JP3012828B2 - 描画方法、装置および記録媒体 - Google Patents
描画方法、装置および記録媒体Info
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- JP3012828B2 JP3012828B2 JP10142659A JP14265998A JP3012828B2 JP 3012828 B2 JP3012828 B2 JP 3012828B2 JP 10142659 A JP10142659 A JP 10142659A JP 14265998 A JP14265998 A JP 14265998A JP 3012828 B2 JP3012828 B2 JP 3012828B2
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- G06T15/506—Illumination models
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- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータグラフ
ィック（ＣＧ）による描画方法、装置および記録媒体に
係り、特に物体の拡散反射面に立体感を簡易かつ高速で
与えるようにしたもので、ゲームに好適なものに関す
る。
ィック（ＣＧ）による描画方法、装置および記録媒体に
係り、特に物体の拡散反射面に立体感を簡易かつ高速で
与えるようにしたもので、ゲームに好適なものに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＣＧ技術によって作製された画像の問題
点として、拡散反射面（光沢の少ない面）の立体感が不
足していることがあげられる。ＣＧで描かれた人体が不
自然に感じられるのは、人間の肌が拡散反射面であるこ
とに大きな原因があると考えられる。
点として、拡散反射面（光沢の少ない面）の立体感が不
足していることがあげられる。ＣＧで描かれた人体が不
自然に感じられるのは、人間の肌が拡散反射面であるこ
とに大きな原因があると考えられる。
【０００３】拡散反射面に立体感を与える要素は、壁や
床（以下、地表面という）からの間接反射光であること
が知られている。多くの描画アルゴリズムでは間接反射
光を考慮していないため、拡散反射面の立体感を感じに
くいと考えられる。
床（以下、地表面という）からの間接反射光であること
が知られている。多くの描画アルゴリズムでは間接反射
光を考慮していないため、拡散反射面の立体感を感じに
くいと考えられる。
【０００４】次に述べるように、間接光を考慮した描画
アルゴリズムはいくつか知られているが、間接光を考慮
しない描画アルゴリズムと比べて計算時間が長く、たと
えばゲームなどのリアルタイム性が重要な分野への適用
は困難である。
アルゴリズムはいくつか知られているが、間接光を考慮
しない描画アルゴリズムと比べて計算時間が長く、たと
えばゲームなどのリアルタイム性が重要な分野への適用
は困難である。
【０００５】（１）ゲームで使用されている間接光を考
慮しない従来方法 物体表面で一回のみの反射を考慮する。拡散・鏡面反射
光は面と光源との位置関係のみから決める。環境光は一
定である。間接反射光は考慮していないため拡散反射面
の立体感は乏しい。しかし、処理速度が速く、必要メモ
リが少なくて済むという利点はある。
慮しない従来方法 物体表面で一回のみの反射を考慮する。拡散・鏡面反射
光は面と光源との位置関係のみから決める。環境光は一
定である。間接反射光は考慮していないため拡散反射面
の立体感は乏しい。しかし、処理速度が速く、必要メモ
リが少なくて済むという利点はある。
【０００６】（２）レイトレーシング 物体表面の鏡面反射、物体内部の通過光を再帰的に追跡
する。透明体・光沢面は比較的良い結果が得られるが、
拡散反射面の立体感は乏しい。処理速度は遅く、かなり
大きな規模の追跡スタックを必要とする。コマーシャル
フィルムや、コンパクトディスクなどの外部記憶装置に
記録された画像として使用される。コンパクトディスク
の画像には、リアルタイムで処理するのではなく、あら
かじめ処理した画像が用いられる。
する。透明体・光沢面は比較的良い結果が得られるが、
拡散反射面の立体感は乏しい。処理速度は遅く、かなり
大きな規模の追跡スタックを必要とする。コマーシャル
フィルムや、コンパクトディスクなどの外部記憶装置に
記録された画像として使用される。コンパクトディスク
の画像には、リアルタイムで処理するのではなく、あら
かじめ処理した画像が用いられる。
【０００７】（３）ラディオシティ 物体表面を光源とみなし、その相互作用の平衡状態を記
述した連立方程式を解く。間接反射光を直接扱っている
ので立体感のある拡散反射面が得られる。しかし、大規
模連立方程式を解くため描画速度が極端に遅く、大規模
なメモリ容量を必要とする。パソコンを使った家庭用ゲ
ームには不適であり、描画に非常に長い時間を要するた
め、専ら業務用に使用され、例えば部屋の採光などのシ
ミュレーションに使用される。
述した連立方程式を解く。間接反射光を直接扱っている
ので立体感のある拡散反射面が得られる。しかし、大規
模連立方程式を解くため描画速度が極端に遅く、大規模
なメモリ容量を必要とする。パソコンを使った家庭用ゲ
ームには不適であり、描画に非常に長い時間を要するた
め、専ら業務用に使用され、例えば部屋の採光などのシ
ミュレーションに使用される。
【０００８】（４）環境マッピング 間接反射光の要素を画像データとして記憶しておき、環
境マッピングの手法により物体表面反射光イメージを貼
り付ける。間接反射光を考慮したテクスチャを用いるこ
とで立体感のある拡散反射面を表現できる。アルゴリズ
ムが比較的単純なため、処理速度は速いが、テクスチャ
用の大規模容量のメモリを必要とする。
境マッピングの手法により物体表面反射光イメージを貼
り付ける。間接反射光を考慮したテクスチャを用いるこ
とで立体感のある拡散反射面を表現できる。アルゴリズ
ムが比較的単純なため、処理速度は速いが、テクスチャ
用の大規模容量のメモリを必要とする。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、物体に当た
る光のうち、光源からの光がいったん地表面に反射して
から当たるものを間接反射光と呼ぶ。間接反射光の特徴
は、普通の光源からの光は特定の方向から入射するのに
対し、さまざまな方向から入射してくることにある。こ
れは間接反射光が、地表面などの広い反射面での拡散反
射光からなっていることが原因である。
る光のうち、光源からの光がいったん地表面に反射して
から当たるものを間接反射光と呼ぶ。間接反射光の特徴
は、普通の光源からの光は特定の方向から入射するのに
対し、さまざまな方向から入射してくることにある。こ
れは間接反射光が、地表面などの広い反射面での拡散反
