JP2002304635A - 模様画像作成方法および装置 - Google Patents
模様画像作成方法および装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 正射影を用いて被写界深度効果を表現するこ
とによりエンドレス処理の施された模様画像を作成する
ことが可能な模様画像作成方法および装置を提供する。 【解決手段】 破片（オブジェクトポリゴン）を投影す
る際に、視線を傾ける角度である視線角度θを算出し
（Ｓ１１）、視線角度θを傾ける方向を決定するための
スクリーン平面内における視線ベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）
を算出する（Ｓ１２）。次に、演算処理の高速化のため
に、算出された視線角度θと視線ベクトル（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）に基づいて座標変換を行った（Ｓ１３）後、正射影
の手法を用いてレンダリングを行う（Ｓ１４）。続い
て、このレンダリング結果を用いて今までに行われたレ
ンダリング結果による平均を算出して記録する（Ｓ１
５）。Ｓ１１〜Ｓ１５の処理を視線角度設定数分繰り返
す（Ｓ１６）ことにより模様を有する投影画像を得る。
とによりエンドレス処理の施された模様画像を作成する
ことが可能な模様画像作成方法および装置を提供する。 【解決手段】 破片（オブジェクトポリゴン）を投影す
る際に、視線を傾ける角度である視線角度θを算出し
（Ｓ１１）、視線角度θを傾ける方向を決定するための
スクリーン平面内における視線ベクトル（Ｖｘ，Ｖｙ）
を算出する（Ｓ１２）。次に、演算処理の高速化のため
に、算出された視線角度θと視線ベクトル（Ｖｘ，Ｖ
ｙ）に基づいて座標変換を行った（Ｓ１３）後、正射影
の手法を用いてレンダリングを行う（Ｓ１４）。続い
て、このレンダリング結果を用いて今までに行われたレ
ンダリング結果による平均を算出して記録する（Ｓ１
５）。Ｓ１１〜Ｓ１５の処理を視線角度設定数分繰り返
す（Ｓ１６）ことにより模様を有する投影画像を得る。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元空間に表現され
た物体を二次元平面に投影することにより画像を作成す
る技術に関し、特に、このような技術を利用して人工大
理石等の模様を人工的に作成する模様画像作成方法およ
び装置に関する。
た物体を二次元平面に投影することにより画像を作成す
る技術に関し、特に、このような技術を利用して人工大
理石等の模様を人工的に作成する模様画像作成方法およ
び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、建材製品の表面を装飾するも
のとして様々な模様が用いられている。その中でも、人
工大理石の模様は高級感もあり、人気が高い。このよう
な人工大理石の模様を作成するためには、本物の人工大
理石を直接撮影する等の作業を経て行われているが、制
作費が高くなること、バリエーションがないことが問題
となっている。最近では、コンピュータグラフィックス
によって人工的に大理石の模様を発生させる試みも行わ
れているが、実物に近いものを得るのは、難しいものと
なっている。
のとして様々な模様が用いられている。その中でも、人
工大理石の模様は高級感もあり、人気が高い。このよう
な人工大理石の模様を作成するためには、本物の人工大
理石を直接撮影する等の作業を経て行われているが、制
作費が高くなること、バリエーションがないことが問題
となっている。最近では、コンピュータグラフィックス
によって人工的に大理石の模様を発生させる試みも行わ
れているが、実物に近いものを得るのは、難しいものと
なっている。
【０００３】一般に、人工大理石の模様は、媒質の中に
小石のような他の物体が含まれたようなものとなってい
る。外から見えるのは、この表面だけであるので、人工
大理石の模様というものは、小石のような物体を表面に
投影した画像で近似できると考えられている。そこで、
三次元空間における物体を投影するための技術、すなわ
ち三次元ＣＧ（コンピュータグラフィックス）の表現技
術を利用することが行われている。
小石のような他の物体が含まれたようなものとなってい
る。外から見えるのは、この表面だけであるので、人工
大理石の模様というものは、小石のような物体を表面に
投影した画像で近似できると考えられている。そこで、
三次元空間における物体を投影するための技術、すなわ
ち三次元ＣＧ（コンピュータグラフィックス）の表現技
術を利用することが行われている。
【０００４】ここで、三次元ＣＧの表現技術について説
明しておく。三次元ＣＧの表現技術においては、より立
体感を表現するために、三次元空間内に存在する物体の
被写界深度効果を考慮した投影手法が用いられている。
被写界深度とは、視点のピントが合う平面との距離のこ
とであり、被写界深度効果とは、三次元空間内におい
て、被写界深度以外にある物体に、被写界深度との差に
応じたぼかしを施してリアル感を出す手法である。
明しておく。三次元ＣＧの表現技術においては、より立
体感を表現するために、三次元空間内に存在する物体の
被写界深度効果を考慮した投影手法が用いられている。
被写界深度とは、視点のピントが合う平面との距離のこ
とであり、被写界深度効果とは、三次元空間内におい
て、被写界深度以外にある物体に、被写界深度との差に
応じたぼかしを施してリアル感を出す手法である。
【０００５】このような被写界深度効果を利用してレン
ダリングを行なう手法は、一般に透視放射影を用いて実
現されている。ここで、透視放射影を用いたレンダリン
グについて説明する。図９は透視放射影を行なう際の、
オブジェクト（物体）、焦点面、視点の関係を示す図で
ある。図９（ａ）に示すように視点には、所定の画角が
設定され、その画角の範囲に含まれるオブジェクトが視
点に投影される。図９（ａ）では、焦点面と視点は、三
