JP3491310B2 - ３次元動画像生成装置 - Google Patents
３次元動画像生成装置Info
- Publication number
- JP3491310B2 JP3491310B2 JP243994A JP243994A JP3491310B2 JP 3491310 B2 JP3491310 B2 JP 3491310B2 JP 243994 A JP243994 A JP 243994A JP 243994 A JP243994 A JP 243994A JP 3491310 B2 JP3491310 B2 JP 3491310B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- scene
- shape
- dimensional
- unit
- viewpoint
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Landscapes
- Processing Or Creating Images (AREA)
- Image Generation (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
ックス（ＣＧ）や各種の画像処理分野、およびこれらを
用いたゲーム分野において、計算機で作成した場面（シ
ーン）を実時間に近い連続した動画像として生成・処理
するための対話的な３次元動画像生成装置に関するもの
である。
ックス（ＣＧ）や各種の画像処理分野、およびこれらを
用いたゲーム分野において、計算機で作成した場面（シ
ーン）を実時間に近い連続した動画像として生成・処理
するための対話的な３次元動画像生成装置に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】最近のＣＧでは、物理現象に忠実な高画
質画像を高速に生成するための各種アルゴリズムが開発
されている。今後のＣＧ利用を考えた場合に、これらの
画質の向上とともに、動画像（アニメーション）を高速
に生成することが重要な要因となる。高画質のアニメー
ションを得るには、１フレーム当たりの画像の画質（空
間周波数や輝度レベル）を向上させると同時に、時間領
域の解像度つまりはフレーム数を増加させる必要があ
る。現行のNTSC方式のTVと同等の動画像を得るために
は、フレーム数が３０フレーム／秒以上は必要になる。
また、滑らかな動きを得るために少なくとも毎秒２０フ
レーム以上は必要である。
質画像を高速に生成するための各種アルゴリズムが開発
されている。今後のＣＧ利用を考えた場合に、これらの
画質の向上とともに、動画像（アニメーション）を高速
に生成することが重要な要因となる。高画質のアニメー
ションを得るには、１フレーム当たりの画像の画質（空
間周波数や輝度レベル）を向上させると同時に、時間領
域の解像度つまりはフレーム数を増加させる必要があ
る。現行のNTSC方式のTVと同等の動画像を得るために
は、フレーム数が３０フレーム／秒以上は必要になる。
また、滑らかな動きを得るために少なくとも毎秒２０フ
レーム以上は必要である。
【０００３】これに対して、従来のＣＧアニメーション
では、１フレームの画像生成にかなりの時間が必要なた
めに、１フレームづつの画像を時間をかけて生成し、そ
れぞれのフレーム画像をビデオなどでコマ取りすること
によりアニメーションにしていた。また、画像処理の分
野では、キーフレーム補間とよぶ方法が良く用いられ
る。これは、時間軸方向で基本となるフレーム（キーフ
レーム）に対して、その間のフレーム画像をキーフレー
ムからの動きベクトルの検出または推定などの方法を用
いて補間する方法である。
では、１フレームの画像生成にかなりの時間が必要なた
めに、１フレームづつの画像を時間をかけて生成し、そ
れぞれのフレーム画像をビデオなどでコマ取りすること
によりアニメーションにしていた。また、画像処理の分
野では、キーフレーム補間とよぶ方法が良く用いられ
る。これは、時間軸方向で基本となるフレーム（キーフ
レーム）に対して、その間のフレーム画像をキーフレー
ムからの動きベクトルの検出または推定などの方法を用
いて補間する方法である。
【０００４】 一方、ゲームや家庭内でのホビー用途で
は、上に述べたような高画質のＣＧよりは、比較的画像
の画質は低くてもユーザーの指示に対してリアルタイム
で応答するような、対話性や即答性が要求される。この
ような用途では、１フレーム当たりの場面中に存在する
部品に対して、それを構成するポリゴン（多角形）の数
を大幅に減らしたり、部品を２次元データ（セル）で近
似することで、計算量を減らしリアルタイム性を確保し
ている。
は、上に述べたような高画質のＣＧよりは、比較的画像
の画質は低くてもユーザーの指示に対してリアルタイム
で応答するような、対話性や即答性が要求される。この
ような用途では、１フレーム当たりの場面中に存在する
部品に対して、それを構成するポリゴン（多角形）の数
を大幅に減らしたり、部品を２次元データ（セル）で近
似することで、計算量を減らしリアルタイム性を確保し
ている。
【０００５】ところが従来のゲーム機を対象とするよう
な分野では、一般にゲーム内で展開する場面や形状（キ
ャラクタを含む）などは、ユーザから提供される場合が
殆んどで、ユーザが自分の好みに応じて任意に変更でき
ない。そこで形状の変更や編集を行なうにはＷＳ上のＣ
ＡＤシステムなどに一旦データを戻し、ＣＡＤ上で３次
