JP3035571B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—3D [Three Dimensional] image rendering
- G06T15/04—Texture mapping
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
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- Processing Or Creating Images (AREA)
Description
【0001】
【発明の利用分野】この発明は画像処理装置に関し、特
に3D画像(3次元画像)のレンダリングに関する。
に3D画像(3次元画像)のレンダリングに関する。
【0002】
【従来技術】3次元画像の処理では、物体の三次元モデ
ルを多数のポリゴンに分割し、ポリゴンの法線ベクトル
を求める。これと同時に二次元のテクスチャー画像を三
次元物体の表面ポリゴンにテクスチャーマッピングし、
擬似的にポリゴン表面にテクスチャー画像を貼り付け
る。ここでテクスチャーの修正は通常の2次元画像の修
正と同様に行うことができるが、三次元モデルの変更は
極めて困難である。また3次元モデルの表面の細やかな
凹凸をモデリングするのは困難で、法線ベクトルの変調
方向を示すバンプ画像を3次元物体の表面にマッピング
することにより、擬似的に物体表面の凹凸を変調するバ
ンプマッピング技術がある。
ルを多数のポリゴンに分割し、ポリゴンの法線ベクトル
を求める。これと同時に二次元のテクスチャー画像を三
次元物体の表面ポリゴンにテクスチャーマッピングし、
擬似的にポリゴン表面にテクスチャー画像を貼り付け
る。ここでテクスチャーの修正は通常の2次元画像の修
正と同様に行うことができるが、三次元モデルの変更は
極めて困難である。また3次元モデルの表面の細やかな
凹凸をモデリングするのは困難で、法線ベクトルの変調
方向を示すバンプ画像を3次元物体の表面にマッピング
することにより、擬似的に物体表面の凹凸を変調するバ
ンプマッピング技術がある。
【0003】バンプ画像の修正では、バンプ画像を物体
表面にマッピングしてその法線方向を変調した後、レン
ダリングして得られる表示画像を想像して、バンプ画像
を修正する必要がある。そこで、ある程度バンプ画像を
修正すると、修正したバンプ画像を3次元物体の表面に
再マッピングし、レンダリングし直して表示画像を見
て、バンプ画像の修正結果を確認する。望むような修正
が行われていなければ、再度バンプ画像を修正する。こ
のため何度もバンプ画像の修正を行う必要がある。
表面にマッピングしてその法線方向を変調した後、レン
ダリングして得られる表示画像を想像して、バンプ画像
を修正する必要がある。そこで、ある程度バンプ画像を
修正すると、修正したバンプ画像を3次元物体の表面に
再マッピングし、レンダリングし直して表示画像を見
て、バンプ画像の修正結果を確認する。望むような修正
が行われていなければ、再度バンプ画像を修正する。こ
のため何度もバンプ画像の修正を行う必要がある。
【0004】
【発明の課題】この発明の課題は、バンプ画像を物体に
マッピングしてレンダリングにより得られた画像を用い
て、対話的にバンプ画像の修正を行えるようにし、バン
プ画像の修正結果をリアルタイムで物品にマッピングし
てレンダリングし直して表示するようにし、物体の凹凸
感の表現をより容易にすることにある(請求項1〜
4)。請求項1の発明での追加の課題は、レンダリング
で得られた表示画像からテクスチャー画像やバンプ画像
への逆マッピングを容易にして、バンプ画像の修正をさ
らに対話的に行えるようにすることにある。請求項2の
発明の追加の課題は、テクスチャー画像とバンプ画像と
を同一の処理系で修正可能にすることにある。請求項3
の発明の追加の課題は、バンプ画像の法線ベクトルの算
出をより容易にすることにある。請求項4の発明での追
加の課題は、テクスチャー画像やバンプ画像への逆マッ
ピングを共通の逆マッピングアドレスで行えるようにす
ることにある。
マッピングしてレンダリングにより得られた画像を用い
て、対話的にバンプ画像の修正を行えるようにし、バン
プ画像の修正結果をリアルタイムで物品にマッピングし
てレンダリングし直して表示するようにし、物体の凹凸
感の表現をより容易にすることにある(請求項1〜
4)。請求項1の発明での追加の課題は、レンダリング
で得られた表示画像からテクスチャー画像やバンプ画像
への逆マッピングを容易にして、バンプ画像の修正をさ
らに対話的に行えるようにすることにある。請求項2の
発明の追加の課題は、テクスチャー画像とバンプ画像と
を同一の処理系で修正可能にすることにある。請求項3
の発明の追加の課題は、バンプ画像の法線ベクトルの算
出をより容易にすることにある。請求項4の発明での追
加の課題は、テクスチャー画像やバンプ画像への逆マッ
ピングを共通の逆マッピングアドレスで行えるようにす
ることにある。
【0005】
【発明の構成】この発明は、物体の3次元モデルに2次
元テクスチャー画像をマッピングし、レンダリングによ
り画像表示を行うようにした画像処理装置において、3
次元モデルのバンプ画像を記憶するためのバンプメモリ
と、バンプ画像により3次元モデルの法線方向を変調す
るための変調手段と、法線方向を変調した3次元モデル
に2次元テクスチャー画像をマッピングするためのマッ
ピング手段と、マッピングしたテクスチャー画像をレン
ダリングして表示画像を発生させるためのレンダリング
手段と、表示画像を記憶すると共に表示画像から2次元
テクスチャー画像及びバンプ画像へ逆マッピングするた
めのマッピングアドレスを記憶するためのレンダリング
メモリと、表示画像を表示するための表示手段と、表示
画像上の位置を指定するための描画入力手段とを設け
て、表示画像上の指定位置を前記レンダリングメモリの
マッピングアドレスからバンプメモリでのアドレスに変
換し、かつバンプメモリでの該アドレスのバンプ画像を
修正するための描画手段を設けたことを特徴とする。各
構成要素に対応する実施例での要素を例として示すと、
変調手段は例えば法線ベクトル変調部で構成し、マッピ
ング手段は例えばマッピングアドレスジェネレータや内
挿補間処理部で構成し、レンダリング手段はフォンシェ
ーディング処理部や隠面処理部等で構成する。
