JP2004521422A - テクスチャ処理方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本発明は、画面上の表示用グラフィック画像の表面テクスチャ処理に関する。より詳しくは、本発明は、表面テクスチャをグラフィック画像に貼り付けるコンパクトな方法に関する。
【背景技術】
【0002】
画面上で二次元で見る殆どの三次元コンピュータモデルの重要な機能は、適切なテクスチャマップの選択である。テクスチャマップは、色、不透明度、粗さ、陰影、透明度などの種々の表面特性の詳細を得るのに使用される。テクスチャマップは、写真または走査画像から生成されることが多い。これは、非常に大きいファイルサイズになる場合がある。
【特許文献1】英国特許出願第9926131.5号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
例えば移動電話のディスプレイ上で見るのに送信される画像のように、テクスチャマップの新しい用途では、非常に狭い帯域幅を必要とする。大きいファイルを送信するのに十分な時間がどうしてもない。本発明は、移動電話用に適した方法および装置を提供しようとする。
【0004】
前記画像が非常に大量のスペースをとることが、ディスク上の画像記憶の問題である。テクスチャ処理情報は、必要な記憶の大部分を成す。本発明は、同一ディスク上に画像をより多く記憶することを可能にする、ディスク上の画像記憶のための改良方法および装置を提供しようとする。
【0005】
限られた帯域幅または容量の状況において、本発明は、より多くの表面テクスチャを固定時間内にまたは固定帯域幅にわたって送信することができ、または固定空間に記憶することができる手段を提供しようとする。
【0006】
WWW(World Wide Web)のユーザは、納得できるもっともな理由でせっかちであることが多い。ユーザは、web(ウェブ)ページを放棄してどこか他へ行く前に、ある一定量の時間だけ待つ。テクスチャデータの高速伝送を可能にすることにより、本発明は、webページがより高速に利用可能となる手段を提供しようとする。
【0007】
一般に、本発明は、画像自体の詳細ではなく画像の概略の外観に依拠し、限られた記憶域または帯域幅に依拠するどんな用途にも当てはまる。本発明は特に、webページ上の背景画像およびスポット図形エフェクトの表示、広範囲のペイントプログラム用ペーパーテクスチャエフェクトの生成、パームトップコンピュータなどの記憶限定装置上の楽しい画像の表示、およびペインティング用の非常に大きい高解像度テクスチャの効率的な記憶および伝送に有用である。
【課題を解決するための手段】
【0008】
第1の態様によれば、本発明は、画素のテクスチャフィールドを使用するステップと、前記フィールドにおいて各画素用にランダム値を割り当てるステップと、前記画素を移動させるステップと、前記テクスチャフィールドをラップ可能なセルに分割するステップと、各画素に色を割り当てるステップとを含む、画像において表面テクスチャを生成する方法に存する。
【0009】
前記第1の態様では、各画素にランダム値を割り当てる前記ステップが前記ランダム値の粗さを制御するステップを含むことを更に規定する。
【0010】
前記第1の態様では、前記画素を移動させる前記ステップが前記画素を曲げるステップを含むことを更に規定する。
【0011】
前記第1の態様では、前記画素を移動させる前記ステップが前記該画素を歪ませるステップを含むことを更に規定する。
【0012】
前記第1の態様では、ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記ステップが前記セルの形状を選択するステップを含むことを更に規定する。
【0013】
前記第1の態様では、ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記ステップが前記セルのサイズを選択するステップを含むことを更に規定する。
【0014】
本発明の前記第1の態様では、各画素に色を割り当てる前記ステップが前記画素の位置を考慮に入れるステップを含むことを更に規定する。
【0015】
本発明の前記第1の態様では、各画素に色を割り当てる前記ステップが前記画素の移動を考慮に入れるステップを含むことを更に規定する。
【0016】
本発明の前記第1の態様では、各画素に色を割り当てる前記ステップが色の選択された範囲内から割り当てを行うステップを含むことを更に規定する。
【0017】
本発明の前記第1の態様では、前記表面テクスチャを生成するコンピュータプログラムの使用を更に規定する。
【0018】
本発明の前記第1の態様では、前記表面テクスチャを生成するテクスチャデータストリングの使用を更に規定する。
【0019】
第2の態様によれば、本発明は、前記第1の態様の方法によって動作する装置に存する。
【0020】
第3の態様によれば、本発明は、前記第1の態様に従って動作するコンピュータプログラムに存する。
【0021】
第4の態様によれば、本発明は、前記コンピュータプログラムのコピーを有するメモリ素子に存する。
【0022】
第5の態様によれば、本発明は、テクスチャストリングメッセージに存する。
【0023】
第6の態様によれば、本発明は、前記第1の態様に従って動作するようにするプログラムを含むコンピュータ装置に存する。
【0024】
第7の態様によれば、本発明は、テクスチャデータストリングを生成するように動作するコンピュータに存する。
【0025】
本発明を、下記により例をとって更に説明し、下記の添付図面と共に解釈する。
【発明を実施するための最良の形態】
【0026】
本発明を適用できる状況の1つを示す図1に注目されたい。コンピュータとしてここに示す画像生成源10は、画像データを電話網12に送信し、次に画像データを移動電話網14に送信してから、前記画像生成源10から前記データにより描写される画像18を表示する移動電話16に送信する。本発明の目的は、非常に少量の画像データに対して広範囲の表面テクスチャを有することができる画像18を提供することにある。
【0027】
図2A〜図2Eは、表面テクスチャ生成処理の起点を示す。テクスチャ20を設ける。この場合、前記テクスチャ20は正方形である。一般に、これは、長方形であり、最終テクスチャと同じ高さおよび幅である。
【0028】
