JP2697118B2 - シェーディング表示方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明はシェーディング表示方法およびその装置に
関し、さらに詳細にいえば、グロー・シェーディング表
示方法を採用し、しかもフォン・シェーディング表示方
法等と同程度に自然なシェーディング表示を達成するよ
うにした新規なシェーディング方法およびその装置に関
する。

＜従来の技術、および発明が解決しようとする課題＞ 従来からグラフィックス表示装置において表示対象図
形の自然な表示を行なうための方法としてグロー・シェ
ーディング表示方法およびフォン・シェーディング表示
方法が最も一般的に採用されている。

上記グロー・シェーディング表示方法は、表示対象図
形の構成単位であるポリゴンの各頂点毎に、光源計算を
施すことにより色データを得、または予め設定された色
データを保持し、ポリゴンを構成する多数の画素毎に上
記各頂点の色データに基づく線形補間演算を施して色デ
ータを算出し、算出された画素毎の色データに基づいて
表示対象図形を表示する方法である。

また、フォン・シェーディング表示方法は、表示対象
図形の構成単位であるポリゴンの各頂点毎に設定された
法線ベクトルを補間して各画素毎の法線ベクトルを得、
得られた法線ベクトルに基づいて光源計算を施すことに
より色データを得、得られた色データに基づいて表示対
象図形を表示する方法である。

したがって、グロー・シェーディング表示方法を採用
した場合には、処理量が比較的少ない関係上、シェーデ
ィング表示を高速化できるのであるが、線形補間演算に
より画素毎の色データを算出する関係上、マッハ・バン
ドが生じ、また、曲面でのハイライティング部分の形状
が分割されたポリゴンの形状の影響を受けて不自然にな
ってしまうという問題がある。この問題を解消しようと
すれば、表示対象図形を著しく多数のより細かいポリゴ
ンに予め分割しておけばよいのであるが、処理すべきポ
リゴン数が増加すれば、処理量が増加するのでグロー・
シェーディング表示方法の利点である高速化を大巾に損
なうことになり、しかも必要なメモリ容量が著しく増加
してしまうという新たな問題が発生する。

逆に、フォン・シェーディング表示方法を採用した場
合には、画素毎に法線ベクトルを算出してから色データ
を算出する関係上、非常に自然なシェーディング表示を
達成できるのであるが、処理量が大巾に増加する関係
上、シェーディング表示を高速化することが困難であ
る。また、シェーディング表示を高速化しようとすれ
ば、ハード・ウェア構成が著しく複雑化するとともに、
全体として著しくコスト・アップしてしまうという問題
があるので、一般的には、比較的低速のフォン・シェー
ディング表示に甘んじている。

したがって、両シェーディング表示方法を具備したグ
ラフィック・ディスプレイ装置により表示対象図形を表
示する場合には、表示速度、表示の自然さの何れが強く
要求されているかに基づいて何れかのシェーディング方
法を選択せざるを得ず、自然なシェーディング表示を高
速に行なうことはできなかった。

＜発明の目的＞ この発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであ
り、高速処理に適したハード・ウェアを使用することな
く、グロー・シェーディング表示とほぼ同等の速度でフ
ォン・シェーディング表示とほぼ同程度に自然なシェー
ディング表示を行なうことができるシェーディング方法
およびその装置を提供することを目的としている。

＜課題を解決するための手段＞ 請求項１のシェーディング表示方法は、表示対象図形
を構成する多数のポリゴンのそれぞれについて、光源方
向ベクトル、反射ベクトル、視線方向ベクトルの少なく
とも１つからなる頂点ベクトルのばらつきを得、ばらつ
きの程度に基づいて不自然なシェーディングが施される
ことになるポリゴンを抽出し、抽出されたポリゴンにつ
いて必要回数だけ、該当ポリゴンの分割および頂点ベク
トルのばらつきに基づくポリゴン抽出を行ない、抽出さ
れるポリゴンが存在しなくなった状態で表示対象図形を
グロー・シェーディング表示する方法である。