元テクスチャー画像をマッピングし、レンダリングによ
り画像表示を行うようにした画像処理装置において、3
次元モデルのバンプ画像を記憶するためのバンプメモリ
と、バンプ画像により3次元モデルの法線方向を変調す
るための変調手段と、法線方向を変調した3次元モデル
に2次元テクスチャー画像をマッピングするためのマッ
ピング手段と、マッピングしたテクスチャー画像をレン
ダリングして表示画像を発生させるためのレンダリング
手段と、表示画像を記憶すると共に表示画像から2次元
テクスチャー画像及びバンプ画像へ逆マッピングするた
めのマッピングアドレスを記憶するためのレンダリング
メモリと、表示画像を表示するための表示手段と、表示
画像上の位置を指定するための描画入力手段とを設け
て、表示画像上の指定位置を前記レンダリングメモリの
マッピングアドレスからバンプメモリでのアドレスに変
換し、かつバンプメモリでの該アドレスのバンプ画像を
修正するための描画手段を設けたことを特徴とする。各
構成要素に対応する実施例での要素を例として示すと、
変調手段は例えば法線ベクトル変調部で構成し、マッピ
ング手段は例えばマッピングアドレスジェネレータや内
挿補間処理部で構成し、レンダリング手段はフォンシェ
ーディング処理部や隠面処理部等で構成する。
【0006】ここにテクスチャー画像は物体表面の色
彩,陰影,模様等を示す2次元画像であり、バンプ画像
は、物体の3次元モデルの法線方向を変調するための例
えば2次元の画像である。またこの明細書で、マッピン
グはテクスチャー画像やバンプ画像から3次元物体の表
面への写像で、逆マッピングはレンダリング画像からテ
クスチャー画像やバンプ画像へのマッピングで、レンダ
リングは物体が視点からどのように見えるかに応じて3
次元画像を2次元画像へ変換することである。
彩,陰影,模様等を示す2次元画像であり、バンプ画像
は、物体の3次元モデルの法線方向を変調するための例
えば2次元の画像である。またこの明細書で、マッピン
グはテクスチャー画像やバンプ画像から3次元物体の表
面への写像で、逆マッピングはレンダリング画像からテ
クスチャー画像やバンプ画像へのマッピングで、レンダ
リングは物体が視点からどのように見えるかに応じて3
次元画像を2次元画像へ変換することである。
【0007】好ましくは、前記描画手段に、前記2次元
テクスチャー画像及びバンプ画像の一方を選択的に供給
して修正するように構成したことを特徴とする。好まし
くは、前記バンプ画像の各位置について2つの面内での
法線ベクトルを求めるための手段と、求めた2つの法線
ベクトルからバンプ画像の法線方向を求めるための参照
表とを設けたことを特徴とする。好ましくは、テクスチ
ャー画像とバンプ画像とをスケーリング(画像のサイズ
を合わせること)して、共通の座標系で記憶する。
テクスチャー画像及びバンプ画像の一方を選択的に供給
して修正するように構成したことを特徴とする。好まし
くは、前記バンプ画像の各位置について2つの面内での
法線ベクトルを求めるための手段と、求めた2つの法線
ベクトルからバンプ画像の法線方向を求めるための参照
表とを設けたことを特徴とする。好ましくは、テクスチ
ャー画像とバンプ画像とをスケーリング(画像のサイズ
を合わせること)して、共通の座標系で記憶する。
【0008】
【発明の作用と効果】請求項1の発明では、3次元モデ
ルのバンプ画像をバンプメモリに記憶して、レンダリン
グ過程で、対話的にバンプ画像を修正できるようにす
る。そしてバンプ画像を修正して3次元モデルでの表面
の法線方向を変調すると、修正後のバンプ画像が物体に
リアルタイムにマッピングされて、テクスチャー画像を
マッピングした物体が再度レンダリングされて表示さ
れ、凹凸表現の修正結果をリアルタイムに表示しながら
バンプ画像を修正できる。バンプ画像はモデル毎の画像
でも、複数のモデルを含んだ画像でもよい。
ルのバンプ画像をバンプメモリに記憶して、レンダリン
グ過程で、対話的にバンプ画像を修正できるようにす
る。そしてバンプ画像を修正して3次元モデルでの表面
の法線方向を変調すると、修正後のバンプ画像が物体に
リアルタイムにマッピングされて、テクスチャー画像を
マッピングした物体が再度レンダリングされて表示さ
れ、凹凸表現の修正結果をリアルタイムに表示しながら
バンプ画像を修正できる。バンプ画像はモデル毎の画像
でも、複数のモデルを含んだ画像でもよい。
【0009】請求項1の発明ではさらに、レンダリング
メモリに、レンダリング画像からテクスチャー画像やバ
ンプ画像へ逆マッピングするための、マッピングアドレ
スを記憶させる。このためレンダリングメモリから逆マ
ッピング用のアドレスを読み出せば、直ちにテクスチャ
ー画像やバンプ画像への描画アドレスを求めることがで
き、よりリアルタイムにテクスチャー画像やバンプ画像
を修正できる。
メモリに、レンダリング画像からテクスチャー画像やバ
ンプ画像へ逆マッピングするための、マッピングアドレ
スを記憶させる。このためレンダリングメモリから逆マ
ッピング用のアドレスを読み出せば、直ちにテクスチャ
ー画像やバンプ画像への描画アドレスを求めることがで
き、よりリアルタイムにテクスチャー画像やバンプ画像
を修正できる。
【0010】請求項2の発明では、共通の描画手段にテ
クスチャー画像とバンプ画像の一方を供給して修正す
る。即ちテクスチャー画像への描画も、バンプ画像への
描画も、共通の描画手段で処理できる。
クスチャー画像とバンプ画像の一方を供給して修正す
る。即ちテクスチャー画像への描画も、バンプ画像への
描画も、共通の描画手段で処理できる。
【0011】請求項3の発明では、バンプ画像から物体
表面の変調方向の法線ベクトルをX−Z,Y−Z等の2
つの面に関して求め、これらから参照表でバンプ画像の
法線方向を求める。このようにすれば、外積演算無しで
法線方向を求めることができ、高速で処理できる。
表面の変調方向の法線ベクトルをX−Z,Y−Z等の2
つの面に関して求め、これらから参照表でバンプ画像の
法線方向を求める。このようにすれば、外積演算無しで
法線方向を求めることができ、高速で処理できる。
【0012】請求項4の発明では、テクスチャー画像と
バンプ画像とをスケーリングして共通の座標系で記憶す
る。すると同じ逆マッピングアドレスでテクスチャー画
像とバンプ画像の双方へ逆マッピングできる。
バンプ画像とをスケーリングして共通の座標系で記憶す
る。すると同じ逆マッピングアドレスでテクスチャー画
