JP2009169910A - 画像作成装置、画像作成プログラム、及び画像作成支援プログラム - Google Patents

画像作成装置、画像作成プログラム、及び画像作成支援プログラム Download PDF

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Abstract

【課題】簡易な方法で、スキンモデルの1つの頂点に対して設定されるボーン数が所定数を超えないようにする。
【解決手段】三次元オブジェクトの外形情報を記憶するオブジェクト外形データ記憶部101と、複数のボーンから形成され、三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を記憶する骨格情報記憶部102と、三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する影響度情報生成部103と、一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる影響度情報調整部104を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、画像作成装置、画像作成プログラム、及び画像作成支援プログラムに関する。
情報端末、遊技機、ゲーム機等に備えられた表示画面には、現実感の高い映像が表示されるようになってきている。特に、人間や動物などのキャラクタの自然な動作表現を実現するための技術としてスキンモデルが知られている。これは、描画されるキャラクタオブジェクトの外形(ポリゴンの集合)と、そのオブジェクトの動作を制御するための骨格から構成される。骨格は複数のボーンから形成され、オブジェクトの外形を構成する各ポリゴンの頂点は、1つ以上のボーンからの影響を受け、ボーンを動かすことによってオブジェクトの動作が制御される。
特許文献1や特許文献2には、オブジェクトの動作を制御するための骨格を利用した画像処理技術が開示されている。また、特許文献1に開示された画像処理方法では、このようなオブジェクトの動作制御の処理を高速化するため、予めボーンとウェイトの組が等しい頂点のデータが連続するように並び替えておくことにより、ボーン変形の処理工程において導出される値の再利用率を向上させ、計算量が減少するようにしている。
特開2005−141545号公報 特開平10−188028号公報
コンピュータグラフィック作成ソフトでは、オブジェクトの外形を構成する各ポリゴンの頂点に対し、自動的に関連するボーンと影響度(ウェイト)を設定する。しかし、各頂点に影響を与えるボーンを設定する場合、その頂点に距離的に近いボーンが自動的に設定されるため、周囲に多くのボーンが配置されている場合には、実際には影響を考慮する必要がないようなボーンも設定されてしまうことがある。このため、1つの頂点に設定される関連ボーン数はライブラリの都合で所定数に制限される場合があるものの、この制限を超えて関連ボーンが設定されてしまうことがある。また、ボーンの数が多いと、オブジェクトの動作を制御する際の演算量が増大し、処理が遅くなるという問題もある。
そこで本発明は、簡易な方法で、スキンモデルの1つの頂点に対して設定されるボーン数が所定数を超えないようにすることを目的とする。
本発明に係る画像作成装置は、三次元オブジェクトの外形情報を記憶する第1の記憶部と、複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を記憶する第2の記憶部と、前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する影響度情報生成部と、一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる影響度情報調整部を備える。
本発明によれば、一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、当該頂点に対するボーンの設定を削除し、設定されるボーンの数を少なくするようにしたので、簡易な方法で、1つの頂点に対して設定されるボーン数が所定数を超えないようにすることができる。
また、前記影響度情報調整部は、前記削除したボーンに割り当てられていた影響度を、前記残りのボーンに対し、残りのボーンの各々に設定されている影響度に従って割り当てることが望ましい。
これにより、ボーンを減らしたことによるオブジェクトの動作に与える影響を小さくすることができる。
前記影響度情報調整部は、前記削除したボーンに割り当てられていた影響度を、前記残りのボーンに対し、等分に割り当てるようにしてもよい。
本発明に係る画像作成プログラムは、コンピュータに、記憶部から、三次元オブジェクトの外形情報と、複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を取得する機能と、前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する機能と、一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる機能を実行させるものである。
本発明に係る画像作成支援プログラムは、三次元オブジェクトの外形情報と、複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を取得し、前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定することにより、三次元オブジェクトを作成する画像作成プログラムを補助する画像作成支援プログラムであって、コンピュータに、一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる機能を実行させるものである。
また本発明のプログラムは、記憶媒体に格納されて流通されるものである。このような記憶媒体としては、コンピュータに読み取り可能な媒体であり、各種ROM、フラッシュメモリを備えたUSBメモリ、SDメモリ、メモリスティック、メモリカードや、FD、CD−ROM、DVD−ROM等の物理的な記憶媒体を含む。また広義の記録媒体として、プログラムを伝送可能なインターネット等の伝送媒体をも含むものとする。伝送媒体を通して伝送(ダウンロード)されたプログラムは、そのままメモリに記憶されて、コンピュータに実行されるものだからである。
本発明によれば、簡易な方法で、1つの頂点に対して設定されるボーン数が所定数を超えないようにすることができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1.
