JP3253020B2 - レンダリング方法及び装置、ゲーム装置、並びに立体モデルをレンダリングするプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、仮想空間内の立体
モデルをレンダリングする方法及び装置並びにレンダリ
ング・プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能
な記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ・グラフィックス
（ＣＧ）に関する技術は急速な進歩を遂げている。研究
されているＣＧ技術の一分野は、いかにして、より写実
的なレンダリングを行うかというものである。これらの
技術により、より写実的な画像が表現されるようになっ
てきている。

【０００３】一方、研究されているＣＧ技術の他の分野
には、非写実的なレンダリング（non-photorealistic r
endering）を行うものがある。この非写実的レンダリン
グ技術は、手書き調の画像をＣＧで表現しようとするも
のである。そのひとつとして、仮想三次元空間内におけ
る視点位置、視線方向あるいは立体モデルの配置位置、
方向、形状等の状態が変更された場合でも自動的に当該
立体モデルの輪郭線を正しく描画する画像生成技術も種
々研究されている。

【０００４】例えば特開平７−８５３１０号公報には、
立体モデルがレンダリングされる際に、当該立体モデル
を構成するポリゴンの辺を単位として、各辺が輪郭部分
かどうかを検出して輪郭線を描画する技術が示されてい
る。また、特開平７−１６０９０５号公報には、当該立
体モデルがレンダリングされる表示画像中の画素を単位
として、各画素が輪郭部分かどうかを検出して輪郭線を
描画する技術が示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように従来技術に
よれば、輪郭線を描画するためには立体モデルをポリゴ
ンの辺単位又はレンダリングされる画素単位に分解して
輪郭部分を検出する処理が必要である。そのため、輪郭
線を描画する処理が非常に複雑であった。

【０００６】また現在、非写実的レンダリング技術とし
て、セルアニメーション（cel animation。以下セルア
ニメと言う。）のような画像をＣＧで生成する技術も望
まれている。これは、セルアニメにおいてキャラクター
の様々な状態の画像を人間の手で作成する場合には大き
な手数がかかるが、これらの画像がＣＧで生成できれ
ば、その手数を大幅に減少させることができるからであ
る。

【０００７】立体モデルをレンダリングしてセルアニメ
調の画像を生成する手法として、人間の手で行われたの
と同様の彩色を施すことが考えられる。加えて、当該立
体モデルの輪郭線が描画されれば、生成される画像はよ
りセルアニメ調になる。

【０００８】よって本発明の目的は、仮想空間に配置さ
れた立体モデルにセルアニメ調の彩色を実施すると共に
当該立体モデルの輪郭線を簡単な処理で描画し、当該立
体モデルのセルアニメ調の画像を描画できるようにする
レンダリング方法及び装置並びにレンダリング・プログ
ラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を
提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様に係
る、仮想空間内に配置された立体モデルをレンダリング
するレンダリング方法は、立体モデルに基づいて生成さ
れた輪郭描画用モデルを、立体モデルを包含する位置に
配置する第１ステップと、輪郭描画用モデルの内側を予
め定められた配色で描画する第２ステップと、明度が一
定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに異なる代表的
な明度が割り当てられており、立体モデルが描画される
べき領域の明度分布である第１の明度分布を明度のレベ
ル毎に割り当てられた代表的な明度に置き換えた第２の
明度分布と、立体モデルに予め設定された色とに基づい
て色分布を生成し、色分布で立体モデルを描画する第３
ステップとを含む。

【００１０】立体モデルは通常表から見えるそのものの
外側がレンダリングされるが、この輪郭描画用モデルは
表から見えないそのものの内側がレンダリングされる。
上で述べた通り輪郭描画用モデルを描画することにより
輪郭線が描画され、上で述べた通り立体モデルを描画す
ることによりセルアニメ調の彩色が可能になる。

【００１１】本発明の第２の態様に係る、仮想空間内に
配置され且つ表現する物体の外側を表とする複数のポリ
ゴンで構成された立体モデルをレンダリングするレンダ
リング方法は、立体モデルに対応し且つ立体モデルの各
ポリゴンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描
画用モデルを取得する第１ステップと、立体モデルを包
含する位置に輪郭描画用モデルを配置する第２ステップ
と、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
する第３ステップと、立体モデルを構成するポリゴン毎
に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべき
領域を計算する第４ステップと、ポリゴンの各頂点に対
して予め設定されている明度に基づいて、第４ステップ
で計算されたポリゴンが描画されるべき領域の第１の明
度分布を計算する第５ステップと、明度が一定の範囲で
レベル分けされ且つ各レベルに代表的な明度が割り当て
られており、第５ステップで計算された第１の明度分布
を明度のレベル毎に割り当てられた代表的な明度に置き
換えた第２の明度分布と、ポリゴンに予め設定された色
とに基づいて色分布を生成し、当該色分布でポリゴンを
描画する第６ステップとを含む。

【００１２】本発明の第３の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応し且つ立体モデルの各ポリゴン
に対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モデ
ルを取得する第１ステップと、立体モデルを包含する位
置に輪郭描画用モデルを配置する第２ステップと、立体
モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位置に従っ
てポリゴンが描画されるべき領域を計算する第３ステッ
プと、ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明
度に基づいて、第３ステップで計算されたポリゴンが描
画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第４ステ
ップと、明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベ
ルに代表的な明度が割り当てられており、第４ステップ
で計算された第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
てられた代表的な明度に置き換えた第２の明度分布と、
ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分布を生成
し、当該色分布で前記ポリゴンを描画する第５ステップ
と、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
する第６ステップとを含む。第３の態様は、第２の態様
の描画処理の順番が異なるものである。

【００１３】本発明の第４の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得す
る第１ステップと、立体モデルを包含する位置に輪郭描
画用モデルを配置する第２ステップと、輪郭描画用モデ
ルのうち所与の視点位置に対して裏を向けているポリゴ
ンのみを予め定められた配色で描画する第３ステップ
と、立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
置に従ってポリゴンが描画されるべき領域を計算する第
４ステップと、ポリゴンの各頂点に対して予め設定され
ている明度に基づいて、第４ステップで計算されたポリ
ゴンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する
第５ステップと、明度が一定の範囲でレベル分けされ且
つ各レベルに代表的な明度が割り当てられており、第５
ステップで計算された第１の明度分布を明度のレベル毎
に割り当てられた代表的な明度に置き換えた第２の明度
分布と、ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
布を生成し、当該色分布でポリゴンを描画する第６ステ
ップとを含む。

【００１４】本発明の第５の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得す
る第１ステップと、立体モデルを包含する位置に輪郭描
画用モデルを配置する第２ステップと、立体モデルを構
成するポリゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴン
が描画されるべき領域を計算する第３ステップと、ポリ
ゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基づい
て、第３ステップで計算されたポリゴンが描画されるべ
き領域の第１の明度分布を計算する第４ステップと、明
度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表的
な明度が割り当てられており、第４ステップで計算され
た第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当てられた代
表的な明度に置き換えた第２の明度分布と、ポリゴンに
予め設定された色とに基づいて色分布を生成し、当該色
分布でポリゴンを描画する第５ステップと、輪郭描画用
モデルのうち所与の視点位置に対して裏を向けているポ
リゴンのみを予め定められた配色で描画する第６ステッ
プとを含む。第５の態様は、第４の態様の描画処理の順
番が異なるものである。

【００１５】本発明の第６の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応し且つ立体モデルの各ポリゴン
に対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モデ
ルを取得する第１ステップと、立体モデルを包含する位
置に輪郭描画用モデルを配置する第２ステップと、輪郭
描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表を向けて
いるポリゴンのみを予め定められた配色で描画する第３
ステップと、立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与
の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべき領域を計
算する第４ステップと、明度は一定の範囲でレベル分け
されており、各々基準明度が予め対応づけられた複数の
明度レベルから、一つずつ明度レベルを選択する第５ス
テップと、第５ステップで明度レベルが選択される毎
に、ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
に基づき、第４ステップで計算されたポリゴンが描画さ
れるべき領域の各画素位置における明度を計算し、当該
各画素位置における明度が、選択された明度レベルに対
応する明度の範囲内である場合のみ、選択された明度レ
ベルに対応する基準明度及びポリゴンに予め設定された
色に基づく色で当該画素を描画する第６ステップとを含
む。

【００１６】本発明の第７の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応し且つ立体モデルの各ポリゴン
に対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モデ
ルを取得する第１ステップと、立体モデルを包含する位
置に輪郭描画用モデルを配置する第２ステップと、立体
モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位置に従っ
てポリゴンが描画されるべき領域を計算する第３ステッ
プと、明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々
基準明度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、
一つずつ明度レベルを選択する第４ステップと、第４ス
テップで明度レベルが選択される毎に、ポリゴンの各頂
点に対して予め設定されている明度に基づき、第３ステ
ップで計算されたポリゴンが描画されるべき領域の各画
素位置における明度を計算し、当該各画素位置における
明度が、選択された明度レベルに対応する明度の範囲内
である場合のみ、選択された明度レベルに対応する基準
明度及びポリゴンに予め設定された色に基づく色で当該
画素を描画する第５ステップと、輪郭描画用モデルのう
ち所与の視点位置に対して表を向けているポリゴンのみ
を予め定められた配色で描画する第６ステップとを含
む。第７の態様は、第６の態様における描画処理の順番
が異なるものである。

【００１７】本発明の第８の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得す
る第１ステップと、立体モデルを包含する位置に輪郭描
画用モデルを配置する第２ステップと、輪郭描画用モデ
ルのうち所与の視点位置に対して裏を向けているポリゴ
ンのみを予め定められた配色で描画する第３ステップ
と、立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
置に従ってポリゴンが描画されるべき領域を計算する第
４ステップと、明度は一定の範囲でレベル分けされてお
り、各々基準明度が予め対応づけられた複数の明度レベ
ルから、一つずつ明度レベルを選択する第５ステップ
と、第５ステップで明度レベルが選択される毎に、ポリ
ゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基づ
き、第４ステップで計算されたポリゴンが描画されるべ
き領域の各画素位置における明度を計算し、当該各画素
位置における明度が、選択された明度レベルに対応する
明度の範囲内である場合のみ、選択された明度レベルに
対応する基準明度及びポリゴンに予め設定された色に基
づく色で当該画素を描画する第６ステップとを含む。

【００１８】本発明の第９の態様に係るレンダリング方
法は、立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得す
る第１ステップと、立体モデルを包含する位置に輪郭描
画用モデルを配置する第２ステップと、立体モデルを構
成するポリゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴン
が描画されるべき領域を計算する第３ステップと、明度
は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明度が
予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つずつ明
度レベルを選択する第４ステップと、第４ステップで明
度レベルが選択される毎に、ポリゴンの各頂点に対して
予め設定されている明度に基づき、第３ステップで計算
されたポリゴンが描画されるべき領域の各画素位置にお
ける明度を計算し、当該各画素位置における明度が、選
択された明度レベルに対応する明度の範囲内である場合
のみ、選択された明度レベルに対応する基準明度及びポ
リゴンに予め設定された色に基づく色で当該画素を描画
する第５ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視
点位置に対して裏を向けているポリゴンのみを予め定め
られた配色で描画する第６ステップとを含む。第８の態
様は、第７の態様における描画処理の順番が異なるもの
である。

【００１９】本発明の第１０の態様に係る、仮想空間内
に配置された立体モデルをレンダリングするプログラム
は、コンピュータに、立体モデルに基づいて生成された
輪郭描画用モデルを、立体モデルを包含する位置に配置
する第１ステップと、輪郭描画用モデルの内側を予め定
められた配色で描画する第２ステップと、明度が一定の
範囲でレベル分けされ且つ各レベルに異なる代表的な明
度が割り当てられており、立体モデルが描画されるべき
領域の明度分布である第１の明度分布を明度のレベル毎
に割り当てられた代表的な明度に置き換えた第２の明度
分布と、立体モデルに予め設定された色とに基づいて色
分布を生成し、当該色分布で立体モデルを描画する第３
ステップとを実行させるためのプログラムである。

【００２０】本発明の第１１の態様に係る、仮想空間内
に配置され且つ表現する物体の外側を表とする複数のポ
リゴンで構成された立体モデルをレンダリングするプロ
グラムは、コンピュータに、立体モデルに対応し且つ立
体モデルの各ポリゴンに対応するポリゴンの表裏が反転
された輪郭描画用モデルを取得する第１ステップと、立
体モデルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配置する
第２ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位
置に対して表を向けているポリゴンのみを予め定められ
た配色で描画する第３ステップと、立体モデルを構成す
るポリゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描
画されるべき領域を計算する第４ステップと、ポリゴン
の各頂点に対して予め設定されている明度に基づいて、
第４ステップで計算されたポリゴンが描画されるべき領
域の第１の明度分布を計算する第５ステップと、明度が
一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表的な明
度が割り当てられており、第５ステップで計算された第
１の明度分布を明度のレベル毎に割り当てられた代表的
な明度に置き換えた第２の明度分布と、ポリゴンに予め
設定された色とに基づいて色分布を生成し、当該色分布
でポリゴンを描画する第６ステップとを実行させるため
のプログラムである。

【００２１】本発明の第１２の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応し
且つ立体モデルの各ポリゴンに対応するポリゴンの表裏
が反転された輪郭描画用モデルを取得する第１ステップ
と、立体モデルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配
置する第２ステップと、立体モデルを構成するポリゴン
毎に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべ
き領域を計算する第３ステップと、ポリゴンの各頂点に
対して予め設定されている明度に基づいて、第３ステッ
プで計算されたポリゴンが描画されるべき領域の第１の
明度分布を計算する第４ステップと、明度が一定の範囲
でレベル分けされ且つ各レベルに代表的な明度が割り当
てられており、第４ステップで計算された第１の明度分
布を明度のレベル毎に割り当てられた代表的な明度に置
き換えた第２の明度分布と、ポリゴンに予め設定された
色とに基づいて色分布を生成し、当該色分布でポリゴン
を描画する第５ステップと、輪郭描画用モデルのうち所
与の視点位置に対して表を向けているポリゴンのみを予
め定められた配色で描画する第６ステップとを実行させ
るためのプログラムである。

【００２２】本発明の第１３の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応す
る輪郭描画用モデルを取得する第１ステップと、立体モ
デルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配置する第２
ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に
対して裏を向けているポリゴンのみを予め定められた配
色で描画する第３ステップと、立体モデルを構成するポ
リゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描画さ
れるべき領域を計算する第４ステップと、ポリゴンの各
頂点に対して予め設定されている明度に基づいて、第４
ステップで計算されたポリゴンが描画されるべき領域の
第１の明度分布を計算する第５ステップと、明度が一定
の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表的な明度が
割り当てられており、第５ステップで計算された第１の
明度分布を明度のレベル毎に割り当てられた代表的な明
度に置き換えた第２の明度分布と、ポリゴンに予め設定
された色とに基づいて色分布を生成し、当該色分布でポ
リゴンを描画する第６ステップとを実行させるためのプ
ログラムである。

【００２３】本発明の第１４の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応す
る輪郭描画用モデルを取得する第１ステップと、立体モ
デルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配置する第２
ステップと、立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与
の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべき領域を計
算する第３ステップと、ポリゴンの各頂点に対して予め
設定されている明度に基づいて、第３ステップで計算さ
れたポリゴンが描画されるべき領域の第１の明度分布を
計算する第４ステップと、明度が一定の範囲でレベル分
けされ且つ各レベルに代表的な明度が割り当てられてお
り、第４ステップで計算された第１の明度分布を明度の
レベル毎に割り当てられた代表的な明度に置き換えた第
２の明度分布と、ポリゴンに予め設定された色とに基づ
いて色分布を生成し、当該色分布でポリゴンを描画する
第５ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位
置に対して裏を向けているポリゴンのみを予め定められ
た配色で描画する第６ステップとを実行させるためのプ
ログラムである。

【００２４】本発明の第１５の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応し
且つ立体モデルの各ポリゴンに対応するポリゴンの表裏
が反転された輪郭描画用モデルを取得する第１ステップ
と、立体モデルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配
置する第２ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の
視点位置に対して表を向けているポリゴンのみを予め定
められた配色で描画する第３ステップと、立体モデルを
構成するポリゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴ
ンが描画されるべき領域を計算する第４ステップと、明
度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明度
が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つずつ
明度レベルを選択する第５ステップと、第５ステップで
明度レベルが選択される毎に、ポリゴンの各頂点に対し
て予め設定されている明度に基づき、第４ステップで計
算された、ポリゴンが描画されるべき領域の各画素位置
における明度を計算し、当該各画素位置における明度
が、選択された明度レベルに対応する明度の範囲内であ
る場合のみ、選択された明度レベルに対応する基準明度
及びポリゴンに予め設定された色に基づく色で当該画素
を描画する第６ステップとを実行させるためのプログラ
ムである。

【００２５】本発明の第１６の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応し
且つ立体モデルの各ポリゴンに対応するポリゴンの表裏
が反転された輪郭描画用モデルを取得する第１ステップ
と、立体モデルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配
置する第２ステップと、立体モデルを構成するポリゴン
毎に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべ
き領域を計算する第３ステップと、明度は一定の範囲で
レベル分けされており、各々基準明度が予め対応づけら
れた複数の明度レベルから、一つずつ明度レベルを選択
する第４ステップと、第４ステップで明度レベルが選択
される毎に、ポリゴンの各頂点に対して予め設定されて
いる明度に基づき、第３ステップで計算された、ポリゴ
ンが描画されるべき領域の各画素位置における明度を計
算し、当該各画素位置における明度が、選択された明度
レベルに対応する明度の範囲内である場合のみ、選択さ
れた明度レベルに対応する基準明度及びポリゴンに予め
設定された色に基づく色で当該画素を描画する第５ステ
ップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対し
て表を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
描画する第６ステップとを実行させるためのプログラム
である。

【００２６】本発明の第１７の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応す
る輪郭描画用モデルを取得する第１ステップと、立体モ
デルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配置する第２
ステップと、輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に
対して裏を向けているポリゴンのみを予め定められた配
色で描画する第３ステップと、立体モデルを構成するポ
リゴン毎に、所与の視点位置に従ってポリゴンが描画さ
れるべき領域を計算する第４ステップと、明度は一定の
範囲でレベル分けされており、各々基準明度が予め対応
づけられた複数の明度レベルから、一つずつ明度レベル
を選択する第５ステップと、第５ステップで明度レベル
が選択される毎に、ポリゴンの各頂点に対して予め設定
されている明度に基づき、第４ステップで計算された、
ポリゴンが描画されるべき領域の各画素位置における明
度を計算し、当該各画素位置における明度が、選択され
た明度レベルに対応する明度の範囲内である場合のみ、
選択された明度レベルに対応する基準明度及びポリゴン
に予め設定された色に基づく色で当該画素を描画する第
６ステップとを実行させるためのプログラムである。

【００２７】本発明の第１８の態様に係るレンダリング
・プログラムは、コンピュータに、立体モデルに対応す
る輪郭描画用モデルを取得する第１ステップと、立体モ
デルを包含する位置に輪郭描画用モデルを配置する第２
ステップと、立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与
の視点位置に従ってポリゴンが描画されるべき領域を計
算する第３ステップと、明度は一定の範囲でレベル分け
されており、各々基準明度が予め対応づけられた複数の
明度レベルから、一つずつ明度レベルを選択する第４ス
テップと、第４ステップで明度レベルが選択される毎
に、ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
に基づき、第３ステップで計算された、ポリゴンが描画
されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、当
該各画素位置における明度が、選択された明度レベルに
対応する明度の範囲内である場合のみ、選択された明度
レベルに対応する基準明度及びポリゴンに予め設定され
た色に基づく色で当該画素を描画する第５ステップと、
輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して裏を向
けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画する
第６ステップとを実行させるためのプログラムである。

【００２８】なお、本発明の第１０乃至第１８の態様に
係るプログラムは、例えばＣＤ−ＲＯＭ、フロッピーデ
ィスク、メモリカートリッジ、メモリ、ハードディスク
などの記録媒体又は記憶装置に格納される。このように
記録媒体又は記憶装置に格納されるプログラムをコンピ
ュータに読み込ませることで以下で述べるレンダリング
装置及びゲーム装置を実現できる。また、記録媒体によ
ってこれをソフトウエア製品として装置と独立して容易
に配布、販売することができるようになる。さらに、コ
ンピュータなどのハードウエアを用いてこのプログラム
を実行することにより、これらのハードウエアで本発明
のグラフィックス技術が容易に実施できるようになる。

【００２９】本発明の第１９の態様に係る、仮想空間内
に配置された立体モデルをレンダリングするレンダリン
グ装置は、立体モデルに基づいて生成された輪郭描画用
モデルを、立体モデルを包含する位置に配置する手段
と、輪郭描画用モデルの内側を予め定められた配色で描
画する手段と、明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ
各レベルに異なる代表的な明度が割り当てられており、
立体モデルが描画されるべき領域の明度分布である第１
の明度分布を明度のレベル毎に割り当てられた代表的な
明度に置き換えた第２の明度分布と、立体モデルに予め
設定された色とに基づいて色分布を生成し、当該色分布
で立体モデルを描画する手段とを有する

【００３０】本発明の第１乃至第９の態様に係るレンダ
リング方法における各ステップをコンピュータに実行さ
せることにより、上で述べたレンダリング方法と同様の
効果を得ることが可能となる。従って、記載された処理
ステップをコンピュータ等のハードウエアを用いて実行
することにより、これらのハードウエアで本発明のレン
ダリング技術が容易に実施できるようになる。

【００３１】本発明の第２０の態様に係る、仮想空間内
に配置された立体モデルをレンダリングするゲーム装置
は、コンピュータと、コンピュータに実行させるプログ
ラムを格納した、コンピュータ読み取り可能な記録媒体
とを有する。このプログラムは、コンピュータに、立体
モデルに基づいて生成された輪郭描画用モデルを、立体
モデルを包含する位置に配置する機能と、輪郭描画用モ
デルの内側を予め定められた配色で描画する機能と、明
度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに異なる
代表的な明度が割り当てられており、立体モデルが描画
されるべき領域の明度分布である第１の明度分布を明度
のレベル毎に割り当てられた代表的な明度に置き換えた
第２の明度分布と、立体モデルに予め設定された色とに
基づいて色分布を生成し、当該色分布で前記立体モデル
を描画する機能とを実施させる。

【００３２】

【発明の実施の形態】最初に、本発明をコンピュータ・
プログラムにより実施する場合において当該コンピュー
タ・プログラムを実行するコンピュータ１０００の一例
を図１に示す。コンピュータ１０００はコンピュータ本
体１０１を含んでおり、このコンピュータ本体１０１
は、その内部バス１１９に接続された演算処理部１０
３、メモリ１０５、ハードディスク・ドライブＨＤＤ１
０７、サウンド処理部１０９、グラフィックス処理部１
１１、ＣＤ−Ｒドライブ１１３、通信インターフェース
１１５、及びインターフェース部１１７を含む。

【００３３】このコンピュータ本体１０１のサウンド処
理部１０９はスピーカーであるサウンド出力装置１２５
に、グラフィックス処理部１１１は表示画面１２２を有
する表示装置１２１に接続されている。また、ＣＤ−Ｒ
ドライブ１１３にはＣＤ−Ｒ１３１を装着し得る。通信
インターフェース１１５はネットワーク１５１と通信媒
体１４１を介して接続される。インターフェース部１１
７には入力装置１６１が接続されている。

【００３４】演算処理部１０３は、ＣＰＵやＲＯＭなど
を含み、ＨＤＤ１０７やＣＤ−Ｒ１３１上に格納された
プログラムを実行し、コンピュータ１０００の制御を行
う。メモリ１０５は、演算処理部１０３のワークエリア
である。ＨＤＤ１０７は、プログラムやデータを保存す
るための記憶領域である。サウンド処理部１０９は、演
算処理部１０３により実行されているプログラムがサウ
ンド出力を行うよう指示している場合に、その指示を解
釈して、サウンド出力装置１２５にサウンド信号を出力
する。

【００３５】グラフィックス処理部１１１は、演算処理
部１０３から出力される描画命令に従って、表示装置１
２１の表示画面１２２に表示を行うための信号を出力す
る。ＣＤ−Ｒドライブ１１３は、ＣＤ−Ｒ１３１に対し
プログラム及びデータの読み書きを行う。通信インター
フェース１１５は、通信媒体１４１を介してネットワー
ク１５１に接続され、他のコンピュータ等との通信が行
われる。インターフェース部１１７は、入力装置１６１
からの入力をメモリ１０５に出力し、演算処理部１０３
がそれを解釈して演算処理を実施する。

【００３６】本発明に係るプログラム及びデータは最初
例えばＣＤ−Ｒ１３１に記憶されている。そして、この
プログラム及びデータは実行時にＣＤ−Ｒドライブ１１
３により読み出されて、メモリ１０５にロードされる。
演算処理部１０３はメモリ１０５にロードされた、本発
明に係るプログラム及びデータを処理し、描画命令をグ
ラフィックス処理部１１１に出力する。なお、中間的な
データはメモリ１０５に記憶される。グラフィックス処
理部１１１は演算処理部１０３からの描画命令に従って
処理をし、表示装置１２１の表示画面１２２に表示を行
うための信号を出力する。

【００３７】次に図１に示されたグラフィックス処理部
１１１の一例を図２を用いて詳細に説明する。グラフィ
ックス処理部１１１は、内部バス１１９とのやり取りを
行うバス制御部２０１、バス制御部２０１とデータのや
り取りを行う幾何演算部２０７及び三角形描画処理部２
０５、三角形描画処理部２０５からのデータを受け取り
処理を実施するピクセルカラー処理部２０９、各画素の
Ｚ値を格納し且つピクセルカラー処理部２０９により使
用されるＺバッファ２１１、及びピクセルカラー処理部
２０９からの表示画面用データを格納するフレーム・バ
ッファ２１３とを含む。なお、フレーム・バッファ２１
３からの表示信号は、表示装置１２１に出力される。

