JP2003016472A - グラフィックス・モデルのサーフェスの向きのディテール指向の階層表現を生成する方法 - Google Patents

グラフィックス・モデルのサーフェスの向きのディテール指向の階層表現を生成する方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】ディテール指向の可視性要素を生成して、ポリ
ゴンやレンダリング要素の可視性に関して、さらに正確
な決定を可能にし、高速化する。 【解決手段】静的段階１０１は、モデル１０５からＡＤ
Ｆ１２０を生成し、ＡＤＦ１２０に対して可視性要素を
決定して、静的ＡＤＦＶＥ１４０を生成する。アクティ
ブセル１５０と動的段階１０２に必要なレンダリング要
素の総数ＮＲＥ１８０のカウントを初期設定する。動的
段階１０２は映像パラメータ１６０やフレーム・レート
の要件１６５を動的に変えるために、映像に依存するア
クテイブセル１５０及びＮＲＥ１８０を変更して最適化
する。アクテイブセル１５０やＮＲＥ１８０の毎回の変
更の間、ＡＤＦＶＥ１４０は、アクテイブセル１５０の
追加または除去をいつ必要とするか判定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、包括的には、コン
ピュータ・グラフィックスの分野に関し、より詳細に
は、モデルのサーフェスの向きを決定することに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ゲームや物理的シミュレーションなどの
リアルタイムのグラフィックス用途では、ポリゴン・メ
ッシュの形式でモデルを自動的に生成する技法が多数知
られている。一般的な生成技法には、レーザ・レンジ・
スキャニングや陰関数の三角形分割がある。結果的に得
られるメッシュには、標準のレンダリング・エンジン
が、リアルタイムのフレーム・レートでレンダリングで
きるポリゴンがさらに多く含まれることが多い。
【０００３】それゆえ、これらのモデル内のポリゴン数
を減らすために、多重解像度の三角形メッシュが頻繁に
使用される。これらの方法は、一般に、詳細度（ＬＯ
Ｄ）メッシュを生成する２つの手法を利用する。「静的
な」手法では、一組の「静的」ＬＯＤメッシュをあらか
じめ計算した後で、適用業務に使用する。ランタイムで
は、ビューイングパラメータとフレーム・レートの要件
とに基いて、前述の組の一構成要素を選択して、表示す
る。「動的な」手法では、単一の「動的」メッシュを生
成した後で、適用業務に使用し、次に、このメッシュ
が、ビューイングパラメータやフレーム・レートの要件
に応じて、一連の変換を用いて変更される。ガーランド
（Garland）氏の「多重解像度モデリング：調査と将来
の見込み」(Eurographics’99 State of the Art Repor
ts、1999年、111〜131頁)を参照のこと。
【０００４】映像依存プログレッシブ・メッシュ（view
dependent progressive meshes）（ＶＤＰＭ）や階層
動的簡略化（hierarchical dynamic simplication）
（ＨＤＳ）などの既知の動的メッシュ法は、メッシュ内
のポリゴン数を減らすために、リファイメントとデシメ
ーションを行うことのできる階層データ構造を生成す
る。ＶＤＰＭの階層は、エッジ消去処理によって組み合
わされたあらゆる頂点対に対して、新たな親頂点を生成
することで、形成される。ホップ（Hoppe）氏の「プロ
グレッシブ・メッシュの映像依存リファイメント」（Ｓ
ＩＧＧＲＡＰＨ１９９７の会議録（Proceedings of SIG
GRAPH 1997）、１９９７年、１８９〜１９８頁）を参照
のこと。ＨＤＳ階層は、シーンをセルに空間的に細分し
て、各セル内の頂点をまとめて、ただ１つの代表的な頂
点にすることで、形成される。リュウプカ（Luebke）氏
らの「任意ポリゴン環境の映像依存簡略化」（ＳＩＧＧ
ＲＡＰＨ１９９７の会議録、１９９７年、２９９〜２０
８頁）を参照のこと。双方の方法では、メッシュに、い
つリファイメントとデシメーションを行うか判定するた
