JP3469225B2 - ３次元モデルに照明効果を施す方法、描画装置および記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータグラ
フィックスに係り、特に、オブジェクトに対してリアル
タイムに照明効果を施す技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年のハードウェアの性能向上に伴い、
家庭用エンタテインメント装置においても、３次元コン
ピュータグラフィックス（３次元ＣＧ）をリアルタイム
に描画して、３次元ＣＧアニメーションを実現すること
が可能になってきている。３次元ＣＧアニメーションを
利用することで、リアルで迫力のある映像が得ることが
できる。このため、３次元ＣＧアニメーションは、特に
ビデオゲームの分野で多用されている。

【０００３】リアルタイム３次元ＣＧを用いたゲームに
おいて、例えば、あるオブジェクトにスポットライト等
の照明効果を表現したい場合がある。従来、このような
場合には、円錐の半透明のオブジェクトを用いて表現し
ている。すなわち、円錐オブジェクトの頂点を光源の位
置とし、照明効果を施すオブジェクト上に円錐オブジェ
クトの底面とが一致するように円錐オブジェクトの大き
さを調整する。そして、半透明の円錐オブジェクトを、
照明効果を施すオブジェクトに重ねて描画することによ
り、スポットライトの照明効果を表現している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この表現方法
では、照明効果を施すオブジェクトの表面に凹凸がある
場合にも一律に平面的な照明効果が施されてしまう、途
中に光を遮蔽するものがあって、影になるべき部分にも
光が当たってしまう、円錐オブジェクトの境界線がはっ
きり出てしまう等の問題が生じ、不自然な照明効果にな
ってしまう場合がある。

【０００５】本発明の課題は、３次元モデルとして表現
されたオブジェクトの表面の任意の場所に、照明効果を
施す技術を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、ピクセルの不透明率を用いて半透
明描画処理を行なう描画装置における、仮想空間内に配
置された３次元オブジェクトに照明効果を施す方法であ
って、仮想光源からの光を表す３次元モデルであって、
不透明率を表す情報と対応付けられた複数の３次元モデ
ルを、仮想空間内に、内外関係を保って配置する段階
と、各ピクセルの不透明率をクリアする段階と、モデル
とオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画面側に
現れる領域に対応するピクセルの不透明率を、当該モデ
ルに対応付けられた不透明率に設定する処理を、外側の
モデルから内側のモデルに対して順番に行なう段階と、
モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
面と反対側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率
を、当該モデルの一つ外側のモデルに対応付けられた不
透明率に設定する処理（ただし、一番外側のモデルは、
クリアした値に設定する）を、内側のモデルから外側の
モデルに対して順番に行なう段階と、設定された不透明
率を用いてオブジェクトを描画する段階とを備えること
を特徴とする照明効果を施す方法が提供される。

【０００７】このとき、各モデルは頂角の異なる円錐形
とし、各モデルの頂点の位置は、仮想光源の位置と一致
し、各モデルの中心線は、仮想光源の光軸と一致するよ
うに配置することができる。

【０００８】また、不透明率を表す情報は、外側のモデ
ルを０％として、内側のモデルに向って、不透明率が大
きくなるように対応付けるようにすることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の実施形態について、図面
を参照して詳細に説明する。

【００１０】まず、本発明を実施可能なエンタテインメ
ント装置１０のハードウェア構成について図１を参照し
て説明する。ただし、本発明を実施可能な装置はエンタ
テインメント装置に限られない。本発明は、パーソナル
コンピュータ、グラフィックス専用コンピュータ等の種
々の情報処理装置において実施することができる。

【００１１】本図において、エンタテインメント装置１
０は、メインＣＰＵ１００と、グラフィックスプロセッ
サ（グラフィックスプロセッサ）１１０と、Ｉ／Ｏプロ
セッサ（ＩＯＰ）１２０と、ＣＤ／ＤＶＤデコーダ１３
０と、サウンド再生処理プロセッサ（ＳＰＵ）１４０
と、サウンドバッファ１４１と、ＯＳ−ＲＯＭ１５０
と、メインメモリ１６０と、ＩＯＰメモリ１７０とを備
える。