元データを編集する必要がある。
な分野では、一般にゲーム内で展開する場面や形状（キ
ャラクタを含む）などは、ユーザから提供される場合が
殆んどで、ユーザが自分の好みに応じて任意に変更でき
ない。そこで形状の変更や編集を行なうにはＷＳ上のＣ
ＡＤシステムなどに一旦データを戻し、ＣＡＤ上で３次
元データを編集する必要がある。
【０００６】これらは、ゲーム機のハードウエア性能
（演算時間や容量）によるもので、現存のゲーム機では
３次元形状データをそのまま対話的に変更して描画する
機能は提供されていない。
（演算時間や容量）によるもので、現存のゲーム機では
３次元形状データをそのまま対話的に変更して描画する
機能は提供されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うなコマ取り法では、数十秒間のアニメーションを作成
する場合でも、数百フレームの画像が必要となり、１連
続シーン当たり数時間は必要で作成上の効率が非常に悪
い。また、アニメーションの概略を見たり作成の途中で
部分的な変更を加える場合でも、全てのアニメーション
が生成終了しないと不可能で、実用性や対話性が非常に
低かった。また、ゲームを対象とする機器では、内部メ
モリの容量や描画性能が大きく制限されるために、ＣＧ
では当たり前の３次元形状データを使った形状のモデリ
ング機能がなく、大量の形状データをリアルタイムで処
理できない。今後のゲーム市場においてもリアルタイム
性とともに高画質が要求され、フレーム補間のような単
純なデータの削減だけでは画質のレベルで満足できない
と言った問題点を有していた。
うなコマ取り法では、数十秒間のアニメーションを作成
する場合でも、数百フレームの画像が必要となり、１連
続シーン当たり数時間は必要で作成上の効率が非常に悪
い。また、アニメーションの概略を見たり作成の途中で
部分的な変更を加える場合でも、全てのアニメーション
が生成終了しないと不可能で、実用性や対話性が非常に
低かった。また、ゲームを対象とする機器では、内部メ
モリの容量や描画性能が大きく制限されるために、ＣＧ
では当たり前の３次元形状データを使った形状のモデリ
ング機能がなく、大量の形状データをリアルタイムで処
理できない。今後のゲーム市場においてもリアルタイム
性とともに高画質が要求され、フレーム補間のような単
純なデータの削減だけでは画質のレベルで満足できない
と言った問題点を有していた。
【０００８】本発明はかかる点に鑑み、モデリングの容
易性とゲーム的な容因を付加することができ、また、指
定された視点から見たときの３次元場面を生成する際
に、指定の視点位置での場面生成時の陰面消去の演算量
と不用なデータ量を効率良く削減することができ、ま
た、演算量の大幅な削減ができ、リアルタイムのアニメ
ーション生成が可能となる３次元動画像生成装置を提供
することを目的とする。
易性とゲーム的な容因を付加することができ、また、指
定された視点から見たときの３次元場面を生成する際
に、指定の視点位置での場面生成時の陰面消去の演算量
と不用なデータ量を効率良く削減することができ、ま
た、演算量の大幅な削減ができ、リアルタイムのアニメ
ーション生成が可能となる３次元動画像生成装置を提供
することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達す
るため、３次元形状データをモデリングする際に、基本
となるプリミティブを画面上で積み上げる要領で簡単に
形状の作成と編集を行なう形状モデリング部と、これを
用いて作成した部品をシーン内の任意の位置に配置する
シーン作成部と、シーン作成部で作成した任意のシーン
をレンダリングするために、予めデータとしてシーンを
複数のサブシーンに細分割し、各サブシーンに含まれる
３次元の物体の３次元形状データと複数の視点から見た
ときの画像データ（階層データ）とを、サブシーン毎に
管理・検索するデータ管理部とを備えた構成である。
るため、３次元形状データをモデリングする際に、基本
となるプリミティブを画面上で積み上げる要領で簡単に
形状の作成と編集を行なう形状モデリング部と、これを
用いて作成した部品をシーン内の任意の位置に配置する
シーン作成部と、シーン作成部で作成した任意のシーン
をレンダリングするために、予めデータとしてシーンを
複数のサブシーンに細分割し、各サブシーンに含まれる
３次元の物体の３次元形状データと複数の視点から見た
ときの画像データ（階層データ）とを、サブシーン毎に
管理・検索するデータ管理部とを備えた構成である。
【００１０】また、視点情報が与えられた場合に上述の
部品データのどの階層データが可視領域にあるかを位置
関係と視点からの距離に応じて判別し、視点位置から観
察したときに可視な画像部品データを切替えて視点座標
変形しながら共通の領域に描画する機構を備えた構成で
ある。
部品データのどの階層データが可視領域にあるかを位置
関係と視点からの距離に応じて判別し、視点位置から観
察したときに可視な画像部品データを切替えて視点座標
変形しながら共通の領域に描画する機構を備えた構成で
ある。
【００１１】
【作用】本発明は上記した構成により、形状やシーンを
モデリングする場合に基本プリミティブを積み木を積む
要領で簡単にモデリングし、部品を箱庭に配置する要領
でシーン作成する。また基本プリミティブを視点から遠
いプリミティブから積むことで、ポリゴンのソーティン
グの時間を軽減する。さらに、形状を任意の視点から見