角形を構成しているように見えるが、実際には三次元空
間であるため、焦点面を底面とし、視点を頂点とした円
錐または角錐形状を構成する関係となっている。透視放
射影とは、円形もしくは多角形であって、焦点面と平行
な面上の各点における色情報を視点に反映させる手法で
ある。この視点を各画素位置に適用することにより、投
影画像が得られることになる。
ダリングを行なう手法は、一般に透視放射影を用いて実
現されている。ここで、透視放射影を用いたレンダリン
グについて説明する。図９は透視放射影を行なう際の、
オブジェクト（物体）、焦点面、視点の関係を示す図で
ある。図９（ａ）に示すように視点には、所定の画角が
設定され、その画角の範囲に含まれるオブジェクトが視
点に投影される。図９（ａ）では、焦点面と視点は、三
角形を構成しているように見えるが、実際には三次元空
間であるため、焦点面を底面とし、視点を頂点とした円
錐または角錐形状を構成する関係となっている。透視放
射影とは、円形もしくは多角形であって、焦点面と平行
な面上の各点における色情報を視点に反映させる手法で
ある。この視点を各画素位置に適用することにより、投
影画像が得られることになる。
【０００６】上述のように各画素に対して透視放射影を
行なうことにより投影画像が得られることになる。実際
には、その精度を向上させるために図９（ｂ）、（ｃ）
に示すように視点位置を変更した状態（ジッタ処理）に
おける投影画像を得て、これらの投影画像の平均値を求
めることにより最終的な投影画像を得るようにしてい
る。視点位置を増やす程、より精度の高い投影画像が得
られることになる。このような三次元ＣＧの表現技術を
利用することにより人工大理石の模様を簡易に作成する
ことが可能となる。
行なうことにより投影画像が得られることになる。実際
には、その精度を向上させるために図９（ｂ）、（ｃ）
に示すように視点位置を変更した状態（ジッタ処理）に
おける投影画像を得て、これらの投影画像の平均値を求
めることにより最終的な投影画像を得るようにしてい
る。視点位置を増やす程、より精度の高い投影画像が得
られることになる。このような三次元ＣＧの表現技術を
利用することにより人工大理石の模様を簡易に作成する
ことが可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、所定の
大きさの画像をレンダリングして大理石模様の画像を作
成する際は、ジッタ処理を施した透視放射影の手法は大
きな効果を奏する。しかしながら、模様画像などを作成
する場合は、基準となる単位画像を作成し、これを上下
左右方向に繰り返して配置することにより目的とする大
きさの模様画像を得るようにするのが普通である。この
ように単位画像を繰り返して目的の大きさの画像を作成
する場合には、その繋ぎ目が目立たないようにエンドレ
ス処理を行うことが好ましい。
大きさの画像をレンダリングして大理石模様の画像を作
成する際は、ジッタ処理を施した透視放射影の手法は大
きな効果を奏する。しかしながら、模様画像などを作成
する場合は、基準となる単位画像を作成し、これを上下
左右方向に繰り返して配置することにより目的とする大
きさの模様画像を得るようにするのが普通である。この
ように単位画像を繰り返して目的の大きさの画像を作成
する場合には、その繋ぎ目が目立たないようにエンドレ
ス処理を行うことが好ましい。
【０００８】しかしながら、繰り返し同じ絵柄が現れる
エンドレス画像を生成しようとする場合、透視放射影の
手法では、視体積（作成される二次元の画像上の１点に
影響する三次元空間における体積）が図１０のように広
がっているため、三次元空間に配置したオブジェクトが
エンドレスになっていたとしても、レンダリングされた
画像の端（上下、左右）がつながることはない。このた
め、好ましいエンドレス画像が得られない。
エンドレス画像を生成しようとする場合、透視放射影の
手法では、視体積（作成される二次元の画像上の１点に
影響する三次元空間における体積）が図１０のように広
がっているため、三次元空間に配置したオブジェクトが
エンドレスになっていたとしても、レンダリングされた
画像の端（上下、左右）がつながることはない。このた
め、好ましいエンドレス画像が得られない。
【０００９】上記のような点に鑑み、本発明は、正射影
を用いて被写界深度効果を表現することによりエンドレ
ス処理の施された模様画像を作成することが可能な模様
画像作成方法および装置を提供することを課題とする。
を用いて被写界深度効果を表現することによりエンドレ
ス処理の施された模様画像を作成することが可能な模様
画像作成方法および装置を提供することを課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明では、必要なパラメータを入力し、入力され
たパラメータに基づいて三次元空間に破片を生成し、生
成された破片を二次元平面に正射影の手法により投影す
ると共に媒質の透過度を考慮して投影される画素値を算
出することにより投影画像を作成するようにしたことを
特徴とする。本発明では、特に、三次元空間上に発生し
た破片を、媒質の透過度を考慮して二次元平面上に正射
影の手法により投影することにより投影画像を得るよう
にしたので、この投影画像を単位画像として繰り返し並
べることにより繋ぎ目が目立たない模様画像を作成する
ことが可能になる。
め、本発明では、必要なパラメータを入力し、入力され
たパラメータに基づいて三次元空間に破片を生成し、生
成された破片を二次元平面に正射影の手法により投影す
ると共に媒質の透過度を考慮して投影される画素値を算
出することにより投影画像を作成するようにしたことを
特徴とする。本発明では、特に、三次元空間上に発生し
た破片を、媒質の透過度を考慮して二次元平面上に正射
影の手法により投影することにより投影画像を得るよう
にしたので、この投影画像を単位画像として繰り返し並
べることにより繋ぎ目が目立たない模様画像を作成する