【００１２】そして、メインＣＰＵ１００とグラフィッ
クスプロセッサ１１０とは、専用バス１０１によって接
続されている。また、メインＣＰＵ１００とＩＯＰ１２
０とは、バス１０２によって接続されている。また、Ｉ
ＯＰ１２０とＣＤ／ＤＶＤデコーダ１３０とＳＰＵ１４
０とＯＳ−ＲＯＭ１５０とは、バス１０３に接続されて
いる。

【００１３】メインＣＰＵ１００には、メインメモリ１
６０が接続され、ＩＯＰ１２０には、ＩＯＰメモリ１７
０が接続されている。さらに、ＩＯＰ１２０には、コン
トローラ（ＰＡＤ）１８０が接続される。

【００１４】メインＣＰＵ１００は、ＯＳ−ＲＯＭ１５
０に格納されたプログラム、あるいは、ＣＤ／ＤＶＤ−
ＲＯＭ等からメインメモリ１６０に転送されたプログラ
ムを実行することによって、所定の処理を行う。

【００１５】グラフィックスプロセッサ１１０は、詳細
な機能については後述するが、本エンタテインメント装
置のレンダリング機能を受け持つ描画プロセッサであ
り、メインＣＰＵ１００からの指示に従って、描画処理
を行う。

【００１６】ＩＯＰ１２０は、メインＣＰＵ１００と、
周辺装置、例えばＣＤ／ＤＶＤ読み出し部１３０、ＳＰ
Ｕ１４０等との間のデータのやり取りを制御する入出力
用サブ・プロセッサである。

【００１７】ＣＤ／ＤＶＤデコーダ１３０は、ＣＤ／Ｄ
ＶＤドライブに装着されたＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍからデータを読み出し、メインメモリ１６０に設けら
れたバッファ領域１６１への転送を行う。

【００１８】ＳＰＵ１４０は、サウンドバッファ１４１
に格納された圧縮波形データ等を、メインＣＰＵ１００
等からの発音命令に基づいて、所定のサンプリング周波
数で再生する。

【００１９】ＯＳ−ＲＯＭ１５０は、起動時にメインＣ
ＰＵ１００およびＩＯＰ１２０が実行するプログラム等
が格納されている不揮発性メモリである。

【００２０】メインメモリ１６０は、メインＣＰＵ１０
０の主記憶装置であり、メインＣＰＵ１００が実行する
命令、および、メインＣＰＵ１００が利用するデータ等
が格納される。またメインメモリ１６０には、ＣＤ−Ｒ
ＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ等の記録媒体から読み出されたデ
ータを一時的に格納するバッファ領域が設けられてい
る。

【００２１】ＩＯＰメモリ１７０は、ＩＯＰ１２０の主
記憶装置であり、ＩＯＰ１２０が実行する命令、およ
び、メインＣＰＵ１００が利用するデータ等が格納され
る。

【００２２】コントローラ（ＰＡＤ）１８０は、操作者
の指示を受付けるインタフェースである。

【００２３】図２は、グラフィックスプロセッサ１１０
の内部構成を示す図である。同図に示すように、グラフ
ィックスプロセッサ１１０は、ホストインタフェース部
２００と、描画機能ブロック２１０と、ローカルメモリ
２２０と、ＣＲＴＣ部２３０とを備える。

【００２４】ホストインタフェース部２００は、メイン
ＣＰＵ１００との間でデータのやり取りを行なうための
インタフェース部である。

【００２５】描画機能ブロック２１０は、メインＣＰＵ
１００からの指示に基いて、レンダリング処理を行なう
理論回路部である。描画機能ブロック２１０は、ディジ
タル・ディファレンシャル・アナライザ（ＤＤＡ）とピ
クセル・エンジンをそれぞれ１６個備え、６４ビット
（色情報３２ビット、Ｚ値３２ビット）の画素データ
を、最大１６個並列処理する。ＤＤＡは、メインＣＰＵ
１００から受け取った頂点情報を基に、ＲＧＢ値、Ｚ
値、テクスチャ値などを計算する。これらのデータを基
に、ピクセルエンジンは、テクスチャマッピング、αブ
レンディング、シャドウボリューム等の処理を行って最
終的なピクセル・データを作成する。