たときの３次元画像を生成する場合に、その視点から可
視の部品の画像データを距離に応じて階層で保存し、複
数の画像データから高速に検索しながら、その画像デー
タを指定された視点座標に変換することで２次元上で変
形して作成する。これらの画像データは階層構造で持た
せることで画質を保ちながらデータ量を押えることが可
能となる。
モデリングする場合に基本プリミティブを積み木を積む
要領で簡単にモデリングし、部品を箱庭に配置する要領
でシーン作成する。また基本プリミティブを視点から遠
いプリミティブから積むことで、ポリゴンのソーティン
グの時間を軽減する。さらに、形状を任意の視点から見
たときの３次元画像を生成する場合に、その視点から可
視の部品の画像データを距離に応じて階層で保存し、複
数の画像データから高速に検索しながら、その画像デー
タを指定された視点座標に変換することで２次元上で変
形して作成する。これらの画像データは階層構造で持た
せることで画質を保ちながらデータ量を押えることが可
能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の一実施例の３次元動画像生成
装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本
実施例における３次元動画像生成装置を示すものであ
る。
装置について、図面を参照しながら説明する。図１は本
実施例における３次元動画像生成装置を示すものであ
る。
【００１３】図１において、１は形状モデリング部、２
は形状登録部、３はシーン作成部、４は視点指定部、５
は動き設定部、６はデータ管理部、７はレンダリング部
である。以上のように構成された３次元動画像生成装置
について、以下に図１を用いてその動作を説明する。
は形状登録部、３はシーン作成部、４は視点指定部、５
は動き設定部、６はデータ管理部、７はレンダリング部
である。以上のように構成された３次元動画像生成装置
について、以下に図１を用いてその動作を説明する。
【００１４】まず、形状モデリング部１において、これ
から生成する場面内に配置する形状部品を作成する。一
般に形状部品のモデリングにはＣＡＤ等を用いて物体の
３次元形状を多角形データに細分割し、その多角形の頂
点の３次元座標で形状を定義する。ところがこの処理に
は、多角形同志の前後関係や面の裏表を判断する陰面消
去を行なう必要があり、形状が複雑になると計算量が膨
大になる。また、複雑な形状をモデリングするには、非
常に高度な演算性能と対話的なGUI（GraphicalUser Int
erface）が要求される。
から生成する場面内に配置する形状部品を作成する。一
般に形状部品のモデリングにはＣＡＤ等を用いて物体の
３次元形状を多角形データに細分割し、その多角形の頂
点の３次元座標で形状を定義する。ところがこの処理に
は、多角形同志の前後関係や面の裏表を判断する陰面消
去を行なう必要があり、形状が複雑になると計算量が膨
大になる。また、複雑な形状をモデリングするには、非
常に高度な演算性能と対話的なGUI（GraphicalUser Int
erface）が要求される。
【００１５】形状モデリング部１では、従来のＣＡＤシ
ステムとの差異を明確にし、比較的ハードウエア性能の
低いゲーム機などでの対話的な形状作成を前提にしてい
る。そこで、形状モデリング時の操作をできるだけ簡素
化するため、形状を構成する基本単位として多面体（例
えば六面体や円柱など）、いわゆるプリミティブを定義
する。この基本プリミティブの大きさは、最も基本とな
る（最小のサイズのもの）ものの整数倍で変更できる。
このように予め定義した複数の基本プリミティブを用
い、これらを積木を積み重ねる要領でモデリングする。
ステムとの差異を明確にし、比較的ハードウエア性能の
低いゲーム機などでの対話的な形状作成を前提にしてい
る。そこで、形状モデリング時の操作をできるだけ簡素
化するため、形状を構成する基本単位として多面体（例
えば六面体や円柱など）、いわゆるプリミティブを定義
する。この基本プリミティブの大きさは、最も基本とな
る（最小のサイズのもの）ものの整数倍で変更できる。
このように予め定義した複数の基本プリミティブを用
い、これらを積木を積み重ねる要領でモデリングする。
【００１６】図２に示すように形状（キャスト）のロー
カル座標系のそれぞれＸＹＺ方向に仮想的な面を考え、
その各面の格子点上の位置からのみ部品を接続可能とす
る。この格子は基本プリミティブのサイズの整数倍で変
更できる。プリミティブを図２の６方向からキャストに
向けて移動させながら形状作成する。移動時のプリミテ
ィブは必要に応じて、ＸＹＺ全ての方向へ９０度間隔で
回転することを許す。さらに、各プリミティブが作成途
中のキャストに接した点をそのプリミティブの接続位置
と決める。
カル座標系のそれぞれＸＹＺ方向に仮想的な面を考え、
その各面の格子点上の位置からのみ部品を接続可能とす
る。この格子は基本プリミティブのサイズの整数倍で変
更できる。プリミティブを図２の６方向からキャストに
向けて移動させながら形状作成する。移動時のプリミテ
ィブは必要に応じて、ＸＹＺ全ての方向へ９０度間隔で
回転することを許す。さらに、各プリミティブが作成途
中のキャストに接した点をそのプリミティブの接続位置
と決める。
【００１７】また、既にモデリングした形状キャストに
ついてあるプリミティブを削除したい場合は、消去用の
プリミティブを上述の同じ要領で移動させ、そのプリミ