前記テクスチャ20をセル22に分割する。前記セル22は、前記テクスチャ20において規則正しいパターンを成し、「ラッピング」の特性を有する。即ち、比喩的に言えば、上端エッジ24をラップして下端エッジ26をつなぐと、セル22の前記パターンは連続的である。同様に、右エッジ28を左エッジ30にラップすると、セル22の前記パターンもまた連続的である。
【0029】
異なる種類のセル22は可能である。図2Aは、「織り」と呼ばれるセルのパターンを示す。図2Bは、「煉瓦」と呼ばれるセルのパターンを示す。図2Cは、「長方形」と呼ばれるセルのパターンを示す。図2Dは、前記テクスチャ20において「六角形」セル22を示す。図2Eは、「リング」のセル22のパターンを示す。
【0030】
より詳細にラッピング機能を示す図3Aに注目されたい。図3Aは前記六角形セル22のテクスチャ20を示し、真下に、図3Bにおいて5つのテクスチャ20のモザイクは、前記六角形セル22が前記テクスチャのあらゆるエッジ24、26、28、30で連続パターンを形成する方法を示す。この場合、六角形セル22は、完全なモザイクを形成する。
【0031】
図4Aおよび図4Bは、図3Aおよび図3Bと同じ処理を示し、今回、別の方法で図2Eに示す前記「リング」セル22を使用している。この場合、前記リングは、前記エッジ24、26、28、30で単に一致しており、古典的な意味でモザイクを形成していない。図4Aおよび図4Bは、「ラッピング」処理のラップ可能性の本質が前記エッジ24、26、28、30を越えて一致していることに依存することを示す。
【0032】
テクスチャ処理されるべき表面をテクスチャ20で覆う。種々の型のテクスチャ20のうち1つを選択する。単純であるセル22型を、数学的アルゴリズムにより生成するか、またはほとんどメモリを使用しないで単に記憶および検索することができる。セル22型のうち1つを選択する。
【0033】
図5は、セル22がオブジェクトを覆うことができる1つの可能な方法を示す。この例で七角形として大体表されるオブジェクト32は、少なくともそのエッジまで単一のテクスチャ20のセル22の配列で覆われる。前記セル22は、(前記オブジェクト32のエッジでトリミングされた)前記オブジェクト32の単にエッジまで完成画像で目に見える。しかし、この条件を満たすことができるようにある程度の重複がなければならない。実際には、前記テクスチャが平面全体にわたって何回も無限に繰り返すと仮定する。あるいは、当業界で既知の方法で、前記テクスチャ20を前記オブジェクトの周りに「ラップ」したり、前記オブジェクトに「投影」したりすることもできる。
【0034】
前記オブジェクト32は、例えば同一出願人により1999年11月5日に出願された(特許文献1)「画像強調」(但し、これに制約されない)により生成される画像の一部である、二次元面、または三次元面の二次元投影である。
【0035】
任意の他の手段により生成される任意の他のオブジェクト32は、本発明の主題である。必要なことは、前記オブジェクト32がテクスチャを受け入れ可能な表面を有することである。
【0036】
図6は、テクスチャ20を示す。前記テクスチャ20は、間隔を置いた複数の画素34(ここでは実際よりも間隔が広くかつ数が少なく示してある)を含み、各々が前記テクスチャ20内にそれ自体の座標を有する。例として、図6に示す個々のm番目の画素34mは、そのXおよびY座標X(m)、Y(m)を有する。本発明の主題、テクスチャ処理は、事実上、画素座標X(m)、Y(m)から新しい位置および色値へのマッピングである。
【0037】
図7は、図6に別の方法で示すような個々の前記画素34の区分の投影図である。XY平面が前記画素34の平面であるように置かれた1組の軸36を示し、前記軸36はZ=0で平面上に位置する。また、値Z=−0.5に位置する下限の平面38および値Z=+0.5に位置する上限の平面40も示す。テクスチャ処理操作における第1の動作は、番号を前記画素34の各々に割り当てることである。割り当てられた番号を、前記軸36上のZ値として図8に比喩的な方法で示す。その割り当てられた値によりZ軸に沿って移された各画素34を示す。
【0038】
図8A〜図8Dは画素34へのZ値の割り当てにおける連続的な段階を示し、図8Eは割り当て処理のフローチャートを示す。
【0039】
図8A〜図8Dに注目されたい。プラズマフィールドとして知られている1組の値を生成する擬似ランダム方法を用いて、値を各画素34に割り当てる。シード番号を選択し、粗さ値を選択する。前記シード番号は、必要に応じて擬似ランダム値を供給する擬似乱数生成処理に適用される。最初に、−0.5と+0.5との間の擬似ランダム値を、前記プラズマフィールドにおいて各々の隅の画素34’に割り当て、1/2の初期ステップ値を割り当てる。
【0040】
−0.5と+0.5との間の3つの擬似ランダム値P、QおよびRを、それらの和が0であるように選択する。
【0041】
上端エッジに沿った中間点画素34’’を選択し、現在ステップ値を掛けられた前記選択擬似ランダム値Pに加算される、隣接する隅の画素34’の2つの値の平均である値を割り当てる。
【0042】
左エッジに沿った中間点画素34’’’を選択し、現在ステップ値を掛けられた前記選択擬似ランダム値Qに加算される、隣接する隅の画素の2つの値の平均である値を割り当てる。
【0043】
中心画素34’’’’では、現在ステップ値を掛けられた前記選択擬似ランダム値Rに加算される、四隅の画素の平均である値を割り当てる。
【0044】
次に、前記フィールドを4つのより小さい正方形、各々半分のサイズに分割し、前記ステップ値を半分にし、次いで、前記フィールドにおける全画素34に値が割り当てられるまで新しい擬似ランダム値P’、Q’およびR’の選択から開始して各々の小さい正方形で前記処理を繰り返す。
【0045】
割り当てられた粗さを用いて、隅の画素34’にそれらの初期擬似ランダム値が与えられる初期ステップを修正する。前記粗さがゼロでない場合、このステップを多数の以後の段階で前記小さい正方形に適用し、その数は粗さ値で決まる。従って、ユーザは、テクスチャに関する第2の機能を選択することができる。
【0046】
