JP2019086918A - 情報生成装置、情報処理装置、制御方法、プログラム、及びデータ構造 - Google Patents
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Abstract
Description
本実施形態に係る手法は、テクスチャを伴う三次元(3D)ポリゴンモデルにおいて、そのデータ量を低減したデータ構造の構成技術に関する。以下では、まず、従来のデータ構造と、本実施形態に係る一例のデータ構造とを説明した後に、本実施形態に係るデータを生成する情報提供装置及びそのデータを使用して三次元画像を形成する情報処理装置の構成及びその処理方法について説明する。なお、以下で説明する装置構成や方法の手順は一例に過ぎず、様々な変形や変更が可能である。
図1(A)〜図1(C)を用いて、従来のテクスチャ付き3Dモデルの記述方法について説明する。図1(A)は、ある方向から見た立方体の3Dモデルの例であり、ここでは四角形ポリゴンからなるメッシュにアルファベット(「A」や「C」)が描画されたテクスチャが付加されている。なお、ここでは、説明のために、立方体の角のメッシュ頂点に対して、そのメッシュ頂点を識別するための識別情報として値「V0」〜「V7」を付している。図1(B)は、3Dモデルのテクスチャ画像を表したものである。図1(B)では、メッシュ頂点に対応する位置がテクスチャ頂点として表されており、説明のために、そのテクスチャ頂点を示す番号C0〜C11を付している。図1(C)は、図1(A)の立方体を平面に展開した展開図の一例である。図1(C)では、同一の頂点が展開によって複数の点として表される場合に、その複数の点が破線で繋がれるような表現が用いられている。なお、図1(A)は、3Dモデルを四角形のポリゴンで表現する例について示しているが、これに限られず、一般的に用いられる三角形のポリゴンによって3Dモデルが表現されてもよい。
本実施形態では、メッシュ頂点とテクスチャ頂点との組合せ情報を規定する参照テーブルを利用する。ここでは、まず、先に説明した図1(A)の3Dモデルを例に、3Dモデルのデータ構造について説明する。図5(A)及び図5(B)は、それぞれ、本実施形態に係る、メッシュ頂点とテクスチャ頂点との組合せ情報を規定する参照テーブルと、その参照テーブルを用いてポリゴンを表現した情報とを示す。なお、本実施形態に係るデータ構造は、図5(A)及び図5(B)の情報に加えて、図3(A)及び図3(B)のようなメッシュ頂点とテクスチャ頂点とに関する頂点座標情報を含むが、説明の簡略化のためにそれらについては省略している。図5(A)の参照テーブルには、図1(A)の3Dモデルにおいて存在する、メッシュ頂点とテクスチャ頂点との全ての組合せの情報が記述される。ここで、図5(A)において記述されるのは、どのような組合せが存在するかであるため、同じメッシュ頂点とテクスチャ頂点との組合せの情報が複数回記述されることはない。なお、図5(A)においては、メッシュ頂点とテクスチャ頂点との組合せのそれぞれに対して、対応する組合せ番号Pk(k=0〜15)が付されているが、この情報は、座標の並びによって黙示的に定義されるため、データとして記述されなくてもよい。そして、本実施形態では、各ポリゴンは、図5(B)に示されるように、図5(A)で規定された組合せ番号によって記述される。すなわち、各ポリゴン情報は、組合せ番号を指定することにより、間接的にメッシュ頂点座標及びテクスチャ頂点座標を指定する。
続いて、上述のようなデータ構造に関するファイルを生成する情報生成装置と、そのようなファイルを取得して三次元物体の描画を行う情報処理装置の構成について説明する。
図9を用いて、情報生成装置によって実行される、3Dモデルに関するファイル生成処理の流れの例について説明する。本処理は、例えば、既知のグローバル座標系に存在する3Dモデルに対してカメラ撮影によって取得される画像をテクスチャとして付与する場合や、CGのテクスチャを指定した箇所に付与する場合に実行される。本処理では、まず、テクスチャ割当部802が、メッシュ取得部801によって取得されたメッシュ内の各ポリゴンに割り当てるテクスチャを決定する(S901)。そして、組合せ情報生成部803が、S901で行われたテクスチャの割り当てに従って、存在するメッシュ頂点とテクスチャ頂点との組合せを全て抽出して、図5(A)のような組合せ情報を生成する(S902)。そして、ポリゴン情報生成部804が、図5(A)のようにメッシュ頂点とテクスチャ頂点の組合せに対して付与される組合せ番号に基づいて、図5(B)のようなポリゴン情報を生成する(S903)。その後、全ポリゴンについてS903の処理が完了したか否かが判定される(S904)。そして、全ポリゴンについて処理が終了していない場合(S904でNO)は、次のポリゴンの処理へ移行し(S905)、全ポリゴンについての処理が終了するまで(S904でYESとなるまで)、S903の処理が繰り返し実行される。全ポリゴンについてのS903の処理が終了すると、3Dモデル出力部805が、取得/生成された情報に基づいて、図6(A)のような形式のファイルとして3Dモデルを出力する。
