DE60023970T2

DE60023970T2 - Bildverarbeitungsgerät und -verfahren

Info

Publication number: DE60023970T2
Application number: DE60023970T
Authority: DE
Inventors: Takashi Iwade; Ryuta Ueda
Original assignee: Sega Corp
Current assignee: Sega Corp
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2006-06-01
Anticipated expiration: 2020-02-26
Also published as: US6151026A; EP1033682A2; JP3804328B2; CN1265502A; KR100357269B1; KR20010006717A; JP2000251094A; EP1033682A3; DE60023970D1; EP1033682B1; CN1143245C; TW516004B

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Bildverarbeitungseinrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren für Computergraphiken.
Stand der Technik
Bei der Bildverarbeitung mit Hilfe von Computergraphiken wird in der Regel ein Polygonmodell im dreidimensionalen Koordinatenraum erzeugt. Am Polygonmodell werden verborgene Flächen entfernt und Schattenverarbeitungen vorgenommen. Das erhaltene Modell wird in ein Modell mit zweidimensionalen Koordinaten umgesetzt, das daraufhin einem Hintergrundbild überlagert wird. In diesem Fall werden zum Hervorheben des Modells vor dem Hintergrundbild die Modelldaten einer besonderen Berechnung unterzogen, um die Grauwertskala des Modells zu vereinfachen oder dem Modell einen Umriss zuzufügen.
Beispielsweise wird in Programmen zum Erzeugen von dreidimensionalen Computergraphikbildern ein Polygonmodell im dreidimensionalen Koordinatenraum auf ein zweidimensionales Bild projiziert. Die Grenzen zwischen dem projizierten Modell und dem Hintergrundbild werden berechnet, und eine Linie, die eine vorbestimmte Breite hat, wird entlang der Grenze gezeichnet, um den Umriss zu erzeugen.
Wie beschrieben wird in herkömmlichen dreidimensionalen Computergraphiken das Verfahren zum Erzeugen des Umrisses für ein Modell dadurch ausgeführt, dass Teile des dreidimensionalen Polygonmodells, für das ein Umriss erzeugt werden soll, entnommen werden, und eine Linie mit einer vorbestimmten Breite an den entnommenen Abschnitten gezeichnet wird. Damit nimmt die Belastung durch die Berechnungen zum Erkennen der Abschnitte des Polygonmodells zu, für die ein Umriss zu erzeugen ist, und das Verfahren zum Erzeugen des Umrisses erfordert zusätzliche Zeit.
In einer Spielekonsole, die Computergraphiken verwendet, müssen beispielswei se die Modelle abhängig von den Befehlen, die ein Spieler eingibt, in Echtzeit verändert werden. Da bei den herkömmlichen Verfahren zum Erzeugen von Umrisslinien ein Umriss durch das Berechnen der Grenze zwischen sich verändernden Modellen erzeugt wird, benötigen die erforderlichen Berechnungen zusätzliche Zeit. Damit kann in einer Spielekonsole, bei der es wichtig ist, dass ein Modell sofort auf die Veränderung durch einen Spieler reagiert, der Erzeugungsvorgang für die Umrisse eines Modells nicht in Echtzeit erfolgen.
Da beim herkömmlichen Verfahren zudem der Umriss durch das Zeichnen einer Linie, die eine zugewiesene Breite hat, entlang der Grenze zwischen einem Modell und einem Hintergrundbild erzeugt wird, und zwar unabhängig von der Entfernung zwischen dem Modell und einer Kamera, kann man keinen perspektivischen Eindruck des Modells durch das Verändern der Breite der Umrisslinie erzielen.
Ein weiteres herkömmliches Verfahren zum Erzeugen vom Umrissen ist in US-A-5,767,857 offenbart, wobei vorläufige Umrisse eines Bilds verknüpft und verfeinert werden, damit die endgültige Umrisslinie erzeugt wird.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Bildverarbeitungseinrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren bereitzustellen, mit denen man ein Modell besonders schnell erzeugen kann, beispielsweise ein ebenes animiertes Bild, für das ein Umriss gezeichnet wird.
Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Bildverarbeitungseinrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren bereitzustellen, mit denen man die Linienbreite eines Modellumrisses sehr schnell verändern kann.
Erste, zweite und dritte Aspekte der Erfindung werden von dem Speichermedium des beigefügten Anspruchs 1, der ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, der Bildverarbeitungseinrichtung des beigefügten Anspruchs 1 und dem Bildverarbeitungsverfahren des beigefügten Anspruchs 8 bereitgestellt.
Die Richtung des Normalenvektors eines Polygons kann in einem Vorgang zum Entfernen verdeckter Oberflächen verwendet werden, um festzustellen, ob das Polygon angezeigt werden soll. Enthält der Normalenvektor eines Polygons ein Element, das sich in Richtung des Betrachtungspunkts erstreckt, so wird das zugehörige Polygon dargestellt. Enthält der Normalenvektor eines Polygons kein Element, das sich in Richtung entgegengesetzt zum Betrachtungspunkt erstreckt, so wird das zugehörige Polygon nicht dargestellt. Somit wird das zweite Modell als Umriss des ersten Modells ausgedrückt.
Da zudem ein Umriss durch das Verarbeiten eines dreidimensionalen Polygons erzeugt wird, und Berechnungen zum Erkennen der Grenze zwischen dem Modell, das auf ein zweidimensionales Bild projiziert wird, und einem Hintergrundbild nicht erforderlich sind, kann man den Umriss ganz besonders schnell erzeugen.
Da zudem ein Umriss zu einem dreidimensionalen Polygon hinzugefügt wird, kann man den Teil des Umrisses, der sich nahe an einer Kamera befindet, als dicke Linie zeichnen, und den Teil des Umrisses, der sich weiter von der Kamera befindet, als dünne Linie, und zwar ohne dass irgendwelche besonderen Berechnungen erforderlich sind. Dadurch kann man eine perspektivische Ansicht des Modells erhalten, ohne dass die Verarbeitungsgeschwindigkeit beeinträchtigt wird.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigt:
1 ein Blockdiagramm einer Bildverarbeitungseinrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Flussdiagramm der Bildverarbeitung, die für die Ausführungsform der Erfindung vorgenommen wird;
3 eine Skizze des Drahtgitters für das Modell A gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
4 ein Diagramm mit Daten für das Modell A gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
5 eine Skizze, die zum Erklären des Polygons Pk des Modells A gemäß der Ausführungsform der Erfindung verwendet wird;
6 ein Diagramm mit Daten für das Modell B gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
7 eine Skizze eines Drahtgitters, in der das Modell B dem Modell A gemäß der Ausführungsform der Erfindung überlagert ist;
8A und 8B Skizzen (I), die dem Erläutern der Umrisserzeugung gemäß der Ausführungsform der Erfindung dienen;
9A und 9B Skizzen (II), die dem Erläutern der Umrisserzeugung gemäß der Ausführungsform der Erfindung dienen;
10 eine Skizze mit einer Beispieldarstellung, in der die Normalenrichtung für das Modell B invertiert ist und die Modelle A und B so angeordnet sind, dass das Gesetz von Lambert gilt;
11 eine Skizze mit einer Beispieldarstellung, in der das Modell B in einen konstanten Status versetzt ist;
12 eine Skizze mit einer Beispieldarstellung, in der das Modell A in einen konstanten Status versetzt ist;
13A und 13B Skizzen mit Beispieldarstellungen gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
14 eine Skizze einer perspektivischen Beispieldarstellung gemäß der Ausführungsform der Erfindung; und
15 eine Skizze einer Abwandlung des Umrisses gemäß der Ausführungsform der Erfindung.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Bildverarbeitungseinrichtung gemäß der Ausführungsform der Erfindung. Zur schnellen Bildverarbeitung enthält die Bildverarbeitungseinrichtung dieser Ausführungsform mehrere Prozessoren, damit man eine hohe Geschwindigkeit erzielt und gleichzeitig eine Geometrieverarbeitung und eine Renderverarbeitung vornehmen kann.
