JP3278501B2 - 画像処理装置および方法 - Google Patents
画像処理装置および方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばコンピュータ
グラフィックスのように３次元的な画像を２次元スクリ
ーンに表示するようにする画像処理装置および方法に関
し、特に、いわゆるフォグ（霧）効果により３次元的な
視覚効果を高める技術に関する。
グラフィックスのように３次元的な画像を２次元スクリ
ーンに表示するようにする画像処理装置および方法に関
し、特に、いわゆるフォグ（霧）効果により３次元的な
視覚効果を高める技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】グラフィックコンピュータやゲーム機な
ど、コンピュータグラフィックスを応用した機器では、
３次元の物体や背景を２次元スクリーン上においてリア
ルに表現することが求められる。２次元スクリーン上に
おけるリアルな３次元表現の手法としてはシェーディン
グがよく用いられる。シェーディングは光源の位置や方
向を決め、それによって表現しようとしている物体にど
のような明暗（陰影）ができるかを計算し描画すること
により物体を３次元的（立体的）に見せる手法である。
ど、コンピュータグラフィックスを応用した機器では、
３次元の物体や背景を２次元スクリーン上においてリア
ルに表現することが求められる。２次元スクリーン上に
おけるリアルな３次元表現の手法としてはシェーディン
グがよく用いられる。シェーディングは光源の位置や方
向を決め、それによって表現しようとしている物体にど
のような明暗（陰影）ができるかを計算し描画すること
により物体を３次元的（立体的）に見せる手法である。
【０００３】図７はシェーディングの原理を説明するも
のである。ここでは簡単のため平行光源によるシェーデ
ィングについて説明する。また、光源や物体は輝度だけ
を持ち、色については考えないものとする。
のである。ここでは簡単のため平行光源によるシェーデ
ィングについて説明する。また、光源や物体は輝度だけ
を持ち、色については考えないものとする。
【０００４】平行光源１の場合、光源の位置は与えられ
ず、方向と強さだけを持つ。物体２の点での陰影の強さ
を計算するには、その点での物体表面の法線ベクトルＶ
Ｉと光源の方向と強さを表わす光源ベクトルＶＬの内積
をとり、陰影の強さとする。このとき負の値は０に置き
換える。
ず、方向と強さだけを持つ。物体２の点での陰影の強さ
を計算するには、その点での物体表面の法線ベクトルＶ
Ｉと光源の方向と強さを表わす光源ベクトルＶＬの内積
をとり、陰影の強さとする。このとき負の値は０に置き
換える。
【０００５】このように、シェーディングによる陰影は
物体の形や向きによって決まるため、物体が空間のどこ
にあっても同じような陰影が付く。そのためシェーディ
ングだけでは、どこまでも澄み渡った宇宙空間のような
ものを表現できるが、現実の地球上の風景を表現しにく
い。それは現実の地球上の風景には大気による光の減衰
があるため、図８に示すように、遠くにあるものほどぼ
んやりと見えるからである。
物体の形や向きによって決まるため、物体が空間のどこ
にあっても同じような陰影が付く。そのためシェーディ
ングだけでは、どこまでも澄み渡った宇宙空間のような
ものを表現できるが、現実の地球上の風景を表現しにく
い。それは現実の地球上の風景には大気による光の減衰
があるため、図８に示すように、遠くにあるものほどぼ
んやりと見えるからである。
【０００６】そこで、コンピュータグラフィックスで
も、視点から物体までの距離を使って、物体の明るさと
大気の明るさを混合（ブレンディング）し、遠くのもの
ほどぼんやり見えるようにすることがある。図９はこの
方法の一つを説明するものである。
も、視点から物体までの距離を使って、物体の明るさと
大気の明るさを混合（ブレンディング）し、遠くのもの
ほどぼんやり見えるようにすることがある。図９はこの
方法の一つを説明するものである。
【０００７】まず、大気により物体が完全に見えなくな
る地点Ｐmax と、大気の影響が現れない地点Ｐmin を決
め、これらの地点までの視点からの距離を、それぞれＺ
max、Ｚmin と決める。次に視点から物体の位置Ｐｚま
での距離をＺ（奥行き情報）とする。物体の明るさをＬ
０、大気の明るさ（暗さ）をＬ１とすると、視点から見
た物体の明るさＬは、 Ｌ＝Ｌ０×（Ｚmax −Ｚ）／（Ｚmax −Ｚmin ） ＋Ｌ１×（Ｚ−Ｚmin ）／（Ｚmax −Ｚmin ） （式１−１） により求められる。すなわち、これは、物体の明るさＬ
０と大気の明るさＬ１を線形に内挿する方法である。
る地点Ｐmax と、大気の影響が現れない地点Ｐmin を決
め、これらの地点までの視点からの距離を、それぞれＺ
max、Ｚmin と決める。次に視点から物体の位置Ｐｚま
での距離をＺ（奥行き情報）とする。物体の明るさをＬ
０、大気の明るさ（暗さ）をＬ１とすると、視点から見
た物体の明るさＬは、 Ｌ＝Ｌ０×（Ｚmax −Ｚ）／（Ｚmax −Ｚmin ） ＋Ｌ１×（Ｚ−Ｚmin ）／（Ｚmax −Ｚmin ） （式１−１） により求められる。すなわち、これは、物体の明るさＬ
０と大気の明るさＬ１を線形に内挿する方法である。
【０００８】図９は、この場合の内挿関数（混合係数の
関数） ＩＬ（Ｚ）＝（Ｚ−Ｚmin ）／（Ｚmax −Ｚmin ） （式１−２） を表わすグラフであり、視点（Ｚ＝０）からＺmin まで
は０、Ｚmax から無限遠までは１にクリッピングされ
る。
関数） ＩＬ（Ｚ）＝（Ｚ−Ｚmin ）／（Ｚmax −Ｚmin ） （式１−２） を表わすグラフであり、視点（Ｚ＝０）からＺmin まで
は０、Ｚmax から無限遠までは１にクリッピングされ
る。
【０００９】このような線形関数による内挿による混合
係数によっても遠近感は得られるが、実際の大気による
光の減衰すなわちフォグ効果を考えると次のようなこと
がわかる。
係数によっても遠近感は得られるが、実際の大気による
光の減衰すなわちフォグ効果を考えると次のようなこと
がわかる。
【００１０】フォグ効果は、細かい水滴が空間を覆って
遠くの景色がぼやける現象である。これを物理的に考え
てみると、物体が距離Ｚから、わずかな距離ｄＺだけ、
少し遠ざかると、その距離間には水滴の細かい粒がある
から、その分、物体は水滴に覆い隠される。
遠くの景色がぼやける現象である。これを物理的に考え
てみると、物体が距離Ｚから、わずかな距離ｄＺだけ、
少し遠ざかると、その距離間には水滴の細かい粒がある
から、その分、物体は水滴に覆い隠される。
【００１１】今、物体の距離Ｚの位置における輝度をＬ
とする。水滴が空中に浮かんでいる割合をａ（ａ＜1.0
）とすれば、わずかな距離ｄＺだけ遠ざかる間に物体
の輝度は少し減少して、（１−ａ・ｄＺ）×Ｌ
（式２）になる。
とする。水滴が空中に浮かんでいる割合をａ（ａ＜1.0
）とすれば、わずかな距離ｄＺだけ遠ざかる間に物体
の輝度は少し減少して、（１−ａ・ｄＺ）×Ｌ
（式２）になる。
【００１２】また、水滴自身の輝度をＬ１とすれば、逆
に水滴の輝度は、 ａ・ｄＺ・Ｌ１ （式３） だけ加わるから、視点からの距離Ｚ＋ｄＺの位置の物体
の輝度（Ｌ＋ｄＬ）は結局、 Ｌ＋ｄＬ＝（１−ａ・ｄＺ）Ｌ＋ａ・ｄＺ・Ｌ１ （式４） になる。これをＺ＝０のときＬ＝Ｌ０という条件のもと
に解くと、 Ｌ＝（Ｌ０−Ｌ１）×exp （−ａ・Ｚ）＋Ｌ１ （式５） Ｌ＝Ｌ０×exp （−ａ・Ｚ）＋Ｌ１×（１−exp （−ａ・Ｚ）） （式 ６） となる。これは、Ｚ＝０で元の輝度Ｌ０に、Ｚ＝∞でＬ