なお、図1(A)の例では、図1(B)のC0〜C5に囲まれたテクスチャ領域が、メッシュ内の2か所に割り当てられたために、1つのテクスチャ頂点が複数のメッシュ頂点に割り当てられた。しかし、実写画像からのテクスチャマッピングを行う場合など、このような繰り返しの貼り付けがほぼ発生しないケースでは、テクスチャ頂点座標が繰り返し記述される状況はほぼ発生しない。このような場合には、組合せ情報を構成する際にテクスチャ頂点番号を記述するのではなく、図11のように、組合せ情報の中にテクスチャ頂点座標を直接記述し、図3(B)の情報を省略してもよい。この場合のファイルの構成を図12(A)〜図12(E)に示す。図12(A)の構成は、図6(A)と比較して、テクスチャ頂点座標の領域が省略されている。また、図12(B)のヘッダは、図6(B)のヘッダと比較して、テクスチャ頂点数の情報が省略されている。また、図12(C)の組合せ情報では、テクスチャ頂点番号に代えて、テクスチャ頂点座標の情報が含められる。なお、図12(D)及び図12(E)の構成は、図6(D)及び図6(F)と同様である。これによれば、データの量を削減でき、また、データの展開の処理負担も低減することができる。
上述の記述例では、メッシュ頂点及びテクスチャ頂点の記述の冗長性を削減するために、存在する全ての組合せ情報を記述した。この手法では、描画のためのメモリ展開時に、メッシュ頂点座標とテクスチャ頂点座標とを、メッシュ頂点番号及びテクスチャ頂点番号を参照して1つ1つコピーする。一方、例えば図5(A)の組合せ番号P0〜P5に対応するメッシュ頂点番号はV0〜V5であり、展開時には図3(A)のV0〜V5までの値をそのまままとめてコピーすることができれば、データ展開処理の負荷を軽減することができる。同様に、例えば図5(A)の組合せ番号P0〜P11に対応するテクスチャ頂点番号はC0〜C11であり、展開時には図3(B)の表をそのまままとめてコピーすることで、データ展開処理負荷を低減することができる。このため、本記述例では、このようなメッシュ頂点情報及びテクスチャ頂点情報の順序と組合せ情報で記述されるべき各番号の順序とが対応しており座標値のコピーをまとめて実行することが可能な範囲をブロックコピーが可能な範囲として指定する。本記述例では、図5(A)の情報を、例えば、図13のように記述する。すなわち、情報生成装置は、組合せ情報のメッシュ頂点番号とテクスチャ頂点番号とについて、それぞれ、番号が0から連番を維持している数をブロックコピーサイズとして特定し、このブロックコピーサイズの情報をそれらの頂点番号の代わりに記述する。このときに情報生成装置が生成するファイルの一例を図14(A)〜図14(F)に示す。情報生成装置は、一例において、メッシュ頂点とテクスチャ頂点とのそれぞれについてのブロックコピーサイズの情報を、ヘッダに格納する。これにより、情報処理装置は、このファイルを取得すると、組合せ情報のうち、P0〜P5についてメッシュ頂点座標とテクスチャ頂点座標を、P6〜P11についてはテクスチャ頂点座標を、まとめてコピーすることができる。
従来例(図4(A)及び図4(B))と、第1及び第3の記述例(図3(A)及び図3(B)と図5(A)及び図5(B)の組合せと、図3(A)及び図3(B)と図13及び図5(B)の組合せ)のデータ量を比較する。ここで、メッシュ頂点座標及びテクスチャ頂点座標はXYZの各座標に対して4バイトの単精度浮動小数、番号は4バイトの整数で記述されるものとする。
次に本発明の第2の実施形態について、実施形態1との差異を中心に説明する。実施形態1では、形状とテクスチャの頂点の組合せ情報を用いて3Dモデルが記述される例について説明した。これに対して、本実施形態では、頂点同士の接続関係を表現するエッジの組合せ情報を用いて3Dモデルが記述される場合の例について説明する。