Eine CPU 1 liest ein Aktivierungsprogramm aus einem Boot-ROM 5 und ein Systemprogramm aus einem Systemspeicher 3 und initialisiert die Bildverarbeitungseinrichtung. Die CPU 1 liest auch von einer CD-ROM 4 ein Anwendungsprogramm, das sie ausführt, während sie die Kontrolle über die Bildverarbeitungseinrichtung ausübt.
Ein Geometrieprozessor 2 ist ein Prozessor, der die Hochgeschwindigkeitsverarbeitung der dreidimensionalen Koordinatendaten für ein Polygon ausführt. Der Geometrieprozessor 2 empfängt Polygonkoordinatendaten von der CPU 1, verarbeitet sie gemäß der Bewegung oder Drehung eines Modells, berechnet den Normalenvektor des Polygons und führt Beschneidungen und Veränderungen des Blickfelds aus.
Im Weiteren wird erklärt, dass in der Bildverarbeitungseinrichtung in dieser Ausführungsform die Umrissverarbeitung für ein dreidimensionales Polygonmodell erfolgt, bevor ein Renderingprozessor 7 das Modell rendert. Dadurch kann man den Umriss ganz besonders rasch erzeugen.
Der Renderingprozessor 7 ist ein Prozessor, der das Rendern eines Modells besonders schnell ausführt, und der eine Verarbeitung zum Entfernen verdeckter Oberflächen und zum Schattieren an den Polygondaten vornimmt, die er vom Geometrieprozessor 2 erhält. In der Bildverarbeitungseinrichtung dieser Ausführungsform wird das schnelle Einstellen der Helligkeit des Umrisses dadurch bewirkt, dass der Renderingprozessor 7 einen Helligkeitsparameter bezeichnet.
Die Daten für jedes einzelne Bild, das der Renderingprozessor 7 für das Modell verarbeitet, sind in einem Graphikspeicher 8 abgelegt und werden von einem Video-D/A-Umsetzer 9 in ein Videosignal umgesetzt. Anschließend wird das Videosignal auf einem Fernsehmonitor (nicht dargestellt) angezeigt.
Ein Audioprozessor 10 liest Musikdaten von der CD-ROM 4, und er liest aus einem Audiospeicher 11 Daten für Klangeffekte, die den Steuerungshandlungen des Benutzers entsprechen. Ein Audio-D/A-Umsetzer 12 setzt diese Audiodaten in analoge Signale um. Die Analogsignale werden an einen Fernsehmonitor oder ein Audiogerät (nicht dargestellt) ausgegeben.
Ein Busarbiter 6 legt fest, welchem Prozessor das Recht zugebilligt wird, einen Bus zu verwenden. Da sich in der Bildverarbeitungseinrichtung dieser Ausführungsform mehrere Prozessoren einschließlich der CPU 1 und des Renderingprozessors 7 einen einzigen Bus teilen, verwaltet der Busarbiter 6 das Recht der Busbenutzung und teilt es zu, damit von der CPU 1 übermittelte Daten nicht mit Daten in Konflikt geraten, die der Renderingprozessor 7 sendet.
Ein Modem 13 dient als Modulator bzw. Demodulator für den Datenaustausch über eine Telefonleitung und ist an einen Western-Stecker (nicht dargestellt) angeschlossen. Man beachte, dass zu den an den Busarbiter 6 in 1 angeschlossenen Peripheriegeräten auch diejenigen gehören, die von der Bildverarbeitungseinrichtung oder dem Controller abgenommen werden können, beispielsweise ein Schalter für die Tastenbetätigung eines Controllers (nicht dargestellt), ein Speicher für Sicherungskopien, eine Anzeigevorrichtung und eine Zeigevorrichtung.