請求項２のシェーディング表示方法は、表示対象図形
を構成する多数のポリゴンのそれぞれについて、法線ベ
クトル、光源方向ベクトル、反射ベクトル、視線方向ベ
クトルのばらつきを得、法線ベクトルのばらつきが大き
いポリゴン、光源方向ベクトルのばらつきが大きいポリ
ゴン、および一部の頂点における反射ベクトルと視線方
向ベクトルとのばらつきが小さいポリゴンを不自然なシ
ェーディングが施されることになるポリゴンとして抽出
し、抽出されたポリゴンについて必要回数だけ、該当ポ
リゴンの分割および法線ベクトル、光源方向ベクトル、
反射ベクトル、視線方向ベクトルのばらつきに基づくポ
リゴン抽出を行ない、抽出されるポリゴンが存在しなく
なった状態で表示対象図形をグロー・シェーディング表
示する方法である。

請求項３のシェーディング表示装置は、上位プロセッ
サから供給されるポリゴン・データに基づいてグロー・
シェーディング手段によりシェーディング処理を施して
多数のポリゴンで構成される表示対象図形を表示するシ
ェーディング表示装置において、グロー・シェーディン
グ手段の前段側に、表示対象図形を構成する多数のポリ
ゴンのそれぞれについて、光源方向ベクトル、反射ベク
トル、視線方向ベクトルの少なくとも１つからなる頂点
ベクトルのばらつきを得るばらつき算出手段と、ばらつ
きの程度に基づいて不自然なシェーディングが施される
ことになるポリゴンを抽出するポリゴン抽出手段と、抽
出されたポリゴンを複数個の小ポリゴンに分割するポリ
ゴン分割手段とを具備している。

請求項４のシェーディング表示装置は、上位プロセッ
サから供給されるポリゴン・データに基づいてグロー・
シェーディング手段によりシェーディング処理を施して
多数のポリゴンで構成される表示対象図形を表示するシ
ェーディング表示装置において、グロー・シェーディン
グ手段の前段側に、表示対象図形を構成する多数のポリ
ゴンのそれぞれについて、法線ベクトル、光源方向ベク
トル、反射ベクトル、視線方向ベクトルのばらつきを得
るばらつき算出手段と、法線ベクトルのばらつきが大き
いポリゴン、光源方向ベクトルのばらつきが大きいポリ
ゴン、および一部の頂点における反射ベクトルと視線方
向ベクトルとのばらつきが小さいポリゴンを不自然なシ
ェーディングが施されることになるポリゴンとして抽出
するポリゴン抽出手段と、抽出されたポリゴンを複数個
の小ポリゴンに分割するポリゴン分割手段とを具備して
いる。

＜作用＞ 請求項１のシェーディング表示方法であれば、表示対
象図形を構成する多数のポリゴンのそれぞれについて、
光源方向ベクトル、反射ベクトル、視線方向ベクトルの
何れか１つからなる頂点ベクトルのばらつきを得て、ば
らつきの程度が大きいか否かを識別することにより、そ
のままグロー・シェーディング処理を施した場合に不自
然なシェーディングが施されることになるポリゴンであ
るか否かが識別される。したがって、不自然なシェーデ
ィングが施されることになるポリゴンのみを抽出し、抽
出されたポリゴンについて必要回数だけ、即ち、自然な
シェーディングが施されることになるポリゴンであると
識別されるまで、該当ポリゴンの分割を行ない、抽出さ
れるポリゴンが存在しなくなった状態で表示対象図形を
グロー・シェーディング表示することにより、表示対象
図形全体について著しく自然なシェーディング表示を達
成できる。また、ポリゴン分割を行なう必要があるポリ
ゴン数は一般的に非常に少ないのであるから、シェーデ
ィング表示速度は余り低下しない。

請求項２の発明であれば、各頂点の法線ベクトルのば
らつきに基づいて曲率が高い部分を１つのポリゴンで近
似している状態を識別し、各頂点の光源方向ベクトルの
ばらつきに基づいて点光源がポリゴンに近い状態を識別
し、一部の頂点における反射ベクトルと視線方向ベクト
ルとのばらつきに基づいてハイライティング状態を識別
することができるので、これらの場合にのみ該当するポ
リゴンを分割して、グロー・シェーディング処理によっ
ても十分に自然な表示が達成できる程度に小さいポリゴ
ンを得ればよく、任意の表示対象図形に対してグロー・
シェーディング処理により著しく自然なシェーディング
表示を達成できる。

