JP2016009374A - 情報処理装置、方法及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、3Dボリュームデータおよび3D画像を重畳して2次元表示するための画像を、クライント側のブラウザで作成する情報処理装置は、3D画像のデプステクスチャを求める手段と、視線方向におけるデプステクスチャまでのデプスをデプスリミットとして3Dボリュームデータをレイキャスティングする手段と、レイキャスティングの結果をレンダリングする手段とを具備する。
【選択図】図1
Description
ポリゴン2 (1.0, 1.0, 0.0),(1.0, 0.0, 0.0),(0.0, 0.0, 0.0)
ポリゴン3 (0.0, 0.0, 1.0),(1.0, 0.0, 1.0),(1.0, 1.0, 1.0)
ポリゴン4 (1.0, 1.0, 1.0),(0.0, 1.0, 1.0),(0.0, 0.0, 1.0)
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ポリゴン6 (1.0, 1.0, 1.0),(1.0, 1.0, 0.0),(0.0, 1.0, 0.0)
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ポリゴン12 (1.0, 1.0, 1.0),(1.0, 0.0, 1.0),(1.0, 0.0, 0.0)
レイがバウンディングキューブのフロントフェイスと交差する点がレイ開始点(xs,ys,zs)であり、レイがバウンディングキューブのバックフェイスと交差する点がレイ終端(xe,ye,ze)である。レイ開始点(xs,ys,zs)はカメラ座標系である。カメラ座標系のレイ開始点(xs,ys,zs)は、(5)式に示すように、プロジェクション行列との演算によりクリップ座標系のレイ開始点に変換される。
=プロジェクション行列×(xs,ys,zs) (5)式
カメラはカメラ座標系の原点に位置するので、カメラ座標系のレイ開始点(xs,ys,zs)の情報があれば、レイ方向はレイ開始点の情報のみから求めることができる。オブジェクト座標系でレイ方向を求めるためには、レイ開始点(xs,ys,zs)とレイ終端(xe,ye,ze)が必要である(両者の差分がレイ方向となる)のに対して、本実施形態では、レイ方向を簡単に求めることができる。すなわち、カメラ座標系のレイ方向は、(6)式に示すように、レイ開始点(xs,ys,zs)の正規化により求められる。
オブジェクト座標系のレイ方向は、(7)式に示すように、カメラ座標系のレイ方向normalize(xs,ys,zs)にモデルビュー行列の3x3のサブセット行列の転置行列を演算することにより求められる。
=モデルビュー行列の3x3のサブセット行列の転置行列
xnormalize(xs,ys,zs) (7)式
カメラ座標系のレイの深さ(レイデプス)は、(8)式に示すように、カメラ座標系のレイ開始点(xs,ys,zs)の位置から演算することができる。
=(tmp.z/tmp.w+1.0)/2.0 (8)式
ここで、tmp=プロジェクション行列×レイの位置(カメラ座標系)である。そのため、tmpは(x,y,z,w)の4x1の行列であり、tmp.zとtmp.wはtmpのz、wのコンポーネントである。
図6はバーテックスシェーダ36の動作を示す。バーテックスシェーダ36は、ブロックB122で、制御アプリケーション32からバウンディングキューブを構成する12個のポリゴンの計36個の頂点データVp(オブジェクト座標系)を受け取り、ブロック124で、モデルビュー行列とプロジェクション行列とを受け取る。モデルビュー行列とプロジェクション行列は全ての頂点に対して一律に適用される。
=プロジェクション行列xモデルビュー行列x頂点データVp(オブジェクト座標系)
(9)式
ブロック128で、バーテックスシェーダ36は、(10)式に示すように、オブジェクト座標系の頂点データVpをカメラ座標系の頂点データに変換する。
=モデルビュー行列x頂点データVp(オブジェクト座標系) (10)式
ブロック130で、バーテックスシェーダ36は、オブジェクト座標系の頂点データVpと、カメラ座標系の頂点データを出力する。これにより、バウンディングキューブを構成する12個のポリゴンの計36個の頂点データ(カメラ座標系とオブジェクト座標系)が得られる。これらの頂点データは、バーテックスシェーダ36からフラグメントシェーダ40に渡される。
ブロック154で、フラグメントシェーダ40は、(12)式に示すように、オブジェクト座標系のレイ方向を求める。
=モデルビュー行列の3x3のサブセットの転置行列xレイ方向(カメラ座標系)
(12)式
フラグメントシェーダ40は、ブロック156で、レイデプス、ボリュームデータを初期化し、ブロック158で、デプステクスチャ画像からレイの方向にあるデプスを読み、読み取ったデプスをデプスリミットとして設定する。