Z値割り当て処理のフローチャートを示す図8Eに注目されたい。入口11から、準備操作13では、シード番号を擬似乱数生成器に入れ、前記擬似乱数生成器を初期化し、粗さ値を設定する。その後、隅テスト15では、隅の画素34’が互いに接触しているかを確認する。これにより、前記処理の終わりを合図する。前記画素が接触している場合、割り当て操作は戻り17に出て、前記画素が接触していない場合、粗さテスト19では、粗さが適用されるべきであるかを確認する。粗さが適用される場合、粗さ操作21では、ランダム値を隅の画素34’に割り当てる。前記粗さテスト19と前記粗さ操作21の両方は、値をエッジ中心画素34’’、34’’’に割り当てるエッジ中心操作23、その後、値を中心画素34’’’’に割り当てる中心画素操作25に制御を渡す。次に、分割操作27では、前記フィールドを4つの等しい領域に分割する。繰返し操作29では、前記フィールド全体が覆われており、各画素34にZ値が割り当てられていることを前記隅テスト15が検出するまで、各々の小さい領域に対して前記処理を繰り返す。
【0047】
図9A〜図9Fは、最終画像上の粗さのエフェクトを示す。図9Aでは、粗さ値を0に設定し、前記画像が実質的に平滑である。図9Bでは、粗さ値を1に設定し、前記画像が詳細に少し細かくなる。図9C、図9D、図9Eおよび図9Fは、2、3、4および5のそれぞれの粗さ値を有する。前記最終画像上のエフェクトは、前記図から明らかである。図9Aは例えば1枚のサテン織物上に現れることもある表面を示すが、一方、図9Fは紙やすりに似ている。テクスチャ20上で同じ組の画素34上の粗さ値を変えるだけで、同じ擬似乱数生成器シード番号を用いて、これらの異なるエフェクトをすべて実現することができる。
【0048】
テクスチャ形成操作における次の動作は、「曲がり」である。曲がりは、テクスチャの大規模な変形である。その曲がりを用いて、前記最終画像において制御された曲線、ジグザグ形および波形を生成することができる。テクスチャ内の各軸X、Yに関して、曲がり関数がユーザにより規定される。あらゆるX座標に関して、Y曲がりは、適用されるべきオフセットをY座標に戻す。同様に、あらゆるY座標に関して、X曲がり関数は、適用されるべきオフセットをX座標に戻す。
【0049】
前記曲がり関数は、曲線上の点を表す値a、bの対のリストにより規定される。
【0050】
図10Aは、曲がりで使用される直線補間を示す。テクスチャ設計者により選択される、曲がり曲線の点42を、制御アイコン44上の別々の位置として示す。この例において、平滑オプションは選択されていない。従って、前記点42の間の補間は直線的である。ディスプレイ46は、直線の線分を含む得られた曲がり関数を示す。
【0051】
図10Bは、図10Aに示すような、同じ組の点42を示すが、平滑オプション48が選択されている。前記ディスプレイ46上の曲線は今、鋭い角度または直線なしで前記点42の間で平滑に補間している。
【0052】
第1に、図10Bで使用される平滑関数は、エルミートスプライン曲線である。これは、本発明で使用可能な多くの平滑関数のうちのほんの1つである。例えば、ベジェ関数またはベジェスプラインを同様に使用することもできる。当業者は、この目的を満たすことができる多数の他の関数を知っている。
【0053】
図11A〜図11Eは、種々の曲がり関数のエフェクトの例を示す。図11Aは、エフェクトを分かり易くするために格子じま模様として塗られた初期未曲がりセルを示す。
【0054】
図11Bは、X軸における直線曲がりを示す。図11Cは、X軸における平滑曲がりを示す。図11Dは、Y軸における平滑曲がりを示す。図11Eは、X軸およびY軸における同時平滑曲がりを示す。
【0055】
従って、テクスチャ設計者は、更なるエフェクトをテクスチャに追加することができる。テクスチャを曲げるために、前記設計者は、点42および直線または平滑オプションを選択して所望のエフェクトを実現する。
【0056】
必要ならばテクスチャ設計における次の段階では、前記テクスチャ設計者が歪みを加えることができる。可変量の擬似ランダム歪みをテクスチャに加えることができる。これを用いて、単純な正方形格子などの規則正しいセルパターンを、多分ワニ皮上の鱗に似た一層「有機的」に見えるものに変えることができる。
【0057】
図12は、テクスチャ20を曲げる方法を示すフローチャートである。(図9および図10から)曲がり曲線点42がテクスチャ設計者により入力され、補間の好適な方法が選択される第1の操作52への入口50がある。その後、第2の操作54では、補間を実行して、(図9および図10のディスプレイ46上に見られるような)曲線を生成する。
【0058】
次に、第3の操作56では、前記テクスチャ20における第1の画素34を選択する。次に、第4の操作58では、y曲がり係数を見付ける。これを行うために、処理されている前記画素34のX値において前記第2の操作54で生成された前記曲線に進む。後の操作で使用される「warp(y)」値は、前記画素34のX値での前記曲線の値である。
【0059】
次いで、第5の操作60では、x曲がり係数を見付ける。これを行うために、前記第2の操作54で生成された前記補間曲線を参照する。処理されている前記画素34のY値を選択し、前記曲線上のX座標の値をとる。これは、x曲がり係数「warp(x)」である。
【0060】
次いで、第6の操作62では、前記画素34のX座標とy曲がり係数warp(y)の積に前記画素34のX座標を加算することにより画素34 w(x)の曲がりx位置を計算する。次いで、第7の操作64では、処理されている画素のY座標とx曲がり係数warp(x)の積に処理されている画素34のY座標を加算することにより画素34 w(y)の曲がりy位置を計算する。その後、第1のテスト66では、前記テクスチャ20における最後の画素34が処理されているかを確認する。それが処理されている場合、ルーチンは出口68に進む。それが処理されていない場合、制御は、前記テクスチャ20における次の画素34を選択して制御を前記第4の操作58に渡す第8の操作70に進む。このようにして、前記画素34のすべてが処理されるまでセル22における各画素34を同様に処理する。
【0061】
図13は、歪みをテクスチャ20に加える処理のフローチャートである。入口72から、第9の操作74では、前記テクスチャ20における第1の画素34を選択する。歪み処理が選択する画素34の座標は、図12の処理の起点を成す画素34の初期座標X、Yではなく、むしろ図12の曲がり処理からの曲がりXおよびY座標、即ちW(x)、W(y)である。曲がりがない場合、前記画素34の座標は、X、Yのままである。