Die Bildverarbeitung gemäß der Ausführungsform wird nun anhand des Flussdiagramms in 2 und der Beispieldarstellungen und Beispieldaten in 3 bis 14 beschrieben. Wie in den Beispielskizzen in 3 bis 14 dargestellt ist, wird ein Modell durch das Verwenden von Teilungsprozeduren erzeugt. Zum Angeben einer Darstellung, die dem Erklären der einzelnen Prozeduren dient, wird das Modell auf ein zweidimensionales Bild projiziert. Tatsächlich werden für die einzelnen Prozeduren jedoch dreidimensionale Koordinatendaten verwendet. Nach dem Abschluss aller Prozeduren übernimmt der Geometrieprozessor 2 den Projektionsvorgang des Modells auf das zweidimensionale Bild.
Die Bildverarbeitung beginnt damit, siehe das Flussdiagramm in 2, dass die CPU 1 von der CD-ROM 4 Daten für das Modell A (ein Modell einer Figur eines Spiels usw.) liest (S1) und die Daten an den Geometrieprozessor 2 überträgt. Es sei angenommen, siehe 3, dass das Modell A ein sphärisches Objekt mit seitlich verlaufenden Hörnern ist, das von den Polygonen P1 bis Pn gebildet wird. Es sei auch vorausgesetzt, dass die Daten für das Modell A, das von der CD-ROM 4 stammt, Koordinaten für die Ecken der einzelnen Polygone, Normalenvektoren, Farben und Durchlässigkeiten sind. Die Koordinaten der Ecken sind lokale Koordinatenwerte, für die der Schwerpunkt des Modells A der Ursprung ist.
5 zeigt eine Skizze eines Polygons Pk eines Modells A. Das Polygon Pk ist mit den Ecken Vk1 bis Vk4 ausgebildet sowie mit Normalenvektoren nk1 bis nk4, deren Anfangspunkte die Ecken Vk1 bis Vk4 sind. Da unterstellt wird, dass das Modell A von einem Punkt außerhalb des Modells A betrachtet wird, sind die Normalenvektoren der Ecken auf Punkte außerhalb des Modells A gerichtet. Der Normalenvektor nk des Polygons Pk wird beispielsweise durch Mittelung über die Normalenvektoren nk1 bis nk4 der Ecken berechnet.
Nun erzeugt der Geometrieprozessor 2 das dreidimensionale Modell B, das um eine Stufe größer ist als das Modell A (S2). 6 zeigt ein Diagramm mit den Daten für das Modell B, die durch das Vergrößern des Modells A mit einem konstanten Verhältnis α erhalten wurden. Da die Eckenkoordinaten der Polygone des Modells A lokale Koordinatenwerte sind, für die der Schwerpunkt des Modells A den Ursprung darstellt, sind die Koordinaten der Ecken des Modells B α mal die Eckenkoordinaten des Modells A. Man beachte, siehe die folgende Beschreibung, dass ein Vergrößerungsverhältnis für einen Teil des Modells A verändert werden kann, anstatt das gesamte Modell A mit dem ver hältnis α zu vergrößern. Erhöht man beispielsweise das Vergrößerungsverhältnis für die Hörner des Modells A, so kann man die Hörner hervorheben.
Anschließend wird das Modell B dem Modell A überlagert (S3). D. h., der Geometrieprozessor 2 bringt den Schwerpunkt des Modells B mit dem Schwerpunkt des Modells A im Weltkoordinatensystem zur Deckung, ohne dass die Richtungen der Modelle A und B geändert werden. 7 zeigt den Status, in dem das Modell B dem Modell A überlagert ist.
Die Überlagerung des Modells B auf dem Modell A bedeutet in diesem Fall, dass der Geometrieprozessor 2 die Daten für das Modell B mit den Daten für das Modell A verknüpft. Da die Daten für das Modell B mit den Daten für das Modell A über einen vorbestimmten Zusammenhang verbunden sind, wechselwirkt das Modell B mit dem Modell A, wenn sich beispielsweise das Modell A im Weltkoordinatensystem bewegt.