像とバンプ画像の双方へ逆マッピングできる。
【0013】
【実施例】図1〜図9に実施例を示す。図1に実施例の
画像処理装置の概要を示すと、2はジオメトリトリで、
シーンの決定に基づいて物体の表面を多数のポリゴン、
例えば多数の三角形に分割し、4はポリゴンシーケンサ
で、多数の三角形を順序よくはき出す。6は頂点法線デ
ータ算出部で、各頂点の法線データ、例えば法線ベクト
ルを求める。8は法線ベクトル算出部で、例えば三頂点
の法線ベクトルを内挿補間して、各ピクセルの法線ベク
トルを求める。
画像処理装置の概要を示すと、2はジオメトリトリで、
シーンの決定に基づいて物体の表面を多数のポリゴン、
例えば多数の三角形に分割し、4はポリゴンシーケンサ
で、多数の三角形を順序よくはき出す。6は頂点法線デ
ータ算出部で、各頂点の法線データ、例えば法線ベクト
ルを求める。8は法線ベクトル算出部で、例えば三頂点
の法線ベクトルを内挿補間して、各ピクセルの法線ベク
トルを求める。
【0014】10は画像ソースで、例えばスキャナや2
次元画像を記憶したファイルあるいはこれらの入出力機
器などを用い、二次元テクスチャー画像の原画像やバン
プ画像の原画像などを供給する。12はテクスチャーメ
モリで、複数プレーンを用意して複数のテクスチャー画
像を記憶する。また14はバンプメモリで、同様に複数
プレーン用意し、2次元のバンプ画像を記憶する。そし
て例えばバンプ画像はモノクロ画像で、画像の値は物品
表面の凹凸を示し、例えば画像が明るい位置で凸で、暗
い位置で凹であるとして定義する。なおバンプ画像で意
味を持つのは、周囲に対する相対的な凹凸である。テク
スチャー画像やバンプ画像は、それらが複数枚ずつある
場合でも、スケーリングしてサイズをそろえ、オフセッ
トを除いて共通の座標系で記憶する。
次元画像を記憶したファイルあるいはこれらの入出力機
器などを用い、二次元テクスチャー画像の原画像やバン
プ画像の原画像などを供給する。12はテクスチャーメ
モリで、複数プレーンを用意して複数のテクスチャー画
像を記憶する。また14はバンプメモリで、同様に複数
プレーン用意し、2次元のバンプ画像を記憶する。そし
て例えばバンプ画像はモノクロ画像で、画像の値は物品
表面の凹凸を示し、例えば画像が明るい位置で凸で、暗
い位置で凹であるとして定義する。なおバンプ画像で意
味を持つのは、周囲に対する相対的な凹凸である。テク
スチャー画像やバンプ画像は、それらが複数枚ずつある
場合でも、スケーリングしてサイズをそろえ、オフセッ
トを除いて共通の座標系で記憶する。
【0015】17,18は内挿補間処理部で、メモリ1
2,14の画像データを内挿補間することによりサブピ
クセルのアドレスを補間する。20はバンプ画像の法線
ベクトル算出部で、その詳細は図2により後述する。2
2は法線ベクトル変調部で、各ポリゴンの法線ベクトル
をバンプ画像から求めた法線ベクトルで変調するための
ものである。
2,14の画像データを内挿補間することによりサブピ
クセルのアドレスを補間する。20はバンプ画像の法線
ベクトル算出部で、その詳細は図2により後述する。2
2は法線ベクトル変調部で、各ポリゴンの法線ベクトル
をバンプ画像から求めた法線ベクトルで変調するための
ものである。
【0016】24は光源色設定部で、光源の3次元の位
置並びにその明るさや色調などを設定する。26はフォ
ンシェーディング処理部で、変調済みの各ポリゴンの法
線ベクトルと光源の位置を用いて、ポリゴン間の反射も
考慮し、各ポリゴンの輝度を求める。28は隠面処理部
で、隠面となるポリゴンを除いて表面に現れるポリゴン
を求め、30はレンダリングメモリで、レンダリングで
得られた表示画像(レンダリング画像)を記憶して、そ
の画像をモニタ34で表示する。なおレンダリングメモ
リ30の構成は図3により後述する。
置並びにその明るさや色調などを設定する。26はフォ
ンシェーディング処理部で、変調済みの各ポリゴンの法
線ベクトルと光源の位置を用いて、ポリゴン間の反射も
考慮し、各ポリゴンの輝度を求める。28は隠面処理部
で、隠面となるポリゴンを除いて表面に現れるポリゴン
を求め、30はレンダリングメモリで、レンダリングで
得られた表示画像(レンダリング画像)を記憶して、そ
の画像をモニタ34で表示する。なおレンダリングメモ
リ30の構成は図3により後述する。
【0017】36は描画入力手段で、例えばデジタイザ
とスタイラスとの組合せを用い、カーソルなどを用いて
描画位置をモニタ34で表示するものとする。また描画
入力手段36で行う描画入力の種類は、図示しないフロ
ントエンドプロセッサで管理するメニューなどにより指
定するものとする。38はアドレスジェネレータで、描
画入力36での描画位置をレンダリングメモリ30での
アドレスに変換して、レンダリングメモリ30に供給す
る。40は描画処理部で、42は描画演算中の画像を一
時的に記憶するためのエリアメモリである。44はセレ
クタで、描画対象を例えばテクスチャー画像とバンプ画
像の一方から選択し、選択した画像とエリアメモリ42
に記憶した描画画像とを線形補間処理部46で線形補間
し、同じメモリに書き戻す。
とスタイラスとの組合せを用い、カーソルなどを用いて
描画位置をモニタ34で表示するものとする。また描画
入力手段36で行う描画入力の種類は、図示しないフロ
ントエンドプロセッサで管理するメニューなどにより指
定するものとする。38はアドレスジェネレータで、描
画入力36での描画位置をレンダリングメモリ30での
アドレスに変換して、レンダリングメモリ30に供給す
る。40は描画処理部で、42は描画演算中の画像を一
時的に記憶するためのエリアメモリである。44はセレ
クタで、描画対象を例えばテクスチャー画像とバンプ画
像の一方から選択し、選択した画像とエリアメモリ42
に記憶した描画画像とを線形補間処理部46で線形補間
し、同じメモリに書き戻す。
【0018】なお図1において、Iはデジタイザ等の描
画入力での指定座標(描画位置)を示し、Mはテクスチ
ャー画像やバンプ画像から物体表面へマッピングするた
めのマッピングアドレスを示し、M’はレンダリング画
像からテクスチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングす
るためのマッピングアドレスを示す。またP,Qは線形
補間処理部46の出力を示し、Pはテクスチャー画像へ
の出力、Qはバンプ画像への出力を示し、Rはテクスチ