めに、スクリーン空間誤差と垂直円錐とを使用する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、依然と
してこれらの技法は、必要以上に多くのポリゴンを生成
する場合がある。さらに、それらの処理時間は、元のモ
デル内のポリゴン数によって決まり、大きいモデルで
は、禁止的に遅い場合もある。最後に、これらの方法
は、ポリゴン・カウントが少ないときには、不充分な品
質のモデルを生成することもある。
【０００６】それゆえ、ビューイングパラメータおよび
所望のフレーム・レートに合うリアルタイムの動的メッ
シュを自動的に生成する方法とシステムを提供する必要
がある。
【０００７】垂直円錐を用いて可視性を決定する方法
が、当業界では知られている。上述のように、ホップ氏
やリュウプカ氏らの会議録を参照のこと。双方のシステ
ムにおいて、このモデルの初期ジオメトリから垂直円錐
を構築して、それを、オクトリーのようなデータ構造の
中に入れる。このようなデータ構造内では、オクトリー
・セル内の法線の範囲すなわち開きは、このジオメトリ
が、オクトリー格子に対して、どこにあるのかの関数に
よって決まる。例えば、このオクトリーの葉セルは、単
に、この葉セル内のジオメトリが、大きい弧度（曲度：
degree of curvature）を有するという理由だけで、法
線の開きが大きい場合もある。このタイプの垂直円錐構
造は、必要以上に多くのポリゴンをレンダリング・エン
ジンに描画させる場合もある。なぜなら、目に見えない
もの（例えば、バックフェーシング）として分類される
ポリゴンであっても、法線の開きが大きい葉セル内に、
これらのポリゴンが集められることから、目に見えるも
のと誤って示されるために、目に見えないものとしてで
はなく、目に見えるものとして分類されるからである。
【０００８】それゆえ、可視性に応じて、ポリゴンなど
のジオメトリをさらに正確に分類するディテール指向の
可視性要素（例えば、ディテール指向の垂直円錐）を自
動的に生成し、したがって、上述のポリゴンのレンダリ
ングのような不必要な処理を避ける方法を提供する必要
がある。
【０００９】本発明の目的は、ディテール指向の可視性
要素を生成して、ポリゴンや点などのレンダリング要素
の可視性に関して、さらに正確な決定を可能にすること
である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は、グラフィック
ス・モデルのサーフェスの向きのディテール指向の階層
表現を生成する方法を提供する。グラフィックス・モデ
ルのサーフェスは、そのサーフェスの一部をそれぞれが
囲む複数のサーフェスセルに区画される。これらのサー
フェスセルは、複数のレベルを有する階層データ構造に
蓄積され、そこで、このサーフェスの特定部分に対する
レベル数を、その特定の部分のサーフェスディテールで
決定する。軸と、そのサーフェスの囲まれた部分の法線
値の範囲を画定する開きとを指定する、そのサーフェス
の囲まれた部分の可視性要素を、サーフェスセルごとに
決定する。この可視性要素は、関連するサーフェスセル
とともに蓄積される。この特定部分のサーフェスディテ
ールは、その特定部分のサーフェスの弧度とシェーディ
ング・パラメータにより決定できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】（序説）図１は、本発明によるコ
ンピュータ動的モデリング・システムおよび方法１００
を示している。このモデリング・システムおよび方法１
００は、基礎として、適応的サンプリング距離フィール
ド（adaptively sampled distance field）（ＡＤＦ）
１２０を利用して、娯楽業界や物理的シミュレーション
向けに、リアルタイムで動きを与えることのできるデジ
タル化モデルを表現する。
【００１２】ＡＤＦの基本データ構造は、フリスケン氏
らにより１９９９年８月６日に提出された米国特許出願
第０９／３７０，０９１号の「ディテール指向の距離フ
ィールド」に記述される。この米国特許出願は、参照に
より、その全体が、本明細書中に援用されている。
【００１３】ＡＤＦ１２０は、生成パラメータ１１０に
応じて、ＡＤＦ生成法１１５を用いて、入力モデル１０
