JP2006331064A - Motion blur image generation device and its method - Google Patents
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Description
本発明は、コンピュータグラフィックス技術に関し、3次元コンピュータグラフィックス画像を生成する画像生成装置および画像生成方法に関するものである。 The present invention relates to computer graphics technology, and relates to an image generation apparatus and an image generation method for generating a three-dimensional computer graphics image.
3次元コンピュータグラフィックスのアニメーションでは、フレームレートが低い場合にはオブジェクトの動きが不連続的になってしまうことがある。このようなオブジェクトの動きを滑らかに見せる技法として、下記非特許文献1に記載されたモーションブラーと呼ばれる画像生成方法が知られている。モーションブラー法は人工的にオブジェクトの残像を作り出してブレを表現することでリアルなアニメーションを見せる画像生成方法である。 In a three-dimensional computer graphics animation, if the frame rate is low, the movement of the object may become discontinuous. As a technique for smoothly showing the movement of such an object, an image generation method called motion blur described in Non-Patent Document 1 below is known. The motion blur method is an image generation method that shows realistic animation by artificially creating an afterimage of an object to express blur.
図6は従来のモーションブラー画像の生成方法の例を示す図である。モーションブラー画像を生成するには、現在(時間t)の描画オブジェクトを描画したフレーム601に加えて、過去(時間t−1、t−2)の描画オブジェクトを描画したフレーム602、603を生成し、フレーム601−603を半透明合成して、モーションブラー効果が得られたフレーム604を生成する。フレーム604を画像表示装置を用いて表示することで、リアルなアニメーションを見せることができる。
しかしながら、上記のモーションブラー画像生成方法は、1つの表示フレームを生成するために、現在の描画オブジェクトを描画したフレームと、残像を表現するための過去の描画オブジェクトを描画したフレームをそれぞれ作成して、合成処理を行う必要があるため、計算量が非常に多く、リアルタイムで描画を行うには高価なハードウェアを必要とした。 However, in the above motion blur image generation method, in order to generate one display frame, a frame in which a current drawing object is drawn and a frame in which a past drawing object for representing an afterimage is drawn are created. Since it is necessary to perform synthesis processing, the calculation amount is very large, and expensive hardware is required to perform drawing in real time.
上記の課題を解決するために、本発明では以下の手段を講じた。すなわち、現在の描画オブジェクトに含まれるポリゴンと残像として用いる過去の前記描画オブジェクトの対応するポリゴンとを同時に描画する手段と、前記現在の描画オブジェクトに含まれるポリゴンと前記残像として用いる過去の前記描画オブジェクトの対応するポリゴンの描画データを比較、残像のポリゴンについて前記現在の描画オブジェクトのポリゴンまたは他の残像のポリゴンの光源計算結果が再利用可能かどうかを判定する手段とを備えた。 In order to solve the above problems, the present invention takes the following measures. That is, means for simultaneously drawing a polygon included in the current drawing object and a corresponding polygon of the past drawing object used as an afterimage, and the past drawing object used as the polygon included in the current drawing object and the afterimage Means for comparing the drawing data of the corresponding polygons and determining whether the light source calculation result of the polygon of the current drawing object or the polygon of another afterimage for the afterimage polygon can be reused.