図1は、実施の形態1による画像作成装置10の機能的な構成を示すブロック図である。
図に示すように、画像作成装置10は、オブジェクト外形データ記憶部(第1の記憶部)101、骨格情報記憶部(第2の記憶部)102、影響度情報生成部103、影響度情報調整部104、スキンモデルデータ記憶部105、入出力インタフェース部106、入力装置11、表示装置12を備えている。
画像作成装置10は、例えば汎用的な計算機に所定のプログラムを実行させたものである。影響度情報生成部103、影響度情報調整部104、および入出力インタフェース部106は、プログラムに従って動作するコンピュータのプロセッサが対応している。
オブジェクト外形データ記憶部101、骨格情報記憶部102およびスキンモデルデータ記憶部105は、画像作成装置10のハードディスク等の記憶装置である。
入力装置11は、例えばキーボード、マウス、タッチパネル等の入力手段であり、ユーザが画像作成装置10に処理の指示を与えたり、図形データやパラメータを指定するために用いられる。
表示装置12は、液晶表示装置等であり、図形データ等が出力される。
(オブジェクト外形データ記憶部101)
オブジェクト外形データ記憶部101は、立体画像生成のためのオブジェクトの形状データを記憶するものである。オブジェクトの形状データは、仮想三次元空間に表示する各オブジェクトの形状及び配置を定義する数値情報を含んでいる。データの内容はモデリング方法に応じて決まる。例えばサーフェスモデルを用いる場合には、オブジェクトごとに予め設定された基準座標を原点とした場合の、オブジェクトを構成する各々のポリゴンの頂点座標の集合体となる。従って、各ポリゴンを基準座標からの相対位置に配置していけばオブジェクトの外形が規定される。オブジェクトの形状データによって、各オブジェクトのローカル座標系におけるポリゴンの相対位置(形状、向き、大きさ)が三次元的に定義される。
(骨格情報記憶部102)
骨格情報記憶部102は、オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を記憶する。骨格は、複数のボーンから形成され、各々のボーン同士は親子関係を有する。骨格は表示装置12には画像として表示されず、実際に表示されるオブジェクトの動作を制御するために用いられる。
図2は、オブジェクトと骨格との関係を示す図である。
図2の例では、腕オブジェクト501と骨格502の関係を模式的に示している。腕オブジェクト501は、ポリゴン頂点V101〜V116を備えている。骨格502は、ボーンB01〜B04を備えている。腕オブジェクト501の内部には、ボーンB01〜B04が埋め込まれている。ポリゴン頂点V101〜V116がボーンB01〜B04の動きに影響を受けてその位置を変えることにより、腕の屈伸動作が表現される。
ボーンB01〜B04は相関関係を有しており、ボーンB01の下にボーンB02、その下にボーンB03、その下にボーンB04という階層構造を有している。下の階層にあるボーンの位置情報は、上の階層のボーンに対する相対的な位置情報として表され、回転(ローテーション)、平行移動(トランスレーション)、縮尺(スケール)を含むマトリクスが利用される。
(影響度情報生成部103)
影響度情報生成部103は、オブジェクトの外形を形成する各々のポリゴンの頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する。各頂点に影響を与えるボーンを設定する場合、その頂点に距離的に近いボーンが自動的に設定される。したがって、オブジェクトの外形とボーンの設定によって、一つの頂点に対し、一つのボーンのみが影響を及ぼす場合も、2つまたはそれ以上のボーンがともに影響を及ぼす場合もありうる。
この影響度情報は、デザイナによりポリゴンの頂点位置が設定されたことを契機に自動的に影響度情報生成部103が生成を開始するように構成してもよいし、デザイナが操作手段から影響度情報生成を指示したことを契機に位置設定されたポリゴンの頂点に対して生成を開始するようにしてもよい。
図3は、図2に示すポリゴン頂点V101〜V116がボーンB01〜B04の動きに影響を受ける度合いであるウェイト値(影響度)を示した図である。図に示すように、上腕部分に位置するV101〜V105、V107〜V111は、上腕部に位置するボーンB01〜B03から影響を受け、下腕部に位置するV113〜V116は、下腕部に位置するボーンB04から影響を受けている。また、関節部分に位置するV106、V112は、ボーンB03からの影響とボーンB04からの影響がそれぞれ50%の割合に設定されている。