ャー画像からセレクタ44への入力、Sはバンプ画像か
らセレクタ44への入力を意味する。
画入力での指定座標(描画位置)を示し、Mはテクスチ
ャー画像やバンプ画像から物体表面へマッピングするた
めのマッピングアドレスを示し、M’はレンダリング画
像からテクスチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングす
るためのマッピングアドレスを示す。またP,Qは線形
補間処理部46の出力を示し、Pはテクスチャー画像へ
の出力、Qはバンプ画像への出力を示し、Rはテクスチ
ャー画像からセレクタ44への入力、Sはバンプ画像か
らセレクタ44への入力を意味する。
【0019】図2に法線ベクトル算出部20の構成を示
すと、二次元バンプ画像での座標を(i,j)とし、例え
ば法線ベクトルを求める画素u(i,j)の4隣接点を用
いて、法線ベクトルテーブル50,51で2つの垂直面
での法線ベクトルを求める。i方向垂直面での接線ベク
トルはu(i+1,j)−u(i-1,j)に並行で、法線ベクトルは
これに垂直であるから、u(i+1,j)とu(i-1,j)を用いて
法線ベクトルテーブル50から第1の法線ベクトルnx
を読み出す。同様にu(i,j+1)−u(i,j-1)を用いて、j
方向垂直面での法線ベクトルnyを読み出す。これらの
2つの法線ベクトルを正規化すれば、3次元空間での法
線ベクトルが得られ、正規化テーブル52を用いて、 N=(nx,ny)/(nx2+ny2)1/2 に相当するベクトルを読み出し、法線ベクトルとする。
このため外積計算なしでテーブル50,51,52から
の2段階の読み出しで、法線ベクトルを求めることがで
きる。なお法線ベクトルの算出手法自体は任意である。
すと、二次元バンプ画像での座標を(i,j)とし、例え
ば法線ベクトルを求める画素u(i,j)の4隣接点を用
いて、法線ベクトルテーブル50,51で2つの垂直面
での法線ベクトルを求める。i方向垂直面での接線ベク
トルはu(i+1,j)−u(i-1,j)に並行で、法線ベクトルは
これに垂直であるから、u(i+1,j)とu(i-1,j)を用いて
法線ベクトルテーブル50から第1の法線ベクトルnx
を読み出す。同様にu(i,j+1)−u(i,j-1)を用いて、j
方向垂直面での法線ベクトルnyを読み出す。これらの
2つの法線ベクトルを正規化すれば、3次元空間での法
線ベクトルが得られ、正規化テーブル52を用いて、 N=(nx,ny)/(nx2+ny2)1/2 に相当するベクトルを読み出し、法線ベクトルとする。
このため外積計算なしでテーブル50,51,52から
の2段階の読み出しで、法線ベクトルを求めることがで
きる。なお法線ベクトルの算出手法自体は任意である。
【0020】図3にレンダリングメモリ30の構成を示
すと、60はカラーデータ層,61はZデータ層,62
は逆マッピングアドレス層で、それぞれレンダリング後
の画像データを例えば各32ビット長で記憶する。カラ
ーデータ層60は、各画素のカラー信号を例えばRGB
各8ビットの合計24ビット長で記憶し、各画素の不透
過率αを8ビット長で記憶する。Zデータ層61は、例
えば32ビット長で、Z値は視点に対する表面の位置を
指定するものとする。即ちZ値が小さいほど視点に近
く、Z値が大きいほど視点から遠いものとする。逆マッ
ピングアドレス層62は、各画素からテクスチャー画像
やバンプ画像へ逆マッピングするためのマッピングアド
レスM’を例えば32ビット長で記憶する。64は表示
エリアで、レンダリング画像中の表示エリア64の部分
がモニタ34に表示される。
すと、60はカラーデータ層,61はZデータ層,62
は逆マッピングアドレス層で、それぞれレンダリング後
の画像データを例えば各32ビット長で記憶する。カラ
ーデータ層60は、各画素のカラー信号を例えばRGB
各8ビットの合計24ビット長で記憶し、各画素の不透
過率αを8ビット長で記憶する。Zデータ層61は、例
えば32ビット長で、Z値は視点に対する表面の位置を
指定するものとする。即ちZ値が小さいほど視点に近
く、Z値が大きいほど視点から遠いものとする。逆マッ
ピングアドレス層62は、各画素からテクスチャー画像
やバンプ画像へ逆マッピングするためのマッピングアド
レスM’を例えば32ビット長で記憶する。64は表示
エリアで、レンダリング画像中の表示エリア64の部分
がモニタ34に表示される。
【0021】ここで物体の追加等が行われると、追加さ
れた物体表面のポリゴンのZ値とZデータ層61のZ値
とを比較し、小さい方が表面で大きい方が隠面とする。
例えばカラーデータ層60の画像(カラー値C1)が表
面(不透過率α1)で、追加された物体表面のポリゴン
が隠面(カラー値C2,不透過率α2)とすると、物体追
加後のレンダリング画像のカラー値は α1・C1+(1
−α1)・α2・C2、不透過率は (α1+α2)−α1・
α2 となる。ただし不透過率は1で表面のみが見えて
完全に不透明、0で表面は完全に透明とする。また逆マ
ッピングアドレス層62はテクスチャー画像やバンプ画
像の修正時に用い、レンダリング画像での描画位置をテ
クスチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングするための
アドレスを、逆マッピングアドレス層62から読み出
す。
れた物体表面のポリゴンのZ値とZデータ層61のZ値
とを比較し、小さい方が表面で大きい方が隠面とする。
例えばカラーデータ層60の画像(カラー値C1)が表
面(不透過率α1)で、追加された物体表面のポリゴン
が隠面(カラー値C2,不透過率α2)とすると、物体追
加後のレンダリング画像のカラー値は α1・C1+(1
−α1)・α2・C2、不透過率は (α1+α2)−α1・
α2 となる。ただし不透過率は1で表面のみが見えて
完全に不透明、0で表面は完全に透明とする。また逆マ
ッピングアドレス層62はテクスチャー画像やバンプ画
像の修正時に用い、レンダリング画像での描画位置をテ
クスチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングするための
アドレスを、逆マッピングアドレス層62から読み出
す。
【0022】図4にレンダリング画像とテクスチャー画
像との関係を示すと、65が例えばレンダリング対象の
レンダリングエリアで、66が表示画像である。表示画
像66は3次元物体の表面のポリゴンにテクスチャー画