【００３８】グラフィックス処理部１１１のバス制御部
２０１は、演算処理部１０３から出力された描画命令を
内部バス１１９を介して受信し、グラフィックス処理部
１１１内の幾何演算部２０７又は三角形描画処理部２０
５に出力する。場合によっては、幾何演算部２０７又は
三角形描画処理部２０５の出力を内部バス１１９を介し
てメモリ１０５に出力するための処理をも行う。幾何演
算部２０７は、座標変換、光源計算、回転、縮小拡大等
の幾何演算を実施する。幾何演算部２０７は、幾何演算
の結果を三角形描画処理部２０５に出力する。

【００３９】三角形描画処理部２０５は、三角形ポリゴ
ンの各頂点のデータを補間して、三角形ポリゴン内部の
各点におけるデータを生成する。ピクセルカラー処理部
２０９は、三角形描画処理部２０５が生成する三角形ポ
リゴン内部の各点におけるデータを使用して、フレーム
・バッファ２１３に表示画像を書き込む。この際、ピク
セルカラー処理部２０９はＺバッファ２１１を使用して
隠面消去を行う。

【００４０】例えば、演算処理部１０３が、グラフィッ
クス処理部１１１に、世界座標系における三角形ポリゴ
ンの各頂点の位置及び色並びに光源に関する情報をデー
タとし、透視変換及び光源計算を行う描画命令を出力し
た場合には、以下のような処理がグラフィックス処理部
１１１内で実施される。描画命令を受信したバス制御部
２０１は命令を幾何演算部２０７に出力する。幾何演算
部２０７は、透視変換及び光源計算を実施し、三角形ポ
リゴンの各頂点のスクリーン座標系における座標値（Ｚ
値を含む）及び色を計算する。幾何演算部２０７は、こ
の計算結果を三角形描画処理部２０５に出力する。

【００４１】三角形描画処理部２０５は、三角形ポリゴ
ンの各頂点における座標値（Ｚ値を含む）及び色を用い
て、三角形ポリゴン内部の各画素における座標値（Ｚ値
を含む）及び色を計算する。さらに、三角形描画処理部
２０５は、この各画素における座標値（Ｚ値を含む）及
び色をピクセルカラー処理部２０９に出力する。ピクセ
ルカラー処理部２０９は、Ｚバッファ２１１から当該画
素の現在のＺ値を読み出して、三角形描画処理部２０５
から出力されたＺ値と比較する。もし、出力されたＺ値
が現在のＺ値より小さければ、ピクセルカラー処理部２
０９は、出力されたＺ値を当該画素に対応するＺバッフ
ァ２１１内の記憶位置に格納し、当該画素の座標値に対
応するフレーム・バッファ２１３内の記憶位置に当該画
素の色を格納する。

【００４２】なお、当該画素の色に透明度（α値）が設
定されている場合がある。その場合には、ピクセルカラ
ー処理部２０９は、当該画素の座標値に対応するフレー
ム・バッファ２１３内の記憶位置に記憶されている色
と、当該画素の色とをα値に基づいて合成する。その結
果、合成色が生成される。ピクセルカラー処理部２０９
は、生成された合成色を前と同じ記憶位置に格納する。
本発明では特に、ピクセルカラー処理部２０９は、この
α値が一定範囲内である場合にのみ、その画素における
色をフレーム・バッファ２１３の所定の位置に記憶する
処理をも実施する。

【００４３】以下に示す各実施の形態は、図１に示され
たコンピュータによって実施される。

【００４４】１．実施の形態１ 次に本発明の実施の形態１の概略を図３の機能ブロック
図を用いて説明する。実施の形態１として図示したレン
ダリング装置には、輪郭描画用モデル描画部３５０と立
体モデル描画部３９０が含まれる。この輪郭描画用モデ
ル描画部３５０には、輪郭描画用モデル取得部３００
と、輪郭描画用モデル配置用マトリックス設定部３０５
と、輪郭描画用モデル処理部３１０と、かすれ表現テク
スチャマッピング部３１５と、立体モデル描画部３９０
と共用されるピクセル処理部３３０とが含まれる。これ
らの各機能は、上で述べた順番でデータの受け渡しを行
っている。

【００４５】また、立体モデル描画部３９０には、頂点
変換及び光源計算部３６０と、明度計算部３６５と、明
度範囲テーブル３７５と、描画用色計算部３７０と、明
度範囲設定部３８０と、輪郭描画用モデル描画部３５０
と共用されるピクセル処理部３３０とが含まれる。頂点
変換及び光源計算部３６０の出力は明度計算部３６５へ
入力される。明度計算部３６５の出力はピクセル処理部
３３０へ入力される。明度範囲テーブル３７５は、描画
用色計算部３７０及び明度範囲設定部３８０の両方に参
照される。描画用色計算部３７０及び明度範囲設定部３
８０の出力はピクセル処理部３３０へ入力される。輪郭
描画用モデル描画部３５０と立体モデル描画部３９０が
共用するピクセル処理部３３０には、立体モデル描画処
理で用いられる明度比較部３３３と、輪郭描画用モデル
描画処理及び立体モデル描画処理の両方で用いられる隠
面消去処理部３３７とが含まれる。

【００４６】輪郭描画用モデル取得部３００は、例えば
三角形ポリゴンで構成された立体モデルに対応する輪郭
描画用モデルを生成する。なお、輪郭描画用モデルが予
め生成されている場合には、輪郭描画用モデル取得部３
００は、当該予め生成されている、三角形ポリゴンで構
成された輪郭描画用モデルを読み出す。なお、取得され
る輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、立体モデルの対応
するポリゴンとは表裏が逆になっている。また、輪郭描
画用モデルは立体モデルより大きく、輪郭線用の所定の
配色にて定義される。

【００４７】なお、輪郭描画用モデルは、最終的には対
応する立体モデルより相対的に大きくなければならない
が、この段階における輪郭描画用モデルの大きさは立体
モデルと同じ場合もある。この場合は、輪郭描画用モデ
ル及び立体モデルが描画されるまでに、輪郭描画用モデ
ルが立体モデルより相対的に大きく描画されるよう処理
される。また、輪郭描画用モデルの色は、対応する立体
モデルのマテリアルの色をそのまま引き継ぐ場合もあ
る。この場合、描画用の色は別に指定される。

【００４８】この輪郭描画用モデルの基準位置は、通常
対応する立体モデルの基準位置と同じ又はその近傍に位
置するように定義される。例えば図４に輪郭描画用モデ
ル５１０のサイズが立体モデル５００のサイズよりひと
まわり大きく定義されている場合を示す。この図４で
は、各面の矢印方向がおもて面を示している。立体モデ
ル５００は六角形の各面の外側がおもて面であり、輪郭
描画用モデル５１０は六角形の各面の内側がおもて面と
なっている。

【００４９】立体モデル５００の基準位置である立体モ
デル基準位置５２０と、輪郭描画用モデル５１０の基準
位置である輪郭描画用モデル基準位置５３０は共に各モ
デルの中心に定義される。また輪郭描画用モデル５１０
は輪郭描画用モデル基準位置５３０を中心に、立体モデ
ル５００よりひとまわり大きく定義される。

【００５０】そして、輪郭描画用モデル配置用マトリッ
クス設定部３０５が、仮想空間内の輪郭描画用モデル基
準位置５３０を、立体モデル基準位置５２０と同じ位置
に配置するための配置用マトリックスを設定する。すな
わち、輪郭描画用モデル５１０の配置用マトリックス
を、輪郭描画用モデル基準位置５３０を立体モデル基準
位置５２０の座標に平行移動させる変換を含むように設
定することで、立体モデル５００を包含する位置に輪郭
描画用モデル５１０が配置される。

【００５１】輪郭描画用モデル処理部３１０は、輪郭描
画用モデルの各頂点につき、頂点変換（拡大・縮小・回
転・平行移動・透視変換）を実施し、且つ輪郭描画用モ
デルの各面の表裏判定を実施する。この頂点変換には上
で述べた配置用マトリックスも用いられる。なお、ここ
で光源計算は実施されない。例えば、仮想三次元空間で
ある仮想空間において指定された状態に合わせて拡大・
縮小・回転・平行移動・透視変換するだけでなく、輪郭
描画用モデル取得部３００において立体モデルと同じ大
きさの輪郭描画用モデルを取得した場合には、輪郭描画
用モデル処理部３１０は、輪郭線描画用モデルのサイズ
を拡大するための頂点変換を実施する。ここで拡大した
場合も立体モデルと輪郭描画用モデルの関係は図４のよ
うになる。

【００５２】また、面の表裏判定は、カメラ５５０から
の視線５４０の方向と同じ方向がおもて面の方向である
面を描画の対象から外すために行われる。図４の例で
は、輪郭描画用モデル５１０のカメラ５５０に近い面５
１１及び５１２が描画対象から外れる。このようにする
と、立体モデル５００の外側にあり且つカメラ５５０に
近い面は描画対象から外れるので、立体モデル５００は
立体モデル描画部３９０の処理どおり描画される。一
方、輪郭描画用モデル５１０は、立体モデル５００より
後ろの面５１３、５１４、５１５及び５１６のみが描画
対象となる。但し、ピクセル処理部３３０の隠面消去処
理部３３５にて隠面消去が行われるので、描画対象とな
ってもその面の全てが描画されるわけではない。

【００５３】かすれ表現テクスチャマッピング部３１５
は、結果的に描画される輪郭線がかすれているような線
になるように、輪郭描画用モデルにかすれ表現用テクス
チャをマッピングするための処理を実施するものであ
る。このかすれ表現用テクスチャは、明度又は透明度の
変化を含む図柄を有するテクスチャで後に例を示す。な
お、必ずしも輪郭線がかすれている必要は無いので、か
すれ表現テクスチャマッピング部３１５の処理は選択的
に実施される。

【００５４】立体モデル描画部３９０の頂点変換及び光
源計算部３６０は、仮想三次元空間に配置される立体モ
デルを構成する三角形ポリゴンの各頂点について頂点変
換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）を実施し
（三角形ポリゴンが描画される領域を計算し）、頂点変
換された三角形ポリゴンの各頂点について光源計算を行
う。また、立体モデル描画部３９０の頂点変換及び光源
計算部３６０は、立体モデルの各三角形ポリゴンの表裏
判定も行う。光源計算は、光源から発せられた仮想的な
光線により生じる陰影（輝度）を計算するものである。

【００５５】立体モデル描画部３９０の頂点変換及び光
源計算部３６０においても、仮想三次元空間において指
定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平行移動・
透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル処理部３１
０で処理された後の輪郭描画用モデルが立体モデルと同
じ大きさである場合には、立体モデルが輪郭描画用モデ
ルに対して相対的に小さくなるように立体モデルのサイ
ズを縮小するための頂点変換が実施される。

【００５６】頂点変換及び光源計算部３６０が立体モデ
ルの縮小処理を行った場合も立体モデル５００と輪郭描
画用モデル５１０の関係は図４のようになる。また、面
の表裏判定は、輪郭描画用モデル処理部３１０と同じ
で、立体モデルの面のうちカメラの視線方向と同じ方向
がおもて面の方向である面を描画対象から除外する。図
４の例では、カメラから見て後ろの方の面５０３、５０
４、５０５及び５０６が描画対象から除外される。

【００５７】明度計算部３６５は、頂点変換及び光源計
算部３６０が計算した三角形ポリゴンの各頂点における
色から明度を計算する。通常頂点変換及び光源計算部３
６０はＲＧＢ系における色を計算するので、明度計算部
３６５はこのＲＧＢをＹＩＱ変換して明度Ｙを求める。
この三角形ポリゴンの各頂点における明度は、ピクセル
処理部３３０に出力される。

【００５８】明度範囲テーブル３７５は、例えば図５の
ようなテーブルである。すなわち、しきい値と基準明度
が対となったテーブルで、ここではしきい値０．７５に
対して基準明度０．７５、しきい値０．５０に対して基
準明度０．５０、しきい値０．００に対して基準明度
０．２５と三段階（レベル）に設定されている。なお、
ここでは明度は０から１までの実数値をとるものとす
る。しきい値ではなく、上限及び下限による範囲の指定
でも良い（例えば図１８参照）。この明度範囲テーブル
３７５を参照して、描画用色計算部３７０は各しきい値
に対応する描画用色を計算する。各しきい値に対応する
描画用色は、しきい値に対応する基準明度と立体モデル
の各三角形ポリゴンに予め設定されている色の情報とを
用いて計算される。計算された描画用色を描画用色計算
部３７０はピクセル処理部３３０に出力する。

【００５９】明度範囲設定部３８０は、明度範囲テーブ
ル３７５の１つのしきい値を選択して、ピクセル処理部
３３０に設定する。明度範囲設定部３８０は、図５のよ
うな明度範囲テーブル３７５をそのまま使用する場合に
は上から順番に一つずつ設定していく。しきい値ではな
く上限及び下限による範囲が指定されている場合には、
ランダムに選択・設定可能である。

【００６０】輪郭描画用モデル描画部３５０と立体モデ
ル描画部３９０に共用されるピクセル処理部３３０は、
三角形ポリゴン内の各画素における色又は明度を、三角
形ポリゴンの各頂点の色又は明度を補間して求める処理
を実施する。補間の方式は、グーロー・シェーディング
のアルゴリズムでも、フォン・シェーディングのアルゴ
リズムでも良い。

【００６１】ピクセル処理部３３０は、輪郭描画用モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、隠面消去処理部３３７を用いて隠面消去処理を実施
しつつ、輪郭描画用モデルの描画対象とされた三角形ポ
リゴン内の各画素の色を決定する。

【００６２】例えば図４の場合には、立体モデル５００
のカメラ５５０に最も近い２つの面５０１及び５０２が
描画され、輪郭描画用モデルのカメラ５５０から遠い４
つの面５１３、５１４、５１５及び５１６が描画され
る。輪郭描画用モデル５１０のこの４つの面は、カメラ
５５０から見ると立体モデル５００から左右にはみ出し
ているので、はみ出している部分のみが隠面消去されず
に描画される。このはみ出している部分が輪郭線とな
る。なお、ピクセル処理部３３０は、輪郭描画用モデル
のマテリアルの色を考慮して色を決定する。但し、この
マテリアルの色を全く無視して輪郭線の色（黒又は暗い
輪郭線用の色）を輪郭描画用モデルの色とする場合もあ
る。

【００６３】一方、ピクセル処理部３３０は、立体モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、まず明度計算部３６５から出力された三角形ポリゴ
ンの各頂点における明度を補間して、ポリゴン内部の各
画素における明度（ポリゴンにおける明度分布）を計算
する。

【００６４】そして、明度比較部３３３は各画素におけ
る明度と明度範囲設定部３８０が設定したしきい値とを
比較する。もしその画素における明度がしきい値以上で
あれば、ピクセル処理部３３０は、このしきい値に対応
する基準明度に基づく描画用色で当該画素を描画する。
この描画処理の際には、隠面消去処理部３３７を用いて
隠面消去処理をも実施する。もしその画素における明度
がしきい値未満であれば、この画素をこの段階では描画
しない。明度範囲設定部３８０が明度範囲テーブル３７
５の全てのしきい値をピクセル処理部３３０に設定し、
それに対応してピクセル処理部３３０が三角形ポリゴン
内の全ての画素について描画処理を行えば、三角形ポリ
ゴン内部が図５の例では３段階に塗り分けられる。この
処理を立体モデルの全ての三角形ポリゴンについて実施
する。

【００６５】なお、上で述べた処理では予め描画用色が
描画用色計算部３７０にて計算されているので分かりに
くいが、上の処理は、各画素における明度（ポリゴンに
おける明度分布）がその明度が属する明度範囲に対応す
る基準明度と置き換えられ（ポリゴンにおける第２の明
度分布が生成され）、ポリゴンに予め設定された色とそ
の基準明度とから生成される描画用色（ポリゴンにおけ
る色分布）で描画する処理と実質的に同じである。

【００６６】本発明では隠面消去処理にはＺバッファに
よる隠面消去が必要となる場合がある。例えば、立体モ
デルが人間の形をしており、腕が胴体の前に位置する場
合等では、輪郭描画用オブジェクトと立体モデルの面の
位置関係からＺバッファ法を用いないと、正確な輪郭線
を描画することが困難な場合があるからである。

【００６７】加えて、立体モデル描画部３９０で、図５
のような明度範囲テーブル３７５をそのまま使用する場
合には、Ｚバッファによる隠面消去が利用される。例え
ば図５に従えば、０．７５以上という明度は０．５以上
でも０．０以上でもあるから、重ねて描画用色が塗られ
ないように明度範囲の上限値を設定する必要がある。も
しある画素の明度が０．７５以上であれば、このしきい
値０．７５に対応する描画用色でこの画素は描画され、
その画素のＺ値がＺバッファに記憶される。

【００６８】しきい値が０．５になった場合には、当該
画素のＺ値がＺバッファから読み出され、書き込もうと
する同じ画素のＺ値と比較されるが、当然それらは同じ
であるから、しきい値０．５に対応する描画用色はその
画素についてはフレーム・バッファに書き込まれない。
しきい値０．０についても同じである。

【００６９】また、ポリゴンの頂点及びポリゴン内部の
画素における明度は、通常は透明度として使われるαと
いう色（ＲＧＢ）の属性値として取り扱われる。通常α
値は０−２５５の範囲で定義されるので、実際に属性値
αには明度を２５５倍したものが使用される。よって、
明度範囲テーブル３７５のしきい値（上限及び下限値）
は０−２５５の範囲の値であっても良い。

【００７０】次に、実施の形態１についての処理フロー
を説明する。なお、以下の処理は、演算処理部１０３
（図１）がコンピュータ本体１０１内の他の要素を制御
して実施される処理である。

【００７１】［ＣＤ−Ｒ記録処理］図６には、予め行わ
れる輪郭描画用モデルの生成処理が示されている。処理
が開始すると、ＨＤＤ１０７に予め記憶された立体モデ
ルのデータが読み出され（ステップＳ３０３）、変換対
象モデルとして取得される。

【００７２】次に、この変換対象モデルのサイズがひと
まわり大きくなるよう拡大される（ステップＳ３０
５）。例えば、変換対象モデルの各頂点の法線方向に、
当該変換対象モデルの全長の２パーセントの長さだけ当
該頂点が移動され、全体として２パーセント程度拡大さ
れる。すなわち、例えば当該変換対象モデルが人間型
で、その身長が１．８ｍ相当であれば、各頂点は０．０
３６ｍに相当する長さだけ移動される。この拡大率がよ
り大きい場合は輪郭線はより太く描画され、拡大率がよ
り小さく、変換対象モデルがわずかに拡大されただけで
ある場合には輪郭線はより細く描画される。更に、均一
でなく一部がより拡大されれば、より拡大された部分の
輪郭線のみが太く描画される。このサイズの調整は、通
常立体モデルの製作者により行われるので、当該製作者
の意図を反映した輪郭線を描画することができる。

【００７３】なお、立体モデルの各頂点の法線が定義さ
れていない場合には、当該頂点を共有する各面の法線を
補間することにより求められる当該頂点の法線を用い
て、当該頂点を当該頂点の法線方向に移動させることも
できる。また、立体モデルの各面の法線方向に当該面を
移動させることもできる。しかし単純に面が移動された
だけである場合には、面と面との間に隙間が生じてしま
うので、それを埋めるための処理が別途必要になる。更
に、通常立体モデルには基準位置が定義されているの
で、対応する変換対象モデルの基準位置を中心に、変換
対象モデルの各頂点を移動させることもできる。

【００７４】次に、変換対象モデルの各ポリゴンのマテ
リアルの色が、彩度は同じで明度を低くした色に設定さ
れる（ステップＳ３０７）。なお、各ポリゴンがすべて
黒などの単一色に設定されるとしてもよい。また、かす
れ表現用テクスチャをマッピングするための設定がされ
るとしてもよい。マテリアルの色は製作者により調整さ
れるので、当該製作者の意図した色で輪郭線を描画する
ことができる。

【００７５】次に、変換対象モデルの各ポリゴンの表裏
を反転する（ステップＳ３０９）。具体的には、変換対
象モデルを構成する各三角形の頂点が定義されている順
番を一ヶ所入れ替える。なお、表裏判定方法の詳細は後
述する。

【００７６】ここまでで変換された変換対象モデルのデ
ータを、輪郭描画用モデル・データとしてＨＤＤ１０７
に記憶し（ステップＳ３１１）、輪郭描画用モデル生成
処理を終了する（ステップＳ３１３）。

【００７７】次に、ＨＤＤ１０７に記憶された、立体モ
デル・データ及び輪郭描画用モデル・データを含む各種
データが、ＣＤ−Ｒドライブ１１３によりＣＤ−Ｒ１３
１に書き込まれる。図７には、ＣＤ−Ｒ１３１に書き込
まれたデータの例が模式的に示されている。

【００７８】プログラム領域１３２には、コンピュータ
１０００に本発明を実施させるためのプログラムが格納
される。但し、本発明を実施するプログラムは、ＣＤ−
Ｒ１３１に書き込むまでの処理と、後に詳述される図８
に示される処理とに分けることができる。よって、上で
述べた輪郭描画用モデルを生成して輪郭描画用モデル・
データを含む各種データをＣＤ−Ｒ１３１に書き込む処
理を行うプログラムはここには含まないとしてもよい。
このようにする事で、図８に示される処理を、例えばＣ
Ｄ−Ｒドライブ１１３の代わりにＣＤ−ＲＯＭドライブ
を備えた、コンピュータ１０００とは別のコンピュータ
で実施することもできる。

【００７９】システムデータ領域１３３には、上で述べ
たプログラム領域１３２に格納されるプログラムによっ
て処理される各種データが格納される。画像データ領域
１３４には、立体モデル・データ１３７及び輪郭描画用
モデル・データ１３５を含むデータが格納される。但
し、後述する輪郭描画用モデル取得処理において輪郭描
画用モデルを生成する場合には、輪郭描画用モデル・デ
ータ１３５が格納される必要は無い。なお、かすれを表
現するテクスチャ等のデータも画像データ領域１３４に
格納される。

【００８０】サウンドデータ領域１３６には、図１に示
されたサウンド処理部１０９によりサウンド出力装置１
２５からサウンドを出力させるためのデータが格納され
る。なお、サウンド処理は本発明と直接関係は無いの
で、サウンドデータ領域１３６にデータが格納されてい
る必要は無い。

【００８１】なお、ＣＤ−Ｒ１３１に格納される輪郭描
画用モデルのサイズは、対応する立体モデルのサイズと
同じ大きさで定義されるとしてもよい。この場合には、
後述する輪郭描画用モデル取得処理で輪郭描画用モデル
が取得された後に、後述する輪郭描画用モデル配置処理
で輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定される
までの間に輪郭描画用モデルが拡大される。あるいは、
輪郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの配置用
マトリックスが設定される際に、当該配置用マトリック
スが拡大変換を含むように当該配置用マトリックスが決
定されるとしてもよい。逆に、立体モデルを配置する際
に、立体モデルの配置用マトリックスが縮小変換を含む
ように立体モデルの配置用マトリックスが決定されると
してもよい。

【００８２】また、ＣＤ−Ｒ１３１に格納される輪郭描
画用モデルの各面のマテリアルの色は、対応する立体モ
デルの各面のマテリアルの色と同一であっても良い。こ
の場合、後述される輪郭描画用モデルの描画処理の際
に、例えば、黒などの別途定義された色で輪郭描画用モ
デルが描画される。

【００８３】［全体の処理フロー］図８に実施の形態１
の全体の処理フローを示す。処理が開始すると、初期設
定が行われる（ステップＳ２）。この初期設定の処理に
は、後に詳述する輪郭描画用モデルのデータ取得処理
（図９）や、描画すべき立体モデルのデータ取得処理が
含まれる。そして、仮想空間内の状態が設定される（ス
テップＳ３）。この処理は、例えば視点の位置が変更さ
れたり、光源の位置が変更されたり、モデルが移動させ
たり、モデルが変形された場合に、それに応じて仮想空
間内の状態を変更する処理である。この処理が行われる
ことで、立体モデル及び輪郭描画用モデルの位置座標・
方向・拡大率・縮小率等の決定処理が行われる。より具
体的には立体モデル及び輪郭描画用モデルの配置用マト
リックス（図１１で使用）の決定処理が行われる。また
入力装置１６１（図１）のキー操作等に従ってステップ
Ｓ４の輪郭線描画か否かの設定がこのステップＳ３で行
われる。

【００８４】次に、輪郭線を描画するか否かの判断処理
が行われる（ステップＳ４）。これは上で述べたように
入力装置１６１のキー操作等による設定又は他のプログ
ラムによる設定に基づき判断される。そして、輪郭線を
描画すると判断された場合には、輪郭線描画用モデルの
描画処理が実施される（ステップＳ５）。これについて
は後に図１１を用いて説明する。そして輪郭線が描画さ
れる場合も描画されない場合も立体モデルの描画処理が
実施される（ステップＳ６）。この処理についても後に
図１５を用いて説明する。このステップＳ３乃至Ｓ６が
処理終了まで繰り返し実施される（ステップＳ７）。処
理終了であるか否かは、処理を終了すべき旨の操作入力
が行われたか否かによって判断される。

【００８５】［輪郭描画用モデル取得処理］図９には、
輪郭描画用モデルの取得処理が示されている。ここでは
まず、輪郭描画用モデルが生成されるか否かが判断され
る（ステップＳ２０３）。輪郭描画用モデルを予め用意
しておく場合と輪郭描画用モデルをこの段階にて生成す
る場合が存在するためである。ここでこの判断は、例え
ば立体モデルに対応した輪郭描画用モデルがＣＤ−Ｒ１
３１に格納されているか否かを判定する事により実施さ
れる。格納されていると判断されれば輪郭描画用モデル
は生成されないと判断され、格納されていないと判断さ
れれば、輪郭描画用モデルは生成されると判断される。

【００８６】輪郭描画用モデルが生成されないと判断さ
れた場合には、ＣＤ−Ｒ１３１に格納されている輪郭描
画用モデルのデータが読み出される（ステップＳ２０
７）。この輪郭描画用モデルの各面は、上で図４及び図
６を用いて説明されたように、立体モデルの対応する面
とは表裏が反転されたものである。また読み出される輪
郭描画用モデルのサイズは、対応する立体モデルより一
回り大きく定義される。更に、輪郭描画用モデルの色
は、対応する立体モデルより暗い色で定義される。

