生成阴影平面上的新的组合阴影。
每当生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上时，可以对生成阴影平面呈现的阴影上实行低通滤波。以此方式，可以容易地将不同效果例如模糊化应用于物体阴影上。
该方法还可以包括以下步骤：除作为阴影平面的参考阴影平面和生成阴影平面之外，还准备一个背景阴影平面，它是从光源的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面；在背景阴影平面上呈现一个通过将投影于虚平面上的阴影投影于背景虚平面上而形成的阴影；以及通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时根据按照参考阴影平面上呈现的阴影、在背景阴影平面上呈现的阴影和物体的光源座标而实现的呈现操作来对阴影进行插补。因此，能够容易地控制模糊化以便容易地表现更为现实的阴影。
该方法还可以包括以下步骤：建立一个扩展光源作为阴影平面的初始值，将扩展光源反射以及在物体上形成它的阴影。
根据本发明的用于处理图像的设备包括用于根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来建立至少一个虚平面的第一装置，以及用于从光源的观察角度看在比该物体离光源更远的物体上表现投影于虚平面上的一个物体的阴影的第二装置。
第一装置可以包括用于定义阴影表现属性以便确定该阴影是否在物体上表现为物体的光源处理属性的装置，以及其中第二装置可以包括用于根据阴影表现属性来选择性地表现物体上的阴影的装置。
第二装置可能具有用于建立一个用作对应于虚平面的纹理平面的阴影平面，在阴影平面上呈现通过投影于虚平面上而形成的物体阴影，以及通过纹理映射将在阴影平面上呈现的阴影映射至其他物体上的呈现装置。
呈现装置可以包括用于根据其他物体的投影座标通过纹理映射至虚平面上而将阴影映射至其他物体上，或者相对于其他物体的多边形中的每一个来进行映射的装置。
第二装置可以包括用于从光源的观察角度来确定物体座标，和连续地在离开光源的方向上确定物体在虚平面上的投影座标的座标计算装置，及呈现装置可能包括每当对这些物体中的一个完成纹理映射时根据投影座标来呈现由物体在阴影平面上形成的阴影的装置。
第二装置可以包括相对于这些物体的多边形中的每一个来确定物体座标和物体在虚平面上的投影座标，和连续地在离开光源的方向上在呈现表格内登记确定的座标的呈现表格生成装置，以及呈现装置可以包括用于连续地从呈现表格中读取登记的座标以便呈现阴影平面上的阴影的装置。
呈现装置可以包括用于至少根据离开光源的距离对在阴影平面上呈现的阴影实行低通滤波，从而至少根据离开光源的距离使阴影模糊的装置。呈现装置可以包括用于根据阴影是在将阴影进行低通滤波之前呈现的还是在将阴影进行低通滤波之后呈现的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在物体上表现的在生成阴影平面上呈现的阴影进行插补，从而控制阴影的模糊化的装置。
呈现装置可以包括用于准备用作阴影平面的一个参考阴影平面和一个生成阴影平面，及每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上，及每当参考阴影平面上的阴影通过纹理映射相对于一个物体的多边形中的每一个进行映射时，将多边形的投影图像呈现于虚平面上以便作为生成阴影平面上的新的组合阴影的装置。
呈现装置可以包括每当生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上时，用于对生成阴影平面呈现的阴影实行低通滤波的装置。
呈现装置可以包括用于除作为阴影平面的参考阴影平面和生成阴影平面之外，还准备一个背景阴影平面的装置，该背景阴影平面是从光源的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面，该装置在背景阴影平面上呈现一个通过将投影于虚平面上的阴影投影于背景虚平面上而形成的阴影，以及通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时根据参考阴影平面上呈现的阴影、在背景阴影平面上呈现的阴影和物体的光源座标而实现的呈现操作来对阴影进行插补。
呈现装置可以包括用于建立一个扩展光源作为阴影平面的初始值，将扩展光源反射以及在物体上形成它的阴影的装置。
根据本发明的记录媒体存储一个程序，该程序包括以下步骤：(a)根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来建立至少一个虚平面，以及(b)从光源的观察角度看在比该物体离光源更远的物体上表现投影于虚平面上的一个物体的阴影。
具有所存储程序的记录媒体有可能容易地表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影。
步骤(a)可以包括为物体的光源处理属性定义阴影表现属性以便确定该阴影是否在物体上表现的步骤，以及步骤(b)可以包括根据阴影表现属性来选择性地表现物体上阴影的步骤。
步骤(b)可以包括建立一个用作对应于虚平面的纹理平面的阴影平面，在阴影平面上呈现通过投影于虚平面上所形成的物体阴影，以及通过纹理映射将在阴影平面上呈现的阴影映射至其他物体上的步骤。
步骤(c)还可以包括根据其他物体在虚平面上的投影座标通过纹理映射将阴影映射至其他物体上，或者相对于其他物体的多边形中的每一个来进行映射。
步骤(b)还可以包括以下步骤：从光源的观察角度看确定物体座标，以及连续地在离开光源的方向上确定物体在虚平面上的投影座标，以及步骤(c)还可以包括每当对这些物体中的一个完成纹理映射时根据投影座标来呈现由物体在阴影平面上形成的阴影的步骤。
步骤(b)还可以包括以下步骤：相对于这些物体的多边形中的每一个确定物体座标和物体在虚平面上的投影座标，以及连续地在离开光源的方向上在呈现表格内登记确定的座标，以及步骤(c)还可以包括连续地从呈现表格中读取登记的座标以便呈现阴影平面上的阴影的步骤。
步骤(c)还可以包括至少根据离开光源的距离对在阴影平面上呈现的阴影实行低通滤波，从而至少根据离开光源的距离使阴影模糊的步骤。
步骤(c)还可以包括以下步骤：根据阴影是在将阴影进行低通滤波之前呈现的还是在将阴影进行低通滤波之后呈现的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在物体上表现的在生成阴影平面上呈现的阴影进行插补，从而控制阴影的模糊化的步骤。
步骤(c)还可以包括以下步骤：准备用作阴影平面的一个参考阴影平面和一个生成阴影平面，以及每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上，以及每当参考阴影平面上的阴影通过纹理映射相对于一个物体的多边形中的每一个进行映射时，将多边形的投影图像呈现于虚平面上以便作为生成阴影平面上新的组合阴影。
步骤(c)还可以包括每当生成阴影平面上呈现的阴影复制至参考阴影平面上时，对在生成阴影平面呈现的阴影上实行低通滤波的步骤。
步骤(c)还可以包括以下步骤：除作为阴影平面的参考阴影平面和生成阴影平面之外，还准备一个背景阴影平面，它是从光源的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面；在背景阴影平面上呈现一个通过将投影于虚平面上的阴影投影于背景虚平面上而形成的阴影；以及通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时根据参考阴影平面上呈现的阴影、在背景阴影平面上呈现的阴影和物体的光源座标实现的呈现来对阴影进行插补。
步骤(c)还可以包括以下步骤：建立一个扩展光源作为阴影平面的初始值，将扩展光源反射以及在物体上形成它的阴影。
根据本发明的程序包括以下步骤：(a)根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来建立至少一个虚平面，以及(b)从光源的观察角度在比该物体离光源更远的物体上来表现投影于虚平面上的一个物体的阴影。
当执行以上程序时，有可能容易地表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影。