本発明によれば、前記現在の描画オブジェクトと前記過去の描画オブジェクトの対応するポリゴンデータを同時に描画処理することで、個別にフレームを生成することなくモーションブラー効果付きのフレームを得ることができる。また、同時に描画処理を行う際に、現在と過去の描画オブジェクトのポリゴンデータを比較、両者のポリゴン間で光源計算結果が再利用可能かどうかを判定して再利用可能であれば光源計算を省略することで、画像生成のための計算量を大幅に削減することができる。そのため、処理のための計算リソースの少ない安価なハードウェアにおいても、モーションブラー画像の生成を行うことが可能となる。 According to the present invention, a frame with a motion blur effect can be obtained without simultaneously generating a frame by simultaneously rendering the polygon data corresponding to the current drawing object and the past drawing object. When drawing simultaneously, compare polygon data of current and past drawing objects, determine whether the light source calculation results can be reused between both polygons, and omit light source calculation if reusable By doing so, the amount of calculation for image generation can be greatly reduced. For this reason, it is possible to generate a motion blur image even on inexpensive hardware with few calculation resources for processing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は本発明の実施の形態における画像生成装置構成例を示す図である。本実施の形態における画像生成装置は、集積回路として実現され、LSI101に含まれる、CPU102、グラフィックスエンジン103、メモリコントローラ104、ディスプレイコントローラ105、CPUバス106、メモリバス107、メモリ108から構成される。LSI101では、CPU102の指示をCPUバス106を介してグラフィックスエンジン103へ伝え、グラフィックスエンジン103では画像生成処理を行い、結果はメモリバス107、メモリコントローラ104を介してメモリ108に格納する。メモリ108に格納された処理結果は、ディスプレイコントローラ105を介してディスプレイ109へと出力される。なお、本実施の形態で説明した図1のLSI101のCPU102、グラフィックスエンジン103などの各機能ブロックは典型的には集積回路であるLSIとして実現される。これらは個別に1チップ化されても良いし、一部または全部を含むように1チップ化されても良い。また、LSI101には、AVエンジンやストリーミングエンジンなど他の機能ブロックが含まれていても良い。さらに、メモリ108はLSI101内部、外部を問わず複数個搭載されていても良い。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of an image generation apparatus according to an embodiment of the present invention. The image generation apparatus according to the present embodiment is realized as an integrated circuit and includes a
図2は本実施の形態におけるグラフィックスエンジン103の内部構成例を表す図である。グラフィックスエンジン103は、ホストインターフェース201、制御部202、頂点座標計算部203、光源処理判定部204、光源処理部205、透明度設定部206、セットアップ処理部207、ピクセル処理部208、メモリインターフェース209から構成される。グラフィックスエンジン103の処理はCPU102の指示をホストインターフェース201を介して受け取り、メモリ108のデータをメモリインターフェース209を介してロードし、制御部202の制御によって画像生成処理を行う。
FIG. 2 is a diagram illustrating an internal configuration example of the
グラフィックスエンジン103で行われるモーションブラー画像生成処理は図3の処理フローにしたがって行われる。
The motion blur image generation processing performed by the
本実施の形態におけるモーションブラー画像生成処理は、制御部202においてポリゴンデータの入力を制御し、頂点座標計算部203において入力ポリゴンの座標変換処理を行い、光源処理判定部204において描画オブジェクトのポリゴンまたは残像のポリゴンの光源計算結果を再利用するかどうかの判定を行い、光源処理部205において光源処理判定部204の判定に従ってポリゴンの光源処理を行い、透明度設定部206において残像のポリゴンの透明度の設定を行い、セットアップ処理部207においてポリゴンセットアップ処理を行い、ピクセル処理部208においてピクセル単位の描画処理を行い、生成画像をメモリインターフェース209を介してメモリ108に格納する。なお、グラフィックスエンジン103の構成は本実施の形態に記載したものに限定されるものではない。例えば、頂点座標計算部203、光源処理判定部204、光源処理部205、透明度設定部206、セットアップ処理部207、ピクセル処理部208の一部の処理がCPU102やそれに類するもので実現されても良い。
In the motion blur image generation processing in this embodiment, the
なお、本実施の形態では、画像生成装置を実現する集積回路をLSIとしたが、集積度の違いにより、IC、システムLSI、スーパーLSI、ウルトラLSIと呼称されることもある。また、集積回路化の手法はLSIに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセサで実現してもよい。LSI製造後に、プログラムすることが可能なFPGA(FieldProgrammable Gate Array)や、LSI内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサーを利用しても良い。さらには、半導体技術の進歩又は派生する別技術によりLSIに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。以上が本実施の形態における画像生成装置の構成についての説明である。 In this embodiment, the integrated circuit that realizes the image generation apparatus is an LSI. However, depending on the degree of integration, the integrated circuit may be referred to as an IC, a system LSI, a super LSI, or an ultra LSI. Further, the method of circuit integration is not limited to LSI, and implementation with a dedicated circuit or a general-purpose processor is also possible. An FPGA (Field Programmable Gate Array) that can be programmed after manufacturing the LSI, or a reconfigurable processor that can reconfigure the connection and setting of circuit cells inside the LSI may be used. Further, if integrated circuit technology comes out to replace LSI's as a result of the advancement of semiconductor technology or a derivative other technology, it is naturally also possible to carry out function block integration using this technology. Biotechnology can be applied. The above is the description of the configuration of the image generation device according to this embodiment.