【００８７】もし輪郭描画用モデルが生成されると判断
された場合には、輪郭描画用モデルを生成する処理が行
われる（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０７と同じ
ように、この段階において輪郭描画用モデルが生成され
る場合においても、輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、
上で図４を用いて説明されたように、立体モデルの対応
するポリゴンとは表裏反転したものにする。

【００８８】輪郭描画用モデルのサイズは、対応する立
体モデルより一回り大きく生成される。ステップＳ３０
５（図６）と同じように、例えば立体モデルの各頂点の
法線方向に当該頂点を移動させて拡大された輪郭描画用
モデルが生成される。輪郭描画用モデルが立体モデルに
比してより大きい場合は輪郭線はより太く描画され、輪
郭描画用モデルが立体モデルよりわずかに大きいだけで
ある場合は輪郭線はより細く描画される。

【００８９】また、ステップＳ３０５（図６）の説明で
述べられているように、立体モデルの各面の法線方向に
当該面を移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生成
されるとしてもよい。さらに、通常立体モデルに定義さ
れている基準位置を中心に、その立体モデルの各頂点を
移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生成されると
してもよい。

【００９０】なお、この時点では、輪郭描画用モデルの
サイズは、対応する立体モデルのサイズと同じ大きさで
生成されるとしてもよい。この場合には本輪郭描画用モ
デル取得処理で輪郭描画用モデルが取得された後、後述
する輪郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの配
置マトリックスが設定されるまでの間に輪郭描画用モデ
ルは拡大される。あるいは、輪郭描画用モデル配置処理
で輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定される
際に、当該配置用マトリックスが拡大変換を含むように
当該配置用マトリックスが決定されるとしてもよい。逆
に、立体モデルを配置する際に、立体モデルの配置用マ
トリックスが縮小変換を含むように立体モデルの配置用
マトリックスが決定されるとしてもよい。

【００９１】一方、輪郭描画用モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色は、対応する立体モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色をより暗くした色で生成される。なお、ス
テップＳ３０７（図６）の説明で述べられているのと同
様に、この時点では、生成される輪郭描画用モデルの色
は定義されていなくてもよい。あるいは、輪郭描画用モ
デルの各ポリゴンのマテリアルの色が、対応する立体モ
デルの各ポリゴンのマテリアルの色と同一であっても良
い。この場合、輪郭描画用モデルの描画処理の際に、輪
郭描画用モデルの色は考慮されず、例えば黒などの別途
定義された色か、かすれを表現するテクスチャの色で輪
郭描画用モデルが描画される。

【００９２】次に、輪郭描画用モデルにかすれを表現す
るテクスチャがマッピングされるか否かが判断される
（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０５で輪郭描画用
モデルが生成された場合には、対応する立体モデルのデ
ータに基づいて当該判断が実施される。一方、ステップ
Ｓ２０７で輪郭描画用モデルが読み出された場合には、
読み出された輪郭描画用モデルのデータに基づいて当該
判断が実施される。かすれを表現するテクスチャがマッ
ピングされると判断された場合には、ステップＳ２１１
にて輪郭描画用モデルにかすれを表現するテクスチャが
マッピングされる。すなわち、ポリゴンの各頂点にテク
スチャ座標（Ｕ，Ｖ）が設定される。

【００９３】なお、上でも述べたように、かすれを表現
するテクスチャは、明度又は透明度の変化を含む図柄を
有する。図１０には明度の変化を含むテクスチャの一例
が示されている。これは黒地に白の斜線が細かく入った
図柄を有するテクスチャである。黒部分の明度は低く、
白部分の明度は高いので、図１０に示されたテクスチャ
は明度の変化を含んでいる。

【００９４】本発明において輪郭線は、輪郭描画用モデ
ルの一部が線として切り出されて描画される。すなわ
ち、図１０のテクスチャがマッピングされた輪郭描画用
モデルが輪郭線として描画される場合、輪郭描画用モデ
ルから輪郭線として切り出される線に対応する線が当該
テクスチャから切り出されて描画される。このとき、当
該テクスチャから略縦方向又は略横方向に線が切り出さ
れれば、いずれの線も明度の変化を含むことになる。こ
のような線が輪郭線として描画されることで、明度の変
化を含む輪郭線が描画される。すなわち、輪郭線のかす
れが表現され、より手書き調の輪郭線が描画される。

【００９５】図１０に示されたテクスチャであれば、い
ずれの方向に線が切り出されてもその線は明度の変化を
含む。しかし切り出される方向によってはほとんど明度
が変化しない場合もある。輪郭描画用モデルのどの部分
がどの方向に輪郭線として描画されるかは調整できるの
で、かすれを表現するテクスチャは、主に切り出される
方向に応じてその図柄が調整される。

【００９６】なお、透明度の変化を含む図柄を有するテ
クスチャがマッピングされた輪郭描画用モデルにより輪
郭線が描画される場合には、当該輪郭線は透明度の変化
を含む。透明度の高い部分にはその割合に応じて背景の
色に近い色が描画され、低い部分には例えば黒等の当該
テクスチャの色に近い色が描画される。これにより濃淡
の変化を含む輪郭線が描画され、輪郭線のかすれが表現
される。

【００９７】かすれを表現するテクスチャがマッピング
されないと判断された場合と、テクスチャがマッピング
される処理が終了した場合は、演算処理部１０３は輪郭
描画用モデル取得処理を終了する（ステップＳ２１
３）。

【００９８】［輪郭描画用モデル配置処理］図８のステ
ップＳ３において輪郭描画用モデルの配置マトリックス
が設定され、輪郭描画用モデルの配置処理が行われる。
通常輪郭描画用モデルの基準位置は、立体モデルの基準
位置に対応する位置に設けられる。そしてその輪郭描画
用モデルの基準位置が、立体モデルの基準位置と同一又
は近傍に配置されるように、輪郭描画用モデルの配置用
マトリックスが設定される。

【００９９】ここで立体モデルの方向が変化する場合に
は、輪郭描画用モデルもそれに対応するよう回転変換を
含む配置用マトリックスが設定される。立体モデルの形
状が変化する場合には、輪郭描画用モデルがそれに対応
するように変形処理が行われる。

【０１００】この段階において輪郭描画用モデルが対応
する立体モデルと同じ大きさである場合には、輪郭描画
用モデルが拡大される。具体的には、輪郭描画用モデル
の基準位置を中心として輪郭描画用モデルの各頂点が所
定の拡大率に従って拡大変換されるように、輪郭描画用
モデルの配置用マトリックスが設定される。あるいは逆
に、立体モデルが縮小されるとしてもよい。すなわちこ
の場合には、立体モデルの基準位置を中心として立体モ
デルの各頂点が所定の縮小率に従って縮小変換されるよ
うに、立体モデルの配置用マトリックスが設定される。
なお、輪郭描画用モデルが対応する立体モデルより相対
的に大きい場合は、輪郭描画用モデルの配置用マトリッ
クスとして立体モデルの配置用マトリックスをそのまま
使用することも可能である。

【０１０１】このようにすると、最終的には、相対的に
大きい輪郭描画用モデルが立体モデルを包含するように
配置される。両モデルの配置位置、方向、形状等の関係
により、輪郭描画用モデルは完全には立体モデルを包含
しない場合も生じ得る。但し、このような場合であって
も、包含している部分については輪郭線が描画される。

【０１０２】なお、この段階では必ずしも配置用マトリ
ックスが設定されている必要は無く、配置される座標、
方向及び拡大・縮小率等の頂点変換に必要な各要素が確
定していればよい。この場合も、実際の頂点変換は各モ
デルの描画処理の段階で行われる。

【０１０３】［輪郭描画用モデル描画処理］輪郭描画用
モデルの描画処理フローを示す図１１では、輪郭描画用
モデルの全ての頂点について処理するまで、以下に説明
する処理が繰り返し行われる（ステップＳ５０３）。繰
り返し行われる最初の処理は、１つの頂点についての頂
点変換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）処理
である（ステップＳ５０５）。ここではステップＳ３で
求められた輪郭描画用モデルの配置用マトリックスも頂
点変換で用いられる。

【０１０４】例えば、この処理は演算処理部１０３によ
り命令された幾何演算部２０７が実施する。ここで注意
したいのは輪郭描画用モデルに対しては幾何演算部２０
７が光源計算を実施しない点である。これは輪郭線は光
源の位置等によらず描画され、光源計算をするのが無駄
だからである。例えば輪郭描画用モデルのマテリアルの
色は無視される場合もある。通常この頂点変換は、仮想
三次元空間において指定された状態に基づき行われる
が、もし輪郭描画用モデルの大きさが立体モデルと同じ
である場合には、配置処理で設定された配置用マトリッ
クスに従って、この段階において輪郭描画用モデルが拡
大変換される場合もある。

【０１０５】そして、当該頂点を含むポリゴンはおもて
面か否かの判断処理が行われる（ステップＳ５０７）。
この判断は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に
処理された２つの頂点から構成される三角形ポリゴンが
いずれの方向を向いているかで判断される。図１２に
は、表裏判定方について説明するための、立体モデルを
構成する三角形ポリゴンの例が示されている。この例で
は、図中上部の頂点の頂点番号が０、下部左側の頂点の
頂点番号が１、下部右側の頂点の頂点番号が２である。
すなわち、上部の頂点から反時計回りに、頂点番号が付
与されている。

【０１０６】実施の形態１では、三角形ポリゴンの各頂
点の頂点番号が反時計回りに付与されているように見え
る面が、おもて面と定義されている（いわゆる右手
系）。従って、図１２の三角形ポリゴンは、紙面手前方
向がおもて面である。おもて面の方向に法線ベクトルが
あるとすると、その法線ベクトルと視線ベクトルとの内
積の符号によって、三角形ポリゴンの表裏が判定でき
る。すなわち、内積の符号が負であれば、視点位置に対
しておもて面を向けていることになり、内積の符号が正
であれば、視点位置に対してうら面を向けていることと
なる。

【０１０７】実際には図１３に示されているように、ス
クリーンに投影された頂点０から頂点１へのベクトルａ
とスクリーンに投影された頂点０から頂点２へのベクト
ルｂの外積ａ×ｂが計算され、この外積の結果であるベ
クトルｎの方向にておもて面か否かが判断される。ベク
トルｎはｚ軸に平行であり、ベクトルｎのｚ成分の符号
を検査すればおもて面か否かが判定される。すなわち、
正ならおもてで、負ならうらである。図１３左側は三角
形の頂点の番号は反時計回りであり、外積の結果である
ベクトルｎはｚ軸の正の方向に向いているのでおもてで
ある。一方図１３右側は三角形の頂点の番号は時計回り
であり、外積の結果であるベクトルｎはｚ軸の負の方向
を向いておりうらである。

【０１０８】実施の形態１における輪郭描画用モデルの
場合、輪郭描画用モデルのポリゴンは立体モデルの対応
するポリゴンとは表裏が逆になっている。図１４には図
１２のポリゴンに対応し、表裏が反転されたポリゴンが
示されている。図１４に示す三角形ポリゴンの各頂点に
は、図中上方、右下、左下の順で０，１，２の頂点番号
が付与されている。すなわち、対応する三角形ポリゴン
には図１２とは逆の順番で頂点番号が付されている。よ
って、図１４では紙面手前がうら面と判定される。な
お、実施の形態１ではこの段階において表裏判定が行わ
れるが、この段階より前に表裏判定が行われるようにす
ることも可能である。

【０１０９】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ５０３に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、かすれを表現
するテクスチャをマッピングするか否かが判断される
（ステップＳ５０９）。

【０１１０】これはポリゴンに対するテクスチャ・マッ
ピングを意味している。もし、かすれを表現するテクス
チャをマッピングする場合には、その頂点に対する、か
すれを表現するためのテクスチャのテクスチャ座標が計
算される（ステップＳ５１１）。テクスチャ・マッピン
グを行う場合、既にポリゴンの頂点にはテクスチャ座標
（Ｕ，Ｖ）が指定してあるが、当該ポリゴンがスクリー
ンに対して斜めに配置されている場合にはテクスチャが
スクリーン上で歪んで表示されることがある。この歪み
を避けるために、テクスチャ・パースペクティブ処理と
して、ここでは、Ｑ＝１／ｗ（ｗはスクリーンからの奥
行き）を用いて、Ｓ＝Ｕ×Ｑ、Ｔ＝Ｖ×Ｑの計算が行わ
れる。もし、かすれを表現するテクスチャをマッピング
しない場合にはステップＳ５１３に移行する。

【０１１１】そして、例えば図２に示した三角形描画処
理部２０５及びピクセルカラー処理部２０９が駆動され
る（ステップＳ５１３）。上で述べたように三角形描画
処理部２０５は、三角形ポリゴンの各頂点のデータを補
間して、三角形ポリゴン内部の各画素におけるデータを
生成する。各頂点のデータは、マテリアルの色、スクリ
ーン座標値、及びステップＳ５１１を実施すればテクス
チャ座標値である。各画素におけるデータは、マテリア
ルの色及びステップＳ５１１を実施すればテクセル・カ
ラーである。

【０１１２】但し、この時点でマテリアルの色を無視し
て、各頂点に輪郭線の色を設定することも可能である。
またマテリアルの色を考慮して、輪郭線の色を設定する
ことも可能である。ピクセルカラー処理部２０９は、三
角形描画処理部２０５が生成する三角形ポリゴン内部の
各画素におけるデータを使用して、フレーム・バッファ
２１３に表示画像を書き込む。この際、Ｚバッファ２１
１を使用して隠面消去を行う。

【０１１３】隠面消去にはＺバッファ２１１を使用する
例を示しているが、図４に示すような簡単なモデルにつ
いてはＺバッファを使用しない、例えばＺソート法のよ
うな隠面消去処理を実施しても良い。但し、もっと複雑
なモデル、例えば人物の手などが胴体より前に配置され
ている場合等には、Ｚバッファを使用した隠面消去を行
わないと、正確に輪郭線を描画することは困難である。

【０１１４】［立体モデル描画処理］図１５に実施の形
態１における立体モデルの描画処理のフローを示す。ま
ず、初期設定が行われる（ステップＳ６０３）。この初
期設定では、立体モデルに対応する明度範囲テーブル
（例えば図５又は図１８）が取得される。次に、一つの
頂点についての頂点変換（拡大・縮小・回転・平行移動
・透視変換）及び光源計算が行われる（ステップＳ６０
５）。ここでは立体モデルの配置用マトリックスも頂点
変換で用いられる。これは例えば演算処理部１０３から
の命令により幾何演算部２０７が実行する。立体モデル
のデータは例えばＣＤ−Ｒ１３１に格納されている。

【０１１５】拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換
は、基本的には図８のステップＳ３において設定された
仮想空間内における状態に基づくものである。但し、輪
郭描画用モデルが立体モデルと同じ大きさである場合に
は、立体モデルのサイズを縮小することにより輪郭描画
用モデルを相対的に大きくする場合もある。この場合に
は、ステップＳ６０５において縮小変換が実施される。
なお、立体モデルの中心に向かって各頂点をその法線に
沿って移動させると簡単に縮小できる。ここで透視変換
は、世界座標系のポリゴンの各頂点の座標値をスクリー
ン座標系における座標値に変換するものである。また光
源計算は、光源から発せられた仮想的な光線により生じ
る陰影（輝度）を計算するものである。

【０１１６】なお、本発明の立体モデル描画処理におけ
る光源計算には２つの手法がある。（Ａ）ポリゴンに定
義されたマテリアルの色を考慮した手法及び（Ｂ）マテ
リアルの色を考慮しない手法である。（Ａ）の場合に
は、以下の式で計算する。

【数１】

【０１１７】但し、Ｐn0，Ｐn1，Ｐn2，Ｎnx，Ｎny，Ｎ
nz，Ｐnr，Ｐng，Ｐnb，Ｃnr，Ｃng，Ｃnbのｎはｎ番目
の頂点を示している。Ｎnxはｎ番目の頂点における法線
のｘ成分、Ｎnyはｎ番目の頂点における法線のｙ成分、
Ｎnzはｎ番目の頂点における法線のｚ成分である。Ligh
tMatrixは正規化光源ベクトルにより作られる行列であ
る。これが、３つまで平行光源を定義できる場合を以下
に示す。また、LColorMatrixは光源から発せられる光線
の色を成分として有しており、３つまで光源を定義でき
る場合を以下に示す。Ｍはポリゴンのマテリアルの色を
意味し、ｒｇｂはその成分を示す。（Ａ）の場合の出力
は、Ｃnr、Ｃng、Ｃnbである。

【数２】

【０１１８】但し、Ｌ_0x，Ｌ_0y，Ｌ_0zは正規化光源ベク
トル０の成分であり、Ｌ_1x，Ｌ_1y，Ｌ_1zは正規化光源ベ
クトル１の成分であり、Ｌ_2x，Ｌ_2y，Ｌ_2zは正規化光源
ベクトル２の成分である。また、光源ベクトル０の光線
の色は、ＬＣ_0r，ＬＣ_0g，ＬＣ_0bが成分であり、光源ベ
クトル１の光線の色は、ＬＣ_1r，ＬＣ_1g，ＬＣ_1bが成分
であり、光線ベクトル２の光線の色は、ＬＣ_2r，Ｌ
Ｃ_2g，ＬＣ_2bが成分である。なお、色の各成分は０．０
から１．０の間の値をとる。例えば、光源０のみ存在
し、ＸＹＺ軸に対して４５度の角度で白色光を使用する
場合には、以下のような行列となる。

【数３】

【０１１９】また（Ｂ）の場合には以下の式で計算す
る。

【数４】

【０１２０】２つの計算式の結果は当然異なっており、
（Ａ）の計算結果が正しい。但し、（Ｂ）は（Ａ）に比
し計算量が少ないので処理を高速化できる。なお、通常
画像の質は変わらない。

【０１２１】次に、当該頂点を含むポリゴンはおもて面
か否かが判断される（ステップＳ６０７）。この判断
は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に処理され
た２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがいずれの
方向を向いているかで実施される。この判断は輪郭描画
用モデルの描画処理で説明した方法を用いることができ
る。なお、実施の形態１ではこの段階において表裏判定
が行われるが、この段階より前に表裏判定が行われるよ
うにすることも可能である。

【０１２２】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ６０５に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、頂点変換及び
光源計算が行われた頂点における明度が計算される（ス
テップＳ６０９）。明度の計算ではＹＩＱ変換が行われ
る。頂点における色を上で述べた（Ａ）の手法にて求め
た場合には、以下のような式で計算される。

【数５】

【０１２３】頂点における色を上で述べた（Ｂ）の手法
にて求めた場合には、以下のような式で計算される。

【数６】

【０１２４】なお、数値の入っている行列は、ＲＧＢか
らＹＩＱへの変換のための３×３行列の第１行目であ
る。念のため３×３行列（変換行列）を以下に示してお
く。

【数７】

【０１２５】図１６に透視変換前の立体モデルのデータ
構造について示す。図１６（ａ）は立体モデルのデータ
構造で、三角形ポリゴンは全部でＮ個ある。各三角形ポ
リゴンは、図１６（ｂ）に示すように、マテリアルの色
（ＹＩＱ）と、頂点データ・インデックス（ＩＤＸ）を
３つ有する。ここではマテリアルの色をＹＩＱ系で有す
ることにしているが、ＲＧＢ系で有していても良い。頂
点データＩＤＸを用いれば、図１６（ｃ）に示す頂点デ
ータ・テーブルから頂点に関する情報を得ることができ
る。

【０１２６】頂点データ・テーブルには、各頂点データ
ＩＤＸ毎に、当該頂点の三次元座標（Ｐ_nx，Ｐ_ny，
Ｐ_nz）と、法線ベクトル（Ｎnx，Ｎny，Ｎnz）が記憶さ
れている（ｎは頂点番号）。透視変換を行うと、三角形
ポリゴンのデータ構造は変化する。図１６（ｂ）に対応
するものを図１７に示す。各頂点毎に、スクリーン座標
系における座標値（ｘ，ｙ，ｚ）及び当該頂点における
色（ｒ，ｇ，ｂ）及びα値を記憶することになる。この
α値が記憶される領域にステップＳ６０９で計算した明
度が記憶される。また、以下で詳細に説明するが、三角
形描画処理部２０５が処理を行う場合には、３つの頂点
共色（ｒ，ｇ，ｂ）には明度範囲に対応する描画用色が
格納される。なお、明度は０．０から１．０の範囲であ
るが、α値は０から２５５の整数であるから、α値とし
ては明度を２５５倍したものが使用される。

【０１２７】図１５に戻って処理フローを説明する。ス
テップＳ６０９の後に、頂点変換及び光源計算された頂
点を含むポリゴンの描画用色が計算される（ステップＳ
６１１）。ポリゴンの描画用色は、明度範囲テーブルに
格納された各明度範囲に対応する基準明度と当該ポリゴ
ンの色とから計算される。例えばポリゴンの色をＹＩＱ
系の色として保持している場合には、ＹＩＱのうちＩＱ
のみを使用し、各基準明度Ｔnを使用して以下の式で計
算される。

【数８】

【０１２８】基準明度Ｔnが３つあれば（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ
3）、描画用色は３つ求まる。なお、ポリゴンの色をＹ
ＩＱ系の色として保持していない場合、すなわちＲＧＢ
系の色として保持している場合には、上で示した変換行
列でＲＧＢからＹＩＱへ変換する計算が行われる。ま
た、計算結果は異なるが、高速に描画用色を計算する必
要がある場合には、以下のような計算が行われる。

【数９】

【０１２９】Ｍはポリゴンのマテリアルの色という意味
である。上の２式では計算結果が異なり、画質も少し異
なるが、二番目の方がほぼ同様の画像を高速に得ること
ができる。

【０１３０】次に明度範囲テーブルの明度範囲が一つ選
択される（ステップＳ６１３）。なお本実施の形態では
図５に示した明度範囲テーブルを用いているが、図１８
のような明度範囲テーブルを用いることもできる。図１
８は上限及び下限により明度範囲が指定されたテーブル
の例を示している。すなわち、明度範囲の上限１．００
と下限０．７５に対して基準明度０．７５、明度範囲の
上限０．７４と下限０．５０に対して基準明度０．５
０、明度範囲の上限０．４９と下限０．００に対して基
準明度０．２５が設定されている。このような明度範囲
テーブルを使用する場合には上限及び下限を含む明度範
囲をランダムに選択し、設定することができる。但し図
１８は少数第２位まで有効なコンピュータの場合を示し
ている。以下で説明する明度比較処理において各画素の
明度と上限及び下限の２つの明度値との比較が簡単に行
えない場合には、明度範囲が例えば図１８の上から順番
に選択される。そしてこの場合下限値のみで処理され
る。

【０１３１】この後、このポリゴンの頂点における明度
が補間され、当該ポリゴン内部の各画素における明度
（ポリゴンにおける明度分布）が計算される。頂点の色
も補間されるが、３頂点共同じ描画用色なので補間して
も結果は同じである。そして、当該画素における明度
が、選択された明度範囲内であれば、当該選択された明
度範囲に対応する描画用色で当該画素が描画される（ス
テップＳ６１５）。明度の補間処理は例えば図２におけ
る三角形描画処理部２０５が実施する。各画素における
明度が、選択された明度範囲内であるかの比較処理は、
例えばピクセルカラー処理部２０９が実施する。このス
テップＳ６１３及びＳ６１５は、全ての明度範囲につい
て処理するまで繰り返される（ステップＳ６１７）。

【０１３２】例えばピクセルカラー処理部２０９が上限
及び下限の２つの明度値を取り扱うことができない場合
には、Ｚバッファ２１１を併用することにより同一の効
果を得ることができる。Ｚバッファ２１１は隠面消去に
使われるが、本実施の形態ではＺバッファ２１１の併用
が明度の上限値と比較した場合と同様の効果を奏する。

【０１３３】例えば図５のような明度範囲テーブルがあ
った場合には、まずしきい値０．７５が選択される。そ
して演算処理部２０３からの命令により三角形描画処理
部２０５は、ポリゴンの各頂点の明度及び座標（Ｚ値を
含む）を補間して、各画素の明度及び座標（Ｚ値を含
む）を計算して行く。なお、３頂点とも色をしきい値
０．７５に対応する描画用色に設定しておくと、補間を
行っても各画素の色は描画用色になる。

【０１３４】演算処理部２０３からの命令によりピクセ
ルカラー処理部２０９は、画素の明度としきい値０．７
５とを比較し且つ補間により求められたその画素のＺ値
とＺバッファ２１１に格納されたその画素のＺ値を比較
する。もし画素の明度がしきい値０．７５以上で且つ補
間により求められたその画素のＺ値がＺバッファ２１１
に格納されたその画素のＺ値より小さければ、ピクセル
カラー処理部２０９はフレーム・バッファ２１３にその
画素の色として、しきい値０．７５に対応する描画用色
を書き込む。

【０１３５】このポリゴンの描画が初めてで、明度が
０．７５以上であれば描画用色が書き込まれる。図１９
（ａ）に、三角形ポリゴン１０１１及び三角形ポリゴン
１０１２の２つの例を示している。三角形ポリゴン１０
１１の頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３のそれぞれの明度は
０．０、１．０、１．０に設定されている。また三角形
ポリゴン１０１２の頂点Ｐ２１、Ｐ２２、Ｐ２３のそれ
ぞれの明度は０．０、０．５、１．０に設定されてい
る。上で述べた処理を実施すると、各三角形ポリゴン内
の塗られている部分が描画用色で彩色される。

【０１３６】次に、しきい値０．５を選択する。そして
演算処理部２０３からの命令により三角形描画処理部２
０５は、ポリゴン内部の各画素の明度及び座標（Ｚ値を
含む）を計算する。演算処理部２０３からの命令により
ピクセルカラー処理部２０９は、画素の明度としきい値
０．５とを比較し且つ計算により求められたその画素の
Ｚ値とＺバッファ２１１に格納されたその画素のＺ値を
比較する。もし画素の明度がしきい値０．５以上で且つ
計算により求められたその画素のＺ値がＺバッファ２１
１に格納されたその画素のＺ値より小さければ、ピクセ
ルカラー処理部２０９はフレーム・バッファ２１３にそ
の画素の色として、しきい値０．５に対応する描画用色
を書き込む。