頂点V101やV107は、ボーンB01からのみ影響を受けるため、頂点V101、V107は、ボーンB01と同じ動きをする。具体的には、ボーンB01が平行移動した場合は頂点V101、V107も同じ量だけ平行移動し、ボーンB01が回転した場合は頂点V101、V107も同じ量だけ回転し、ボーンB01が拡縮した場合は頂点V101、V107の座標も同じだけ拡縮する。また、頂点V106、V112はボーンB03とボーンB04からの影響がそれぞれ50%なので、頂点V106、V112はボーンB03の動きとボーンB04の動きをそれぞれ50%ずつ混合した動きをする。具体的には、ボーンB03とボーンB04がともに平行移動した場合、頂点V106、V112はボーンB03の平行移動量の半分とボーンB04の平行移動量の半分とを加算した量だけ移動する。
なお、ウェイト値は、入力装置11を用いてデザイナが設定することも可能である。
(影響度情報調整部104)
影響度情報調整部104は、1つの頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、その頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられているウェイト値が小さいものから順に、その頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていたウェイト値をその頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる。
この影響度情報調整は、影響度情報生成部103により各頂点に対するボーンの影響度が生成された後に自動的に実施されるようにしてもよいし、デザイナが操作手段から影響度情報調整を指示したことを契機に実施されるようにしてもよい。
(スキンモデルデータ記憶部105)
スキンモデルデータ記憶部105には、生成されたスキンモデルデータが記憶される。
図4は、本発明による、キャラクタなどのスキンモデルを作成する処理のフローチャートである。
まず始めに、デザイナ(ユーザ)は入力装置11を介して、スキンモデルを作成したいオブジェクトの形状情報を入力する(ステップS401)。具体的にはオブジェクトを構成する各々のポリゴンの頂点座標を指定する。入力されたオブジェクトの形状情報はオブジェクト外形データ記憶部101に格納される。なお、オブジェクトの形状情報を入力する代わりに、オブジェクト外形データ記憶部101に格納されているデータを指定するようにしてもよい。
次に、デザイナ(ユーザ)は入力装置11を介して、ステップS401で作成したオブジェクトに対し、オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を入力する(ステップS402)。具体的には、オブジェクト内部あるいは外部に、複数のボーンを配置する。入力された骨格情報は骨格情報記憶部102に格納される。なお、骨格情報を入力する代わりに、骨格情報記憶部102に格納されている骨格情報を指定するようにしてもよい。
次に、デザイナ(ユーザ)が入力装置11を介して、ウェイト値の設定を指示すると、影響度情報生成部103は、ステップS401で作成したオブジェクトの各ポリゴン頂点に対し、頂点の動きに影響を及ぼすボーンとそのウェイト値を設定する(ステップS403)。例えば、図2に示すオブジェクトの各頂点に対するボーンB01〜04のウェイト値設定を指示することにより、図3に示すウェイト値情報が得られる。
次に、影響度情報調整部104は、影響度情報生成部103によって設定された各頂点のウェイト値に対し、1つの頂点に対して設定されたボーンが、所定の数を超えて存在する場合には、その頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられているウェイト値が小さいものから順に、その頂点に対するボーンの設定を削除する(ステップS404)。