但し、表示対象図形の性質が予め認識されている場合
には、例えば、点光源が存在しない場合、点光源が存在
していても表示対象図形から十分に離れている場合に
は、光源方向ベクトルのばらつきは全く考慮する必要が
なくなるので、残余のベクトルのばらつきのみを考慮す
ればよく、処理量を減少させることができる。

請求項３のシェーディング表示装置であれば上位プロ
セッサから供給されるポリゴン・データに基づいてグロ
ー・シェーディング手段によりシェーディング処理を施
して多数のポリゴンで構成される図形を表示する場合に
おいて、先ず、ばらつき算出手段により、表示対象図形
を構成する多数のポリゴンのそれぞれについて、光源方
向ベクトル、反射ベクトル、視線方向ベクトルの少なく
とも１つからなる頂点ベクトルのばらつきを得、ポリゴ
ン抽出手段により、得られたばらつきの程度に基づいて
不自然なシェーディングが施されることになるポリゴン
を抽出し、ポリゴン分割手段により、抽出されたポリゴ
ンを複数個の小ポリゴンに分割する。そして、分割され
た小ポリゴンについて再び頂点ベクトルのばらつきに基
づく分割の要否を判別して該当するポリゴンのみを分割
し、この処理を必要回数反復することにより、最終的に
自然なシェーディングが施されることになるポリゴンの
みを得ることができるので、全てのポリゴンをグロー・
シェーディング手段に供給してシェーディング表示を行
なうことができる。この結果、グロー・シェーディング
表示でありながら、フォン・シェーディング表示と同程
度に自然な表示対象図形の表示を達成できる。また、表
示速度についても、限られたポリゴンのみを必要回数だ
け分割するのであるから、ポリゴンの再分割を伴なわな
いグロー・シェーディング表示とほぼ同程度の表示速度
を達成できる。

請求項４のシェーディング表示装置であれば、上位プ
ロセッサから供給されるポリゴン・データに基づいてグ
ロー・シェーディング手段によりシェーディング処理を
施して多数のポリゴンで構成される表示対象図形を表示
する場合において、先ず、ばらつき算出手段により、表
示対象図形を構成する多数のポリゴンのそれぞれについ
て、法線ベクトル、光源方向ベクトル、反射ベクトル、
視線方向ベクトルのばらつきを得、ポリゴン抽出手段に
より、法線ベクトルのばらつきが大きいポリゴン、光源
方向ベクトルのばらつきが大きいポリゴン、および一部
の頂点における反射ベクトルと視線方向ベクトルとのば
らつきが小さいポリゴンを不自然なシェーディングが施
されることになるポリゴンとして抽出し、ポリゴン分割
手段により、抽出されたポリゴンを複数個の小ポリゴン
に分割する。そして、分割された小ポリゴンについて再
び法線ベクトル、光源方向ベクトル、反射ベクトル、視
線方向ベクトルのばらつきに基づく分割の要否を判別し
て該当するポリゴンのみを分割し、この処理を必要回数
反復することにより、最終的に自然なシェーディングが
施されることになるポリゴンのみを得ることができるの
で、全てのポリゴンをグロー・シェーディング手段に供
給してシェーディング表示を行なうことができる。この
結果、任意の表示対象図形に対してグロー・シェーディ
ング処理により著しく自然なシェーディング表示を達成
できるとともに、ポリゴン分割を元のポリゴンの各辺の
中点に基づいて行なえばよく、任意の数に分割する場合
と比較して表示速度の低下を大巾に抑制することができ
る。

但し、表示対象図形の性質が予め認識されている場合
には、例えば、ハイライティング部分が存在しない場合
には、反射ベクトルと視線方向ベクトルのばらつきは全
く考慮する必要がなくなるので、残余のベクトルのばら
つきのみを考慮すればよく、処理量を減少させることが
できる。