结合其中通过阐述性例子显示本发明优选实施例的附图而提供的以下说明将使本发明的以上和其他目的、特征和优点更为明显。
                     附图说明
图1是根据本发明的娱乐设备的框图；
图2阐述根据本发明的垂落阴影过程；
图3是根据本发明的垂落阴影装置的功能框图；
图4显示物体信息表格的细节；
图5显示顶点数据文件的细节；
图6显示一个包的细节；
图7是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中不同设置处理装置的功能框图；
图8是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中呈现表格生成装置的功能框图；
图9是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中呈现装置的功能框图；
图10显示其中相对于点光源而实现的垂落阴影过程的有效区域；
图11阐述一个物体在虚平面上的透视转换；
图12显示根据本发明第一实施例的垂落阴影过程的概念性表示；
图13是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程的顺序的流程图；
图14是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中不同设置处理装置的操作顺序的流程图；
图15和16是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中呈现表格生成装置的操作顺序的流程图；
图17是阐述将包插入呈现表格中的图；
图18和19是根据本发明第一实施例的垂落阴影过程中呈现装置的操作顺序的流程图；
图20阐述根据本发明第二实施例的垂落阴影过程中由分散光源在虚平面上形成本影区域和半影区域；
图21是根据本发明第二实施例的垂落阴影过程中，根据离开光源的距离对生成阴影平面进行低通滤波以便根据距离表现模糊程度(半影)的方式；
图22是根据本发明第二实施例的垂落阴影过程中，每当处理一个物体时对生成阴影平面进行低通滤波以及在每个固定距离对生成阴影平面进行低通滤波的方式；
图23阐述根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中的三线过程；
图24是根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中不同设置处理装置的功能框图；
图25是根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中呈现装置的功能框图；
图26是根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中不同设置处理装置的操作顺序的流程图；
图27和28是根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中呈现装置的操作顺序的流程图；
图29阐述根据本发明第三实施例的垂落阴影过程中其形状和颜色沿着多边形的深度方向逐渐变化的阴影的表现；
图30阐述根据本发明第四实施例的垂落阴影过程中扩展光源例如火焰的投影阴影的表现和由扩展光源投射在物体上的阴影。
                      具体实施方式
以下参照图1至30描述其中将根据本发明的图像处理方法、图像处理设备、记录媒体和程序应用于完成三维CG处理的娱乐设备上的实施例。
如图1中所示，娱乐设备10包括一个用于控制娱乐设备10的总操作的主CPU12，一个用于存储不同程序和不同数据的主存储器14，一个用于在主CPU12的控制下生成图像数据和输出所生成图像数据至显示单元(例如CRT)16的图像处理器18，以及用于发送数据至外部设备和自其接收数据的输入/输出端口20。
主存储器14、图像处理器18和输入/输出端口20通过总线22连至主CPU12。连至输入/输出端口20的是例如一个用于将数据(键输入数据、座标数据等)输入至娱乐设备10中的输入输出设备24，及一个用于回放存储不同程序和数据(与物体相关的数据、纹理数据等)的光盘例如CD-ROM的光盘驱动器26。
图像处理器18包括一个呈现(rendering)引擎30、一个存储器接口32、一个图像存储器34和一个显示控制器36例如可编程CRT控制器。
呈现引擎30响应于由主CPU12提供的呈现命令、通过存储器接口32在图像存储器34中呈现图像数据。
一条第一总线38连接于存储器接口32与呈现引擎30之间，以及一条第二总线40连接于存储器接口32与图像存储器34之间。第一和第二总线38、40各具有例如128位的总线宽度，用于允许呈现引擎30在图像存储器34内快速地呈现图像数据。
呈现引擎30能够在实时的基础上多次呈现按照NTSC或PAL的320×240象素的图像数据或者640×480象素的图像数据，其范围为每1/60至1/30秒内大于十至数十。
图像存储器34具有统一的存储器结构，能够在一个区域内规定一个纹理区域34a和一个呈现区域34b(见图3)。
显示控制器36通过存储器接口32将由光盘驱动器26读取的纹理数据和在主存储器14内生成的纹理数据写入图像存储器34的纹理区域，和通过存储器接口32读取在主存储器14的呈现区域内呈现的图像数据，以及将图像数据输出至显示单元16以便在其显示屏上显示。
娱乐设备10的典型特征的功能，即将阴影垂落于物体上的过程(今后称为“垂落阴影过程”)的功能将在下面详细地加以描述。
根据垂落阴影过程，如图2中所示，根据由三维模型化所生成的多个物体Ob1、Ob2的布置来建立至少一个虚平面50，以及把由光源52将物体Ob1投影至虚平面50上的投影图像54表现为在比物体Ob1离光源52更远的物体Ob2上的阴影56。
用于完成垂落阴影过程的程序即垂落阴影装置100(见图3)自被光盘驱动器26所重放的CD-ROM中下载至娱乐设备10的主存储器14内。然后在娱乐设备10上运行用于完成垂落阴影过程的下载的程序。
下面参照图3至9描述垂落阴影装置100。如图3中所示，垂落阴影装置100具有一个不同设置处理装置102、一个呈现表格生成装置104、一个呈现装置106和一个图像显示装置108。
不同设置处理装置102生成一个物体信息表格110，为物体Ob1、Ob2、…、屏幕和光源52实行布置设置，以及根据物体Ob1、Ob2、…的布置建立至少一个虚平面50。
如图4中所示，物体信息表格110将与所生成物体的数量同样多的记录进行登记。每个记录包含组成相应的物体的多边形的顶点数据(物体座标)的数据文件(顶点数据文件)的初始地址，多边形的数量M，所用纹理表格的初始地址，阴影属性信息(例如Gouraud阴影)，拓扑信息(例如网格)，一个光源处理属性，以及物体布置信息。
光源处理属性确定是否显示多边形阴影的信息(准备显示/不准备显示＝1/0)。
呈现表格生成装置104根据物体的顶点数据文件112和光源52的布置等确定一个屏幕座标系统，一个光源座标系统和各物体的各多边形中的每一个在虚平面50的投影座标(多边形阴影的座标)，在包114中登记确定的座标系统和投影座标，和在离开光源52的方向内实现包114的Z分类，以及在呈现表格116中登记包114。
如图5中所示，顶点数据文件112包括与所生成物体的数量同样多的文件。每个文件在每个记录中登记物体的多边形的物体座标PPij0＝(Xij0，Yij0，Zij0)，PPij1＝(Xij1，Yij1，Zij1)，PPij2＝(Xij2，Yij2，Zij2)。
如图6中所示，包114中的每一个在其中存储着多边形所属物体的数量(物体号)、当包114登记于呈现表格116中时用作指针的一个Z分类指针、多边形的屏幕座标SPij0＝(Xsij0，Ysij0，Zsij0)，SPij1＝(Xsij1，Ysij1，Zsij1)，SPij2＝(Xsij2，Ysij2，Zsij2)、多边形的光源座标UPij0＝(Xuij0，Yuij0，Zuij0)，UPij1＝(Xuij1，Yuij1，Zuij1)、UPij2＝(Xuij2，Yuij2，Zuij2)以及多边形在虚平面50上的投影座标UVij0＝(Uij0，Vij0)，UVij1＝(Uij1，Vij1)，UVij2＝(Uij2，Vij2)。
呈现装置106连续地自呈现表格116中提取包114，并且根据在包114内登记的多边形的不同数据来呈现多边形和对多边形的多边形阴影完成纹理映射。