ことが可能になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について詳細に説明する。図１は本発明による模
様画像作成方法のフローチャートである。最初に、三次
元空間において破片をどのように発生させるかに関する
パラメータの入力を行う（ステップＳ１）。このような
パラメータとしては、スクリーンのサイズと位置を含む
投影領域、質感グループ数、表面質感、破片（オブジェ
クト）の大きさ、破片の底面形状、頂点の高さ、配置密
度、上記投影領域における破片の配置範囲を設定する。
投影領域とは、単位画像に対して正射影により投影を行
う三次元領域である。ここでは、投影後に単位画像とな
るスクリーンのサイズをｗ画素（ｘ方向）×ｈ画素（ｙ
方向）とする。また、ｚ方向が奥行きを示すことにな
る。このような投影領域の一例を図２（ａ）に示す。質
感グループ数とは、破片表面の質感の種類の数を示すも
のであり、各質感グループについて、上記表面質感、破
片の大きさ、破片の底面形状、頂点の高さ、配置密度、
上記投影領域における破片の配置範囲が設定される。
施形態について詳細に説明する。図１は本発明による模
様画像作成方法のフローチャートである。最初に、三次
元空間において破片をどのように発生させるかに関する
パラメータの入力を行う（ステップＳ１）。このような
パラメータとしては、スクリーンのサイズと位置を含む
投影領域、質感グループ数、表面質感、破片（オブジェ
クト）の大きさ、破片の底面形状、頂点の高さ、配置密
度、上記投影領域における破片の配置範囲を設定する。
投影領域とは、単位画像に対して正射影により投影を行
う三次元領域である。ここでは、投影後に単位画像とな
るスクリーンのサイズをｗ画素（ｘ方向）×ｈ画素（ｙ
方向）とする。また、ｚ方向が奥行きを示すことにな
る。このような投影領域の一例を図２（ａ）に示す。質
感グループ数とは、破片表面の質感の種類の数を示すも
のであり、各質感グループについて、上記表面質感、破
片の大きさ、破片の底面形状、頂点の高さ、配置密度、
上記投影領域における破片の配置範囲が設定される。
【００１２】表面質感とは、発生された破片表面の質感
であり、破片表面にマッピングするためのテクスチャを
指定することにより設定が行われる。テクスチャの指定
は、例えば、テクスチャを画像として記憶したファイル
のＩＤ等を指定すれば良い。
であり、破片表面にマッピングするためのテクスチャを
指定することにより設定が行われる。テクスチャの指定
は、例えば、テクスチャを画像として記憶したファイル
のＩＤ等を指定すれば良い。
【００１３】破片の大きさ、破片の底面形状、頂点の高
さの３つのパラメータは、破片形状を決定するためのも
のである。ここで、破片形状の一例を図３に示す。図３
の例は、破片の底面形状のパラメータが四角形と設定さ
れた場合を示している。破片の大きさは、この底面の大
きさを設定するためのパラメータであり、頂点の高さ
は、この四角錐における底面からの頂点の高さを設定す
るためのパラメータである。図３に示したような破片形
状の場合、底面は四角形であるため、最低２つの三角形
ポリゴンで構成することができ、側面は三角形であるた
め、最低１つの三角形ポリゴンで構成することができ
る。すなわち、図３に示した四角錐の破片形状は最低５
つの三角形ポリゴンで構成することができる。
さの３つのパラメータは、破片形状を決定するためのも
のである。ここで、破片形状の一例を図３に示す。図３
の例は、破片の底面形状のパラメータが四角形と設定さ
れた場合を示している。破片の大きさは、この底面の大
きさを設定するためのパラメータであり、頂点の高さ
は、この四角錐における底面からの頂点の高さを設定す
るためのパラメータである。図３に示したような破片形
状の場合、底面は四角形であるため、最低２つの三角形
ポリゴンで構成することができ、側面は三角形であるた
め、最低１つの三角形ポリゴンで構成することができ
る。すなわち、図３に示した四角錐の破片形状は最低５
つの三角形ポリゴンで構成することができる。
【００１４】配置範囲は、図２（ａ）に示した投影領域
のうち、破片を配置する範囲を設定するパラメータであ
る。この配置範囲は、ｚ座標で設定される。ｚ座標を所
定の範囲に設定した場合の配置範囲を図２（ｂ）に示
す。図２（ｂ）において、網掛けされた直方体の内部が
配置範囲となる。配置密度は、配置範囲内に配置する破
片の密度を設定するパラメータである。
のうち、破片を配置する範囲を設定するパラメータであ
る。この配置範囲は、ｚ座標で設定される。ｚ座標を所
定の範囲に設定した場合の配置範囲を図２（ｂ）に示
す。図２（ｂ）において、網掛けされた直方体の内部が
配置範囲となる。配置密度は、配置範囲内に配置する破
片の密度を設定するパラメータである。
【００１５】続いて、三次元空間を二次元平面に投影す
るレンダリング処理をどのように行うかに関するパラメ
ータの入力を行う（ステップＳ２）。このようなパラメ
ータとしては、焦点面の配置位置、視線方向設定数Ｎ、
視線移動最大角度θmaxを設定する。また、焦点面はス
クリーンＳと平行に配置されるため、焦点面の配置位置
は、スクリーンＳからの距離で設定される。視線方向設
定数Ｎは、投影を行なうための視線方向の設定数であ
り、設定された数だけ異なる方向から投影が行なわれて
スクリーンＳ上の画素値が決定されることになる。視線
移動最大角度θma xは、視線方向とスクリーンＳ平面が
垂直であるときを０°としたとき、視線方向が傾き得る
最大角度を示す。
るレンダリング処理をどのように行うかに関するパラメ
ータの入力を行う（ステップＳ２）。このようなパラメ
ータとしては、焦点面の配置位置、視線方向設定数Ｎ、
視線移動最大角度θmaxを設定する。また、焦点面はス
クリーンＳと平行に配置されるため、焦点面の配置位置
は、スクリーンＳからの距離で設定される。視線方向設
定数Ｎは、投影を行なうための視線方向の設定数であ
り、設定された数だけ異なる方向から投影が行なわれて
スクリーンＳ上の画素値が決定されることになる。視線