射光からなっていることが原因である。
【００１０】図２を用いてさらに説明する。図２は物体
１としての球体に光源からの光が左斜め上方から照射さ
れ、下方に存在する地表面から間接反射光が当たってい
る様子を示す。地表面から球体に間接反射光が当たった
場合には、普通の光源ではごく一部にしか現われない鏡
面反射効果が、非常に広い面に現われることになる。こ
こでいう鏡面反射効果とは、光源の色が発色することを
意味する。普通の光源ではこの効果は一部にしか現われ
ないので、ハイライト、つまり光源の色が発色している
部分は小さい領域にしかできない。間接反射光が当たっ
た物体は広い範囲で光源の色が発色して鈍い色になる。
鈍い色とは、物体１の色と反射光（光源）の色とが混ざ
った色のことをいう。したがって、球体の表面のうち、
地表面に向合った面３が鈍い色になる（図２（ｂ））。
なお、図２（ｂ）はＣＧではなく実写真である。
１としての球体に光源からの光が左斜め上方から照射さ
れ、下方に存在する地表面から間接反射光が当たってい
る様子を示す。地表面から球体に間接反射光が当たった
場合には、普通の光源ではごく一部にしか現われない鏡
面反射効果が、非常に広い面に現われることになる。こ
こでいう鏡面反射効果とは、光源の色が発色することを
意味する。普通の光源ではこの効果は一部にしか現われ
ないので、ハイライト、つまり光源の色が発色している
部分は小さい領域にしかできない。間接反射光が当たっ
た物体は広い範囲で光源の色が発色して鈍い色になる。
鈍い色とは、物体１の色と反射光（光源）の色とが混ざ
った色のことをいう。したがって、球体の表面のうち、
地表面に向合った面３が鈍い色になる（図２（ｂ））。
なお、図２（ｂ）はＣＧではなく実写真である。
【００１１】この鈍い色は、特定方向からの光しか考慮
していない従来の描画アルゴリズムでは表現できない。
光源と反対側の面３が黒一色でシェーディングされるだ
けである（図２（ｅ））。なお符号２は光源と向合う面
に形成されるハイライトである。
していない従来の描画アルゴリズムでは表現できない。
光源と反対側の面３が黒一色でシェーディングされるだ
けである（図２（ｅ））。なお符号２は光源と向合う面
に形成されるハイライトである。
【００１２】これを改善するために、さらに地表面側に
も光源を設けて、これから普通の光を照射することも考
えられる。しかし、地表面側から普通の光を照射して
も、地表面に向い合った物体１の面３の色は鈍くなら
ず、不自然なハイライト４がついてしまうだけである
（図２（ｄ））。
も光源を設けて、これから普通の光を照射することも考
えられる。しかし、地表面側から普通の光を照射して
も、地表面に向い合った物体１の面３の色は鈍くなら
ず、不自然なハイライト４がついてしまうだけである
（図２（ｄ））。
【００１３】前述したように、面光源のみでは反対側が
真っ黒になってしまい、かといって地表面側にもう一つ
の光源を設けても不自然なハイライトがついてしまうだ
けである。そこで全ての面に一定の大きさで拡散反射効
果を現し、物体の色を発色させる光源、すなわち環境光
を導入することが考えられる。しかし、この環境光によ
ると、地表面に向い合った物体１の面３の色が多少明る
くなって改善されるものの、依然として鈍い色は得られ
ない（図２（ｃ））。
真っ黒になってしまい、かといって地表面側にもう一つ
の光源を設けても不自然なハイライトがついてしまうだ
けである。そこで全ての面に一定の大きさで拡散反射効
果を現し、物体の色を発色させる光源、すなわち環境光
を導入することが考えられる。しかし、この環境光によ
ると、地表面に向い合った物体１の面３の色が多少明る
くなって改善されるものの、依然として鈍い色は得られ
ない（図２（ｃ））。
【００１４】特に、従来の簡易アルゴリズムでは、点光
源にせよ環境光にせよ、光源の色のみでも物体を発色さ
せる点についての配慮がなされていないため、光源およ
び物体の性質の両方に依存して物体を発色させるように
していたので、物体の性質に影響され、鈍い色を出すこ
とが困難であり、立体感に乏しいという問題があった。
源にせよ環境光にせよ、光源の色のみでも物体を発色さ
せる点についての配慮がなされていないため、光源およ
び物体の性質の両方に依存して物体を発色させるように
していたので、物体の性質に影響され、鈍い色を出すこ
とが困難であり、立体感に乏しいという問題があった。
【００１５】本発明の課題は、地表面からの間接反射光
を簡単なアルゴリズムによって考慮できるようにするこ
とによって、上述した従来技術の問題点を解消して、拡
散反射面に立体感を与えることが可能で、実行速度が速
く、必要メモリ量が少ない描画方法および装置を提供す
ることにある。
を簡単なアルゴリズムによって考慮できるようにするこ
とによって、上述した従来技術の問題点を解消して、拡
散反射面に立体感を与えることが可能で、実行速度が速
く、必要メモリ量が少ない描画方法および装置を提供す
ることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、地表面か
ら放射される間接反射光を作るための光源として地面光
源を想定し、これを地表面に設け、前記地面光源に、前
記光の当たる物体の性質にかかわらず、前記物体の色と
前記地面光源の色との２つの色の混合で発色させる性質
を持たせて、前記物体の地表面に向合った面を鈍い色で
発色させるように描画するコンピュータによる描画方法
である。
ら放射される間接反射光を作るための光源として地面光
源を想定し、これを地表面に設け、前記地面光源に、前
記光の当たる物体の性質にかかわらず、前記物体の色と
前記地面光源の色との２つの色の混合で発色させる性質
を持たせて、前記物体の地表面に向合った面を鈍い色で
発色させるように描画するコンピュータによる描画方法
である。
【００１７】地表面とは、床面や壁面、テーブル面など
を意味する。物体とは透明体、不透明体、半透明体、金
属鏡面をもつ物体、拡散反射面をもつ物体などである。
間接反射光は、地表面から物体に当たる光である。地面
光源は地面を無限平面と仮定した場合の面光源を意味す
る。物体の性質とは、主に材質や色、肌理をいい、材質
によって物体表面に照射した光が鏡面反射したり、拡散
反射したりする。地面光源の性質とは、光源モデルには
物体に属性を持たせる場合と、光源に属性を持たせる場
合とがあるが、本発明では光源側に物体の色と光源の色
との２つの色の混合で発色する性質を持たせている。
を意味する。物体とは透明体、不透明体、半透明体、金
属鏡面をもつ物体、拡散反射面をもつ物体などである。
間接反射光は、地表面から物体に当たる光である。地面
光源は地面を無限平面と仮定した場合の面光源を意味す
る。物体の性質とは、主に材質や色、肌理をいい、材質
によって物体表面に照射した光が鏡面反射したり、拡散
反射したりする。地面光源の性質とは、光源モデルには
物体に属性を持たせる場合と、光源に属性を持たせる場