５から生成できる。例えば、これらの生成パラメータ
は、詳細度（ＬＯＤ）または許容誤差測度を指定でき
る。方法１１５は、モデル１０５の符号付き距離フィー
ルド内の距離値を適応的にサンプリングして、これらの
距離値を、セルの空間階層（例えば、セルの疎オクトリ
ー）に蓄積する。正符号付きの距離値は、このオブジェ
クトの外にあり、負の距離値は、このオブジェクトの内
にあり、ゼロの距離値は、このオブジェクトのサーフェ
スを表わす。
【００１４】ＡＤＦを処理できる方法は、ペリー（Perr
y）氏らにより２００１年３月１６日に提出された米国
特許出願第０９／８１０，９８３号の「有界(bounded)
距離ツリーを用いて、適応的サンプリング距離フィール
ドを生成するシステムおよび方法」；フリスケン(Frisk
en)氏らにより２００１年３月１６日に提出された米国
特許出願第０９／８１０，８３９号の「三角形への適応
的サンプリング距離フィールドの変換」；ペリー氏らに
より２００１年３月１６日に提出された米国特許出願第
０９／８１１，０１０号の「グラフィックス・オブジェ
クトをモデリングするシステムおよび方法」；フリスケ
ン氏らにより２００１年３月１６日に提出された米国特
許出願第０９／８０９，６８２号の「レンジ・データを
３Ｄモデルに変換するシステムおよび方法」に記載され
ている。
【００１５】（システムと方法の概要）本方法とシステ
ム１００は、任意の既知のモデリング技法を用いて構築
された入力モデル１０５から始まる。例えば、モデル１
０５は、レンジ・イメージ、点群データ、三角形メッシ
ュ、または陰関数の形式を取ることもある。モデル１０
５は、多数の形式を取る場合があるために、本方法は、
製作や時間の要件、コスト、利用可能な技術に応じて、
多数の異なるモデル形式を併用することの多いアニメー
ションや物理的モデリングに特に適している。
【００１６】本方法は、前処理の静的段階１０１とリア
ルタイムの動的段階１０２という２つの段階から成って
いる。静的段階１０１は、モデル１０５からＡＤＦ１２
０を生成し（１１５）、ＡＤＦ１２０に対して可視性要
素（ＶＥ）２１０（図２参照）を決定して（３００）、
単一の静的ＡＤＦＶＥ１４０を生成する。この静的段階
はまた、アクティブ・セル１５０と、動的段階１０２に
必要なレンダリング要素の総数ＮＲＥ１８０のカウント
も初期設定する（１３０）。
【００１７】動的段階１０２は、目視パラメータ１６０
やフレーム・レートの要件１６５を動的に変えるため
に、当初、映像に依存する可能性があるアクティブ・セ
ル１５０やＮＲＥ１８０を変更して、最適化する。この
動的段階は、必要に応じて、１フレームごとに、また
は、数フレームごとに実施される。アクティブ・セル１
５０やＮＲＥ１８０の毎回の変更の間、ＡＤＦＶＥ１４
０は、アクティブ・セル１５０の追加または除去を、い
つ必要とするのか判定するものと見なされる。
【００１８】（ディテールの処理）図２（ａ）〜図２
（ｄ）は、可視性要素の例、例えば、可視性の円錐、円
板、パッチ、および３Ｄ空間内のサーフェス上に位置付
けられた円錐を示している。以下でさらに詳しく述べら
れるように、ディテール指向の可視性要素（ＶＥ）２１
０は、ＡＤＦ１２０内のサーフェスセルごとに決定され
て３００、注釈付きＡＤＦＶＥ１４０を生成する。
【００１９】可視性要素２１０は、最低限、軸２１３
と、この可視性要素に関係するサーフェスの法線の範囲
すなわち開きを画定する手段２１４（例えば、角度）を
含む。可視性要素２１０はまた、可視性要素２１０に関
係するサーフェスの境界ボリュームを表わすために、こ
の可視性要素を座標系内に固定する基準点２１５と、球
体、立方体、ＡＤＦセルなどのデータ構造２１６も含む
場合がある。
【００２０】可視性要素２１０の法線の開き２１４は、
本質的には、そのサーフェスのうち、可視性要素２１０
に関係するサーフェスの部分のディテール（例えば、弧
度）に一致する。
【００２１】ＡＤＦ１２０内の各サーフェスセルに関係
する可視性要素２１０は、レンダリングされたイメージ
内で、関連サーフェスセルが「可能性として」目に見え
ることがあるかどうかを示す。このサーフェスセルは、