以下では、図2のグラフィックスエンジンで行われる図3のモーションブラー画像生成処理フローの詳細について説明する。ここでは、図4に示すように現在の描画オブジェクト401に2つの残像402、403を付けるモーションブラー画像生成処理について述べる。
Details of the motion blur image generation processing flow of FIG. 3 performed by the graphics engine of FIG. 2 will be described below. Here, a motion blur image generation process for adding two
まず、制御部202では、描画オブジェクト401のポリゴン404を描画する際、ポリゴン404のポリゴンデータだけではなく、それに対応する残像402、403のポリゴン405、406のポリゴンデータも合わせて入力する。
First, when drawing the
頂点座標計算部203では、入力された描画オブジェクトのポリゴン404、対応する残像のポリゴン405、406について、各ポリゴン頂点の座標から視点を原点とした座標系(視点座標系)とスクリーンへ投影した時の座標系(スクリーン座標系)とを計算する。頂点座標計算は、3次元グラフィックス処理で用いられる一般的な手段により行うことができる。
In the vertex
光源処理判定部204では、入力された描画オブジェクトのポリゴン404、対応する残像のポリゴン405、406のポリゴンデータを比較して、ポリゴン404、405、406の間で光源計算結果が再利用可能かどうかの判定を行う。描画オブジェクトとその残像は元は同じオブジェクトであるため、光の反射率などの光源特性は特殊な効果を与えた場合を除いては同じであり、位置座標と法線ベクトルの違いが光源計算結果に影響を与えることから、本実施の形態では、上記判定にポリゴンの位置座標とポリゴンの法線ベクトルを用いる。本実施の形態における光源処理判定は、図5に示したフローに従って行う。まず、描画オブジェクトのポリゴン404と残像のポリゴン405について位置座標の差分407の絶対値d01と法線ベクトル409、410の差分の絶対値n01を求める。ここで、それぞれの差分の絶対値について閾値dth、nthを考える。残像ポリゴン405について、d01<dthかつn01<nthならば描画オブジェクトのポリゴン404の光源計算結果をコピーして用いるとし、そうでなければポリゴン405について独自に光源計算処理を行うものと判定する。残像ポリゴン406についても同様に、残像ポリゴン405との位置座標の差分408の絶対値d12および法線ベクトル410、411の差分n12をそれぞれ求め、d12<dthかつn12<nthならば残像のポリゴン405の光源計算結果をコピーして用いるとし、そうでなければポリゴン406について独自に光源計算処理を行うものと判定する。なお、本実施の形態では光源処理判定にポリゴンの位置座標と光源ベクトルの差分を用いたが、本発明における適用範囲はこれに限定されるものではない。例えば、描画オブジェクトの光の反射率や、描画オブジェクトのスクリーンに占める面積、描画オブジェクトの視点からの距離、描画オブジェクトの注目度などを判定に用いても良い。また、本実施の形態では、ポリゴン毎の光源処理判定を行っているが、ポリゴンの頂点毎に光源処理判定を行っても良い。
The light source
光源処理部205では、光源処理判定部204の決定に従って描画オブジェクトのポリゴン404および残像のポリゴン405、406の光源処理を行う。描画オブジェクトのポリゴン404については以下の計算式により光源計算結果を求める。
The light
ここで、(数3)は環境光を求める(数1)と局所照明を求める(数2)とからなる一般的な光源計算式である。残像のポリゴン405、406については、光源処理判定部204の判定結果に従って、(1)ポリゴン404、405の光源計算結果をコピーする、(2)独自に光源計算処理を行う、のいずれかの処理を行う。なお、本実施の形態で示した光源計算式は一例であり、これに限定されるものではなく、他の光源計算式を用いても良い。また、光源処理判定部204の判定結果に関わらず、光源計算結果の一部を共有化して再利用しても良い。例えば、光源計算式の一部である(数1)は、本実施の形態における光源処理判定に用いている位置座標や法線ベクトルには依存しない計算式であるため、(数1)の部分に関しては判定結果によらず再利用することができる。
Here, (Equation 3) is a general light source calculation formula consisting of (Equation 1) for obtaining ambient light and (Equation 2) for obtaining local illumination. For
透明度設定部206では、描画オブジェクトのポリゴン404および残像のポリゴン405、406について混ぜ合わせのための透明度を設定する。一般に、現在の描画オブジェクトについては濃く、残像として用いている過去の描画オブジェクトに対しては薄く描画するため、例えば、描画オブジェクトのポリゴン404に対しては透明度α=0.70を設定する。ここではαが0.00に近いほど透明に、1.00に近いほど不透明に描画するものとする。残像のポリゴン405に対してはα=0.20、残像のポリゴン406に対してはα=0.10のように設定する。
The
セットアップ処理部207では、透明度設定処理が終了した描画オブジェクトのポリゴン404と残像のポリゴン405、406について、各頂点の座標を画像表示装置の座標系へと変換し、座標およびカラー値、Z値などのパラメータからポリゴンを囲む直線の傾き、カラー値やZ値などのパラメータの変位を計算する。セットアップ処理は、3次元グラフィックス処理で用いられる一般的な手段により行うことができる。
The
ピクセル処理部208では、ポリゴンの各頂点の座標およびカラー値、Z値などのパラメータからポリゴンを囲む直線の傾き、カラー値やZ値などのパラメータの変位から表示デバイス上の各画素の座標およびカラー値、Z値などのパラメータを補間して、画像表示装置に表示可能な生成画像を出力する。ピクセル処理は、3次元グラフィックス処理で用いられる一般的な手段により行うことができる。
In the
以上の処理を描画オブジェクト401および残像402、403に含まれるすべてのポリゴンについて繰り返し行うことで、描画オブジェクトにモーションブラー効果を付けることができる。