图像显示装置108读取图像存储器34的呈现区域34b中存储的图像数据及输出读取的图像数据至显示控制器36。
如图7中所示，不同设置处理装置102具有一个用于根据通过输入/输出设备24输入的数据生成一个物体信息表格110的表格生成装置120，一个用于在物体信息表格110中登记相对于通过输入/输出设备24输入的关于物体布置的信息的布置信息登记装置122，一个根据屏幕布置、光源52和虚平面50的信息用于确定屏幕、光源52和虚平面50的通用座标以并且将确定的通用座标登记入预定的阵列变量区域Z1-Z4内的座标设置装置124，以及一个根据虚平面50的通用座标用于确定虚平面50的光源座标并且在预定的阵列变量区域Z5内登记Z座标的光源座标计算装置126。
如图8中所示，呈现表格生成装置104包括一个用于将呈现表格116初始化的呈现表格初始化装置130，一个用于自物体信息表格110中读取信息的记录的表格记录读取装置132，一个用于自相应的顶点数据文件112中读取信息的记录的文件记录读取装置134，一个用于在包114中存储数据的数据存储装置136，一个用于计算登记于顶点数据文件112中的多边形的屏幕座标、光源座标和投影于虚平面50上的投影座标的座标计算装置138，一个根据多边形的光源座标用于确定相对于呈现表格116的插入指针(Z分类指针)的指针确定装置140，一个用于将包114插入至对应于该指针的记录中的包插入装置142，以及一个用于判断准备处理物体的多边形的处理是否都已终结的终结判断装置144。
如图9中所示，呈现装置106布置为使用对应于虚平面50的一个参考阴影平面150和一个生成阴影平面152。阴影平面150、152在逻辑上赋予图像存储器34的纹理区域34a。
呈现装置106发出一条用于操作包括于呈现引擎30中的纹理表现处理装置154的命令。纹理表现处理装置154包括一个纹理映射装置156和一个附加阴影装置158。
呈现装置106具有一个用于将自初始化数据文件178读取的初始数据Di写入参考阴影平面150和生成阴影平面152以便将参考阴影平面150和生成阴影平面152初始化的阴影平面初始化装置160，一个用于连续地自呈现表格116中读取包114的包读取装置162，一个用于自物体信息表格110中读取信息的记录的表格记录读取装置164，一个用于判断准备处理物体是否已经从一个切换至另一个的物体判断装置166，一个用于在参考阴影平面150和生成阴影平面152中呈现数据的阴影平面呈现装置168，一个根据登记于物体信息表格110中的光源处理属性用于判断是否准备显示多边形阴影的多边形阴影显示判断装置170，一个用于在呈现区域34b中呈现生成的多边形数据(纹理表现和垂落阴影之后的多边形数据)但同时根据例如Z缓存操作执行隐面去除操作的隐面去除处理装置172，以及一个用于判断对登记于呈现表格116中的包114的处理是否都已终结的终结判断装置174。
下面将描述由垂落阴影装置100执行的根据本发明第一实施例的垂落阴影过程。在描述垂落阴影装置100之前，将首先参照图2、10至12描述垂落阴影装置100的操作概念。
图2显示使用虚平面50的垂落阴影过程的概念。在图2中，虚平面50位于造成阴影的物体Ob1与在其上形成阴影的物体Ob2之间。虚平面50的位置决定于由垂落阴影过程所使用的的尺寸和空间范围。
在第一实施例中，从光源的观察角度看根据透视转换，物体Ob1投射至虚平面50上，并且作为多边形阴影写在阴影平面(参考阴影平面150和生成阴影平面152)上，这是对应于虚平面50的纹理平面。在用于将阴影垂落在物体Ob2上的垂落阴影过程中，从用作纹理模式的参考阴影平面150对物体Ob2的各多边形中的每一个完成纹理映射。
多边形的各顶点中的每一个的纹理座标可以从光源的观察角度看根据透视转换来确定。下面将参照图11描述透视转换的公式。
在图11中，如果光源52是点光源，则物体Ob1的顶点中的每一个顶点转换至虚平面50的透视转换表示如下：
Xa＝(xa*ScrZ)/za
Ya＝(ya*ScrZ)/za
以及根据透视转换类似地将物体Ob2的顶点中的每一个的阴影的纹理座标(Ub，Vb)表示如下：
Ub＝(xb*ScrZ)/zb
Vb＝(yb*ScrZ)/zb
如果光源52是平行光源，则
(Xa，Ya)＝(xa，ya)
(Xb，Yb)＝(xb，yb)
图12显示根据本发明第一实施例的垂落阴影过程的概念性表示。根据图12中所示的应用于每个物体的垂落阴影过程，一个在阴影平面(参考阴影平面150)上呈现的多边形阴影被纹理映射至一个物体并且呈现于屏幕176上(过程1)，以及今后物体上形成的多边形阴影在阴影平面150上呈现(过程2)。以上垂落阴影过程是从光源的观察角度看由Z分类实行的，如箭头A所标示。
下面参照图13描述根据本发明第一实施例的垂落阴影过程的顺序。
在步骤S1中，不同设置处理装置102生成一个物体信息表格110，为物体、屏幕176和光源52设置布置，以及根据多个物体的布置来设置至少一个虚平面50(不同设置处理)。
然后在步骤S2中，呈现表格生成装置104根据各物体的顶点数据文件112和光源52的布置等来确定各物体的多边形中的每一个的虚平面上的屏幕座标系统、光源座标系统和投影座标(多边形阴影的座标)，在包114中登记确定的座标系统和投影座标，以及连续地在离开光源52的方向内将包114登记于呈现表格116中(呈现表格生成处理)。
此后，在步骤S3中，呈现装置106连续地自呈现表格116中提取包114，以及根据在包114中登记的多边形的不同数据来呈现多边形和在多边形的多边形阴影上完成纹理映射(呈现处理)。
然后，在步骤S4中，图像显示装置108读取存于图像存储器34的呈现区域34b中的图像数据并且通过显示控制器36输出所读图像数据至显示单元16。以此方式，如图2中所示，由光源52产生的物体Ob1的阴影形成于相对于光源52而言位于物体Ob1之后的物体Ob2上。
在步骤S4之后，根据第一实施例的垂落阴影过程结束。
下面参照图14至19描述不同设置处理装置102、呈现表格生成装置104和呈现装置106的操作顺序。
首先，下面参照图14描述不同设置处理装置102的操作顺序。
在图14中所示的步骤S101中，不同设置处理装置102的表格生成装置120根据通过输入/输出设备24输入的数据生成一个物体信息表格110。
如图4中所示，登记于物体信息表格110内的信息的项目在其他项目中包括阴影属性信息(例如Gouraud附加阴影)、拓扑信息(例如网格)和光源处理属性。光源处理属性确定多边形阴影是否显示的信息(准备显示/不准备显示＝1/0)。
当根据CAD生成一个物体时，在物体信息表格110内登记顶点数据文件112的初始地址、多边形的数量、所用纹理表格的初始地址等。
在步骤S102中，布置信息登记装置122将通过输入/输出设备24输入在物体信息表格110中的物体布置信息进行登记。
在步骤S103中，座标设置装置124根据屏幕176的布置信息来计算屏幕176的通用座标，并且在预定的阵列变量区域Z1内存储计算的通用座标。
在步骤S104中，座标设置装置124根据光源52的布置信息来计算光源52的通用座标，并且在预定的阵列变量区域Z2内存储计算的通用座标。座标设置装置124还在预定的阵列变量区域Z3内存储通过输入/输出设备24输入的光源52类型。
在步骤S105中，座标设置装置124根据存于阵列变量区域Z2内的光源位置和登记于物体信息表格110内的物体的布置信息来设置虚平面50的布置，计算虚平面50的通用座标，以及在预定的阵列变量区域Z4内存储计算的通用座标。
在步骤S106中，光源座标计算装置126根据存于阵列变量区域Z4内的虚平面50的通用座标和光源52的位置来计算虚平面50的光源座标，以及在预定的阵列变量区域Z5内存储计算的通用座标的Z座标。
在步骤S105之后，不同设置处理装置102的操作顺序结束。
下面参照图15和16描述呈现表格生成装置104的操作顺序。
在图15中所示的步骤S201中，呈现表格初始化装置130将呈现表格116初始化。
然后，在步骤S202中，呈现表格生成装置104在用于搜索物体的索引寄存器i中存储初始值“0”，从而将索引寄存器i初始化。
在步骤S203中，表格记录读取装置132自物体信息表格110内读取由索引寄存器i所标示的记录(i记录)。
在步骤S204中，呈现表格生成装置104在一个用于搜索多边形的索引寄存器j中存入初始值“0”，从而将索引寄存器j初始化。
