JP2002530756A - 画像生成方法、画像生成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、３次元ポリゴンへのテクスチャマッピングにより、より現実に近い模様を生成することを目的とする。本発明に係る画像生成装置１は、マッピングによりポリゴン上の全体的な模様を生成する基本テクスチャと基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調するモジュレーション用テクスチャとが記憶される画像メモリー７と、モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調処理するピクセルエンジン６とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景

【０００２】 技術分野

【０００３】 本発明は、テクスチャマッピングにより画像を生成する画像生成方法、画像生
成装置に関し、詳しくは、３次元のポリゴン及びテクスチャから２次元の画像を
生成する画像生成方法、画像生成装置に関する。

【０００４】 発明の背景

【０００５】 身のまわりにある物体表面は、複雑な模様の繰り返しパターンを有することが
多く、模様やパターンが複雑で細かくなるほど、各模様はパターンを三角形でモ
デリングすることは困難になる。そこで、これを解決する手法として、テクスチ
ャマッピング（Ｔｅｘｔｕｒｅ Ｍａｐｐｉｎｇ）がある。

【０００６】 テクスチャマッピングは、スキャナ等で読み込んだイメージデータを、物体表
面に貼り付けることにより、少ない頂点数で、高いリアリティの画像を実現する
ものである。

【０００７】 一方、グラフィックシステムには、３次元画像を、３角形等のポリゴン（単位
図形）に分解し、そのポリゴンを描画することで、その３次元画像全体の描画を
行うものがある。

【０００８】 このような３次元のポリゴン及びテクスチャから２次元の画像を生成するグラ
フィックシステムでは、地面・水面・床について視点近傍から遠方までの描画を
、上述したテクスチャマッピングによって実現している。

【０００９】 ところで、テクスチャマッピングにより画像を表現しようとすると、視点近傍
の形状にマッピングされたテクスチャは大きく引き伸ばされるので画像がぼけ、
現実感を著しく損なう傾向があった。

【００１０】 これを避けるための一つの方法として高密度のテクスチャを用いる方法がある
。しかし、この方法には、テクスチャメモリを大量に浪費する欠点があった。ま
た、テクスチャマッピングのときに広いアドレス空間へのアクセスが必要なため
通常のダイナミックＲＡＭで構成されるテクスチャメモリではページブレークに
よる大幅な処理速度の低下が見られた。

【００１１】 これを避けるための他の方法としてフラクタル圧縮技術を用いテクスチャを再
帰的なアフィン変換の組み合わせで表現し、実行時に必要な精度に応じて再帰描
画の深さを制御する方法がある。しかし、この方法では、再帰描画のために大量
の計算資源が必要であり、また再帰性の低い画像に関しては圧縮率があがらない
欠点があった。

【００１２】 なお、原画を種々の縮小率で縮小又は拡大したテクスチャにより画像の模様を
生成するミップマップ（ＭＩＰＭＡＰ）方法は、画像の歪みが少なく、テクスチ
ャマッピングを高速化できるといった点で優れている。しかし、このミップマッ
プ方法においても、上述したように、視点近傍の形状がぼけるといった問題が生
じていた。

【００１３】 発明の要旨

【００１４】 そこで、本発明は、上述の実情に鑑みてなされたものであって、３次元ポリゴ
ンへのテクスチャマッピングにより、２次元画像においてより現実に近い模様を
生成することができる画像生成方法、画像生成装置を提供することを目的として
いる。

【００１５】 本発明に係る画像生成方法は、上述の課題を解決するために、基本テクスチャ
のマッピングによりポリゴン上の全体的な模様を生成し、モジュレーション用テ
クスチャの振幅変調マッピングにより、基本テクスチャのマッピングにより生成
した模様を振幅変調処理する。

【００１６】 すなわち、この画像生成方法は、モジュレーション用テクスチャの振幅変調マ
ッピングにより、基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調処
理する。

【００１７】 この画像生成方法により、視点近くの領域の模様のディテールが適切に生成さ
れる。

【００１８】 また、本発明に係る画像生成装置は、上述の課題を解決するために、マッピン
グによりポリゴン上の全体的な模様を生成する基本テクスチャと、基本テクスチ
ャのマッピングにより生成した模様を振幅変調するモジュレーション用テクスチ
ャとが記憶される記憶手段と、モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピ
ングにより、基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調処理す
る画像処理手段とを備えている。

【００１９】 このような構成を有する画像生成装置は、画像処理手段によって、モジュレー
ション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、基本テクスチャのマッピング
により生成した模様を振幅変調処理する。

【００２０】 これにより、画像生成装置は、視点近くの領域の模様のディテールを適切に生
成する。

【００２１】 発明の好適な実施例

【００２２】 以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳しく説明する。この実施の
形態は、本発明に係る画像生成方法及び画像生成装置を、３次元のポリゴンへの
テクスチャマッピングにより２次元画像を生成する画像生成装置に適用したもの
である。例えば、実施の形態である画像生成装置は、３次元テレビケーム装置、
３次元動画像表示装置及び３次元動画像転送装置への適用が可能とされている。