【0062】
次に、曲がりが行われないと、これらはW(x)、W(y)の値である。
【0063】
その後、第10の操作76では、初期プラズマフィールドに進み、処理されている画素34に割り当てられたZ値(図8参照)の1/4だけY方向に、曲がり座標W(x)、W(y)からずらされた画素34でZ値(図8参照)を読取る。これにより、X歪み係数f(x)が生成される。
【0064】
次いで、第11の操作78では、処理されている画素に割り当てられたZ値の1/2だけY方向に、処理されている画素34からずらされた画素34のZ値を読取る(図8参照)。
【0065】
次いで、第12の操作80では、幅歪み係数D(w)を選択する。同様に、第13の操作82では、高さ歪み係数D(h)を選択する。前記歪み係数D(w)、D(h)は両方とも、最終テクスチャへの別の入力変数としてテクスチャ設計者により与えられる。
【0066】
その後、第14の操作84では、前記第10の操作76で求められた前記X歪み係数f(x)および前記第12の操作80で選択された前記幅歪み係数D(w)の積と曲がりX座標W(x)とを合計することにより歪みX値d(x)を計算する。次いで、第15の操作86では、前記第11の操作78で求められた前記Y歪み係数f(y)および前記第13の操作82で選択された前記高さ歪み係数D(h)の積と処理されている前記画素34の曲がりY座標W(y)とを合計することにより歪みY値d(y)を計算する。次いで、第2のテスト88では、前記テクスチャ20における最後の画素34が処理されているかを確認する。前記テクスチャ20における全画素34が処理されている場合、歪み処理は出口90に進む。最後の画素34が処理されていない場合、第16の操作92では、処理されるべき次の画素34を選択し、前記第10の操作76に制御を渡す。このようにして、前記テクスチャ20全体が完了するまで前記テクスチャ20における前記画素34のすべてを1つずつ処理する。
【0067】
図14A〜図14Fは、目に見えるエフェクトを分かり易くするために単純な正方形セル22のパターン上の異なる程度の歪みの例を示す。図14Aは、曲がりまたは歪みがないテクスチャ20を示す。図14Bは、僅かな歪みを有する図14Aの格子を示す。図14Cは、図14Bよりも少し大きい歪みを有する図14Aの格子を示す。図14Dは、かなりの程度の歪みを有する図14Aの格子を示す。図14Eは、多量の歪みを有する図14Aの格子を示す。図14Fは、最大歪みを有する図14Aの格子を示す。図14Aの前記テクスチャ20における正方形セル22の規則的な格子パターンは、歪みが図14Fの程度に至るまでに、目に対して規則的よりはむしろ無秩序であるように見える外観に達している。図14Fに示すこのようなパターンは、大理石のような材料の表面を真似ている。
【0068】
図15は、テクスチャの処理における次の動作のフローチャートである。図13に記載の歪み動作を実行したが、更なる処理が行われるように前記画素34のすべてが移動した場所を見つけ出すことが今から必要になる。入口94から、第17の操作96では、図13に示す前記操作からの歪み出力D(x)、D(y)に従って第1の画素34を選択する。次に、第18の操作98では、その画素が動き回っている以上、どのセル22が監視下の前記画素34を実際に占めるかを計算する。前記セル22の形状およびサイズは、テクスチャ設計者により選択される。加えられる任意の曲がりおよび歪みにより前記画素34が移動されている歪み座標d(x)、d(y)を分析する。曲がりまたは歪みが加えられていない場合、当然、前記画素34はその元の位置X、Yにとどまる。テクスチャ処理の設計者は、図2に示す種々の型のセルを選択することができる。前記セル22の幅および高さは、前記設計者により指定され、整数のセル22が画像全体にわたり沿って適合するようにタイル可能性を与えるのに通常拘束される。選択されたセル22の境界線を用いて、前記画素34を特定のセル22に割り当てる。また、前記セル22内の前記画素34の位置を使用して、図18に示すようなXオフセット134およびYオフセット136の値を決める。
【0069】
第3のテスト100では、最後の画素34が処理されているかを確認する。その画素が処理されている場合、動作は出口102に進む。その画素が処理されていない場合、第19の操作104では、次の画素34を選択し、前記第18の操作98に制御を戻す。このようにして、前記画素34のすべてを処理してセル22に割り当てる。
【0070】
テクスチャ20に色を付ける第1の段階を示す図16に注目されたい。入口106から、第20の操作108では、第1の重み関数「aweigh」および第2の重み関数「bweigh」を選択する。これらは、「画素ベクトル」の特性を用いた乗算係数の組である。これらは、図17について後述のように、各画素34に関する色値の計算に役立つように使用される。
【0071】
次に、第21の操作110では、テクスチャにおける第1の画素34を選択する。次いで、第22の操作112では、次式に従って第1の色値Aを計算する。
〔数式1〕
A=0.5+sum(aweigh{i}*value{i})/sum(abs(aweigh{i}))
【0072】
「abs」は、aweigh{i}の絶対値である。value{i}は、図17で説明される。sumは、処理されている画素に関する画素ベクトルにわたって取得される。その後、第23の操作114では、前記第23の操作114のボックスに示す式に従って第2の色値Bを計算する。
〔数式2〕
B=0.5+sum(bweigh{i}*value{i})/sum(abs(bweigh{i}))
【0073】
第4のテスト116では、最後の画素34が処理されているかを確認する。その画素が処理されていない場合、第24の操作118では、前記テクスチャ20における次の画素34を選択し、前記画素34のすべてを同様に処理できるように前記第22の操作112に制御を戻す。最後の画素34が処理されていることを前記第4のテスト116が見付けた場合、処理は出口122に進む。このようにして、A値およびB値を前記テクスチャ20における各画素34に割り当てる。
【0074】
ところで、図16の前記第22の操作112および前記第23の操作114に示す前記式における要素を表形式で示す図17に注目されたい。前記第22の操作112における前記式のみ説明しているけれども、前記第23の操作114における前記式は、異なる重み表bweighを使用する点を除いて丁度同じように動作するものとする。