合とがあるが、本発明では光源側に物体の色と光源の色
との２つの色の混合で発色する性質を持たせている。
【００１８】物体の色と光源の色とを加えた２つの色の
混合（鈍い色）で発色する性質を地面光源に持たせる
と、地表面からの間接反射光によって、物体の性質にか
かわらず、物体は鈍い色で発色することになる。これに
より前記性質を持つ地面光源を導入するだけで、人間の
肌のような拡散反射面に、よりリアルな立体感を与える
ことができる。
混合（鈍い色）で発色する性質を地面光源に持たせる
と、地表面からの間接反射光によって、物体の性質にか
かわらず、物体は鈍い色で発色することになる。これに
より前記性質を持つ地面光源を導入するだけで、人間の
肌のような拡散反射面に、よりリアルな立体感を与える
ことができる。
【００１９】第２の発明は、地表面から物体に当たる間
接反射光を考慮する描画方法において、物体表面の単位
法線ベクトルと地表面の単位法線ベクトルとのなす角度
に対応した物体表面が地表面から受ける拡散反射光量
を、地表面に想定した地面光源の出す光量、大気減衰係
数、物体と地表面の距離などをパラメータとしてあらか
じめテーブル化して記憶しておく工程と、前記パラメー
タを特定することにより前記テーブルから前記角度０〜
πにわたって物体表面が地表面から受ける全拡散反射光
量を求め、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前
記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基づ
いて物体に物体の色を発色させる工程と、前記全拡散反
射光量と前記地面光源の出す光量とに基づいて物体に地
面光源の色を発色する工程とを含む描画方法である。
接反射光を考慮する描画方法において、物体表面の単位
法線ベクトルと地表面の単位法線ベクトルとのなす角度
に対応した物体表面が地表面から受ける拡散反射光量
を、地表面に想定した地面光源の出す光量、大気減衰係
数、物体と地表面の距離などをパラメータとしてあらか
じめテーブル化して記憶しておく工程と、前記パラメー
タを特定することにより前記テーブルから前記角度０〜
πにわたって物体表面が地表面から受ける全拡散反射光
量を求め、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前
記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基づ
いて物体に物体の色を発色させる工程と、前記全拡散反
射光量と前記地面光源の出す光量とに基づいて物体に地
面光源の色を発色する工程とを含む描画方法である。
【００２０】地表面から物体に当たる間接反射光を考慮
することによって、よりリアルな物体の立体感を出すこ
とが可能になる。物体表面の法線ベクトルと地表面の法
線ベクトルとのなす角度θに対応して、物体表面が地表
面から受ける拡散反射光量は大きく異なる。角度θは通
常０〜πであり、θ＝０は物体表面が地表面と正反対に
位置して間接反射光が全く当たらない場合、θ＝πは物
体表面が地表面と平行に向き合い最も明るくなる場合で
ある。地表面に想定した地面光源の出す光量は、光軸と
光の放射方向の角度によって異なるからθの関数になる
が、通常は一定値が用いられる。地面光源の光量が大き
いと拡散反射光量は大きくなり、反対に光量が小さいと
拡散反射光量は小さくなる。
することによって、よりリアルな物体の立体感を出すこ
とが可能になる。物体表面の法線ベクトルと地表面の法
線ベクトルとのなす角度θに対応して、物体表面が地表
面から受ける拡散反射光量は大きく異なる。角度θは通
常０〜πであり、θ＝０は物体表面が地表面と正反対に
位置して間接反射光が全く当たらない場合、θ＝πは物
体表面が地表面と平行に向き合い最も明るくなる場合で
ある。地表面に想定した地面光源の出す光量は、光軸と
光の放射方向の角度によって異なるからθの関数になる
が、通常は一定値が用いられる。地面光源の光量が大き
いと拡散反射光量は大きくなり、反対に光量が小さいと
拡散反射光量は小さくなる。
【００２１】大気減衰係数が大きくなると拡散反射光量
は小さくなり、反対に大気減衰係数が小さくなると拡散
反射光量は大きくなる。物体と地表面の距離が大きくな
ると拡散反射光量は小さくなり、反対に距離が小さくな
ると拡散反射光量は大きくなる。このように拡散反射光
量は、地面光源の出す光量、大気減衰係数、距離に依存
するので、これらをパラメータとしてあらかじめテーブ
ル化して記憶しておく。パラメータを特定し、離散化し
た角度を入力すると、複雑な計算をすることなく、テー
ブルを参照するだけで、当該特定されたパラメータおよ
び角度での、物体表面が地表面から受ける拡散反射光量
が容易に求まる。
は小さくなり、反対に大気減衰係数が小さくなると拡散
反射光量は大きくなる。物体と地表面の距離が大きくな
ると拡散反射光量は小さくなり、反対に距離が小さくな
ると拡散反射光量は大きくなる。このように拡散反射光
量は、地面光源の出す光量、大気減衰係数、距離に依存
するので、これらをパラメータとしてあらかじめテーブ
ル化して記憶しておく。パラメータを特定し、離散化し
た角度を入力すると、複雑な計算をすることなく、テー
ブルを参照するだけで、当該特定されたパラメータおよ
び角度での、物体表面が地表面から受ける拡散反射光量
が容易に求まる。
【００２２】前記パラメータの一つである地面光源の出
す光量、角度０〜πにわたって求めた地表面からの全拡
散反射光量、物体拡散反射係数の３つの要素をかけあわ
せたものが、物体の色を発色させる光度成分となる。地
面光源の出す光量、全拡散反射光量の２つの要素をかけ
あわせたものが、地面光源の色を物体に発色させる光度
成分となる。
す光量、角度０〜πにわたって求めた地表面からの全拡
散反射光量、物体拡散反射係数の３つの要素をかけあわ
せたものが、物体の色を発色させる光度成分となる。地
面光源の出す光量、全拡散反射光量の２つの要素をかけ
あわせたものが、地面光源の色を物体に発色させる光度
成分となる。
【００２３】第３の発明は、前記テーブル化して記憶し
ておく拡散反射光量が、 Ｔａｂｌｅ［θ］＝(-πcos θ+2tan -1(cotθ)・cos θ
+2sin θ) で表わされ、前記全拡散反射光量と物体拡散反射係数と
前記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基
づいて求めた物体の色を発色させる物体光度が、
ておく拡散反射光量が、 Ｔａｂｌｅ［θ］＝(-πcos θ+2tan -1(cotθ)・cos θ
+2sin θ) で表わされ、前記全拡散反射光量と物体拡散反射係数と
前記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基
づいて求めた物体の色を発色させる物体光度が、