＜実施例＞ 以下、実施例を示す添付図面によって詳細に説明す
る。

第１図はこの発明のシェーディング表示方法の一実施
例を示すフローチャートである。

先ず、フローチャートには示されていないが、初期設
定として、上位プロセッサから表示対象図形を構成する
ポリゴンのデータ（例えば、ポリゴンが三角形であるか
四角形であるかを示すデータ、各頂点の法線ベクトル
等）が供給された場合には、グラフィック・ディスプレ
イ装置において光源の設定、視点の設定等に基づいて光
源方向ベクトル、反射ベクトルおよび視線方向ベクトル
を各頂点毎に算出する。

以上の処理設定が終了した後は、ステップにおいて
該当するポリゴンの各頂点の法線ベクトルのばらつきが
大きいか否か、即ち、法線ベクトル間の差が所定の閾値
よりも大きいか否かを判別し、差が小さいと判別された
場合には、ステップにおいて該当するポリゴンの各頂
点の光源方向ベクトルのばらつきが大きいか否か、即
ち、光源方向ベクトル間の差が大きいか否かを判別し、
差が小さいと判別された場合には、ステップにおいて
該当するポリゴンの何れかの頂点の反射ベクトルと視線
方向ベクトルとのばらつきが小さいか否か、即ち、反射
ベクトルと視線方向ベクトルとの差が小さいか否かを判
別し、差が小さいと判別された場合には、ステップに
おいて該当するポリゴンの全ての頂点について反射ベク
トルと視線方向ベクトルとのばらつきが小さいか否かを
判別する。そして、上記ステップにおいて何れの頂点
についても反射ベクトルと視線方向ベクトルとのばらつ
きが大きいと判別された場合、およびステップにおい
て全ての頂点について反射ベクトルと視線方向ベクトル
とのばらつきが小さいと判別された場合には、ステップ
において、与えられた頂点データに基づいて頂点の光
源計算を行なって色データを得、ステップにおいて頂
点間を線形補間演算することにより画素毎の色データを
得て表示対象図形を表示する。

また。上記ステップの何れかにおいてベクトルの
ばらつきが大きいと判別された場合、およびステップ
において何れかの頂点について反射ベクトルと視線方向
ベクトルとのばらつきが大きいと判別された場合には、
ステップにおいて該当するポリゴンを４分割し、次い
で、分割された各小ポリゴンについてステップの判別
を行なう。

第２図はポリゴンのタイプを示す図であり、同図A1は
平面を示すポリゴンＰ、同図A2は曲率が高い面を近似し
て示すポリゴンＰである。したがって、同図A1に示すポ
リゴンＰの各頂点の法線ベクトルＶNは平行になるが、
同図A2に示すポリゴンＰの各頂点の法線ベクトルＶNは
平行ではなく、しかも法線ベクトルＶN同士の傾きは曲
率が大きくなれば大きく異なる。同図B1,B2は共に平面
を示すポリゴンＰであるが、同図B1は点光源Ｌが十分に
離れており、同図B2は点光源Ｌがかなり接近している。
したがって、同図B1に示すポリゴンＰの各頂点の光源方
向ベクトルＶLはほぼ平行になるが、同図B2に示すポリ
ゴンＰの各頂点の光源方向ベクトルＶLは平行ではな
く、しかも点光源Ｌがポリゴンに接近すれば、光源方向
ベクトルＶL同士の傾きが大きく異なる。同図C1,C2,C3
は共に平面を示すポリゴンＰであるが、同図C1は全ての
頂点における反射ベクトルＶRと視線方向ベクトルＶEと
の傾きが大巾に異なり、同図C2は一部の頂点における反
射ベクトルＶRと視線方向ベクトルＶEとの傾きがほぼ一
致しており、同図C3は全ての頂点における反射ベクトル
ＶRと視線方向ベクトルＶEとの傾きがほぼ一致してい
る。

したがって、同図A2に示すポリゴンＰについてはステ
ップにおいて法線ベクトルＶNのばらつきが大きいと
判別され、ステップにおいて小ポリゴンに分割され
る。

第３図はポリゴンを４分割する方法を概略的に示す図
であり、同図ＡはポリゴンＰが三角形である場合、同図
ＢはポリゴンＰが四角形である場合をそれぞれ示してい
る。

ポリゴンＰが三角形である場合には、各辺の中点P1,P
2,P3の座標および中点P1,P2,P3における法線ベクトルを
算出した後、中点同士を結ぶ線分に基づいて元のポリゴ
ンを分割することにより、４つの小さい三角形ポリゴン
を得ることができる。