【0075】
第1の列124は、テクスチャ20における各画素34を特徴づけるのに使用されるベクトル{i}を構成する要素を示す。第2の列126は、前記要素a1〜a16の各々が前記第1の列124における16個の別々の要素のうち1つに対応するaweigh重み関数を示す。第3の列128は、前記第1の列124に前記第2の列126を掛けた結果を示す。各要素x、y等に前記第2の列におけるその各々の係数a1、a2等を掛けて、前記第3の列128における対応する結果を生成する。最後に、各画素34に関して、前記第22の操作112および前記第23の操作114における前記式に現れる項を生成する。value{i}は、前記第1の列124における各要素の値である。aweigh{i}は、前記第3の列128における各要素の値である。前記第2の列126における特定の係数a1〜a16は、テクスチャを生成する場合にユーザにより選択可能であり、または固定値であることもできる。必ず、画像を再構成する場合、前記係数は、その生成に使用される同じ値でなければならない。前記aweigh重み関数は、前記bweigh重み関数において対応する位置に現れるものと比べて異なる係数a1〜a16を有する。例えば、下記の通りである。
〔数式3〕
sum(aweigh{i}*value{i})=[(x*a1)*(x)+(y*a2)*(y)+...+(pixelrand*a16)*(pixelrand)]
【0076】
図17の前記第1の列124に示す要素の一部を説明する図18に注目されたい。
【0077】
原点130を、テクスチャ20上にその隅の1つで示す。セル22’の1つにおける画素起点132は、第1および第2の矢印134、136で示すように前記セル22’のエッジから測定されたそのXオフセットおよびYオフセットを有する。従って、前記XオフセットおよびYオフセットは、その特定のセル22’内の前記画素起点132の座標である。
【0078】
曲がり位置138は、前記テクスチャ20の前記原点130から測定された座標w(x)、w(y)を有する。前記曲がり位置138は、図10に示す曲がり関数が適用された後に前記起点132が終わる場所である。同様に、前記曲がり位置138から離れて歪まされている画素34が到達する曲がりおよび歪み位置140も、前記テクスチャ20の前記原点130から測定された座標d(x)およびd(y)を有する。
【0079】
図17の前記第1の列124における用語radialを説明する図19に注目されたい。線をセル22の中心142から画素34の位置に引いて、前記セル22と境界を接する楕円144と交差する。この楕円は、境界を接する前記セルと同じ幅と高さの比を有する。正方形セルの場合、前記楕円は、等しい幅および高さを有し、従って円である。前記線を尺度として使用し、値0を前記セル22の中心142に与え、値1を前記楕円144との交差点146に割り当てる。次に、値「radial」は、前記画素34の座標で占有される前記線上の比例点である。図示の例では、「radial」は約0.25の値を有することが分かる。「radialの前記値」は、常に1未満である。
【0080】
図20は、図17の前記第1の列124にも示す用語「edgewards」を説明する。前記楕円144まで延在している、前記セル22の中心142から前記画素34への前記線の代わりに、前記線をセルエッジ交差点148で終端させる。もう一度、前記セル22のエッジへの前記線を尺度として使用し、値0をセル22の中心に割り当て、値1を前記セルエッジ交差点148に割り当てる。前記線に沿った前記画素34の比例位置は、値「edgewards」を与える。図示の例では、「edgewards」の値は約0.5である。「edgewards」の値は、常に1未満である。
【0081】
また、「edgewards」および「radial」を生成するのに使用された前記線とX軸との間の単なる角度である用語「angle」を図20に示す。同様に、用語「cellplasma」は、セル22の中心でのプラズマフィールドのZ値(図8参照)である。「pixelplasma」は、図20における符号150で示す点d(x)、d(y)でのプラズマフィールド(図8に示すようなZ値)上の前記画素34の値である。同様に、「pixelplasma2」は、点d(x)、((z/2)−d(y))(但し、zはd(x)、d(y)で得られるz値である)でのプラズマフィールドの値である。
【0082】
図17の前記第1の列124で使用される用語「cellrand」は、セル座標から得られる擬似ランダム値である。xoffsetおよびyoffsetが測定される前記セル22の隅は、前記セル22の前記テクスチャ20内の座標を与える。前記セル座標は、擬似乱数生成器用のシードとして使用される。前記擬似乱数生成器の結果が、「cellrand」である。
【0083】
用語「pixelrand」は、画素34(x、y)の座標から得られる擬似ランダム値であり、再度、画素34の座標(x、y)がシードである擬似乱数である。
【0084】
図17の前記第1の列124における各々の値は、0と1との間にあるように調整される。従って、前記第22の操作112および前記第23の操作114で使用される前記式は常に、0と1との間の値を生じる。前記A値および前記B値は、個々の画素に色をつける色座標を表す。
【0085】
前記AおよびB値を、図10に示すものと同様な曲がり関数を使用することにより更に処理することができる。
【0086】
A色値およびB色値を用いて各画素34の色を決める図21に注目されたい。テクスチャ設計者は、単位正方形52の隅を表す4色C1、C2、C3およびC4を選択する。この場合、前記色C1〜C4は、それらの色を識別する24桁の2進数字で指定される。どの色C1〜C4が選択正方形152のどの隅になるかは、全く前記テクスチャ設計者の責任である。前記テクスチャ設計者は、隅のいずれかを占める任意の色を指定することができる。
【0087】
画素色選択正方形152は、前記隅の色C1〜C4から利用できる異なる混合色相および彩度のすべてのフィールドを満たすと想像可能である。前記選択正方形の辺の1つは目盛り0〜1として較正され、これはA色選択値に関する選択の軸である。同様に、前記正方形の隣りの辺も0〜1に較正され、これはB色値に関する選択軸として使用される。特定の画素34に関するAおよびBの値が何でも、対応する色を、座標A、Bで前記選択正方形152から選択し、完成テクスチャにおいてその画素34に塗る。