Im Beispiel in 7 wird der Schwerpunkt des Modells B mit dem Schwerpunkt des Modells A zur Deckung gebracht. Der Schwerpunkt des Modells B braucht jedoch nur einen vorbestimmten Zusammenhang mit dem Schwerpunkt des Modells A aufzuweisen. Ordnet man den Schwerpunkt des Modells B geringfügig höher an als den Schwerpunkt des Modells A, so wird der Umriss des oberen Abschnitts des Modells A verdickt. Dadurch kann man den oberen Abschnitt des Modells A hervorheben.
Daraufhin kehrt der Geometrieprozessor 2, während er die Modelle A und B als Polygonmodelle verwendet (S4), die Richtungen der Normalenvektoren der Polygone des Modells B um. Der Renderingprozessor verwendet die Richtung des Normalenvektors eines Polygons im Entfernungsvorgang für verdeckte Flächen, um festzustellen, ob das entsprechende Polygon darzustellen ist. Im Einzelnen stellt der Renderingprozessor 7 ein Polygon dann dar, wenn der Normalenvektor des jeweiligen Polygons ein Element enthält, das in Richtung des Betrachtungspunkts verläuft. Der Renderingprozessor stellt das Polygon nicht dar, wenn der Normalenvektor ein Element enthält, das sich entgegengesetzt zur Richtung des Betrachtungspunkts erstreckt. Daher wird das Modell B als Umriss für das Modell A verwendet.
Dieser Vorgang wird nun anhand von 8 und 9 beschrieben. Dabei werden das Modell A und das Modell B vereinfacht. In 8A ist das sphärische Modell A, bei dem die Normalenvektoren der Polygone nach außen zeigen, im sphärischen Modell B enthalten, das um eine Stufe größer ist als das Modell A, und bei dem die Normalenvektoren der Polygone nach innen zeigen.
8B zeigt eine Skizze mit einem Polygon, das dargestellt werden muss, wenn das Modell A und das Modell B von einem Betrachtungspunkt 15 außerhalb des Modells B angesehen werden. Da die Normalenvektoren des Modells A nach außen gerichtet sind, müssen sämtliche Polygone dargestellt werden, für die die Normalenvektoren ein Element enthalten, das in Richtung des Betrachtungspunkts verläuft. Dies gilt für einen halbkugeligen Abschnitt 16 in der Nähe des Betrachtungspunkts 15. Sämtliche Polygone, für die die Normalenvektoren ein Element enthalten, das in einer Richtung entgegengesetzt zum Betrachtungspunkt verläuft, dürfen nicht dargestellt werden. Dies gilt für einen halbkugeligen Abschnitt 17, der sich in einiger Entfernung vom Betrachtungspunkt 15 befindet.
Da die Normalenvektoren des Modells B nach innen gerichtet sind, müssen sämtliche Polygone dargestellt werden, für die die Normalenvektoren ein Element enthalten, das in Richtung des Betrachtungspunkts verläuft. Dies gilt für einen halbkugeligen Abschnitt 18, der sich in einiger Entfernung vom Betrachtungspunkt 15 befindet. Sämtliche Polygone, für die die Normalenvektoren ein Element enthalten, das in einer Richtung entgegengesetzt zum Betrachtungspunkt verläuft, dürfen nicht dargestellt werden. Dies gilt für einen halbkugeligen Abschnitt 19 in der Nähe des Betrachtungspunkts 15.
9A zeigt eine Skizze mit Polygonen, die dargestellt werden müssen, wenn das Modell A und das Modell B vom Betrachtungspunkt 15 außerhalb des Modells B angesehen werden. Für das Modell A wird der halbkugelige Abschnitt 16 dargestellt, für den die Normalenvektoren ein Element enthalten, das in einer Richtung zum Betrachtungspunkt verläuft, und das sich in der Nähe des Betrachtungspunkts 15 befindet. Für das Modell B werden halbkugelige Abschnitte 20 und 21 dargestellt, die man dadurch gewinnt, dass aus dem halbkugeligen Abschnitt 18, der sich in einiger Entfernung vom Betrachtungspunkt 15 befindet, ein Abschnitt entfernt wird, den das Modell A bezüglich des Betrachtungspunkts 15 verdeckt.