【００２３】 図１に示すように、画像生成装置１は、輝度計算及び座標変換ユニット２と、
ＬＯＤ（Ｌｅｖｅｌ ｏｆ Ｄｅｔａｉｌ）計算ユニット３と、テクスチャ座標
計算ユニット４と、ＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｎ
ａｌｙｚｅｒ）ユニット５と、ピクセルエンジン（Ｐｉｘｅｌ Ｅｎｇｉｎｅ）
６と、画像メモリー７とを備えている。

【００２４】 この画像生成装置１において、画像メモリー７は、マッピングによりポリゴン
上の全体的な模様を生成する基本テクスチャと、基本テクスチャのマッピングに
より生成した模様を振幅変調するモジュレーション用テクスチャとが記憶される
記憶手段とされ、ピクセルエンジン６は、モジュレーション用テクスチャの振幅
変調マッピングにより、基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅
変調処理する画像処理手段とされている。

【００２５】 また、図２には、図１のように構成される画像生成装置１内についてそのデー
タの流れを含めて構成を示している。

【００２６】 すなわち、図２に示す画像生成装置１は、テクスチャマッピング処理部２１、
アンチエリアシング処理部２２、フォグ処理部２３、メモリインターフェース２
４及びＰＣＲＴＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＣＲＴ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ
）２５を含めた構成を示している。また、図２では、図１に示す画像生成装置１
の輝度計算及び座標変換ユニット２、ＬＯＤ計算ユニット３及びテクスチャ座標
計算ユニット４を含めて前処理部２，３，４として示している。

【００２７】 この画像生成装置１の各構成部について以下に詳しく説明する。

【００２８】 画像生成装置１には、３次元画像を生成するための各種情報が入力され、この
各種情報により画像が生成される。例えば、各種情報として、３次元ポリゴンの
頂点情報、ブレンド情報、テクスチャ座標情報、光源情報及び視点情報等が入力
される。画像生成装置１は、これら情報を、例えば、通信回線、記憶装置等によ
り得ている。

【００２９】 例えば、画像生成装置１に入力されるポリゴンについては、一般的には多角形
からなり、本実施の形態では、説明の簡略化のために独立三角形として、以下に
説明する。なお、画像生成装置１のシステム自体の機能としては、点、直線を含
む多種類のプリミティブに適応可能である。

【００３０】 ポリゴン情報は、独立三角形のポリゴンの頂点の各座標ｐ１（ｐｘ１，ｐｙ１
，ｐｚ１），ｐ２（ｐｘ２，ｐｙ２，ｐｚ２），ｐ３（ｐｘ３，ｐｙ３，ｐｚ３
）からなる情報である。そして、この頂点の法線の情報もｎ１（ｎｘ１，ｎｙ１
，ｎｚ１），ｎ２（ｎｘ２，ｎｙ２，ｎｚ２），ｎ３（ｎｘ３，ｎｙ３，ｎｚ３
）とされて入力される。

【００３１】 テクスチャ座標情報は、独立三角形のポリゴンの各頂点のテクスチャ座標ａ１
（ｓ１，ｔ１，ｑ１），ａ２（ｓ２，ｔ２，ｑ２），ａ３（ｓ３，ｔ３，ｑ３）
からなる情報である。

【００３２】 ブレンド情報は、テクスチャをマッピングする際の画像のブレンドの割合を示
すブレンテイング用の係数（ブレンド係数α）である。具体的には、ブレンド係
数αは、ＲＧＢに対応されてα１、α２、α３とされている。このブレンド情報
は、ＲＧＢ値とともに、ＲＧＢＡ値を構成している。

【００３３】 視点情報（ｅｙｅｘ，ｅｙｅｙ，ｅｙｅｚ）及び光源情報（１ｘ，１ｙ，１ｚ
）は、ポリゴンに対して、輝度計算及び座標変換を行うための情報である。なお
、光源情報は複数あっても良い。

【００３４】 なお、ポリゴンの各頂点にはこれ以外にも、色情報、フォグ値等の様々な付加
情報が対応されている。

【００３５】 ここで、フォグ値は、遠くにあるものフォグ色になるような画像処理を行うた
めの値であって、いわゆる画像に霧の効果による画像生成を行うための値である
。

【００３６】 以上のような各種情報が付加されてなる独立三角形のポリゴンが画像生成装置
１に多数個入力される。

【００３７】 テクスチャ情報は、ＲＧＢＡ値を持つピクセル（Ｐｉｘｅｌ）が配列状に並ん
だもので、ポリゴン頂点のテクスチャ座標によりアクセスされる。

【００３８】 このようなポリゴン情報等が画像生成装置１において、輝度計算及び座標計算
ユニット２に先ず入力される。

【００３９】 輝度計算及び座標計算ユニット２は、入力されたポリゴン情報を、視点情報に
合わせて描画用の座標系に座標変換する。そして、輝度計算及び座標計算ユニッ
ト２は、各ポリゴンの各頂点の輝度を、視点情報及び光源情報により計算する。