【数２】 で表わされ、前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す
光量とに基づいて求めた地面光源の色を発色する物体光
度が L g ×Table[θ] で表わされる第２の発明に記載の描画方法である。
光量とに基づいて求めた地面光源の色を発色する物体光
度が L g ×Table[θ] で表わされる第２の発明に記載の描画方法である。
【００２４】ただし、 θ：物体表面の単位法線ベクトルｎA と、地表面の単位
法線ベクトルｎg のなす角度 L g ：地面光源から出る光量 M d ：物体の拡散反射係数 M S ：物体の鏡面反射係数 本発明ではアルゴリズムが単純であるため、間接反射光
を全く考慮に入れないで描画する従来方法と比較して、
増加する計算量は、テーブル参照時間、数回の掛け算、
１回の足し算と非常に少ない。
法線ベクトルｎg のなす角度 L g ：地面光源から出る光量 M d ：物体の拡散反射係数 M S ：物体の鏡面反射係数 本発明ではアルゴリズムが単純であるため、間接反射光
を全く考慮に入れないで描画する従来方法と比較して、
増加する計算量は、テーブル参照時間、数回の掛け算、
１回の足し算と非常に少ない。
【００２５】第４の発明は、アプリケーションで出現す
る物体表面の法線ベクトルと地表面の法線ベクトルとの
なす角度に対応した物体表面が地表面から受ける拡散反
射光量を、地表面に想定した地面光源の出す光量、大気
減衰係数、物体と地表面の距離などをパラメータとして
あらかじめテーブル化して記憶しておくルックアップテ
ーブルと、前記パラメータを特定することにより前記ル
ックアップテーブルから前記角度０〜πにわたって物体
表面が地表面から受ける全拡散反射光量を求める手段
と、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラ
メータの一つである地面光源の出す光量とに基づいて物
体の色を発色させる物体の光度を求める手段と、前記全
拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づいて地
面光源の色を発色する物体の光度を求める手段とを備え
た描画装置である。アプリケーションは描画が出てくる
プログラムソフトウェアである。
る物体表面の法線ベクトルと地表面の法線ベクトルとの
なす角度に対応した物体表面が地表面から受ける拡散反
射光量を、地表面に想定した地面光源の出す光量、大気
減衰係数、物体と地表面の距離などをパラメータとして
あらかじめテーブル化して記憶しておくルックアップテ
ーブルと、前記パラメータを特定することにより前記ル
ックアップテーブルから前記角度０〜πにわたって物体
表面が地表面から受ける全拡散反射光量を求める手段
と、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラ
メータの一つである地面光源の出す光量とに基づいて物
体の色を発色させる物体の光度を求める手段と、前記全
拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づいて地
面光源の色を発色する物体の光度を求める手段とを備え
た描画装置である。アプリケーションは描画が出てくる
プログラムソフトウェアである。
【００２６】第５の発明は、前記アプリケーションがゲ
ームである第４の発明に記載の描画装置である。ゲーム
とは、描画処理にリアルタイムが要求されるゲームソフ
トである。
ームである第４の発明に記載の描画装置である。ゲーム
とは、描画処理にリアルタイムが要求されるゲームソフ
トである。
【００２７】第６の発明は、物体表面の法線ベクトルと
地表面の法線ベクトルとのなす角度に対応した物体表面
が地表面から受ける拡散反射光量を、地表面に想定した
地面光源の出す光量、大気減衰係数、物体と地表面の距
離をパラメータとして、テーブル化して記憶したルック
アップテーブルを備え、前記パラメータを特定すること
により前記ルックアップテーブルから前記角度０〜πに
わたって物体表面が地表面から受ける全拡散反射光量を
求める処理、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と
前記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基
づいて物体の色を発色させる物体の光度を求める処理、
前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて地面光源の色を発色する物体の光度を求める処理を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータ読取り可能な記録媒体である。
地表面の法線ベクトルとのなす角度に対応した物体表面
が地表面から受ける拡散反射光量を、地表面に想定した
地面光源の出す光量、大気減衰係数、物体と地表面の距
離をパラメータとして、テーブル化して記憶したルック
アップテーブルを備え、前記パラメータを特定すること
により前記ルックアップテーブルから前記角度０〜πに
わたって物体表面が地表面から受ける全拡散反射光量を
求める処理、この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と
前記パラメータの一つである地面光源の出す光量とに基
づいて物体の色を発色させる物体の光度を求める処理、
前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて地面光源の色を発色する物体の光度を求める処理を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータ読取り可能な記録媒体である。
【００２８】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を説明
するが、その前に発明のポイントとなる間接反射光の性
質について述べ、その後に実施形態の開発手法を説明す
る。
するが、その前に発明のポイントとなる間接反射光の性
質について述べ、その後に実施形態の開発手法を説明す
る。
【００２９】間接反射光の性質 物体に照射された光は反射を起こすが、その反射には拡
散反射と鏡面反射があることが知られている。拡散反射
は、物体に当たった光がいったん物体に吸収され、再反
射する現象をいう。この反射の特徴は、物体から出る反
射光の色は物体の色になること、反射光は全方向に出る
ことである。鏡面反射は、物体に当たった光がそのまま
反射する現象をいう。この反射の特徴は、反射光の色は
ほぼ光源光と同じ色になること、反射光は特定方向（入
射角と反射角が等しい方向）にしか出ないことである。
散反射と鏡面反射があることが知られている。拡散反射
は、物体に当たった光がいったん物体に吸収され、再反
射する現象をいう。この反射の特徴は、物体から出る反
射光の色は物体の色になること、反射光は全方向に出る
