JP2000040164A - 画像生成装置 - Google Patents
画像生成装置Info
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- JP2000040164A JP2000040164A JP10209174A JP20917498A JP2000040164A JP 2000040164 A JP2000040164 A JP 2000040164A JP 10209174 A JP10209174 A JP 10209174A JP 20917498 A JP20917498 A JP 20917498A JP 2000040164 A JP2000040164 A JP 2000040164A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 反射効果や屈折効果を考慮した高品位な画像
を高速に生成する画像生成装置を提供すること。 【解決手段】 画像生成装置１はＣＧデータ読み込み部
５、ＣＧデータ記憶部６、視点情報算出部７、視点情報
記憶部８、第１レンダリング処理部９、反射情報算出部
１０、第２レンダリング処理部１１を有する。画像生成
装置１は、外部記憶装置２より読み込んだ３次元ＣＧデ
ータと、外部入力装置３より入力された視点情報を基に
ＣＧ画像データを作成し、外部表示装置４に出力する。
を高速に生成する画像生成装置を提供すること。 【解決手段】 画像生成装置１はＣＧデータ読み込み部
５、ＣＧデータ記憶部６、視点情報算出部７、視点情報
記憶部８、第１レンダリング処理部９、反射情報算出部
１０、第２レンダリング処理部１１を有する。画像生成
装置１は、外部記憶装置２より読み込んだ３次元ＣＧデ
ータと、外部入力装置３より入力された視点情報を基に
ＣＧ画像データを作成し、外部表示装置４に出力する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像生成装置に関
するものである。
するものである。
【０００２】
【従来の技術】昨今、コンピュータグラフィックス（Ｃ
Ｇ）の発展は目覚ましく、様々な物がコンピュータ上で
表現されるようになった。特に、グラフィックハードウ
ェアには、形状データの座標変換や照光処理、最終的な
画像の生成処理を高速に演算するものや、混合処理によ
りフレームバッファに保存されている画像と現在処理中
の画像とを高速に合成するものなどがある。また、ＣＧ
に対する要求は益々高まり、単にコンピュータ上で物体
を描画するだけでなく、よりリアルな描画、例えば物体
表面における反射や屈折、加えて視点情報や運動情報を
考慮した描画が求められつつある。
Ｇ）の発展は目覚ましく、様々な物がコンピュータ上で
表現されるようになった。特に、グラフィックハードウ
ェアには、形状データの座標変換や照光処理、最終的な
画像の生成処理を高速に演算するものや、混合処理によ
りフレームバッファに保存されている画像と現在処理中
の画像とを高速に合成するものなどがある。また、ＣＧ
に対する要求は益々高まり、単にコンピュータ上で物体
を描画するだけでなく、よりリアルな描画、例えば物体
表面における反射や屈折、加えて視点情報や運動情報を
考慮した描画が求められつつある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような反射や屈折
を考慮するリアルなＣＧは、コンピュータのハードウェ
ア、特にグラフィックエンジン等で対応する方法と、も
しくはソフトウエアで対応する方法とがある。しかしな
がら、従来のハードウェアでは、正しい反射、屈折方向
の計算は行われず、また、反射、屈折率も一定値として
処理するため、リアリティにかける。 また、ソフトウ
ェアで対応する場合、反射や屈折などを精巧に考慮する
ためには処理時間が非常にかかり、対話的に処理するシ
ステムには不向きである。
を考慮するリアルなＣＧは、コンピュータのハードウェ
ア、特にグラフィックエンジン等で対応する方法と、も
しくはソフトウエアで対応する方法とがある。しかしな
がら、従来のハードウェアでは、正しい反射、屈折方向
の計算は行われず、また、反射、屈折率も一定値として
処理するため、リアリティにかける。 また、ソフトウ
ェアで対応する場合、反射や屈折などを精巧に考慮する
ためには処理時間が非常にかかり、対話的に処理するシ
ステムには不向きである。
【０００４】本発明はこのような問題に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、反射効果や屈折効果
を考慮した高品位な画像を高速に生成する画像生成装置
を提供することにある。
もので、その目的とするところは、反射効果や屈折効果
を考慮した高品位な画像を高速に生成する画像生成装置
を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために本発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成
装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点
情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点
情報を基に、前記物体の画像を生成する第１の画像生成
手段と、前記物体の情報と前記視点情報を基に、前記物
体表面における反射或いは屈折情報を算出する算出手段
と、前記第１の画像生成手段によって作成された画像
と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成す