【００４０】 なお、輝度計算及び座標計算ユニット２は、上述したような計算を行うととも
に、透視変換等を試行する。

【００４１】 例えば、独立三角形のポリゴンの座標変換により、頂点の各座標は、ｑ１（ｑ
ｘ１，ｑｙ１，ｉｚ１），ｑ２（ｑｘ２，ｑｙ２，ｉｚ２），ｑ３（ｑｘ３，ｑ
ｙ３，ｉｚ３）となる。ここで、座標ｑｘ，ｑｙは描画スクリーン上の座標であ
り、座標ｉｚはｚバッファのための整数に変換された画面の奥行き方向の座標で
ある。また各頂点の輝度が、頂点の法線ベクトル、視点情報及び光源情報より求
められる。

【００４２】 このように輝度計算及び座標計算ユニット２において計算により算出された値
は、図２に示すように、前処理部２，３，４からＸＹＺ値の傾き、ＲＧＢＡ値の
傾き、及びフォグ値からなるＦ値の傾きとしてＤＤＡユニット５に入力される。
ここで、ＸＹＺ値は、３次元ポリゴンの３頂点それぞれのＸ，Ｙ，Ｚ座標の値か
らなり、すなわち、点、線及びポリゴン等の形状に関する情報とされている。

【００４３】 ＬＯＤ計算ユニット３は、変換されたｚ座標からＬＯＤ値を計算する。ピクセ
ルエンジン６は、このＬＯＤ値により、基本テクスチャバッファ９に記憶されて
いる基本テクスチャを選択している。ここで基本テクスチャは、ミップマップ（
ＭＩＰＭＡＰ）方式を採用して３次元のポリゴンにマッピングされるテクスチャ
である。

【００４４】 ミップマップ方式は、３次元のポリゴンに貼り付けるテクスチャとして１／２
，１／４，１／８，………（各辺の長さの比率）といった大きさの異なるテクス
チャを予め用意しておき、縮小率に応じてこの予め用意しておいたテクスチャを
選択し、３次元のポリゴンにマッピングを行うマッピング方式であり、例えば、
各種テクスチャについては、ローパスフィルタを用いて生成されている。

【００４５】 ミップマップ方式では、このようなマッピング方式を採用することにより、テ
クスチャのマッピングを行う際に、もとのテクスチャを縮小してスクリーン上の
ポリゴンにマッピングするためにエイリアシングの発生を防止している。

【００４６】 例えば、各レベル（ＭＩＰレベル）のテクスチャは、それぞれの一つの小さい
ＭＩＰ値を持つ画像にローパスフィルタをかけて、１／２に縮小することにより
得ることができる。

【００４７】 ここで、各種テクスチャについて、以下の説明では、原画と同一のテクスチャ
をＭＩＰ０のテクスチャ、原画の１／２のテクスチャをＭＩＰ１のテクスチャ、
原画の１／４のテクスチャをＭＩＰ２のテクスチャ、………と呼ぶこととする。

【００４８】 なお、ＭＩＰの後に続く数値は、ＭＩＰレベルを表しているが、これはＬＯＤ
値に対応付けされている。そして、ＬＯＤ値については、各ポリゴンの縮小率か
ら計算される値であって、縮小率については、例えば視点からポリゴンまでの距
離の対数で求められる。

【００４９】 ＬＯＤ計算ユニット３により算出されたＬＯＤ値に対応された基本テクスチャ
が画像メモリー７の基本テクスチャバッファ９から読み出される。

【００５０】 テクスチャ座標計算ユニット４は、モジュレーション用テクスチャを読み出す
ためのテクスチャ座標値を、基本テクスチャ用のテクスチャ座標値より計算する
。

【００５１】 このテクスチャ座標計算ユニット４において計算により算出された値は、図２
に示すように、前処理部２，３，４からＵＶ値の傾き、ＳＴＱ値の傾きとしてＤ
ＤＡユニット５に入力される。ここで、ＵＶ値とは、テクスチャの座標値であり
、ＳＴＱ値とは、ポリゴンの３頂点それぞれにおけるテクスチャ座標の値、すな
わち、同次テクスチャ座標（パースペクティブ補正用）の値からなる。

【００５２】 ＤＤＡユニット５は、テクスチャ座標計算ユニット４により得た２次元のポリ
ゴン頂点情報、ｚ情報及び輝度情報等をピクセル情報に変換する。具体的には、
ＤＤＡユニット５は、画素の座標（ａｐｘ，ａｐｙ）、ｚ値（ａｉｚ）、輝度、
及びテクスチャ座標値（ａｓ，ａｔ，ａｑ）を線型補間により順次求めている。