在步骤S205中，数据存储装置136在包114中存储一个初始值，从而将包114初始化。
在步骤S206中，数据存储装置136在包114中存储一个物体号i(索引寄存器i的值)。
在步骤S207中，文件记录读取装置134自相应的顶点数据文件112中读取由索引寄存器j所标示的记录(j记录)，即读取第j个多边形的顶点数据。相应的顶点数据文件112是一个对应于登记于自物体信息表格110中读取的i记录内的顶点数据文件112初始地址的顶点数据文件。
在步骤S208中，座标计算装置138根据登记于物体信息表格110的i记录中的物体的布置信息、登记于阵列变量区域Z1内的屏幕176的通用座标和第j个多边形的顶点数据来确定第j个多边形的顶点的屏幕座标SPij0＝(Xsij0，Ysij0，Zsij0)，SPij1＝(Xsij1，Ysij1，Zsij1)，SPij2＝(Xsij2，Ysij2，Zsij2)，以及数据存储装置136在包114中存储确定的屏幕座标。
在步骤S209中，座标计算装置138根据物体的布置信息、登记于阵列变量区域Z2内的光源52的通用座标和第j个多边形的顶点数据来确定第j个多边形的顶点的光源座标UPij0＝(Xuij0，Yuij0，Zuij0)，UPij1＝(Xuij1，Yuij1，Zuij1)，UPij2＝(Xuij2，Yuij2，Zuij2)，以及数据存储装置136在包114中存储确定的光源座标。
在步骤S210中，座标计算装置138根据物体的布置信息、登记于阵列变量区域Z5内的虚平面50的Z座标(光源座标)和第j个多边形的顶点数据来确定第j个多边形的顶点的投影座标UVij0＝(Uij0，Vij0)，UVij1＝(Uij1，Vij1)，UVij2＝(Uij2，Vij2)，以及数据存储装置136在包114中存储确定的投影座标。
在步骤S211中，指针确定装置140从在步骤S209中已经确定的顶点的光源座标UPij0＝(Xuij0，Yuij0，Zuij0)，UPij1＝(Xuij1，Yuij1，Zuij1)，UPij2＝(Xuij2，Yuij2，Zuij2)的Z座标中选择最靠近光源的Z座标，并且使用选择的Z座标作为第j个多边形的Z分类指针。
在图16中所示的步骤S212中，包插入装置142搜索呈现表格116，并且将现有包114插入至呈现表格116中以便在其中按照Z座标的增加模式将包排列(Z分类指针)，如图17中所示。
在步骤S213中，终结判断装置144将索引寄存器j的值增量“+1”。在步骤S214中，终结判断装置144通过判断索引寄存器j的值是否等于或大于登记于物体信息表格110的i记录中的多边形的数量M而判断组成第i个物体的所有多边形的处理是否都已终结。
如果组成第i个物体的所有多边形的处理尚未终结，则控制过程回至图15中所示步骤S205以便计算下一个多边形的不同座标，将计算的座标存入包114内，以及将包114插入呈现表格116中。
如果在步骤S214中组成第i个物体的所有多边形的处理都已终结，则控制过程进至步骤S215，其中终结判断装置144将索引寄存器i的值增量“+1”。在步骤S216中，终结判断装置144通过判断索引寄存器i的值是否等于或大于登记于物体信息表格110中的记录的数量N而判断所有物体的处理是否都已终结。
如果所有物体的处理尚未结束，则控制过程回至图15中所示步骤S203以便计算下一个多边形的所有多边形的不同座标，将计算的座标存入相应的包114中，以及根据Z分类指针的增加模式将包114插入呈现表格116中。
如果在步骤S216中所有物体的处理都已终结，则呈现表格生成装置104的操作顺序结束。
下面参照图18和19描述呈现装置106的操作顺序。
在图18中所示的步骤S301中，阴影平面初始化装置160自初始化数据文件178中读取初始数据Di，并且在所用阴影平面(参考阴影平面150和生成阴影平面152)上呈现初始化数据Di以便将参考阴影平面150和生成阴影平面152初始化。
在步骤S302中，呈现装置106将初始值“FF”存于用于保存物体号i的寄存器R中，以及将初始值“0”存于用于搜索包114的索引寄存器k中，从而将寄存器R和索引寄存器k初始化。
在步骤S303中，包读取装置162自呈现表格116中的由索引寄存器k标示的位置处读取包114(第k个)。在步骤S304中，包读取装置162自读取的包中读取物体号i。
在步骤S305中，物体判断装置166通过判断索引寄存器i的值是否与寄存器R的值相同而判断现有物体号i是否与先前物体号相同。
如果现有物体号i与先前物体号不同，则控制过程进至步骤S306，其中表格记录读取装置164自物体信息表格110中读取i记录。
在步骤S307中，阴影平面呈现装置168把在生成阴影平面152中呈现的多边形阴影的纹理数据(或初始数据Di)复制至参考阴影平面150上。
在步骤S308中，物体判断装置166将物体号i存入寄存器R中。
在步骤S308中的处理完成后，或者如果在步骤S305中现有物体号i与先前物体号相同，则控制过程进至图19中所示的步骤S309，其中纹理表现处理装置154完成正常的纹理表现过程。具体地，纹理表现处理装置154根据现有多边形的屏幕座标和纹理表格180的初始地址来完成纹理表现过程，例如附加阴影、纹理映射等。
在步骤S310中，多边形阴影判断装置170根据登记于物体信息表格110的相应记录中的光源处理属性来判断是否能够在物体上显示多边形阴影。
如果能够显示多边形阴影，则控制过程进至步骤S311，其中纹理表现处理装置154的纹理映射装置156参照准备处理的多边形在虚平面50上的投影座标UVij0＝(Uij0，Vij0)，UVij1＝(Uij1，Vij1)，UVij2＝(Uij2，Vij2)，通过纹理映射将呈现于参考阴影平面150中的多边形阴影映射到准备处理的多边形。如果只在参考阴影平面150中呈现初始数据，则通过纹理映射将初始数据Di进行映射。
在步骤S311中的处理过程结束后，或者如果在步骤S310中无法显示多边形阴影，则控制过程进至步骤S312，其中阴影平面呈现装置168根据现有多边形在虚平面50上的投影座标用于在生成阴影平面152上呈现现有多边形的多边形阴影与先前多边形阴影的组合，并且将该组合的阴影涂以黑色(R，G，B，α)＝(0，0，0，100％)。
在步骤S313中，隐面去除处理装置172将现有多边形的数据写入呈现区域34b中，并且根据现有多边形的屏幕座标按照Z缓存操作执行隐面去除操作。
在步骤S314中，呈现装置106将索引寄存器k的值增量“+1”。然后在步骤S315中，终结判断装置174判断对所有包114的处理是否都已结束。如果对所有包114的处理尚未结束，则控制过程回至步骤S303以便对登记于下一个包114中的多边形完成正常纹理表现过程，多边形阴影的纹理映射，以及实行隐面去除操作。
如果在步骤S315中所有登记于呈现表格116中的包114都已处理完毕，则呈现装置106的操作顺序结束。
将步骤S303-S313中的处理过程重复以便提供以下优点：相对于其位置最靠近光源52的物体Ob1的多边形而言，只将初始数据Di写在参考阴影平面150上。如果初始数据Di表示透明，则不在物体Ob1的多边形上呈现多边形阴影。
在作为离光源52的第二个物体的物体Ob2的各多边形上，呈现离光源的第一物体Ob1的所有多边形阴影中的出现在物体Ob1的多边形的投影座标所表示的范围内的多边形阴影。当完成对第二物体Ob2的处理操作时，第一物体Ob1的多边形阴影呈现于第二物体Ob2上。
类似地，在作为离光源52的第三个物体的物体Ob3上，呈现第一物体Ob1的多边形阴影和第二物体Ob2的多边形阴影的组合。
在根据第一实施例的垂落阴影过程中，如上所述，根据由三维模型化所生成的多个物体的布置来建立一个虚平面50，并且从光源的观察角度看照向虚平面上的投影所形成的各物体中的一个的多边形阴影被表现为在比该物体离光源52更远的另一个物体上的阴影。
具体地，设置一个参考阴影平面150和生成阴影平面152，这是对应于虚平面50的纹理平面，由于投影至虚平面50上而形成的物体阴影通过生成阴影平面152而呈现于参考阴影平面150上，以及通过纹理映射将参考阴影平面150上呈现的阴影映射至下一个物体上。
以此方式，容易表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影。