ポリゴンＰが四角形である場合には、各辺の中点P1,P
2,P3,P4の座標およびP1,P2,P3,P4における法線ベクトル
ＶNを算出し、さらに対向する１対の中点P1,P2間の中点
P5の座標および中点P5における法線ベクトルＶNを算出
し、中点P5と中点P1,P2,P3,P4とを結ぶ線分に基づいて
元のポリゴンを分割することにより、４つの小さい四角
形ポリゴンを得ることができる。

したがって、元のポリゴンＰにおける各頂点の法線ベ
クトルＶN同士の傾きが大きく異なっていても、分割さ
れた小ポリゴンにおいては法線ベクトルＶN同士の傾き
の差が小さくなる。この結果、元のポリゴンＰが著しく
曲率が大きい部分を示すものであっても、複数回のポリ
ゴン分割を行なうことにより、最終的に各頂点の法線ベ
クトルＶNの傾きがほぼ等しいポリゴンを得ることがで
きる。

また、第２図B2に示すポリゴンはステップにおいて
光源方向ベクトルＶLのばらつきが大きいと判別され、
ステップにおいて、第３図に示すように、小ポリゴン
に分割される。したがって、必要回数のポリゴン分割を
行なうことにより、光源方向ベクトルＶLのばらつきが
小さい小ポリゴンを得ることができる。

さらに、第２図C2に示すポリゴンはステップにお
いてポリゴン分割を行なうべきであると判別され、ステ
ップにおいて、第３図に示すように、小ポリゴンに分
割される。したがって、必要回数のポリゴン分割を行な
うことにより、全ての頂点において反射ベクトルＶRと
視線方向ベクトルＶEとのばらつきが小さい小ポリゴン
および全ての頂点において反射ベクトルＶRと視線方向
ベクトルＶEとのばらつきが大きい小ポリゴンを得るこ
とはできる。このうち、前者の小ポリゴンはハイライテ
ィング部分であるが、ポリゴン全体がハイライティング
部分であるから、グロー・シェーディングにより簡単に
処理でき、後者の小ポリゴンはハイライティング部分で
はないから、同様にグロー・シェーディングにより簡単
に対処できる。

以上の説明から明らかなように、ポリゴン分割を行な
う必要があるポリゴンは表示対象図形を構成する全ポリ
ゴンのうち極く僅かであるから、ポリゴン分割に伴なう
表示速度の低下は殆ど問題にならず、しかもフォン・シ
ェーディングと同程度に自然な表示を達成できる。

また、表示対象図形の性質が予め分っている場合、例
えば、表示対象図形が曲面を有していない場合、点光源
が存在しない場合、ハイライティング部分が発生しない
材質の物体を表示する場合等には、対応する判別ブロッ
クを省略することが可能であるとともに、該当する判別
ブロックのみで使用されるベクトルの算出をも省略する
ことができる。

第４図はこの発明のシェーディング表示装置の一実施
例を示すブロック図であり、上位プロセッサ（図示せ
ず）から供給される、各頂点の法線ベクトルＶNを含む
ポリゴン・データに基づいて各頂点毎に光源方向ベクト
ルＶL、反射ベクトルＶRおよび視線方向ベクトルＶEを
算出するベクトル生成部（１）と、各ポリゴン毎に全て
の頂点における法線ベクトルＶN、光源方向ベクトルＶ
L、反射ベクトルＶRと視線方向ベクトルＶEとの対を入
力として基準ベクトルとの差、または対となるベクトル
同士の差を算出し、閾値との大小関係を判別する、ばら
つき算出手段としてのベクトル比較部（２）と、ベクト
ル比較部（２）から出力される比較結果に基づいて該当
するポリゴンを分割すべきか否かを判別し、分割すべき
であると判別された場合には、第３図に示すようにポリ
ゴンを４分割する、ポリゴン分割手段としてのポリゴン
分割部（３）にポリゴン・データを供給すべきことを指
示し、分割する必要がないと判別された場合には適宜メ
モリからなるポリゴン保持部（４）にポリゴン・データ
を供給すべきことを指示する、ポリゴン抽出手段として
の分割制御部（５）と、処理が完了していないポリゴン
の有無を判別し、処理が完了していないポリゴンが無く
なったことを条件としてポリゴン保持部（４）に対して
ポリゴン・データの出力を指示する出力制御部（６）
と、ポリゴン保持部（４）から出力されたポリゴン・デ
ータに基づいて光源計算を行ない、各頂点の色データを
算出する光源計算部（７）と、光源計算部（７）におい
て算出された各頂点の色データに基づいて線形補間演算
を行なって各画素毎の色データを算出する、グロー・シ
ェーディング手段としてのグロー・シェーディング部
（８）とを有している。