移動最大角度θma xは、視線方向とスクリーンＳ平面が
垂直であるときを０°としたとき、視線方向が傾き得る
最大角度を示す。
【００１６】次に、三次元空間に破片を生成する（ステ
ップＳ３）。これは、各質感グループ毎に、設定された
形状の破片が設定された配置領域に設定された密度で生
成されることになる。また、生成された破片を構成する
各ポリゴンには、指定されたテクスチャがマッピングさ
れる。
ップＳ３）。これは、各質感グループ毎に、設定された
形状の破片が設定された配置領域に設定された密度で生
成されることになる。また、生成された破片を構成する
各ポリゴンには、指定されたテクスチャがマッピングさ
れる。
【００１７】次に、媒質ポリゴンを生成する（ステップ
Ｓ４）。媒質ポリゴンは、スクリーンＳと同サイズでス
クリーンＳと同位置に生成される。すなわち、スクリー
ンＳは矩形形状となるので、三角形のポリゴン２つで構
成することができる。この媒質ポリゴンには、あらかじ
め用意した媒質テクスチャを貼り付けるようにすること
も可能であるが、本実施形態では、媒質を一様にするた
め、全面に渡って均一な色となるよう設定する。
Ｓ４）。媒質ポリゴンは、スクリーンＳと同サイズでス
クリーンＳと同位置に生成される。すなわち、スクリー
ンＳは矩形形状となるので、三角形のポリゴン２つで構
成することができる。この媒質ポリゴンには、あらかじ
め用意した媒質テクスチャを貼り付けるようにすること
も可能であるが、本実施形態では、媒質を一様にするた
め、全面に渡って均一な色となるよう設定する。
【００１８】次に、破片のスクリーンＳへの正射影を行
い、当該スクリーン上の各画素の色を決定する（ステッ
プＳ５）。ステップＳ５における正射影のための視線の
方向は複数設定され、それぞれの視線方向についてスク
リーンＳ上の画素値を決定する。各視線方向ごとに得ら
れるスクリーンＳ上の画素値は、最終的には平均化され
て１つの投影画像を構成する画素値が得られることにな
る。ここでは、まず、スクリーンＳからの視線方向がス
クリーンＳに対して垂直である場合について説明する。
い、当該スクリーン上の各画素の色を決定する（ステッ
プＳ５）。ステップＳ５における正射影のための視線の
方向は複数設定され、それぞれの視線方向についてスク
リーンＳ上の画素値を決定する。各視線方向ごとに得ら
れるスクリーンＳ上の画素値は、最終的には平均化され
て１つの投影画像を構成する画素値が得られることにな
る。ここでは、まず、スクリーンＳからの視線方向がス
クリーンＳに対して垂直である場合について説明する。
【００１９】この場合、ある破片上の画素は、（ｘ，
ｙ）座標値が同一であるスクリーンＳ上の画素に投影さ
れることになるが、このときスクリーン上の画素の画素
値ＶHは以下の（数式１）で算出される。
ｙ）座標値が同一であるスクリーンＳ上の画素に投影さ
れることになるが、このときスクリーン上の画素の画素
値ＶHは以下の（数式１）で算出される。
【００２０】（数式１） ＶH ＝ Ｔ ×（ＤO ／ＤF ）×ＶO Ｔ：減衰率
【００２１】ただし、上記（数式１）において、ＤOは
スクリーンＳから破片上の画素ＶOまでの距離、ＤFはス
クリーンＳから焦点面までの距離を示す。上記（数式
１）は、破片上の画素が焦点面に近い程、本来の画素値
に近付き、焦点面から遠ざかる程、ぼけていくことを示
している。また、破片は三次元空間内にランダムに配置
されるため、スクリーンＳからの視線上で重なる破片に
ついては、最もスクリーンＳに近い破片だけが見えるこ
とになる。これは、単純に両破片のｚ座標同士を比較
し、スクリーンＳに近いものを生かすことにより表現で
きる。
スクリーンＳから破片上の画素ＶOまでの距離、ＤFはス
クリーンＳから焦点面までの距離を示す。上記（数式
１）は、破片上の画素が焦点面に近い程、本来の画素値
に近付き、焦点面から遠ざかる程、ぼけていくことを示
している。また、破片は三次元空間内にランダムに配置
されるため、スクリーンＳからの視線上で重なる破片に
ついては、最もスクリーンＳに近い破片だけが見えるこ
とになる。これは、単純に両破片のｚ座標同士を比較
し、スクリーンＳに近いものを生かすことにより表現で
きる。
【００２２】さらに、スクリーンＳ上の画素値はこれだ
けで決定されるのではなく、媒質による減衰分も考慮さ
れて決定されることになる。媒質の画素値をＶBとし、
合成のための透過率をα（ただし、０≦α≦１）とする
と、スクリーンＳ上の画素値Ｖは以下に示す（数式２）
により算出される。このとき、媒質の画素値ＶBは、ス
クリーン上に生成された媒質ポリゴン上の画素値が採用
される。
けで決定されるのではなく、媒質による減衰分も考慮さ
れて決定されることになる。媒質の画素値をＶBとし、
合成のための透過率をα（ただし、０≦α≦１）とする
と、スクリーンＳ上の画素値Ｖは以下に示す（数式２）
により算出される。このとき、媒質の画素値ＶBは、ス
クリーン上に生成された媒質ポリゴン上の画素値が採用
される。
【００２３】（数式２） Ｖ ＝ α×ＶH ＋ （１−α）× ＶB
【００２４】この（数式２）からわかるように、透過率
αの値を大きくすればする程、本来の色が表現され、透
過率αの値を小さくすればする程、媒質色の影響が強く
なる。
αの値を大きくすればする程、本来の色が表現され、透
過率αの値を小さくすればする程、媒質色の影響が強く
なる。
【００２５】視線方向を変えた場合にも同様に投影が行
なわれる。例えば、視線角度θで正射影を行なう場合、
その視線角度θは、以下の（数式３）により算出され
る。
なわれる。例えば、視線角度θで正射影を行なう場合、
その視線角度θは、以下の（数式３）により算出され
る。
【００２６】（数式３） θ ＝ θmax × γ1
【００２７】上記（数式３）において、θmaxはステッ
プＳ１において設定された視線移動最大角度を示し、γ
1は０．０〜１．０の範囲の値になるように発生される
乱数を示す。
プＳ１において設定された視線移動最大角度を示し、γ