ティブがキャストと接触した位置にあるプリミティブを
キャスト形状から削除する。以上の操作を繰り返して画
面を見ながら積木を積み重ねる方法でキャストをモデリ
ングする（図３参照）。
ついてあるプリミティブを削除したい場合は、消去用の
プリミティブを上述の同じ要領で移動させ、そのプリミ
ティブがキャストと接触した位置にあるプリミティブを
キャスト形状から削除する。以上の操作を繰り返して画
面を見ながら積木を積み重ねる方法でキャストをモデリ
ングする（図３参照）。
【００１８】また、図３の方法では、基本プリミティブ
を一つずつ使ってモデリングする例を示したが、複数の
プリミティブが集まったものを部品（例えば車のドアや
ボディなど）として予め定義し、これらを上述の方法で
キャストに追加しても良い。また、基本プリミティブが
円柱や凹形状の場合は、そのバウンダリボックスを基本
プリミティブと考えて同様の処理を行なう。以上が形状
モデリング部の基本操作の実施例である。
を一つずつ使ってモデリングする例を示したが、複数の
プリミティブが集まったものを部品（例えば車のドアや
ボディなど）として予め定義し、これらを上述の方法で
キャストに追加しても良い。また、基本プリミティブが
円柱や凹形状の場合は、そのバウンダリボックスを基本
プリミティブと考えて同様の処理を行なう。以上が形状
モデリング部の基本操作の実施例である。
【００１９】次に、形状モデリング時に基本プリミティ
ブの接合させる順番を以下のように規定する。まず、キ
ャストを観察する視点の位置が決まると、その視点座標
系でＺ方向の大きな値、つまり視点位置より遠い位置に
ある格子点からのプリミティブ順に移動させる。これに
より、描画時に必要となる陰面消去のためのソーティン
グの時間を省略することができる。
ブの接合させる順番を以下のように規定する。まず、キ
ャストを観察する視点の位置が決まると、その視点座標
系でＺ方向の大きな値、つまり視点位置より遠い位置に
ある格子点からのプリミティブ順に移動させる。これに
より、描画時に必要となる陰面消去のためのソーティン
グの時間を省略することができる。
【００２０】以上の方法を用いてモデリングした部品を
形状登録部２に登録するときの方法について、次に説明
する。形状のモデリングが終了してその形状を登録する
時点で、そのまま登録せずに不要なプリミティブを除去
する。上に述べたモデリング法ではキャストのローカル
座標系のＸＹＺ平面の格子点についてのみプリミティブ
を配置できるので、プリミティブまたはそのバウンダリ
ボックス同志が接合したときにその接合面の大小関係を
比較し、接合面の全ての頂点が共有されたり、全ての頂
点が他方の閉曲面の内部に含まれる場合は、後から接合
したプリミティブの共有面または、閉曲面に含まれる面
をデータから削除するか、または、描画時に描画する必
要が無いフラッグを付加する機構を形状登録部２に備え
る。
形状登録部２に登録するときの方法について、次に説明
する。形状のモデリングが終了してその形状を登録する
時点で、そのまま登録せずに不要なプリミティブを除去
する。上に述べたモデリング法ではキャストのローカル
座標系のＸＹＺ平面の格子点についてのみプリミティブ
を配置できるので、プリミティブまたはそのバウンダリ
ボックス同志が接合したときにその接合面の大小関係を
比較し、接合面の全ての頂点が共有されたり、全ての頂
点が他方の閉曲面の内部に含まれる場合は、後から接合
したプリミティブの共有面または、閉曲面に含まれる面
をデータから削除するか、または、描画時に描画する必
要が無いフラッグを付加する機構を形状登録部２に備え
る。
【００２１】また、上述の基本プリミティブを用いてモ
デリングした形状では、その外形が角張ったものになる
場合があるので、積み重なったプリミティブのそれぞれ
最も外側にあるプリミティブのみを検索し、その陵線に
あたる形状の面取りを必要に応じて行なう。最も外にあ
るプリミティブは、バウンダリに対して隣接する２面以
上が他のプリミティブと共有されていない条件で検索す
る。
デリングした形状では、その外形が角張ったものになる
場合があるので、積み重なったプリミティブのそれぞれ
最も外側にあるプリミティブのみを検索し、その陵線に
あたる形状の面取りを必要に応じて行なう。最も外にあ
るプリミティブは、バウンダリに対して隣接する２面以
上が他のプリミティブと共有されていない条件で検索す
る。
【００２２】このプリミティブが検索されると図４に示
す(a)一つの辺を共有する２つの面を通る面（図中の斜
線）や(b)１頂点を共有する３辺を含む３面を通る面を
新たに発生させる。面取りが必要なプリミティブについ
ては、これらの面から構成される多面体として新たに形
状登録部２に登録する。
す(a)一つの辺を共有する２つの面を通る面（図中の斜
線）や(b)１頂点を共有する３辺を含む３面を通る面を
新たに発生させる。面取りが必要なプリミティブについ
ては、これらの面から構成される多面体として新たに形
状登録部２に登録する。
【００２３】次に、形状モデリング部１で作成した部品
を用いてシーン作成部３でユーザの所望のシーンを作成
する方法について述べる。図５はシーンの一例である
が、図のようにシーンを形成する仮想的な平面（シーン
Ａ）を考え、さらにこのシーンをいくつかのサブシーン
に再分割する。このサブシーン単位で形状モデリング部
１で作成し、形状登録部２に登録した形状部品を配置す
る。
を用いてシーン作成部３でユーザの所望のシーンを作成