9B zeigt eine Skizze mit einem Beispiel für eine zweidimensionale Bildkoordinatendarstellung, wenn das Modell A und das Modell B vom Betrachtungspunkt 15 aus gesehen werden. Für das Modell A, siehe 9B, werden Polygone in der Nähe des Betrachtungspunkts 15 genauso dargestellt wie bei einer normalen Wiedergabe. Für das Modell B wird nur der Abschnitt außerhalb des Modells A dargestellt. Dadurch wird das Modell B als Umriss des Modells A angezeigt.
10 zeigt eine Skizze mit einer beispielhaften Darstellung, die entsteht, wenn der obige Vorgang für das Modell A und das Modell B in 7 ausgeführt wird. Der Renderingprozessor 7 führt einen Vorgang aus, der Schatten von einer Lichtquelle einem Modell hinzufügt, bei dem durch eine Verarbeitung verdeckte Flächen entfernt wurden. Das Darstellungsbeispiel in 10 zeigt den Status, in dem aufgrund des Schattierungsvorgangs sowohl das Modell A als auch das Modell B von einer Lichtquelle beeinflusst werden (Lambert-Status).
Da wie bereits beschrieben für das Modell A die Normalenvektoren der Polygone nach außen gerichtet sind, werden die Polygone des Modells A auf der Seite des Betrachtungspunkts genauso wiedergegeben wie bei einer normalen Darstellung. Polygone, die auf einer Seite liegen, die den Polygonen entgegengesetzt ist, die dem Betrachtungspunkt am nächsten liegen, werden als verdeckte Flächen angesehen und nicht dargestellt. Da für das Modell B die Normalenvektoren der Polygone nach innen gerichtet sind, kehrt sich die Weise um, in der Polygone des Modells B dargestellt werden, die entgegengesetzt zu den Polygonen in der Nähe des Betrachtungspunkts liegen. Polygone auf der Seite des Betrachtungspunkts werden als verdeckte Flächen angesehen und nicht dargestellt. Polygone des Modells B, die entgegengesetzt zu den Polygonen in der Nähe des Betrachtungspunkts liegen, und die vom Modell A verdeckt werden, werden durch das normale Entfernen verdeckter Flächen nicht dargestellt. Dadurch wird das Modell B so dargestellt, als ob es sich nahe am Umriss des Modells A befinden würde.
Da in 10 der Schattenwurf dadurch erfolgt, dass man auf dem Bild die Lichtquelle oben annimmt, Ist die Helligkeit an der Oberseite des Modells A, die zur Lichtquelle zeigt, hoch. Die Helligkeit an der Unterseite, die von der Lichtquelle entfernt ist, ist gering. Da die Normalenvektoren der Polygone des Modells B einwärts gerichtet sind, verhält sich das Modell B wie eine "Kugel", die das Modell A umschließt. Dadurch ist die Helligkeit am oberen Abschnitt des Modells B, der kein Licht von der Lichtquelle empfängt, niedrig. Der untere Abschnitt wird geringfügig beleuchtet und erhält Licht von der Lichtquelle.
Nun wird das Modell B in einen Status versetzt, in dem es von der Lichtquelle nicht beeinflusst wird (konstant) (S5). Diese Darstellung ist in 11 wiedergegeben. Da das Modell B nicht von der Lichtquelle beeinflusst wird, siehe 11, haben alle Teile die gleiche Helligkeit, und zwar unabhängig von den Positionen der Lichtquelle und der Kamera, und werden als Umriss des Modells A dargestellt. Man beachte, dass eine konstante Helligkeit, die nicht von der Lichtquelle beeinflusst wird, für das Modell B zufriedenstellend ist. Da das Modell B in einer Farbe dargestellt wird, beispielsweise schwarz oder blau, kann man die Tiefe dadurch darstellen, dass man die Farbe geringfügig ändert.