【００２６】ローカルメモリ２２０は、描画機能ブロッ
ク２１０によって生成されたピクセル・データ、メイン
ＣＰＵ１００から転送されたテクスチャ・データ等を格
納する。

【００２７】ＣＲＴＣ部２３０は、指定された出力フォ
ーマット（ＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＶＥＳＡフォーマット
等）にしたがって、ローカルメモリ２２０のフレームバ
ッファ領域（図３参照）の内容を映像信号として出力す
る。

【００２８】図３は、ローカルメモリ２２０の構成を示
す図である。同図に示すように、ローカルメモリ２２０
は、フレームバッファ領域２５０と、Ｚバッファ領域２
６０と、テクスチャバッファ領域２７０と、テクスチャ
ＣＬＵＴ２８０とを有する。

【００２９】フレームバッファ領域２５０およびＺバッ
ファ領域２７０は、描画対象領域である。フレームバッ
ファ領域２５０は、描画結果のピクセルを格納する。Ｚ
バッファ領域２７０は、描画結果のＺ値を格納する。

【００３０】テクスチャバッファ領域２７０は、テクス
チャのイメージデータを格納し、テクスチャＣＬＵＴ領
域２８０は、テクスチャがインデックスカラーの場合に
使用するカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）を格
納する。

【００３１】なお、領域２５０〜２８０は、所定の制御
レジスタに適当な値を設定することで、ローカルメモリ
２２０上の任意のアドレスに任意の順序で自由に配置す
ることができる。

【００３２】図４は、エンタテインメント装置１０の使
用状態を説明する図である。本図において、エンタテイ
ンメント装置本体１１のコネクタ部１２にコントローラ
（ＰＡＤ）１８０が接続される。また、エンタテインメ
ント装置本体１１の画像音声出力端子１３には、画像音
声出力用ケーブル１４が接続される。このケーブル１４
の他端にはテレビ受信装置等の画像音声出力装置１５が
接続される。エンタテインメント装置の操作者は、コン
トローラ（ＰＡＤ）１８０を用いて操作を指示する。エ
ンタテインメント装置１０は、コントローラ１８０を介
して、操作者からの指示を受け付け、この指示に対応し
た画像データと音声データを、画像音声出力装置１５に
出力する。そして、画像音声出力装置１５が画像と音声
とを出力する。

【００３３】次に、以上のような構成を有するエンタテ
インメント装置１０によって実行される３Ｄモデルの描
画処理について説明する。アプリケーションは、必要に
応じて、ＣＤ／ＤＶＤに格納している３Ｄモデルに基い
て、画像の描画を行なう。

【００３４】まず、本描画方法を実現するために利用す
る描画機能について説明する。本描画方法では、グラフ
ィックスプロセッサ１１０とメインＣＰＵとにより実現
することができるαブレンディング機能と、描画領域生
成機能とを利用する。

【００３５】αブレンディング機能とは、メインＣＰＵ
１００からの指示にしたがって生成されたピクセルのア
ルファ値またはフレームバッファ領域２５０に格納され
ているアルファ値にしたがって、生成されたピクセルの
ＲＧＢ値と、フレームバッファ領域２５０に格納されて
いるＲＧＢ値とのブレンディング（混合）を行なって、
画像を描画する機能をいう。なお、アルファ値は、不透
明率をあらわし、本実施形態ではアルファ値は０％から
１００％の間で設定されるものとする。また、このアル
ファ値は、ＲＧＢ値とともにピクセルごとに設定するこ
とができる。このため、アルファ値を調節することで、
例えば、画像の明るさを部分的に変更することができ
る。

【００３６】次に、描画領域作成機能について説明す
る。本実施例では描画領域の作成法として、シャドウボ
リューム法とよばれる手法を用いる。シャドウボリュー
ム法は、光源からの光に関して、他のオブジェクトから
影響を受ける領域を求めるものである。

【００３７】グラフィックスプロセッサ１１０のフレー
ムバッファ領域２５０には、フレーム内のピクセル毎に
書き込みを許すか禁止するかを指定することができるデ
ータ領域がある。ここでは、この領域をＳバッファと称
し、Ｓバッファの値が１のピクセルは書き込みを許し、
Ｓバッファの値が０のピクセルは書き込みを禁止するも
のとする。