ことである。鏡面反射は、物体に当たった光がそのまま
反射する現象をいう。この反射の特徴は、反射光の色は
ほぼ光源光と同じ色になること、反射光は特定方向（入
射角と反射角が等しい方向）にしか出ないことである。
【００３０】開発手法の説明 地表面からの間接反射光を簡単なアルゴリズムによって
考慮する。床の上やテーブルの上のように、広い平面の
上にさまざまな物体が配置されている状況を考える。こ
の広い平面を以下「地表面」と呼ぶ。地表面は物体に比
べ十分に大きいとし、無限平面として扱う。物体は光源
（点光源）からの光に加え、地表面からの反射光（間接
反射光）を受けるものとする。これは地表面を面光源
（以下、地面光源という）として考えることで表現でき
る。
考慮する。床の上やテーブルの上のように、広い平面の
上にさまざまな物体が配置されている状況を考える。こ
の広い平面を以下「地表面」と呼ぶ。地表面は物体に比
べ十分に大きいとし、無限平面として扱う。物体は光源
（点光源）からの光に加え、地表面からの反射光（間接
反射光）を受けるものとする。これは地表面を面光源
（以下、地面光源という）として考えることで表現でき
る。
【００３１】図３は、面光源として考えた地表面と地表
面の上に配置された物体との関係をを二つのエレメント
で示したものである。物体表面Ａが地表面Ｇから受ける
拡散反射光量をＩ（ベクトル）とし、地表面のエレメン
トｄＧのすべての点から放射された光エネルギーが物体
表面のエレメントｄＡに受け取られるものとすると、
面の上に配置された物体との関係をを二つのエレメント
で示したものである。物体表面Ａが地表面Ｇから受ける
拡散反射光量をＩ（ベクトル）とし、地表面のエレメン
トｄＧのすべての点から放射された光エネルギーが物体
表面のエレメントｄＡに受け取られるものとすると、
【数３】 となる。
【００３２】この式(1) は、物体表面Ａが地表面Ｇから
受ける拡散反射光量Ｉが、地表面Ｇの全てのエレメント
ｄＧからの入射光の総和に、大気減衰係数ａ1 と物体表
面エレメントｄＡと地表面エレメントｄＧの距離ｒとの
積の逆数を乗じたものとして得られることを意味してい
る。ただし、 Ｌg 地表面Ｇの出す光量 θA ｄＡとｄＧを結ぶ直線とｄＡの単位法線ベクトル
ｎA のなす角 θg ｄＡとｄＧを結ぶ直線と地表面Ｇの単位法線ベク
トルｎg のなす角 受ける光量とｎA は物体表面Ａ内で一定、Ｌg はＧ内で
一定とし、Ｇが無限平面であることを利用すると、式
(1) は式(2) のように解くことができる。
受ける拡散反射光量Ｉが、地表面Ｇの全てのエレメント
ｄＧからの入射光の総和に、大気減衰係数ａ1 と物体表
面エレメントｄＡと地表面エレメントｄＧの距離ｒとの
積の逆数を乗じたものとして得られることを意味してい
る。ただし、 Ｌg 地表面Ｇの出す光量 θA ｄＡとｄＧを結ぶ直線とｄＡの単位法線ベクトル
ｎA のなす角 θg ｄＡとｄＧを結ぶ直線と地表面Ｇの単位法線ベク
トルｎg のなす角 受ける光量とｎA は物体表面Ａ内で一定、Ｌg はＧ内で
一定とし、Ｇが無限平面であることを利用すると、式
(1) は式(2) のように解くことができる。
【００３３】
【数４】 ただし、 θ：ｎA とｎg のなす角 ｒ0 ：Ａの代表点とＧの距離 Ｌg ／（ａ1 ｒ0 ）の逆数をパラメータとして式(2) の
Ｉを描いたグラフを図１（ｂ）に示す。物体表面のうち
地表面の方向に向いている部分（θ＝π）が、最高の光
量を示し、地表面との角度θが小さくなれば光量が低下
し、地表面と反対面（θ＝０）では光が全く当たらず光
量がゼロになることを示している。またＬg が大きいほ
ど、ａ1 とｒ0 が小さいほど拡散反射光量が大きくなる
ことがわかる。
Ｉを描いたグラフを図１（ｂ）に示す。物体表面のうち
地表面の方向に向いている部分（θ＝π）が、最高の光
量を示し、地表面との角度θが小さくなれば光量が低下
し、地表面と反対面（θ＝０）では光が全く当たらず光
量がゼロになることを示している。またＬg が大きいほ
ど、ａ1 とｒ0 が小さいほど拡散反射光量が大きくなる
ことがわかる。
【００３４】実施形態と従来例との拡散反射光量の違い
を比較説明すると図１（ａ）に示すようになる。物体表
面の拡散反射をθ＝０からπまで連続して考慮してある
実施形態ａに対して、間接反射光を全く考慮していない
従来例ｃでは、θ＝０からπ／２までの光量はゼロとな
るから、地表面に向合った半球面が真っ黒になる。ま
た、環境光ではθ＝０からπにわたって従来例ｃに一定
光量を加算するため、地表面に向合った半球面は明るく
なるが、半球面の反射光量がすべて同じであるため不自
然さが出る。鈍い色は出ない。
を比較説明すると図１（ａ）に示すようになる。物体表
面の拡散反射をθ＝０からπまで連続して考慮してある
実施形態ａに対して、間接反射光を全く考慮していない
従来例ｃでは、θ＝０からπ／２までの光量はゼロとな
るから、地表面に向合った半球面が真っ黒になる。ま
た、環境光ではθ＝０からπにわたって従来例ｃに一定
光量を加算するため、地表面に向合った半球面は明るく
なるが、半球面の反射光量がすべて同じであるため不自
然さが出る。鈍い色は出ない。
【００３５】さて、実際の描画処理では、Ｌg 、ａ1 は
固定しておけるので、実施形態の式(2) は、適当に離散
化したθに対してあらかじめ計算してルックアップテー
ブルとして記憶させることができる。したがってルック
アップテーブルを用いて式(3) のように書くことができ
る。
固定しておけるので、実施形態の式(2) は、適当に離散
化したθに対してあらかじめ計算してルックアップテー
ブルとして記憶させることができる。したがってルック
アップテーブルを用いて式(3) のように書くことができ
る。
【００３６】
【数５】 このようにして物体が地面光源から受ける拡散反射光量
式を簡単なアルゴリズムで得ることができた。次に、こ
れを用いて地面光源による物体表面の光度Ｉre sultを求
める。ここに地面光源の性質は、物体の性質にかかわら
ず鈍い色（物体の色＋光源の色）を発色させるものであ
る。したがって、地面光源による物体の光度を求める式
は、物体の性質と光源の性質から決まる項と、光源の性
質のみから決まる項とに分けて表わすことができる。物
体の性質と光源の性質から決まる項は、物体の色を表わ
す拡散反射係数Ｍd に地面光源からの光量を表わすＬg
×Ｔａｂｌｅ［θ］をかけたものであると考えられる。
光源の性質のみから決まる項は、地面光源からの光量を
表わすＬg ×Ｔａｂｌｅ［θ］であると考えられる。
式を簡単なアルゴリズムで得ることができた。次に、こ
れを用いて地面光源による物体表面の光度Ｉre sultを求
める。ここに地面光源の性質は、物体の性質にかかわら
ず鈍い色（物体の色＋光源の色）を発色させるものであ
る。したがって、地面光源による物体の光度を求める式
は、物体の性質と光源の性質から決まる項と、光源の性
質のみから決まる項とに分けて表わすことができる。物