【０１３７】もし、Ｚバッファ２１１を使用しないと、
図１９（ｂ）のように、明度１．０から０．５の領域が
しきい値０．５に対応する描画用色で彩色されてしま
う。明度０．７５以上の領域については、Ｚバッファ２
１１に格納されたＺ値と計算により求められたＺ値とは
同じであるから、明度０．７５以上の領域についてはし
きい値０．５に対応する描画用色はフレーム・バッファ
２１３に書き込まれない。すなわち、図１９（ｃ）に示
したように、明度０．５から０．７４の領域と明度０．
７５以上の領域には異なる描画用色が彩色される。

【０１３８】図５の例で、しきい値０．０について同じ
ように処理を行った結果を図２０に示す。図２０におけ
る三角形ポリゴン１０１１の頂点Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１
３のそれぞれの明度は０．０、１．０、１．０に設定さ
れている。また三角形ポリゴン１０１１の頂点Ｐ２１、
Ｐ２２、Ｐ２３のそれぞれの明度は０．０、０．５、
１．０に設定されている。点線で囲まれた数字すなわち
０．５及び０．７５は明度のしきい値を示している。こ
のように各三角形ポリゴンは３つの領域に分けられて描
画用色が彩色されることになる。

【０１３９】図２１にグーローシェーディングの結果を
示す。図２１における三角形ポリゴン１０２１の頂点Ｐ
３１、Ｐ３２、Ｐ３３のそれぞれの明度は０．０、１．
０、１．０に設定されている。また三角形ポリゴン１０
２２の頂点Ｐ４１、Ｐ４２、Ｐ４３のそれぞれの明度は
０．０、０．５、１．０に設定されている。すなわち各
頂点の明度はそれぞれ図２０に示した三角形ポリゴン１
０１１及び１０１２と同じである。しかし、グーローシ
ェーディングでは補間により滑らかに明度が変化してい
るのに対し、図２０では区分けされた領域の境界のみ明
度が変化する。すなわち、明度がフラットである領域が
３つ存在しており、セルアニメ調になっていることがわ
かる。

【０１４０】なお、明度範囲テーブルの最も小さい下限
値の値が０．０でない場合もある。ポリゴン内で何も色
が付されていない部分を無くすため、図１５ステップＳ
６１７の繰り返しにおいては、最後の繰り返しで下限値
を０．０にしてステップＳ６１５が実施される。

【０１４１】以上ステップＳ６０５乃至Ｓ６１７まで
が、立体モデルの全ての頂点について処理するまで繰り
返され、結果として全てのポリゴンについて処理するま
で繰り返される（ステップＳ６１９）。

【０１４２】上で述べた明度範囲テーブルは立体モデル
ごとに最適なものを作成する方がよい。但し、立体モデ
ルをいくつかのカテゴリに分けて、そのカテゴリ毎に明
度範囲テーブルを用意するようにしても良い。明度範囲
テーブルに含まれる明度範囲数は、現実のセルアニメに
合わせて、２又は３にすることが考えられる。但し、以
上述べたような処理では図１５のステップＳ６１７にお
ける繰り返し回数が増えるだけであるから、２以上のい
ずれの数にすることも容易に可能である。但し、繰り返
し回数が増えるので数が増えれば処理は遅くなって行
く。

【０１４３】以上のような処理を実施すると、立体モデ
ルの全てのポリゴンが所定の段階の明度で塗り分けら
れ、立体モデルについてはセルアニメ調の画像を得るこ
とができるようになる。また、実施の形態１で導入され
た輪郭描画用モデルは、立体モデルの後ろの面のうち立
体モデルに隠れない部分が描画されるので、その部分が
輪郭線としてレンダリングされる。実施の形態１では、
輪郭線の描画には、輪郭描画用モデルを導入するだけで
通常レンダリング処理とほぼ同様の処理を行うことによ
り簡単に輪郭線を描画できるようになる。

【０１４４】２．実施の形態２ 実施の形態２は実施の形態１と異なり、立体モデルに対
する描画用色をリアルタイムで計算するのではなく、予
め計算しておき、データとして格納しておく。このよう
にすれば、実施の形態１より処理速度が速くなる。な
お、実施の形態１ではポリゴンのマテリアルの色と明度
範囲テーブルの基準明度から計算していたので、ポリゴ
ン１つ当り一色分のデータを有していれば良かったが、
実施の形態２ではポリゴン１つ当り明度範囲テーブルの
行数分の色データを保持する必要がある。輪郭描画用モ
デルの処理については実施の形態１と同じである。

【０１４５】本発明の実施の形態２の概略を図２２の機
能ブロック図を用いて説明する。実施の形態２として図
示したレンダリング装置には、輪郭描画用モデル描画部
４５０と立体モデル描画部４９０が含まれる。この輪郭
描画用モデル描画部４５０には、輪郭描画用モデル取得
部３００と、輪郭描画用モデル配置用マトリックス設定
部３０５と、輪郭描画用モデル処理部３１０と、かすれ
表現テクスチャマッピング部３１５と、立体モデル描画
部４９０と共用されるピクセル処理部４３０とが含まれ
る。これらの各機能は、上で述べた順番でデータの受け
渡しを行っている。なお、輪郭描画用モデル取得部３０
０と、輪郭描画用モデル配置用マトリックス設定部３０
５と、輪郭描画用モデル処理部３１０と、かすれ表現テ
クスチャマッピング部３１５は、実施の形態１と同じで
ある。

【０１４６】また、立体モデル描画部４９０には、頂点
変換及び光源計算部４６０と、明度計算部４６５と、明
度範囲テーブル４７５と、描画用色格納部４７０と、明
度範囲設定部４８０と、輪郭描画用モデル描画部４５０
と共用されるピクセル処理部４３０とが含まれる。頂点
変換及び光源計算部４６０の出力は明度計算部４６５へ
入力される。明度計算部４６５の出力はピクセル処理部
４３０へ入力される。明度範囲テーブル４７５は、明度
範囲設定部４８０に参照される。描画用色格納部４７０
及び明度範囲設定部４８０の出力はピクセル処理部４３
０へ入力される。輪郭描画用モデル描画部４５０と立体
モデル描画部４９０が共用するピクセル処理部４３０に
は、立体モデル描画処理で用いられる明度比較部４３３
と、輪郭描画用モデル描画処理及び立体モデル描画処理
の両方で用いられる隠面消去処理部４３７とが含まれ
る。

【０１４７】輪郭描画用モデル取得部３００は、実施の
形態１と同じであり、例えば三角形ポリゴンで構成され
た立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを生成する。
なお、輪郭描画用モデルが予め生成されている場合に
は、輪郭描画用モデル取得部３００は、当該予め生成さ
れている、三角形ポリゴンで構成された輪郭描画用モデ
ルを読み出す。なお、取得される輪郭描画用モデルの各
面は、立体モデルの対応する面とは表裏が逆になってい
る。また、輪郭描画用モデルは立体モデルより大きく、
輪郭線用の所定の配色にて定義される。

【０１４８】なお、輪郭描画用モデルは、最終的には対
応する立体モデルより相対的に大きくなければならない
が、この段階における輪郭描画用モデルの大きさは立体
モデルと同じ場合もある。この場合は、輪郭描画用モデ
ル及び立体モデルが描画されるまでに、輪郭描画用モデ
ルが立体モデルより相対的に大きく描画されるよう処理
される。また、輪郭描画用モデルの色は、対応する立体
モデルのマテリアルの色をそのまま引き継ぐ場合もあ
る。この場合、描画用の色は別に指定される。

【０１４９】この輪郭描画用モデルの基準位置は、通常
対応する立体モデルの基準位置と同じ又はその近傍に位
置するように定義される。

【０１５０】そして、実施の形態１と同じである輪郭描
画用モデル配置用マトリックス設定部３０５が、仮想空
間内の輪郭描画用モデル基準位置５３０を、立体モデル
基準位置５２０と同じ位置に配置するための配置用マト
リックスを設定する。すなわち、図４に示すように、輪
郭描画用モデル５１０の配置用マトリックスを、輪郭描
画用モデル基準位置５３０を立体モデル基準位置５２０
の座標に平行移動させる変換を含むように設定すること
で、立体モデル５００を包含する位置に輪郭描画用モデ
ル５１０が配置される。

【０１５１】輪郭描画用モデル処理部３１０は、実施の
形態１と同じであり、輪郭描画用モデルの各頂点につ
き、頂点変換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変
換）を実施し、且つ輪郭描画用モデルの各ポリゴンの表
裏判定を実施する。この頂点変換には上で述べた配置用
マトリックスも用いられる。なお、ここで光源計算は実
施されない。例えば、仮想三次元空間である仮想空間に
おいて指定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平
行移動・透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル取
得部３００において立体モデルと同じ大きさの輪郭描画
用モデルを取得した場合には、輪郭描画用モデル処理部
３１０は、輪郭線描画用モデルのサイズを拡大するため
の頂点変換を実施する。ここで拡大した場合も立体モデ
ルと輪郭描画用モデルの関係は図４のようになる。

【０１５２】また、ポリゴンの表裏判定は、カメラ５５
０からの視線５４０の方向と同じ方向がおもて面の方向
であるポリゴンを描画の対象から外すために行われる。

【０１５３】かすれ表現テクスチャマッピング部３１５
は、実施の形態１と同じであり、結果的に描画される輪
郭線がかすれているような線になるように、輪郭描画用
モデルにかすれ表現用テクスチャをマッピングするため
の処理を実施するものである。このかすれ表現用テクス
チャは、明度又は透明度の変化を含む図柄を有するテク
スチャである。なお、必ずしも輪郭線がかすれている必
要は無いので、かすれ表現テクスチャマッピング部３１
５の処理は選択的に実施される。

【０１５４】立体モデル描画部４９０の頂点変換及び光
源計算部４６０は、仮想三次元空間に配置される立体モ
デルの面を構成する三角形ポリゴンの各頂点について頂
点変換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）を実
施し（三角形ポリゴンが描画される領域を計算し）、頂
点変換された三角形ポリゴンの各頂点について光源計算
を行う。また、立体モデル描画部４９０の頂点変換及び
光源計算部４６０は立体モデルの各三角形ポリゴンの表
裏判定も行う。

【０１５５】立体モデル描画部４９０の頂点変換及び光
源計算部４６０においても、仮想三次元空間において指
定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平行移動・
透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル処理部３１
０で処理された後の輪郭描画用モデルが立体モデルと同
じ大きさである場合には、立体モデルが輪郭描画用モデ
ルに対して相対的に小さくなるように立体モデルのサイ
ズを縮小するための頂点変換が実施される。

【０１５６】頂点変換及び光源計算部４６０が立体モデ
ルの縮小処理を行った場合も立体モデル５００と輪郭描
画用モデル５１０の関係は図４のようになる。また、面
の表裏判定は、輪郭描画用モデル処理部３１０と同じ
で、立体モデルの面のうちカメラの視線方向と同じ方向
がおもて面の方向である面を描画対象から除外する。

【０１５７】明度計算部４６５は、頂点変換及び光源計
算部４６０が計算した三角形ポリゴンの各頂点における
色から明度を計算する。通常頂点変換及び光源計算部４
６０はＲＧＢ系における色を計算するので、明度計算部
４６５はこのＲＧＢをＹＩＱ変換して明度Ｙを求める。
この三角形ポリゴンの各頂点における明度は、ピクセル
処理部４３０に出力される。

【０１５８】明度範囲テーブル４７５は、実施例１と同
じように、例えば図５のようなテーブルである。なお、
ここでは明度は０から１までの実数値をとるものとす
る。しきい値ではなく、上限及び下限による範囲の指定
でも良い（例えば図１８参照）。

【０１５９】描画用色格納部４７０は、例えば図５のよ
うな明度範囲テーブルを使用する場合には、各ポリゴン
につき３つの描画用色データを保管する必要がある。図
２３に示すように、各ポリゴンにつき、第１の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ、ｇ、ｂ）と、第２の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ，ｇ，ｂ）と、第３の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ，ｇ，ｂ）と、当該ポリゴンを
構成する頂点０の頂点データＩＤＸと、同じく頂点１の
頂点データＩＤＸと、頂点２の頂点データＩＤＸとが、
先に述べた図１６（ｂ）の代わりに保管される。これら
のデータが立体モデルのポリゴンの数だけ用意される。

【０１６０】ピクセル処理部４３０は、明度範囲設定部
４８０により設定された明度範囲に対応する描画用色を
描画用色格納部４７０から取り出す。描画用色格納部４
７０は例えばＣＤ−Ｒ１３１であり、立体モデル・デー
タ１３７の要素として格納される。

【０１６１】明度範囲設定部４８０は、明度範囲テーブ
ル４７５の１つのしきい値を選択して、ピクセル処理部
４３０に設定する。明度範囲設定部４８０は、図５のよ
うな明度範囲テーブル４７５をそのまま使用する場合に
は上から順番に一つずつ設定していく。しきい値ではな
く上限及び下限による範囲が指定されている場合には、
ランダムに選択・設定可能である。

【０１６２】輪郭描画用モデル描画部４５０と立体モデ
ル描画部４９０に共用されるピクセル処理部４３０は、
三角形ポリゴン内の各画素における色又は明度を、三角
形ポリゴンの各頂点の色又は明度を補間して求める処理
を実施する。補間の方式は、グーロー・シェーディング
のアルゴリズムでも、フォン・シェーディングのアルゴ
リズムでも良い。

【０１６３】ピクセル処理部４３０は、輪郭描画用モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、隠面消去処理部４３７を用いて隠面消去処理を実施
しつつ、輪郭描画用モデルの描画対象とされた三角形ポ
リゴン内の各画素の色を決定する。

【０１６４】例えば図４の場合には、立体モデル５００
のカメラ５５０に最も近い２つの面５０１及び５０２が
描画され、輪郭描画用モデルのカメラ５５０から遠い４
つの面５１３、５１４、５１５及び５１６が描画され
る。輪郭描画用モデル５１０のこの４つの面は、カメラ
５５０から見ると立体モデル５００から左右にはみ出し
ているので、はみ出している部分のみが隠面消去されず
に描画される。このはみ出している部分が輪郭線とな
る。なお、ピクセル処理部４３０は、輪郭描画用モデル
のマテリアルの色を考慮して色を決定する。但し、この
マテリアルの色を全く無視して輪郭線の色（黒又は暗い
輪郭線用の色）を輪郭描画用モデルの色とする場合もあ
る。

【０１６５】一方、ピクセル処理部４３０は、立体モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、まず明度計算部４６５から出力された三角形ポリゴ
ンの各頂点における明度を補間して、ポリゴン内部の各
画素における明度を計算する。

【０１６６】そして、明度比較部４３３は各画素におけ
る明度と明度範囲設定部４８０が設定したしきい値とを
比較する。もしその画素における明度がしきい値以上で
あれば、ピクセル処理部４３０は、このしきい値に対応
する基準明度に基づく描画用色で当該画素を描画する。
この描画処理の際には、隠面消去処理部４３７を用いて
隠面消去処理をも実施する。もしその画素における明度
がしきい値未満であれば、この画素をこの段階では描画
しない。明度範囲設定部４８０が明度範囲テーブル４７
５の全てのしきい値をピクセル処理部４３０に設定し、
それに対応してピクセル処理部４３０が三角形ポリゴン
内の全ての画素について描画処理を行えば、三角形ポリ
ゴン内部が図５の例では３段階に塗り分けられる。この
処理を立体モデルの全ての三角形ポリゴンについて実施
する。

【０１６７】次に、実施の形態２についての処理フロー
を説明する。なお、以下の処理は、演算処理部１０３
（図１）がコンピュータ本体１０１内の他の要素を制御
して実施される処理である。

【０１６８】［ＣＤ−Ｒ記録処理］実施の形態２におけ
る、予め行われる輪郭描画用モデルの生成処理は、図６
と同じである。処理が開始すると、ＨＤＤ１０７に予め
記憶された立体モデルのデータが読み出され（ステップ
Ｓ３０３）、変換対象モデルとして取得される。

【０１６９】次に、この変換対象モデルのサイズがひと
まわり大きくなるよう拡大される（ステップＳ３０
５）。例えば、変換対象モデルの各頂点の法線方向に、
当該変換対象モデルの全長の２パーセントの長さだけ当
該頂点が移動され、全体として２パーセント程度拡大さ
れる。この拡大率がより大きい場合は輪郭線はより太く
描画され、拡大率がより小さく、変換対象モデルがわず
かに拡大されただけである場合には輪郭線はより細く描
画される。更に、均一でなく一部がより拡大されれば、
より拡大された部分の輪郭線のみが太く描画される。こ
のサイズの調整は、通常立体モデルの製作者により行わ
れるので、当該製作者の意図を反映した輪郭線を描画す
ることができる。

【０１７０】なお、立体モデルの各頂点の法線が定義さ
れていない場合には、当該頂点を共有する各面の法線を
補間することにより求められる当該頂点の法線を用い
て、当該頂点を当該頂点の法線方向に移動させることも
できる。また、立体モデルの各面の法線方向に当該面を
移動させることもできる。しかし単純に面が移動された
だけである場合には、面と面との間に隙間が生じてしま
うので、それを埋めるための処理が別途必要になる。更
に、通常立体モデルには基準位置が定義されているの
で、対応する変換対象モデルの基準位置を中心に、変換
対象モデルの各頂点を移動させることもできる。

【０１７１】次に、変換対象モデルの各ポリゴンのマテ
リアルの色が、彩度は同じで明度を低くした色に設定さ
れる（ステップＳ３０７）。なお、各ポリゴンがすべて
黒などの単一色に設定されるとしてもよい。また、かす
れ表現用テクスチャをマッピングするための設定がされ
るとしてもよい。マテリアルの色は製作者により調整さ
れるので、当該製作者の意図した色で輪郭線を描画する
ことができる。

【０１７２】次に、変換対象モデルの各ポリゴンの表裏
を反転する（ステップＳ３０９）。具体的には、変換対
象モデルを構成する各三角形の頂点が定義されている順
番を一ヶ所入れ替える。

【０１７３】ここまでで変換された変換対象モデルのデ
ータを、輪郭描画用モデル・データとしてＨＤＤ１０７
に記憶し（ステップＳ３１１）、輪郭描画用モデル生成
処理を終了する（ステップＳ３１３）。

【０１７４】次に、ＨＤＤ１０７に記憶された、立体モ
デル・データ及び輪郭描画用モデル・データを含む各種
データが、ＣＤ−Ｒドライブ１１３によりＣＤ−Ｒ１３
１に書き込まれる。ＣＤ−Ｒ１３１に書き込まれたデー
タの例を模式的に示した図７は、実施の形態２でも同じ
である。

【０１７５】［全体の処理フロー］実施の形態２の全体
の処理フローは、図８に示された限りにおいて実施の形
態１と同じである。まず、処理が開始すると、初期設定
が行われる（ステップＳ２）。この初期設定の処理に
は、後に詳述する輪郭描画用モデルのデータ取得処理
（図９）や、描画すべき立体モデルのデータ取得処理が
含まれる。そして、仮想空間内の状態が設定される（ス
テップＳ３）。この処理は、例えば視点の位置が変更さ
れたり、光源の位置が変更されたり、モデルが移動させ
たり、モデルが変形された場合に、それに応じて仮想空
間内の状態を変更する処理である。この処理が行われる
ことで、立体モデル及び輪郭描画用モデルの位置座標・
方向・拡大率・縮小率等の決定処理が行われる。より具
体的には立体モデル及び輪郭描画用モデルの配置用マト
リックス（図１１で使用）の決定処理が行われる。また
入力装置１６１（図１）のキー操作等に従ってステップ
Ｓ４の輪郭線描画か否かの設定がこのステップＳ３で行
われる。

【０１７６】次に、輪郭線を描画するか否かの判断処理
が行われる（ステップＳ４）。これは上で述べたように
入力装置１６１のキー操作等による設定又は他のプログ
ラムによる設定に基づき判断される。そして、輪郭線を
描画すると判断された場合には、輪郭線描画用モデルの
描画処理が実施される（ステップＳ５）。これについて
は後に図１１を用いて説明する。そして輪郭線が描画さ
れる場合も描画されない場合も立体モデルの描画処理が
実施される（ステップＳ６）。この処理についても後に
図２４を用いて説明する。このステップＳ３乃至Ｓ６が
処理終了まで繰り返し実施される（ステップＳ７）。処
理終了であるか否かは、処理を終了すべき旨の操作入力
が行われたか否かによって判断される。

【０１７７】［輪郭描画用モデル取得処理］図９に示さ
れた、輪郭描画用モデルの取得処理は、実施の形態２で
も同じである。ここではまず、輪郭描画用モデルが生成
されるか否かが判断される（ステップＳ２０３）。輪郭
描画用モデルを予め用意しておく場合と輪郭描画用モデ
ルをこの段階にて生成する場合が存在するためである。
ここでこの判断は、例えば立体モデルに対応した輪郭描
画用モデルがＣＤ−Ｒ１３１に格納されているか否かを
判定する事により実施される。格納されていると判断さ
れれば輪郭描画用モデルは生成されないと判断され、格
納されていないと判断されれば、輪郭描画用モデルは生
成されると判断される。

【０１７８】輪郭描画用モデルが生成されないと判断さ
れた場合には、ＣＤ−Ｒ１３１に格納されている輪郭描
画用モデルのデータが読み出される（ステップＳ２０
７）。この輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、上で図４
及び図６を用いて説明されたように、立体モデルの対応
するポリゴンとは表裏が反転されたものである。また読
み出される輪郭描画用モデルのサイズは、対応する立体
モデルより一回り大きく定義される。更に、輪郭描画用
モデルの色は、対応する立体モデルより暗い色で定義さ
れる。

【０１７９】もし輪郭描画用モデルが生成されると判断
された場合には、輪郭描画用モデルを生成する処理が行
われる（ステップＳ２０５）。ステップＳ２０７と同じ
ように、この段階において輪郭描画用モデルが生成され
る場合においても、輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、
上で図４を用いて説明されたように、立体モデルの対応
するポリゴンとは表裏反転したものにする。

【０１８０】輪郭描画用モデルのサイズは、対応する立
体モデルより一回り大きく生成される。ステップＳ３０
５（図６）と同じように、例えば立体モデルの各頂点の
法線方向に当該頂点を移動させて拡大された輪郭描画用
モデルが生成される。輪郭描画用モデルが立体モデルに
比してより大きい場合は輪郭線はより太く描画され、輪
郭描画用モデルが立体モデルよりわずかに大きいだけで
ある場合は輪郭線はより細く描画される。

【０１８１】なお、この時点では、輪郭描画用モデルの
サイズは、対応する立体モデルのサイズと同じ大きさで
生成されるとしてもよい。この場合には本輪郭描画用モ
デル取得処理で輪郭描画用モデルが取得された後、後述
する輪郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの配
置マトリックスが設定されるまでの間に輪郭描画用モデ
ルは拡大される。あるいは、輪郭描画用モデル配置処理
で輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定される
際に、当該配置用マトリックスが拡大変換を含むように
当該配置用マトリックスが決定されるとしてもよい。逆
に、立体モデルを配置する際に、立体モデルの配置用マ
トリックスが縮小変換を含むように立体モデルの配置用
マトリックスが決定されるとしてもよい。

【０１８２】一方、輪郭描画用モデルの各面のマテリア
ルの色は、対応する立体モデルの各ポリゴンのマテリア
ルの色をより暗くした色で生成される。なお、ステップ
Ｓ３０７（図６）の説明で述べられているのと同様に、
この時点では、生成される輪郭描画用モデルの色は定義
されていなくてもよい。あるいは、輪郭描画用モデルの
各ポリゴンのマテリアルの色が、対応する立体モデルの
各ポリゴンのマテリアルの色と同一であっても良い。こ
の場合、輪郭描画用モデルの描画処理の際に、輪郭描画
用モデルの色は考慮されず、例えば黒などの別途定義さ
れた色か、かすれを表現するテクスチャの色で輪郭描画
用モデルが描画される。

【０１８３】次に、輪郭描画用モデルにかすれを表現す
るテクスチャがマッピングされるか否かが判断される
（ステップＳ２０９）。ステップＳ２０５で輪郭描画用
モデルが生成された場合には、対応する立体モデルのデ
ータに基づいて当該判断が実施される。一方、ステップ
Ｓ２０７で輪郭描画用モデルが読み出された場合には、
読み出された輪郭描画用モデルのデータに基づいて当該
判断が実施される。かすれを表現するテクスチャがマッ
ピングされると判断された場合には、ステップＳ２１１
にて輪郭描画用モデルにかすれを表現するテクスチャが
マッピングされる。すなわち、ポリゴンの各頂点にテク
スチャ座標（Ｕ，Ｖ）が設定される。

【０１８４】なお、上でも述べたように、かすれを表現
するテクスチャは、明度又は透明度の変化を含む図柄を
有する。図１０には明度の変化を含むテクスチャの一例
が示されている。これは黒地に白の斜線が細かく入った
図柄を有するテクスチャである。黒部分の明度は低く、
白部分の明度は高いので、図１０に示されたテクスチャ
は明度の変化を含んでいる。このような線が輪郭線とし
て描画されることで、明度の変化を含む輪郭線が描画さ
れる。すなわち、輪郭線のかすれが表現され、より手書
き調の輪郭線が描画される。

【０１８５】かすれを表現するテクスチャがマッピング
されないと判断された場合と、テクスチャがマッピング
される処理が終了した場合は、演算処理部１０３は輪郭
描画用モデル取得処理を終了する（ステップＳ２１
３）。

【０１８６】［輪郭描画用モデル配置処理］図８のステ
ップＳ３において輪郭描画用モデルの配置マトリックス
が設定され、輪郭描画用モデルの配置処理が行われる。
通常輪郭描画用モデルの基準位置は、立体モデルの基準
位置に対応する位置に設けられる。そしてその輪郭描画
用モデルの基準位置が、立体モデルの基準位置と同一又
は近傍に配置されるように、輪郭描画用モデルの配置用
マトリックスが設定される。

【０１８７】ここで立体モデルの方向が変化する場合に
は、輪郭描画用モデルもそれに対応するよう回転変換を
含む配置用マトリックスが設定される。立体モデルの形
状が変化する場合には、輪郭描画用モデルがそれに対応
するように変形処理が行われる。