Nachfolgend wird das Modell A in einen Staus versetzt, in dem es von der Lichtquelle nicht beeinflusst wird (konstant) (S6). Diese Darstellung ist in 12 wiedergegeben. Da das Modell A nicht von der Lichtquelle beeinflusst wird, und in einer einzigen Farbe mit konstanter Helligkeit erscheint, wird das durch die Synthese des Modells A und des Modells B erzeugte Modell für eine besondere Darstellung verwendet, beispielsweise für eine Skizze oder Animation, die sich von anderen Computergraphikmodellen unterscheidet.
Nun überlagert der Renderingprozessor 7 das durch die Synthese des Modells A und des Modells B erzeugte Modell dem Hintergrundbild (S7). 13A zeigt eine Beispieldarstellung, in der ein Modell mit zugefügtem Umriss dem Hintergrundbild durch die in dieser Ausführungsform vorgenommene Bildverarbeitung überlagert wird. 13B zeigt zum Vergleich ein Beispiel, in dem ein Modell ohne Umriss dem Hintergrundbild überlagert wird. Der Umriss, siehe 13A, bewirkt eine Hervorhebung des Modells und grenzt es gegen den Hintergrund ab. Insbesondere in einer Spielekonsole, die Computergraphik verwendet, in der ein zweidimensional ausgebildetes Figurenmodell in einen dreidimensional ausgebildeten Hintergrund gesetzt wird, kann man das Modell intensiv hervorheben.
Es werden nun Sondereffekte der Bildverarbeitung in dieser Ausführungsform beschrieben. 14 zeigt eine Skizze mit einer Beispielwiedergabe, in der die Perspektive für das Modell A und das Modell B betont wird, obwohl keines der beiden Modelle von der Lichtquelle beeinflusst wird. Da im dreidimensionalen Koordinatenraum das Modell B verglichen mit dem Modell A um einen konstanten Faktor vergrößert ist, nimmt der Geometrieprozessor 2 eine normale Durchsichtigkeitsumsetzung vor. Hierdurch ist der Umriss in Kameranähe dick und der von der Kamera entfernte Umriss dünn.
Da durch die Bildverarbeitung dieser Ausführungsform der Umriss in Kameranä he dick und der von der Kamera entfernte Umriss dünn ist, ohne dass eine eigene Berechnung dafür nötig ist, kann man die Perspektive des Modells betonen, ohne Geschwindigkeit zu verlieren.
15 zeigt eine Skizze mit einem Beispiel, in dem ein Teil des Modells B durch die Bildverarbeitung der Ausführungsform modifiziert wird. Dabei wird in der Verarbeitung im Schritt S2 in 2 zum Erzeugen des Modells B, das um eine Stufe größer ist als das Modell A, das Vergrößerungsverhältnis für einen Abschnitt, der in 15 vom Kreis 31 umschlossen ist, größer als das Verhältnis für die anderen Abschnitte. Man kann den Umriss eines gewünschten Abschnitts des Modells A dadurch verdicken, dass man das Vergrößerungsverhältnis für einen Abschnitt des Modells A erhöht, und man kann aus dem normalen Modell eine betonte Ansicht des Modells A herstellen.
Wie beschrieben kann man gemäß der Erfindung eine Bildverarbeitungseinrichtung, ein Bildverarbeitungsverfahren und ein Speichermedium, das ein Programm enthält, für die rasche Modellerzeugung bereitstellen, beispielsweise für ein animiertes ebenes Bild, um das ein Umriss gezeichnet wird, und für die schnelle Änderung der Linienbreite des Modellumrisses.