体の性質と光源の性質から決まる項は、物体の色を表わ
す拡散反射係数Ｍd に地面光源からの光量を表わすＬg
×Ｔａｂｌｅ［θ］をかけたものであると考えられる。
光源の性質のみから決まる項は、地面光源からの光量を
表わすＬg ×Ｔａｂｌｅ［θ］であると考えられる。
【００３７】光源の性質を表わす項は、地面光源の光度
Ｌg にＴａｂｌｅ［θ］をかけたものであると考えられ
る。地面光源が鈍い色を発色させることを明確に表わす
ために、実施形態の描画アルゴリズムの計算式を比較例
とともに示した表１において、物体の性質をあらわす項
をまとめて行列のかたちに書き換えてある。Ｌg 、
Ｌp 、Ｌa はいずれも光源の性質を表わす要素であり、
行列［Ｍd ＭS ］は物体の性質を表わす要素である。
なお、細かい点（ａ1 、ｒ0 の項）は便宜上省略した。
Ｌg にＴａｂｌｅ［θ］をかけたものであると考えられ
る。地面光源が鈍い色を発色させることを明確に表わす
ために、実施形態の描画アルゴリズムの計算式を比較例
とともに示した表１において、物体の性質をあらわす項
をまとめて行列のかたちに書き換えてある。Ｌg 、
Ｌp 、Ｌa はいずれも光源の性質を表わす要素であり、
行列［Ｍd ＭS ］は物体の性質を表わす要素である。
なお、細かい点（ａ1 、ｒ0 の項）は便宜上省略した。
【００３８】
【表１】 Ｌg ：地表面Ｇの出す光量 Ｍd ：拡散反射係数で、物体の色を表わす ＭS ：鏡面反射係数で、M S =1のとき鏡面を表わし、M
S =0のとき粗面を表わす 表１の実施形態である地面光源の計算式を展開すると、 となり、鏡面反射項はない。第１項は物体の色が物体に
反映され、第２項は光源の色が物体に反映する。なお、
行列で表現した式にゼロが入る理由は、物体の性質に無
関係に鏡面反射（光源の色の発色）を起こすためであ
る。
S =0のとき粗面を表わす 表１の実施形態である地面光源の計算式を展開すると、 となり、鏡面反射項はない。第１項は物体の色が物体に
反映され、第２項は光源の色が物体に反映する。なお、
行列で表現した式にゼロが入る理由は、物体の性質に無
関係に鏡面反射（光源の色の発色）を起こすためであ
る。
【００３９】また比較例１である点光源の計算式を展開
すると、 となり、第１項が拡散反射項、第２項が鏡面反射項であ
る。物体の材質に光沢やつやがあるとき、第２項により
ハイライト効果が現われる。これはその物体の表面にお
いて、鏡面反射によって見える光源を写していると考え
られる。
すると、 となり、第１項が拡散反射項、第２項が鏡面反射項であ
る。物体の材質に光沢やつやがあるとき、第２項により
ハイライト効果が現われる。これはその物体の表面にお
いて、鏡面反射によって見える光源を写していると考え
られる。
【００４０】同様に比較例２である環境光の計算式を展
開すると、 L a ×M d (6) となり、鏡面反射は存在せず、拡散反射項のみからなり
物体に依存する。したがって例えば物体が赤色であれ
ば、物体は赤色に見える。
開すると、 L a ×M d (6) となり、鏡面反射は存在せず、拡散反射項のみからなり
物体に依存する。したがって例えば物体が赤色であれ
ば、物体は赤色に見える。
【００４１】地面光源、点光源、環境光の３つの光源に
よる物体の光度を求める計算式を比較した表１から、点
光源や環境光と異なり、実施形態で想定した地面光源で
は、物体の性質にかかわらず鈍い色を発色させることが
できる。
よる物体の光度を求める計算式を比較した表１から、点
光源や環境光と異なり、実施形態で想定した地面光源で
は、物体の性質にかかわらず鈍い色を発色させることが
できる。
【００４２】物体表面の光度Ｉresultは、地表面からの
光量Ｉに光源からの光の拡散反射光、および鏡面反射光
を加えた式(7) で求めることができる。
光量Ｉに光源からの光の拡散反射光、および鏡面反射光
を加えた式(7) で求めることができる。
【００４３】 Ｉresult＝地面光源＋点光源 (7) ここで地面光源を使う場合には環境光は必要がない（因
みに図２（ａ）でも環境光は使用していない）。環境光
の使用目的は、点光源が照さない面が真っ黒になること
を防止するためなので、地面光源を使えば真っ黒になる
面はほとんど現われないため、環境光の必要がなくなる
からである。
みに図２（ａ）でも環境光は使用していない）。環境光
の使用目的は、点光源が照さない面が真っ黒になること
を防止するためなので、地面光源を使えば真っ黒になる
面はほとんど現われないため、環境光の必要がなくなる
からである。
【００４４】図４に実施形態のグラフィック処理を行う
ための描画装置のブロック図を示す。アプリケーション
１１から、３次元形状である幾何データ１２がジオメト
リエンジン１３に送られる。ジオメトリエンジン１３で
はルックアップテーブル１７を参照して、光源、物体の
材質情報などから物体表面の光度を計算する。レンダリ
ングエンジン１４では、光度情報をもとに色を計算して
フレームバッファ１５に書き込み、ディスプレイ１６に
送って表示する。表示された画像は、立体感のある拡散
反射面を表現している。
ための描画装置のブロック図を示す。アプリケーション
１１から、３次元形状である幾何データ１２がジオメト
リエンジン１３に送られる。ジオメトリエンジン１３で
はルックアップテーブル１７を参照して、光源、物体の
材質情報などから物体表面の光度を計算する。レンダリ
ングエンジン１４では、光度情報をもとに色を計算して
フレームバッファ１５に書き込み、ディスプレイ１６に
送って表示する。表示された画像は、立体感のある拡散
反射面を表現している。
【００４５】ここに実施形態と、既述した従来ゲームで
使用されている手法を含めた従来の手法との比較表をま
とめて示す。
使用されている手法を含めた従来の手法との比較表をま
とめて示す。
【００４６】
【表２】 ◎ 優 ○ 良 × 不良 ×× 悪い 本実施の形態によれば、上述したように拡散反射面に立
体感を与えるために新規な描画アルゴリズムを開発し、
その結果、次のような効果が得られる。
体感を与えるために新規な描画アルゴリズムを開発し、
その結果、次のような効果が得られる。
【００４７】（１）地表面からの間接反射光考慮 地表面からの間接反射光を考慮したうえで、特に、描画
アルゴリズムに物体の性質に依存しない間接反射光の概
念を導入することによって、拡散反射面の立体感がより
リアルに表現でき、現実感のある高品質の画像を簡易に
生成することができる。
アルゴリズムに物体の性質に依存しない間接反射光の概
念を導入することによって、拡散反射面の立体感がより
リアルに表現でき、現実感のある高品質の画像を簡易に
生成することができる。
【００４８】具体的には、実施の形態の描画アルゴリズ
ムによって描画した球体画像を図２（ａ）に示す。地面
光源をもつ地表面を無限平面として捉え、地表面のすべ
ての点から放射されたエネルギーが物体表面に受け取ら