【０１８８】この段階において輪郭描画用モデルが対応
する立体モデルと同じ大きさである場合には、輪郭描画
用モデルが拡大される。具体的には、輪郭描画用モデル
の基準位置を中心として輪郭描画用モデルの各頂点が所
定の拡大率に従って拡大変換されるように、輪郭描画用
モデルの配置用マトリックスが設定される。あるいは逆
に、立体モデルが縮小されるとしてもよい。すなわちこ
の場合には、立体モデルの基準位置を中心として立体モ
デルの各頂点が所定の縮小率に従って縮小変換されるよ
うに、立体モデルの配置用マトリックスが設定される。
なお、輪郭描画用モデルが対応する立体モデルより相対
的に大きい場合は、輪郭描画用モデルの配置用マトリッ
クスとして立体モデルの配置用マトリックスをそのまま
使用することも可能である。

【０１８９】このようにすると、最終的には、相対的に
大きい輪郭描画用モデルが立体モデルを包含するように
配置される。両モデルの配置位置、方向、形状等の関係
により、輪郭描画用モデルは完全には立体モデルを包含
しない場合も生じ得る。但し、このような場合であって
も、包含している部分については輪郭線が描画される。

【０１９０】なお、この段階では必ずしも配置用マトリ
ックスが設定されている必要は無く、配置される座標、
方向及び拡大・縮小率等の頂点変換に必要な各要素が確
定していればよい。この場合も、実際の頂点変換は各モ
デルの描画処理の段階で行われる。

【０１９１】［輪郭描画用モデル描画処理］図１１に示
された、輪郭描画用モデルの描画処理フローは、実施の
形態２でも同じである。図１１では、輪郭描画用モデル
の全ての頂点について処理するまで、以下に説明する処
理が繰り返し行われる（ステップＳ５０３）。繰り返し
行われる最初の処理は、１つの頂点についての頂点変換
（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）処理である
（ステップＳ５０５）。ここではステップＳ３で求めら
れた輪郭描画用モデルの配置用マトリックスも頂点変換
で用いられる。

【０１９２】例えば、この処理は演算処理部１０３によ
り命令された幾何演算部２０７が実施する。ここで注意
したいのは輪郭描画用モデルに対しては幾何演算部２０
７が光源計算を実施しない点である。これは輪郭線は光
源の位置等によらず描画され、光源計算をするのが無駄
だからである。例えば輪郭描画用モデルのマテリアルの
色は無視される場合もある。通常この頂点変換は、仮想
三次元空間において指定された状態に基づき行われる
が、もし輪郭描画用モデルの大きさが立体モデルと同じ
である場合には、配置処理で設定された配置用マトリッ
クスに従って、この段階において輪郭描画用モデルが拡
大変換される場合もある。

【０１９３】そして、当該頂点を含むポリゴンはおもて
面か否かの判断処理が行われる（ステップＳ５０７）。
この判断は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に
処理された２つの頂点から構成される三角形ポリゴンが
いずれの方向を向いているかで判断される。おもて面の
方向に法線ベクトルがあるとすると、その法線ベクトル
と視線ベクトルとの内積の符号によって、三角形ポリゴ
ンの表裏が判定できる。すなわち、内積の符号が負であ
れば、視点位置に対しておもて面を向けていることにな
り、内積の符号が正であれば、視点位置に対してうら面
を向けていることとなる。なお、実施の形態２ではこの
段階において表裏判定が行われるが、この段階より前に
表裏判定が行われるようにすることも可能である。

【０１９４】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ５０３に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、かすれを表現
するテクスチャをマッピングするか否かが判断される
（ステップＳ５０９）。

【０１９５】これはポリゴンに対するテクスチャ・マッ
ピングを意味している。もし、かすれを表現するテクス
チャをマッピングする場合には、その頂点に対する、か
すれを表現するためのテクスチャのテクスチャ座標が計
算される（ステップＳ５１１）。テクスチャ・マッピン
グを行う場合、既にポリゴンの頂点にはテクスチャ座標
（Ｕ，Ｖ）が指定してあるが、当該ポリゴンがスクリー
ンに対して斜めに配置されている場合にはテクスチャが
スクリーン上で歪んで表示されることがある。この歪み
を避けるために、テクスチャ・パースペクティブ処理と
して、ここでは、Ｑ＝１／ｗ（ｗはスクリーンからの奥
行き）を用いて、Ｓ＝Ｕ×Ｑ、Ｔ＝Ｖ×Ｑの計算が行わ
れる。もし、かすれを表現するテクスチャをマッピング
しない場合にはステップＳ５１３に移行する。

【０１９６】そして、例えば図２に示した三角形描画処
理部２０５及びピクセルカラー処理部２０９が駆動され
る（ステップＳ５１３）。上で述べたように三角形描画
処理部２０５は、三角形ポリゴンの各頂点のデータを補
間して、三角形ポリゴン内部の各画素におけるデータを
生成する。各頂点のデータは、マテリアルの色、スクリ
ーン座標値、及びステップＳ５１１を実施すればテクス
チャ座標値である。各画素におけるデータは、マテリア
ルの色及びステップＳ５１１を実施すればテクセル・カ
ラーである。

【０１９７】但し、この時点でマテリアルの色を無視し
て、各頂点に輪郭線の色を設定することも可能である。
またマテリアルの色を考慮して、輝度を設定することも
可能である。ピクセルカラー処理部２０９は、三角形描
画処理部２０５が生成する三角形ポリゴン内部の各画素
におけるデータを使用して、フレーム・バッファ２１３
に表示画像を書き込む。この際、Ｚバッファ２１１を使
用して隠面消去を行う。

【０１９８】［立体モデル描画処理］図２４に実施の形
態２における立体モデル描画処理のフローを示す。図１
５との差異は、図２４のステップＳ６３３の初期設定の
処理内容が図１５のステップＳ６０３の処理内容と異な
る点と、図１５のステップＳ６１１が図２４のステップ
Ｓ６４１と置き換わった点にある。すなわち、図１５で
はその都度描画用色が計算されたが、実施の形態２では
予め計算且つ格納されているので、ステップＳ６３３に
おいて描画する立体モデル用の描画用色データを予めメ
モリ１０５に取り込む処理が必要となる。また、ステッ
プＳ６４１においてポリゴンの描画用色を読み出す処理
が必要となる。なお、ステップＳ６４１をステップＳ６
３５及びＳ６３９の前に行っても、ステップＳ６４３の
後に行っても、それらのステップと並行して行っても良
い。予め計算且つ格納されているので、実際に使用する
までに読み出されれば良い。

【０１９９】図２４ではまず、初期設定が行われる（ス
テップＳ６３３）。この初期設定では、立体モデルに対
応する明度範囲テーブル（例えば図５又は図１８）が取
得される。また、立体モデルの描画用色データが取得さ
れる。次に、一つの頂点についての頂点変換（拡大・縮
小・回転・平行移動・透視変換）及び光源計算が行われ
る（ステップＳ６３５）。ここでは立体モデルの配置用
マトリックスも頂点変換で用いられる。これは例えば演
算処理部１０３からの命令により幾何演算部２０７が実
行する。立体モデルのデータは例えばＣＤ−Ｒ１３１に
格納されている。

【０２００】拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換
は、基本的には図８のステップＳ３において設定された
仮想空間内における状態に基づくものである。但し、輪
郭描画用モデルが立体モデルと同じ大きさである場合に
は、立体モデルのサイズを縮小することにより輪郭描画
用モデルを相対的に大きくする場合もある。この場合に
は、ステップＳ６３５において縮小変換が実施される。
なお、立体モデルの中心に向かって各頂点をその法線に
沿って移動させると簡単に縮小できる。

【０２０１】なお、実施の形態１で述べた、本発明の立
体モデル描画処理における光源計算の２つの手法は実施
の形態２でもそのまま適用することができる。

【０２０２】次に、当該頂点を含むポリゴンはおもて面
か否かが判断される（ステップＳ６３７）。この判断
は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に処理され
た２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがいずれの
方向を向いているかで実施される。この判断は輪郭描画
用モデルの描画処理で説明した方法を用いることができ
る。なお、実施の形態２ではこの段階において表裏判定
が行われるが、この段階より前に表裏判定が行われるよ
うにすることも可能である。

【０２０３】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ６３５に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、頂点変換及び
光源計算が行われた頂点における明度が計算される（ス
テップＳ６３９）。明度の計算ではＹＩＱ変換が行われ
る。

【０２０４】そして、頂点変換及び光源計算された頂点
を含むポリゴンの描画用色が、例えばメモリ１０５から
読み出される（ステップＳ６４１）。読み出される描画
用色のデータは予め計算されるわけであるが、この予め
計算する際の計算方法は、実施の形態１で説明した２つ
の方法のいずれでもよいし、又別の方法であってもよ
い。さらに、描画用色を一つ一つ定義していってもよ
い。実施の形態２では描画用色を予め用意しておくの
で、実行速度は速くなるが、用意されている描画用色以
外の色に変更することは簡単にはできない。これに対
し、実施の形態１のように明度範囲テーブルに定義され
ている基準明度を使用して実行時に計算する場合には、
明度範囲テーブルを変更する又は基準明度を変更するだ
けで描画用色を適宜変更することができる。

【０２０５】次に明度範囲テーブルの明度範囲が一つ選
択される（ステップＳ６４３）。なお本実施の形態では
図５に示した明度範囲テーブルを用いているが、図１８
のような明度範囲テーブルを用いることもできる。この
ような明度範囲テーブルを使用する場合には上限及び下
限を含む明度範囲をランダムに選択し、設定することが
できる。但し図１８は少数第２位まで有効なコンピュー
タの場合を示している。以下で説明する明度比較処理に
おいて各画素の明度と上限及び下限の２つの明度値との
比較が簡単に行えない場合には、明度範囲が例えば図１
８の上から順番に選択される。そしてこの場合下限値の
みで処理される。

【０２０６】この後、このポリゴンの頂点における明度
が補間され、当該ポリゴン内部の各画素における明度
（ポリゴンにおける明度分布）が計算される。頂点の色
も補間されるが、３頂点共同じ描画用色なので補間して
も結果は同じである。そして、当該画素における明度
が、選択された明度範囲内であれば、当該選択された明
度範囲に対応する描画用色で当該画素が描画される（ス
テップＳ６４５）。明度の補間処理は例えば図２におけ
る三角形描画処理部２０５が実施する。各画素における
明度が、選択された明度範囲内であるかの比較処理は、
例えばピクセルカラー処理部２０９が実施する。このス
テップＳ６４３及びＳ６４５は、全ての明度範囲につい
て処理するまで繰り返される（ステップＳ６４７）。

【０２０７】例えばピクセルカラー処理部２０９が上限
及び下限の２つの明度値を取り扱うことができない場合
には、Ｚバッファ２１１を併用することにより同一の効
果を得ることができる。Ｚバッファ２１１は隠面消去に
使われるが、本実施の形態ではＺバッファ２１１の併用
が明度の上限値と比較した場合と同様の効果を奏する。

【０２０８】なお、明度範囲テーブルの最も小さい下限
値の値が０．０でない場合もある。ポリゴン内で何も色
が付されていない部分を無くすため、図２４ステップＳ
６４７の繰り返しにおいては、最後の繰り返しで下限値
を０．０にしてステップＳ６４５が実施される。

【０２０９】以上ステップＳ６３５乃至Ｓ６４７まで
が、立体モデルの全ての頂点について処理するまで繰り
返され、結果として全てのポリゴンについて処理するま
で繰り返される（ステップＳ６４９）。

【０２１０】以上のような処理を実施すると、立体モデ
ルの全てのポリゴンが所定の段階の明度で塗り分けら
れ、立体モデルについてはセルアニメ調の画像を得るこ
とができるようになる。特に、実施の形態２は実施の形
態１より更に高速化されている。また、実施の形態２で
導入された輪郭描画用モデルは、立体モデルの後ろの面
のうち立体モデルに隠れない部分が描画されるので、そ
の部分が輪郭線としてレンダリングされる。実施の形態
２では、輪郭線の描画には、輪郭描画用モデルを導入す
るだけで通常レンダリング処理とほぼ同様の処理を行う
ことにより簡単に輪郭線を描画できるようになる。

【０２１１】３．実施の形態３ 実施の形態３では、実施の形態１及び２とは異なり、輪
郭描画用モデルの各ポリゴンは立体モデルの対応するポ
リゴンに対し表裏が反転されない。但し、輪郭描画用モ
デルの場合には、描画対象の面を判定するための処理の
基準を反転させて、実施の形態１及び２と同じ効果を生
じさせるものである。立体モデルの処理については実施
の形態１と同じである。

【０２１２】本発明の実施の形態３の概略を図２５の機
能ブロック図を用いて説明する。実施の形態３として図
示したレンダリング装置には、輪郭描画用モデル描画部
７５０と立体モデル描画部７９０が含まれる。この輪郭
描画用モデル描画部７５０には、輪郭描画用モデル取得
部７００と、輪郭描画用モデル配置用マトリックス設定
部７０５と、輪郭描画用モデル処理部７１０と、かすれ
表現テクスチャマッピング部７１５と、立体モデル描画
部７９０と共用されるピクセル処理部７３０とが含まれ
る。これらの各機能は、上で述べた順番でデータの受け
渡しを行っている。

【０２１３】また、立体モデル描画部７９０には、頂点
変換及び光源計算部３６０と、明度計算部３６５と、明
度範囲テーブル３７５と、描画用色計算部３７０と、明
度範囲設定部３８０と、輪郭描画用モデル描画部７５０
と共用されるピクセル処理部７３０とが含まれる。頂点
変換及び光源計算部３６０と、明度計算部３６５と、明
度範囲テーブル３７５と、描画用色計算部３７０と、明
度範囲設定部３８０は、実施の形態１と同じである。頂
点変換及び光源計算部３６０の出力は明度計算部３６５
へ入力される。明度計算部３６５の出力はピクセル処理
部３３０へ入力される。明度範囲テーブル３７５は、描
画用色計算部３７０及び明度範囲設定部３８０の両方に
参照される。描画用色計算部３７０及び明度範囲設定部
３８０の出力はピクセル処理部７３０へ入力される。輪
郭描画用モデル描画部７５０と立体モデル描画部７９０
が共用するピクセル処理部７３０には、立体モデル描画
処理で用いられる明度比較部７３３と、輪郭描画用モデ
ル描画処理及び立体モデル描画処理の両方で用いられる
隠面消去処理部７３７とが含まれる。

【０２１４】輪郭描画用モデル取得部７００は、例えば
三角形ポリゴンで構成された立体モデルに対応する輪郭
描画用モデルを生成する。なお、輪郭描画用モデルが予
め生成されている場合には、輪郭描画用モデル取得部７
００は、当該予め生成されている、三角形ポリゴンで構
成された輪郭描画用モデルを読み出す。実施の形態３は
実施の形態１及び２とは異なり、取得される輪郭描画用
モデルの各ポリゴンは、立体モデルの対応するポリゴン
と表裏が同じである。また輪郭描画用モデルは立体モデ
ルより大きく、輪郭線用の所定の配色にて定義される。
なお、輪郭描画用モデルは、最終的には対応する立体モ
デルより相対的に大きくなければならないが、この段階
における輪郭描画用オブジェクトの大きさは立体モデル
と同じ場合もある。この場合には、輪郭描画用モデルと
立体モデルが描画されるまでに、輪郭描画用モデルが立
体モデルより相対的に大きく描画されるよう処理され
る。

【０２１５】また、輪郭描画用モデルの色は、対応する
立体モデルのマテリアルの色をそのまま引き継ぐ場合も
ある。この場合は描画用の色は別に指定される。この輪
郭描画用モデルの基準位置は、通常対応する立体モデル
の基準位置と同じ又はその近傍に位置するように定義さ
れる。例えば図２６には、輪郭描画用モデル６１０が立
体モデル６００よりひとまわり大きく定義されている場
合が示されている。この図２６では、各面の矢印方向が
おもて面を示している。立体モデル６００も輪郭描画用
モデル６１０も六角形の各面の外側がおもて面となって
いる。

【０２１６】立体モデル６００の基準位置である立体モ
デル基準位置６２０と、輪郭描画用モデル６１０の基準
位置である輪郭描画用モデル基準位置６３０は共に各モ
デルの中心に定義される。また輪郭描画用モデル６１０
は輪郭描画用モデル基準位置６３０を中心に立体モデル
６００よりひとまわり大きく定義される。

【０２１７】そして輪郭描画用モデル配置用マトリック
ス設定部７０５（図２５）が、仮想空間内の輪郭描画用
モデル基準位置６３０を、立体モデル基準位置６２０と
同じ位置に配置するための配置用マトリックスを設定す
る。この配置用マトリックスは対応するモデルの各頂点
に対する平行移動、回転、拡大・縮小等の変換のために
用いられる。すなわち、輪郭描画用モデル６１０の配置
用マトリックスが輪郭描画用モデル基準位置５３０を立
体モデル基準位置５２０の座標に平行移動させる変換を
含むよう設定することで、立体モデル６００を包含する
位置に輪郭描画用モデル６１０が配置される。

【０２１８】輪郭描画用モデル処理部７１０は、輪郭描
画用モデルの各頂点につき、頂点変換（拡大・縮小・回
転・平行移動・透視変換）を実施し、且つ輪郭描画用モ
デルの各ポリゴンの表裏判定を実施する。この頂点変換
には上で述べた配置用マトリックスが用いられる。但
し、実施の形態１及び２とは異なり、この表裏判定は逆
転表裏判定部７１３で行われる。またここでは光源計算
を実施しない。例えば仮想三次元空間である仮想空間に
おいて指定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平
行移動・透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル取
得部７００において立体モデルと同じ大きさの輪郭描画
用モデルを取得した場合には、輪郭描画用モデル処理部
７１０は、輪郭線描画用モデルの拡大を行うための頂点
変換を実施する。ここで拡大した場合も立体モデルと輪
郭描画用モデルの関係は図２６のようになる。

【０２１９】また、実施の形態３の輪郭描画用モデルの
場合には、おもて面がうらと判断され、うら面がおもて
と判断される。よって、図２６の例ではカメラ６５０か
らの視線６４０の方向と同じ方向に矢印が向いている面
６１３，６１４，６１５及び６１６のみが描画対象とさ
れる。この面は通常であればうら面であるから描画対象
から外れるが、実施の形態３では描画対象として取り扱
われる。このようにすると、立体モデル６００の外側に
あり且つカメラ６５０に近い面６１１及び６１２は描画
対象から外れるので、立体モデル６００は通常どおり描
画される。なお、ピクセル処理部４３０の隠面消去処理
部４３５にて隠面消去が行われるので、描画対象となっ
てもそれらの面の全てが描画されるわけではない。

【０２２０】かすれ表現テクスチャマッピング部７１５
は、結果的に描画される輪郭線がかすれているような線
になるように、輪郭描画用モデルにかすれ表現用テクス
チャをマッピングするための処理を実施するものであ
る。なお、必ずしも輪郭線がかすれている必要は無いの
で、かすれ表現テクスチャマッピング部７１５の処理は
選択的に実施される。

【０２２１】立体モデル描画部７９０の頂点変換及び光
源計算部３６０は、仮想三次元空間に配置される立体モ
デルの三角形ポリゴンの各頂点について頂点変換（拡大
・縮小・回転・平行移動・透視変換）を実施し（三角形
ポリゴンが描画される領域を計算し）、頂点変換された
三角形ポリゴンの各頂点について光源計算を行う。ま
た、立体モデル描画部７９０の頂点変換及び光源計算部
３６０は、立体モデルの各三角形ポリゴンの表裏判定も
行う。

【０２２２】立体モデル描画部７９０の頂点変換及び光
源計算部３６０においても、仮想三次元空間において指
定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平行移動・
透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル処理部７１
０で処理された後の輪郭描画用モデルが立体モデルと同
じ大きさである場合には、立体モデルが輪郭描画用モデ
ルに対して相対的に小さくなるように立体モデルのサイ
ズを縮小するための頂点変換が実施される。

【０２２３】頂点変換及び光源計算部３６０が立体モデ
ルの縮小処理を行った場合も立体モデル６００と輪郭描
画用モデル６１０の関係は図２６のようになる。また、
面の表裏判定は、輪郭描画用モデル処理部７１０とは異
なり、立体モデルの面のうちカメラの視線方向と同じ方
向がおもて面の方向である面を描画対象から除外する。
図２６の例では、カメラ６５０から見て後ろの方の面６
０３、６０４、６０５及び６０６が描画対象から除外さ
れる。

【０２２４】明度計算部３６５は、頂点変換及び光源計
算部３６０が計算した三角形ポリゴンの各頂点における
色から明度を計算する。通常頂点変換及び光源計算部３
６０はＲＧＢ系における色を計算するので、明度計算部
３６５はこのＲＧＢをＹＩＱ変換して明度Ｙを求める。
この三角形ポリゴンの各頂点における明度は、ピクセル
処理部７３０に出力される。

【０２２５】明度範囲テーブル３７５は、実施の形態１
及び２と同じように、例えば図５のようなテーブルであ
る。なお、ここでは明度は０から１までの実数値をとる
ものとする。しきい値ではなく、上限及び下限による範
囲の指定でも良い（例えば図１８参照）。この明度範囲
テーブル３７５を参照して、描画用色計算部３７０は各
しきい値に対応する描画用色を計算する。各しきい値に
対応する描画用色は、しきい値に対応する基準明度と立
体モデルの各三角形ポリゴンに予め設定されている色の
情報とを用いて計算される。計算された描画用色を描画
用色計算部３７０はピクセル処理部７３０に出力する。

【０２２６】明度範囲設定部３８０は、明度範囲テーブ
ル３７５の１つのしきい値を選択して、ピクセル処理部
７３０に設定する。明度範囲設定部３８０は、図５のよ
うな明度範囲テーブル３７５をそのまま使用する場合に
は上から順番に一つずつ設定していく。しきい値ではな
く上限及び下限による範囲が指定されている場合には、
ランダムに選択・設定可能である。

【０２２７】輪郭描画用モデル描画部７５０と立体モデ
ル描画部７９０に共用されるピクセル処理部７３０は、
三角形ポリゴン内の各画素における色又は明度を、三角
形ポリゴンの各頂点の色又は明度を補間して求める処理
を実施する。補間の方式は、グーロー・シェーディング
のアルゴリズムでも、フォン・シェーディングのアルゴ
リズムでも良い。

【０２２８】ピクセル処理部７３０は、輪郭描画用モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、隠面消去処理部７３７を用いて隠面消去処理を実施
しつつ、輪郭描画用モデルの描画対象とされた三角形ポ
リゴン内の各画素の色を決定する。

【０２２９】例えば図２６の場合には、立体モデル６０
０のカメラ６５０に最も近い２つの面６０１及び６０２
が描画され、輪郭描画用モデルのカメラ６５０に遠い４
つの面６１３，６１４，６１５及び６１６が描画され
る。輪郭描画用モデル６１０のこの４つの面は、カメラ
６５０から見ると立体モデル６００から左右にはみ出し
ているので、はみ出している部分のみが隠面消去されず
に描画される。このはみ出している部分が輪郭線とな
る。なお、ピクセル処理部７３０は、輪郭描画用モデル
のマテリアルの色を考慮して色を決定する。なお、マテ
リアルの色を全く無視して輪郭線の色（黒又は暗い輪郭
線用の色）を輪郭描画用モデルの色とする場合もある。

【０２３０】一方、ピクセル処理部７３０は、立体モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、まず明度計算部３６５から出力された三角形ポリゴ
ンの各頂点における明度を補間して、ポリゴン内部の各
画素における明度を計算する。

【０２３１】そして、明度比較部７３３は各画素におけ
る明度と明度範囲設定部３８０が設定したしきい値とを
比較する。もしその画素における明度がしきい値以上で
あれば、ピクセル処理部７３０は、このしきい値に対応
する基準明度に基づく描画用色で当該画素を描画する。
この描画処理の際には、隠面消去処理部７３７を用いて
隠面消去処理をも実施する。もしその画素における明度
がしきい値未満であれば、この画素をこの段階では描画
しない。明度範囲設定部３８０が明度範囲テーブル３７
５の全てのしきい値をピクセル処理部７３０に設定し、
それに対応してピクセル処理部７３０が三角形ポリゴン
内の全ての画素について描画処理を行えば、三角形ポリ
ゴン内部が図５の例では３段階に塗り分けられる。この
処理を立体モデルの全ての三角形ポリゴンについて実施
する。

【０２３２】次に、実施の形態３についての処理フロー
を説明する。なお、以下の処理は、演算処理部１０３
（図１）がコンピュータ本体１０１内の他の要素を制御
して実施される処理である。

【０２３３】［ＣＤ−Ｒ記録処理］図２７には、実施の
形態３において予め行われる輪郭描画用モデルの生成処
理が示されている。処理が開始すると、ＨＤＤ１０７に
予め記憶された立体モデルのデータが読み出され（ステ
ップＳ３５３）、変換対象モデルとして取得される。

【０２３４】次に、その変換対象モデルのサイズがひと
まわり大きくなるよう拡大される（ステップＳ３５
５）。例えば、変換対象モデルの各頂点の法線方向に、
当該変換対象モデルの全長の２パーセントの長さだけ当
該頂点が移動され、全体として２パーセント程度拡大さ
れる。すなわち、例えば当該変換対象モデルが人間型
で、その身長が１．８ｍ相当であれば、各頂点は０．０
３６ｍ相当の長さだけ移動される。この拡大率がより大
きい場合は輪郭線はより太く描画され、拡大率がより小
さく、変換対象モデルがわずかに拡大されただけである
場合には輪郭線はより細く描画される。更に、均一では
なく一部がより拡大されれば、より拡大された部分の輪
郭線のみが太く描画される。この調整は、通常立体モデ
ルの製作者により行われるので、当該製作者の意図を反
映した輪郭線を描画することができる。

【０２３５】なお、立体モデルの各頂点の法線が定義さ
れていない場合には、当該頂点を共有する各面の法線を
補間することにより求められる当該頂点の法線を用い
て、当該頂点を当該頂点の法線方向に移動させることも
できる。