する方法について述べる。図５はシーンの一例である
が、図のようにシーンを形成する仮想的な平面（シーン
Ａ）を考え、さらにこのシーンをいくつかのサブシーン
に再分割する。このサブシーン単位で形状モデリング部
１で作成し、形状登録部２に登録した形状部品を配置す
る。
【００２４】それぞれのサブシーン毎に、図５の紙面に
垂直な方向から部品位置（Ｘ，Ｙ）を決定し、シーンの
上空から落下させる要領で配置する。落下時の高さ（Ｚ
値）は、仮想平面からの距離で指定する。このサブシー
ン例で、道路や建物などは全て前述の基本プリミティブ
の集合で定義される。また、シーンの配置時に後でこの
シーンを観察する視点の位置を部品と同じ要領で落下さ
せて配置する。視点の情報（視野角や視線方向など）
は、視点毎に視点設定部４で定義する。さらに、これら
の作成されたシーンにおける部品の配置情報（サブシー
ン内での座標値）は、サブシーン単位でデータ管理部６
で管理する。
垂直な方向から部品位置（Ｘ，Ｙ）を決定し、シーンの
上空から落下させる要領で配置する。落下時の高さ（Ｚ
値）は、仮想平面からの距離で指定する。このサブシー
ン例で、道路や建物などは全て前述の基本プリミティブ
の集合で定義される。また、シーンの配置時に後でこの
シーンを観察する視点の位置を部品と同じ要領で落下さ
せて配置する。視点の情報（視野角や視線方向など）
は、視点毎に視点設定部４で定義する。さらに、これら
の作成されたシーンにおける部品の配置情報（サブシー
ン内での座標値）は、サブシーン単位でデータ管理部６
で管理する。
【００２５】次に、以上のように設定した部品やシーン
について、ある視点位置からこのシーンを観察する場合
の３次元画像のレンダリング方法について説明する。ま
ず、シーンに配置した部品について必要なものの動き情
報（速度や軌跡など）を動き設定部５で部品毎に設定す
る。また、このシーン内を移動する時にこの実施例では
視点の位置にいくらかの制限をつける。例えば、図５の
シーンの道路上を視点が移動する場合を考える。道路を
走行中の視点からシーンＡを観察するので、道路を中心
に視点からの可視な形状を検索する必要がある。これを
一般のＣＧシステムで行なっているように、シーン内の
全ての形状の３次元データを持たせて、３次元形状をそ
のままレンダリングするには、ゲーム機などでは処理性
能が十分でない。
について、ある視点位置からこのシーンを観察する場合
の３次元画像のレンダリング方法について説明する。ま
ず、シーンに配置した部品について必要なものの動き情
報（速度や軌跡など）を動き設定部５で部品毎に設定す
る。また、このシーン内を移動する時にこの実施例では
視点の位置にいくらかの制限をつける。例えば、図５の
シーンの道路上を視点が移動する場合を考える。道路を
走行中の視点からシーンＡを観察するので、道路を中心
に視点からの可視な形状を検索する必要がある。これを
一般のＣＧシステムで行なっているように、シーン内の
全ての形状の３次元データを持たせて、３次元形状をそ
のままレンダリングするには、ゲーム機などでは処理性
能が十分でない。
【００２６】そこで、演算量とデータ量を効率良く持た
せる機構をデータ管理部６に持たせる必要がある。以下
にその方法について述べる。まず、図６を用いてデータ
の構造を説明する。図６のようなシーンについて道路上
を右から左に視点が移動する場合を考えると、まず、サ
ブブロックＡに含まれる形状は、視点から非常に近いの
で、３次元形状としてレンダリングする必要がある。
せる機構をデータ管理部６に持たせる必要がある。以下
にその方法について述べる。まず、図６を用いてデータ
の構造を説明する。図６のようなシーンについて道路上
を右から左に視点が移動する場合を考えると、まず、サ
ブブロックＡに含まれる形状は、視点から非常に近いの
で、３次元形状としてレンダリングする必要がある。
【００２７】次に、この視点位置の時に、サブブロック
Bに含まれる形状は、サブブロックＡよりも距離が遠く
なるので、面Ａ及び面Ｂに垂直な位置からサブシーンB
を見た時に、それぞれ面Ａおよび面Ｂに投影されるサブ
ブロックＢ内の全ての部品の画像データを保持し、さら
に、サブブロックＣやサブブロックＤに含まれる部品に
ついては、仮想面Ｃに投影されるサブブロックＣ，Ｄ内
の全ての形状の画像（図７(c)）をそのまま持たせる。
Bに含まれる形状は、サブブロックＡよりも距離が遠く
なるので、面Ａ及び面Ｂに垂直な位置からサブシーンB
を見た時に、それぞれ面Ａおよび面Ｂに投影されるサブ
ブロックＢ内の全ての部品の画像データを保持し、さら
に、サブブロックＣやサブブロックＤに含まれる部品に
ついては、仮想面Ｃに投影されるサブブロックＣ，Ｄ内
の全ての形状の画像（図７(c)）をそのまま持たせる。
【００２８】サブブロックＦのように、道路がカーブし
ている場合は、図中点線で示す３つの領域に道路を分割
し、それぞれ面Ａや面Ｂのような道路に面する画像を保
存する。このように、各サブブロック毎に(1)３次元の
形状部品、(2)道路に面する仮想面に投影した画像デー
タ、(c)道路に垂直な面に投影した画像データの３つの
階層データとして、データを保存する機構をデータ管理
部６に持たせる。ただし、道路を走る方向を考えて、直
線ならば面Ａと面Ｂともに２枚ずつの画像データを持つ
必要がある。
ている場合は、図中点線で示す３つの領域に道路を分割
し、それぞれ面Ａや面Ｂのような道路に面する画像を保
存する。このように、各サブブロック毎に(1)３次元の