上記ベクトル比較部（２）に供給される閾値は、比較
されるベクトルの種類によって異なる可能性があるの
で、ベクトル生成部（１）において生成しておき、ばら
つき検出のためにベクトル比較部（２）に供給するベク
トルの種類に対応して何れかの閾値をベクトル比較部
（２）に供給する。また、ベクトル生成部（１）は、何
れかの頂点に対応するベクトルを基準ベクトルとしてベ
クトル比較部（２）に供給し、全ての頂点に対応するベ
クトルを比較対象ベクトルとしてベクトル比較部（２）
に供給する。勿論、反射ベクトルＶRと視線方向ベクト
ルＶEとの比較を行なわせる場合には、一方を基準ベク
トルとし、他方を比較対象ベクトルとしてベクトル比較
部（２）に供給する。

上記ベクトル比較部（２）においては、基準ベクトル
と比較対象ベクトルとの差を算出し、算出された差が閾
値よりも大きいか否かを判別するものであり、ポリゴン
の頂点数と等しいビット数の比較結果を出力する。した
がって、例えば、ポリゴンが四角形であり、法線ベクト
ルＶNのばらつきの大小を比較した場合には、第５図
（Ａ）に示すように、４ビットの比較結果が出力され
る。尚、第５図（Ａ）において“1"が、差が閾値より大
きいことを示し、“0"が、差が閾値より小さいことを示
している。また、法線ベクトル、光源方向ベクトルにつ
いては、基準ベクトルと残余の３つのベクトルとの差が
閾値より大きいか否かを示す３ビットの比較結果を出力
することが好ましく（第５図（Ｂ）参照）、ベクトル比
較効率を高めることができる。ハイライティング部であ
るか否かに対応するベクトル比較を行なう場合には、例
えば反射ベクトルを基準ベクトルとし、視線方向ベクト
ルを比較対象ベクトルとして頂点毎に両ベクトルの差が
閾値より大きいか否かを示す比較結果を出力するので、
４ビットの比較結果となる。但し、上記比較結果“0"
“1"については逆に設定してあってもよい。

したがって、分割制御部（５）においては、得られた
４ビット、または３ビットの比較結果および比較された
ベクトルの種類に基づいて簡単に分割処理を行なう必要
が有るか否かを判別することができ、この判別結果に基
づいて該当するポリゴン・データをポリゴン分割部
（３）またはポリゴン保持部（４）に選択的に供給させ
る。具体的には、法線ベクトル、光源方向ベクトルにつ
いての３ビットまたは４ビットの比較結果ビット列であ
れば、１ビットでも差が閾値より大きいことを示す比較
結果“1"が存在すれば分割処理を行なう必要があると判
別する。ハイライティング部であるか否かの判別につい
ては、全てのビットが“1"である場合、“0"である場合
を除いて分割処理を行なう必要があると判別する。ま
た、ポリゴン分割部（３）において４分割された小ポリ
ゴンは再びベクトル生成部（１）に供給され、ポリゴン
分割の要否が再度判別される。尚、分割制御部（５）
は、同一ポリゴンについて複数種類のベクトルに基づく
分割の要否を判別する場合に、判別を行なうベクトル毎
にベクトル生成部（１）に対してベクトル読出し指令信
号を供給する。