る第２の画像生成手段と、を具備することを特徴とする
画像生成装置である。
ために本発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成
装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点
情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点
情報を基に、前記物体の画像を生成する第１の画像生成
手段と、前記物体の情報と前記視点情報を基に、前記物
体表面における反射或いは屈折情報を算出する算出手段
と、前記第１の画像生成手段によって作成された画像
と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成す
る第２の画像生成手段と、を具備することを特徴とする
画像生成装置である。
【０００６】また、第２の発明は、コンピュータ画像を
生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力
する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前
記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画
像を生成する第１の画像生成手段と、前記物体の形状情
報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或
いは屈折情報を算出する算出手段と、前記第１の画像生
成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折
情報とを合成して画像を生成する第２の画像生成手段
と、を具備することを特徴とする画像生成装置である。
生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力
する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前
記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画
像を生成する第１の画像生成手段と、前記物体の形状情
報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或
いは屈折情報を算出する算出手段と、前記第１の画像生
成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折
情報とを合成して画像を生成する第２の画像生成手段
と、を具備することを特徴とする画像生成装置である。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係
る画像生成装置１の概略構成を示す図である。
施の形態を詳細に説明する。図１は、本実施の形態に係
る画像生成装置１の概略構成を示す図である。
【０００８】図１において、画像生成装置１は、外部記
憶装置２より読み込んだ３次元ＣＧデータと、外部入力
装置３より入力された視点情報を基にＣＧ画像データを
作成し、外部表示装置４に出力する。
憶装置２より読み込んだ３次元ＣＧデータと、外部入力
装置３より入力された視点情報を基にＣＧ画像データを
作成し、外部表示装置４に出力する。
【０００９】画像生成装置１に接続される外部記憶装置
２は物体の形状、質感等を含む物体情報、及び種類、位
置、属性等を含む光源情報を記憶するものであり、例え
ばハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等である。
２は物体の形状、質感等を含む物体情報、及び種類、位
置、属性等を含む光源情報を記憶するものであり、例え
ばハードディスクやＣＤ−ＲＯＭ等である。
【００１０】また、外部入力装置３はマウス、キーボー
ド及びタブレット等の機器であり、物体形状を観察する
位置等の視点情報を入力する。外部出力装置４は画像を
表示する機器であり、ＣＲＴディスプレイ等である。
ド及びタブレット等の機器であり、物体形状を観察する
位置等の視点情報を入力する。外部出力装置４は画像を
表示する機器であり、ＣＲＴディスプレイ等である。
【００１１】図１に示すように、画像生成装置１はＣＧ
データ読み込み部５、ＣＧデータ記憶部６、視点情報算
出部７、視点情報記憶部８、第１レンダリング処理部
９、反射情報算出部１０、第２レンダリング処理部１１
を有する。画像生成装置１は一台のコンピュータよりな
る。
データ読み込み部５、ＣＧデータ記憶部６、視点情報算
出部７、視点情報記憶部８、第１レンダリング処理部
９、反射情報算出部１０、第２レンダリング処理部１１
を有する。画像生成装置１は一台のコンピュータよりな
る。
【００１２】図１において、ＣＧデータ読み込み部５は
外部記憶装置２から物体のＣＧデータを読み出し、ＣＧ
データ記憶部６はそれを記憶する。また、視点情報算出
部７は外部入力装置３によって入力された視点情報から
視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部８に記憶させ
る。
外部記憶装置２から物体のＣＧデータを読み出し、ＣＧ
データ記憶部６はそれを記憶する。また、視点情報算出
部７は外部入力装置３によって入力された視点情報から
視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部８に記憶させ
る。
【００１３】第１レンダリング処理部９は物体の画像を