【００５３】 このＤＤＡユニット５は、図２に示すように、変換処理した値として、ＸＹＺ
値、Ｆ値、Ｒｆ値、Ｇｆ値、Ｂｆ値、Ａｆ値、ＳＴＱ値、及びＵＶ値を出力する
。ここで、ＸＹＺ値はピクセルエンジン５に、Ｆ値はフォグ部２３に、そしてＲ
ｆ値、Ｇｆ値、Ｂｆ値、Ａｆ値、ＳＴＱ値及びＵＶ値はテクスチャマッピング部
２１にそれぞれ入力される。

【００５４】 アンチエリアシング処理部２２は、線や画像のエッジのぎざぎざをぼかすこと
で画像を滑らかにする処理を行うところで、テクスチャマッピング処理部２１か
らのα値を用いてαブレンディングによる処理を行っている。

【００５５】 フォグ処理部２３は、フォグ値を用いて霧の効果により処理を行う部分である
。具体的には、テクスチャマッピング処理部２１から出力される画素値に対して
、ＤＤＡユニット５からのＦ値を用いて処理を行っている。

【００５６】 テクスチャマッピング処理部２１は、各種情報に基づいてテクスチャマッピン
グの制御を行う部分である。

【００５７】 ＰＣＲＴＣ２５は、所望の処理をした画像信号を、アナログＲＧＢ、デジタル
ＲＧＢＡとしてモニタに出力する部分である。

【００５８】 ピクセルエンジン６は、ピクセルに対する演算を行うピクセルオペレーション
として、シザリング、αテスト、デスティネーションαテスト、デプステスト、
αブレンディング、ディザリング及びカラークランプといった処理を行う。

【００５９】 ここで、シザリングとは、画面からはみ出したデータを取り除く処理、

【００６０】 αテストとは、ピクセルのα値によって描画するかいないか等の制御を行う処
理、

【００６１】 デスティネーションαテストとは、これから書き込もうとするフレームバッフ
ァのピクセルのブレンド係数αによって描画するかしないか等の制御を行う処理
、

【００６２】 デプステストとは、Ｚバッファによるテスト、

【００６３】 αブレンディングとは、フレームバッファのピクセル値と、これから書き込も
うとするピクセル値をブレンド係数αで線形補間する処理、

【００６４】 ディザリングとは、少ない色数で多くの色を表現するための色の配置を入り組
ませる処理、

【００６５】 カラークランプとは、色の計算の時に、値が２５５を超えたり０より小さくな
ったりしないように制限する処理 である。

【００６６】 ピクセルエンジン６は、具体的には、次のような処理を行う。すなわち、ピク
セルエンジン６は、基本テクスチャバッファ９から読み出されたピクセル情報と
の間でピクセル情報を演算し、フレームバッファ８に書き込む。また、ピクセル
エンジン６は、必要に応じて、フレームバッファ８へ書き込む際にｚバッファを
参照して書き込みの制御を行う。さらに、ピクセルエンジン６は、基本テクスチ
ャバッファ９から読み出した格子状の４点の画素値を線形補間を行いテクセル値
を求めるバイリニア補間の機能、フレームバッファ８のピクセル値を読み出しこ
れと書き込むモジュレーション用テクスチャの画素値の間で乗算（モジュレーシ
ョン計算）を行う機能を持っている。

【００６７】 すなわち、例えば、ピクセルエンジン６は、ＤＤＡユニット５で求めた値に従
って、テクスチャマッピング、ｚ比較、画素値計算、画素値のフレームバッファ
８への書き込み及び読み出し、並びにモジュレーション等を行う機能を有してい
る。

【００６８】 図２に示すメモリインターフェース２４は、ピクセルエンジン６と、画像メモ
リー７との間でデータ伝送を行うためのインターフェースである。具体的には、
このメモリインターフェース２４により、ピクセルエンジン６と画像メモリー７
との間で、ＸＹＺ値、Ａ値（ブレンド係数α）、ＲＧＢ値の送受信が可能になる
。

【００６９】 画像メモリー７は、フレームが記憶されるフレームバッファ８、基本テクスチ
ャが記憶される基本テクスチャバッファ９、及びモジュレーション用テクスチャ
が記憶されるモジュレーション用テクスチャバッファ１０の各記憶領域を有して
構成されている。例えば、画像メモリー７は、図２に示すように、主メモリ７ａ
と、テクスチャキャッシュメモリ７ｂとから構成されている。ここで、テクスチ
ャキャッシュメモリ７ｂは、テクスチャ情報に高速にアクセルするために用いら
れるキャッシュメモリとして構成されている。

【００７０】 基本テクスチャは、上述したように、ミップマップで一般的に用いられるテク
スチャである。この基本テクスチャが、テクスチャマッピングされた形状の全体
的な模様を生成する。例えば、基本テクスチャは、基本テクスチャバッファ９に
圧縮されて記憶されている。