１に、それぞれ漸近する指数関数である。図１０は、指
数関数｛１−exp （−ａ・Ｚ）｝を示すグラフである。
に水滴の輝度は、 ａ・ｄＺ・Ｌ１ （式３） だけ加わるから、視点からの距離Ｚ＋ｄＺの位置の物体
の輝度（Ｌ＋ｄＬ）は結局、 Ｌ＋ｄＬ＝（１−ａ・ｄＺ）Ｌ＋ａ・ｄＺ・Ｌ１ （式４） になる。これをＺ＝０のときＬ＝Ｌ０という条件のもと
に解くと、 Ｌ＝（Ｌ０−Ｌ１）×exp （−ａ・Ｚ）＋Ｌ１ （式５） Ｌ＝Ｌ０×exp （−ａ・Ｚ）＋Ｌ１×（１−exp （−ａ・Ｚ）） （式 ６） となる。これは、Ｚ＝０で元の輝度Ｌ０に、Ｚ＝∞でＬ
１に、それぞれ漸近する指数関数である。図１０は、指
数関数｛１−exp （−ａ・Ｚ）｝を示すグラフである。
【００１３】ここで、線形な内挿の場合と同様に、Ｚma
x 、Ｚmin を設定し、式６を少し修正して、次の式７の
ようにすると、内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）は、図１１のグラ
フのようになる。
x 、Ｚmin を設定し、式６を少し修正して、次の式７の
ようにすると、内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）は、図１１のグラ
フのようになる。
【００１４】 Ｌ＝Ｌ０×（１−ＩＮＬ（Ｚ））＋Ｌ１×ＩＮＬ（Ｚ） ＩＮＬ（Ｚ）＝（１−exp （−ａ（Ｚ−Ｚmin ））） ÷（１−exp （−ａ（Ｚmax −Ｚmin ））） （式７）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】図９と図１１との比較
から明らかなように、線形な内挿では現実のフォグ効果
から遠く異なり、現実感に乏しい。現実感のあるフォグ
効果を得るためには（式７）で与えられる非線形な内挿
による混合係数を用いればよいが、式７の計算には指数
演算が必要であり、時間がかかり、ゲーム機などの簡易
システムでは困難であった。
から明らかなように、線形な内挿では現実のフォグ効果
から遠く異なり、現実感に乏しい。現実感のあるフォグ
効果を得るためには（式７）で与えられる非線形な内挿
による混合係数を用いればよいが、式７の計算には指数
演算が必要であり、時間がかかり、ゲーム機などの簡易
システムでは困難であった。
【００１６】この発明は、以上の点にかんがみ、式７と
同様の非線形な内挿を高速に行ない、現実感のあるフォ
グ効果を得ることができる画像処理装置および方法を提
供することを目的とするものである。
同様の非線形な内挿を高速に行ない、現実感のあるフォ
グ効果を得ることができる画像処理装置および方法を提
供することを目的とするものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の発明者らは、内挿関数として、指数関数の
替わりに双曲線関数を用いることに想到した。よって、
上記課題を解決する本発明の第1の画像処理装置は、３
次元空間内に定義された仮想物体をフォグ効果を施され
た２次元画像に変換する画像処理装置であって、メモリ
に記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、前記仮想物
体の明るさとを読み込んで、３次元空間内における視点
から前記仮想物体までの距離に応じたフォグの明るさの
変化を示す双曲線関数からなる内挿関数を求めるととも
に、視点から前記仮想物体までの距離に応じた前記２次
元画像における前記仮想物体の明るさを、前記内挿関数
から求めた混合係数を用いて求める演算手段を備えるこ
とを特徴とする。また、上記課題を解決する本発明の第
2の画像処理装置は、３次元空間内に定義された仮想物
体をフォグ効果を施された２次元画像に変換する画像処
理装置であって、メモリに記憶された前記仮想物体の奥
行き情報と、前記仮想物体の色とを読み込んで、３次元
空間内における視点から前記仮想物体までの距離に応じ
たフォグの色の変化を示す双曲線関数からなる内挿関数
を求めるとともに、視点から前記仮想物体までの距離に
応じた前記２次元画像における前記仮想物体の色を、前
記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める演算手段
とを備えることを特徴とする。上記第2の画像処理装置
において内挿関数を、フォグの色を構成する三原色それ
ぞれについて設定し、三原色それぞれについて物体の色
とフォグの色との混合を行うこともできる。上記第１、
2の画像処理装置において、演算手段として、前記仮想
物体を２次元画像に変換する透視変換を行う割り算器を
用いることもできる。また、上記課題を解決する本発明
の第３の画像処理装置は、メモリと、ジェオメトリプロ
セッサとを備え、３次元画像データから、２次元スクリ
ーン上の表示画像データを生成する画像処理装置であっ
て、前記ジェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶
された３次元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各
頂点座標の輝度および３次元空間内における大気の明る
さに関するデータを読み込むとともに、前記ポリゴンの
頂点座標を前記２次元スクリーン上に透視変換する処理
と、前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線
関数からなる内挿関数を求める処理と、前記ポリゴンの
各頂点座標の輝度と、大気の明るさとを、前記内挿関数
から求められる混合係数で混合し、その結果で前記ポリ
ゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる処理とを実行し
て、前記表示画像データにフォグ効果を施すことを特徴
とする。さらに、上記課題を解決する本発明の第４の画
像処理装置は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理装置であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶された３次
元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各頂点座標の
色および３次元空間内における大気の色に関するデータ
を読み込むとともに、前記ポリゴンの頂点座標を前記２
次元スクリーン上に透視変換する処理と、前記ポリゴン
の頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数からなる内挿
関数を求める処理と、前記ポリゴンの各頂点座標の色
と、大気の色とを、前記内挿関数から求められる混合係
数で混合し、その結果で前記ポリゴンの各頂点座標の色
を置き換える処理とを実行して、前記表示画像データに
フォグ効果を施すことを特徴とする。上記第３、４の画
像処理装置において、前記ジェオメトリプロセッサが割
り算器を備えており、その割り算器が前記透視変換処理
と、前記内挿関数を求める処理とを実行する、ものであ
ってもよい。すなわち、透視変換用の割り算器に上記双
曲線関数からなる内挿関数を用いた混合係数の計算を行
わせることにより、より高速にフォグ効果の計算が行え
るようになる。また、この割り算器が、IHL(Z)=(K/Z)+c
の式で表される前記双曲線関数IHL(Z)（但し、Kは０よ
り小さい定数、ｃは定数）を用いて前記内挿関数を求め
るようにすることもできる。すなわち、上記透視変換の
際に実行される計算（割り算）の結果を使用して、より