=レイ開始点(オブジェクト座標系)
+レイ方向(オブジェクト座標系)xステップサイズ (13)式
レイ開始点(カメラ座標系)
=レイ開始点(カメラ座標系)+レイ方向(カメラ座標系)xステップサイズ
(14)式
以上により、オブジェクト座標系とカメラ座標系とのレイ開始点と、クリップ座標系のレイデプスを求めることができる。ブロック168で、フラグメントシェーダ40は、レイ開始点(オブジェクト座標系)<(1,1,1)であるか否か、及びレイデプス<デプスリミットであるか否かを判定する。これらの判定は、3Dボリュームデータをレンダリングするためのレイキャスティングの上限を判定するものである。オブジェクト座標系でのレイの位置(x、y、z)が全て1.0以下であることは、レイの位置がバウンディングキューブ内にあることを示す。カメラ座標系でのレイデプスがデプスリミット以下であることは、レイデプスがデプステクスチャ画像の手前であることを示す。そのため、ブロック168の2つの条件のいずれかが成立しない場合は、レイキャスティングを続けると、3Dボリュームデータのレンダリング画像である雲の画像がポリゴンジオメトリデータ44のデプステクスチャ画像である地形図を隠してしまうので、ブロック170に進む。ブロック168の2つの条件がともに成立する場合は、レイキャスティングを続けても、3Dボリュームデータの雲画像がポリゴンジオメトリデータ44の地形図を隠してしまうことがないので、ブロック160に戻り、レイキャスティングを続ける。
=プロジェクション行列の逆行列x頂点データ(クリップ座標系) (15)式
変形例によれば、バーテックスシェーダ36はカメラ座標系の頂点データを求めることを省略することができる。その代わり、フラグメントシェーダ40がクリップ座標系の頂点データをカメラ座標系の頂点データに変換する。他は、図6、図7の動作と同じであるので、上述した実施形態と同じ作用効果を得ることができる。
Claims (10)
- 3Dボリュームデータおよび3D画像を重畳して2次元表示するための画像を、クライント側のブラウザで作成する情報処理装置であって、
前記3D画像のデプステクスチャを求めるデプスバッファ手段と、
視線方向におけるデプステクスチャまでのデプスをデプスリミットとして前記3Dボリュームデータをレイキャスティングするレイキャスティング手段と、
レイキャスティングの結果をレンダリングするレンダリング手段と、
を具備する情報処理装置。 - 前記レイキャスティング手段は、
前記3Dボリュームデータを囲むバウンディングキューブの各面を構成するポリゴンの頂点をオブジェクト座標系で示す頂点データをカメラ座標系あるいはクリップ座標系の頂点データに変換する第1の手段と、
前記第1の手段から出力されるカメラ座標系あるいはクリップ座標系の頂点データからレイ開始点、レイ方向を決定し、レイ開始点を前記デプスリミットまでインクリメントしながら、レイ開始点の3Dボリュームデータを求める第2の手段と、
を具備する請求項1記載の情報処理装置。 - レイキャスティングを行なうためにモデルビュー行列の3x3のサブセット行列の転置行列を用いてカメラ座標系のレイ方向をオブジェクト座標系のレイ方向に変換し、オブジェクト座標系のレイ方向を用いてレイキャスティングを1回行なう請求項2記載の情報処理装置。
- 前記第2の手段は、オブジェクト座標系のレイ開始点が前記バウンディングキューブの外部となると、レイ開始点のインクリメントを停止する請求項2記載の情報処理装置。
- 前記ポリゴンは三角形であり、前記バウンディングキューブは12個のポリゴンからなる請求項2記載の情報処理装置。
- 前記デプスバッファ手段は、ポリゴンジオメトリデータをレンダリングし、地形図の視線方向におけるクリップ空間上の奥行きを求める請求項1記載の情報処理装置。
- 前記レンダリング手段により得れらた画像を前記3D画像に重ねて表示する手段をさらに具備する請求項1記載の情報処理装置。
- 前記情報処理装置は、ネットワークを介してサーバに接続され、
前記サーバは前記3D画像と前記3Dボリュームデータとを格納し、前記情報処理装置からの要求に応じて前記3D画像と前記3Dボリュームデータとを前記情報処理装置へ送信する請求項1記載の情報処理装置。 - 3D画像のデプステクスチャを求めることと、
視線方向におけるデプステクスチャまでのデプスをデプスリミットとして3Dボリュームデータをレイキャスティングすることと、
レイキャスティングの結果をレンダリングすることと、
を具備する方法。 - コンピュータにより実行されるプログラムであって、前記プログラムは、
3D画像のデプステクスチャを求めることと、
視線方向におけるデプステクスチャまでのデプスをデプスリミットとして3Dボリュームデータをレイキャスティングすることと、
レイキャスティングの結果をレンダリングすることと、
を具備するものであるプログラム。
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