在此实施例中，由于关于是否在一个物体上表现多边形阴影的阴影表现属性是在物体信息表格110的每个记录中的光源处理属性中定义的，因此可以选择性地完成在一个物体上表现多边形阴影的过程。因此，可以使游戏中一个主要角色的面部表情例如不被另一个物体的阴影所掩盖而表现出来。
下面参照图9、20至22描述根据本发明第二实施例的垂落阴影过程。
根据第二实施例的垂落阴影过程主要与根据第一实施例的垂落阴影过程相同，不同之处在于垂落阴影过程中的呈现装置具有一个根据离开光源52的距离用于使多边形阴影变得模糊的双线性处理装置190，如图9中的括弧中所标示。
如图20中所示，如果光源52不是一个点光源而是一个扩展光源，则当虚平面50位于靠近物体Ob1的位置上时，物体Ob1在虚平面50上造成一个本影Ss。
当虚平面50位于远离物体Ob1的位置上时，物体Ob1在虚平面50上造成本影Ss和还有半影Sd，后者是围绕本影Ss的模糊阴影。随着光源52离开虚平面50的距离的增加，半影Sd的模糊程度也增加。
根据第二实施例的垂落阴影过程安排为实现半影Sd的特性。
具体地，如图18中所示，当在步骤S307中阴影平面呈现装置168已经将呈现于生成阴影平面152中的多边形阴影的纹理数据复制至参考阴影平面50上之后，双线性处理装置190实现对图18中的括弧中所标示的步骤S320中在生成阴影平面152中呈现的多边形阴影的纹理数据进行低通滤波。
图21显示根据离开光源52的距离对生成阴影平面中呈现的多边形阴影的纹理数据进行低通滤波以便根据距离表现模糊程度(半影)的方式。图21标示着在离光源52近的距离上投影阴影更清楚，而在远离光源52的距离上则更模糊。根据第二实施例，如果在图5中的步骤S305中现有物体号i与先前物体号不同，则在步骤S320中对呈现于生成阴影平面152中的多边形阴影的纹理数据实行低通滤波。
以此方式，如图22中所示，当在阶段P1中处理物体Ob1时，在生成阴影平面152上呈现物体Ob1的多边形阴影(只是本影)，而当在阶段P3中处理物体Ob2时，在生成阴影平面152上呈现物体Ob1的多边形阴影(本影和半影)和物体Ob2的多边形阴影(只是本影)。
再离开光源52远些，每当改变物体时，呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影逐渐地随着离开光源52的距离的增加而更为模糊。
在监视光源座标时，每当到达一定距离时，呈现于生成阴影平面162上的多边形阴影可能经过低通滤波。在图22中，在阶段或位置P1、P2、P3处呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影被进行低通滤波。
在根据第二实施例的垂落阴影过程中，由于呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影根据离开光源的距离而被进行低通滤波，多边形阴影根据离开光源的距离而变得模糊，因此以现实的方式加以表现。
下面参照图23至29描述根据本发明第三实施例的垂落阴影过程。
在根据第三实施例的垂落阴影过程中，当呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影通过参考阴影平面150表现于物体上时，根据该呈现操作(狭义的)是在将阴影进行低通滤波之前实行的还是在将阴影进行低通滤波之后实行的，及根据准备处理的物体的光源座标而将它进行插补，从而控制阴影的模糊化。
如图23中所示，使用两个阴影平面呈现多边形阴影，即参考阴影平面150和背景阴影平面192。
参考阴影平面150和背景阴影平面192是在其上在不同时候对多边形阴影进行低通滤波的阴影平面。多边形阴影通过三线性纹理映射过程进行呈现，该过程根据光源座标的Z座标在两个阴影平面150、192之间实现插补。其结果是，可以根据自光源52至物体的距离在多边形内控制阴影的模糊程度以便更为近似地实现阴影。
下面描述用于执行根据第三实施例的垂落阴影过程的布置和垂落阴影过程的操作。
根据第三实施例的垂落阴影过程主要与根据第一实施例的垂落阴影过程相同，不同之处在于不同设置处理装置102和呈现装置106具有部分的不同的功能。
具体地，如图24中所示，不同设置处理装置102具有表格生成装置120、布置信息登记装置122、座标设置装置124和光源座标计算装置126，它们具有与以前描述的装置不同的功能。
光源座标计算装置126根据虚平面50的通用座标确定虚平面50的光源座标，以及在预定的阵列变量区域Z5内登记Z座标。光源座标计算装置126还根据各物体的布置信息来确定实际上位于相应的物体之后的第1个至第n个背景虚平面的光源座标，并且在相应的预定的阵列变量区域Z11-Z1n内登记所确定的光源座标的Z座标。
如图25中所示，呈现装置106安排为除参考阴影平面150和生成阴影平面152之外还使用一个与第1个至第n个背景虚平面一起在逻辑上赋予图像存储器34的纹理区域34a的背景阴影平面192。
呈现装置106具有阴影平面初始化装置160、包读取装置162、表格记录读取装置164、物体判断装置166、阴影平面呈现装置168、多边形阴影显示判断装置170、隐面去除处理装置172和终结判断装置174。阴影平面初始化装置160、阴影平面呈现装置168和双线性处理装置190具有与以前描述的装置不同的功能。
阴影平面初始化装置160将初始数据Di写入背景阴影平面192以及参考阴影平面150和生成阴影平面152内以便将这些阴影平面150、152、192初始化。
阴影平面呈现装置168根据自光源52至虚平面50的距离(虚平面50的Z座标)和自光源52至相应的背景虚平面的距离(第1个至第n个背景虚平面中的任何一个的Z座标)，在背景阴影平面192上呈现一个当将投影于虚平面50上而形成的一个多边形阴影(一个在参考阴影平面150上呈现的多边形阴影)投影于实际上位于物体之后的第1个至第n个背景虚平面中的任何一个上时所形成的多边形阴影。
双线性处理装置190对呈现于背景阴影平面192上的多边形阴影以及呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影实行低通滤波。
下面参照图26至28描述根据第三实施例的垂落阴影过程的操作。
在图26的步骤S401-S404中，不同设置处理装置102生成一个物体信息表格110，将各物体的布置信息登记于物体信息表格110内，将屏幕176的通用座标进行登记，以及将光源52的类型和光源52的通用座标进行登记，如同在根据第一实施例的垂落阴影过程中不同设置处理装置102所执行的步骤S101-S104。
在步骤S405中，座标设置装置124根据存于阵列变量区域Z2中的光源52的位置和登记于物体信息表格110内的物体的布置信息来设置虚平面50和第1个至第n个背景虚平面的布置，计算虚平面50和第1个至第n个背景虚平面的通用座标，以及将计算的通用座标存于预定的阵列变量区域Z4、Z11-Z1n内。
在步骤S406中，光源座标计算装置126根据光源52和存于阵列变量区域Z2、Z4中的虚平面50的通用座标来计算虚平面50和第1个至第n个背景虚平面的光源座标，并且将计算的通用座标的Z座标存于预定的阵列变量区域Z5、Z21-Z2n内。
呈现表格生成装置104与根据第一实施例的垂落阴影过程同样地完成同样的处理。因此，下面将不描述由呈现表格生成装置104完成的处理过程。
然后，在图27中所示的步骤S501中，呈现装置106的阴影平面初始化装置160自初始数据文件178中读取初始数据Di，同时在所用阴影平面(参考阴影平面150、生成阴影平面152和背景阴影平面192)中呈现初始数据Di以便将这些阴影平面初始化。
在步骤S502中，呈现装置106将初始值“FF”存于用于保存物体号i的寄存器R内，将初始值“0”存于用于搜索包114的索引寄存器k内，以及将初始值“0”存于用于搜索背景虚平面的索引寄存器n内，从而将寄存器R和索引寄存器k，n初始化。
在步骤S503中，包读取装置162在呈现表格116中由索引寄存器所标示的位置处读取一个包114(第k个)。在步骤S504中，包读取装置162自所读包114中读取物体号i。
在步骤S505中，物体判断装置166通过判断索引寄存器i的值是否与寄存器R的值相同而判断现有物体号i是否与先前物体号相同。
如果现有物体号i与先前物体号不同，则控制过程进至步骤S506，其中表格记录读取装置164自物体信息表格110中读取i记录。
在步骤S507中，阴影平面呈现装置168将在生成阴影平面152中呈现的多边形阴影的纹理数据复制至参考阴影平面150上。