【0088】
使用時、テクスチャ設計者は、テクスチャの満足な画像が求められるまで、ここに前述した変数のすべてを調整することによりテクスチャを生成する。次に、これを伸ばして、ゴムシートを伸ばして適合させるような方法でオブジェクト32(図7)に適合させる。例えば、球に関して、テクスチャ20を周りにラップして表面を包むこともできる。同様に、テクスチャ処理すべき表面上へのスライドプロジェクタのような方法で前記テクスチャ20を投影することもできる。それを置いてトリミングすることもできる。テクスチャを表面上にマッピングする多くの他の方法は、当業者に知られている。
【0089】
図22A〜図22Lは、実現可能な異なるテクスチャを示す。前記図は白黒であるので、色に富む変化を表すことは不可能である。それは、想像力を働かせる必要がある。
【0090】
図22Aは煉瓦造り壁によく似ている。図22Bは織物である。図22Cはピンク花崗岩である。図22Dはブルー大理石である。図22Eはめっき鋼である。図22Fは蛇皮である。図22Gは豹皮である。図22Hは夜明けの空の描写である。図22Iは枝編み細工である。図22Jは松の木目である。図22Kはコルクタイルである。図22Lはリノリウムタイルである。利用できる変数および使用される技法を用いて、異なるテクスチャを実現可能であることが分かる。
【0091】
図23は、図1に示す前記画像生成源10の動作のフローチャートである。前記画像生成源10は、画像の描写を送信できるコンピュータ、URL、ISPまたは任意の他の装置であってもよい。
【0092】
入口154から、第26の操作156では、前記移動電話16またはテクスチャプログラムを装置に記憶するか否かを判定するのに前記画像を受信すべき任意の他の装置を前記画像生成源10に呼掛けさせる。前記画像を受信すべき前記装置から応答を受信した時に前記プログラムが存在することを第5のテスト158が検出した場合、操作は出口160に進む。前記画像を受信すべき前記装置に前記テクスチャプログラムが存在しないことを前記第5のテスト158が検出した場合、第27の操作162では、前記装置16がテクスチャを解釈できるように前記装置16へ前記テクスチャプログラムを前記画像生成源10に送信させる。
【0093】
一旦前記テクスチャプログラムが前記装置内に存在すると、図23に示す操作は出口160に進む。
【0094】
図24は、画像を装置16に送信する場合、前記画像生成源10の動作を示す。入口164から、第28の操作166では、まず、前記画像を表示すべき移動電話、コンピュータまたは他の装置に前記画像を送信する。その後、第29の操作168では、前記画像を生成すべき移動電話16またはコンピュータまたは他の装置にテクスチャストリングを前記画像生成源10に送信させる。後述するように、前記テクスチャストリングは、既知の順序に、テクスチャを決める選択可能な全変数の単純連結である。
【0095】
一旦前記テクスチャストリングが前記移動電話またはコンピュータに送信されると、この操作は出口170に進む。
【0096】
画像を再生成すべき移動電話16、コンピュータまたは他の装置の動作を示す図25に注目されたい。
【0097】
入口172から、第30の操作174では、テクスチャ処理されるべき三次元オブジェクトをメモリから検索する、または前記画像生成源10などの外部源から三次元オブジェクトを受信する。次に、第31の操作176では、三次元オブジェクトに貼り付けられるべきテクスチャを規定するテクスチャストリングを、メモリから検索する、または前記画像生成源10などの外部源から受信する。次いで、第32の操作178では、所要のテクスチャを規定する連結変数を含む前記テクスチャストリングを受信または検索すると、前記オブジェクトに貼り付けるためのそのテクスチャを生成する。次いで、第33の操作180では、当業界で既知の投影、ラッピングまたは任意の他の技法により表面テクスチャを前記オブジェクトに貼り付ける。その後、前記第33の操作180は出口182に進む。
【0098】
テクスチャを使用できる種々の方法を示す図26に注目されたい。前記画像生成源10は、表面テクスチャをオブジェクト上に与えるのに使用するためにテクスチャプログラムおよびテクスチャストリングをハードディスクなどのディスクデータ記憶装置184に記憶または検索することができる。同様に、前記テクスチャプログラムおよびテクスチャストリングを、フレキシブルディスクなどの取外し可能媒体186、事前記録または書換え可能コンパクトディスク188、固定または取外し可能磁気テープ190に、または揮発性や不揮発性レコードを記憶できるRAM、ROM、消去再書込みROMまたは任意の他の電子や物理装置であってもよいメモリ192に記憶および検索することができる。
【0099】
同様に、前記画像生成源10は、前述のような電気通信網またはインターネットサービスまたは電話システムを介して移動電話16または遠隔コンピュータ端末196などの遠隔装置におよび同遠隔装置からメッセージ194を送信する。前記画像生成源10からの前記メッセージは、テクスチャストリング、時々テクスチャプログラムを含む。
【0100】
図27は、前記画像生成源10により前記装置16、194に送信される、またはテクスチャの再構成のためにメモリ184、186、188、190、192から記憶および検索される2進ワードまたは2進数字の直列連結、テクスチャストリングを示す。ここで要素を特定の順序で与えるけれども、異なる順序を本発明の範囲内で割り当て、ある要素を省略し、新しい要素を追加することができるものとする。
【0101】
第1の要素200は、図8に示すように各画素34に関してz値を生成する前記擬似乱数生成器にシードを伝達する。第2の要素202は、図9に関して説明した粗さ値を含む。
【0102】
第3の要素204は、図9および図10に示す曲がり関数点の座標を含む。第4の要素206は、図9および図10に関連して説明したように平滑または直線補間を選択する曲がり特性を伝達する。
【0103】
第5の要素208は、図13に関して説明した前記幅歪み係数(Dw)を含む。第6の要素210は、図13に関して同様に説明した前記高さ歪み係数(Dh)を含む。
【0104】