形状部品、(2)道路に面する仮想面に投影した画像デー
タ、(c)道路に垂直な面に投影した画像データの３つの
階層データとして、データを保存する機構をデータ管理
部６に持たせる。ただし、道路を走る方向を考えて、直
線ならば面Ａと面Ｂともに２枚ずつの画像データを持つ
必要がある。
【００２９】次に、レンダリング時に視点からの距離に
応じて、上述の階層データから距離に応じた階層のデー
タを選択して図７のように選びだし、最近接のサブブロ
ック内の形状は３次元でレンダリングし、次隣接のサブ
ブロック内の形状は面Ａ及び面Ｂに投影される画像を視
点座標変換して描画し、さらに、それ以外の可視サブブ
ロック内の形状については図７(c)の画像をそのまま描
画し、これらを合成して１つの３次元画像を作成する。
この操作を視点の移動に伴って、視点からの距離に応じ
て順次繰り返して生成することで連続したアニメーショ
ンが生成される。
応じて、上述の階層データから距離に応じた階層のデー
タを選択して図７のように選びだし、最近接のサブブロ
ック内の形状は３次元でレンダリングし、次隣接のサブ
ブロック内の形状は面Ａ及び面Ｂに投影される画像を視
点座標変換して描画し、さらに、それ以外の可視サブブ
ロック内の形状については図７(c)の画像をそのまま描
画し、これらを合成して１つの３次元画像を作成する。
この操作を視点の移動に伴って、視点からの距離に応じ
て順次繰り返して生成することで連続したアニメーショ
ンが生成される。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明は、３次元形状のモ
デリングおよびシーンの作成時に、基本プリミティブを
用いることで、変更時の自由度を制限する代わりにモデ
リングの容易性とゲーム的な容因を付加することができ
る。
デリングおよびシーンの作成時に、基本プリミティブを
用いることで、変更時の自由度を制限する代わりにモデ
リングの容易性とゲーム的な容因を付加することができ
る。
【００３１】また、指定された視点から見たときの３次
元場面を生成する際に、場面を複数の視点位置から見た
ときの２次元画像データを視点からの距離に応じて管理
検索することで、指定の視点位置での場面生成時の陰面
消去の演算量と不用なデータ量を効率良く削減すること
ができる。
元場面を生成する際に、場面を複数の視点位置から見た
ときの２次元画像データを視点からの距離に応じて管理
検索することで、指定の視点位置での場面生成時の陰面
消去の演算量と不用なデータ量を効率良く削減すること
ができる。
【００３２】また、視点が与えられたときに可視の画像
を検索し、その画像データについてのみ視点座標変換す
ることで演算量の大幅な削減ができ、リアルタイムのア
ニメーション生成が可能となる。
を検索し、その画像データについてのみ視点座標変換す
ることで演算量の大幅な削減ができ、リアルタイムのア
ニメーション生成が可能となる。
【図１】本発明の実施例における３次元動画像生成装置
の構成を示すブロック図
の構成を示すブロック図
【図２】形状編集時のモデリング方法を示す図
【図３】キャスト形状のモデリング法を示す図
【図４】基本形状（六面体）の面取りを示す図
【図５】シーン作成時の部品配置を示す図
【図６】本発明のデータ構造の持たせ方を示す図
【図７】シーン再生時のレンダリング方法を示す図
１ 形状モデリング部
２ 形状登録部
３ シーン作成部
４ 視点指定部
５ 動き設定部
６ データ管理部
７ レンダリング部
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 中瀬 義盛
大阪府門真市大字門真1006番地 松下電
器産業株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−242220（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−132573（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−181940（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−61962（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−74159（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−279380（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−183808（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−24376（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−336678（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−54105（ＪＰ，Ａ)
吉村哲也 外２名，３次元直接操作イ
ンタフェース−仮想空間での室内配置支
援のための試作−，情報処理学会研究報
告（92−ＨＩ−41），社団法人情報処理
学会，1992年 ３月 ３日，第92巻，第
15号，ｐ．101−108
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G06T 15/70
G06T 11/00