像68を擬似的に貼り付けたもので、テクスチャーマッ
ピングに基づいてテクスチャー画像68を変形する。
像との関係を示すと、65が例えばレンダリング対象の
レンダリングエリアで、66が表示画像である。表示画
像66は3次元物体の表面のポリゴンにテクスチャー画
像68を擬似的に貼り付けたもので、テクスチャーマッ
ピングに基づいてテクスチャー画像68を変形する。
【0023】図5に実施例のレンダリングアルゴリズム
を示す。レンダリング前の段階で、シーケンサ4から物
体を多数のポリゴンに分割したポリゴンデータが供給さ
れ、頂点法線データ算出部6で頂点の3次元座標を求
め、法線ベクトル算出部8で各ピクセルの法線ベクトル
を求める。また画像ソース10からテクスチャー画像の
原画像やバンプ画像の原画像を供給し、これらをテクス
チャーメモリ12やバンプメモリ14に記憶する。そし
てマッピングアドレスジェネレータ16で、ポリゴンの
どの位置にテクスチャー画像やバンプ画像をマッピング
するかのマッピングアドレスMとレンダリング画像から
テクスチャー画像やバンプ画像への逆マッピングアドレ
ス M’とを発生し、内挿補間処理部17,18でサブ
ピクセル座標を補間し、法線変調処理部22で法線方向
を変調した後、フォンシェーディング処理部26でシェ
ーディング処理を行う。そして隠面処理部28で隠面処
理を行って、レンダリングメモリ30にレンダリング画
像を記憶する。この時レンダリングメモリ30に、逆マ
ッピングアドレスM’を記憶する。
を示す。レンダリング前の段階で、シーケンサ4から物
体を多数のポリゴンに分割したポリゴンデータが供給さ
れ、頂点法線データ算出部6で頂点の3次元座標を求
め、法線ベクトル算出部8で各ピクセルの法線ベクトル
を求める。また画像ソース10からテクスチャー画像の
原画像やバンプ画像の原画像を供給し、これらをテクス
チャーメモリ12やバンプメモリ14に記憶する。そし
てマッピングアドレスジェネレータ16で、ポリゴンの
どの位置にテクスチャー画像やバンプ画像をマッピング
するかのマッピングアドレスMとレンダリング画像から
テクスチャー画像やバンプ画像への逆マッピングアドレ
ス M’とを発生し、内挿補間処理部17,18でサブ
ピクセル座標を補間し、法線変調処理部22で法線方向
を変調した後、フォンシェーディング処理部26でシェ
ーディング処理を行う。そして隠面処理部28で隠面処
理を行って、レンダリングメモリ30にレンダリング画
像を記憶する。この時レンダリングメモリ30に、逆マ
ッピングアドレスM’を記憶する。
【0024】なおテクスチャー画像やバンプ画像を3次
元物体へマッピングした後、これらのサイズや座標原点
をスケーリングにより揃えて、座標系を共通にして、テ
クスチャーメモリ12やバンプメモリ14、あるいは他
のメモリに再記憶するのが好ましい。テクスチャー画像
やバンプ画像が各々複数ある場合には、全てのテクスチ
ャー画像やバンプ画像について座標系を共通にする。す
ると、共通の逆マッピングアドレスM’で、全てのテク
スチャー画像やバンプ画像へ容易に逆マッピングでき
る。
元物体へマッピングした後、これらのサイズや座標原点
をスケーリングにより揃えて、座標系を共通にして、テ
クスチャーメモリ12やバンプメモリ14、あるいは他
のメモリに再記憶するのが好ましい。テクスチャー画像
やバンプ画像が各々複数ある場合には、全てのテクスチ
ャー画像やバンプ画像について座標系を共通にする。す
ると、共通の逆マッピングアドレスM’で、全てのテク
スチャー画像やバンプ画像へ容易に逆マッピングでき
る。
【0025】描画はレンダリング処理後に始まり、描画
入力手段36で描画する。またメニューを介してセレク
タ44でバンプ画像を処理対象とするか、テクスチャー
画像を処理対象とするかを選択し、選択した側の画像を
修正する。
入力手段36で描画する。またメニューを介してセレク
タ44でバンプ画像を処理対象とするか、テクスチャー
画像を処理対象とするかを選択し、選択した側の画像を
修正する。
【0026】ここで描画入力を行うと、描画処理部40
とエリアメモリ42とを用いて、例えば1ストローク分
の入力描画画像を求め、テクスチャー画像もしくはバン
プ画像と線形補間処理部46で混合して、元のアドレス
に書き戻す。バンプ画像への描画もテクスチャー画像へ
の描画も共に2次元画像への描画処理で、セレクタ44
で処理対象を切り替える他は、共通のアーキテクチャで
処理できる。またバンプ画像への描画では、テクスチャ
ー画像への描画と同様に、多数の仮想的な描画用具(ペ
ン)を用意して、それらの1つを図示しないメニュー画
面等で選択して、描画入力36からの入力とすればよ
い。図10にペンの出力濃度の分布を示し、Y軸は濃度
を示し、X軸はペンの中心からの距離を示す。そして7
0は単純なペンを、71は周辺に谷のあるエッジ強調形
のペンを示す。
とエリアメモリ42とを用いて、例えば1ストローク分
の入力描画画像を求め、テクスチャー画像もしくはバン
プ画像と線形補間処理部46で混合して、元のアドレス
に書き戻す。バンプ画像への描画もテクスチャー画像へ
の描画も共に2次元画像への描画処理で、セレクタ44
で処理対象を切り替える他は、共通のアーキテクチャで
処理できる。またバンプ画像への描画では、テクスチャ
ー画像への描画と同様に、多数の仮想的な描画用具(ペ
ン)を用意して、それらの1つを図示しないメニュー画
面等で選択して、描画入力36からの入力とすればよ
い。図10にペンの出力濃度の分布を示し、Y軸は濃度
を示し、X軸はペンの中心からの距離を示す。そして7
0は単純なペンを、71は周辺に谷のあるエッジ強調形
のペンを示す。
【0027】実施例ではレンダリングメモリ30に逆マ
ッピングアドレスM’が記憶されているので、描画入力
手段36で指定した座標をアドレスジェネレータ38で
レンダリングメモリ30でのアドレスに変換し、次に逆
マッピングアドレス層62から逆マッピングのアドレス
を求めて、逆マッピングしたテクスチャー画像やバンプ
画像のデータがセレクタ44から線形補間処理部46に
供給される。即ち描画入力36でペンの位置を指定する
と、レンダリングメモリのアドレスへ変換した後、テク
スチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングされる。この
ためマッピングアドレスジェネレータ16で、毎回逆マ