【００７１】 モジュレーション用テクスチャは、基本テクスチャに対しさらに高い周波数成
分を加えるために用いられるテクスチャである。例えば、モジュレーション用テ
クスチャの繰り返し周期は、基本テクスチャの繰り返し周期からずらされること
により高い周波数成分からなるテクスチャとされている。

【００７２】 また、モジュレーション用テクスチャについては、図３に示すように、ＭＩＰ
レベルが大きくなるにつれてモジュレーションのダイナミックレンジを減らすよ
うになされている。これは、基本テクスチャの拡大率が１より大きくなる部分で
働くことが望ましいからである。

【００７３】 モジュレーション用テクスチャの画素値は、基本テクスチャを用いて描画され
た画素値に対して、さらに乗算を行いモジュレーションをかけるための強度を表
している。例えばテクスチャが８ビットで表現されるならば、テクスチャ値０を
乗算の係数０．０、テクスチャ値１２８を乗算の係数１．０、テクスチャ値２５
６を乗算の係数２．０に対応させる。すなわち、各ＭＩＰレベルの画像は、ロー
パスフィルタを縮小だけでなくダイナミックレンジの縮小処理も施されている。

【００７４】 なお、上述したように、モジュレーション用テクスチャの繰り返し周期は、基
本テクスチャの繰り返し周期とずらされているが、具体的には、基本テクスチャ
とモジュレーション用テクスチャの画像サイズが同じ場合に、基本テクスチャの
テクスチャ座標（ｓｉ，ｔｉ）を何倍かしてずらしたテクスチャ座標（ｓ２ｉ，
ｔ２ｉ）をモジュレーション用テクスチャの読み出しに用いることにより、繰り
返し周期がずらされている。

【００７５】 このような関係は（１）式及び（２）式により示すことができる。

【００７６】 ｓ２ｉ＝γ×ｓｉ＋β ・・・（１）

【００７７】 ｔ２ｉ＝γ×ｔｉ＋β ・・・（２）

【００７８】 ここで、（ｓｉ，ｔｉ）は基本テクスチャの本来のテクスチャ座標であり、（
ｓ２ｉ，ｔ２ｉ）はモジュレーション用テクスチャの読み出しに用いるテクスチ
ャ座標である。また、γはγ＞１の整数であり、βは定数である。

【００７９】 また、モジュレーション用テクスチャが繰り返しテクスチャでない場合には、
０及び１をテクスチャ座標値が超える場合に値の進み方を変える必要がある。 このようなことから、最終的に用いるテクスチャ座標を（ｓ３ｉ，ｔ３ｉ）とし
た場合、図４に示すようなグラフによってテクスチャ座標（ｓ２ｉ，ｔ２ｉ）か
らテクスチャ座標（ｓ３ｉ，ｔ３ｉ）への変換がなされる。

【００８０】 そして、モジュレーション用テクスチャは基本テクスチャに対して１／γに縮
小されているので、ポリゴンのＬＯＤ値をｌｏｇ_２（γ）だけシフトして与える
必要がある。

【００８１】 例えば、γ＝２の場合において、ポリゴンのＬＯＤ値に対して、用いられる基
本テクスチャ及びモジュレーション用テクスチャのＭＩＰレベルは、図５に示す
ようになる。

【００８２】 上述したような基本テクスチャ及びモジュレーション用テクスチャが、基本テ
クスチャバッファ９及びモジュレーション用テクスチャバッファ１０に記憶され
ている。

【００８３】 なお、基本テクスチャ及びモジュレーション用テクスチャは、同一のバッファ
内に格納されても良い。例えば、ＲＧＢＡバッファのＲＧＢ部分に基本バッファ
が、Ａ（アルファ）部分にモジュレーション用テクスチャが格納されても良い。

【００８４】 基本テクスチャ及びモジュレーション用テクスチャの具体例を図６乃至図１３
に示す。図６、図８、図１０及び図１２は、ＭＩＰ０、ＭＩＰ１、ＭＩＰ２及び
ＭＩＰ３の基本テクスチャをそれぞれ示し、図７、図９、図１１及び図１３は、
ＭＩＰ０、ＭＩＰ１、ＭＩＰ２及びＭＩＰ３のモジュレーション用テクスチャを
それぞれ示している。なお、図６及び図７のＭＩＰ０のテクスチャについては、
一部省略して図示している。

【００８５】 モジュレーション用テクスチャについては、上述したように、ＭＩＰレベルが
大きくなるにつれてモジュレーションのダイナミックレンジを減らすようになさ
れていることから、図７、図９、図１１及び図１３に示すように、ＭＩＰレベル
が大きくなるに従い、いわゆるぼけたような感じになっている。なお、実際には
、モジュレーション用テクスチャは、基本テクスチャと画像サイズが同じ場合に
は、上述したように、より高い周波数のマッピングをするために、基本テクスチ
ャのテクスチャ座標値を何倍かずらしたテクスチャ座標値により読み出される。