高速にフォグ効果の計算が行えるようになる。より具体
的には、上記計算の結果をその後の計算に流用可能なよ
うに上記双曲線関数の形態を設定することにより、より
高速にフォグ効果の計算が行えるようになる。
め、本発明の発明者らは、内挿関数として、指数関数の
替わりに双曲線関数を用いることに想到した。よって、
上記課題を解決する本発明の第1の画像処理装置は、３
次元空間内に定義された仮想物体をフォグ効果を施され
た２次元画像に変換する画像処理装置であって、メモリ
に記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、前記仮想物
体の明るさとを読み込んで、３次元空間内における視点
から前記仮想物体までの距離に応じたフォグの明るさの
変化を示す双曲線関数からなる内挿関数を求めるととも
に、視点から前記仮想物体までの距離に応じた前記２次
元画像における前記仮想物体の明るさを、前記内挿関数
から求めた混合係数を用いて求める演算手段を備えるこ
とを特徴とする。また、上記課題を解決する本発明の第
2の画像処理装置は、３次元空間内に定義された仮想物
体をフォグ効果を施された２次元画像に変換する画像処
理装置であって、メモリに記憶された前記仮想物体の奥
行き情報と、前記仮想物体の色とを読み込んで、３次元
空間内における視点から前記仮想物体までの距離に応じ
たフォグの色の変化を示す双曲線関数からなる内挿関数
を求めるとともに、視点から前記仮想物体までの距離に
応じた前記２次元画像における前記仮想物体の色を、前
記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める演算手段
とを備えることを特徴とする。上記第2の画像処理装置
において内挿関数を、フォグの色を構成する三原色それ
ぞれについて設定し、三原色それぞれについて物体の色
とフォグの色との混合を行うこともできる。上記第１、
2の画像処理装置において、演算手段として、前記仮想
物体を２次元画像に変換する透視変換を行う割り算器を
用いることもできる。また、上記課題を解決する本発明
の第３の画像処理装置は、メモリと、ジェオメトリプロ
セッサとを備え、３次元画像データから、２次元スクリ
ーン上の表示画像データを生成する画像処理装置であっ
て、前記ジェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶
された３次元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各
頂点座標の輝度および３次元空間内における大気の明る
さに関するデータを読み込むとともに、前記ポリゴンの
頂点座標を前記２次元スクリーン上に透視変換する処理
と、前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線
関数からなる内挿関数を求める処理と、前記ポリゴンの
各頂点座標の輝度と、大気の明るさとを、前記内挿関数
から求められる混合係数で混合し、その結果で前記ポリ
ゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる処理とを実行し
て、前記表示画像データにフォグ効果を施すことを特徴
とする。さらに、上記課題を解決する本発明の第４の画
像処理装置は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理装置であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶された３次
元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各頂点座標の
色および３次元空間内における大気の色に関するデータ
を読み込むとともに、前記ポリゴンの頂点座標を前記２
次元スクリーン上に透視変換する処理と、前記ポリゴン
の頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数からなる内挿
関数を求める処理と、前記ポリゴンの各頂点座標の色
と、大気の色とを、前記内挿関数から求められる混合係
数で混合し、その結果で前記ポリゴンの各頂点座標の色
を置き換える処理とを実行して、前記表示画像データに
フォグ効果を施すことを特徴とする。上記第３、４の画
像処理装置において、前記ジェオメトリプロセッサが割
り算器を備えており、その割り算器が前記透視変換処理
と、前記内挿関数を求める処理とを実行する、ものであ
ってもよい。すなわち、透視変換用の割り算器に上記双
曲線関数からなる内挿関数を用いた混合係数の計算を行
わせることにより、より高速にフォグ効果の計算が行え
るようになる。また、この割り算器が、IHL(Z)=(K/Z)+c
の式で表される前記双曲線関数IHL(Z)（但し、Kは０よ
り小さい定数、ｃは定数）を用いて前記内挿関数を求め
るようにすることもできる。すなわち、上記透視変換の
際に実行される計算（割り算）の結果を使用して、より
高速にフォグ効果の計算が行えるようになる。より具体
的には、上記計算の結果をその後の計算に流用可能なよ
うに上記双曲線関数の形態を設定することにより、より
高速にフォグ効果の計算が行えるようになる。
【００１８】つぎに、上記課題を解決する本発明の第1
の画像処理方法は、メモリおよび演算手段を備えた画像
処理装置における、３次元空間内に定義された仮想物体
を２次元画像に変換する画像処理方法であって、前記演
算手段が、前記メモリに記憶された前記仮想物体の奥行
き情報と、前記仮想物体の明るさとを読み込む処理と、
３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの明るさの変化を示す双曲線関数からな
る内挿関数を求める処理と、視点から前記仮想物体まで
の距離に応じた２次元画像における前記仮想物体の明る
さを、前記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める
処理とを実行することにより２次元画像にフォグ効果を
施すことを特徴とする。また、上記課題を解決する本発
明の第２の画像処理方法は、メモリおよび演算手段を備
えた画像処理装置における、３次元空間内に定義された
仮想物体を２次元画像に変換する画像処理方法であっ
て、前記演算手段が、前記メモリに記憶された前記仮想
物体の奥行き情報と、前記仮想物体の色とを読み込む処
理と、３次元空間内における視点から前記仮想物体まで
の距離に応じたフォグの色の変化を示す双曲線関数から
なる内挿関数を求める処理と、視点から前記仮想物体ま
での距離に応じた２次元画像における前記仮想物体の色
を、前記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める処
理とを実行することにより２次元画像にフォグ効果を施
すことを特徴とする。この場合、内挿関数を、フォグの
色を構成する三原色それぞれについて設定し、三原色そ
れぞれについて物体の色とフォグの色との混合を行うこ
とにすることもできる。上記第1、２の画像処理方法に
おいて、演算手段が、仮想物体を２次元画像に変換する
透視変換処理を行う割り算器を含むとともに、その割り
算器が内挿関数を求める処理を実行するようにしてもよ
い。次に、上記課題を解決する本発明の第３の画像処理
方法は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを備えた
画像処理装置において、３次元画像データから、２次元
スクリーン上の表示画像データを生成する画像処理方法
であって、前記ジェオメトリプロセッサが、前記メモリ