可視性要素２１０の軸２１３を中心とする法線の開き２
１４の範囲内のどの方向も、無限サイズのイメージ平面
（すなわち、目視平面）と交わる場合には、可能性とし
て目に見える。サーフェスセルは、それが目に見えると
きには、「フロント・フェーシング」であると言われ、
そうでなければ、「バック・フェーシング」である。選
択された目視切頭体に対して、サーフェスセルが実際に
目に見えるかどうかは、特定の目視パラメータ１６０に
依存する。
【００２２】可視性要素２１０のデータ構造２１６を使
用すれば、可視性要素２１０に関係するサーフェスが、
選択された目視切頭体の中にあるかどうか判定できる。
このサーフェスが、選択された目視切頭体の外にあるこ
とが、データ構造２１６により示される場合には、この
サーフェスは、図１の特定の目視パラメータ１６０のも
とでは、目に見えない。
【００２３】可視性要素２１０は、ＡＤＦＶＥ１４０の
あらゆるサーフェスセルに関係するために、可視性要素
２１０を利用すれば、いかなる目視パラメータ１６０に
対しても、可能性としてサーフェスセルが目に見えるか
どうか判定できる。それゆえ、ＡＤＦＶＥ１４０は、映
像に依存せず、静的であると言われる。
【００２４】プロセス１３０は、パラメータ１３５を用
いて、最初の一組のアクティブ・セル１５０を決定す
る。これらのアクティブ・セルは、映像に依存しないこ
ともある。パラメータ１３５は、最初の目視切頭体の位
置とサイズを含むこともある。この組のアクティブ・セ
ル１５０はそれぞれ、静的ＡＤＦＶＥ１４０内のサーフ
ェスセルのうち、選択されたものに一致する。プロセス
１３０はまた、この組のアクティブ・セル１５０それぞ
れに対して、初期レンダリング要素を決定して、この組
のアクティブ・セル１５０すべてに対して、レンダリン
グ要素ＮＲＥ１８０の初期総数も計算する。フリスケン
（Frisken）他は、「三角形への適応的サンプリング距
離フィールドの変換」（上記参照）において、この組の
アクティブ・セル１５０を、三角形のレンダリング要素
に変換する方法を述べている。
【００２５】プロセス４００は、この組のアクティブ・
セル１５０を、動的な目視パラメータ１６０に応じて、
動的に変更する。プロセス４００はまた、フレーム・レ
ートの要件１６５を満たすため、生成されるレンダリン
グ要素ＮＲＥ１８０の数も最小限に抑える。さらに、プ
ロセス４００は、視覚的に重要な区域、例えば、グラフ
ィックス・オブジェクトのシルエット、または、目視者
により近いグラフィックス・オブジェクトの部分におい
て、より高い詳細度（ＬＯＤ）を用いて生成されたイメ
ージの表示品質を最適化する。
【００２６】プロセス１５５は、アクティブ・セル１５
０から、レンダリング要素１７０を抽出する。レンダリ
ング要素１７０は、点、非一様有理Ｂスプライン（ＮＵ
ＲＢＳ）、三角形、または、他のグラフィックス・プリ
ミティブの形式を取ることもある。このとき、ハードウ
ェアまたはソフトウェアの標準レンダリング・エンジン
１７５は、これらのレンダリング要素をさらに処理し、
ゲーム、物理的シミュレーション、映画製作などの様々
な用途に対して、一連の画像のコマを生成できる。
【００２７】動的プロセス４００は、この組の特定のア
クティブ・セル１５０により、要素が少なすぎるときに
は、レンダリング要素ＮＲＥ１８０の数を増やし、ま
た、この組の特定アクティブ・セル１５０により、要素
が多すぎるときには、レンダリング要素ＮＲＥ１８０の
数を減らす。したがって、レンダリング要素ＮＲＥ１８
０の数は、いつでも、高品質のイメージを保証し、かつ
所望のフレーム・レートを満たすような最適な最小数に
抑えられる。アクティブ・セル１５０に関係するレンダ
リング要素１７０を追加および削除する特定の方法ステ
ップについては、以下を参照のこと。
【００２８】（ディテール指向の可視性要素）図３は、
可視性要素２１０をさらに詳しく決定するプロセス３０
０を示している。ステップ３２０において、各葉サーフ
ェス（すなわち、境界、ＡＤＦ１２０のセル）に関係す
る複数の場所（例えば、各葉サーフェスの内部および付
近）での距離値が決定される。すなわち、ルート・セ
ル、中間セル、内部セルと外部セルが、このようなプロ