【００８６】 以上のように画像生成装置１の各部が構成されている。そして、画像メモリー
７には、基本テクスチャに加え、モジュレーション用テクスチャが格納されてい
る。

【００８７】 次に、基本テクスチャにより生成した画像の模様をモジュレーション用テクス
チャにより振幅変調する処理の手順について説明する。図１４には、基本テクス
チャを用いて画像を生成する一連の処理工程を示し、図１５には、モジュレーシ
ョン用テクスチャにより画像を振幅変調する一連の処理工程を示している。

【００８８】 画像生成装置１は、図１４に示すように、ステップＳ１において、ピクセルエ
ンジン６により、基本テクスチャを読み込む。

【００８９】 ステップＳ２において、ピクセルエンジン６は、全描画ポリゴンの描画終了し
たか否かを確認する。ピクセルエンジン６は、全描画ポリゴンの描画を終了した
ことを確認した場合には、図１５のステップＳ２１に進み、全描画ポリゴンの描
画が終了していないことを確認した場合には、ステップＳ３に進む。

【００９０】 ステップＳ３では、ピクセルエンジン６は、描画ポリゴンの各頂点の輝度を計
算する。続いて、ステップＳ４において、画像生成装置１は、ＤＤＡユニット５
により、描画ポリゴンの各画像のテクスチャ座標及びＬＯＤ値、輝度及びＡ（α
値）を求める。

【００９１】 そして、ステップＳ５において、ピクセルエンジン６は、ＬＯＤ値により使用
する基本テクスチャのベースアドレスを選択し、テクスチャ座標に対応する基本
テクスチャの画素値を読み込む。なお、ここで、必要に応じて、バイリニア・フ
ィルタ又はトライリニア・フィルタを実行する。

【００９２】 ここで、トライリニア・フィルタを実行するいわゆるトライリニア処理は、Ｌ
ＯＤ値が中間的な値をとる場合に、異なるＭＩＰレベルの画素値の線型補間を行
うものである。なお、このようなトライリニア処理を行った場合でも、当該手法
の有効性は変わらない。

【００９３】 続いて、ステップＳ６において、ピクセルエンジン６は、基本テクスチャの画
素値とポリゴンの輝度及び基本テクスチャのアルファ値とポリゴンのアルファ値
より、最終的な画素値を計算する。

【００９４】 そして、ステップＳ７において、ピクセルエンジン６は、画素値をフレームバ
ッファ８に描画する。ここで必要に応じて、Ｚバッファ処理を行う。ピクセルエ
ンジン６は、このステップＳ７の処理の後、再びステップＳ２において、全描画
ポリゴンの描画終了を判別する。

【００９５】 ステップＳ２において全描画ポリゴンの描画終了を確認した場合に進む図１５
に示すステップＳ２１では、画像生成装置１は、ピクセルエンジン６により、モ
ジュレーション用テクスチャバッファ１０からモジュレーション用テクスチャを
読み込む。ピクセルエンジン６は、全描画ポリゴンの描画を終了したことを確認
した場合には、当該処理を終了し、全描画ポリゴンの描画が終了していないこと
を確認した場合には、ステップＳ２３に進む。

【００９６】 ステップＳ２３では、描画ポリゴンの頂点のテクスチャ座標値を、モジュレー
ション用テクスチャに合わせて変換する。

【００９７】 続いて、ステップＳ２４において、画像生成装置１は、ＤＤＡユニット５によ
り、描画ポリゴンの各画像のテクスチャ座標及びＬＯＤ値を求める。

【００９８】 そして、ステップＳ２５において、ピクセルエンジン６は、ＬＯＤ値により使
用するモジュレーション用テクスチャのベースアドレスを決定し、テクスチャ座
標に対応するテクスチャの画素値を読み込む。なお、ここで必要に応じて、バイ
リニア・フィルタ又はトライリニア・フィルタを実行する。

【００９９】 ステップＳ２６では、ピクセルエンジン６は、フレームバッファ８の対応する
画素値を読み出し、モジュレーション用テクスチャによりこの画素値を変調する
（乗算する）。

【０１００】 ステップＳ２６において、ピクセルエンジン６は、結果の画素値をフレームバ
ッファ８に描画する。ここで、必要に応じてＺバッファ処理を行う。このステッ
プＳ２７の処理の後、再びステップＳ２２において、全描画ポリゴンの描画終了
を判別する。

【０１０１】 以上のような一連の処理工程により、画像生成装置１は、基本テクスチャによ
り生成した画像の模様をモジュレーション用テクスチャにより振幅変調する。

【０１０２】 画像生成装置１は、以上のような構成を有して、画像を生成することにより、
通常のテクスチャマッピング処理で画像解像度の低下が見られる視点近くの領域
において、適切なディテールを持つ画像を生成することが可能になる。