【０２３６】また、立体モデルの各面の法線方向に当該
面を移動させることもできる。しかし単純に面が移動さ
れただけである場合には、面と面との間に隙間が生じて
しまうので、それを埋めるための処理が別途必要にな
る。更に、通常立体モデルには基準位置が定義されてい
るので、対応する変換対象モデルの基準位置を中心に、
当該変換対象モデルの各頂点を移動させることもでき
る。

【０２３７】次に、変換対象モデルの各ポリゴンのマテ
リアルの色が、彩度は同じで明度を低くした色に設定さ
れる（ステップＳ３５７）。なお、各ポリゴンはすべて
黒などの単一色に設定されるとしてもよい。また、かす
れ表現用テクスチャをマッピングするための設定がされ
るとしてもよい。マテリアルの色は製作者により調整さ
れるので、当該製作者の意図した色で輪郭線を描画する
ことができる。

【０２３８】実施の形態３では、変換対象モデルの各ポ
リゴンの表裏を反転する処理は行われないので、ここま
で処理された変換対象モデルのデータを、輪郭描画用モ
デル・データとしてＨＤＤ１０７に記憶し（ステップＳ
３６１）、輪郭描画用モデル生成処理を終了する（ステ
ップＳ３６３）。

【０２３９】次に、ＨＤＤ１０７に記憶された、輪郭描
画用モデル・データを含む各種データが、ＣＤ−Ｒドラ
イブ１１３によりＣＤ−Ｒ１３１に書き込まれる。図７
に記載されているレベルでは、ＣＤ−Ｒ１３１に書き込
まれたデータの例は実施の形態１及び２と同じである。
すなわち、プログラム領域１３２には、コンピュータ１
０００に本発明を実施させるためのプログラムが格納さ
れる。このプログラムは、ＣＤ−Ｒ１３１に書き込むま
での処理を含まないとしてもよい。システムデータ領域
１３３には、上で述べたプログラム領域１３２に格納さ
れるプログラムによって処理される各種データが格納さ
れる。

【０２４０】画像データ領域１３４には、立体モデル・
データ１３７及び輪郭描画用モデル・データ１３５を含
むデータが格納される。ここで輪郭描画用モデル・デー
タの示すモデルの各ポリゴンの表裏は立体モデルの対応
するポリゴンと同じである。また、後述する輪郭描画用
モデル取得処理において、輪郭描画用モデルを生成する
場合は、輪郭描画用モデル・データ１３５が格納される
必要は無い。サウンドデータ領域１３６には、図１に示
されたサウンド処理部１０９によりサウンド出力装置１
２５からサウンドを出力させるためのデータが格納され
る。

【０２４１】なお、ＣＤ−Ｒ１３１に格納される輪郭描
画用モデルのサイズは、対応する立体モデルのサイズと
同じ大きさで定義されるとしてもよい。この場合には、
後述する輪郭描画用モデル取得処理で輪郭描画用モデル
が取得された後、後述する輪郭描画用モデル配置処理で
輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定されるま
での間に輪郭描画用モデルが拡大される。あるいは、輪
郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの配置用マ
トリックスが設定される際に、当該配列用マトリックス
が拡大変換を含むように当該配置用マトリックスが決定
されるとしてもよい。逆に、立体モデルを配置する際
に、立体モデルの配置用マトリックスが縮小変換を含む
ように立体モデルの配置用マトリックスが決定されると
してもよい。

【０２４２】また、ＣＤ−Ｒ１３１に格納される輪郭描
画用モデルの各ポリゴンのマテリアルの色は、対応する
立体モデルの各ポリゴンのマテリアルの色と同一であっ
てもよい。この場合、後述される輪郭描画用モデルの描
画処理の際に、例えば黒などの別途定義された色で輪郭
描画用モデルが描画される。

【０２４３】［全体の処理フロー］図８に記載されてい
るレベルの処理フローは実施の形態１及び２と同じであ
る。すなわち、最初に初期設定が行われる（ステップＳ
２）。この初期設定では、後に詳述する輪郭描画用モデ
ルのデータ取得処理（図２８）を含む。そして、仮想空
間内の状態が設定される（ステップＳ３）。この時輪郭
描画用モデルの位置座標等の決定処理が実施される。次
に、輪郭線を描画するか否かの判断処理が行われる（ス
テップＳ４）。もし輪郭線が描画される場合には、輪郭
線描画用モデルの描画処理が実施される（ステップＳ
５）。これについては後に図２９を用いて説明する。そ
して輪郭線が描画される場合も描画されない場合も立体
モデルの描画が行われる（ステップＳ６）。このステッ
プＳ３乃至Ｓ６が処理終了まで繰り返される（ステップ
Ｓ７）。

【０２４４】［輪郭描画用モデル取得処理］輪郭描画用
モデルの取得処理が図２８に示されている。ここではま
ず、輪郭描画用モデルが生成されるか否かが判断される
（ステップＳ２２３）。輪郭描画用モデルが予め用意さ
れている場合と輪郭描画用モデルがこの段階にて生成さ
れる場合が存在するためである。ここでこの判断は、例
えば立体モデルに対応した輪郭描画用モデルがＣＤ−Ｒ
１３１に格納されているか否かを判定する事により実施
される。格納されていると判断されれば輪郭描画用モデ
ルは生成されないと判断され、格納されていないと判断
されれば、輪郭描画用モデルは生成されると判断され
る。

【０２４５】輪郭描画用モデルが生成されないと判断さ
れた場合には、ＣＤ−Ｒ１３１に格納されている輪郭描
画用モデルのデータが読み出される（ステップＳ２２
７）。この輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、上で図２
６及び図２７を用いて説明されたように、実施の形態１
及び２とは異なり、立体モデルの対応するポリゴンとは
表裏が同じものである。また読み出される輪郭描画用モ
デルのサイズは対応する立体モデルより一回り大きく定
義される。更に、輪郭描画用モデルの色は、対応する立
体モデルより暗い色で定義される。

【０２４６】もし輪郭描画用モデルが生成されると判断
された場合には、輪郭描画用モデルを生成する処理が行
われる（ステップＳ２２５）。ステップＳ２２７と同じ
ように、この段階において輪郭描画用モデルを生成する
場合においても、輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、立
体モデルの対応するポリゴンと表裏が同じものにされる
（図２６参照）。

【０２４７】輪郭描画用モデルのサイズは、対応する立
体モデルより一回り大きく生成される。ステップＳ３５
５（図２７）と同じように、例えば立体モデルの各頂点
の法線方向に当該頂点を移動させて拡大された輪郭描画
用モデルが生成される。輪郭描画用モデルが立体モデル
に比してより大きい場合は輪郭線はより太く描画され、
輪郭描画用モデルが立体モデルよりわずかに大きいだけ
である場合は輪郭線はより細く描画される。

【０２４８】また、ステップＳ３５５（図２７）の説明
で述べられているように、立体モデルの各面の法線方向
に当該面を移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生
成されるとしてもよい。更に、通常立体モデルに定義さ
れている基準位置を中心に、この立体モデルの各頂点を
移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生成されると
してもよい。

【０２４９】なお、この時点では、輪郭描画用モデルの
サイズは、対応する立体モデルのサイズと同じ大きさで
生成されるとしてもよい。この場合には、本輪郭描画用
モデル取得処理で輪郭描画用モデルが取得された後、後
述する輪郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの
配置用マトリックスが設定されるまでの間に輪郭描画用
モデルが拡大される。あるいは、輪郭描画用モデル配置
処理で輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定さ
れる際に、当該配置用マトリックスが、その拡大変換を
含むように決定されるとしてもよい。逆に、立体モデル
を配置する際に、立体モデルの配置用マトリックスが縮
小変換を含むように立体モデルの配置用マトリックスが
決定されるとしてもよい。

【０２５０】一方、輪郭描画用モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色は、対応する立体モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色をより暗くした色で生成される。なお、ス
テップＳ３５７（図２７）の説明で述べられているのと
同様に、この時点では、生成される輪郭描画用モデルの
色は定義されていなくてもよい。あるいは、輪郭描画用
モデルの各ポリゴンのマテリアルの色が、対応する立体
モデルの各ポリゴンのマテリアルの色と同一であっても
良い。この場合、輪郭描画用モデルの描画処理の際に、
輪郭描画用モデルの色は考慮されず、例えば黒などの別
途定義された色か、かすれを表現するテクスチャの色で
輪郭描画用モデルが描画される。

【０２５１】次に、輪郭描画用モデルにかすれを表現す
るテクスチャがマッピングされるか否かが判断される
（ステップＳ２２９）。ステップＳ２２５で輪郭描画用
モデルが生成された場合には、対応する立体モデルのデ
ータに基づいてこの判断が実施される。一方、ステップ
Ｓ２２７で輪郭描画用モデルが読み出された場合には、
読み出された輪郭描画用モデルのデータに基づいてこの
判断が実施される。かすれを表現するテクスチャがマッ
ピングされると判断された場合には、ステップＳ２３１
にて輪郭描画用モデルにかすれを表現するテクスチャが
マッピングされる。すなわち、ポリゴンの各頂点にテク
スチャ座標（Ｕ，Ｖ）が設定される。

【０２５２】なお、前述の通り、かすれを表現するテク
スチャは、明度又は透明度の変化を含む図柄を有するテ
クスチャであって、例えば図１０に示されたテクスチャ
である。かすれを表現するテクスチャがマッピングされ
ないと判断された場合と、テクスチャがマッピングされ
る処理が終了した場合は、演算処理部１０３は輪郭描画
用モデル取得処理を終了する（ステップＳ２３３）。

【０２５３】［輪郭描画用モデル配置処理］図８のステ
ップＳ３において輪郭描画用モデルの配置マトリックス
が設定され、輪郭描画用モデルの配置処理が行われる。
通常輪郭描画用モデルの基準位置は、立体モデルの基準
位置に対応する位置に設けられる。そしてその輪郭描画
用モデルの基準位置が、立体モデルの基準位置が配置さ
れている位置と同一又はその近傍に配置されるように、
輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定される。

【０２５４】ここで立体モデルの方向が変化する場合に
は、輪郭描画用モデルもそれに対応するよう回転変換を
含む配置用マトリックスが設定される。立体モデルの形
状が変化する場合には、輪郭描画用モデルがそれに対応
するよう変形処理が行われる。

【０２５５】この段階において輪郭描画用モデルが対応
する立体モデルと同じ大きさである場合は、輪郭描画用
モデルが拡大される。具体的には、輪郭描画用モデルの
基準位置を中心として輪郭描画用モデルの各頂点が所定
の拡大率に従って拡大変換されるように、輪郭描画用モ
デルの配置用マトリックスが設定される。あるいは逆
に、立体モデルが縮小されるとしてもよい。すなわちこ
の場合には、立体モデルの基準位置を中心として立体モ
デルの各頂点が所定の縮小率に従って縮小変換されるよ
うに、立体モデルの配置用マトリックスが設定される。
なお、輪郭描画用モデルが対応する立体モデルより相対
的に大きい場合は、輪郭描画用モデルの配置用マトリッ
クスとして立体モデルの配置用マトリックスをそのまま
使用することも可能である。

【０２５６】このようにすると、最終的には、相対的に
大きい輪郭描画用モデルが立体モデルを包含するように
配置される。両モデルの配置位置、方向、形状等の関係
により、輪郭描画用モデルは完全には立体モデルを包含
しない場合も生じ得る。但し、このような場合であって
も、包含している部分については輪郭線は描画される。

【０２５７】なお、この段階では必ずしも配置用マトリ
ックスが設定されている必要は無く、配置される座標、
方向及び拡大・縮小率等の頂点変換に必要な各要素が確
定していればよい。この場合も、実際の頂点変換は各モ
デルの描画処理の段階で行われる。

【０２５８】［輪郭描画用モデルの描画処理］輪郭描画
用モデルの描画処理フローを表す図２９では、輪郭描画
用モデルの全ての頂点について処理するまで、以下に説
明する処理が繰り返される（ステップＳ５２３）。繰り
返し行われる最初の処理は、１つの頂点について頂点変
換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）である
（ステップＳ５２５）。例えば、この処理は演算処理部
１０３に命令された幾何演算部２０７が実施する。

【０２５９】ここで注意したいのは輪郭描画用モデルに
対しては光源計算を実施しない点である。これは輪郭線
は光源の位置等に関係が無く、光源計算をするのが無駄
だからである（場合によっては輪郭描画用モデルのマテ
リアルの色は最終的に無視される場合がある）。通常こ
の頂点変換は、仮想三次元空間において指定された状態
に基づき行われるが、もし輪郭描画用モデルの大きさが
立体モデルと同じである場合には、配置処理で設定され
た配置用マトリックスに従ってこの段階において輪郭描
画用モデルが拡大変換される場合もある。

【０２６０】そして、当該頂点を含むポリゴンは通常の
判断基準でうら面か否かの判断処理が実施される（ステ
ップＳ５２７）。通常はおもて面しか描画対象とされな
いが、実施の形態２の輪郭描画用モデルの場合には通常
の判定基準でうら面が描画対象とされる。このステップ
の判断は、三角形ポリゴンの場合この頂点の前に処理さ
れた２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがいずれ
の方向を向いているかで行われる。

【０２６１】図１２に示すように、例えば、通常の判断
基準で三角形ポリゴンの各頂点に反時計回りに頂点番号
が付されている場合に紙面手前がおもて面であると定義
する（いわゆる右手系）。実施の形態３では、表裏判定
の基準を逆転し、時計回りに頂点番号が付されている場
合に紙面手前がおもて面であるとして判断する。この逆
転した表裏判定基準でおもて面と判断されたポリゴンの
みを描画対象とする。結果的に実施の形態３の判断基準
におけるおもて面が、通常の判断基準ではうら面と判断
されるからである。

【０２６２】図３０には、判断対象となる三角形ポリゴ
ンの例が示されている。図３０に示す三角形ポリゴンの
各頂点には、図中上方、左下、右下の順で０，１，２の
頂点番号が付与されている。図３０の例では頂点番号の
付し方からすると紙面手前がおもて面であるが、逆転し
た判断基準では紙面手前はうら面となる。逆転した判断
基準でうら面の場合には、通常ではおもて面であるから
このポリゴンは描画対象からはずされる。なお、実施の
形態３でもこの段階において表裏判定が行われるが、こ
の段階より前に表裏判定が行われるようにすることも可
能である。

【０２６３】もし、当該頂点を含むポリゴンが通常の判
断基準でおもて面であった場合にはステップＳ５２３に
戻る。当該頂点を含むポリゴンが通常の判断基準でうら
面であった場合には、かすれを表現するテクスチャをマ
ッピングする否かの判断処理が実施される（ステップＳ
５２９）。これはポリゴンに対するテクスチャ・マッピ
ングを意味している。もし、かすれを表現するテクスチ
ャをマッピングする場合には、その頂点に対する、かす
れを表現するためのテクスチャのテクスチャ座標の計算
処理が実施される（ステップＳ５３１）。テクスチャ・
パースペクティブ処理として、ここでは、Ｑ＝１／ｗ
（ｗはスクリーンからの奥行き）を用いて、Ｓ＝Ｕ×
Ｑ、Ｔ＝Ｖ×Ｑの計算が行われる。もし、かすれを表現
するテクスチャをマッピングしない場合にはステップＳ
５３３に移行する。

【０２６４】そして、例えば図２に示した三角形描画処
理部２０５及びピクセルカラー処理部２０９が駆動され
る（ステップＳ５３３）。上で述べたように三角形描画
処理部２０５は、三角形ポリゴンの各頂点のデータを補
間して、三角形ポリゴン内部の各画素におけるデータを
生成する。各頂点のデータは、マテリアルの色、スクリ
ーン座標値、及びステップＳ５３１を実施すればテクス
チャ座標値である。また、各画素におけるデータは、マ
テリアルの色及びステップＳ５３１を実施すればテクセ
ル・カラーである。但し、この時点でマテリアルの色を
無視して、各頂点に輪郭線の色を設定することも可能で
ある。またマテリアルの色を考慮して、輪郭線の色を設
定することも可能である。ピクセルカラー処理部２０９
は、三角形描画処理部２０５が生成する三角形ポリゴン
内部の各画素におけるデータを使用して、フレーム・バ
ッファ２１３に表示画像を書き込む。この際、Ｚバッフ
ァ２１１を使用して隠面消去を行う。

【０２６５】［立体モデル描画処理］図１５に示され
た、実施の形態１における立体モデルの描画処理のフロ
ーは実施の形態３でも同じである。まず、初期設定が行
われる（ステップＳ６０３）。この初期設定では、立体
モデルに対応する明度範囲テーブル（例えば図５又は図
１８）が取得される。次に、一つの頂点についての頂点
変換（拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換）及び光
源計算が行われる（ステップＳ６０５）。これは例えば
演算処理部１０３からの命令により幾何演算部２０７が
実行する。立体モデルのデータは例えばＣＤ−Ｒ１３１
に格納されている。

【０２６６】拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換
は、基本的には図８のステップＳ３において設定された
仮想空間内における状態に基づくものである。但し、輪
郭描画用モデルが立体モデルと同じ大きさである場合に
は、立体モデルのサイズを縮小することにより輪郭描画
用モデルが相対的に大きくされる場合もある。この場合
には、ステップＳ６０５において縮小変換が実施され
る。なお、立体モデルの中心に向かって各頂点をその法
線に沿って移動させると簡単に縮小できる。

【０２６７】なお、本発明の立体モデル描画処理におけ
る光源計算には２つの手法、（Ａ）ポリゴンに定義され
たマテリアルの色を考慮した手法及び（Ｂ）マテリアル
の色を考慮しない手法があり、実施の形態３に対しても
これら適用可能である。

【０２６８】次に、当該頂点を含むポリゴンはおもて面
か否かが判断される（ステップＳ６０７）。この判断
は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に処理され
た２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがいずれの
方向を向いているかで実施される。この判断は輪郭描画
用モデルの描画処理で説明した方法を用いることができ
る。なお、実施の形態３ではこの段階において表裏判定
が行われるが、この段階より前に表裏判定が行われるよ
うにすることも可能である。

【０２６９】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ６０５に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、頂点変換及び
光源計算が行われた頂点における明度が計算される（ス
テップＳ６０９）。明度の計算ではＹＩＱ変換が行われ
る。

【０２７０】そして頂点変換及び光源計算された頂点を
含むポリゴンの描画用色が計算される（ステップＳ６１
１）。ポリゴンの描画用色は、明度範囲テーブルに格納
された各明度範囲に対応する基準明度と当該ポリゴンの
色とから計算される。

【０２７１】基準明度Ｔnが３つあれば（Ｔ1，Ｔ2，Ｔ
3）、描画用色は３つ求まる。なお、ポリゴンの色をＹ
ＩＱ系の色として保持していない場合、すなわちＲＧＢ
系の色として保持している場合には、上で示した変換行
列でＲＧＢからＹＩＱへ変換する計算が行われる。ま
た、実施の形態１で説明した別の計算方法も実施の形態
３に対し適用可能である。

【０２７２】次に明度範囲テーブルの明度範囲が一つ選
択される（ステップＳ６１３）。なお本実施の形態では
図５に示した明度範囲テーブルを用いているが、図１８
のような明度範囲テーブルを用いることもできる。

【０２７３】この後、このポリゴンの頂点における明度
が補間され、当該ポリゴン内部の各画素における明度
（ポリゴンにおける明度分布）が計算される。頂点の色
も補間されるが、３頂点共同じ描画用色なので補間して
も結果は同じである。そして、当該画素における明度
が、選択された明度範囲内であれば、当該選択された明
度範囲に対応する描画用色で当該画素が描画される（ス
テップＳ６１５）。明度の補間処理は例えば図２におけ
る三角形描画処理部２０５が実施する。各画素における
明度が、選択された明度範囲内であるかの比較処理は、
例えばピクセルカラー処理部２０９が実施する。このス
テップＳ６１３及びＳ６１５は、全ての明度範囲につい
て処理するまで繰り返される（ステップＳ６１７）。

【０２７４】例えばピクセルカラー処理部２０９が上限
及び下限の２つの明度値を取り扱うことができない場合
には、Ｚバッファ２１１を併用することにより同一の効
果を得ることができる。Ｚバッファ２１１は隠面消去に
使われるが、本実施の形態ではＺバッファ２１１の併用
が明度の上限値と比較した場合と同様の効果を奏する。

【０２７５】なお、明度範囲テーブルの最も小さい下限
値の値が０．０でない場合もある。ポリゴン内で何も色
が付されていない部分を無くすため、図１５ステップＳ
６１７の繰り返しにおいては、最後の繰り返しで下限値
を０．０にしてステップＳ６１５が実施される。

【０２７６】以上ステップＳ６０５乃至Ｓ６１７まで
が、立体モデルの全ての頂点について処理するまで繰り
返され、結果として全てのポリゴンについて処理するま
で繰り返される（ステップＳ６１９）。

【０２７７】以上のような処理を実施すると、立体モデ
ルの全てのポリゴンが所定の段階の明度で塗り分けら
れ、立体モデルについてはセルアニメ調の画像を得るこ
とができるようになる。また、実施の形態３で導入され
た輪郭描画用モデルは、立体モデルの後ろの面のうち立
体モデルに隠れない部分が描画されるので、その部分が
輪郭線としてレンダリングされる。実施の形態３では、
輪郭線の描画には、輪郭描画用モデルを導入し輪郭描画
用モデルの表裏判定を逆転するだけで通常レンダリング
処理とほぼ同様の処理を行うことにより簡単に輪郭線を
描画できるようになる。

【０２７８】４．実施の形態４実施の形態４は、輪郭描
画用モデルの処理については実施の形態３の処理を用
い、立体モデルの処理については実施の形態２の処理を
用いる場合である。

【０２７９】本発明の実施の形態４の概略を図３１の機
能ブロック図を用いて説明する。実施の形態４として図
示したレンダリング装置には、輪郭描画用モデル描画部
８５０と立体モデル描画部８９０が含まれる。この輪郭
描画用モデル描画部８５０には、輪郭描画用モデル取得
部７００と、輪郭描画用モデル配置用マトリックス設定
部７０５と、輪郭描画用モデル処理部７１０と、かすれ
表現テクスチャマッピング部７１５と、立体モデル描画
部８９０と共用されるピクセル処理部８３０とが含まれ
る。これらの各機能は、上で述べた順番でデータの受け
渡しを行っている。

【０２８０】また、立体モデル描画部８９０には、頂点
変換及び光源計算部４６０と、明度計算部４６５と、明
度範囲テーブル４７５と、描画用色格納部４７０と、明
度範囲設定部４８０と、輪郭描画用モデル描画部４５０
と共用されるピクセル処理部８３０とが含まれる。頂点
変換及び光源計算部４６０の出力は明度計算部４６５へ
入力される。明度計算部４６５の出力はピクセル処理部
８３０へ入力される。明度範囲テーブル４７５は、明度
範囲設定部４８０に参照される。描画用色格納部４７０
及び明度範囲設定部４８０の出力はピクセル処理部８３
０へ入力される。輪郭描画用モデル描画部８５０と立体
モデル描画部８９０が共用するピクセル処理部８３０に
は、立体モデル描画処理で用いられる明度比較部８３３
と、輪郭描画用モデル描画処理及び立体モデル描画処理
の両方で用いられる隠面消去処理部８３７とが含まれ
る。

【０２８１】輪郭描画用モデル取得部７００は、例えば
三角形ポリゴンで構成された立体モデルに対応する輪郭
描画用モデルを生成する。なお、輪郭描画用モデルが予
め生成してある場合には、輪郭描画用モデル取得部７０
０は、当該予め生成されている、三角形ポリゴンで構成
された輪郭描画用モデルを読み出す。実施の形態４は実
施の形態１及び２とは異なり、取得される輪郭描画用モ
デルの各ポリゴンは、立体モデルの対応するポリゴンと
表裏が同じである。また輪郭描画用モデルは立体モデル
より大きく、輪郭線用の所定の配色にて定義される。な
お、輪郭描画用モデルは、最終的には対応する立体モデ
ルより相対的に大きくなければならないが、この段階に
おける輪郭描画用オブジェクトの大きさは立体モデルと
同じ場合もある。この場合には、輪郭描画用モデルと立
体モデルが描画されるまでに、輪郭描画用モデルが立体
モデルより相対的に大きく描画されるよう処理される。

【０２８２】また、輪郭描画用モデルの色は、対応する
立体モデルのマテリアルの色をそのまま引き継ぐ場合も
ある。この場合は描画用の色は別に指定される。この輪
郭描画用モデルの基準位置は、通常対応する立体モデル
の基準位置と同じ又はその近傍に位置するように定義さ
れる。

【０２８３】そして輪郭描画用モデル配置用マトリック
ス設定部７０５（図２５）が、図２６に示すように、仮
想空間内の輪郭描画用モデル基準位置６３０を、立体モ
デル基準位置６２０と同じ位置に配置するための配置用
マトリックスを設定する。この配置用マトリックスは対
応するモデルの各頂点に対する平行移動、回転、拡大・
縮小等の変換のために用いられる。すなわち、輪郭描画
用モデル６１０の配置用マトリックスが輪郭描画用モデ
ル基準位置５３０を立体モデル基準位置５２０の座標に
平行移動させる変換を含むよう設定することで、立体モ
デル６００を包含する位置に輪郭描画用モデル６１０が
配置される。

【０２８４】輪郭描画用モデル処理部７１０は、輪郭描
画用モデルの各頂点につき、頂点変換（拡大・縮小・回
転・平行移動・透視変換）を実施し、且つ輪郭描画用モ
デルの各ポリゴンの表裏判定を実施する。この頂点変換
には上で述べた配置用マトリックスが用いられる。但
し、実施の形態１及び２とは異なり、この表裏判定は逆
転表裏判定部７１３で行われる。またここでは光源計算
を実施しない。例えば仮想三次元空間である仮想空間に
おいて指定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平
行移動・透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル取
得部７００において立体モデルと同じ大きさの輪郭描画
用モデルを取得した場合には、輪郭描画用モデル処理部
７１０は、輪郭線描画用モデルの拡大を行うための頂点
変換を実施する。ここで拡大した場合も立体モデルと輪
郭描画用モデルの関係は図２６のようになる。