に記憶された３次元の物体を構成するポリゴンの頂点座
標、各頂点座標の輝度および３次元空間内における大気
の明るさに関するデータを読み込む処理と、前記ポリゴ
ンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透視変換する
処理と、前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双
曲線関数からなる内挿関数を求める処理と、前記ポリゴ
ンの各頂点座標の輝度と、大気の明るさとを、前記内挿
関数から求められる混合係数で混合し、その結果で前記
ポリゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる処理とを実行
して、前記表示画像データにフォグ効果を施すことを特
徴とする。また、上記課題を解決する本発明の第４の画
像処理方法は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理方法であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶された３次
元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各頂点座標の
色および３次元空間内における大気の色に関するデータ
を読み込む処理と、前記ポリゴンの頂点座標を前記２次
元スクリーン上に透視変換する処理と、前記ポリゴンの
頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数からなる内挿関
数を求める処理と、前記ポリゴンの各頂点座標の色と、
大気の色とを、前記内挿関数から求められる混合係数で
混合し、その結果で前記ポリゴンの各頂点座標の色を置
き換える処理とを実行して、前記表示画像データにフォ
グ効果を施すことを特徴とする。上記第３、４の画像処
理方法において、透視変換処理と、内挿関数を求める処
理とを、ジェオメトリプロセッサに内蔵された割り算器
によって実行させることもできる。すなわち、透視変換
用の割り算器に上記双曲線関数からなる内挿関数を用い
た混合係数の計算を行わせることにより、より高速にフ
ォグ効果の計算が行えるようになる。また、この割り算
器が、IHL(Z)=(K/Z)+cの式で表される前記双曲線関数IH
L(Z)（但し、Kは０より小さい定数、ｃは定数）を用い
て前記内挿関数を求めるようにすることもできる。すな
わち、上記透視変換の際に実行される計算（割り算）の
結果を、その後の計算に使用することにより、より高速
にフォグ効果の計算が行えるようになる。より具体的に
は、上記計算の結果をその後の計算に流用可能なように
上記双曲線関数の形態を設定することにより、より高速
にフォグ効果の計算が行えるようになる。
の画像処理方法は、メモリおよび演算手段を備えた画像
処理装置における、３次元空間内に定義された仮想物体
を２次元画像に変換する画像処理方法であって、前記演
算手段が、前記メモリに記憶された前記仮想物体の奥行
き情報と、前記仮想物体の明るさとを読み込む処理と、
３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの明るさの変化を示す双曲線関数からな
る内挿関数を求める処理と、視点から前記仮想物体まで
の距離に応じた２次元画像における前記仮想物体の明る
さを、前記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める
処理とを実行することにより２次元画像にフォグ効果を
施すことを特徴とする。また、上記課題を解決する本発
明の第２の画像処理方法は、メモリおよび演算手段を備
えた画像処理装置における、３次元空間内に定義された
仮想物体を２次元画像に変換する画像処理方法であっ
て、前記演算手段が、前記メモリに記憶された前記仮想
物体の奥行き情報と、前記仮想物体の色とを読み込む処
理と、３次元空間内における視点から前記仮想物体まで
の距離に応じたフォグの色の変化を示す双曲線関数から
なる内挿関数を求める処理と、視点から前記仮想物体ま
での距離に応じた２次元画像における前記仮想物体の色
を、前記内挿関数から求めた混合係数を用いて求める処
理とを実行することにより２次元画像にフォグ効果を施
すことを特徴とする。この場合、内挿関数を、フォグの
色を構成する三原色それぞれについて設定し、三原色そ
れぞれについて物体の色とフォグの色との混合を行うこ
とにすることもできる。上記第1、２の画像処理方法に
おいて、演算手段が、仮想物体を２次元画像に変換する
透視変換処理を行う割り算器を含むとともに、その割り
算器が内挿関数を求める処理を実行するようにしてもよ
い。次に、上記課題を解決する本発明の第３の画像処理
方法は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを備えた
画像処理装置において、３次元画像データから、２次元
スクリーン上の表示画像データを生成する画像処理方法
であって、前記ジェオメトリプロセッサが、前記メモリ
に記憶された３次元の物体を構成するポリゴンの頂点座
標、各頂点座標の輝度および３次元空間内における大気
の明るさに関するデータを読み込む処理と、前記ポリゴ
ンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透視変換する
処理と、前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双
曲線関数からなる内挿関数を求める処理と、前記ポリゴ
ンの各頂点座標の輝度と、大気の明るさとを、前記内挿
関数から求められる混合係数で混合し、その結果で前記
ポリゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる処理とを実行
して、前記表示画像データにフォグ効果を施すことを特
徴とする。また、上記課題を解決する本発明の第４の画
像処理方法は、メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理方法であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、前記メモリに記憶された３次
元の物体を構成するポリゴンの頂点座標、各頂点座標の
色および３次元空間内における大気の色に関するデータ
を読み込む処理と、前記ポリゴンの頂点座標を前記２次
元スクリーン上に透視変換する処理と、前記ポリゴンの
頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数からなる内挿関
数を求める処理と、前記ポリゴンの各頂点座標の色と、
大気の色とを、前記内挿関数から求められる混合係数で
混合し、その結果で前記ポリゴンの各頂点座標の色を置
き換える処理とを実行して、前記表示画像データにフォ
グ効果を施すことを特徴とする。上記第３、４の画像処
理方法において、透視変換処理と、内挿関数を求める処
理とを、ジェオメトリプロセッサに内蔵された割り算器
によって実行させることもできる。すなわち、透視変換
用の割り算器に上記双曲線関数からなる内挿関数を用い
た混合係数の計算を行わせることにより、より高速にフ
ォグ効果の計算が行えるようになる。また、この割り算
器が、IHL(Z)=(K/Z)+cの式で表される前記双曲線関数IH
L(Z)（但し、Kは０より小さい定数、ｃは定数）を用い
て前記内挿関数を求めるようにすることもできる。すな
わち、上記透視変換の際に実行される計算（割り算）の