【０１０３】 図１６及び図１７には、テクスチャマッピングにより生成された画像の具体例
を示している。ここで、テクスチャのマッピングについては、図１８（Ｂ）から
図１８中（Ａ）に示すように、テクスチャをポリゴン群からなる下地にマッピン
グすることにより、行っている。

【０１０４】 具体的には、図１６中（Ａ）は、本発明を適用することにより生成された画像
であり、図１６中（Ｂ）は、通常のテクスチャマッピングにより生成された画像
であり、明らかに、本発明を適用して生成された画像である図１６中（Ａ）に示
す画像の方が適切なディテールを持つ画像として描画されている。

【０１０５】 よって、視点近傍以外の領域に関しては、殆ど基本テクスチャ通りの画像が得
られるのでデザイナーの意図した画像が作り易くなる。また、デスティネーショ
ン・アルファテストと組み合わせることにより特定の領域についてのみ解像度創
造をすることが可能になる。

【０１０６】 また、画像生成装置１は、既存のミップマップ処理機構が利用できるので画像
生成の高速化が容易になる。

【０１０７】 また、モジュレーション用テクスチャのダイナミックレンジを、ＭＩＰ値が小
さくなるほど大きくすることにより、近い部分の解像度が効果的に強めることが
できる。

【０１０８】 また、基本テクスチャが縮小傾向になるＭＩＰ値＞０の領域においては、モジ
ュレーションのダイナミックレンジの減少処理により自然な解像度の減少が実現
され、エイリアシングの発生を防ぐことができる。

【０１０９】 なお、画像生成装置１は、モジュレーション用テクスチャを、基本テクスチャ
とは異なる模様から構成することもできる。モジュレーション用テクスチャとし
て基本テクスチャの関係のないテクスチャとして、例えば、布の表面のような材
質感あるテクスチャとすることにより、画像のディテールを自然に表現すること
が可能になる。具体的には、図１７中（Ａ）は、パッチワーク状からなるモジュ
レーション用テクスチャにより生成された画像であり、図１７中（Ｂ）は、通常
のオリジナルのテクスチャによる画像であり、明らかに、図１７中（Ａ）に示す
画像の方がディテールを持つ画像として描画されている。

【０１１０】 また、画像生成装置１は、テクスチャを変調する領域を限定することもできる
。モジュレーション用テクスチャにより変調をかける領域を限定することにより
、生成された画像の一部分のみに対して解像度を上げたり模様を付けたりするこ
とができる。領域を限定するには、例えば基本テクスチャの描画の際に変調した
い部分のみを特定のアルファ値で描画し、モジュレーション用テクスチャの描画
時にデスティネーション・アルファテストを行えば良い。

【０１１１】 また、画像生成装置１は、基本テクスチャとモジュレーション用テクスチャと
の一体化によりデータ量を圧縮することもできる。基本テクスチャとモジュレー
ション用テクスチャは、多くの場合決まった組み合わせ（ペア）で用いられる。
例えば自然画等の強い自己相似性を持つ画像の場合、基本テクスチャから色成分
を除去した画像をモジュレーション用テクスチャとして用いると自然な解像度の
創造が可能になるまた、このような場合、基本テクスチャをテクスチャのＲＧＢ
領域にモジュレーション用テクスチャをテクスチャのＡ（アルファ）領域に格納
すれば、通常のＲＧＢＡテクスチャとしての取り扱いが可能になる。

【０１１２】 また、ＲＧＢＡテクスチャをカラー・ルックアップ・テーブル（ＣＬＵＴ）を
用いて表現する場合には、ＣＬＵＴを８ビットとして例えば０〜１２７をＭＩＰ
Ｏのテクスチャで、１２８〜１９１をＭＩＰ１テクスチャで、１９２〜２２３を
ＭＩＰ２のテクスチャで、………というように分割して使用することにより、８
ビットテクスチャで基本テクスチャとモジュレーション用テクスチャを表現する
ことができる。一般に、ＭＩＰ値が大きくなる場合画素値の平均値を持つ画素値
が新たに出現し、異なるミップマップ用のテクスチャ間でＣＬＵＴの共有はでき
ないことから、上記のようなＣＬＵＴの分割は十分妥当性のあるものとなる。

【０１１３】 このようなデータ圧縮により、例えば２５６×２５６×４＝２６２ＫＢのテク
スチャを１２８×１２８×１＝１６ＫＢで表現することが可能になる。

【０１１４】 本発明に係る画像生成方法は、基本テクスチャのマッピングによりポリゴン上
の全体的な模様を生成し、モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピング
により、基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調処理するこ
とにより、視点近くの領域の模様のディテールを適切に生成することができる。