第7の要素212は、図2A〜図2Eに示すようなセルスタイルを選択するデータを含む。第8の要素214は、セルサイズを決める情報を含む。第9の要素216は、図16に関して説明したように、前記第1の重み関数aweighの指示またはaweighの代わりに使用する別の重み関数の値を含む。第10の要素218は、前記第2の重み関数bweighの指示またはその代わりに使用すべき第2の重み関数の値を伝達する。これも、図16に関して説明してある。第11の要素220は、図21に示す前記選択正方形152の第1の隅で使用すべき前記色C1を含む。第12の要素222は、前記選択正方形152の第2の隅で使用すべき第2の色C2の指示を含む。第13の要素224は、前記選択正方形152の第3の隅で使用すべき第3の色C3の指示を含む。第14の要素226は、前記選択正方形152の第4の隅で使用すべき第4の色C4の指示を含む。最後に、オプションとして、第15の要素228は、上記要素で規定されるテクスチャをどのオブジェクトに貼り付けるべきかについての指示を含む。
【0105】
適切に搬送波を用いてまたは搬送波を用いずに電波によってまたは電話線を通ってテクスチャストリング198を直列データストリームとして送信することもできる。また、それを一連の並列ワードとして送信および記憶することもできる。
【0106】
この少量のデータは、複雑なテクスチャを生成するのに十分であり、速度、帯域幅および記憶において利点を呈する。また、テクスチャプログラムが小さくて速く、移動電話およびパームトップコンピュータなどの低容量装置での使用に適するようにするという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【0107】
【図1】本発明の好適な実施形態を使用する一般的な状況の略図を示す。
【図2A】本発明で使用される、スタイルのセルを有するテクスチャの例を示す。
【図2B】本発明で使用される、スタイルのセルを有するテクスチャの例を示す。
【図2C】本発明で使用される、スタイルのセルを有するテクスチャの例を示す。
【図2D】本発明で使用される、スタイルのセルを有するテクスチャの例を示す。
【図2E】本発明で使用される、スタイルのセルを有するテクスチャの例を示す。
【図3A】この場合、モザイクセルを示す、図1のテクスチャのラッピング機能を示す。
【図3B】この場合、モザイクセルを示す、図1のテクスチャのラッピング機能を示す。
【図4A】一致セルを用いた図1のテクスチャのラッピングを示す。
【図4B】一致セルを用いた図1のテクスチャのラッピングを示す。
【図5】テクスチャのセルに関して表面テクスチャで覆われるべきオブジェクトを示す。
【図6】テクスチャ内の個々の画素を示す。
【図7】ランダム化処理の前の個々の画素を示す。
【図8A】前記ランダム化処理を示す投影図である。
【図8B】前記ランダム化処理を示す投影図である。
【図8C】前記ランダム化処理を示す投影図である。
【図8D】前記ランダム化処理を示す投影図である。
【図8E】前記ランダム化処理のフローチャートである。
【図9A】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図9B】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図9C】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図9D】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図9E】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図9F】本発明を用いて実現可能な程度の粗さを示す。
【図10A】曲がり処理で使用される直線補間法を示す。
【図10B】曲がり処理で使用される平滑補間法を示す。
【図11A】曲がりで実現可能なエフェクトの例を示す。
【図11B】曲がりで実現可能なエフェクトの例を示す。
【図11C】曲がりで実現可能なエフェクトの例を示す。
【図11D】曲がりで実現可能なエフェクトの例を示す。
【図11E】曲がりで実現可能なエフェクトの例を示す。
【図12】曲がりを実現する方法を示すフローチャートである。
【図13】歪みを実現する方法を示すフローチャートである。
【図14A】曲がりのエフェクトを示す。
【図14B】曲がりのエフェクトを示す。
【図14C】曲がりのエフェクトを示す。
【図14D】曲がりのエフェクトを示す。
【図14E】曲がりのエフェクトを示す。
【図14F】曲がりのエフェクトを示す。
【図15】画素をセルに割り当てる方法を示す。
【図16】重み関数を色選択用の画素特性に適用する方法を示す。
【図17】一般に、図16の前記重み関数をそれに関する式で実際に適用する方法を示す。
【図18】図17に関して使用される一部の画素特性の意味を示す図である。
【図19】図17における用語「radial」の意味を示す図である。
【図20】図17に示す用語「edgewards」、「angle」、「cell plasma」、「pixel plasma」および「pixel plasma 2」の意味を示す図である。
【図21】図16の前記フローチャートに従って得られる色値を適用して最終テクスチャにおける画素の色を選択する方法を示す図を示す。
【図22A】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22B】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22C】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22D】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22E】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22F】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22G】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22H】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22I】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22J】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22K】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図22L】本発明を用いて実現可能なテクスチャ処理エフェクトを示す。