ッピングアドレスを求める必要がなく、逆マッピングア
ドレスの算出を高速で行うこことができ、より対話的に
バンプ画像やテクスチャー画像を修正できる。
ッピングアドレスM’が記憶されているので、描画入力
手段36で指定した座標をアドレスジェネレータ38で
レンダリングメモリ30でのアドレスに変換し、次に逆
マッピングアドレス層62から逆マッピングのアドレス
を求めて、逆マッピングしたテクスチャー画像やバンプ
画像のデータがセレクタ44から線形補間処理部46に
供給される。即ち描画入力36でペンの位置を指定する
と、レンダリングメモリのアドレスへ変換した後、テク
スチャー画像やバンプ画像へ逆マッピングされる。この
ためマッピングアドレスジェネレータ16で、毎回逆マ
ッピングアドレスを求める必要がなく、逆マッピングア
ドレスの算出を高速で行うこことができ、より対話的に
バンプ画像やテクスチャー画像を修正できる。
【0028】そして線形補間処理部46で求めた新たな
画像を、元のメモリ12,14に書き戻す。これに伴っ
て対応するポリゴンのレンダリング処理をし直し、レン
ダリングメモリ30でのカラーデータや不透過率が修正
され、修正結果がモニタ34に表示される。
画像を、元のメモリ12,14に書き戻す。これに伴っ
て対応するポリゴンのレンダリング処理をし直し、レン
ダリングメモリ30でのカラーデータや不透過率が修正
され、修正結果がモニタ34に表示される。
【0029】図6にバンプマッピングの原理を示す。図
6の上部にバンプのない曲面での物体表面の向きを示
し、矢印で物体表面各部の法線ベクトルを示すものとす
る。図6の上部の下側にバンプ画像のデータ(例えばバ
ンプ画像の明暗値で、明で凸,暗で凹とする)を示す。
バンプ画像をバンプのない曲面にマッピングする、即ち
バンプのない曲面で求めた法線ベクトルの方向をバンプ
画像から求めた法線ベクトルの方向で変調すると、法線
ベクトルの方向は図6の下部のように変化する。例えば
バンプ画像に2つの凹があるとすると、この部分で物体
表面の法線方向は図6の下部のように変化し、これは物
体表面の法線方向をバンプ画像で修正したことに等し
い。そしてバンプ画像の修正は描画入力手段36を用い
てレンダリング段階でリアルタイムに行えるので、物体
表面の凹凸をレンダリング結果の画像に対して修正する
ことができる。バンプ画像の修正による凹凸の修正結果
はモニタ34にリアルタイムで表示されるので、凹凸の
修正結果を確認しながら、バンプ画像を修正できる。
6の上部にバンプのない曲面での物体表面の向きを示
し、矢印で物体表面各部の法線ベクトルを示すものとす
る。図6の上部の下側にバンプ画像のデータ(例えばバ
ンプ画像の明暗値で、明で凸,暗で凹とする)を示す。
バンプ画像をバンプのない曲面にマッピングする、即ち
バンプのない曲面で求めた法線ベクトルの方向をバンプ
画像から求めた法線ベクトルの方向で変調すると、法線
ベクトルの方向は図6の下部のように変化する。例えば
バンプ画像に2つの凹があるとすると、この部分で物体
表面の法線方向は図6の下部のように変化し、これは物
体表面の法線方向をバンプ画像で修正したことに等し
い。そしてバンプ画像の修正は描画入力手段36を用い
てレンダリング段階でリアルタイムに行えるので、物体
表面の凹凸をレンダリング結果の画像に対して修正する
ことができる。バンプ画像の修正による凹凸の修正結果
はモニタ34にリアルタイムで表示されるので、凹凸の
修正結果を確認しながら、バンプ画像を修正できる。
【0030】図7〜図9によりバンプ画像の作用を示す
と、図7は海面と島と背景の空の3つの物体で構成さ
れ、これに応じてテクスチャーメモリ12には海面画像
と島の画像並びに背景の空の画像の3つの画像を、3プ
レーンに記憶してある。同様にバンプメモリ14には、
海面と島のバンプ画像を2プレーンに記憶してある。バ
ンプ画像は例えばモノクロ画像で、画像が明るいほど周
囲に対して凸で、画像が暗いほど周囲に対して凹であ
る。バンプ画像での局所的な明暗の差は物体の局所的な
凹凸を表す。バンプ画像を修正する場合、セレクタ44
でバンプメモリ14を選択して、描画入力手段36でテ
クスチャー画像を修正するのと同様に修正を行うことが
できる。
と、図7は海面と島と背景の空の3つの物体で構成さ
れ、これに応じてテクスチャーメモリ12には海面画像
と島の画像並びに背景の空の画像の3つの画像を、3プ
レーンに記憶してある。同様にバンプメモリ14には、
海面と島のバンプ画像を2プレーンに記憶してある。バ
ンプ画像は例えばモノクロ画像で、画像が明るいほど周
囲に対して凸で、画像が暗いほど周囲に対して凹であ
る。バンプ画像での局所的な明暗の差は物体の局所的な
凹凸を表す。バンプ画像を修正する場合、セレクタ44
でバンプメモリ14を選択して、描画入力手段36でテ
クスチャー画像を修正するのと同様に修正を行うことが
できる。
【0031】図7の状態では、海面に2つの波があり、
これに伴って波の頂が凸で、波と波の間が凹になるよう
にバンプ画像が形成されている。ここで描画入力手段3
6を用いて、新たに波を1つ追加したものとする。する
とバンプ画像は図8のように変化する。なお図7,図8
において、バンプ画像は断面A方向について示した。こ
こで光源位置を図8から図9のように変更すると、光源
に対する各物体表面の法線方向が変化し、物体の明暗は
図9のように変化する。
これに伴って波の頂が凸で、波と波の間が凹になるよう
にバンプ画像が形成されている。ここで描画入力手段3
6を用いて、新たに波を1つ追加したものとする。する
とバンプ画像は図8のように変化する。なお図7,図8
において、バンプ画像は断面A方向について示した。こ
こで光源位置を図8から図9のように変更すると、光源
に対する各物体表面の法線方向が変化し、物体の明暗は
図9のように変化する。
【図1】 実施例の画像処理装置の要部ブロック図
【図2】 実施例での法線ベクトル算出部のブロック
図
図
【図3】 実施例でのレンダリングメモリのデータ構
成を示す図
成を示す図
【図4】 実施例でのレンダリングメモリの画像とテ
クスチャー画像との関係を示す図
クスチャー画像との関係を示す図
【図5】 実施例でのレンダリングアルゴリズムを示
すフローチャート
すフローチャート
【図6】 バンプ画像の作用を示す図
【図7】 実施例でのバンプ画像の作用を示す説明図
【図8】 図7のバンプ画像を変更した後の表示画像
を示す図
を示す図