【０２８５】また、実施の形態４の輪郭描画用モデルの
場合には、おもて面がうらと判断され、うら面がおもて
と判断される。よって、図２６の例ではカメラ６５０か
らの視線６４０の方向と同じ方向に矢印が向いている面
６１３，６１４，６１５及び６１６のみが描画対象とさ
れる。この面は通常であればうら面であるから描画対象
から外れるが、実施の形態４では描画対象として取り扱
われる。このようにすると、立体モデル６００の外側に
あり且つカメラ６５０に近い面６１１及び６１２は描画
対象から外れるので、立体モデル６００は通常どおり描
画される。なお、ピクセル処理部４３０の隠面消去処理
部４３５にて隠面消去が行われるので、描画対象となっ
てもそれらの面の全てが描画されるわけではない。

【０２８６】かすれ表現テクスチャマッピング部７１５
は、結果的に描画される輪郭線がかすれているような線
になるように、輪郭描画用モデルにかすれ表現用テクス
チャをマッピングするための処理を実施するものであ
る。なお、必ずしも輪郭線がかすれている必要は無いの
で、かすれ表現テクスチャマッピング部７１５の処理は
選択的に実施される。

【０２８７】立体モデル描画部８９０の頂点変換及び光
源計算部４６０は、仮想三次元空間に配置される立体モ
デルの三角形ポリゴンの各頂点について頂点変換（拡大
・縮小・回転・平行移動・透視変換）を実施し（三角形
ポリゴンが描画される領域を計算し）、頂点変換された
三角形ポリゴンの各頂点について光源計算を行う。ま
た、立体モデル描画部８９０の頂点変換及び光源計算部
４６０は立体モデルの各三角形ポリゴンの表裏判定も行
う。

【０２８８】立体モデル描画部８９０の頂点変換及び光
源計算部４６０においても、仮想三次元空間において指
定された状態に合わせて拡大・縮小・回転・平行移動・
透視変換するだけでなく、輪郭描画用モデル処理部８１
０で処理された後の輪郭描画用モデルが立体モデルと同
じ大きさである場合には、立体モデルが輪郭描画用モデ
ルに対して相対的に小さくなるように立体モデルのサイ
ズを縮小するための頂点変換が実施される。

【０２８９】頂点変換及び光源計算部４６０が立体モデ
ルの縮小処理を行った場合も立体モデル６００と輪郭描
画用モデル６１０の関係は図２６のようになる。また、
面の表裏判定は、輪郭描画用モデル処理部７１０とは異
なり、立体モデルの面のうちカメラの視線方向と同じ方
向がおもて面の方向である面を描画対象から除外する。
図２６の例では、カメラから見て後ろの方の面６０３、
６０４、６０５及び６０６が描画対象から除外される。

【０２９０】明度計算部４６５は、光源計算部４６０が
計算した三角形ポリゴンの各頂点における色から明度を
計算する。通常光源計算部４６０はＲＧＢ系における色
を計算するので、明度計算部４６５はこのＲＧＢをＹＩ
Ｑ変換して明度Ｙを求める。この三角形ポリゴンの各頂
点における明度は、ピクセル処理部８３０に出力され
る。

【０２９１】明度範囲テーブル４７５は、実施の形態１
乃至３と同じように、例えば図５のようなテーブルであ
る。なお、ここでは明度は０から１までの実数値をとる
ものとする。しきい値ではなく、上限及び下限による範
囲の指定でも良い（例えば図１８参照）。

【０２９２】描画用色格納部４７０は、例えば図５のよ
うな明度範囲テーブルを使用する場合には、各ポリゴン
につき３つの描画用色データを保管する必要がある。図
２３に示すように、各ポリゴンにつき、第１の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ、ｇ、ｂ）と、第２の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ，ｇ，ｂ）と、第３の明度範囲
に対応する描画用色（ｒ，ｇ，ｂ）と、当該ポリゴンを
構成する頂点０の頂点データＩＤＸと、同じく頂点１の
頂点データＩＤＸと、頂点２の頂点データＩＤＸとが、
先に述べた図１６（ｂ）の代わりに保管される。これら
のデータが立体モデルのポリゴンの数だけ用意される。

【０２９３】ピクセル処理部８３０は、明度範囲設定部
４８０により設定された明度範囲に対応する描画用色を
描画用色格納部４７０から取り出す。描画用色格納部４
７０は例えばＣＤ−Ｒ１３１であり、立体モデル・デー
タ１３７の要素として格納される。

【０２９４】明度範囲設定部４８０は、明度範囲テーブ
ル４７５の１つのしきい値を選択して、ピクセル処理部
４３０に設定する。明度範囲設定部４８０は、図５のよ
うな明度範囲テーブル４７５をそのまま使用する場合に
は上から順番に一つずつ設定していく。しきい値ではな
く上限及び下限による範囲が指定されている場合には、
ランダムに選択・設定可能である。

【０２９５】輪郭描画用モデル描画部８５０と立体モデ
ル描画部８９０に共用されるピクセル処理部８３０は、
三角形ポリゴン内の各画素における色又は明度を、三角
形ポリゴンの各頂点の色又は明度を補間して求める処理
を実施する。補間の方式は、グーロー・シェーディング
のアルゴリズムでも、フォン・シェーディングのアルゴ
リズムでも良い。

【０２９６】ピクセル処理部８３０は、輪郭描画用モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、隠面消去処理部８３７を用いて隠面消去処理を実施
しつつ、輪郭描画用モデルの描画対象とされた三角形ポ
リゴン内の各画素の色を決定する。

【０２９７】例えば図２６の場合には、立体モデル６０
０のカメラ６５０に最も近い２つの面６０１及び６０２
が描画され、輪郭描画用モデルのカメラ６５０から遠い
４つの面６１３、６１４、６１５及び６１６が描画され
る。輪郭描画用モデル６１０のこの４つの面は、カメラ
６５０から見ると立体モデル６００から左右にはみ出し
ているので、はみ出している部分のみが隠面消去されず
に描画される。このはみ出している部分が輪郭線とな
る。なお、ピクセル処理部８３０は、輪郭描画用モデル
のマテリアルの色を考慮して色を決定する。但し、この
マテリアルの色を全く無視して輪郭線の色（黒又は暗い
輪郭線用の色）を輪郭描画用モデルの色とする場合もあ
る。

【０２９８】一方、ピクセル処理部８３０は、立体モデ
ルの描画対象とされた三角形ポリゴンを処理する場合に
は、まず明度計算部４６５から出力された三角形ポリゴ
ンの各頂点における明度を補間して、ポリゴン内部の各
画素における明度を計算する。

【０２９９】そして、明度比較部８３３は各画素におけ
る明度と明度範囲設定部４８０が設定したしきい値とを
比較する。もしその画素における明度がしきい値以上で
あれば、ピクセル処理部８３０は、このしきい値に対応
する基準明度に基づく描画用色で当該画素を描画する。
この描画処理の際には、隠面消去処理部８３７を用いて
隠面消去処理をも実施する。もしその画素における明度
がしきい値未満であれば、この画素をこの段階では描画
しない。明度範囲設定部４８０が明度範囲テーブル４７
５の全てのしきい値をピクセル処理部８３０に設定し、
それに対応してピクセル処理部８３０が三角形ポリゴン
内の全ての画素について描画処理を行えば、三角形ポリ
ゴン内部が図５の例では３段階に塗り分けられる。この
処理を立体モデルの全ての三角形ポリゴンについて実施
する。

【０３００】次に、実施の形態４についての処理フロー
を説明する。なお、以下の処理は、演算処理部１０３
（図１）がコンピュータ本体１０１内の他の要素を制御
して実施される処理である。

【０３０１】［ＣＤ−Ｒ記録処理］図２７に示された、
予め行われる輪郭描画用モデルの生成処理は実施の形態
４でも行われる。処理が開始すると、ＨＤＤ１０７に予
め記憶された立体モデルのデータが読み出され（ステッ
プＳ３５３）、変換対象モデルとして取得される。

【０３０２】次に、その変換対象モデルのサイズがひと
まわり大きくなるよう拡大される（ステップＳ３５
５）。例えば、変換対象モデルの各頂点の法線方向に、
当該変換対象モデルの全長の２パーセントの長さだけ当
該頂点が移動され、全体として２パーセント程度拡大さ
れる。すなわち、例えば当該変換対象モデルが人間型
で、その身長が１．８ｍ相当であれば、各頂点は０．０
３６ｍ相当の長さだけ移動される。この拡大率がより大
きい場合は輪郭線はより太く描画され、拡大率がより小
さく、変換対象モデルがわずかに拡大されただけである
場合には輪郭線はより細く描画される。更に、均一では
なく一部がより拡大されれば、より拡大された部分の輪
郭線のみが太く描画される。この調整は、通常立体モデ
ルの製作者により行われるので、当該製作者の意図を反
映した輪郭線を描画することができる。

【０３０３】なお、立体モデルの各頂点の法線が定義さ
れていない場合には、当該頂点を共有する各面の法線を
補間することにより求められる当該頂点の法線を用い
て、当該頂点を当該頂点の法線方向に移動させることも
できる。

【０３０４】また、立体モデルの各面の法線方向に当該
面を移動させることもできる。しかし単純に面が移動さ
れただけである場合には、面と面との間に隙間が生じて
しまうので、それを埋めるための処理が別途必要にな
る。更に、通常立体モデルには基準位置が定義されてい
るので、対応する変換対象モデルの基準位置を中心に、
当該変換対象モデルの各頂点を移動させることもでき
る。

【０３０５】次に、変換対象モデルの各ポリゴンのマテ
リアルの色が、彩度は同じで明度を低くした色に設定さ
れる（ステップＳ３５７）。なお、各ポリゴンはすべて
黒などの単一色に設定されるとしてもよい。また、かす
れ表現用テクスチャをマッピングするための設定がされ
るとしてもよい。マテリアルの色は製作者により調整さ
れるので、当該製作者の意図した色で輪郭線を描画する
ことができる。

【０３０６】実施の形態４では、実施の形態３と同様に
変換対象モデルの各ポリゴンの表裏を反転する処理は行
われないので、ここまで処理された変換対象モデルのデ
ータを、輪郭描画用モデル・データとしてＨＤＤ１０７
に記憶し（ステップＳ３６１）、輪郭描画用モデル生成
処理を終了する（ステップＳ３６３）。

【０３０７】次に、ＨＤＤ１０７に記憶された、立体モ
デル・データ及び輪郭描画用モデル・データを含む各種
データが、ＣＤ−Ｒドライブ１１３によりＣＤ−Ｒ１３
１に書き込まれる。図７に記載されているレベルでは、
ＣＤ−Ｒ１３１に書き込まれたデータの例は実施の形態
４でも同じである。

【０３０８】［全体の処理フロー］図８に記載されてい
るレベルの処理フローは実施の形態１乃至３と同じであ
る。すなわち、最初に初期設定が行われる（ステップＳ
２）。この初期設定では、後に詳述する輪郭描画用モデ
ルのデータ取得処理（図２８）を含む。そして、仮想空
間内の状態が設定される（ステップＳ３）。この時輪郭
描画用モデルの位置座標等の決定処理が実施される。次
に、輪郭線を描画するか否かの判断処理が行われる（ス
テップＳ４）。もし輪郭線が描画される場合には、輪郭
線描画用モデルの描画処理が実施される（ステップＳ
５）。これについては後に図２９を用いて説明する。そ
して輪郭線が描画される場合も描画されない場合も立体
モデルの描画が行われる（ステップＳ６）。このステッ
プＳ３乃至Ｓ６が処理終了まで繰り返される（ステップ
Ｓ７）。

【０３０９】［輪郭描画用モデル取得処理］図２８に示
された輪郭描画用モデルの取得処理は実施の形態４でも
実施される。ここではまず、輪郭描画用モデルが生成さ
れるか否かが判断される（ステップＳ２２３）。輪郭描
画用モデルが予め用意されている場合と輪郭描画用モデ
ルがこの段階にて生成される場合が存在するためであ
る。ここでこの判断は、例えば立体モデルに対応した輪
郭描画用モデルがＣＤ−Ｒ１３１に格納されているか否
かを判定する事により実施される。格納されていると判
断されれば輪郭描画用モデルは生成されないと判断さ
れ、格納されていないと判断されれば、輪郭描画用モデ
ルは生成されると判断される。

【０３１０】輪郭描画用モデルが生成されないと判断さ
れた場合には、ＣＤ−Ｒ１３１に格納されている輪郭描
画用モデルのデータが読み出される（ステップＳ２２
７）。この輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、上で図２
６及び図２７を用いて説明されたように、実施の形態１
及び２とは異なり、立体モデルの対応するポリゴンとは
表裏が同じものである。また読み出される輪郭描画用モ
デルのサイズは対応する立体モデルより一回り大きく定
義される。更に、輪郭描画用モデルの色は、対応する立
体モデルより暗い色で定義される。

【０３１１】もし輪郭描画用モデルが生成されると判断
された場合には、輪郭描画用モデルを生成する処理が行
われる（ステップＳ２２５）。ステップＳ２２７と同じ
ように、この段階において輪郭描画用モデルが生成され
る場合においても、輪郭描画用モデルの各ポリゴンは、
立体モデルの対応するポリゴンと表裏が同じものにされ
る（図２６参照）。

【０３１２】輪郭描画用モデルのサイズは、対応する立
体モデルより一回り大きく生成される。ステップＳ３５
５（図２７）と同じように、例えば立体モデルの各頂点
の法線方向に当該頂点を移動させて拡大された輪郭描画
用モデルが生成される。輪郭描画用モデルが立体モデル
に比してより大きい場合は輪郭線はより太く描画され、
輪郭描画用モデルが立体モデルよりわずかに大きいだけ
である場合は輪郭線はより細く描画される。

【０３１３】また、ステップＳ３５５（図２７）の説明
で述べられているように、立体モデルの各面の法線方向
に当該面を移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生
成されるとしてもよい。更に、通常立体モデルに定義さ
れている基準位置を中心に、この立体モデルの各頂点を
移動させて拡大された輪郭描画用モデルが生成されると
してもよい。

【０３１４】なお、この時点では、輪郭描画用モデルの
サイズは、対応する立体モデルのサイズと同じ大きさで
生成されるとしてもよい。この場合には、本輪郭描画用
モデル取得処理で輪郭描画用モデルが取得された後、後
述する輪郭描画用モデル配置処理で輪郭描画用モデルの
配置用マトリックスが設定されるまでの間に輪郭描画用
モデルが拡大される。あるいは、輪郭描画用モデル配置
処理で輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定さ
れる際に、当該配置用マトリックスが、その拡大変換を
含むように決定されるとしてもよい。逆に、立体モデル
を配置する際に、立体モデルの配置用マトリックスが縮
小変換を含むように立体モデルの配置用マトリックスが
決定されるとしてもよい。

【０３１５】一方、輪郭描画用モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色は、対応する立体モデルの各ポリゴンのマ
テリアルの色をより暗くした色で生成される。なお、ス
テップＳ３５７（図２６）の説明で述べられているのと
同様に、この時点では、生成される輪郭描画用モデルの
色は定義されていなくてもよい。あるいは、輪郭描画用
モデルの各ポリゴンのマテリアルの色が、対応する立体
モデルの各ポリゴンのマテリアルの色と同一であっても
良い。この場合、輪郭描画用モデルの描画処理の際に、
輪郭描画用モデルの色は考慮されず、例えば黒などの別
途定義された色か、かすれを表現するテクスチャの色で
輪郭描画用モデルが描画される。

【０３１６】次に、輪郭描画用モデルにかすれを表現す
るテクスチャがマッピングされるか否かが判断される
（ステップＳ２２９）。ステップＳ２２５で輪郭描画用
モデルが生成された場合には、対応する立体モデルのデ
ータに基づいてこの判断が実施される。一方、ステップ
Ｓ２２７で輪郭描画用モデルが読み出された場合には、
読み出された輪郭描画用モデルのデータに基づいてこの
判断が実施される。かすれを表現するテクスチャがマッ
ピングされると判断された場合には、ステップＳ２３１
にて輪郭描画用モデルにかすれを表現するテクスチャが
マッピングされる。すなわち、ポリゴンの各頂点にテク
スチャ座標（Ｕ，Ｖ）が設定される。

【０３１７】なお、前述の通り、かすれを表現するテク
スチャは、明度又は透明度の変化を含む図柄を有するテ
クスチャであって、例えば図１０に示されたテクスチャ
である。かすれを表現するテクスチャがマッピングされ
ないと判断された場合と、テクスチャがマッピングされ
る処理が終了した場合は、演算処理部１０３は輪郭描画
用モデル取得処理を終了する（ステップＳ２３３）。

【０３１８】［輪郭描画用モデル配置処理］図８のステ
ップＳ３において輪郭描画用モデルの配置マトリックス
が設定され、輪郭描画用モデルの配置処理が行われる。
通常輪郭描画用モデルの基準位置は、立体モデルの基準
位置に対応する位置に設けられる。そしてその輪郭描画
用モデルの基準位置が、立体モデルの基準位置が配置さ
れている位置と同一又はその近傍に配置されるように、
輪郭描画用モデルの配置用マトリックスが設定される。

【０３１９】ここで立体モデルの方向が変化する場合に
は、輪郭描画用モデルもそれに対応するよう回転変換を
含む配置用マトリックスが設定される。立体モデルの形
状が変化する場合には、輪郭描画用モデルがそれに対応
するよう変形処理が行われる。

【０３２０】この段階において輪郭描画用モデルが対応
する立体モデルと同じ大きさである場合は、輪郭描画用
モデルが拡大される。具体的には、輪郭描画用モデルの
基準位置を中心として輪郭描画用モデルの各頂点が所定
の拡大率に従って拡大変換されるように、輪郭描画用モ
デルの配置用マトリックスが設定される。あるいは逆
に、立体モデルが縮小されるとしてもよい。すなわちこ
の場合には、立体モデルの基準位置を中心として立体モ
デルの各頂点が所定の縮小率に従って縮小変換されるよ
うに、立体モデルの配置用マトリックスが設定される。
なお、輪郭描画用モデルが対応する立体モデルより相対
的に大きい場合は、輪郭描画用モデルの配置用マトリッ
クスとして立体モデルの配置用マトリックスをそのまま
使用することも可能である。

【０３２１】このようにすると、最終的には、相対的に
大きい輪郭描画用モデルが立体モデルを包含するように
配置される。両モデルの配置位置、方向、形状等の関係
により、輪郭描画用モデルは完全には立体モデルを包含
しない場合も生じ得る。但し、このような場合であって
も、包含している部分については輪郭線は描画される。

【０３２２】なお、この段階では必ずしも配置用マトリ
ックスが設定されている必要は無く、配置される座標、
方向及び拡大・縮小率等の頂点変換に必要な各要素が確
定していればよい。この場合も、実際の頂点変換は各モ
デルの描画処理の段階で行われる。

【０３２３】［輪郭描画用モデルの描画処理］図２９に
示された、輪郭描画用モデルの描画処理フローは、実施
の形態４でも実施される。ここでは輪郭描画用モデルの
全ての頂点について処理するまで、以下に説明する処理
が繰り返される（ステップＳ５２３）。繰り返し行われ
る最初の処理は、１つの頂点について頂点変換（拡大・
縮小・回転・平行移動・透視変換）である（ステップＳ
５２５）。例えば、この処理は演算処理部１０３に命令
された幾何演算部２０７が実施する。

【０３２４】ここで注意したいのは輪郭描画用モデルに
対しては光源計算を実施しない点である。これは輪郭線
は光源の位置等に関係が無く、光源計算をするのが無駄
だからである（場合によっては輪郭描画用モデルのマテ
リアルの色は最終的に無視される場合がある）。通常こ
の頂点変換は、仮想三次元空間において指定された状態
に基づき行われるが、もし輪郭描画用モデルの大きさが
立体モデルと同じである場合には、配置処理で設定され
た配置用マトリックスに従ってこの段階において輪郭描
画用モデルが拡大変換される場合もある。

【０３２５】そして、当該頂点を含むポリゴンは通常の
判断基準でうら面か否かの判断処理が実施される（ステ
ップＳ５２７）。通常はおもて面しか描画対象とされな
いが、実施の形態４の輪郭描画用モデルの場合には通常
の判定基準でうら面が描画対象とされる。このステップ
の判断は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に処
理された２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがい
ずれの方向を向いているかで行われる。

【０３２６】図１２に示すように、例えば、通常の判断
基準で三角形ポリゴンの各頂点に反時計回りに頂点番号
が付されている場合に紙面手前がおもて面であると定義
する（いわゆる右手系）。実施の形態４では、表裏判定
の基準を逆転し、時計回りに頂点番号が付されている場
合に紙面手前がおもて面であるとして判断する。この逆
転した表裏判定基準でおもて面と判断された面のみを描
画対象とする。結果的に実施の形態４の判断基準におけ
るおもて面が、通常の判断基準ではうら面と判断される
からである。

【０３２７】図３０には、判断対象となる三角形ポリゴ
ンの例が示されている。図３０に示す三角形ポリゴンの
各頂点には、図中上方、左下、右下の順で０，１，２の
頂点番号が付与されている。図３０の例では頂点番号の
付し方からすると紙面手前がおもて面であるが、逆転し
た判断基準では紙面手前はうら面となる。逆転した判断
基準でうら面の場合には、通常ではおもて面であるから
このポリゴンは描画対象からはずされる。なお、実施の
形態４でもこの段階において表裏判定が行われるが、こ
の段階より前に表裏判定が行われるようにすることも可
能である。

【０３２８】もし、当該頂点を含むポリゴンが通常の判
断基準でおもて面であった場合にはステップＳ５２３に
戻る。当該頂点を含むポリゴンが通常の判断基準でうら
面であった場合には、かすれを表現するテクスチャをマ
ッピングする否かの判断処理が実施される（ステップＳ
５２９）。これはポリゴンに対するテクスチャ・マッピ
ングを意味している。もし、かすれを表現するテクスチ
ャをマッピングする場合には、その頂点に対する、かす
れを表現するためのテクスチャのテクスチャ座標の計算
処理が実施される（ステップＳ５３１）。テクスチャ・
パースペクティブ処理として、ここでは、Ｑ＝１／ｗ
（ｗはスクリーンからの奥行き）を用いて、Ｓ＝Ｕ×
Ｑ、Ｔ＝Ｖ×Ｑの計算が行われる。もし、かすれを表現
するテクスチャをマッピングしない場合にはステップＳ
５３３に移行する。

【０３２９】そして、例えば図２に示した三角形描画処
理部２０５及びピクセルカラー処理部２０９が駆動され
る（ステップＳ５３３）。上で述べたように三角形描画
処理部２０５は、三角形ポリゴンの各頂点のデータを補
間して、三角形ポリゴン内部の各画素におけるデータを
生成する。各頂点のデータは、マテリアルの色、スクリ
ーン座標値、及びステップＳ５３１を実施すればテクス
チャ座標値である。また、各画素におけるデータは、マ
テリアルの色及びステップＳ５３１を実施すればテクセ
ル・カラーである。但し、この時点でマテリアルの色を
無視して、各頂点に輪郭線の色を設定することも可能で
ある。またマテリアルの色を考慮して、輪郭線の色を設
定することも可能である。ピクセルカラー処理部２０９
は、三角形描画処理部２０５が生成する三角形ポリゴン
内部の各画素におけるデータを使用して、フレーム・バ
ッファ２１３に表示画像を書き込む。この際、Ｚバッフ
ァ２１１を使用して隠面消去を行う。

【０３３０】［立体モデル描画処理］図２４に示された
実施の形態２における立体モデルの描画処理フローは実
施の形態４でも同じである。まず、初期設定が行われる
（ステップＳ６０３）。この初期設定では、立体モデル
に対応する明度範囲テーブル（例えば図５又は図１８）
が取得される。また、立体モデルの描画用色データを取
得しておく。次に、一つの頂点についての頂点変換（拡
大・縮小・回転・平行移動・透視変換）及び光源計算が
行われる（ステップＳ６３５）。これは例えば演算処理
部１０３からの命令により幾何演算部２０７が実行す
る。立体モデルのデータは例えばＣＤ−Ｒ１３１に格納
されている。

【０３３１】拡大・縮小・回転・平行移動・透視変換
は、基本的には図８のステップＳ３において設定された
仮想空間内における状態に基づくものである。但し、輪
郭描画用モデルが立体モデルと同じ大きさである場合に
は、立体モデルのサイズを縮小することにより輪郭描画
用モデルが相対的に大きくされる場合もある。この場合
には、ステップＳ６３５において縮小変換が実施され
る。なお、立体モデルの中心に向かって各頂点をその法
線に沿って移動させると簡単に縮小できる。

【０３３２】なお、実施の形態１で述べた、本発明の立
体モデル描画処理における光源計算の２つの手法は実施
の形態４でもそのまま適用することができる。

【０３３３】次に、当該頂点を含むポリゴンはおもて面
か否かが判断される（ステップＳ６３７）。この判断
は、三角形ポリゴンの場合この頂点とその前に処理され
た２つの頂点から構成される三角形ポリゴンがいずれの
方向を向いているかで実施される。この判断は輪郭描画
用モデルの描画処理で説明した方法を用いることができ
る。なお、実施の形態４ではこの段階において表裏判定
が行われるが、この段階より前に表裏判定が行われるよ
うにすることも可能である。

【０３３４】もし、当該頂点を含むポリゴンがうら面で
あった場合にはステップＳ６３５に戻る。当該頂点を含
むポリゴンがおもて面であった場合には、頂点変換及び
光源計算が行われた頂点における明度が計算される（ス
テップＳ６３９）。明度の計算ではＹＩＱ変換が行われ
る。

【０３３５】そして、頂点変換及び光源計算された頂点
を含むポリゴンの描画用色が、例えばメモリ１０５から
読み出される（ステップＳ６４１）。読み出される描画
用色のデータは予め計算されるわけであるが、この予め
計算する際の計算方法は、実施の形態１で説明した２つ
の方法のいずれでもよいし、又別の方法であってもよ
い。さらに、描画用色を一つ一つ定義していってもよ
い。実施の形態４では描画用色を予め用意しておくの
で、実施の形態３に比べて実行速度は速くなる。