【０１１５】 また、本発明に係る画像生成装置は、マッピングによりポリゴン上の全体的な
模様を生成する基本テクスチャと、基本テクスチャのマッピングにより生成した
模様を振幅変調するモジュレーション用テクスチャとが記憶される記憶手段と、
モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、基本テクスチャの
マッピングにより生成した模様を振幅変調処理する画像処理手段とを備えること
により、モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、基本テク
スチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調処理することができる。

【０１１６】 これにより、画像生成装置は、視点近くの領域の模様のディテールを適切に生
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は、本発明の実施の形態である画像生成装置の構成を示すブロック図であ
る。

【図２】 図２は、画像生成装置の構成と共にデータの流れを示すブロック図である。

【図３】 図３は、モジュレーション用テクスチャとダイナミックレンジとの関係を示す
図である。

【図４】 図４は、モジュレーション用テクスチャが繰り返しテクスチャでない場合の変
換を示す図である。

【図５】 図５は、基本テクスチャとモジュレーション用テクスチャとの間のＭＩＰ値の
関係を示す図である。

【図６】 図６は、ＭＩＰ０の基本テクスチャを示す図である。

【図７】 図７は、ＭＩＰ０のモジュレーション用テクスチャを示す図である。

【図８】 図８は、ＭＩＰ１の基本テクスチャを示す図である。

【図９】 図９は、ＭＩＰ１のモジュレーション用テクスチャを示す図である。

【図１０】 図１０は、ＭＩＰ２の基本テクスチャを示す図である。

【図１１】 図１１は、ＭＩＰ２のモジュレーション用テクスチャを示す図である。

【図１２】 図１２は、ＭＩＰ３の基本テクスチャを示す図である。

【図１３】 図１３は、ＭＩＰ３のモジュレーション用テクスチャを示す図である。

【図１４】 図１４は、基本テクスチャにより生成した画像の模様をモジュレーション用テ
クスチャにより振幅変調する処理を示すものであって、基本テクスチャを用いて
画像を生成する一連の処理工程を示すフローチャートである。

【図１５】 図１５は、基本テクスチャにより生成した画像の模様をモジュレーション用テ
クスチャにより振幅変調する処理を示すものであって、モジュレーション用テク
スチャにより画像を振幅変調する一連の処理工程を示すフローチャートである。

【図１６】 図１６は、本発明を適用したテクスチャマッピングにより生成された画像と、
従来のテクスチャマッピングにより生成された画像とを示す図である。

【図１７】 図１７は、本発明を適用したテクスチャマッピングにより生成された他の画像
と、従来のテクスチャマッピングにより生成された画像とを示す図である。

【図１８】 図１８は、テクスチャのマッピングの手順を示す図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元のポリゴンへのテクスチャマッピングにより２次元の
   画像を生成する画像生成方法において、 基本テクスチャのマッピングにより上記ポリゴン上の全体的な模様を生成し、 モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、上記基本テクス
   チャのマッピングに基づいて生成した模様を振幅変調処理すること を特徴とする画像生成方法。
2. 【請求項２】 上記振幅変調処理では、視点近傍から遠方になるに従い、そ
   の振幅を小さくすること を特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
3. 【請求項３】 上記基本テクスチャの繰り返し周期と上記モジュレーション
   用テクスチャの繰り返し周期とをずらすこと を特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
4. 【請求項４】 上記モジュレーション用テクスチャは、上記基本テクスチャ
   からカラー情報を除き、上記基本テクスチャより高い空間周波数にされているこ
   と を特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
5. 【請求項５】 上記モジュレーション用テクスチャは、上記基本テクスチャ
   とは異なる模様からなること を特徴とする請求項１記載の画像生成方法。
6. 【請求項６】 ３次元のポリゴンへのテクスチャマッピングにより２次元の
   画像を生成する画像生成装置において、 マッピングにより上記ポリゴン上の全体的な模様を生成する基本テクスチャと
   、上記基本テクスチャのマッピングにより生成した模様を振幅変調するモジュレ
   ーション用テクスチャとが記憶される記憶手段と、 上記モジュレーション用テクスチャの振幅変調マッピングにより、上記基本テ
   クスチャのマッピングに基づいて生成した模様を振幅変調処理する画像処理手段
   と を備えていることを特徴とする画像生成装置。
7. 【請求項７】 上記振幅変調処理では、視点近傍から遠方になるに従い、そ
   の振幅を小さくすること を特徴とする請求項６記載の画像生成装置。
8. 【請求項８】 上記基本テクスチャの繰り返し周期と上記モジュレーション
   用テクスチャの繰り返し周期とをずらすこと を特徴とする請求項６記載の画像生成装置。
9. 【請求項９】 上記モジュレーション用テクスチャは、上記基本テクスチャ
   からカラー情報を除き、上記基本テクスチャより高い空間周波数にされているこ
   と を特徴とする請求項６記載の画像生成装置。
10. 【請求項１０】 上記モジュレーション用テクスチャは、上記基本テクスチ
    ャとは異なる模様からなること を特徴とする請求項６記載の画像生成装置。