【図9】 図8から光源設定を変更した際の表示画像
を示す図
を示す図
【図10】 バンプ画像の修正等に用いるペン形状を示
す図
す図
2 ジオメトリトリ 4 ポリゴンシーケンサ 6 頂点法線データ算出部 8 法線ベクトル算出部 10 画像ソース 12 テクスチャー画像メモリ 14 バンプメモリ 17,18 内挿補間処理部 20 法線ベクトル算出部 22 法線ベクトル変調部 24 光源色設定部 26 フォンシェーディング処理部 28 隠面処理部 30 レンダリングメモリ 34 モニタ 36 描画入力 38 アドレスジェネレータ 40 描画処理部 42 エリアメモリ 44 セレクタ 46 線形補間処理部 50,51 法線ベクトルテーブル 52 正規化テーブル 60 カラーデータ層 61 Zデータ層 62 逆マッピングアドレス層 64 表示エリア 65 レンダリングエリア 66 表面画像 68 テクスチャー画像 70,71 ペン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−143711(JP,A) 特開 平5−298460(JP,A) 特開 平9−128564(JP,A) 特開 平6−231274(JP,A) ”新製品評価室 3次元オブジェクト に直接ペイントできるMeshPain t3D”,日経CG(1996年8月),日 経BP,1996年8月8日,第119号,p. 94−95 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 15/00 - 15/70
Claims (4)
- 【請求項1】 物体の3次元モデルに2次元テクスチ
ャー画像をマッピングし、レンダリングにより画像表示
を行うようにした画像処理装置において、 前記3次元モデルのバンプ画像を記憶するためのバンプ
メモリと、該バンプ画像により前記3次元モデルの法線
方向を変調するための変調手段と、法線方向を変調した
3次元モデルに前記2次元テクスチャー画像をマッピン
グするためのマッピング手段と、マッピングしたテクス
チャー画像をレンダリングして表示画像を発生させるた
めのレンダリング手段と、該表示画像を記憶すると共に
該表示画像から前記2次元テクスチャー画像及びバンプ
画像へ逆マッピングするためのマッピングアドレスを記
憶するためのレンダリングメモリと、該表示画像を表示
するための表示手段と、該表示画像上の位置を指定する
ための描画入力手段とを設けて、該表示画像上の該指定
位置を前記レンダリングメモリのマッピングアドレスか
ら前記バンプメモリでのアドレスに変換し、かつ前記バ
ンプメモリでの該アドレスのバンプ画像を修正するため
の描画手段を設けたことを特徴とする、画像処理装置。 - 【請求項2】 前記描画手段に、前記2次元テクスチ
ャー画像及びバンプ画像の一方を選択的に供給して修正
するように構成したことを特徴とする、請求項1の画像
処理装置。 - 【請求項3】 前記バンプ画像の各位置について、2
つの面内での法線ベクトルを求めるための手段と、求め
た2つの法線ベクトルからバンプ画像の法線方向を求め
るための参照表とを設けたことを特徴とする、請求項1
または2に記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 テクスチャー画像とバンプ画像とをス
ケーリングし、共通の座標系で記憶することを特徴とす
る、請求項1の画像処理装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9365797A JP3035571B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 画像処理装置 |
KR1019980055933A KR100559127B1 (ko) | 1997-12-22 | 1998-12-18 | 화상처리장치 |
US09/216,849 US6340974B1 (en) | 1997-12-22 | 1998-12-21 | Three-dimensional image processing apparatus with bump image modification |
DE69824378T DE69824378T2 (de) | 1997-12-22 | 1998-12-22 | Bilderzeugungsgerät |
EP98310599A EP0924642B1 (en) | 1997-12-22 | 1998-12-22 | Imaging processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9365797A JP3035571B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 画像処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11185054A JPH11185054A (ja) | 1999-07-09 |
JP3035571B2 true JP3035571B2 (ja) | 2000-04-24 |
Family
ID=18485141
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9365797A Expired - Fee Related JP3035571B2 (ja) | 1997-12-22 | 1997-12-22 | 画像処理装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6340974B1 (ja) |
EP (1) | EP0924642B1 (ja) |
JP (1) | JP3035571B2 (ja) |
KR (1) | KR100559127B1 (ja) |
DE (1) | DE69824378T2 (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6819318B1 (en) * | 1999-07-23 | 2004-11-16 | Z. Jason Geng | Method and apparatus for modeling via a three-dimensional image mosaic system |