Claims

Speichermedium, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, das Computergraphik zum Erzeugen eines Polygonmodells in einem dreidimensionalen Koordinatenraum verwendet, wobei zahlreiche Polygonmodelle für die Darstellung auf einer Anzeigeeinheit verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsprogramm umfasst: einen ersten Schritt, in dem Daten eines ersten Modells aus einem Speichermedium gelesen werden; einen zweiten Schritt, in dem das erste Modell in einem vorbestimmten Verhältnis vergrößert wird, damit ein zweites Modell erzeugt wird; einen dritten Schritt, in dem die Richtungen der Normalenvektoren von Polygonen umgekehrt werden, die das zweite Modell bilden; einen vierten Schritt, in dem das zweite Modell dem ersten Modell so überlagert wird, dass das erste Modell im zweiten Modell eingeschlossen ist; und einen fünften Schritt, in dem ermittelt wird, ob das maßgebliche Polygon auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden soll, und zwar abhängig vom Zusammenhang der Richtungen der Normalenvektoren des ersten und des zweiten Modells und der Richtung eines Betrachtungspunkts.
Speichermedium nach Anspruch 1, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, dass im vierten Schritt, dem Überlagerungsschritt, die Schwerpunkt- oder die Spitzendaten des ersten Modells mit denen des zweiten Modells verknüpft werden.
Speichermedium nach Anspruch 1 oder 2, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Schritt, dem Vergrößerungsschritt, das vorbestimmte Vergrößerungsverhältnis des ersten Modells abhängig von Abschnitten des ersten Modells verändert wird.
Speichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 3, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsprogramm zudem einen Schritt umfasst, in dem die Polygone gerendert werden, die das erste und das zweite Modell bilden, und dass im Renderschritt die Helligkeit des zweiten Modells konstant gehalten wird.
Speichermedium nach Anspruch 1, 2 oder 3, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsprogramm zudem einen Schritt umfasst, in dem die Polygone gerendert werden, die das erste und das zweite Modell bilden, und dass im Renderschritt für das zweite Modell eine einzige Farbe eingestellt wird.
Speichermedium nach Anspruch 4 oder 5, das ein Bildverarbeitungsprogramm speichert, dadurch gekennzeichnet, dass im Renderschritt die Helligkeit des ersten Modells konstant gehalten wird.
Bildverarbeitungseinrichtung, die Computergraphik zum Erzeugen eines Polygonmodells in einem dreidimensionalen Koordinatenraum verwendet, wobei zahlreiche Polygonmodelle für die Darstellung auf einer Anzeigeeinheit verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Bildverarbeitungseinrichtung umfasst: eine Geometrievorrichtung, die Daten eines ersten Modells aus einem Speichermedium liest, die das erste Modell mit einem vorbestimmten Verhältnis vergrößert, damit ein zweites Modell erzeugt wird, die die Richtungen der Normalenvektoren von Polygonen umkehrt, die das zweite Modell bilden, die das zweite Modell dem ersten Modell derart überlagert, dass das erste Modell im zweiten Modell eingeschlossen ist; und eine Rendervorrichtung, die festlegt, ob das maßgebliche Polygon auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden soll, und zwar abhängig vom Zusammenhang der Richtungen der Normalenvektoren des ersten und des zweiten Modells und der Richtung eines Betrachtungspunkts.
Bildverarbeitungsverfahren, das Computergraphik zum Erzeugen eines Polygonmodells in einem dreidimensionalen Koordinatenraum verwendet, wobei zahlreiche Polygonmodelle für die Darstellung auf einer Anzeigeeinheit verbunden werden, dadurch gekennzeichnet, dass das Bildverarbeitungsverfahren umfasst: einen ersten Schritt, in dem Daten eines ersten Modells aus einem Spei chermedium gelesen werden; einen zweiten Schritt, in dem das erste Modell in einem vorbestimmten Verhältnis vergrößert wird, damit ein zweites Modell erzeugt wird; einen dritten Schritt, in dem die Richtungen der Normalenvektoren von Polygonen umgekehrt werden, die das zweite Modell bilden; einen vierten Schritt, in dem das zweite Modell dem ersten Modell so überlagert wird, dass das erste Modell im zweiten Modell eingeschlossen ist; und einen fünften Schritt, in dem ermittelt wird, ob das maßgebliche Polygon auf der Anzeigeeinheit dargestellt werden soll, und zwar abhängig vom Zusammenhang der Richtungen der Normalenvektoren des ersten und des zweiten Modells und der Richtung eines Betrachtungspunkts.