そして、ポリゴン分割の要否を判別すべきポリゴンが
存在しなくなれば、出力制御部（６）においてポリゴン
保持部（４）に対してポリゴン・データの出力を指示す
るので、光源計算部（７）による各頂点の色データの算
出、グロー・シェーディング部（８）による画素毎の色
データの算出が行なわれ、表示対象図形のシェーディン
グ表示を行なうことができる。

尚、上記実施例においては、ベクトル比較部（２）を
全ての種類のベクトルに対して適用するものとして説明
したが、ベクトルの種類毎にベクトル比較部（２）を設
けておけば、閾値も予め設定しておくことができ、ベク
トル生成部（１）の負担を低減することができる。勿
論、表示対象図形の性質が予め分っている場合、例え
ば、表示対象図形が曲面を有していない場合、点光源が
存在しない場合、ハイライティング部分が発生しない材
質の物体を表示する場合等には、ベクトルの種類毎に設
けるベクトル比較部の数を減少させることができる。

また、上記実施例においては、ポリゴン分割の要否判
別を行なう必要がなくなるまでポリゴンをポリゴン保持
部（４）に保持させておくようにしているが、ポリゴン
保持部（４）および出力制御部（６）を省略して、分割
が必要でないポリゴンが得られる毎にそのまま光源計算
部（７）に供給するようにしてもよい。

尚、この発明は上記の実施例に限定されるものではな
く、例えば、ポリゴンを４つより多い任意の数の小ポリ
ゴンに分割することが可能であるほか、この発明の要旨
を変更しない範囲内において種々の設計変更を施すこと
が可能である。

＜発明の効果＞ 以上のように第１の発明は、何らかの原因により単純
にグロー・シェーディングを施しても不自然にしか表示
できないポリゴンのみを小ポリゴンに分割してからグロ
ー・シェーディングを施すようにしているので、グロー
・シェーディングの表示の高速性を殆ど損なうことなく
フォン・シェーディングと同程度に自然なシェーディン
グ表示を達成できるという特有の効果を奏する。

第２の発明は、グロー・シェーディングでは不自然に
しか表示できない全てのポリゴンを小ポリゴンに分割す
ることができ、情況の如何に拘らず、全ての表示対象図
形を高速に、かつ自然にシェーディング表示できるとい
う特有の効果を奏する。

第３の発明は、何らかの原因により単純にグロー・シ
ェーディングを施しても不自然にしか表示できないポリ
ゴンを抽出して小ポリゴンに分割し、その後グロー・シ
ェーディングを施すのであるから、僅かなハード・ウェ
アの増加のみで、グロー・シェーディングの表示の高速
性を殆ど損なうことなくフォン・シェーディングと同程
度に自然なシェーディング表示を達成できるという特有
の効果を奏する。

第４の発明は、グロー・シェーディングでは不自然に
しか表示できない全てのポリゴンを小ポリゴンに分割す
ることができるとともに、ポリゴン分割のための構成を
簡素化でき、しかも、情況の如何に拘らず、全ての表示
対象図形を高速に、かつ自然にシェーディング表示でき
るという特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のシェーディング表示方法の一実施例
を示すフローチャート、 第２図はポリゴンのタイプを示す図、 第３図はポリゴンを４分割する方法を概略的に示す図、 第４図はこの発明のシェーディング表示装置の一実施例
を示すブロック図、 第５図はベクトル比較部から出力される比較結果の一例
を示す図。 （２）……ばらつき算出手段としてのベクトル比較部、 （３）……ポリゴン分割手段としてのポリゴン分割部、 （５）……ポリゴン抽出手段としての分割制御部、 （８）……グロー・シェーディング手段としてのグロー
・シェーディング部、 （Ｐ）……ポリゴン、 （ＶN）……法線ベクトル、 （ＶL）……光源方向ベクトル、 （ＶR）……反射ベクトル、 （ＶE）……視線方向ベクトル