在步骤S508中，双线性处理装置190对呈现于生成阴影平面152中的多边形阴影的纹理数据进行低通滤波。
在步骤S509中，物体判断装置166将物体号i存于寄存器R中。此后，呈现装置106将索引寄存器n的值增量“+1”。
在步骤S510中的处理完成后，或者如果在步骤S505中现有物体号i与先前物体号相同，则控制过程进至图28中所示的步骤S511，其中纹理表现处理装置154完成正常的纹理表现过程。具体地，纹理表现处理装置154根据现有多边形的屏幕座标和纹理表格180的初始地址来完成纹理表现过程，例如附加阴影、纹理映射等。
在步骤S512中，多边形阴影判断装置170根据登记于物体信息表格110的相应的记录中的光源处理属性的多边形阴影显示属性来判断是否能够在物体上显示多边形阴影。
如果能够显示多边形阴影，则控制过程进至步骤S513，其中多边形阴影显示判断装置170根据物体号i是否为“0”来判断该多边形阴影是否为第一次显示。
如果不是第一次，则控制过程进至步骤S514，其中阴影平面呈现装置168根据虚平面50的Z座标和第n个背景虚平面的Z座标，在背景阴影平面192上呈现一个当将投影于虚平面50上而形成的一个多边形阴影(一个在参考阴影平面150上呈现的多边形阴影)投影于实际上位于物体之后的第n个背景虚平面上时所形成的多边形阴影。
在步骤S515中，双线性处理装置190对呈现于背景阴影平面192上的多边形阴影进行低通滤波，从而根据离开光源52的距离使多边形阴影模糊。
在步骤S516中，纹理表现处理装置154的纹理映射装置156按照根据呈现于参考阴影平面150上的多边形阴影、呈现于背景阴影平面192上的多边形阴影和多边形顶点的光源座标而实现的呈现操作来执行插补过程，并且通过纹理映射将投影至多边形上的多边形阴影进行映射。
此时，如图29中所示，执行纹理映射以使多边形阴影的形状沿着多边形200的深度自呈现于参考阴影平面150上的多边形阴影204的形状逐渐地变化至呈现于第n个背景阴影平面202n上的多边形阴影206的形状，同时多边形200上的颜色沿着多边形200的深度自呈现于参考阴影平面150上的多边形阴影204的颜色逐渐地变化至呈现于第n个背景阴影平面202n上的多边形阴影206的颜色。
如果在步骤S513中判断这是第一次，则控制过程进至步骤S517，其中纹理映射装置156通过纹理映射将呈现于参考阴影平面150上的多边形阴影映射至准备处理的多边形上，同时将多边形的投影座标引至虚平面50上。
在步骤S516或步骤S517中的处理过程结束后，或者如果无法显示多边形阴影，则控制过程进至步骤S518，其中阴影平面呈现装置168根据现有多边形在虚平面50上的投影座标来在生成阴影平面152上呈现现有多边形的多边形阴影与先前多边形阴影的组合，并且将该组合的阴影涂以黑色(R，G，B，α)＝(0，0，0，100％)。
在步骤S519中，隐面去除处理装置172将现有多边形的数据写入呈现区域34b中并且根据现有多边形的屏幕座标按照Z缓存操作执行隐面去除操作。
在步骤S520中，呈现装置106将索引寄存器k的值增量“+1”。然后在步骤S521中，终结判断装置174判断对所有包114的处理是否都已结束。如果对所有包114的处理尚未结束，则控制过程回至步骤S503以便完成正常纹理表现过程，多边形阴影的纹理映射，以及对登记于下一个包114中的多边形实行隐面去除操作。
如果在步骤S521中所有登记于呈现表格116中的包114都已处理完毕，则呈现装置106的操作顺序结束。
将步骤S503-S519中的处理过程重复以便提供以下优点：相对于其位置最靠近光源52的物体Ob1的多边形而言，只将初始数据Di写在参考阴影平面150上。如果初始数据Di表示透明，则不在物体Ob1的多边形上呈现多边形阴影。
在作为离开光源52的第二个物体的物体Ob2的各多边形上，呈现离光源的第一物体Ob1的所有多边形阴影中的出现在物体Ob1的多边形的投影座标所表示的范围内的多边形阴影。当完成对第二物体Ob2的处理操作时，第一物体Ob1的多边形阴影呈现于第二物体Ob2上。与此同时，投影于物体Ob2上的多边形阴影的颜色表现为按照步骤S516中的呈现操作(三线处理)沿着物体Ob2的深度方向逐渐变化。
类似地，在作为离光源52的第三物体的物体Ob3上，呈现第一物体Ob1的多边形阴影和第二物体Ob2的多边形阴影的组合。多边形阴影的颜色也表现为沿着物体Ob3的深度方向逐渐变化。
在根据第三实施例的垂落阴影过程中，如上所述，当呈现于生成阴影平面152上的多边形阴影表现于一个物体上时，按照根据准备处理物体的光源座标而实行的呈现操作而在进行低通滤波之前的多边形阴影与进行低通滤波之后的多边形阴影之间进行插补，从而控制阴影的模糊化。因此，能够容易地表现更为现实的阴影。
下面参照图30描述根据本发明第四实施例的垂落阴影过程。
在根据本发明第四实施例的垂落阴影过程中，如图30中所示，在物体Ob1、Ob2、Ob3上表现一个扩展光源210例如火焰。这类表现是通过事先将扩展光源210投影于虚平面50上而实现的。
具体地，扩展光源210的投影图像212可以预设为初始数据Di，它们可供根据图9中所示第一和第二实施例的呈现装置106及根据图25中所示第三实施例的呈现装置106使用。
在图27中所示的步骤S501中，在根据第三实施例的垂落阴影过程的呈现装置106中，例如阴影平面初始化装置160将初始数据Di呈现于参考阴影平面150上、生成阴影平面152上和背景阴影平面192上，以及将物体上的多边形阴影涂以黑色，从而在步骤S503-S519中将扩展光源210调制为光。在步骤S515中根据离开扩展光源210的距离来将多边形阴影和扩展光源210进行低通滤波。
在初始阶段P0中，只将扩展光源210的投影图像212呈现于生成阴影平面152上。当在阶段P1中完成物体Ob1的处理时，在生成阴影平面152上呈现已经进行过低通滤波的扩展光源210的投影图像212a和物体Ob1的本影214。当在阶段P2中完成物体Ob2的处理时，在生成阴影平面152上呈现已经进行过两次低通滤波的扩展光源210的投影图像212b、已经进行过一次低通滤波的物体Ob1的阴影214a和物体Ob2的本影216。
将扩展光源210调制为光意味着使用呈现于参考阴影平面150上的扩展颜色并且根据正常垂直线的倾斜和纹理映射将光源计算之后的多边形颜色加强。
在根据本发明第四实施例的垂落阴影过程中，由于扩展光源210例如一个火焰被预设为阴影平面150、152、192的初始数据Di，同时扩展光源210被反射且阴影被照在物体上，扩展光源210的投影图像和由扩展光源210产生的阴影能够容易地表现出来。
在以上实施例中，使用Z缓存操作来执行隐面去除操作。当然，可以根据屏幕座标系统使用Z分类执行隐面去除操作。
根据本发明的图像处理方法、图像处理设备。记录媒体和程序提供以下优点：
(1)有可能容易地表现安排于复杂布置中的多个物体的阴影或者具有复杂形状的物体的阴影。
(2)能够选择性地完成一个物体阴影的表现。
(3)能够容易地将不同效果例如模糊化操作应用于一个物体的阴影。
(4)在阴影的不同效果中，能够容易地控制模糊化操作，从而容易地表现更为现实的阴影。
(5)能够容易地表现一个扩展光源例如一个火焰的投影图像和由扩展光源产生的阴影。
虽然详细地显示和描述了本发明的一定优选实施例，但应该理解，可以在不背离所附权利要求书的范围的情况下在其中作出不同改变和修改。

Claims (40)

1.一种用于处理图像的方法，包括以下步骤：
根据由三维模型化所生成的多个物体(Ob1、Ob2)的布置来建立至少一个虚平面(50)；及
从光源(52)的观察角度看，在比物体(Ob1)离光源(52)更远的物体(Ob2)上表现投影于所述虚平面(50)上的物体(Ob1)的阴影。
2.根据权利要求1的方法，还包括以下步骤：
为物体(Ob1、Ob2)的光源处理属性定义一个阴影表现属性以便确定阴影(56)是否准备在物体(Ob1、Ob2)上表现；及
根据所述阴影表现属性来选择性地表现物体(Ob2)上的阴影(56)。
3.根据权利要求1或2的方法，还包括以下步骤：
建立一个用作对应于所述虚平面(50)的纹理平面的阴影平面(150)；
呈现在所述阴影平面(150)的所述虚平面(50)上的投影所形成的所述物体(Ob1)的阴影(56)；及
通过纹理映射将在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上。