セスから除外される。
【００２９】上記の複数の場所での距離値を利用すれば
３２２、このセルに含まれるサーフェスの可視性要素２
１０の軸２１３と開き２１４を解析的に決定できる。さ
らに、上記の複数の場所での距離値を利用すれば３２
１、第２の複数の場所で、サーフェス法線を得ることが
できる。次に、これらの第２の複数の場所でのサーフェ
ス法線を組み合わせて、このセルに含まれるサーフェス
の可視性要素の軸２１３と開き２１４を決定する。ステ
ップ３２０が終了すると、ＡＤＦ１２０のあらゆるサー
フェス葉セルに、可視性要素２１０の注釈を付けて、Ａ
ＤＦＶＥ＿ＬＥＡ Ｆ３２３を生成する。
【００３０】ステップ３２５は、下から上に、ルート・
セルに達するまで、セルの子３２３の可視性要素２１０
を組み合わせて、非葉サーフェスセルそれぞれの可視性
要素２１０を決定する。したがって、すべてのサーフェ
スセルは、関係する可視性要素２１０を有する。その結
果得られる可視性要素２１０は、ＡＤＦ１２０の適応的
なディテール指向の性質を反映している。すなわち、結
果的に得られた可視性要素２１０は、ディテール指向の
ものである。
【００３１】次に、ＡＤＦ１２０に、決定された可視性
要素２１０の注釈を付けて３２５、ＡＤＦＶＥ１４０を
生成する。
【００３２】任意入力モデル１０５に対して、ディテー
ル指向の可視性要素２１０を生成するために、プロセス
３００も使用できる。第１に、生成パラメータ１１０を
用いて、入力モデル１０５から、ＡＤＦ１２０を生成す
る１１５。第２に、上述のように、ＡＤＦＶＥ１４０を
生成する。
【００３３】次に、ステップ３３０は、レンダリング要
素（例えば、三角形）を、これらのレンダリング要素を
含むＡＤＦＶＥ１４０のセルと関連付けて、ＡＤＦ
ＶＥ＿Ｅ ＬＥＭＳ３３１を生成する。ステップ３４０
は、可視性要素２１０と、それらの関連レンダリング要
素から成る可視性要素の空間データ構造入力ｍｏｄｅｌ
ＶＥ３４１を生成する。入力ｍｏｄｅｌＶＥ３４１を利
用すれば、ＡＤＦ１２０やＡＤＦＶＥ１４０へのアクセ
スを必要とせずに、可視性試験を実施できる。
【００３４】（アクティブ・セルの動的変更）図４は、
アクティブ・セルを動的に変更するプロセス４００を示
している。このプロセスへの入力には、目視パラメータ
１６０、アクティブ・セル１５０、フレーム・レートの
要件１６５、ＡＤＦＶＥ１４０、ＮＲＥ１８０、重み付
け関数４０１がある。
【００３５】ステップ４１０は、それぞれのアクティブ
・セルに、セルの重み（例えば、０≦セルの重み≦１）
を割り当てて、合計重みＷ４１１（最初はゼロ）を決定
する。セルには、そのセルがオブジェクトのシルエット
上にある場合には、大きい重み（例えば、１）を割り当
て、またそのセルがバックフェーシングであるか、また
は目視切頭体の外にある場合には、ゼロの重みを割り当
てる。目視方向に対して斜めのセルには、中間の重み
（例えば、０．５）を割り当てることができる。
【００３６】重み付け中、セルの投影画面サイズや鏡面
ハイライト、模範的なシェーディング・パラメータなど
の他のパラメータを考慮に入れることができる。さら
に、本方法は、表面の粗さまたは湾曲の指標として、セ
ルの誤差測度を利用することができる。この誤差測度
は、重みに盛り込むことができる。
【００３７】ステップ４２０は、セルに含まれるレンダ
リング要素（ＲＥ）が少なすぎるか、多すぎるかどうか
判定する。このような判定は、以下の式を利用する。
【００３８】 Ｄ＝（セルの重み）／Ｗ−（セルのＲＥ数）／ＮＲＥ
【００３９】Ｄ＜ｔ１の場合には、このセルに含まれる
レンダリング要素は多すぎる。ここで、ｔ１は、第１の
しきい値である。この場合、このセルを第１のリスト４
２１に追加して、ＡＤＦＶＥ１４０を上る。Ｄ＞ｔ２の
場合には、このセルに含まれるレンダリング要素は少な
すぎ、このセルを第２のリスト４２２に追加して、ＡＤ
ＦＶＥ１４０を下る。
【００４０】ステップ４３０では、リスト４２１〜４２
２に応じて、セルを追加または削除する決定を下す。レ
ンダリング要素が多すぎるセルごとに、その親セルを第
１のキュー４３１に追加し、その第１のキューを用いて
アクティブ・セルを追加し、また親セルの境界子セルを