By repeating the above processing for all the polygons included in the
なお、本実施の形態では、残像を表現するための過去の描画オブジェクトの数を2つとしたが本発明の適用はこれに限るものではない。また、透明度についても上記説明で示した値には限らない。 In the present embodiment, the number of past drawing objects for representing afterimages is two, but the application of the present invention is not limited to this. Further, the transparency is not limited to the value shown in the above description.
以上のように、前記現在の描画オブジェクトと前記過去の描画オブジェクトの対応するポリゴンデータを同時にグラフィックスエンジンに入力して、現在と残像に用いる過去の描画オブジェクトのポリゴンデータを比較、現在の光源計算結果が再利用可能かどうかを判定して再利用可能であれば光源計算を省略することで、モーションブラー画像生成のための計算量を大幅に削減することができる。 As described above, the polygon data corresponding to the current drawing object and the past drawing object are simultaneously input to the graphics engine, and the polygon data of the past drawing object used for the afterimage is compared with the current light source calculation. By determining whether or not the result can be reused and omitting the light source calculation if it can be reused, the amount of calculation for generating a motion blur image can be greatly reduced.
本発明の画像生成方法および画像生成装置は、グラフィックス描画機能を搭載するさまざまな電子機器、例えば、携帯電話、PDA、デジタルテレビ、カーナビゲーションシステム、家庭用ゲーム機、パーソナルコンピュータ等において用いることができる。 The image generation method and the image generation apparatus of the present invention can be used in various electronic devices equipped with a graphics drawing function, such as a mobile phone, a PDA, a digital TV, a car navigation system, a home game machine, and a personal computer. it can.
101 グラフィックスエンジンを含むLSI
102 CPU
103 グラフィックスエンジン
104 メモリコントローラ
105 ディスプレイコントローラ
106 CPUバス
107 メモリバス
108 メモリ
109 ディスプレイ
201 ホストインターフェース
202 制御部
203 頂点座標計算部
204 光源処理判定部
205 光源処理部
206 透明度設定部
207 セットアップ処理部
208 ピクセル処理部
209 メモリインターフェース
401 時間tに描画されるオブジェクト
402 401の時間t−1のときの残像として描画されるオブジェクト
403 401の時間t−2のときの残像として描画されるオブジェクト
404 401に含まれるポリゴン
405 402に含まれるポリゴン
406 403に含まれるポリゴン
407 ポリゴン405からポリゴン404への位置座標の差分
408 ポリゴン406からポリゴン405への位置座標の差分
409 ポリゴン404の法線ベクトル
410 ポリゴン405の法線ベクトル
411 ポリゴン406の法線ベクトル
601 時間tのときのフレーム
602 時間t−1のときのフレーム
603 時間t−2のときのフレーム
604 フレーム601、602、603を合成して生成されるフレーム
101 LSI including graphics engine
102 CPU
DESCRIPTION OF
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JP2005153476A JP2006331064A (en) | 2005-05-26 | 2005-05-26 | Motion blur image generation device and its method |
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Cited By (1)
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---|---|---|---|---|
JP2008090818A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional graphics rendering method and system for efficiently providing motion blur effect |
-
2005
- 2005-05-26 JP JP2005153476A patent/JP2006331064A/en active Pending
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JP2008090818A (en) * | 2006-09-29 | 2008-04-17 | Samsung Electronics Co Ltd | Three-dimensional graphics rendering method and system for efficiently providing motion blur effect |
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