結果を、その後の計算に使用することにより、より高速
にフォグ効果の計算が行えるようになる。より具体的に
は、上記計算の結果をその後の計算に流用可能なように
上記双曲線関数の形態を設定することにより、より高速
にフォグ効果の計算が行えるようになる。
【００１９】
【作用】図２は、−１／Ｚの双曲線関数のグラフのＺ＞
０の部分である。この図２から明らかなように、これ
は、式７の内挿関数（指数関数）のグラフ（図１１）と
同様に、上に凸な関数であることがわかる。この図２の
関数を、図３に示すように、Ｚ方向にｂ、Ｚ方向と直交
する方向にｃだけ平行移動することにより、前述の式７
と同様のＺmax 、Ｚmin を設定するようにすると、次式
のような内挿関数ＩＧＬ（Ｚ）をつくることができる。
０の部分である。この図２から明らかなように、これ
は、式７の内挿関数（指数関数）のグラフ（図１１）と
同様に、上に凸な関数であることがわかる。この図２の
関数を、図３に示すように、Ｚ方向にｂ、Ｚ方向と直交
する方向にｃだけ平行移動することにより、前述の式７
と同様のＺmax 、Ｚmin を設定するようにすると、次式
のような内挿関数ＩＧＬ（Ｚ）をつくることができる。
【００２０】 Ｌ＝Ｌ０×（１−ＩＧＬ（Ｚ））＋Ｌ１×ＩＧＬ（Ｚ） （式８−１） ＩＧＬ（Ｚ）＝Ｋ／（Ｚ＋ｂ）＋ｃ （Ｋ＜０） （式８−２） この内挿関数ＩＧＬ（Ｚ）に、Ｚ＝Ｚmax 、Ｚ＝Ｚmin
を代入すると、 ＩＧＬ（Ｚmin ）＝Ｋ／（Ｚmin ＋ｂ）＋ｃ＝０ （式８−３） ＩＧＬ（Ｚmax ）＝Ｋ／（Ｚmax ＋ｂ）＋ｃ＝１．０ （式８−４） が得られる。式（８−３）、式（８−４）は、ｂ、ｃに
ついて２次方程式となるが、平行移動量の少ないｂを選
ぶと次のように解ける。
を代入すると、 ＩＧＬ（Ｚmin ）＝Ｋ／（Ｚmin ＋ｂ）＋ｃ＝０ （式８−３） ＩＧＬ（Ｚmax ）＝Ｋ／（Ｚmax ＋ｂ）＋ｃ＝１．０ （式８−４） が得られる。式（８−３）、式（８−４）は、ｂ、ｃに
ついて２次方程式となるが、平行移動量の少ないｂを選
ぶと次のように解ける。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】 ここで、Ｋはグラフの曲率を変えるパラメータである。
【００２３】図３と図１１を比較すれば明らかなよう
に、内挿関数ＩＧＬ（Ｚ）のグラフは、正確なフォグ効
果の内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）のグラフとよく似ており、式
８−２が式７の近似になっていることがわかる。したが
って、内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）の代わりに内挿関数ＩＧＬ
（Ｚ）を用いることにより、表示画像について、現実の
フォグ効果に近似した効果を得ることができる。
に、内挿関数ＩＧＬ（Ｚ）のグラフは、正確なフォグ効
果の内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）のグラフとよく似ており、式
８−２が式７の近似になっていることがわかる。したが
って、内挿関数ＩＮＬ（Ｚ）の代わりに内挿関数ＩＧＬ
（Ｚ）を用いることにより、表示画像について、現実の
フォグ効果に近似した効果を得ることができる。
【００２４】ところで、この発明が対象とする３次元の
コンピュータグラフィックスでは、物体の描画に際し
て、物体を３次元空間から２次元スクリーン画面上に透
視変換するため、物体についての３次元座標を視点から
の距離Ｚで割り算する必要があり、Ｚによる割り算を高
速に実行する機能を備えたものが多い。
コンピュータグラフィックスでは、物体の描画に際し
て、物体を３次元空間から２次元スクリーン画面上に透
視変換するため、物体についての３次元座標を視点から
の距離Ｚで割り算する必要があり、Ｚによる割り算を高
速に実行する機能を備えたものが多い。
【００２５】上述の双曲線関数は、距離Ｚで割り算を行
うものであるので、この発明では、透視変換のための割
り算機能を流用して、上述のような非線形なフォグ計算
を近似的に行ない、現実感のあるフォグ効果をハードウ
エア規模を増すことなく高速に実現できる。
うものであるので、この発明では、透視変換のための割
り算機能を流用して、上述のような非線形なフォグ計算
を近似的に行ない、現実感のあるフォグ効果をハードウ
エア規模を増すことなく高速に実現できる。
【００２６】
【実施例】以下、この発明のよる画像表示方法の一実施
例を図を参照しながら説明する。図４は、この発明の一
実施例を実行するためのシステムの一例を示すブロック
図である。このブロック図では、この発明が主として対
象とするグラフィックコンピュータやゲーム機のうち、
３次元のコンピュータグラフィックスを実行し、描画を
行なう部分だけを示している。
例を図を参照しながら説明する。図４は、この発明の一
実施例を実行するためのシステムの一例を示すブロック
図である。このブロック図では、この発明が主として対
象とするグラフィックコンピュータやゲーム機のうち、
３次元のコンピュータグラフィックスを実行し、描画を
行なう部分だけを示している。
【００２７】図４の説明に先立ち、３次元のコンピュー
タグラフィックスによる画像描画処理の概要を説明す
る。コンピュータグラフィックスでは、描画しようとす
る物体は小さな基本図形（ポリゴン（多角形））に分割
され、そのポリゴンの形、位置、向き、色、模様などが
画像を決めるポリゴンデータとして与えられる。ポリゴ
ンの形、位置、向きは、その頂点の座標で決まる。
タグラフィックスによる画像描画処理の概要を説明す
る。コンピュータグラフィックスでは、描画しようとす
る物体は小さな基本図形（ポリゴン（多角形））に分割
され、そのポリゴンの形、位置、向き、色、模様などが
画像を決めるポリゴンデータとして与えられる。ポリゴ
ンの形、位置、向きは、その頂点の座標で決まる。
【００２８】画像描画処理としては、先ず、例えばメモ
リや記録媒体に蓄えられている描画データを読み込み、
その描画データから物体を構成する小ポリゴンの頂点座
標と輝度データを得る。次に、例えば所定の入力手段か
ら入力された視点位置の情報を元に、当該視点に正対す
るスクリーンを仮想して、小ポリゴンの頂点座標を、そ
のスクリーン上の座標に変換する。
リや記録媒体に蓄えられている描画データを読み込み、
その描画データから物体を構成する小ポリゴンの頂点座
標と輝度データを得る。次に、例えば所定の入力手段か
ら入力された視点位置の情報を元に、当該視点に正対す
るスクリーンを仮想して、小ポリゴンの頂点座標を、そ
のスクリーン上の座標に変換する。
【００２９】この頂点座標の座標変換は、視点を基準に
した物体の向きに変換のための３次元座標変換の処理
と、上記のスクリーンに対して視点からの物体までの距
離Ｚに応じた透視変換（２次元座標変換）とを行う。３
次元座標変換は、座標変換マトリクスを用いて行い、透
視変換は、頂点の奥行き情報（Ｚ座標情報）を用いた割
り算演算により行うものである。
した物体の向きに変換のための３次元座標変換の処理
と、上記のスクリーンに対して視点からの物体までの距
離Ｚに応じた透視変換（２次元座標変換）とを行う。３
次元座標変換は、座標変換マトリクスを用いて行い、透
視変換は、頂点の奥行き情報（Ｚ座標情報）を用いた割
り算演算により行うものである。
【００３０】次式１０−１、式１０−２は透視変換で実
行される計算である。ここでＸ、Ｙは、３次元座標変換
後の３次元空間のＸ座標、Ｙ座標であり、ｈは視点から
スクリーンまでの距離、ＳＸ、ＳＹはスクリーン上のＸ
座標、Ｙ座標である。