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
Claims (15)
- 物体の形状を示す形状データと前記形状の表面に割り当てられるテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて三次元物体を表現する3Dモデルを生成する情報生成装置であって、
前記形状データに含まれる第1の構成要素を記述した第1の情報と、前記第1の構成要素と当該第1の構成要素に対応して割り当てられている前記テクスチャの第2の構成要素との組合せを記述した第2の情報と、前記組合せを示す値によって前記三次元物体の各面の形状と割り当てられるテクスチャとを記述した第3の情報と、前記テクスチャデータに含まれる第2の構成要素を記述した第4の情報と、を含んだ前記3Dモデルを生成する生成手段と、
前記3Dモデルを出力する出力手段と、
を有し、
前記第3の情報において、少なくとも前記第1の構成要素が、前記形状の頂点の座標値とは異なる値によって記述される、
ことを特徴とする情報生成装置。 - 前記構成要素が形状およびテクスチャの頂点であることを特徴とする、請求項1に記載の情報生成装置。
- 前記構成要素が形状およびテクスチャのエッジであることを特徴とする、請求項1に記載の情報生成装置。
- 前記構成要素が形状およびテクスチャの面であることを特徴とする、請求項1に記載の情報生成装置。
- 前記第4の情報における複数の前記第2の構成要素の記述の順序が、前記第2の情報において連続して記述されるべき複数の組合せにおける前記第4の情報を参照するための値の順序と対応する場合、前記生成手段は、順序が対応する範囲に関する第5の情報を含め、かつ、前記複数の組合せのうち、当該順序が対応する範囲に関する組合せについての前記第2の構成要素に関する情報を省略して前記第2の情報を記述するように、前記3Dモデルを生成する、
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の情報生成装置。 - 前記第2の情報において、前記第2の構成要素が前記テクスチャの座標値によって記述される、
ことを特徴とする請求項2に記載の情報生成装置。 - 前記第1の情報における複数の前記第1の構成要素の記述の順序が、前記第2の情報において連続して記述されるべき複数の組合せにおける前記第1の情報を参照するための値の順序と対応する場合、前記生成手段は、順序が対応する範囲に関する第6の情報を含め、かつ、前記複数の組合せのうち、当該順序が対応する範囲に関する組合せについての前記第1の構成要素に関する情報を省略して前記第2の情報を記述するように、前記3Dモデルを生成する、
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の情報生成装置。 - 物体の形状を示す形状データと前記形状の表面に割り当てられるテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて三次元物体を表現する3Dモデルを取得して、当該三次元物体の描画を行う情報処理装置であって、
前記形状データに含まれる第1の構成要素を記述した第1の情報と、前記第1の構成要素と当該第1の構成要素に対応して割り当てられている前記テクスチャの第2の構成要素との組合せを記述した第2の情報と、前記組合せを示す値によって前記三次元物体の各面の形状と割り当てられるテクスチャとを記述した第3の情報と、前記テクスチャデータに含まれる第2の構成要素を記述した第4の情報と、を含んだ前記3Dモデルを取得する取得手段と、
前記第1の情報、前記第2の情報、及び前記第4の情報に基づいて、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素との組合せを特定する特定手段と、
前記特定された構成要素の組合せと前記第3の情報とに基づいて、前記三次元物体の描画を行う描画手段と、
を有し、
前記第3の情報において、少なくとも前記第1の構成要素が、前記形状の頂点の座標値とは異なる値によって記述される、
ことを特徴とする情報処理装置。 - 前記3Dモデルは、前記第4の情報における複数の前記第2の構成要素の記述の順序が、前記第2の情報において連続して記述されるべき複数の組合せにおける前記第4の情報を参照するための値の順序と対応する場合、順序が対応する範囲に関する第5の情報と、前記複数の組合せのうち、当該順序が対応する範囲に関する組合せについての前記第2の構成要素に関する情報が省略された前記第2の情報とを含み、