生成し、反射情報算出部１０は物体表面における反射情
報を算出する。生成された物体画像と反射情報は第２レ
ンダリング処理部１１によって合成される。
生成し、反射情報算出部１０は物体表面における反射情
報を算出する。生成された物体画像と反射情報は第２レ
ンダリング処理部１１によって合成される。
【００１４】以下に画像生成装置１の各部における処理
について説明する。図２は、画像生成装置１による画像
生成処理を示すフローチャートである。図１において、
ＣＧデータ読み込み部５が外部記憶装置２から物体の３
次元ＣＧデータを読み出し、ＣＧデータ記憶部６に記憶
する（ステップ２０１）。
について説明する。図２は、画像生成装置１による画像
生成処理を示すフローチャートである。図１において、
ＣＧデータ読み込み部５が外部記憶装置２から物体の３
次元ＣＧデータを読み出し、ＣＧデータ記憶部６に記憶
する（ステップ２０１）。
【００１５】次に、入力された視点情報から、視点情報
算出部７にて視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部
８に記憶する（ステップ２０２）。図３は視点３５と反
射角νを示す図である。視点情報算出部７はマウス等に
よって指示された視点３５の位置座標等を算出し、視点
情報記憶部８に保管する。
算出部７にて視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部
８に記憶する（ステップ２０２）。図３は視点３５と反
射角νを示す図である。視点情報算出部７はマウス等に
よって指示された視点３５の位置座標等を算出し、視点
情報記憶部８に保管する。
【００１６】次に、図１に示す第１レンダリング処理部
９は、物体のＣＧデータ及び視点情報から、照光効果等
を考慮して物体のレンダリング処理を行う（ステップ２
０３）。図４は描画対象物体である車４１を示す図であ
り、図５はピクセル６３におけるレンダリングデータを
示す図である。
９は、物体のＣＧデータ及び視点情報から、照光効果等
を考慮して物体のレンダリング処理を行う（ステップ２
０３）。図４は描画対象物体である車４１を示す図であ
り、図５はピクセル６３におけるレンダリングデータを
示す図である。
【００１７】車４１の座標等のＣＧデータは外部記憶装
置２からＣＧデータ読み込み部５に読み出され、ＣＧデ
ータ記憶部６に保管される。第１レンダリング処理部９
は、車４１のＣＧデータと、視点位置や光源位置などか
ら照光効果を考慮した車４１のレンダリング処理を行
う。このレンダリング処理はコンピュータのグラフィッ
クスハードウェアにて行われる。
置２からＣＧデータ読み込み部５に読み出され、ＣＧデ
ータ記憶部６に保管される。第１レンダリング処理部９
は、車４１のＣＧデータと、視点位置や光源位置などか
ら照光効果を考慮した車４１のレンダリング処理を行
う。このレンダリング処理はコンピュータのグラフィッ
クスハードウェアにて行われる。
【００１８】図５に示すように、第１レンダリング処理
部９による第１レンダリング終了時のピクセル６３のレ
ンダリングデータは、ピクセル色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）が（ｒ１，ｇ１，ｂ１）、アルファ値（重み係
数）がα１である。反射効果を実現するためには、通常
α１は「１．０」であるが、任意の値を設定することが
可能である。
部９による第１レンダリング終了時のピクセル６３のレ
ンダリングデータは、ピクセル色Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）が（ｒ１，ｇ１，ｂ１）、アルファ値（重み係
数）がα１である。反射効果を実現するためには、通常
α１は「１．０」であるが、任意の値を設定することが
可能である。
【００１９】次に、図１に示す反射情報算出部１０は物
体形状の各頂点において反射率及び反射色を算出し（ス
テップ２０４）、第２レンダリング処理部１１はステッ
プ２０３で処理された画像に、ステップ２０４で算出さ
れた反射色及び反射率を用いて算出した反射効果を合成
レンダリングする（ステップ２０５）。合成レンダリン
グした画像は、外部表示装置４に表示される（ステップ
２０６）。
体形状の各頂点において反射率及び反射色を算出し（ス
テップ２０４）、第２レンダリング処理部１１はステッ
プ２０３で処理された画像に、ステップ２０４で算出さ
れた反射色及び反射率を用いて算出した反射効果を合成
レンダリングする（ステップ２０５）。合成レンダリン
グした画像は、外部表示装置４に表示される（ステップ
２０６）。
【００２０】反射色は図３に示す反射ベクトル３７上に
存在する物体との交点を求め、その交点における物体の
色を反射色にする。交点を求める対象物体は実際に描画
されている物体に限らず、仮想物体でも構わない。例え
ば、図４に示すように、描画対象となる車４１の周囲に
仮想球４３を設けて、仮想球４３に写る像の色を反射色
とすることができる。
存在する物体との交点を求め、その交点における物体の
色を反射色にする。交点を求める対象物体は実際に描画
されている物体に限らず、仮想物体でも構わない。例え
ば、図４に示すように、描画対象となる車４１の周囲に
仮想球４３を設けて、仮想球４３に写る像の色を反射色
とすることができる。
【００２１】また、反射率は材質に応じて予め用意した
反射率関数Ｗ（ν）から算出する。ここで、νは図３に
示されるように反射ベクトル３７と法線ベクトル３９と
がなす角、即ち反射角である。例えば、図４に示す車４
１の車体４５とガラス４７ではそれぞれ反射率が異な