行される計算である。ここでＸ、Ｙは、３次元座標変換
後の３次元空間のＸ座標、Ｙ座標であり、ｈは視点から
スクリーンまでの距離、ＳＸ、ＳＹはスクリーン上のＸ
座標、Ｙ座標である。
【００３１】 ＳＸ＝Ｘ×ｈ／Ｚ （式１０−１） ＳＹ＝Ｙ×ｈ／Ｚ （式１０−２） そして、得られた変換後の頂点座標データに従ってビデ
オＲＡＭ上にポリゴンの描画を、与えられた輝度値によ
り行う。このときに、フォグ効果の処理を行う場合に
は、上述の内挿関数を用いて小ポリゴンの輝度値を置き
換える。
オＲＡＭ上にポリゴンの描画を、与えられた輝度値によ
り行う。このときに、フォグ効果の処理を行う場合に
は、上述の内挿関数を用いて小ポリゴンの輝度値を置き
換える。
【００３２】図４は、以上の処理を高速に行う画像処理
システムの構成となっている。この図４のシステムにお
いては、システムバス１１に対して、ＣＰＵ１２、メイ
ンメモリ１３、ジェオメトリプロセッサ１４、ラスター
プロセッサ１５が接続され、ラスタープロセッサ１５に
対してビデオＲＡＭ１６が接続される。そして、ビデオ
ＲＡＭ１６から読み出されたデジタルビデオ信号がＤ／
Ａコンバータによりアナログビデオ信号に変換され、表
示モニター装置に供給されて、その画面に表示される。
システムの構成となっている。この図４のシステムにお
いては、システムバス１１に対して、ＣＰＵ１２、メイ
ンメモリ１３、ジェオメトリプロセッサ１４、ラスター
プロセッサ１５が接続され、ラスタープロセッサ１５に
対してビデオＲＡＭ１６が接続される。そして、ビデオ
ＲＡＭ１６から読み出されたデジタルビデオ信号がＤ／
Ａコンバータによりアナログビデオ信号に変換され、表
示モニター装置に供給されて、その画面に表示される。
【００３３】ＣＰＵ１２は、システム全体のコントロー
ルやシステムバス１１を介してのブロック間のデータ転
送を行なう。メインメモリ１３には、プログラムやデー
タが格納される。ジェオメトリプロセッサ１４は、与え
られたプログラムやデータから描画される画像を決める
座標計算や画素値（輝度や色）の計算を行なう。ラスタ
ープロセッサ１５は、ジェオメトリプロセッサでの計算
結果を使ってビデオＲＡＭ１６に描画を行なう。
ルやシステムバス１１を介してのブロック間のデータ転
送を行なう。メインメモリ１３には、プログラムやデー
タが格納される。ジェオメトリプロセッサ１４は、与え
られたプログラムやデータから描画される画像を決める
座標計算や画素値（輝度や色）の計算を行なう。ラスタ
ープロセッサ１５は、ジェオメトリプロセッサでの計算
結果を使ってビデオＲＡＭ１６に描画を行なう。
【００３４】図５はジェオメトリプロセッサ１４の構成
例を詳細に表わしたもので、ジェオメトリプロセッサ１
４は、座標変換や画素値計算をするための積和演算器２
１と、割り算器２２とを備えて構成される。割り算器２
２は、この例では、透視変換とフォグ効果の内挿計算の
ために用いられる。
例を詳細に表わしたもので、ジェオメトリプロセッサ１
４は、座標変換や画素値計算をするための積和演算器２
１と、割り算器２２とを備えて構成される。割り算器２
２は、この例では、透視変換とフォグ効果の内挿計算の
ために用いられる。
【００３５】図１は、この発明による画像表示方法に従
ってフォグ効果を計算する手順の一例を示すフローチャ
ートである。ここでは、座標変換や画素値変換や透視変
換を行なう手順についても示している。
ってフォグ効果を計算する手順の一例を示すフローチャ
ートである。ここでは、座標変換や画素値変換や透視変
換を行なう手順についても示している。
【００３６】［ステップＳ１］先ず、ＣＰＵ１２は、メ
インメモリ１３のプログラムとデータに従い、３次元空
間における物体を構成する小ポリゴンの頂点座標と輝度
を、ジェオメトリプロセッサ１４の積和演算器２１によ
り計算する。
インメモリ１３のプログラムとデータに従い、３次元空
間における物体を構成する小ポリゴンの頂点座標と輝度
を、ジェオメトリプロセッサ１４の積和演算器２１によ
り計算する。
【００３７】［ステップＳ２］次に、ステップＳ２で
は、ジェオメトリプロセッサ１４は、その割り算器２２
を使用して、前述の式１０−１、式１０−２の演算を行
って、小ポリゴンの頂点の３次元座標から透視変換を行
ない、スクリーン座標を求める。
は、ジェオメトリプロセッサ１４は、その割り算器２２
を使用して、前述の式１０−１、式１０−２の演算を行
って、小ポリゴンの頂点の３次元座標から透視変換を行
ない、スクリーン座標を求める。
【００３８】［ステップＳ３］小ポリゴンの頂点の３次
元座標のうちのＺ座標から、前述の式８−２に従って内
挿関数ＩＧＬ（Ｚ）を求める。その際、ジェオメトリプ
ロセッサ１４は、透視変換用の割り算器２２を用いて内
挿関数ＩＧＬ（Ｚ）を計算する。
元座標のうちのＺ座標から、前述の式８−２に従って内
挿関数ＩＧＬ（Ｚ）を求める。その際、ジェオメトリプ
ロセッサ１４は、透視変換用の割り算器２２を用いて内
挿関数ＩＧＬ（Ｚ）を計算する。
【００３９】［ステップＳ４］視点から見た物体の明る
さＬを、式８−１に従ってジェオメトリプロセッサ１４
で計算する。そして、その計算結果の明るさＬで小ポリ
ゴンの輝度を置き換え、フォグ効果を生成する。
さＬを、式８−１に従ってジェオメトリプロセッサ１４
で計算する。そして、その計算結果の明るさＬで小ポリ
ゴンの輝度を置き換え、フォグ効果を生成する。
【００４０】［ステップＳ５］物体を構成する全ての小
ポリゴンについて、ステップＳ１からステップＳ４を繰
り返す。
ポリゴンについて、ステップＳ１からステップＳ４を繰
り返す。
【００４１】次に、図６はこの発明による画像表示方法
の別の実施例を示すフローチャートである。
の別の実施例を示すフローチャートである。
【００４２】この例は、式８−２における定数ｂが０で
ある場合、すなわちＺmax だけが指定される場合であ
る。式８−１〜式８−４は、それぞれ Ｌ＝Ｌ０×（１−ＩＨＬ（Ｚ））＋Ｌ１×ＩＨＬ（Ｚ） （式１１−１） ＩＨＬ（Ｚ）＝Ｋ／Ｚ＋ｃ （式１１−２） ＩＨＬ（Ｚmax ）＝Ｋ／Ｚmax ＋ｃ＝１．０ （式１１−３） ｃ＝Ｚmax −Ｋ （式１１−４） となる。
ある場合、すなわちＺmax だけが指定される場合であ
る。式８−１〜式８−４は、それぞれ Ｌ＝Ｌ０×（１−ＩＨＬ（Ｚ））＋Ｌ１×ＩＨＬ（Ｚ） （式１１−１） ＩＨＬ（Ｚ）＝Ｋ／Ｚ＋ｃ （式１１−２） ＩＨＬ（Ｚmax ）＝Ｋ／Ｚmax ＋ｃ＝１．０ （式１１−３） ｃ＝Ｚmax −Ｋ （式１１−４） となる。
【００４３】ここで、 ＩＨＬ（Ｚ）＝Ｋ／Ｚ＋ｃ＝（Ｋ／ｈ）×（ｈ／Ｚ）＋
ｃ である。したがって、この場合は透視変換用の割り算機
能が使用できるだけでなく、透視変換の際の計算結果
（ｈ／Ｚ）を使用して、より高速にフォグ効果の計算が
行なえる。
ｃ である。したがって、この場合は透視変換用の割り算機
能が使用できるだけでなく、透視変換の際の計算結果
（ｈ／Ｚ）を使用して、より高速にフォグ効果の計算が
行なえる。
【００４４】この図６の例で、図１の例と異なるのは、
ステップＳ３がステップＳ３´に変わるだけである。ス
テップＳ３´では、小ポリゴンの頂点の３次元座標のう
ちのＺ座標から式１１に従って内挿関数ＩＨＬ（Ｚ）を
求める。その際、透視変換の際の割り算結果を用いて内
挿関数ＩＨＬ（Ｚ）が計算される。
ステップＳ３がステップＳ３´に変わるだけである。ス
テップＳ３´では、小ポリゴンの頂点の３次元座標のう
ちのＺ座標から式１１に従って内挿関数ＩＨＬ（Ｚ）を
求める。その際、透視変換の際の割り算結果を用いて内
挿関数ＩＨＬ（Ｚ）が計算される。