第２のキュー４３２に追加し、その第２のキューを用い
てアクティブ・セルを削除する。
【００４１】レンダリング要素が少なすぎるセルごと
に、そのセルの境界子セルを第１のキュー４３１に追加
し、また、そのセルを第２のキュー４３２に追加する。
【００４２】（アクティブ・セルを追加および削除する
キュー）フレーム・レートの要件１６５を確実に満たす
ことができるように、追加操作を、追加キュー４３１に
蓄積し、また削除操作を、削除キュー４３２に蓄積す
る。レンダリング要素の数を最小に抑えるために、毎回
の変更の後で、削除操作を処理する。追加キュー４３１
での追加操作は、上に定義された比率Ｄにより、指示で
きる。フィードバックシステム１６６を用いて、フレー
ム時間が利用可能であるときに、追加操作を処理でき
る。断続的な動きや「ポッピング」アーチファクトを避
けるために、新規のレンダリング要素と既存のレンダリ
ング要素との間で、ジオモーフィングする（すなわち、
補間する）ことも可能である。
【００４３】ステップ４４０は、アクティブ・セル１５
０を追加および削除して、適宜にレンダリング要素Ｎ
ＲＥ１８０の総数を更新する。新規のアクティブ・セル
それぞれについて、そのレンダリング要素を決定して４
４０、新規のレンダリング要素の数を、レンダリング要
素ＮＲＥ１８０の総数に加算する。しきい値ｔ１および
ｔ２を適切に設定して、特定のレンダリング・エンジン
１７５で処理されるレンダリング要素ＮＲＥ１８０の数
を調整すれば、フレーム・レートと品質の要件を満たす
ことができる。
【００４４】図５（ａ）と図５（ｂ）に示されるよう
に、本発明による方法およびシステムは、高い表示品質
を有するディテール指向のレンダリング要素（例えば、
三角形メッシュ）を生成する。図５（ａ）のウサギのモ
デルのシルエット品質に注目のこと。さらに、本発明
は、このモデルの、目に見えない部分のレンダリング要
素の数を最小限に抑えている。図５（ｂ）において、目
視切頭体５１０以外の領域を、どのように選別するかに
留意されたい。視点の変更により、このモデルの、目に
見える部分が著しく異なるときでも、リアルタイムのフ
レーム・レート、例えば３０フレーム／秒以上を維持す
ることができる。
【００４５】本発明は、特定の用語および例を用いて述
べられている。本発明の精神および範囲内で、様々な他
の適用や変更を行うことができるものと理解されるべき
である。それゆえ、併記の特許請求の範囲の目的は、こ
のようなすべての変形や変更を、本発明の真の精神およ
び範囲内に入るものとして、網羅することである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による映像依存動的レンダリング要素
を生成する方法の流れ図である。
【図２】 （ａ）及び（ｂ）は、可視性要素の例を示す
図である。
【図３】 図１の方法で使用される可視性要素を生成す
るプロセスの流れ図である。
【図４】 モデルを表現する適応的サンプリング距離フ
ィールド（adaptively sampled distance field）のア
クティブ・セルを維持するプロセスの流れ図である。
【図５】 （ａ）は、４７フレーム／秒にて、１６９８
４個の三角形を有する動的モデルを示す図であり、
（ｂ）は、４１フレーム／秒にて、２３３６４個の三角
形を有する動的モデルを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロナルド・エヌ・ペリー アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ケ ンブリッジ、メープル・アベニュー 28、 ナンバー １ (72)発明者 サラ・エフ・フリスケン アメリカ合衆国、マサチューセッツ州、ケ ンブリッジ、メープル・アベニュー 28、 ナンバー １ (72)発明者 ジャクソン・ダブリュ・ジェイ・ポープ イギリス国、ビーエス６・７ユービー、ブ リストル、ウェストベリー・パーク、ラッ セル・ロード 15 Ｆターム(参考） 5B080 AA09 AA12 AA13 GA11

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 グラフィックス・モデルのサーフェスの