US6806886B1 (en) * | 2000-05-31 | 2004-10-19 | Nvidia Corporation | System, method and article of manufacture for converting color data into floating point numbers in a computer graphics pipeline |
KR100392085B1 (ko) * | 2000-11-09 | 2003-07-22 | 전자부품연구원 | 3차원 디스플레이 시스템을 이용한 3차원 메시징 방법 및장치 |
TW550520B (en) * | 2002-03-07 | 2003-09-01 | Ulead Systems Inc | Method for forming bump effect on 3D object in computer graphics |
JP4693153B2 (ja) * | 2005-05-16 | 2011-06-01 | 株式会社バンダイナムコゲームス | 画像生成システム、プログラム及び情報記憶媒体 |
JP2007257079A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Digital Fashion Ltd | テクスチャ生成プログラム、テクスチャ生成装置、及びテクスチャ生成方法 |
US8207978B2 (en) * | 2006-06-29 | 2012-06-26 | Intel Corporation | Simplification of 3D texture address computation based on aligned, non-perspective objects |
JP4199817B1 (ja) | 2007-08-21 | 2008-12-24 | 株式会社コナミデジタルエンタテインメント | 画像生成装置、画像生成方法、および、プログラム |
CN103489208B (zh) * | 2012-06-13 | 2016-12-21 | 北京师范大学 | 一种高光谱图像非线性光谱混合模型及地质填图应用研究 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB764921A (en) * | 1954-06-25 | 1957-01-02 | William Hancock | Improvements relating to drying apparatus for pottery ware, stain and the like |
US5179638A (en) | 1990-04-26 | 1993-01-12 | Honeywell Inc. | Method and apparatus for generating a texture mapped perspective view |
JPH05143711A (ja) * | 1991-11-21 | 1993-06-11 | Hitachi Ltd | 画像生成方法 |
JPH05298460A (ja) * | 1992-04-16 | 1993-11-12 | Dainippon Printing Co Ltd | 貝殻質感表現装置 |
JPH06161876A (ja) * | 1992-11-24 | 1994-06-10 | Sony Corp | 画像処理方法 |
JPH08263694A (ja) | 1995-03-22 | 1996-10-11 | Tsuneo Ikedo | バンプマップシェーディング回路 |
US5784075A (en) | 1995-08-08 | 1998-07-21 | Hewlett-Packard Company | Memory mapping techniques for enhancing performance of computer graphics system |
KR100261076B1 (ko) | 1995-11-09 | 2000-07-01 | 윤종용 | 범프 맵핑과 퐁 쉐이딩을 동시에 수행하는 렌더링방법 및 장치 |
-
1997
- 1997-12-22 JP JP9365797A patent/JP3035571B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1998
- 1998-12-18 KR KR1019980055933A patent/KR100559127B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-12-21 US US09/216,849 patent/US6340974B1/en not_active Expired - Fee Related
- 1998-12-22 EP EP98310599A patent/EP0924642B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-12-22 DE DE69824378T patent/DE69824378T2/de not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
"新製品評価室 3次元オブジェクトに直接ペイントできるMeshPaint3D",日経CG(1996年8月),日経BP,1996年8月8日,第119号,p.94−95 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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KR19990063173A (ko) | 1999-07-26 |
KR100559127B1 (ko) | 2006-11-10 |
EP0924642A2 (en) | 1999-06-23 |
US6340974B1 (en) | 2002-01-22 |
EP0924642A3 (en) | 2001-04-04 |
JPH11185054A (ja) | 1999-07-09 |
EP0924642B1 (en) | 2004-06-09 |
DE69824378D1 (de) | 2004-07-15 |
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