れるものと仮定しているので、図２（ｂ）のリアル写真
には及ばないが、従来手法を採っている図２（ｃ）〜(
ｅ) に比較すると、鈍い色を出し、かなり立体感を与え
ることに成功している。なお、球体状物体の材質に光沢
やつやがあるとき、図に示すように光源と向合う表面に
ハイライト効果が現われる。
ムによって描画した球体画像を図２（ａ）に示す。地面
光源をもつ地表面を無限平面として捉え、地表面のすべ
ての点から放射されたエネルギーが物体表面に受け取ら
れるものと仮定しているので、図２（ｂ）のリアル写真
には及ばないが、従来手法を採っている図２（ｃ）〜(
ｅ) に比較すると、鈍い色を出し、かなり立体感を与え
ることに成功している。なお、球体状物体の材質に光沢
やつやがあるとき、図に示すように光源と向合う表面に
ハイライト効果が現われる。
【００４９】（２）高速描画 従来ゲームで使用されている手法と比較すると、実施形
態では式(4) が新しく計算しなければならない要素であ
る。ルックアップテーブルはあらかじめ計算して記憶し
てあるので参照するだけで済む。θ、ｒ0 は他の処理過
程で得られていることが多いので、増加する計算量はθ
によるテーブル参照＋掛け算と非常に小さいことがわか
る。その結果、実行速度が速く、ゲームなどで使用され
ている手法（散乱反射光・鏡面反射光・環境光モデル＋
グーロシェーディング法）と同等の速度で描画できる。
態では式(4) が新しく計算しなければならない要素であ
る。ルックアップテーブルはあらかじめ計算して記憶し
てあるので参照するだけで済む。θ、ｒ0 は他の処理過
程で得られていることが多いので、増加する計算量はθ
によるテーブル参照＋掛け算と非常に小さいことがわか
る。その結果、実行速度が速く、ゲームなどで使用され
ている手法（散乱反射光・鏡面反射光・環境光モデル＋
グーロシェーディング法）と同等の速度で描画できる。
【００５０】（３）必要メモリ量が少ない ルックアップテーブルも［０，π］を適当に離散化した
サイズしか必要とせず、離散化は２５６バイトで十分足
りるので、増加する必要メモリサイズも非常に小さくて
済む。したがって、現在ゲームなどで使用されている手
法と同等の使用メモリ量で描画できる。
サイズしか必要とせず、離散化は２５６バイトで十分足
りるので、増加する必要メモリサイズも非常に小さくて
済む。したがって、現在ゲームなどで使用されている手
法と同等の使用メモリ量で描画できる。
【００５１】なお、上記実施形態では特に三原色（Ｒ、
Ｇ、Ｂ）について言及しなかったが、前述した式をＲ、
Ｇ、Ｂの３要素からなるベクトル表記に置き換えれば、
色彩描画にも応用できる。
Ｇ、Ｂ）について言及しなかったが、前述した式をＲ、
Ｇ、Ｂの３要素からなるベクトル表記に置き換えれば、
色彩描画にも応用できる。
【００５２】
【発明の効果】第１の発明によれば、地面光源を想定
し、これに物体の色と光源の色との２つの色の混合で発
色させる性質を持たせたので、物体の性質にかかわら
ず、物体を鈍い色で発色させることができ、より立体感
のある画像を容易に描画できる。
し、これに物体の色と光源の色との２つの色の混合で発
色させる性質を持たせたので、物体の性質にかかわら
ず、物体を鈍い色で発色させることができ、より立体感
のある画像を容易に描画できる。
【００５３】第２の発明によれば、物体表面が地表面か
ら受ける間接反射光としての拡散反射光量を考慮したの
で、拡散反射光量を考慮しないものと比較して、拡散反
射面の立体感が表現できる。また、物体表面と地表面の
法線ベクトルのなす角度に応じた物体の拡散反射光量を
あらかじめ計算してルックアップテーブル化しておくの
で、ゲームなどで使用されている手法（散乱反射光・鏡
面反射光・環境光モデル＋グーロシェーディング法）と
同等の速度で描画できる。さらに、実際の描画処理で
は、地表面の出す光量や大気減衰係数などのパラメータ
は固定しておけるので、離散化された点でのサンプリン
グ数が少なくて済み、ゲームなどで使用されている手法
と同等の使用メモリ量で描画できる。
ら受ける間接反射光としての拡散反射光量を考慮したの
で、拡散反射光量を考慮しないものと比較して、拡散反
射面の立体感が表現できる。また、物体表面と地表面の
法線ベクトルのなす角度に応じた物体の拡散反射光量を
あらかじめ計算してルックアップテーブル化しておくの
で、ゲームなどで使用されている手法（散乱反射光・鏡
面反射光・環境光モデル＋グーロシェーディング法）と
同等の速度で描画できる。さらに、実際の描画処理で
は、地表面の出す光量や大気減衰係数などのパラメータ
は固定しておけるので、離散化された点でのサンプリン
グ数が少なくて済み、ゲームなどで使用されている手法
と同等の使用メモリ量で描画できる。
【００５４】第３の発明によれば、アルゴリズムが単純
であるため、立体感のある画像が、間接反射光を考慮に
入れない従来例と遜色なく高速に描画できる。
であるため、立体感のある画像が、間接反射光を考慮に
入れない従来例と遜色なく高速に描画できる。
【００５５】第４の発明によれば、ハードウェアはルッ
クアップテーブルを追加するだけで済み、しかもルック
アップテーブルは離散化状況に応じて、既存のメモリを
使用できるので、実質的にハードウェアを改良する必要
がない。したがって、上記方法の効果を簡単な構造によ
って適切に得ることができる。
クアップテーブルを追加するだけで済み、しかもルック
アップテーブルは離散化状況に応じて、既存のメモリを
使用できるので、実質的にハードウェアを改良する必要
がない。したがって、上記方法の効果を簡単な構造によ
って適切に得ることができる。
【００５６】第５の発明によれば、アプリケーションが
ゲーム、特に家庭用ゲームの場合に、専用機またはパソ
コンなどのハードウェアを改良することなく、立体感の
ある画像を高速描画することができる。
ゲーム、特に家庭用ゲームの場合に、専用機またはパソ
コンなどのハードウェアを改良することなく、立体感の
ある画像を高速描画することができる。
【００５７】第６の発明によれば、所定のプログラムを
記録媒体に記録したので、コンピュータに記録媒体を挿
入するだけで、高速で必要メモリ容量の少ない描画アル
ゴリズムを実現できる。
記録媒体に記録したので、コンピュータに記録媒体を挿
入するだけで、高速で必要メモリ容量の少ない描画アル
ゴリズムを実現できる。
【図１】実施形態による物体表面が地表面から受ける拡
散反射光量特性を示し、（ａ）は従来例との比較図、
（ｂ）はパラメータ（ａ1 ｒ0 ／Ｌg ）による推移特性
図である。
散反射光量特性を示し、（ａ）は従来例との比較図、
（ｂ）はパラメータ（ａ1 ｒ0 ／Ｌg ）による推移特性
図である。
【図２】球体（ボール）の画像を示し、（ａ）は実施形
態、（ｂ）は実写真、（ｃ）はグーロシェーディング
法、（ｄ）は下方にも光源を設けたシェーディング法、
( ｅ) は間接反射光を考慮しないシェーディング法であ
る。
態、（ｂ）は実写真、（ｃ）はグーロシェーディング