【００４５】なお、以上の説明では、説明の簡単のた
め、輝度のみについて説明したが、カラー表示の場合に
は、物体の色と、フォグの色とを混合することにより、
フォグ効果を得るようにすることができる。その場合に
は、例えば、物体の色とフォグの色は、それぞれ３原色
で構成し、各原色情報について、上述の内挿演算を行っ
て表示色を決定するようにすればよい。
め、輝度のみについて説明したが、カラー表示の場合に
は、物体の色と、フォグの色とを混合することにより、
フォグ効果を得るようにすることができる。その場合に
は、例えば、物体の色とフォグの色は、それぞれ３原色
で構成し、各原色情報について、上述の内挿演算を行っ
て表示色を決定するようにすればよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による画
像表示方法によれば、コンピュータグラフィックスによ
る映像の現実感を増す効果のあるフォグ効果のための混
合係数を生成するための内挿関数を、現実のものに正確
に対応する指数関数に代えて、双曲線関数を用いて近似
したことにより、現実の地球上の風景に忠実な非線形の
フォグ効果を、ハードウエア規模を増すことなく高速演
算処理により実現することができる。
像表示方法によれば、コンピュータグラフィックスによ
る映像の現実感を増す効果のあるフォグ効果のための混
合係数を生成するための内挿関数を、現実のものに正確
に対応する指数関数に代えて、双曲線関数を用いて近似
したことにより、現実の地球上の風景に忠実な非線形の
フォグ効果を、ハードウエア規模を増すことなく高速演
算処理により実現することができる。
【図１】この発明による画像表示方法の一実施例を説明
するためのフローチャートである。
するためのフローチャートである。
【図２】双曲線関数のグラフの例の一部を示す図であ
る。
る。
【図３】この発明に使用する双曲線関数による内挿関数
のグラフの例を示す図である。
のグラフの例を示す図である。
【図４】この発明の一実施例を実行するシステムの構成
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図５】図４のシステムの一部分の構成例を示す図であ
る。
る。
【図６】この発明による画像表示方法の他の実施例を説
明するためのフローチャートである。
明するためのフローチャートである。
【図７】シェーディングを説明する図である。
【図８】フォグ効果を説明する図である。
【図９】線形な内挿関数のグラフの例を示す図である。
【図１０】指数関数のグラフの例を示す図である。
【図１１】指数関数による内挿関数のグラフの例を示す
図である。
図である。
１１ システムバス １２ ＣＰＵ １３ メインメモリ １４ ジェオメトリプロセッサ １５ ラスタープロセッサ ２１ 積和演算器 ２２ 割り算器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−220783（ＪＰ，Ａ) ＵＰＳＴＩＬＬ Ｓ，実践ＣＧへの誘 い ＲｅｎｄｅｒＭａｎ Ｉｎｔｅｒｆ ａｃｅから学ぶコンピュータ・グラフィ ックスの世界，日本，共立出版，1991年 ３月27日，341−342 ＯｐｅｎＧＬ ＡＲＢ，ＯｐｅｎＧＬ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｎｕａｌ （日本語版），日本，アジソン・ウェス レイ・パブリッシャーズ・ジャパン, 1993年11月15日，127−129，原著初版発 行 1992年11月 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G06T 15/00 100 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (15)
- 【請求項１】 ３次元空間内に定義された仮想物体をフ
ォグ効果を施された２次元画像に変換する画像処理装置
であって、 メモリに記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、前記
仮想物体の明るさとを読み込んで、 ３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの明るさの変化を示す双曲線関数からな
る内挿関数を求めるとともに、 視点から前記仮想物体までの距離に応じた前記２次元画
像における前記仮想物体の明るさを、前記内挿関数から
求めた混合係数を用いて求める演算手段を備える画像処
理装置。 - 【請求項２】 ３次元空間内に定義された仮想物体をフ
ォグ効果を施された２次元画像に変換する画像処理装置
であって、 メモリに記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、前記
仮想物体の色とを読み込んで、 ３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの色の変化を示す双曲線関数からなる内
挿関数を求めるとともに、 視点から前記仮想物体までの距離に応じた前記２次元画
像における前記仮想物体の色を、前記内挿関数から求め
た混合係数を用いて求める演算手段とを備える画像処理
装置。 - 【請求項３】 前記内挿関数は前記仮想物体および前記
フォグの色を構成する三原色それぞれについて設定さ
れ、前記演算手段は三原色それぞれについて設定された
内挿関数に基づいて計算を行う請求項２記載の画像処理
装置。 - 【請求項４】 前記演算手段は、前記仮想物体を２次元
画像に変換する透視変換を行う割り算器である、請求項
１、２または３記載の画像処理装置。 - 【請求項５】 メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理装置であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、 前記メモリに記憶された３次元の物体を構成するポリゴ
ンの頂点座標、各頂点座標の輝度および３次元空間内に
おける大気の明るさに関するデータを読み込むととも
に、 前記ポリゴンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透
視変換する処理と、 前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数
からなる内挿関数を求める処理と、 前記ポリゴンの各頂点座標の輝度と、大気の明るさと
を、前記内挿関数から求められる混合係数で混合し、そ
の結果で前記ポリゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる
処理とを実行して、前記表示画像データにフォグ効果を
施す画像処理装置。 - 【請求項６】 メモリと、ジェオメトリプロセッサとを
備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の表
示画像データを生成する画像処理装置であって、前記ジ
ェオメトリプロセッサが、 前記メモリに記憶された３次元の物体を構成するポリゴ
ンの頂点座標、各頂点座標の色および３次元空間内にお
ける大気の色に関するデータを読み込むとともに、 前記ポリゴンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透
視変換する処理と、 前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数
からなる内挿関数を求める処理と、 前記ポリゴンの各頂点座標の色と、大気の色とを、前記
内挿関数から求められる混合係数で混合し、その結果で