4.根据权利要求3的方法，其中所述通过纹理映射将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤包括根据所述其他物体(Ob2)投影在所述虚平面(50)上的投影座标通过纹理映射将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤。
5.根据权利要求3或4的方法，其中所述通过纹理映射将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤包括相对于所述其他物体(Ob2)的多边形中的每一个通过纹理映射将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤。
6.根据权利要求3至5中的任何一项的方法，还包括以下步骤：
从所述光源(52)的观察角度来确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标；
连续地在离开所述光源(52)的方向内确定所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标；及
每当对物体(Ob1、Ob2)中的一个完成纹理映射时根据所述投影座标来呈现由物体(Ob1)在所述阴影平面(150)上形成的阴影(56)。
7.根据权利要求6的方法，还包括以下步骤：
相对于物体(Ob1、Ob2)的多边形中的每一个确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标和所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标；
连续地在离开所述光源(52)的方向内在呈现表格(116)内登记确定的座标；及
连续地从所述呈现表格(116)中读取登记的座标以便在所述阴影平面(150)上呈现阴影(56)。
8.根据权利要求6或7的方法，还包括以下步骤：
至少根据离开所述光源(52)的距离对在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)实行低通滤波，从而至少根据离开所述光源(52)的距离对所述阴影(56)应用模糊化操作。
9.根据权利要求8的方法，还包括以下步骤：
根据该呈现操作是在将阴影进行低通滤波之前实现的还是在将阴影进行低通滤波之后实现的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在所述物体(Ob2)上表现的在生成阴影平面(150)上呈现的阴影(56)进行插补，从而控制所述阴影(56)的模糊程度。
10.根据权利要求6至9中的任何一项的方法，还包括以下步骤：
准备用作所述阴影平面的一个参考阴影平面(150)和一个生成阴影平面(152)；
每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上；及
每当所述参考阴影平面(150)上的阴影(56)相对于一个物体的多边形中的每一个进行纹理映射时，将多边形的投影图像(54)呈现于所述虚平面(50)上以便作为所述生成阴影平面(152)上的新的组合阴影(56)。
11.根据权利要求10的方法，还包括以下步骤：
每当所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上时，对在所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)实行低通滤波。
12.根据权利要求11的方法，还包括以下步骤：
除作为所述阴影平面的参考阴影平面(150)和生成阴影平面(152)之外，还准备一个背景阴影平面(192)，所述背景阴影平面(192)是从光源(52)的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面；
在所述背景阴影平面(192)上呈现一个通过将投影于所述虚平面(50)上的阴影(204)投影于所述背景虚平面上而形成的阴影；及
通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时按照根据所述参考阴影平面(150)上呈现的阴影(204)、在所述背景阴影平面(192)上呈现的阴影(206)和所述物体的光源座标所实现的呈现操作来对阴影进行插补。
13.根据权利要求3至12中任何一项的方法，还包括以下步骤：
建立一个扩展光源(210)作为所述阴影平面(150)的初始值；及
将所述扩展光源(210)反射以及在所述物体上形成它的阴影。
14.一种用于处理图像的设备，包括：
用于根据由三维模型化所生成的多个物体(Ob1、Ob2)的布置来建立至少一个虚平面(50)的第一装置(102)；及
用于从光源(52)的观察角度看在比物体(Ob1)离光源(52)更远的物体(Ob2)上表现投影于所述虚平面(50)上的一个物体(Ob1)的阴影(56)的第二装置(104)。
15.根据权利要求14的设备，其中所述第一装置(102)包括用于为物体(Ob1、Ob2)的光源处理属性定义一个阴影表现属性以便确定阴影(56)是否在物体(Ob1、Ob2)上表现的装置，以及其中所述第二装置(104)包括用于根据所述阴影表现属性来选择性地表现物体(Ob2)上的阴影(56)的装置。
16.根据权利要求14或15的设备，其中所述第二装置(104)具有用于建立一个用作对应于所述虚平面(50)的纹理平面的阴影平面(150)，在所述阴影平面(150)上呈现通过投影于所述虚平面(50)上而形成的所述物体(Ob1)的阴影(56)，以及通过纹理映射将在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的呈现装置(106)。
17.根据权利要求16的设备，其中所述呈现装置(106)包括根据所述其他物体(Ob2)的投影座标通过纹理映射至所述虚平面(50)上用于将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的装置。
18.根据权利要求16或17的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于通过相对于所述其他物体(Ob2)的多边形中的每一个的纹理映射而将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的装置。
19.根据权利要求16至18中任何一项的设备，其中所述第二装置(104)包括用于从所述光源(52)的观察角度来确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标，和连续地在离开所述光源(52)的方向内确定所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标的座标计算装置(138)，以及其中所述呈现装置(106)包括每当对物体(Ob1、Ob2)中的一个完成纹理映射时用于根据所述投影座标来呈现由物体(Ob1)在所述阴影平面(150)上形成的阴影(56)的装置。
20.根据权利要求19的设备，其中所述第二装置(104)包括用于相对于物体(Ob1、Ob2)的多边形中的每一个来确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标和所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标，和连续地在离开光源(52)的方向内在呈现表格(116)内登记确定的座标的呈现表格生成装置(142)，以及其中所述呈现装置(106)包括用于连续地从呈现表格(116)中读取登记的座标以便呈现所述阴影平面(150)上的阴影(56)的装置。
21.根据权利要求19或20的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于至少根据离开所述光源(52)的距离对在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)实行低通滤波，从而至少根据离开所述光源(52)的距离使所述阴影(56)变得模糊的装置。