1は０．０〜１．０の範囲の値になるように発生される
乱数を示す。
【００２８】この視線角度θに基づいて、三次元空間に
存在する破片を正射影すると共に媒質の影響を考慮する
ことにより、この視線角度θに対するスクリーンＳ上の
画素が得られる。ここで、ある破片に着目した場合の視
線角度θとスクリーンＳおよび破片の関係を図４に示
す。図中、横軸は図２に示したｚ軸であるものとする。
図４（ａ）は視線角度が０°、すなわちスクリーンＳと
視線方向が垂直である状態を示している。図４（ｂ）
（ｃ）は、それぞれ視線角度θだけ視線方向を傾けた状
態を示している。図４（ａ）〜（ｃ）に示すスクリーン
および破片は全て同位置に存在するものであるが、視線
角度が異なるため、スクリーンに投影される破片の様子
は異なるものになる。図４（ａ）〜（ｃ）のスクリーン
に投影される破片の様子をそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）
に示す。図５（ａ）では、オブジェクトはスクリーンの
中央に投影されているが、図５（ｂ）ではスクリーン下
方、図５（ｃ）ではスクリーン上方にそれぞれ投影され
ていることがわかる。
存在する破片を正射影すると共に媒質の影響を考慮する
ことにより、この視線角度θに対するスクリーンＳ上の
画素が得られる。ここで、ある破片に着目した場合の視
線角度θとスクリーンＳおよび破片の関係を図４に示
す。図中、横軸は図２に示したｚ軸であるものとする。
図４（ａ）は視線角度が０°、すなわちスクリーンＳと
視線方向が垂直である状態を示している。図４（ｂ）
（ｃ）は、それぞれ視線角度θだけ視線方向を傾けた状
態を示している。図４（ａ）〜（ｃ）に示すスクリーン
および破片は全て同位置に存在するものであるが、視線
角度が異なるため、スクリーンに投影される破片の様子
は異なるものになる。図４（ａ）〜（ｃ）のスクリーン
に投影される破片の様子をそれぞれ図５（ａ）〜（ｃ）
に示す。図５（ａ）では、オブジェクトはスクリーンの
中央に投影されているが、図５（ｂ）ではスクリーン下
方、図５（ｃ）ではスクリーン上方にそれぞれ投影され
ていることがわかる。
【００２９】ステップＳ５における正射影は、ステップ
Ｓ２において設定された視線方向設定数だけ行なわれ
る。すなわち、視線方向設定数分のレンダリング結果が
得られることになる。最終的に得られる投影画像は、こ
れらのレンダリング結果を平均化したものである。ここ
で、ステップＳ５における処理手順の詳細を図６のフロ
ーチャートに基づいて説明する。まず、上述のように
（数式３）を用いて視線角度θを算出する（ステップＳ
１１）。
Ｓ２において設定された視線方向設定数だけ行なわれ
る。すなわち、視線方向設定数分のレンダリング結果が
得られることになる。最終的に得られる投影画像は、こ
れらのレンダリング結果を平均化したものである。ここ
で、ステップＳ５における処理手順の詳細を図６のフロ
ーチャートに基づいて説明する。まず、上述のように
（数式３）を用いて視線角度θを算出する（ステップＳ
１１）。
【００３０】続いて、視線角度θを傾ける方向を決定す
るためのスクリーン平面内における視線ベクトル（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）を以下の（数式４）により算出する（ステッ
プＳ１２）。
るためのスクリーン平面内における視線ベクトル（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）を以下の（数式４）により算出する（ステッ
プＳ１２）。
【００３１】（数式４） Ｖｘ＝ｓｉｎφ Ｖｙ＝ｃｏｓφ ただし、φ＝３６０°×γ2
【００３２】上記（数式４）においてγ2は０．０〜
１．０の範囲の値になるように発生される乱数を示す。
このようにして、視線角度θ、および視線ベクトル（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）が定まると、正射影を行なうための視線方向
が１方向に特定されるので、特定された視線方向からス
クリーンへの正射影、すなわち、スクリーンへのレンダ
リングを行なう。これは、具体的には上記（数式１）お
よび（数式２）を用いて行われるが、視線方向θ＝０°
以外の場合は、距離の算出に三次元のそれぞれの座標に
おける位置計算が必要となるため、演算負荷が大きくな
る。そこで、本発明では、この演算負荷を削減するため
に、レンダリング処理を行う前に、距離を１つの座標軸
で算出可能なように破片の位置座標の変換を行う（ステ
ップＳ１３）。
１．０の範囲の値になるように発生される乱数を示す。
このようにして、視線角度θ、および視線ベクトル（Ｖ
ｘ，Ｖｙ）が定まると、正射影を行なうための視線方向
が１方向に特定されるので、特定された視線方向からス
クリーンへの正射影、すなわち、スクリーンへのレンダ
リングを行なう。これは、具体的には上記（数式１）お
よび（数式２）を用いて行われるが、視線方向θ＝０°
以外の場合は、距離の算出に三次元のそれぞれの座標に
おける位置計算が必要となるため、演算負荷が大きくな
る。そこで、本発明では、この演算負荷を削減するため
に、レンダリング処理を行う前に、距離を１つの座標軸
で算出可能なように破片の位置座標の変換を行う（ステ
ップＳ１３）。
【００３３】具体的には、各破片がポリゴンで構成され
ているため、このポリゴンの各頂点の座標値を以下の
（数式５）（数式６）により変換する。
ているため、このポリゴンの各頂点の座標値を以下の
（数式５）（数式６）により変換する。
【００３４】（数式５） Ｋ ＝ ｔａｎθ × ａｂｓ（Ｌ−Ｚ）
【００３５】上記（数式５）は移動量Ｋを算出するため
のものであり、Ｌは投影面のｚ座標値、Ｚはポリゴンの
ｚ座標値、ａｂｓは絶対値を取ることを示す。
のものであり、Ｌは投影面のｚ座標値、Ｚはポリゴンの
ｚ座標値、ａｂｓは絶対値を取ることを示す。
【００３６】（数式６） Ｍｘ＝ Ｖｘ × Ｋ Ｍｙ＝ Ｖｙ × Ｋ