る。図６は車体４５の反射率関数Ｗｍ（ν）とガラス４
７の反射率関数Ｗｇ（ν）を示す。
反射率関数Ｗ（ν）から算出する。ここで、νは図３に
示されるように反射ベクトル３７と法線ベクトル３９と
がなす角、即ち反射角である。例えば、図４に示す車４
１の車体４５とガラス４７ではそれぞれ反射率が異な
る。図６は車体４５の反射率関数Ｗｍ（ν）とガラス４
７の反射率関数Ｗｇ（ν）を示す。
【００２２】図１に示す反射情報算出部１０は、車４１
の各頂点においてその頂点のある部分の材質に合わせて
反射率Ｗ（ν）を設定するとともに、頂点位置と反射ベ
クトルから反射色を算出する。図５に示すように、例え
ばピクセル６３では反射色が（ｒ２，ｇ２，ｂ２）とな
り、反射率よりアルファ値α２が設定される。
の各頂点においてその頂点のある部分の材質に合わせて
反射率Ｗ（ν）を設定するとともに、頂点位置と反射ベ
クトルから反射色を算出する。図５に示すように、例え
ばピクセル６３では反射色が（ｒ２，ｇ２，ｂ２）とな
り、反射率よりアルファ値α２が設定される。
【００２３】更に、第２レンダリング処理部１１は第１
レンダリング処理部で生成された画像に反射効果を合成
レンダリングする。従って、図５に示す第２レンダリン
グ処理終了時のピクセル６３における最終的な値は（α
１×ｒ１＋α２×ｒ２，α１×ｇ１＋α２×ｇ２，α１
×ｂ１＋α２×ｂ２）となる。このような合成レンダリ
ング処理はコンピュータのグラフィックスハードウェア
で行われる。このようにして作成された最終的な画像
は、図１に示す外部出力装置４によって出力される。
レンダリング処理部で生成された画像に反射効果を合成
レンダリングする。従って、図５に示す第２レンダリン
グ処理終了時のピクセル６３における最終的な値は（α
１×ｒ１＋α２×ｒ２，α１×ｇ１＋α２×ｇ２，α１
×ｂ１＋α２×ｂ２）となる。このような合成レンダリ
ング処理はコンピュータのグラフィックスハードウェア
で行われる。このようにして作成された最終的な画像
は、図１に示す外部出力装置４によって出力される。
【００２４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、コンピュータのグラフィックハードウェアを利用し
て、反射効果を考慮した精巧な画像を高速に生成し、表
示させることが可能である。これにより特別なグラフィ
ックエンジンを持たない通常のパソコンにおいても高品
位な画像を生成することができる。
ば、コンピュータのグラフィックハードウェアを利用し
て、反射効果を考慮した精巧な画像を高速に生成し、表
示させることが可能である。これにより特別なグラフィ
ックエンジンを持たない通常のパソコンにおいても高品
位な画像を生成することができる。
【００２５】尚、物体の表面粗さは反射率を変えること
でも表せるが、例えば表面が非常に粗い場合は、第２レ
ンダリング処理部１１で物体の画像を生成する際に仮想
物体に写り込む画像を不鮮明にするなどして表現するこ
とも可能である。
でも表せるが、例えば表面が非常に粗い場合は、第２レ
ンダリング処理部１１で物体の画像を生成する際に仮想
物体に写り込む画像を不鮮明にするなどして表現するこ
とも可能である。
【００２６】また、本実施の形態では視点３５の位置を
外部入力装置３より入力したが、視点位置を固定し、外
部入力装置３より車４１の移動量等を入力することも可
能である。この場合、車４１の移動量や移動方向に合わ
せて像を写す仮想物体の形状を選択すると、より効率的
に反射効果の算出が行える。
外部入力装置３より入力したが、視点位置を固定し、外
部入力装置３より車４１の移動量等を入力することも可
能である。この場合、車４１の移動量や移動方向に合わ
せて像を写す仮想物体の形状を選択すると、より効率的
に反射効果の算出が行える。
【００２７】また、本実施の形態では反射効果について
説明したが、反射ベクトルを屈折ベクトルとして屈折色
を算出し、材質に応じた屈折率を用意すれば、屈折情報
を算出し、同様に合成レンダリング処理を行うことが可
能である。
説明したが、反射ベクトルを屈折ベクトルとして屈折色
を算出し、材質に応じた屈折率を用意すれば、屈折情報
を算出し、同様に合成レンダリング処理を行うことが可
能である。
【００２８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、反射効果や屈折効果を考慮した高品位な画像を高
速に生成することができる。
れば、反射効果や屈折効果を考慮した高品位な画像を高
速に生成することができる。
【図１】 本発明の１実施の形態に係る画像生成装置１
を示す図
を示す図
【図２】 画像生成装置１による画像生成処理を示すフ
ローチャート
ローチャート
【図３】 視点３５と反射角νを示す図
【図４】 車４１と仮想球４３を示す図
【図５】 ピクセル６３の画像データを示す図
【図６】 車体４５とガラス４７の反射率を示す図
１………画像生成装置 ２………外部記憶装置 ３………外部入力装置 ４………外部表示装置 ５………ＣＧデータ読み込み部 ６………ＣＧデータ記憶部 ７………視点情報算出部 ８………視点情報記憶部 ９………第１レンダリング処理部 １０………反射情報算出部 １１………第２レンダリング処理部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯沼 輝明 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 Ｆターム(参考） 5B080 FA08 GA00 GA13
Claims (8)
- 【請求項１】 コンピュータ画像を生成する画像生成装