【００３８】図５は、シャドウボリューム法について説
明するための図である。ここでは、図５（ａ）に示した
オブジェクトＡの、面光源により生成される影をオブジ
ェクトＢに描く場合を例に説明する。

【００３９】まず、オブジェクトＡを光源Ｌの方向へ、
平行に水平移動させたオブジェクトＣを作成する（図５
（ｂ））。そして、オブジェクトＡとオブジェクトＣと
で定められる三角柱Ｔを仮定する。この三角柱Ｔの表側
（本図で表から見える側）に対応するＳバッファの値を
１とする。すると図５（ｃ）の斜線に示す領域に対応す
るＳバッファの値が１になる。次に、三角柱Ｔの裏側に
対応するＳバッファの値を０とする。すると、図５
（ｄ）の斜線に示す、オブジェクトＡの影にあたるＧの
部分に対応するＳバッファの値だけが１になる。これに
より、Ｓバッファの値が１の部分を描画領域とすること
ができる。

【００４０】そして、Ｓバッファの値が１である部分
に、例えば、黒の半透明のオブジェクトを書き込むとオ
ブジェクトＡの影をオブジェクトＢ上に描くことができ
る。

【００４１】すなわち、グラフィックスプロセッサ１１
０とメインＣＰＵ１００とにより実現される描画領域生
成機能を用いることにより、オブジェクトを表側から見
たときに見える部分に対応するフレームバッファ領域２
５０の値と、オブジェクトを裏側から見たときに見える
部分に対応するフレームバッファ領域２５０の値を設定
することができる。

【００４２】本描画方法では、これらの機能を利用し
て、３次元グラフィックスを用いたゲームにおける、オ
ブジェクトに対する照明効果を表現する。本発明は、特
にスポットライトのように指向性が強い照明効果を表現
するのに好適である。

【００４３】次に、本描画処理の内容について説明す
る。以降の説明をわかりやすくするために、最初に、本
描画処理の描画結果と、描画方法の概念とを示す。

【００４４】図６（ａ）は、オブジェクト５００上にス
ポットライトの照明効果を施した結果を、光源の位置
（真上）から見たときのイメージを説明する図である。
図６（ｂ）は、同じ結果を、斜め上から見たときのイメ
ージを説明する図である。なお、図６（ｂ）において、
オブジェクト５００の黒い部分（光の当たっていない部
分）の着色は省略している。

【００４５】本図に示すように、本描画処理の描画結果
では、スポットライトの光の当たる範囲の中心部分が最
も明るく、外側に向って徐々に暗くなっている様子が表
現される。本例では、説明のため階調を粗くしている
が、階調数は任意に増やすことができる。階調数を多く
して本描画処理を行うことにより、例えば、周辺付近で
は、あたかも光がボケているような効果を得ることがで
きる。また、オブジェクト５００に凹凸面がある場合で
も、凹凸面に沿って照明効果を描画することができる。
さらに、光源と、オブジェクト５００の間に、光の遮蔽
物が存在している場合には、その部分が影となって描画
される。

【００４６】図７は、図６の描画結果を得るための描画
方法の概念を説明する図である。本図に示すように、本
描画処理では、光源Ｌを頂点とし、光軸に中心線が一致
する、大きさ（頂角）の異なる複数の円錐モデル６００
ａ、６００ｂ、６００ｃ、６００ｄを用いて、各円錐モ
デルが、オブジェクト５００に影響を与える領域を生成
する。そして、それぞれの領域に対し、明るさを設定し
て、描画することによって、照明効果を表現するように
している。

【００４７】なお、本発明が用いるモデルは、大きさの
異なる複数の立体形状であれば、円錐モデルに限られな
い。また、各モデルの位置関係は、内側のモデルが、外
側のモデルからはみ出さないという条件を満たす限り、
各モデルの頂点を光源に一致させなくてもよい。また、
異なる形状のモデルを組合せるようにしてもよい。

【００４８】次に、本描画処理の具体的な内容を説明す
る。本実施例では、図７に示したようなオブジェクト５
００対して、Ｌの位置に、Ｄの方向に向けて、光源であ
るスポットライトを配置したときの照明効果を施す場合
を例に説明する。