【０３３６】次に明度範囲テーブルの明度範囲が一つ選
択される（ステップＳ６４３）。なお本実施の形態では
図５に示した明度範囲テーブルを用いているが、図１８
のような明度範囲テーブルを用いることもできる。この
ような明度範囲テーブルを使用する場合には上限及び下
限を含む明度範囲をランダムに選択し、設定することが
できる。但し図１８は少数第２位まで有効なコンピュー
タの場合を示している。以下で説明する明度比較処理に
おいて各画素の明度と上限及び下限の２つの明度値との
比較が簡単に行えない場合には、明度範囲を例えば図１
８の上から順番に選択する。そしてこの場合下限値のみ
で処理していくことになる。

【０３３７】この後、このポリゴンの頂点における明度
が補間され、当該ポリゴン内部の各画素における明度
（ポリゴンにおける明度分布）が計算される。頂点の色
も補間されるが、３頂点共同じ描画用色なので補間して
も結果は同じである。そして、当該画素における明度
が、選択された明度範囲内であれば、当該選択された明
度範囲に対応する描画用色で当該画素が描画される（ス
テップＳ６４５）。明度の補間処理は例えば図２におけ
る三角形描画処理部２０５が実施する。各画素における
明度が、選択された明度範囲内であるかの比較処理は、
例えばピクセルカラー処理部２０９が実施する。このス
テップＳ６４３及びＳ６４５は、全ての明度範囲につい
て処理するまで繰り返される（ステップＳ６４７）。

【０３３８】例えばピクセルカラー処理部２０９が上限
及び下限の２つの明度値を取り扱うことができない場合
には、Ｚバッファ２１１を併用することにより同一の効
果を得ることができる。Ｚバッファ２１１は隠面消去に
使われるが、本実施の形態ではＺバッファ２１１の併用
は明度の上限値と比較した場合と同様の効果を奏する。

【０３３９】なお、明度範囲テーブルの最も小さい下限
値の値が０．０でない場合もある。ポリゴン内で何も色
が付されていない部分を無くすため、図２４ステップＳ
６４７の繰り返しにおいては、最後の繰り返しで下限値
を０．０にしてステップＳ６４５が実施される。

【０３４０】以上ステップＳ６３５乃至Ｓ６４７まで
が、立体モデルの全ての頂点について処理するまで繰り
返され、結果として全てのポリゴンについて処理するま
で繰り返される（ステップＳ６４９）。

【０３４１】以上のような処理を実施すると、立体モデ
ルの全てのポリゴンが所定の段階の明度で塗り分けら
れ、立体モデルについてはセルアニメ調の画像を得るこ
とができるようになる。特に、実施の形態４は実施の形
態３より更に高速化されている。また、実施の形態４で
導入された輪郭描画用モデルは、立体モデルの後ろの面
のうち立体モデルに隠れない部分が描画されるので、そ
の部分が輪郭線としてレンダリングされる。実施の形態
４では、輪郭線の描画には、輪郭描画用モデルを導入し
輪郭描画用モデルの表裏判定を逆転するだけで通常レン
ダリング処理とほぼ同様の処理を行うことにより簡単に
輪郭線を描画できるようになる。

【０３４２】５．その他の実施の形態 （１）実施の形態１及び３においては、立体モデル描画
処理を表す図１５でステップＳ６０５乃至Ｓ６０９の後
にポリゴンの描画用色を計算する処理がステップＳ６１
１として実施されることになっているが、ステップＳ６
１５で描画用色を使用するまでに計算されていれば問題
は無い。よって、ステップＳ６１１を、ステップＳ６０
９又はＳ６０５の前に行っても、ステップＳ６０９及び
Ｓ６０５と並行して行っても、ステップＳ６１３の後に
行っても、ステップＳ６１３と並行して行っても良い。

【０３４３】（２）実施の形態１及び３の立体モデル描
画処理を表す図１５におけるステップＳ６０９では、Ｙ
ＩＱ変換で光源計算後のポリゴンの頂点の明度Ｙが計算
される。ＹＩＱ変換の結果であるＩ及びＱは使用しない
ので計算しない方が高速であるが、既にＹＩＱ変換を行
うルーチン等が存在している場合には、それを用いてＩ
及びＱを計算しても良い。これについては実施の形態２
及び４でも同様である。

【０３４４】（３）実施の形態１及び３の立体モデル描
画処理を表す図６におけるステップＳ６１５では、ポリ
ゴンの頂点のデータが補間されてポリゴン内部の画素の
データが生成される。この処理は、一度行えばステップ
Ｓ６１７による繰り返しで異なる明度範囲を選択・設定
しても変わらないので、結果を保存しておき、使用する
ようにしても良い。これについては実施の形態２及び４
でも同様である。

【０３４５】（４）実施の形態１の立体モデル描画処理
を示す図１５におけるステップＳ６０５では、透視変換
を行うと共に光源計算を行っているが、透視変換はステ
ップＳ６１５までに行えばよい。但し、ステップＳ６１
７によるループの外に出したほうが、何回も透視変換し
なくても済む。よって、ステップＳ６０５のタイミング
で実行すれば計算量を減らすことができる。これについ
ては実施の形態２及び４でも同様である。

【０３４６】（５）実施の形態１乃至４では立体モデル
及び輪郭描画用モデルが複数の三角形ポリゴンで構成さ
れているが、四角形以上の多角形ポリゴンを含む複数の
ポリゴンで構成されるとしてもよい。また、両モデルが
曲面を含む複数の面で構成され、各面が１又は複数のポ
リゴンで近似されて処理されるとしてもよい。この場
合、実施の形態１及び２における輪郭描画用モデルの各
ポリゴンの表裏反転は、輪郭描画用モデルの各面の表裏
反転により実施されるとしてもよい。当該各面は描画さ
れるまでに１又は複数のポリゴンで近似されるので、当
該各面の表裏が反転されれば結果的に各ポリゴンの表裏
が反転される。

【０３４７】（６）図４および図２６では、輪郭描画用
モデルの面と立体モデルの面が一対一になっているが、
輪郭描画用モデルの面の数を減らすことも可能である。
面の数が減れば、処理が高速化されるためである。但
し、輪郭描画用モデルの面には立体モデル中に対応する
面が存在する。

【０３４８】（７）図８に示した処理フローのステップ
Ｓ４とステップＳ６は順番を入れ替えることが可能であ
る。

【０３４９】（８）使用するハードウエアの変更 上で述べた実施の形態では、立体モデル及び輪郭描画用
モデル描画処理の一部の処理を、グラフィックス処理部
１１１が実行するような実施の形態を開示したが、立体
モデル及び輪郭描画用モデル描画処理全体をグラフィッ
クス処理部１１１が行っても、演算処理部１０３が実行
するようにしても良い。

【０３５０】また図１は一例であって、様々な変更が可
能である。例えば、ゲーム装置ならば、インターフェー
ス部１１７にデータを保存するためのメモリカードの読
み書きインターフェースを備えるようにすることも考え
られる。また、通信インターフェース１１５を備えるか
否かは任意である。本発明は直接サウンド処理には関係
しないので、サウンド処理部１０９を備えている必要は
無い。

【０３５１】また、ＣＤ−Ｒは記録媒体の一例であっ
て、ＲＡＭのような内部メモリ、フロッピーディスク、
磁気ディスク、ＤＶＤ−ＲＡＭ等の他の記録媒体であっ
てもよい。その場合にはＣＤ−Ｒドライブ１１３を、対
応する媒体で読み書き可能なドライブにする必要があ
る。更に本発明は記録媒体に書き込むまでの処理と図８
に示された処理とが独立しており、それぞれを互いに異
なるコンピュータで動作させることが可能である。図８
に示された処理では記録媒体からの読み取りが可能であ
ればよいので、図８に示された処理を行うコンピュータ
は、媒体に格納されたプログラム及びデータの読み取り
のみが可能なドライブを備えていればよい。すなわち記
録媒体としては更に、ＲＯＭのような内部メモリ、ＣＤ
−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、メモリカートリッジ等の主
に読み取り専用の記録媒体でもよい。その場合にはＣＤ
−Ｒドライブ１１３を、対応する媒体を読み取り可能な
ドライブにする必要がある。

【０３５２】さらに、以上は本発明をコンピュータ・プ
ログラムにより実装した場合であるが、コンピュータ・
プログラムと電子回路などの専用の装置の組み合せ、又
は電子回路などの専用の装置のみによっても実装するこ
とは可能である。その際、図８、図９、図１１及び図１
５、図８、図９、図１５及び図２４、図８、図２８、図
２９、及び図１５、又は図８、図２８、図２９及び図２
４の各ステップに表される機能毎に装置を構成してもよ
いし、それらの一部又はそれらの組み合せに毎に装置を
構成することも考えられる。

【０３５３】以上、本発明を実施の形態に基づいて具体
的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可
能である。例えば、上記実施の形態では、通常のコンピ
ュータをプラットホームとして本発明を実現した場合に
ついて述べたが、本発明は家庭用ゲーム機、アーケード
ゲーム機などをプラットホームとして実現しても良い。
場合によっては、携帯情報端末、カーナビゲーション・
システム等をプラットホームにして実現することも考え
られる。

【０３５４】また、本発明を実現するためのプログラム
やデータは、コンピュータやゲーム機に対して着脱可能
なＣＤ−Ｒ等の記録媒体により提供される形態に限定さ
れない。すなわち、本発明を実現するためのプログラム
やデータは、図１に示す通信インターフェース１１５に
より、通信回線１４１を介して接続されたネットワーク
１５１上の他の機器側のメモリに上記プログラムやデー
タを記録し、このプログラムやデータを通信回線１４１
を介して必要に応じて順次メモリ１０５に格納して使用
する形態であってもよい。

【０３５５】［表示例］図３２に、本発明を使用しない
場合、すなわちポリゴン内の各画素の色をポリゴンの頂
点の色で補間した場合の画像の一表示例を示す。例えば
画像中央部の人物の顔の耳辺りから人物の顔向かって右
側にかけて、明度が自然に変化していく様子がわかる。
一方、図３３に、明度範囲（しきい値）が２つ定義され
た明度範囲テーブルを使用し且つ本発明のアルゴリズム
にて描画した場合の画像の一表示例を示す。図３３で使
用されている明度範囲テーブルを図３４に示す。ここで
はしきい値０．３１２５に対して基準明度０．７５、し
きい値０に対して基準明度０．６０と二段階に設定され
ている。図３３は図３２と異なり、画像中央部の人物の
顔の耳辺りから人物の顔向かって右側にかけて、２段階
の明度で塗り分けられていることがわかる。さらに、髪
の毛や体、鞄などの輪郭線も描画されている事がわか
る。

【０３５６】本発明のアルゴリズムを使用することによ
り、輪郭線の描かれたセルアニメ調の画像を簡単な処理
にて得ることができる。本発明では、輪郭描画用モデル
を導入したり、フレーム・バッファへの書き込みの際に
明度を格納するα値と明度範囲を比較して所定の描画用
色の書き込み可否を判断するという処理を余分に行うだ
けなので、従来技術により図３２のような画像を生成し
たり、本発明のアルゴリズムで図３３のような画像を生
成したりすることを簡単に切り替えられる。また、セル
アニメーションを人間の手で描く場合には、例えばキャ
ラクタの様々な状態の画像を作成するには大きな手数が
かかる。また、セルアニメ調のゲームキャラクタが表示
されるゲームにおいても、同様の理由によりあまり多く
の角度からのキャラクタの画像を作成できない。しか
し、本発明を用いれば容易に多数の状態におけるセルア
ニメ調の画像を得ることができ、その手数を大幅に減少
させることができる。

【０３５７】

【発明の効果】以上本発明によれば、明度のレベルに割
り当てられた代表的な明度に基づいて定められた色で仮
想空間に配置された立体モデルを描画すると共に、当該
立体モデルに基づいて生成され且つ当該立体モデルを包
含する輪郭描画用モデルの内側を所定の配色で描画す
る。これにより、輪郭線が描画される立体モデルに所定
の彩色を施し、立体モデルのセルアニメ調の画像を描画
できるようにするレンダリング方法及び装置並びにレン
ダリング・プログラムを格納したコンピュータ読み取り
可能な記録媒体を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプログラムを実行するコンピュー
タの一例を示すブロック図である。

【図２】図１におけるグラフィックス処理部の一例を示
すブロック図である。

【図３】実施の形態１の機能ブロック図である。

【図４】実施の形態１及び２におけるカメラ、立体モデ
ル、及び輪郭描画用モデルの位置関係を説明するための
模式図である。立体モデル及び輪郭描画用モデルのおも
て面が向いている方向を矢印で示している。

【図５】明度範囲テーブルの一例を示す表である。

【図６】実施の形態１及び２における輪郭描画用モデル
生成処理のフローチャートである。

【図７】ＣＤ−Ｒ１３１に書き込まれたデータの例を示
した模式図である。

【図８】本発明全体の処理を示すフローチャートであ
る。

【図９】実施の形態１及び２の輪郭描画用モデル取得処
理のフローチャートである。

【図１０】かすれ表現をするためのテクスチャの一例で
ある。

【図１１】実施の形態１及び２の輪郭描画用モデル描画
処理のフローチャートである。

【図１２】三角形ポリゴンの表裏判定を説明するための
模式図である。

【図１３】表裏を判定する方法を説明するための模式図
である。

【図１４】実施の形態１及び２における三角形ポリゴン
の表裏判定を説明するための模式図である。

【図１５】実施の形態１及び３における立体モデル描画
処理のフローチャートである。

【図１６】ポリゴンモデルのデータ構造を示す模式図で
ある。（ａ）は立体モデル全体のデータ構造を示し、
（ｂ）は透視変換前の三角形ポリゴンのデータ構造を示
し、（ｃ）は頂点データ・テーブルのデータ構造を示し
ている。

【図１７】図１６（ｂ）に対応する透視変換後の三角形
ポリゴンのデータ構造を示す。

【図１８】明度範囲テーブルの一例を示す表である。

【図１９】本発明のアルゴリズムにより三角形ポリゴン
を描画した場合において、処理の各段階を説明するため
の画像の一例である。（ａ）はしきい値０．７５が設定
された場合に描画される領域を示しており、（ｂ）は実
施の形態１においてＺバッファを使用しない場合にしき
い値０．５が設定された場合に描画される範囲を示して
おり、（ｃ）は実施の形態１においてＺバッファを使用
した場合にしきい値０．５が設定された場合に描画され
る範囲を示している。

【図２０】本発明のアルゴリズムにより三角形ポリゴン
を描画した場合の画像の一例である。

【図２１】従来技術により三角形ポリゴンを描画した場
合における画像の一例である。

【図２２】実施の形態２の機能ブロック図である。

【図２３】実施の形態２及び４で使用される三角形ポリ
ゴンのデータ構造の模式図である。図１６（ｂ）に対応
するものである。

【図２４】実施の形態２及び４における立体モデル描画
処理のフローチャートである。

【図２５】実施の形態３の機能ブロック図である。

【図２６】実施の形態３及び４におけるカメラ、立体モ
デル、及び輪郭描画用モデルの位置関係を説明するため
の模式図である。立体モデル及び輪郭描画用モデルのお
もて面が向いている方向を矢印で示している。

【図２７】実施の形態３及び４における輪郭描画用モデ
ル生成処理のフローチャートである。

【図２８】実施の形態３及び４における輪郭描画用モデ
ル取得処理のフローチャートである。

【図２９】実施の形態３及び４における輪郭描画用モデ
ル描画処理のフローチャートである。

【図３０】実施の形態３及び４における三角形ポリゴン
の表裏判定を説明するための模式図である。

【図３１】実施の形態４の機能ブロック図である。

【図３２】従来技術によりレンダリングした画像の一表
示例である。

【図３３】本発明を用いてレンダリングした画像の一表
示例である。

【図３４】図３３のレンダリングにおいて使用された明
度範囲テーブルの一例を示す表である。

【符号の説明】

１０００ コンピュータ １０１ コンピュータ本体
１０３ 演算処理部 １０５ メモリ １０７ ＨＤＤ １０９ サウン
ド処理部 １１１ グラフィックス処理部 １１３ ＣＤ−Ｒド
ライブ １１５ 通信インターフェース １１７ インターフ
ェース部 １１９ 内部バス １２１ 表示装置 １２５ サ
ウンド出力装置 １３１ ＣＤ−Ｒ １４１ 通信媒体 １５１ ネ
ットワーク １６１ 入力装置 ２０１ バス制御部 ２０５ 三角形描画処理部
２０７ 幾何演算部 ２０９ ピクセルカラー処理部 ２１１ Ｚバッファ ２１３ フレーム・バッファ ３００，７００ 輪郭描画用モデル取得部 ３０５，７０５ 輪郭描画用モデル配置用マトリックス
設定部 ３１０，７１０ 輪郭描画用モデル処理部 ３１５，７１５ かすれ表現テクスチャ・マッピング部 ３３０，４３０，７３０，８３０ ピクセル処理部 ３３３，４３３，７３３，８３３ 明度比較部 ３３７，４３７，７３７，８３７ 隠面消去処理部 ３６０，４６０ 頂点変換及び光源計算部 ３６５，４６５ 明度計算部 ３７０ 描画用色計
算部 ３７５，４７５ 明度範囲テーブル ３８０，４８０
明度範囲設定部 ４７０ 描画用色格納部 ３５０，４５０，７５０，８５０ 輪郭描画用モデル描
画部 ３９０，４９０，７９０，８９０ 立体モデル描画部

フロントページの続き (56)参考文献 特開2000−251094（ＪＰ，Ａ) 特開2001−84394（ＪＰ，Ａ) 特開2001−79261（ＪＰ，Ａ) 特開2001−70634（ＪＰ，Ａ) 特開2000−172880（ＪＰ，Ａ) Ｒ．Ｒａｓｋａｒ，Ｉｍａｇｅ Ｐｒ ｅｃｉｓｉｏｎ Ｓｉｌｈｏｕｅｔｔｅ Ｅｄｇｅｓ，Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ 1999 ｓｙｍｐｏｓｉ ｕｍ ｏｎ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ３Ｄ ｇｒａｐｈｉｃｓ，米国，ＡＣ Ｍ，1999年４月26日，135−140 ノンフォトリアル・レンダリングの世 界，日経ＣＧ，日本，日経ＢＰ，1998年 ５月８日，Ｎｏ．140，110−149 中嶋正之，アニメとコンピュータ，情 報処理，日本，情報処理学会，1998年７ 月15日，ｖｏｌ．39，Ｎｏ．７，613 ｈｔｔｐ：／／ｈｏｍｅｐａｇｅ１. ｎｉｆｔｙ．ｃｏｍ／ｋａｎｅｋｏ／ａ ｎｉｂｏｄｙ．ｈｔｍ，平成13年６月12 日現在 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｒｅｄ３ｄ. ｃｏｍ／ｃｗｒ／ｎｐｒ／，平成13年６ 月12日現在 金子満，３次元ＣＧ画像のふちどり線 発生アルゴリズムについて，1994年電子 情報通信学会秋季大会，日本，電子情報 通信学会，1994年９月５日，Ｖｏｌ. 39，Ｎｏ．６，245 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/50 200 G06T 15/70 G06T 15/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
   ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
   デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
   を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
   する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
   点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
   算する第４ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
   に基づいて、前記第４ステップで計算された前記ポリゴ
   ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
   ５ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
   的な明度が割り当てられており、前記第５ステップで計
   算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
   てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
   と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
   布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
   ゴンを描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
2. 【請求項２】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
   ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
   デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
   置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
   る第３ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
   に基づいて、前記第３ステップで計算された前記ポリゴ
   ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
   ４ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
   的な明度が割り当てられており、前記第４ステップで計
   算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
   てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
   と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
   布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
   ゴンを描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
   て表を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
   描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
3. 【請求項３】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
   記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して裏
   を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
   する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
   点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
   算する第４ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
   に基づいて、前記第４ステップで計算された前記ポリゴ
   ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
   ５ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
   的な明度が割り当てられており、前記第５ステップで計
   算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
   てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
   と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
   布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
   ゴンを描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
4. 【請求項４】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
   記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
   置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
   る第３ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
   に基づいて、前記第３ステップで計算された前記ポリゴ
   ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
   ４ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
   的な明度が割り当てられており、前記第４ステップで計
   算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
   てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
   と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
   布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
   ゴンを描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
   て裏を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
   描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
5. 【請求項５】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
   ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
   デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
   を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
   する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
   点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
   算する第４ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
   度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
   つ明度レベルを選択する第５ステップと、 前記第５ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
   ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
   づき、前記第４ステップで計算された前記ポリゴンが描
   画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
   当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
   ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
   れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
   予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
   画素を描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
6. 【請求項６】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
   ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
   デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
   置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
   る第３ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
   度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
   つ明度レベルを選択する第４ステップと、 前記第４ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
   ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
   づき、前記第３ステップで計算された前記ポリゴンが描
   画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
   当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
   ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
   れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
   予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
   画素を描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
   て表を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
   描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
7. 【請求項７】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
   記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して裏
   を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
   する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
   点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
   算する第４ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
   度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
   つ明度レベルを選択する第５ステップと、 前記第５ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
   ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
   づき、前記第４ステップで計算された前記ポリゴンが描
   画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
   当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
   ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
   れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
   予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
   画素を描画する第６ステップと、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
8. 【請求項８】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするレンダリング方法であって、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
   記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
   置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
   る第３ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
   度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
   つ明度レベルを選択する第４ステップと、 前記第４ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
   ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
   づき、前記第３ステップで計算された前記ポリゴンが描
   画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
   当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
   ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
   れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
   予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
   画素を描画する第５ステップと、前記輪郭描画用モデル
   のうち前記所与の視点位置に対して裏を向けているポリ
   ゴンのみを予め定められた配色で描画する第６ステップ
   と、 を含むことを特徴とするレンダリング方法。
9. 【請求項９】仮想空間内に配置され且つ表現する物体の
   外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデル
   をレンダリングするプログラムを格納した、コンピュー
   タ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
   ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
   デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
   を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
   を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
   する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
   点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
   算する第４ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
   に基づいて、前記第４ステップで計算された前記ポリゴ
   ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
   ５ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
   的な明度が割り当てられており、前記第５ステップで計
   算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
   てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
   と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
   布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
   ゴンを描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
   る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
10. 【請求項１０】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
    ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
    デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
    置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
    る第３ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
    に基づいて、前記第３ステップで計算された前記ポリゴ
    ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
    ４ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
    的な明度が割り当てられており、前記第４ステップで計
    算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
    てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
    と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
    布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
    ゴンを描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
    て表を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
    描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
11. 【請求項１１】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
    記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して裏
    を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
    する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
    点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
    算する第４ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
    に基づいて、前記第４ステップで計算された前記ポリゴ
    ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
    ５ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
    的な明度が割り当てられており、前記第５ステップで計
    算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
    てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
    と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
    布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
    ゴンを描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
12. 【請求項１２】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
    記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
    置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
    る第３ステップと、 前記ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度
    に基づいて、前記第３ステップで計算された前記ポリゴ
    ンが描画されるべき領域の第１の明度分布を計算する第
    ４ステップと、 明度が一定の範囲でレベル分けされ且つ各レベルに代表
    的な明度が割り当てられており、前記第４ステップで計
    算された前記第１の明度分布を明度のレベル毎に割り当
    てられた前記代表的な明度に置き換えた第２の明度分布
    と、前記ポリゴンに予め設定された色とに基づいて色分
    布を生成して記憶装置に格納し、前記色分布で前記ポリ
    ゴンを描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
    て裏を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
    描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
13. 【請求項１３】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
    ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
    デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して表
    を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
    する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
    点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
    算する第４ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
    度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
    つ明度レベルを選択する第５ステップと、 前記第５ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
    ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
    づき、前記第４ステップで計算された前記ポリゴンが描
    画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
    当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
    ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
    れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
    予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
    画素を描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
14. 【請求項１４】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応し且つ前記立体モデルの各ポリゴ
    ンに対応するポリゴンの表裏が反転された輪郭描画用モ
    デルを取得し、記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
    置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
    る第３ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
    度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
    つ明度レベルを選択する第４ステップと、 前記第４ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
    ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
    づき、前記第３ステップで計算された前記ポリゴンが描
    画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
    当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
    ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
    れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
    予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
    画素を描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
    て表を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
    描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
15. 【請求項１５】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
    記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち所与の視点位置に対して裏
    を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で描画
    する第３ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、前記所与の視
    点位置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計
    算する第４ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
    度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
    つ明度レベルを選択する第５ステップと、 前記第５ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
    ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
    づき、前記第４ステップで計算された前記ポリゴンが描
    画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
    当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
    ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
    れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
    予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
    画素を描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。
16. 【請求項１６】仮想空間内に配置され且つ表現する物体
    の外側を表とする複数のポリゴンで構成された立体モデ
    ルをレンダリングするプログラムを格納した、コンピュ
    ータ読み取り可能な記録媒体であって、 前記プログラムは、前記コンピュータに、 前記立体モデルに対応する輪郭描画用モデルを取得し、
    記憶装置に格納する第１ステップと、 前記立体モデルを包含する位置に前記輪郭描画用モデル
    を配置する第２ステップと、 前記立体モデルを構成するポリゴン毎に、所与の視点位
    置に従って前記ポリゴンが描画されるべき領域を計算す
    る第３ステップと、 明度は一定の範囲でレベル分けされており、各々基準明
    度が予め対応づけられた複数の明度レベルから、一つず
    つ明度レベルを選択する第４ステップと、 前記第４ステップで明度レベルが選択される毎に、前記
    ポリゴンの各頂点に対して予め設定されている明度に基
    づき、前記第３ステップで計算された前記ポリゴンが描
    画されるべき領域の各画素位置における明度を計算し、
    当該各画素位置における明度が前記選択された明度レベ
    ルに対応する明度の範囲内である場合のみ、前記選択さ
    れた明度レベルに対応する基準明度及び前記ポリゴンに
    予め設定された色に基づく色を記憶装置に格納し、当該
    画素を描画する第５ステップと、 前記輪郭描画用モデルのうち前記所与の視点位置に対し
    て裏を向けているポリゴンのみを予め定められた配色で
    描画する第６ステップと、 を実行させるためのプログラムであることを特徴とす
    る、コンピュータ読み取り可能な記録媒体。