G06F 17/50
A63F 13/00
ＣＳＤＢ（日本国特許庁)
Claims (8)
- 【請求項１】３次元形状部品を基本となるプリミティブ
の集合として定義する形状モデリング部と、 前記形状モデリング部で作成された３次元形状部品を登
録する形状登録部と、 前記形状登録部に登録された３次元形状部品を配置し
て、シーンを作成するシーン作成部と、 前記作成されたシーンを観察する視点データを設定する
視点指定部と、 前記作成されたシーンに対して、シーン内の特定の３次
元形状部品の動き情報を設定する動き設定部と、 前記作成されたシーンについて、３次元シーンを描画す
るレンダリング部とを備え、 前記形状モデリング部は、３次元形状部品の定義をプリ
ミティブまたはバウンダリボックスを積み木を重ねる要
領で部品の３次元ローカル座標のＸＹＺ方向に垂直な面
の可変な格子点の位置についてのみ配置または削除し、
プリミティブまたはそのバウンダリボックス同志が接し
た点を接合位置として形状を定義することを特徴とする
３次元動画像生成装置。 - 【請求項２】３次元形状部品を基本となるプリミティブ
の集合として定義する形状モデリング部と、 前記形状モデリング部で作成された３次元形状部品を登
録する形状登録部と、 前記形状登録部に登録された３次元形状部品を配置し
て、シーンを作成するシーン作成部と、 前記作成されたシーンを観察する視点データを設定する
視点指定部と、 前記作成されたシーンに対して、シーン内の特定の３次
元形状部品の動き情報を設定する動き設定部と、前記作成されたシーンについて、 ３次元シーンを描画す
るレンダリング部とを備え、前記形状モデリング部は、３次元 形状部品を観察する視
点位置に対して、視点座標系で、ＸＹ平面内の視点位置
から遠い格子点に位置する基本プリミティブから順に配
置することを特徴とする３次元動画像生成装置。 - 【請求項３】３次元形状部品を基本となるプリミティブ
の集合として定義する形状モデリング部と、 前記形状モデリング部で作成された３次元形状部品を登
録する形状登録部と、 前記形状登録部に登録された３次元形状部品を配置し
て、シーンを作成するシーン作成部と、 前記作成されたシーンを観察する視点データを設定する
視点指定部と、 前記作成されたシーンに対して、シーン内の特定の３次
元形状部品の動き情報を設定する動き設定部と、前記作成されたシーンについて、 ３次元シーンを描画す
るレンダリング部とを備え、前記形状モデリング部は、 基本プリミティブまたはバウ
ンダリボックスの面同志が全ての頂点を共有、または一
方の面の全頂点が他方の閉面内に含まれる場合に、後で
接触したプリミティブまたはバウンダリボックスの面、
または一方の閉面に含まれる面をデータ構造から取り除
くことを特徴とする３次元動画像生成装置。 - 【請求項４】３次元形状部品を基本となるプリミティブ
の集合として定義する形状モデリング部と、 前記形状モデリング部で作成された３次元形状部品を登
録する形状登録部と、 前記形状登録部に登録された３次元形状部品を配置し
て、シーンを作成するシーン作成部と、 前記作成されたシーンを観察する視点データを設定する
視点指定部と、 前記作成されたシーンに対して、シーン内の特定の３次
元形状部品の動き情報を設定する動き設定部と、前記作成されたシーンについて、 ３次元シーンを描画す
るレンダリング部とを備え、前記形状モデリング部は、３次元 形状部品の最も外側に
位置する基本プリミティブの端辺または頂点について、
１つの端辺を共有する面の複数の頂点、または複数の端
辺を共有する面の複数の頂点を通る平面で、前記基本プ
リミティブの端辺または頂点の面取りを行なうことを特
徴とする３次元動画像生成装置。 - 【請求項５】前記シーン作成部は、前記作成されたシー
ンを構成する仮想的な２次元平面を考え、前記作成され
たシーンを複数のサブシーンに細分割しサブシーン毎に
部品の配置と管理を行ない、またサブシーンへの３次元
形状部品および視点の配置時に、前記仮想的な２次元平
面に垂直な方向から３次元形状部品または視点を落下さ
せてサブシーンでの配置座標位置を決め、さらに、平面
からの距離で３次元形状部品および視点の高さを定義す
ることでシーンを作成することを特徴とする請求項１記
載の３次元動画像生成装置。 - 【請求項６】３次元形状部品を基本となるプリミティブ
の集合として定義する形状モデリング部と、 前記形状モデリング部で作成された３次元形状部品を登
録する形状登録部と、 前記形状登録部に登録された３次元形状部品を配置し
て、シーンを作成するシーン作成部と、 前記作成されたシーンを観察する視点データを設定する
視点指定部と、 前記作成されたシーンに対して、シーン内の特定の３次
元形状部品の動き情報を設定する動き設定部と、前記作成されたシーンについて、 ３次元シーンを描画す
るレンダリング部とを備え、前記レンダリング部は 、シーン内の任意の３次元形状部
品を、シーンを細分割したサブシーン毎に管理し、さら
に、視点を含むサブシーンに含まれる３次元形状部品、
および、前記サブシーンに最も隣接する可視なサブシー
ンに含まれる３次元形状部品、さらに、前記以外の可視
なサブシーンに含まれる３次元形状部品からなる階層構
造に分離し、それぞれ３次元のデータおよびサブシーン
中の仮想面に投影した２次元画像で３次元形状部品を階
層管理することを特徴とする３次元動画像生成装置。 - 【請求項７】前記レンダリング部は、３次元形状部品を
サブシーン内の仮想的な投影面を決める時に、任意の時