【００３７】上記（数式６）は（数式５）で算出した移
動量Ｋを用いてｘ座標、ｙ座標の移動量Ｍｘ、Ｍｙをそ
れぞれ算出するものである。この結果、各ポリゴンの頂
点の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、仮想的な座標値（Ｘ＋Ｍ
ｘ，Ｙ＋Ｍｙ，Ｚ）に変換される。
動量Ｋを用いてｘ座標、ｙ座標の移動量Ｍｘ、Ｍｙをそ
れぞれ算出するものである。この結果、各ポリゴンの頂
点の座標値（Ｘ、Ｙ、Ｚ）は、仮想的な座標値（Ｘ＋Ｍ
ｘ，Ｙ＋Ｍｙ，Ｚ）に変換される。
【００３８】このようなステップＳ１３における座標変
換処理は、各破片を構成する各ポリゴンの各頂点につい
て行われる。これにより、仮想的な三次元空間における
座標値が作成されることになる。例えば、図７（ａ）に
示すような状態でポリゴンが存在している場合、図７
（ｂ）に示すような状態に変換されることになる。これ
により、破片を構成するポリゴンのある頂点Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）はＡ´（Ｘ＋Ｍｘ，Ｙ＋Ｍｙ，Ｚ）に移動する
ことになる。このように変換することにより、ｚ軸方向
（図７では左右方向）の値の差がそのまま投影面との距
離となる。
換処理は、各破片を構成する各ポリゴンの各頂点につい
て行われる。これにより、仮想的な三次元空間における
座標値が作成されることになる。例えば、図７（ａ）に
示すような状態でポリゴンが存在している場合、図７
（ｂ）に示すような状態に変換されることになる。これ
により、破片を構成するポリゴンのある頂点Ａ（Ｘ，
Ｙ，Ｚ）はＡ´（Ｘ＋Ｍｘ，Ｙ＋Ｍｙ，Ｚ）に移動する
ことになる。このように変換することにより、ｚ軸方向
（図７では左右方向）の値の差がそのまま投影面との距
離となる。
【００３９】続いて、この仮想的な座標値に基づいて、
（数式１）（数式２）を用いることにより、スクリーン
Ｓ上の画素の画素値Ｖが算出される。このとき、（数式
１）において画素値ＶHの算出のための距離ＤO、距離Ｄ
Fは共に仮想的な空間におけるｚ座標値だけを用いれば
良いので演算負荷が大幅に削減され、高速に処理を行う
ことが可能となる。この画素値の集合がその視線方向の
場合のレンダリング結果となる（ステップＳ１４）。
（数式１）（数式２）を用いることにより、スクリーン
Ｓ上の画素の画素値Ｖが算出される。このとき、（数式
１）において画素値ＶHの算出のための距離ＤO、距離Ｄ
Fは共に仮想的な空間におけるｚ座標値だけを用いれば
良いので演算負荷が大幅に削減され、高速に処理を行う
ことが可能となる。この画素値の集合がその視線方向の
場合のレンダリング結果となる（ステップＳ１４）。
【００４０】スクリーンＳへのレンダリング結果は、画
像メモリに記録される（ステップＳ１５）。この場合、
最初のレンダリング結果はそのまま画像メモリに書き込
まれる。２つ目以降のレンダリング結果は、それ以前に
画像メモリに書き込まれていた内容を含めた複数回のレ
ンダリング結果に加算されて、それまでの平均値として
書き込まれるようになっている。例えば、2回目のレン
ダリング結果は、既に画像メモリに記録されている１回
目のレンダリング結果と各画素ごとに加算して２で割る
ことにより平均値を算出し、それを２回目までのレンダ
リング平均として画像メモリの内容を更新する。３回目
のレンダリング結果は、２回目までのレンダリング平均
を２倍したものと各画素ごとに加算した後、３で割るこ
とにより過去３回目までの平均値を算出し、それを３回
目までのレンダリング平均として画像メモリの内容を更
新する。これを一般化すると、ｎ回目のレンダリング結
果は、（ｎ−１）回目までのレンダリング平均を（ｎ−
１）倍したものと各画素ごとに加算した後、ｎで割るこ
とにより過去ｎ回目までの平均値を算出し、それをｎ回
目までのレンダリング平均として画像メモリの内容を更
新することになる。すなわち、ステップＳ１５の処理が
終了した時点では常に、画像メモリにはそれまでのレン
ダリング結果の平均が記録されていることになる。
像メモリに記録される（ステップＳ１５）。この場合、
最初のレンダリング結果はそのまま画像メモリに書き込
まれる。２つ目以降のレンダリング結果は、それ以前に
画像メモリに書き込まれていた内容を含めた複数回のレ
ンダリング結果に加算されて、それまでの平均値として
書き込まれるようになっている。例えば、2回目のレン
ダリング結果は、既に画像メモリに記録されている１回
目のレンダリング結果と各画素ごとに加算して２で割る
ことにより平均値を算出し、それを２回目までのレンダ
リング平均として画像メモリの内容を更新する。３回目
のレンダリング結果は、２回目までのレンダリング平均
を２倍したものと各画素ごとに加算した後、３で割るこ
とにより過去３回目までの平均値を算出し、それを３回
目までのレンダリング平均として画像メモリの内容を更
新する。これを一般化すると、ｎ回目のレンダリング結
果は、（ｎ−１）回目までのレンダリング平均を（ｎ−
１）倍したものと各画素ごとに加算した後、ｎで割るこ
とにより過去ｎ回目までの平均値を算出し、それをｎ回
目までのレンダリング平均として画像メモリの内容を更
新することになる。すなわち、ステップＳ１５の処理が
終了した時点では常に、画像メモリにはそれまでのレン
ダリング結果の平均が記録されていることになる。
【００４１】ステップＳ１５においてレンダリング結果
の平均値が記録されると、ステップＳ１１〜ステップＳ
１５までの処理を行なった回数が、視線角度設定数Ｎに
達したかどうかが判断される（ステップＳ１６）。Ｎ回
実行していれば終了し、Ｎ回実行していなければ、ステ
ップＳ１１に戻って処理を続けることになる。ステップ
Ｓ１５においてＹＥＳと判断されたら、画像メモリに記
録されているそれまでのレンダリング結果が投影画像と
されることになる。
の平均値が記録されると、ステップＳ１１〜ステップＳ
１５までの処理を行なった回数が、視線角度設定数Ｎに