    向きのディテール指向の階層表現を生成する方法であっ
    て、 前記グラフィックス・モデルの前記サーフェスを、該サ
    ーフェスの一部をそれぞれが囲む複数のサーフェスセル
    に区画するステップと、 複数のレベルを有する階層データ構造に前記サーフェス
    セルを蓄積するステップであって、前記サーフェスの特
    定部分に対する前記レベルの数を、前記特定部分のサー
    フェスディテールによって決定するステップと、 軸と、前記サーフェスの前記囲まれた部分の法線値の範
    囲を画定する開きとを指定する、前記サーフェスの前記
    囲まれた部分の可視性要素を、サーフェスセルごとに決
    定するステップと、 前記可視性要素を、前記関連するサーフェスセルととも
    に蓄積するステップとを備えた方法。
  2. 【請求項２】 前記特定部分の前記サーフェスディテー
    ルは、前記特定部分の前記サーフェスの弧度により決定
    される請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記特定部分の前記サーフェスディテー
    ルは、前記特定部分の前記サーフェスのシェーディング
    ・パラメータにより決定される請求項１記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記サーフェスの前記囲まれた部分の前
    記可視性要素の前記軸と前記開きは、前記特定部分の前
    記サーフェスディテールによって決定される請求項１記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 前記サーフェスセルは、ルートサーフェ
    スセル、中間サーフェスセル、葉サーフェスセルを含む
    方法であって、 解析的手段を用いて、葉サーフェスセルごとに、前記可
    視性要素の前記軸と前記開きを決定することと、 前記葉サーフェスセルの前記可視性要素から、前記中間
    サーフェスセルと前記ルートサーフェスセル用の可視性
    要素を決定することとをさらに含む請求項１記載の方
    法。
  6. 【請求項６】 前記サーフェスセルは、ルートサーフェ
    スセル、中間サーフェスセル、葉サーフェスセルを含む
    方法であって、 前記セルに関連する複数の場所をサンプリングすること
    で、葉サーフェスセルごとに、前記可視性要素の前記軸
    と前記開きとを決定することと、 前記葉サーフェスセルの前記可視性要素から、前記中間
    サーフェスセルと前記ルートサーフェスセル用の可視性
    要素を決定することとをさらに含む請求項１記載の方
    法。
  7. 【請求項７】 前記場所は、前記セル内にある請求項６
    記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記場所は、前記セルの近くにある請求
    項６記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記場所は、前記セルの前記サーフェス
    の前記囲まれた部分にある請求項６記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記グラフィックス・モデルは、前記
    グラフィックス・モデルの前記サーフェスを表現するポ
    リゴン・メッシュであり、各ポリゴンは、１つの法線値
    を有する請求項１記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記グラフィックス・モデルは、一組
    のベジエ・パッチである請求項１記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記グラフィックス・モデルは、陰関
    数の値を求めることで決定される請求項１記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記グラフィックス・モデルは、距離
    フィールドである請求項１記載の方法。