【００４９】オブジェクト５００は、すでに描画済み
で、フレームバッファ領域２５０と、Ｚバッファ領域２
６０とに描画データが記録されている。すなわち、本描
画処理は、描画済みのオブジェクトに対して、照明効果
を施すことができる。このため、処理時間を短くするこ
とができ、リアルタイム３次元グラフィックスを用いた
ゲームに効果的に適用することができる。

【００５０】なお、本例では、説明のためオブジェクト
５００は平面としているが、オブジェクト５００は立体
形状でもよい。本発明は、奥行きの情報であるＺ値をＺ
バッファ領域２６０に格納しているオブジェクト５００
に対して処理を行なえる。このため、立体的な任意の形
状のオブジェクト５００に対して、任意の角度からの照
明効果を施すことができる。

【００５１】また、オブジェクト５００には、テクスチ
ャ等の模様が付されていてもよい。この模様もブレンド
されるため、オブジェクト５００の光が当たる部分に
は、付された模様が表現される。

【００５２】本描画処理を実現させるためのプログラム
は、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ／ＤＶＤ−ＲＯＭから、ＣＤ
／ＤＶＤデコーダ１３０を介して、メインメモリ１６０
に格納される。そして、メインＣＰＵ１００が、このプ
ログラムにしたがって動作を行なうことにより、本描画
処理が実行される。

【００５３】本描画処理に必要な情報として、あらかじ
め、モデルの形状と、モデルの個数と、モデルの大きさ
と、モデルの位置関係と、モデルに対応するアルファ値
とを定めておく。これらの情報は、プログラムにおいて
あらかじめ設定しておいてもよいし、ゲーム等の進行状
況に応じて、設定するようにしてもよい。

【００５４】モデル形状は、光源からの光の進み方（広
がり方）を規定する。モデル形状を円錐形状とすれば、
円錐モデルの頂点と光源とを一致させることで、光源か
らある方向に向って光が広がりながら進む様子を表現す
ることができる。これは、スポットライトの照明効果を
表現するのに好適である。モデル形状を球形状とする
と、球モデルの中心と光源とを一致させることで、光源
から全方向に光が広がりながら進む様子を表現すること
ができる。これは、点光源の照明効果を表現するのに好
適である。ただし、モデル形状は、これらに限られな
い。特殊な効果を得るために、例えば、三角錐、楕円
錐、立方体等とすることもできる。また、これらを組み
合わせるようにしてもよい。本実施の形態では、スポッ
トライトの照明効果を例にするため、モデル形状は、円
錐形状とする。

【００５５】モデルの個数は、図６に示した照明効果の
階調数を定める。図６（ａ）において、楕円が４つ設け
られ、内側の円から外側の円に向って徐々に暗くなって
いる。すなわち、４階調で照明効果が表現されている。
すなわち、モデルを４個用いている。もちろんこのモデ
ルは仮想的なもので、実際に存在しているわけではな
い。モデルの個数、すなわち、階調数を増やすことによ
り、例えば、光が減衰する様子を滑らかに表現したり、
変化に富んだ照明効果を表現することができる。

【００５６】そして、モデルの大きさが、同じ明るさで
表される領域の大きさ（外側の境界線）を定める。すな
わち、モデルと、オブジェクト５００との交わる領域
が、同じ明るさで表される領域を定める。モデルの大き
さは、例えば、モデルが円錐形状であれば、その頂角に
よって定めることができる。すなわち、内側の領域に対
応する円錐モデルの頂角は小さく、外側の領域に向っ
て、対応する円錐の頂角を徐々に大きくしていく。ある
いは、各円錐モデルを相似形にして、拡大縮小によって
大きさを変化させるようにしてもよい。また、モデルが
球形状であれば、半径によってモデルの大きさを定める
ことができる。

【００５７】各モデルの位置関係は、内側、すなわち、
小さいモデルが、より大きいモデルの外側にはみ出さな
いように定める。例えば、モデルの形状が円錐形状であ
れば、各モデルの頂点を光源と一致させるような位置関
係とすることができる。

【００５８】モデルの位置関係は、小さいモデルが、よ
り大きいモデルの外側にはみ出さなという条件を満たす
限り、任意であるが、各モデルの中心線に相当する線
が、光源の光軸に一致するような位置関係とすると、よ
り自然な照明効果を表現することができる。なお、各モ
デルの位置関係は、光源の位置から、オブジェクト５０
０の位置までの範囲について有効である。前記の大小関
係も、この範囲内においての大小関係である。