法、（ｄ）は下方にも光源を設けたシェーディング法、
( ｅ) は間接反射光を考慮しないシェーディング法であ
る。
【図３】物体表面Ａが地表面Ｇから受ける拡散反射光量
Ｉの式の成立を示す説明図である。
Ｉの式の成立を示す説明図である。
【図４】実施形態による描画装置のブロック図である。
１ 物体 ２ ハイライト ３ 地表面に向合った面 ４ ハイライト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−186490（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−168583（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−40833（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−342465（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−320090（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 15/00 - 15/70
Claims (6)
- 【請求項１】地表面から放射される間接反射光を作るた
めの光源として地面光源を想定し、これを地表面に設
け、 前記地面光源に、前記光の当たる物体の性質にかかわら
ず、前記物体の色と前記地面光源の色との２つの色の混
合で発色させる性質を持たせて、前記物体の地表面に向
合った面を鈍い色で発色させるように描画するコンピュ
ータによる描画方法。 - 【請求項２】地表面から物体に当たる間接反射光を考慮
する描画方法において、 物体表面の単位法線ベクトルと地表面の単位法線ベクト
ルとのなす角度に対応した物体表面が地表面から受ける
拡散反射光量を、地表面に想定した地面光源の出す光
量、大気減衰係数、物体と地表面の距離などをパラメー
タとしてあらかじめテーブル化して記憶しておく工程
と、 前記パラメータを特定することにより前記テーブルから
前記角度０〜πにわたって物体表面が地表面から受ける
全拡散反射光量を求め、 この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラメー
タの一つである地面光源の出す光量とに基づいて物体に
物体の色を発色させる工程と、 前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて物体に地面光源の色を発色する工程とを含む描画方
法。 - 【請求項３】前記テーブル化して記憶しておく拡散反射
光量が、 Ｔａｂｌｅ［θ］＝(-πcos θ+2tan -1(cotθ)・cos θ
+2sin θ) で表わされ、 前記全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラメー
タの一つである地面光源の出す光量とに基づいて求めた
物体の色を発色させる物体光度が、 【数１】 で表わされ、 前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて求めた地面光源の色を発色する物体光度が L g ×Table[θ] で表わされる請求項２に記載の描画方法。ただし、 θ：物体表面の単位法線ベクトルｎA と、地表面の単位
法線ベクトルｎg の なす角度 L g ：地面光源から出る光量 M d ：物体の拡散反射係数 M S ：物体の鏡面反射係数 - 【請求項４】アプリケーションで出現する物体表面の法
線ベクトルと地表面の法線ベクトルとのなす角度に対応
した物体表面が地表面から受ける拡散反射光量を、地表
面に想定した地面光源の出す光量、大気減衰係数、物体
と地表面の距離などをパラメータとしてあらかじめテー
ブル化して記憶しておくルックアップテーブルと、 前記パラメータを特定することにより前記ルックアップ
テーブルから前記角度０〜πにわたって物体表面が地表
面から受ける全拡散反射光量を求める手段と、 この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラメー
タの一つである地面光源の出す光量とに基づいて物体の
色を発色させる物体の光度を求める手段と、 前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて地面光源の色を発色する物体の光度を求める手段と
を備えた描画装置。 - 【請求項５】前記アプリケーションがゲームである請求
項４に記載の描画装置。 - 【請求項６】物体表面の法線ベクトルと地表面の法線ベ
クトルとのなす角度に対応した物体表面が地表面から受
ける拡散反射光量を、地表面に想定した地面光源の出す
光量、大気減衰係数、物体と地表面の距離をパラメータ
として、テーブル化して記憶したルックアップテーブル
を備え、 前記パラメータを特定することにより前記ルックアップ
テーブルから前記角度０〜πにわたって物体表面が地表
面から受ける全拡散反射光量を求める処理、 この全拡散反射光量と物体拡散反射係数と前記パラメー
タの一つである地面光源の出す光量とに基づいて物体の
色を発色させる物体の光度を求める処理、 前記全拡散反射光量と前記地面光源の出す光量とに基づ
いて地面光源の色を発色する物体の光度を求める処理を
コンピュータに実行させるためのプログラムを記録した
コンピュータ読取り可能な記録媒体。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142659A JP3012828B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 描画方法、装置および記録媒体 |
| US09/149,659 US6329988B1 (en) | 1998-05-25 | 1998-09-09 | Picture-drawing method and apparatus, and recording medium |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10142659A JP3012828B2 (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 描画方法、装置および記録媒体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11339064A JPH11339064A (ja) | 1999-12-10 |
| JP3012828B2 true JP3012828B2 (ja) | 2000-02-28 |
Family
ID=15320516
Family Applications (1)
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