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表示対象図形を構成する多数のポリゴン
   （Ｐ）のそれぞれについて、光源方向ベクトル（VL）、
   反射ベクトル（VR）、視線方向ベクトル（VE）の少なく
   とも１つからなる頂点ベクトル（VL）（VR）（VE）のば
   らつきを得、ばらつきの程度に基づいて不自然なシェー
   ディングが施されることになるポリゴン（Ｐ）を抽出
   し、抽出されたポリゴン（Ｐ）について必要回数だけ、
   該当ポリゴンの分割および頂点ベクトル（VL）（VR）
   （VE）のばらつきに基づくポリゴン抽出を行ない、抽出
   されるポリゴン（Ｐ）が存在しなくなった状態で表示対
   象図形をグロー・シェーディング表示することを特徴と
   するシェーディング表示方法。
2. 【請求項２】表示対象図形を構成する多数のポリゴン
   （Ｐ）のそれぞれについて、法線ベクトル（VN）、光源
   方向ベクトル（VL）、反射ベクトル（VR）、視線方向ベ
   クトル（VE）のばらつきを得、法線ベクトル（VN）のば
   らつきが大きいポリゴン（Ｐ）、光源方向ベクトル（V
   L）のばらつきが大きいポリゴン（Ｐ）、および一部の
   頂点における反射ベクトル（VR）と視線方向ベクトル
   （VE）とのばらつきが小さいポリゴン（Ｐ）を不自然な
   シェーディングが施されることになるポリゴン（Ｐ）と
   して抽出し、抽出されたポリゴン（Ｐ）について必要回
   数だけ、該当ポリゴンの分割および法線ベクトル（V
   N）、光源方向ベクトル（VL）、反射ベクトル（VR）、
   視線方向ベクトル（VE）のばらつきに基づくポリゴン抽
   出を行ない、抽出されるポリゴン（Ｐ）が存在しなくな
   った状態で表示対象図形をグロー・シェーディング表示
   することを特徴とするシェーディング表示方法。
3. 【請求項３】上位プロセッサから供給されるポリゴン・
   データに基づいてグロー・シェーディング手段（８）に
   よりシェーディング処理を施して多数のポリゴン（Ｐ）
   で構成される表示対象図形を表示するシェーディング表
   示装置において、グロー・シェーディング手段（８）の
   前段側に、表示対象図形を構成する多数のポリゴン
   （Ｐ）のそれぞれについて、光源方向ベクトル（VL）、
   反射ベクトル（VR）、視線方向ベクトル（VE）の少なく
   とも１つからなる頂点ベクトル（VL）（VR）（VE）のば
   らつきを得るばらつき算出手段（２）と、ばらつきの程
   度に基づいて不自然なシェーディングが施されることに
   なるポリゴン（Ｐ）を抽出するポリゴン抽出手段（５）
   と、抽出されたポリゴン（Ｐ）を複数個の小ポリゴン
   （Ｐ）に分割するポリゴン分割手段（３）とを具備する
   ことを特徴とするシェーディング表示装置。
4. 【請求項４】上位プロセッサから供給されるポリゴン・
   データに基づいてグロー・シェーディング手段（８）に
   よりシェーディング処理を施して多数のポリゴン（Ｐ）
   で構成される表示対象図形を表示するシェーディング表
   示装置において、グロー・シェーディング手段（８）の
   前段側に、表示対象図形を構成する多数のポリゴン
   （Ｐ）のそれぞれについて、法線ベクトル（VN）、光源
   方向ベクトル（VL）、反射ベクトル（VR）、視線方向ベ
   クトル（VE）のばらつきを得るばらつき算出手段（２）
   と、法線ベクトル（VN）のばらつきが大きいポリゴン
   （Ｐ）、光源方向ベクトル（VL）のばらつきが大きいポ
   リゴン（Ｐ）、および一部の頂点における反射ベクトル
   （VR）と視線方向ベクトル（VE）とのばらつきが小さい
   ポリゴン（Ｐ）を不自然なシェーディングが施されるこ
   とになるポリゴン（Ｐ）として抽出するポリゴン抽出手
   段（５）と、抽出されたポリゴン（Ｐ）を複数個の小ポ
   リゴン（Ｐ）に分割するポリゴン分割手段（３）とを具
   備することを特徴とするシェーディング表示装置。