【００５９】図１０は、モデルの形状と大きさと位置関
係を変化させた例を示す説明図である。本図（ａ）は、
大小の円錐形状のモデルを、頂点を一致させずには配置
した例である。本図（ｂ）は、円錐形状と、四角錐形状
のモデルを組合せた例である。本図（ｃ）は、球状のモ
デルを中心を一致させて配置した例である。これらは例
示であり、本発明は、種々の組合せにおいて適用するこ
とができる。

【００６０】モデルに対応するアルファ値は、各モデル
がオブジェクト５００に影響を与える領域のアルファ値
を定める。本例においては、内側から、すなわち、大き
さの小さいモデルから、１００％、７０％、４０％、２
０％としている。これらの値は、任意とすることができ
る。また、本例では中心から外側に向ってα値を小さく
していくことにより、中心の円が最も明るく、外側に向
って徐々に暗くなるようにしている。本発明はこれに限
られず、中心から外側に向って徐々に明るくしたり、ア
ルファ値を不規則に設定して、特殊な効果を得るように
してもよい。

【００６１】上記のあらかじめ定められた情報に基いて
行なわれる本描画処理の手順について図８を参照して説
明する。

【００６２】まず、メインＣＰＵ１００は、フレームバ
ッファ領域２５０のアルファ値を定めるアルファマップ
を作成する処理を行なう（Ｓ１０１）。本処理で、前述
の描画領域生成機能を適用する。ただし、ここでは、フ
レームバッファ領域２５０のピクセル・データにアルフ
ァ値を書き込むものとする。

【００６３】はじめに、フレームバッファ領域２５０の
アルファマップをクリアして、全画面のアルファ値を０
％にする（Ｓ１０１１）。これは、光の当たらない部分
を暗くするためである。もちろん、この処理で設定する
アルファ値は０％に限られず、光の当たらない場所を表
現したいアルファ値を設定することができる。なお、ア
ルファマップを作成する処理においては、フレームバッ
ファ領域２５０内のアルファ値のみを設定し、描画デー
タ、Ｚデータ等、他の値は変化させないものとする。

【００６４】そして、一つのモデルに注目し、オブジェ
クト５００との位置関係から、モデルの表側（画面上で
見える向き）に対応する領域のアルファ値を、モデルに
対応したアルファ値に設定するという処理（Ｓ１０１
２）を、外側の一番大きなモデルから内側の一番小さな
モデルまで順番に繰り返す。

【００６５】本例では、まず、外側のモデルの表側に対
応するフレームバッファ領域２５０のアルファ値を２０
％にする。次に、外側から２番目のモデルの表側に対応
するフレームバッファ領域２５０のアルファ値を４０％
にする。次に、外側から３番目のモデルの表側に対応す
るフレームバッファ領域２５０のアルファ値を７０％に
する。そして、一番内側のモデルの表側に対応するフレ
ームバッファ領域２５０のアルファ値を１００％にす
る。

【００６６】図９（ａ）は、このときのアルファマップ
のイメージを示す模式図である。本図に示すように、ア
ルファマップには、モデルの表側に対応する領域が、モ
デルのごとのアルファ値に区分けされて描画されてい
る。

【００６７】次に、一つのモデルに注目し、オブジェク
ト５００との位置関係から、モデルの裏側に対応する領
域のアルファ値を、一つ外側のモデルに対応したアルフ
ァ値に設定する（一番外側のモデルは、最初にアルファ
マップをクリアした値を設定する。本例の場合は０％）
という処理（Ｓ１０１３）を、内側の一番小さなモデル
から外側の一番大きなモデルまで順番に繰り返す。

【００６８】本例では、まず、一番内側のモデルの裏側
に対応するフレームバッファ領域２５０のアルファ値
を、一つ外側のモデルに対応するアルファ値である７０
％にする。次に、内側から２番目のモデルの裏側に対応
するフレームバッファ領域２５０のアルファ値を、一つ
外側のモデルに対応するアルファ値である４０％にす
る。次に、内側から３番目のモデルの裏側に対応するフ
レームバッファ領域２５０のアルファ値を、一つ外側の
モデルに対応するアルファ値である２０％にする。そし
て、一番外側のモデルの裏側に対応するフレームバッフ
ァ領域２５０のアルファ値を０％にする。