  14. 【請求項１４】 それぞれが距離値を蓄積する前記サー
    フェスセルは、ルートサーフェスセル、中間サーフェス
    セル、葉サーフェスセルを含む方法であって、 複数の場所で、各葉サーフェスセルの距離値を決定する
    ことと、 解析的手段を用いて、複数の距離値から、葉サーフェス
    セルごとに、前記可視性要素の前記軸と前記開きとを決
    定することと、 前記葉サーフェスセルの前記可視性要素から、前記中間
    サーフェスセルと前記ルートサーフェスセル用の可視性
    要素を決定することとをさらに含む請求項１３記載の方
    法。
  15. 【請求項１５】 それぞれが距離値を蓄積する前記サー
    フェスセルは、ルートサーフェスセル、中間サーフェス
    セル、葉サーフェスセルを含む方法であって、 第１の複数の場所で、各葉サーフェスセルの距離値を決
    定することと、 前記第１の複数の場所での前記距離値から、第２の複数
    の場所でのサーフェス法線を得ることと、 各葉サーフェスセルの前記サーフェス法線を組み合わせ
    て、葉サーフェスセルごとに、前記可視性要素の前記軸
    と前記開きとを決定することと、 前記葉サーフェスセルの前記可視性要素から、前記中間
    サーフェスセルと前記ルートサーフェスセル用の可視性
    要素を決定することとをさらに含む請求項１３記載の方
    法。
  16. 【請求項１６】 前記距離フィールドは、適応的にサン
    プリングされる請求項１３記載の方法。
  17. 【請求項１７】 前記適応的サンプリングは、前記特定
    の部分の前記サーフェスの前記法線値範囲に基く請求項
    １６記載の方法。
  18. 【請求項１８】 前記セルは、Ｎ次元である請求項１記
    載の方法。
  19. 【請求項１９】 前記セルは、立方体である請求項１記
    載の方法。
  20. 【請求項２０】 前記セルは、多面体である請求項１記
    載の方法。
  21. 【請求項２１】 前記セルは、球体である請求項１記載
    の方法。
  22. 【請求項２２】 前記セルは、直方体である請求項１記
    載の方法。
  23. 【請求項２３】 前記セルは、正方形である請求項１記
    載の方法。
  24. 【請求項２４】 前記セルは、円形である請求項１記載
    の方法。
  25. 【請求項２５】 前記セルは、長方形である請求項１記
    載の方法。
  26. 【請求項２６】 前記階層データ構造は、オクトリーで
    ある請求項１記載の方法。
  27. 【請求項２７】 前記階層データ構造は、クワッドツリ
    ーである請求項１記載の方法。
  28. 【請求項２８】 前記サーフェスの前記部分の向きをサ
    ンプリングして、法線値の範囲を決定することをさらに
    含む請求項１記載の方法。
  29. 【請求項２９】 前記サーフェスの前記部分の向きを指
    定する関数の値を求めることをさらに含む請求項１記載
    の方法。
  30. 【請求項３０】 前記グラフィックス・モデルは、前記
    サーフェスを表現する複数のレンダリング要素を含む方
    法であって、前記サーフェスのうち、前記セルで囲まれ
    た部分を表現する一組のレンダリング要素を各セルと関
    連付けることをさらに含む請求項１記載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記セルのレンダリング要素は、前記
    セルの前記可視性要素とビューイングパラメータとに応
    じて、動的に変更される請求項３０記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記変更は、前記セルにレンダリング
    要素を追加する請求項３１記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記変更は、前記セルからレンダリン
    グ要素を削除する請求項３１記載の方法。
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