【図23】たとえ受信装置がテクスチャプログラムをまだ処理していなくても図1の画像生成源がテクスチャプログラムのコピーを受信装置に与える方法を示すフローチャートである。
【図24】テクスチャを生成および表示すべき装置にテクスチャ情報を伝達する方法を示す。
【図25】テクスチャ画像を表示すべき装置がそのエフェクトを実現する方法を示すフローチャートである。
【図26】本発明の方法およびテクスチャ処理情報を送信および/または記憶できる種々の方法を示す略図である。
【図27】テクスチャを内部で生成して表示できるように受信装置に送信可能な一連の2進数字、テクスチャストリングの例である。
Claims (27)
- 画素のテクスチャフィールドを使用するステップと、前記フィールドにおいて各々の前記画素用にランダム値を割り当てるステップと、前記画素を移動させるステップと、ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割するステップと、各々の前記画素に色を割り当てるステップとを含む、画像において表面テクスチャを生成する方法。
- 各画素にランダム値を割り当てる前記ステップが、前記ランダム値の粗さを制御するステップを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記画素を移動させる前記ステップが、前記画素を曲げるステップを含む、請求項1〜2のいずれか一項に記載の方法。
- 前記画素を移動させる前記ステップが、前記画素を歪ませるステップを含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
- ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記ステップが、前記セルの形状を選択するステップを含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
- ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記ステップが、前記セルのサイズを選択するステップを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 各画素に色を割り当てる前記ステップが、前記画素の位置を考慮に入れるステップを含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法。
- 各画素に色を割り当てる前記ステップが、前記画素の移動を考慮に入れるステップを含む、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
- 各画素に色を割り当てる前記ステップが、色の選択された範囲内から割り当てを行うステップを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
- 前記表面テクスチャを生成するコンピュータプログラムの使用を含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
- 前記表面テクスチャを生成するテクスチャデータストリングの使用を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の方法。
- 画素のテクスチャフィールドを生成する手段と、前記フィールドにおいて各画素用にランダム値を割り当てる手段と、前記画素を移動させる手段と、ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する手段と、各画素に色を割り当てる手段とを含む、画像において表面テクスチャを生成する装置。
- 各画素にランダム値を割り当てる前記手段が、前記ランダム値の粗さを制御する手段を含む、請求項12に記載の装置。
- 前記画素を移動させる前記手段が、前記画素を曲げる手段を含む、請求項12〜13のいずれか一項に記載の装置。
- 前記画素を移動させる前記手段が、前記画素を歪ませる手段を含む、請求項12〜14のいずれか一項に記載の装置。
- ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記手段が、前記セルの形状を選択する手段を含む、請求項12〜15のいずれか一項に記載の装置。
- ラップ可能なセルに前記テクスチャフィールドを分割する前記手段が、前記セルのサイズを選択する手段を含む、請求項12〜16のいずれか一項に記載の装置。
- 各画素に色を割り当てる前記手段が、前記画素の位置に応動する手段を含む、請求項12〜17のいずれか一項に記載の装置。
- 各画素に色を割り当てる前記手段が、前記画素の移動に応動する手段を含む、請求項12〜18のいずれか一項に記載の装置。
- 各画素に色を割り当てる前記手段が、色の選択された範囲内から割り当てる手段を含む、請求項12〜19のいずれか一項に記載の装置。
- 前記表面テクスチャを生成するコンピュータプログラムを使用する、請求項12〜20のいずれか一項に記載の装置。
- 前記表面テクスチャを生成するテクスチャデータストリングを使用する、請求項12〜21のいずれか一項に記載の装置。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法に従って動作するコンピュータプログラム。
- 請求項1〜11のいずれか一項に記載の方法に従って動作可能なコンピュータプログラムのコピーを有するメモリ素子。
- 請求項1〜11に記載の方法に従って動作させるプログラムを含むコンピュータ装置。
- 請求項11に記載のテクスチャストリングメッセージ。
- 請求項11に記載のテクスチャデータストリングを生成するように動作するコンピュータ。
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