例えば、1つの頂点に対して設定されるボーンの数が2つ以下に制限されている場合、図3に示す例において、頂点V102〜V105、V108〜V111に対しては、ボーンが3つ以上設定されているので、ウェイト値が最も小さいボーンから順に削除していく。例えば頂点V102の場合、最もウェイト値が小さいボーンB01(ウェイト値0.2)を削除する。ボーンB01を削除することにより、V102に設定されたボーン数は2となり、制限数を満たすのでこれ以上の削除は行わない。同様に、V103〜V105についてはボーンB01が削除され、V108,V109についてはボーンB03が削除される。
V110,V111については、ボーンB01とB02のウェイト値が共に0.2であるが、このような場合には、例えば隣り合う頂点のウェイト値を参照し、ウェイト値が小さい方のボーンを削除するようにすることができる。図3の例では、V110と隣り合う頂点V109のウェイト値を参照すると、B01のウェイト値が0.3、B02のウェイト値が0.5でB02の方がウェイト値が大きいので、V110についてもB02を優先し、B01を削除する。V111については、隣り合う頂点V112に対してはB01,B02が設定されていないため、最も近いV109を参照し、B02を残してB01を削除する。
なお、ウェイト値が同値の場合の処理方法は上記のものに限られず、例えば予め各ボーンに優先順位を設定しておき、ウェイト値が同値の場合には、優先順位の低い方のボーンを削除するようにしてもよい。
次に、影響度情報調整部105は、削除したボーンに割り当てられていたウェイト値をその頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる(ステップS405)。この時、影響度情報調整部105は、削除したボーンに割り当てられていたウェイト値を、残りのボーンに対し、それぞれのボーンに割り当てられているウェイト値に従って割り当てる。
例えば、図3に示す例において、V102に対して設定されていたボーンB01のウェイト値0.2は、残りのボーンB02、B03に割り当てられる。ボーンB02とボーンB03のウェイト値はそれぞれ0.4と0.4で等しいので、削除したウェイト値0.2を1:1で配分する。すなわち、ボーンB02に対しては、0.2×1/2=0.1が割り当てられ、ボーンB03に対しては、0.2×1/2=0.1が割り当てられる。この結果、調整後のV102に対するボーンB02のウェイト値は0.5、ボーンB03のウェイト値は0.5となる。
また、V104については、削除されたボーンB01のウェイト値0.1は、残りのボーンB02、B03に割り当てられる。ボーンB02とボーンB03のウェイト値はそれぞれ0.3と0.6なので、削除したウェイト値0.1を1:2で配分する。すなわち、ボーンB02に対しては、0.1×1/3=0.033が割り当てられ、ボーンB03に対しては、0.1×2/3=0.066が割り当てられる。この結果、調整後のV104に対するボーンB02のウェイト値は0.333、ボーンB03のウェイト値は0.666となる。
なお、影響度情報調整部105は、削除したボーンに割り当てられていたウェイト値を、残りのボーンに対し、等分に割り当てるようにしてもよい。例えば、上記の例では、V104,V105に対して設定されていたボーン01のウェイト値0.1がボーンB02とボーンB03に対して0.05ずつ等分に割り当てられ、調整後のV104,105に対するボーンB02のウェイト値は0.35、ボーンB03のウェイト値は0.65となる。
最後に、作成されたスキンモデルとウェイト値は、スキンモデルデータ記憶部105に格納される(ステップS406)。なお、ウェイト値は、ユーザが入力装置11を利用して具体的に数値を指定することにより、さらに調整することも可能である。
以上のようにして作成されたスキンモデルデータは、図5に示すような画像処理装置20によって画像表示される。
モデルデータ記憶部201には、本発明による画像作成装置10によって作成されたスキンモデルデータ、ウェイト値情報、ボーン間の階層構造情報、およびスキンモデルデータの動作(ポリゴン頂点位置の移動)を算出するためのマトリクス情報等が格納されている。
スキンモデル画像処理部202は、モデルデータ記憶部201に格納されたスキンモデルデータ、ウェイト値情報、マトリクス情報を用いて、オブジェクトを構成するポリゴンの各頂点の変位を算出する。
さらに、描画処理部203は、頂点の変位を算出されたポリゴンに対して、テクスチャデータ記憶部204に格納されたテクスチャデータを用いてレンダリングを施し、生成された画像データをフレームバッファ205に供給する。表示制御部206は、フレームバッファ205内の画像データを表示装置207に供給し、表示させる。