【００６９】この結果、図９（ｂ）に示すようなアルフ
ァマップが作成される。本図に示すように、アルファマ
ップには、それぞれのモデルが、オブジェクト５００と
干渉する部分が、アルファ値に区分けされて描画されて
いる。

【００７０】そして、このアルファマップを利用して、
フレームバッファ領域２５０に記録してあるオブジェク
ト５００を再描画する（Ｓ１０２）ことにより、照明効
果を表現することができる。

【００７１】以上の処理により、３次元オブジェクトの
表面の任意場所に、照明効果を施すことができる。この
処理は、すでに描画されたオブジェクトデータに対して
行なうものであるため、処理時間を短くすることがで
き、３次元ＣＧのリアルタイムレンダリングが可能であ
る。

【００７２】

【発明の効果】上述のように、本発明によれば、３次元
モデルとして表現されたオブジェクトの表面の任意の場
所に、任意の角度からの照明効果を施すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は、本発明を実施可能なエンタテインメント装
置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。

【図２】は、グラフィックスプロセッサ１１０の内部構
成を示す図である。

【図３】は、グラフィックスプロセッサ１１０のローカ
ルメモリ２２０の構成を示す図である。

【図４】は、エンタテインメント装置１０の使用状態を
説明する図である。

【図５】は、シャドウボリューム法について説明するた
めの図である。

【図６】は、本描画処理の描画結果のイメージの一例を
説明する図である。

【図７】は、本描画処理の描画方法の概念を説明する図
である。

【図８】は、本実施例の描画処理の流れを説明するため
のフロー図である。

【図９】は、アルファマップのイメージを示す模式図で
ある。

【図１０】は、モデルの形状と大きさと位置関係を変化
させた例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０…エンタテインメント装置 １１…本体、１３…画像音声出力部、１４…画像音声出
力用ケーブル １５…画像音声出力装置 １００…メインＣＰＵ、１１０…グラフィックスプロセ
ッサ １２０…Ｉ／Ｏプロセッサ、１３０…ＣＤ／ＤＶＤデコ
ーダ １４０…サウンド再生処理プロセッサ、１４１…サウン
ドバッファ １５０…ＯＳ−ＲＯＭ、１６０…メインメモリ、１７０
…ＩＯＰメモリ １０１、１０２、１０３…バス １８０…コントローラ ２００…ホストインタフェース部、２１０…描画機能ブ
ロック ２２０…ローカルメモリ、２３０…ＣＲＴＣ部 ２５０…フレームバッファ領域、２６０…Ｚバッファ領
域 ２７０…テクスチャバッファ領域、２８０…テクスチャ
ＣＬＵＴ２８０