22.根据权利要求21的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于根据阴影是在将阴影进行低通滤波之前呈现的还是在将阴影进行低通滤波之后呈现的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在所述物体(Ob2)上表现的在生成阴影平面(150)上呈现的阴影(56)进行插补，从而控制所述阴影(56)的模糊化的装置。
23.根据权利要求19至22中任何一项的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于准备用作所述阴影平面的一个参考阴影平面(150)和一个生成阴影平面(152)，及每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上，及每当所述参考阴影平面(150)上的阴影(56)通过相对于一个物体的多边形中的每一个进行纹理映射时，将多边形的投影图像(54)呈现于所述虚平面(50)上以便作为所述生成阴影平面(152)上的新的组合阴影(56)的装置。
24.根据权利要求23的设备，其中所述呈现装置(106)包括每当所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上时，用于对所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)实行低通滤波的装置。
25.根据权利要求24的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于除作为所述阴影平面的参考阴影平面(150)和生成阴影平面(152)之外，还准备一个背景阴影平面(192)的装置，所述背景阴影平面(192)是从光源(52)的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面，所述装置在所述背景阴影平面上呈现一个通过将投影于所述虚平面(50)上的阴影(204)投影于所述背景虚平面(192)上而形成的阴影，以及通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时按照根据所述参考阴影平面(150)上呈现的阴影(204)、在所述背景阴影平面(192)上呈现的阴影(206)和所述物体的光源座标而实现的呈现操作来对阴影进行插补。
26.根据权利要求16至25中任何一项的设备，其中所述呈现装置(106)包括用于建立一个扩展光源(210)作为所述阴影平面(150)的初始值，将所述扩展光源(210)反射以及在所述物体上形成它的阴影的装置。
27.一种用于存储一个程序的记录媒体，所述程序包括以下步骤：
(a)根据由三维模型化所生成的多个物体(Ob1、Ob2)的布置来建立至少一个虚平面(50)；及
(b)从光源(52)的观察角度看，在比物体(Ob1)离光源(52)更远的物体(Ob2)上表现投影于所述虚平面(50)上的物体(Ob1)的阴影(56)。
28.根据权利要求27的记录媒体，其中所述步骤(a)包括定义阴影表现属性为物体(Ob1、Ob2)的光源处理属性以便确定阴影(56)是否在物体(Ob1、Ob2)上表现的步骤，以及所述步骤(b)包括根据所述阴影表现属性来选择性地表现物体(Ob2)上阴影(56)的步骤。
29.根据权利要求27或28的记录媒体，其中所述步骤(b)包括以下步骤：
(c)建立一个用作对应于所述虚平面(50)的纹理平面的阴影平面(150)，在所述阴影平面(150)上呈现通过投影于所述虚平面(50)上而形成的所述物体(Ob1)的阴影(56)，以及通过纹理映射把在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上。
30.根据权利要求29的记录媒体，其中所述步骤(c)还包括根据所述其他物体(Ob2)在所述虚平面(50)上的投影座标通过纹理映射将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤。
31.根据权利要求29或30的记录媒体，其中所述步骤(c)还包括通过相对于所述其他物体(Ob2)的多边形中的每一个的纹理映射而将阴影(56)映射至所述其他物体(Ob2)上的步骤。
32.根据权利要求29至31中的任何一项的记录媒体，其中步骤(b)还包括以下步骤：从所述光源(52)的观察角度看确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标，以及连续地在离开光源(52)的方向内确定所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标，以及其中步骤(c)还包括每当对物体(Ob1、Ob2)中的一个完成纹理映射时根据所述投影座标来呈现由物体(Ob1)在所述阴影平面(150)上形成的阴影(56)的步骤。
33.根据权利要求32的记录媒体，其中步骤(b)还包括以下步骤：相对于物体(Ob1、Ob2)的多边形中的每一个确定所述物体(Ob1、Ob2)的座标和所述物体(Ob1、Ob2)在虚平面(50)上的投影座标，以及连续地在离开所述光源(52)的方向内在呈现表格(116)内登记确定的座标，以及其中步骤(c)还包括连续地从呈现表格(116)中读取登记的座标以便呈现所述阴影平面(150)上的阴影(56)的步骤。
34.根据权利要求32或33的记录媒体，其中步骤(c)还包括至少根据离开所述光源(52)的距离对在所述阴影平面(150)上呈现的阴影(56)实行低通滤波，从而至少根据离开所述光源(52)的距离使阴影(56)模糊的步骤。
35.根据权利要求34的记录媒体，其中步骤(c)还包括以下步骤：根据呈现操作是在将阴影进行低通滤波之前实行的还是在将阴影进行低通滤波之后实行的，及根据准备处理的物体的光源座标而将在所述物体(Ob2)上表现的在生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)进行插补，从而控制所述阴影(56)的模糊化的步骤。
36.根据权利要求29至35中的任何一项的记录媒体，其中步骤(c)还包括以下步骤：准备用作所述阴影平面的一个参考阴影平面(150)和一个生成阴影平面(152)，以及，每当准备处理的物体自一个切换至另一个时，将生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上，以及每当所述参考阴影平面(150)上的阴影通过相对于一个物体的多边形中的每一个进行纹理映射时，将多边形的投影图像(54)呈现于所述虚平面(150)上以便作为所述生成阴影平面(152)上新的组合阴影(56)。
37.根据权利要求36的记录媒体，其中步骤(c)还包括每当所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)复制至所述参考阴影平面(150)上时，对在所述生成阴影平面(152)上呈现的阴影(56)实行低通滤波的步骤。
38.根据权利要求37的记录媒体，其中步骤(c)还包括以下步骤：除作为所述阴影平面的参考阴影平面(150)和生成阴影平面(152)之外，还准备一个背景阴影平面(192)，所述背景阴影平面(192)是从光源(52)的观察角度看一个对应于位于准备处理物体之后的背景虚平面的纹理平面；在所述背景阴影平面(192)上呈现一个通过将投影于所述虚平面(50)上的阴影(204)投影于所述背景虚平面上而形成的阴影；以及通过纹理映射将表现于准备处理物体上的阴影进行映射，同时根据所述参考阴影平面(150)上呈现的阴影(204)、在所述背景阴影平面(192)上呈现的阴影(206)和所述物体的光源座标实现的呈现操作来对阴影进行插补。
39.根据权利要求29至38中任何一项的记录媒体，其中步骤(c)还包括以下步骤：建立一个扩展光源(210)作为所述阴影平面(150)的初始值，将所述扩展光源(210)反射以及在所述物体上形成它的阴影。
40.一种程序包括以下步骤：
(a)根据由三维模型化所生成的多个物体(Ob1、Ob2)的布置来建立至少一个虚平面(50)；及
(b)从光源(52)的观察角度看表现在比物体(Ob1)离光源(52)更远的物体(Ob2)上投影于所述虚平面(50)上的物体(Ob1)的阴影(56)。
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