以上のように、本実施形態によれば、1つの頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられているウェイト値が小さいものから順に、その頂点に対するボーンの設定を削除し、設定されるボーンの数を少なくするようにしたので、簡易な方法で、1つの頂点に対して設定されるボーン数が所定数を超えないようにすることができる。
本発明による画像作成装置によって作成されたスキンモデルデータは、各種情報端末や、家庭用ゲーム機、遊技機等の表示装置に表示する画像データとして利用することができる。遊技機は、例えば、ぱちんこ機(第一種ぱちんこ機、第二種ぱちんこ機を含む)、回動式遊技機(以下、「スロットマシン」という。)等を含む。
実施の形態1による画像作成装置の機能的な構成を示すブロック図 オブジェクトと骨格との関係を示す図 図2に示すポリゴン頂点V101〜V116がボーンB01〜B04の動きに影響を受ける度合いであるウェイト値(影響度)を示した図 本発明による、キャラクタなどのスキンモデルを作成する処理のフローチャート 本発明により作成されたスキンモデルを画像表示するための画像処理装置の構成を示すブロック図
符号の説明
10 画像作成装置、11 入力装置、12 表示装置、101 オブジェクト外形データ記憶部、102 骨格情報記憶部、103 影響度情報生成部、104 影響度情報調整部、105 スキンモデルデータ記憶部、106 入出力インタフェース部、20 画像処理装置、201 モデルデータ記憶部、202 スキンモデル画像処理部、203 描画処理部、204 テクスチャデータ記憶部、205 フレームバッファ205、206 表示制御部、207 表示装置

Claims (5)

  1. 三次元オブジェクトの外形情報を記憶する第1の記憶部と、
    複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を記憶する第2の記憶部と、
    前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する影響度情報生成部と、
    一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる影響度情報調整部を備えた画像作成装置。
  2. 前記影響度情報調整部は、前記削除したボーンに割り当てられていた影響度を、前記残りのボーンに対し、残りのボーンの各々に設定されている影響度に従って割り当てることを特徴とする請求項1に記載の画像作成装置。
  3. 前記影響度情報調整部は、前記削除したボーンに割り当てられていた影響度を、前記残りのボーンに対し、等分に割り当てることを特徴とする請求項1に記載の画像作成装置。
  4. コンピュータに、
    記憶部から、三次元オブジェクトの外形情報と、複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を取得する機能と、
    前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定する機能と、
    一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる機能を実行させる画像作成プログラム。
  5. 三次元オブジェクトの外形情報と、複数のボーンから形成され、前記三次元オブジェクトの動作を制御するための骨格情報を取得し、前記三次元オブジェクトの外形を形成する各々の頂点の動きに影響を及ぼすボーンとその影響度を、各々の頂点に対して設定することにより、三次元オブジェクトを作成する画像作成プログラムを補助する画像作成支援プログラムであって、
    コンピュータに、
    一の頂点に対して設定されたボーンが、所定数を超えて存在する場合には、当該頂点に対して設定されたボーンのうち割り当てられている影響度が小さいものから順に、設定されたボーンの数が前記所定数になるまで当該頂点に対するボーンの設定を削除し、削除したボーンに割り当てられていた影響度を当該頂点に設定されている残りのボーンに対して割り当てる機能を実行させる画像作成支援プログラム。
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