前記特定手段は、前記第2の情報と前記第5の情報とに基づいて、前記順序が対応する範囲に対応する前記第2の構成要素をまとめて特定し、前記順序が対応していない範囲についての前記第2の構成要素を前記第2の情報と前記第4の情報とに基づいて特定する、
ことを特徴とする請求項8に記載の情報処理装置。 - 前記第2の情報において、前記第2の構成要素が前記テクスチャの座標値によって記述される、
ことを特徴とする請求項8に記載の情報処理装置。 - 前記3Dモデルは、前記第1の情報における複数の前記第1の構成要素の記述の順序が、前記第1の情報において連続して記述されるべき複数の組合せにおける前記第1の情報を参照するための値の順序と対応する場合、順序が対応する範囲に関する第6の情報と、前記複数の組合せのうち、当該順序が対応する範囲に関する組合せについての前記第1の構成要素に関する情報が省略された前記第2の情報とを含み、
前記特定手段は、前記第1の情報と前記第6の情報とに基づいて、前記順序が対応する範囲に対応する前記第1の構成要素をまとめて特定し、前記順序が対応していない範囲についての前記第1の構成要素を前記第1の情報と前記第2の情報とに基づいて特定する、
ことを特徴とする請求項8から10のいずれか1項に記載の情報処理装置。 - 物体の形状を示す形状データと前記形状の表面に割り当てられるテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて三次元物体を表現する3Dモデルを生成する情報生成装置の制御方法であって、
前記形状データに含まれる第1の構成要素を記述した第1の情報と、前記第1の構成要素と当該第1の構成要素に対応して割り当てられている前記テクスチャの第2の構成要素との組合せを記述した第2の情報と、前記組合せを示す値によって前記三次元物体の各面の形状と割り当てられるテクスチャとを記述した第3の情報と、前記テクスチャデータに含まれる第2の構成要素を記述した第4の情報と、を含んだ前記3Dモデルを生成する生成工程と、
前記3Dモデルを出力する出力工程と、
を有し、
前記第3の情報において、少なくとも前記第1の構成要素が、前記形状の頂点の座標値とは異なる値によって記述される、
ことを特徴とする制御方法。 - 物体の形状を示す形状データと前記形状の表面に割り当てられるテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて三次元物体を表現する3Dモデルを取得して、当該三次元物体の描画を行う情報処理装置の制御方法であって、
前記形状データに含まれる第1の構成要素を記述した第1の情報と、前記第1の構成要素と当該第1の構成要素に対応して割り当てられている前記テクスチャの第2の構成要素との組合せを記述した第2の情報と、前記組合せを示す値によって前記三次元物体の各面の形状と割り当てられるテクスチャとを記述した第3の情報と、前記テクスチャデータに含まれる第2の構成要素を記述した第4の情報と、を含んだ前記3Dモデルを取得する取得工程と、
前記第1の情報、前記第2の情報、及び前記第4の情報に基づいて、前記第1の構成要素と前記第2の構成要素との組合せを特定する特定工程と、
前記特定された構成要素の組合せと前記第3の情報とに基づいて、前記三次元物体の描画を行う描画工程と、
を有し、
前記第3の情報において、少なくとも前記第1の構成要素が、前記形状の頂点の座標値とは異なる値によって記述される、
ことを特徴とする制御方法。 - コンピュータに請求項12又は請求項13に記載の制御方法を実行させるためのプログラム。
- 物体の形状を示す形状データと前記形状の表面に割り当てられるテクスチャを表すテクスチャデータとを用いて三次元物体を表現する3Dモデルのデータ構造であって、
前記形状データに含まれる第1の構成要素を記述した第1の情報と、前記第1の構成要素と当該第1の構成要素に対応して割り当てられている前記テクスチャの第2の構成要素との組合せを記述した第2の情報と、前記組合せを示す値によって前記三次元物体の各面の形状と割り当てられるテクスチャとを記述した第3の情報と、前記テクスチャデータに含まれる第2の構成要素を記述した第4の情報と、を含み、
前記第3の情報において、少なくとも前記第1の構成要素が、前記形状の頂点の座標値とは異なる値によって記述される、
ことを特徴とするデータ構造。
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