達したかどうかが判断される（ステップＳ１６）。Ｎ回
実行していれば終了し、Ｎ回実行していなければ、ステ
ップＳ１１に戻って処理を続けることになる。ステップ
Ｓ１５においてＹＥＳと判断されたら、画像メモリに記
録されているそれまでのレンダリング結果が投影画像と
されることになる。
【００４２】図６のフローチャートを用いて説明したよ
うな処理により、ステップＳ５の正射影による投影画像
の作成処理が実行される。これにより所望の投影画像が
得られることになる。
うな処理により、ステップＳ５の正射影による投影画像
の作成処理が実行される。これにより所望の投影画像が
得られることになる。
【００４３】次に、上記模様画像作成方法を実行するた
めの装置構成について説明する。図８は、本発明による
模様画像作成装置の構成図である。図８において、パラ
メータ入力手段１は、図１のステップＳ１およびステッ
プＳ２を実行するためのものであり、マウスやキーボー
ド等で実現できる。
めの装置構成について説明する。図８は、本発明による
模様画像作成装置の構成図である。図８において、パラ
メータ入力手段１は、図１のステップＳ１およびステッ
プＳ２を実行するためのものであり、マウスやキーボー
ド等で実現できる。
【００４４】破片生成手段２は、図１のステップＳ３を
実行するためのものであり、パラメータ入力手段１より
入力されたパラメータに従って、設定された三次元空間
内に破片を配置する機能を有する。媒質ポリゴン生成手
段３は、図１のステップＳ４を実行するためのものであ
り、指定された色もしくはテクスチャを貼り付ける機能
を有する。
実行するためのものであり、パラメータ入力手段１より
入力されたパラメータに従って、設定された三次元空間
内に破片を配置する機能を有する。媒質ポリゴン生成手
段３は、図１のステップＳ４を実行するためのものであ
り、指定された色もしくはテクスチャを貼り付ける機能
を有する。
【００４５】投影手段４は、図１のステップＳ５を実行
するためのものであり、座標変換手段５によりステップ
Ｓ１３の座標変換処理が施された破片を投影することに
より、画像メモリ６にレンダリング結果を書き込みなが
ら投影処理を繰り返し行なう機能を有する。破片生成手
段２、媒質ポリゴン生成手段３、投影手段４、座標変換
手段５の各手段は現実にはコンピュータと、コンピュー
タに搭載された専用プログラムにより実現され、画像メ
モリ６はコンピュータ内部に搭載される。
するためのものであり、座標変換手段５によりステップ
Ｓ１３の座標変換処理が施された破片を投影することに
より、画像メモリ６にレンダリング結果を書き込みなが
ら投影処理を繰り返し行なう機能を有する。破片生成手
段２、媒質ポリゴン生成手段３、投影手段４、座標変換
手段５の各手段は現実にはコンピュータと、コンピュー
タに搭載された専用プログラムにより実現され、画像メ
モリ６はコンピュータ内部に搭載される。
【００４６】出力手段７は、投影手段４による処理の結
果得られる投影画像を出力するためのものであり、表示
するためのディスプレイ、画像データとして出力するた
めのＦＤ、ＭＯ等が適用できる。
果得られる投影画像を出力するためのものであり、表示
するためのディスプレイ、画像データとして出力するた
めのＦＤ、ＭＯ等が適用できる。
【００４７】
【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
必要なパラメータを入力し、入力されたパラメータに基
づいて三次元空間に破片を生成し、生成された破片を二
次元平面に正射影の手法により投影すると共に媒質の透
過度を考慮して投影される画素値を算出することにより
投影画像を作成するようにしたので、この投影画像を単
位画像として繰り返し並べることにより繋ぎ目が目立た
ない模様画像を作成することが可能になるという効果を
奏する。
必要なパラメータを入力し、入力されたパラメータに基
づいて三次元空間に破片を生成し、生成された破片を二
次元平面に正射影の手法により投影すると共に媒質の透
過度を考慮して投影される画素値を算出することにより
投影画像を作成するようにしたので、この投影画像を単
位画像として繰り返し並べることにより繋ぎ目が目立た
ない模様画像を作成することが可能になるという効果を
奏する。
【図１】本発明による模様画像作成方法を示すフローチ
ャートである。
ャートである。
【図２】三次元空間内に設定される投影領域を示す図で
ある。
ある。
【図３】破片形状の一例を示す図である。
【図４】正射影を行なう場合の視線角度、スクリーン、
オブジェクトの関係を示す図である。
オブジェクトの関係を示す図である。
【図５】図４に示した関係をスクリーン側から見た状態
を示す図である。
を示す図である。
【図６】図１のステップＳ５の処理の詳細を示すフロー
チャートである。
チャートである。
【図７】図６のステップＳ１３の座標変換処理を説明す
るための図である。
るための図である。
【図８】本発明による模様画像作成装置の構成を示す機
能ブロック図である。
能ブロック図である。
【図９】透視放射影を行なう場合の画角、焦点面、オブ
ジェクトの関係を示す図である。
ジェクトの関係を示す図である。
【図１０】透視放射影を行なう場合の視点位置、レンダ
リング面、視体積の関係を示す図である。
リング面、視体積の関係を示す図である。
Ｓ・・・スクリーン １・・・パラメータ入力手段 ２・・・破片生成手段 ３・・・媒質ポリゴン生成手段 ４・・・投影手段 ５・・・座標変換手段 ６・・・画像メモリ ７・・・出力手段
Claims (7)
- 【請求項１】必要なパラメータを入力する段階と、入力
されたパラメータに基づいて三次元空間に破片を生成す
る段階と、前記破片を二次元平面に正射影の手法により
投影すると共に媒質の透過度を考慮して投影される画素
値を算出することにより投影画像を作成する投影画像作
成段階と、を有することを特徴とする模様画像作成方
法。 - 【請求項２】前記投影画像作成段階は、入力されたパラ