前記ポリゴンの各頂点座標の色を置き換える処理とを実
行して、前記表示画像データにフォグ効果を施す画像処
理装置。 - 【請求項７】 前記ジェオメトリプロセッサは割り算器
を含み、 前記割り算器は、前記透視変換処理と、前記内挿関数を
求める処理とを実行する、請求項５または６記載の画像
処理装置。 - 【請求項８】 前記割り算器は、 IHL(Z)=(K/Z)+c の式で表される前記双曲線関数IHL(Z)（但し、Kは０よ
り小さい定数、ｃは定数）を用いて前記内挿関数を求め
る請求項７に記載の画像処理装置。 - 【請求項９】メモリおよび演算手段を備えた画像処理装
置における、３次元空間内に定義された仮想物体を２次
元画像に変換する画像処理方法であって、前記演算手段
が、 前記メモリに記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、
前記仮想物体の明るさとを読み込む処理と、 ３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの明るさの変化を示す双曲線関数からな
る内挿関数を求める処理と、 視点から前記仮想物体までの距離に応じた２次元画像に
おける前記仮想物体の明るさを、前記内挿関数から求め
た混合係数を用いて求める処理とを実行することにより
２次元画像にフォグ効果を施す画像処理方法。 - 【請求項１０】メモリおよび演算手段を備えた画像処理
装置における、３次元空間内に定義された仮想物体を２
次元画像に変換する画像処理方法であって、前記演算手
段が、 前記メモリに記憶された前記仮想物体の奥行き情報と、
前記仮想物体の色とを読み込む処理と、 ３次元空間内における視点から前記仮想物体までの距離
に応じたフォグの色の変化を示す双曲線関数からなる内
挿関数を求める処理と、 視点から前記仮想物体までの距離に応じた２次元画像に
おける前記仮想物体の色を、前記内挿関数から求めた混
合係数を用いて求める処理とを実行することにより２次
元画像にフォグ効果を施す画像処理方法。 - 【請求項１１】 前記演算手段は、前記仮想物体を２次
元画像に変換する透視変換処理を行う割り算器を含み、
前記割り算器が前記内挿関数を求める処理を実行する請
求項９または１０記載の画像処理方法。 - 【請求項１２】 メモリと、ジェオメトリプロセッサと
を備えた画像処理装置において、３次元画像データか
ら、２次元スクリーン上の表示画像データを生成する画
像処理方法であって、前記ジェオメトリプロセッサが、 前記メモリに記憶された３次元の物体を構成するポリゴ
ンの頂点座標、各頂点座標の輝度および３次元空間内に
おける大気の明るさに関するデータを読み込む処理と、 前記ポリゴンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透
視変換する処理と、 前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数
からなる内挿関数を求める処理と、 前記ポリゴンの各頂点座標の輝度と、大気の明るさと
を、前記内挿関数から求められる混合係数で混合し、そ
の結果で前記ポリゴンの各頂点座標の輝度を置きかえる
処理とを実行して、前記表示画像データにフォグ効果を
施す画像処理方法。 - 【請求項１３】 メモリと、ジェオメトリプロセッサと
を備え、３次元画像データから、２次元スクリーン上の
表示画像データを生成する画像処理方法であって、前記
ジェオメトリプロセッサが、 前記メモリに記憶された３次元の物体を構成するポリゴ
ンの頂点座標、各頂点座標の色および３次元空間内にお
ける大気の色に関するデータを読み込む処理と、 前記ポリゴンの頂点座標を前記２次元スクリーン上に透
視変換する処理と、 前記ポリゴンの頂点座標のうちのＺ座標から双曲線関数
からなる内挿関数を求める処理と、 前記ポリゴンの各頂点座標の色と、大気の色とを、前記
内挿関数から求められる混合係数で混合し、その結果で
前記ポリゴンの各頂点座標の色を置き換える処理とを実
行して、前記表示画像データにフォグ効果を施す画像処
理方法。 - 【請求項１４】 前記透視変換処理と、前記内挿関数を
求める処理とは、前記ジェオメトリプロセッサに内蔵さ
れた割り算器によって実行される、請求項１２または１
３記載の画像処理方法。 - 【請求項１５】 前記割り算器は、 IHL(Z)=(K/Z)+c の式で表される前記双曲線関数IHL(Z)（但し、Kは０よ
り小さい定数、ｃは定数）を用いて前記内挿関数を求め
る請求項１４に記載の画像処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19191593A JP3278501B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 画像処理装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19191593A JP3278501B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 画像処理装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0721407A JPH0721407A (ja) | 1995-01-24 |
| JP3278501B2 true JP3278501B2 (ja) | 2002-04-30 |
Family
ID=16282566
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19191593A Expired - Lifetime JP3278501B2 (ja) | 1993-07-06 | 1993-07-06 | 画像処理装置および方法 |
Country Status (1)
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| JP (1) | JP3278501B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
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-
1993
- 1993-07-06 JP JP19191593A patent/JP3278501B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
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|---|
| ＯｐｅｎＧＬ ＡＲＢ，ＯｐｅｎＧＬ Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ Ｍａｎｕａｌ（日本語版），日本，アジソン・ウェスレイ・パブリッシャーズ・ジャパン，１９９３年１１月１５日，１２７−１２９，原著初版発行 １９９２年１１月 |
| ＵＰＳＴＩＬＬ Ｓ，実践ＣＧへの誘い ＲｅｎｄｅｒＭａｎ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅから学ぶコンピュータ・グラフィックスの世界，日本，共立出版，１９９１年 ３月２７日，３４１−３４２ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0721407A (ja) | 1995-01-24 |
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