置であって、 物体の形状情報を入力する手段と、 視点情報を入力する手段と、 前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の
画像を生成する第１の画像生成手段と、 前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表
面における反射或いは屈折情報を算出する算出手段と、 前記第１の画像生成手段によって作成された画像と、前
記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第２
の画像生成手段と、 を具備することを特徴とする画像生成装置。 - 【請求項２】 コンピュータ画像を生成する画像生成装
置であって、 物体の形状情報を入力する手段と、 前記物体の運動情報を入力する手段と、 前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の
画像を生成する第１の画像生成手段と、 前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表
面における反射或いは屈折情報を算出する算出手段と、 前記第１の画像生成手段によって作成された画像と、前
記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第２
の画像生成手段と、 を具備することを特徴とする画像生成装置。 - 【請求項３】 請求項１或いは請求項２に記載された第
２の画像生成手段は、 第１の画像生成手段によって作
成され、前記物体情報をピクセル色とアルファ値で表し
た第１の画像と、 前記反射或いは屈折情報をピクセル色とアルファ値で表
した第２の画像と、 を合成することを特徴とする画像生成装置。 - 【請求項４】 前記反射或いは屈折情報は前記物体の材
質により異なることを特徴とする請求項１或いは請求項
２記載の画像生成装置。 - 【請求項５】 前記反射或いは屈折情報は前記物体の表
面粗さにより異なることを特徴とする請求項１或いは請
求項２記載の画像生成装置。 - 【請求項６】 前記第１の画像生成手段は、前記物体の
材質の質感或いは表面粗さを考慮して、前記物体の画像
を生成することを特徴とする請求項１或いは請求項２記
載の画像生成装置。 - 【請求項７】 前記反射或いは屈折情報は、前記物体の
周囲に任意形状の仮想物体を設け、前記仮想物体に写る
像と視点情報とから反射色或いは屈折色を算出すること
を特徴とする請求項１記載の画像生成装置。 - 【請求項８】 前記反射或いは屈折情報は、前記物体の
周囲に任意形状の仮想物体を設け、前記仮想物体に写る
像と前記物体の運動情報とから反射色あるいは屈折色を
算出することを特徴とする請求項２記載の画像生成装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209174A JP2000040164A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 画像生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10209174A JP2000040164A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 画像生成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000040164A true JP2000040164A (ja) | 2000-02-08 |
Family
ID=16568566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10209174A Pending JP2000040164A (ja) | 1998-07-24 | 1998-07-24 | 画像生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000040164A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017150578A1 (ja) | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 国立大学法人神戸大学 | 物体表面修正方法、ワークの加工方法および加工システム |
-
1998
- 1998-07-24 JP JP10209174A patent/JP2000040164A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2017150578A1 (ja) | 2016-02-29 | 2017-09-08 | 国立大学法人神戸大学 | 物体表面修正方法、ワークの加工方法および加工システム |
| US10788812B2 (en) | 2016-02-29 | 2020-09-29 | National University Corporation Kobe University | Object-surface correcting method, and processing method and processing system for workpiece |
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Legal Events
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