メータに基づいて視線方向を決定し、この視線方向に基
づいて前記生成された破片の三次元空間における座標を
変換した後、正射影の手法により投影を行うものである
ことを特徴とする請求項１に記載の模様画像作成方法。 - 【請求項３】前記座標の変換は、三次元空間における破
片の座標を、前記視線方向を決定する視線角度および視
線ベクトルを用いて、投影面からの距離方向を１つの座
標軸とする三次元空間における座標に変換するものであ
ることを特徴とする請求項２に記載の模様画像作成方
法。 - 【請求項４】前記投影画像作成段階は、視線方向を変化
させることにより複数回レンダリングを行ない、それぞ
れのレンダリングにより得られるレンダリング結果の平
均を算出することにより、投影画像を作成するものであ
ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに
記載の模様画像作成方法。 - 【請求項５】必要なパラメータを入力するパラメータ入
力手段と、入力されたパラメータに基づいて三次元空間
にオブジェクトポリゴンを生成する破片生成手段と、入
力されたパラメータに基づいて視線方向を決定し、この
視線方向に基づいて前記破片の三次元空間における座標
を変換する座標変換手段と、前記座標変換された破片を
二次元平面に正射影の手法により投影すると共に媒質の
透過度を考慮して投影される画素値を算出することによ
り投影画像を作成する投影手段と、を有することを特徴
とする模様画像作成装置。 - 【請求項６】前記座標変換手段は、三次元空間における
破片の座標を、前記視線方向を決定する視線角度および
視線ベクトルを用いて、投影面からの距離方向を１つの
座標軸とする三次元空間における座標に変換するもので
あることを特徴とする請求項５に記載の模様画像作成装
置。 - 【請求項７】前記投影手段は、レンダリング結果を書き
込むための画像メモリを備え、視線方向を変化させるこ
とにより複数回レンダリングを行ない、それぞれのレン
ダリングにより得られるレンダリング結果を、それまで
のメモリへの書込み回数により平均値を取りながら前期
画像メモリに上書きしていくことにより投影画像を作成
するものであることを特徴とする請求項５または請求項
６に記載の模様画像作成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104773A JP4668447B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 模様画像作成方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001104773A JP4668447B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 模様画像作成方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002304635A true JP2002304635A (ja) | 2002-10-18 |
| JP4668447B2 JP4668447B2 (ja) | 2011-04-13 |
Family
ID=18957584
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001104773A Expired - Fee Related JP4668447B2 (ja) | 2001-04-03 | 2001-04-03 | 模様画像作成方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4668447B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002352264A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 模様画像作成方法および装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61204779A (ja) * | 1985-03-07 | 1986-09-10 | Agency Of Ind Science & Technol | ３次元形状入力表示装置 |
| JP2001022944A (ja) * | 1999-07-05 | 2001-01-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 石材柄作成方法および装置 |
-
2001
- 2001-04-03 JP JP2001104773A patent/JP4668447B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61204779A (ja) * | 1985-03-07 | 1986-09-10 | Agency Of Ind Science & Technol | ３次元形状入力表示装置 |
| JP2001022944A (ja) * | 1999-07-05 | 2001-01-26 | Dainippon Printing Co Ltd | 石材柄作成方法および装置 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002352264A (ja) * | 2001-05-25 | 2002-12-06 | Dainippon Printing Co Ltd | 模様画像作成方法および装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4668447B2 (ja) | 2011-04-13 |
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|
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