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ピクセルの不透明率を用いて半透明描画
   処理を行なう描画装置における、仮想空間内に配置され
   た３次元オブジェクトに照明効果を施す方法であって、 仮想光源からの光を表す３次元モデルであって、不透明
   率を表す情報と対応付けられた複数の３次元モデルを、
   仮想空間内に、内外関係を保って配置する段階と、 各ピクセルの不透明率をクリアする段階と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
   面側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率を、当
   該モデルに対応付けられた不透明率に設定する処理を、
   外側のモデルから内側のモデルに対して順番に行なう段
   階と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
   面と反対側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率
   を、当該モデルの一つ外側のモデルに対応付けられた不
   透明率に設定する処理（ただし、一番外側のモデルは、
   クリアした値に設定する）を、内側のモデルから外側の
   モデルに対して順番に行なう段階と、 設定された不透明率を用いてオブジェクトを描画する段
   階とを備えることを特徴とする照明効果を施す方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の照明効果を施す方法にお
   いて、 各モデルは頂角の異なる円錐形であり、 各モデルの頂点の位置は、仮想光源の位置と一致し、 各モデルの中心線は、仮想光源の光軸と一致するように
   配置することを特徴とする照明効果を施す方法。
3. 【請求項３】 請求項１および２のいずれか一項に記載
   の照明効果を施す方法において、 前記不透明率を表す情報は、外側のモデルから内側のモ
   デルに向って、不透明率が大きくなるように対応付ける
   ことを特徴とする照明効果を施す方法。
4. 【請求項４】 請求項１、２および３のいずれか一項に
   記載の照明効果を施す方法において、 前記ピクセルの不透明率をクリアする値は、０％である
   ことを特徴とする照明効果を施す方法。
5. 【請求項５】 ピクセルの不透明率を用いた半透明描画
   手段を備え、仮想空間内に配置された３次元オブジェク
   トに照明効果を施す描画装置であって、 仮想光源からの光を表す３次元モデルであって、不透明
   率を表す情報と対応付けられた複数の３次元モデルを、
   仮想空間内に、内外関係を保って配置する手段と、 各ピクセルの不透明率をクリアする手段と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
   面側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率を、当
   該モデルに対応付けられた不透明率に設定する処理を、
   外側のモデルから内側のモデルに対して順番に行なう手
   段と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
   面と反対側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率
   を、当該モデルの一つ外側のモデルに対応付けられた不
   透明率に設定する処理（ただし、一番外側のモデルは、
   クリアした値に設定する）を、内側のモデルから外側の
   モデルに対して順番に行なう手段と、 設定された不透明率を用いてオブジェクトを描画する手
   段とを備えることを特徴とする描画装置。
6. 【請求項６】 請求項５記載の描画装置において、 各モデルは頂角の異なる円錐形であり、 各モデルの頂点の位置は、仮想光源の位置と一致し、 各モデルの中心線は、仮想光源の光軸と一致するように
   配置することを特徴とする描画装置。
7. 【請求項７】 請求項５および６のいずれか一項に記載
   の描画装置において、 前記不透明率を表す情報は、外側のモデルから内側のモ
   デルに向って、不透明率が大きくなるように対応付ける
   ことを特徴とする描画装置。
8. 【請求項８】 請求項５、６および７のいずれか一項に
   記載の描画装置において、 前記ピクセルの不透明率をクリアする値は、０％である
   ことを特徴とする描画装置。
9. 【請求項９】 エンタテインメント装置であることを特
   徴とする請求項５〜８のいずれか一項に記載の描画装
   置。
10. 【請求項１０】 ピクセルの不透明率を用いた半透明描
    画手段を備えるエンタテインメント装置で実行可能なプ
    ログラムであって、 仮想空間内に３次元オブジェクトを配置する処理と、 仮想光源からの光を表す３次元モデルであって、不透明
    率を表す情報と対応付けられた複数の３次元モデルを、
    仮想空間内に、内外関係を保って配置する処理と、 各ピクセルの不透明率をクリアする処理と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
    面側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率を、当
    該モデルに対応付けられた不透明率に設定する処理を、
    外側のモデルから内側のモデルに対して順番に行なう処
    理と、 モデルとオブジェクトとの位置関係から、モデルの描画
    面と反対側に現れる領域に対応するピクセルの不透明率
    を、当該モデルの一つ外側のモデルに対応付けられた不
    透明率に設定する処理（ただし、一番外側のモデルは、
    クリアした値に設定する）を、内側のモデルから外側の
    モデルに対して順番に行なう処理と、 設定された不透明率を用いてオブジェクトを描画する処
    理とをエンタテインメント装置に実行させることを特徴
    とするプログラム。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のプログラムにおい
    て、 各モデルは頂角の異なる円錐形であり、 各モデルの頂点の位置は、仮想光源の位置と一致し、 各モデルの中心線は、仮想光源の光軸と一致するように
    配置することを特徴とするプログラム。
12. 【請求項１２】 請求項１０および１１のいずれか一項
    に記載のプログラムにおいて、 前記不透明率を表す情報は、外側のモデルから内側のモ
    デルに向って、不透明率が大きくなるように対応付ける
    ことを特徴とするプログラム。
13. 【請求項１３】 請求項１０、１１および１２のいずれ
    か一項に記載のプログラムにおいて、 前記ピクセルの不透明率をクリアする値は、０％である
    ことを特徴とするプログラム。
14. 【請求項１４】 請求項１０〜１３のいずれか一項に記
    載のプログラムを記録したエンタテインメント装置読み
    取り可能な記録媒体。