間における視点の軌道に並行な仮想面および垂直な仮想
面にサブシーン内の全ての３次元形状部品を投影した投
影画像を画像データとして保持し、視点の位置に応じて
前記画像データの４つの頂点の３次元座標を用いて視点
座標変換しながら描画することを特徴とする請求項６記
載の３次元動画像生成装置。 - 【請求項８】前記レンダリング部は、任意の時間での視
点位置と描画対象となるシーン内の全てのサブシーンと
の距離に応じて、視点が含まれるサブシーン内の３次元
形状部品については３次元データを用い、前記サブシー
ンに隣接する可視のサブシーンに含まれる３次元形状部
品については、前記画像データを用い、視点からの距離
に応じて形状の複雑さを変えながら描画することを特徴
とする請求項７記載の３次元動画像生成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP243994A JP3491310B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | ３次元動画像生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP243994A JP3491310B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | ３次元動画像生成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07210709A JPH07210709A (ja) | 1995-08-11 |
| JP3491310B2 true JP3491310B2 (ja) | 2004-01-26 |
Family
ID=11529312
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP243994A Expired - Fee Related JP3491310B2 (ja) | 1994-01-14 | 1994-01-14 | ３次元動画像生成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3491310B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4714231B2 (ja) * | 2008-03-28 | 2011-06-29 | 株式会社コナミデジタルエンタテインメント | 画像生成装置、広視野画像生成方法、および、プログラム |
-
1994
- 1994-01-14 JP JP243994A patent/JP3491310B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 吉村哲也 外２名，３次元直接操作インタフェース−仮想空間での室内配置支援のための試作−，情報処理学会研究報告（９２−ＨＩ−４１），社団法人情報処理学会，１９９２年 ３月 ３日，第９２巻，第１５号，ｐ．１０１−１０８ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07210709A (ja) | 1995-08-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6266068B1 (en) | Multi-layer image-based rendering for video synthesis | |
| Horry et al. | Tour into the picture: using a spidery mesh interface to make animation from a single image | |
| JP3981302B2 (ja) | ３次元の静止した又は動くオブジェクトの階層イメージベース表現並びに該表現をオブジェクトのレンダリングに使用する方法及び装置 | |
| Kang et al. | Tour into the picture using a vanishing line and its extension to panoramic images | |
| US6417850B1 (en) | Depth painting for 3-D rendering applications | |
| US7164424B2 (en) | Interactive water effects using texture coordinate shifting | |
| US6441815B1 (en) | Method and system for high performance computer-generated virtual environments | |
| JP3840150B2 (ja) | ３次元客体およびアニメートされた３次元客体のイメージベースの表現とレンダリング方法 | |
| Singh | A fresh perspective | |
| CN106600679A (zh) | 一种三维模型数据简化的方法 | |
| Oliveira | Image-based modeling and rendering techniques: A survey | |
| Miller et al. | Interactive free-viewpoint video | |
| JP3964749B2 (ja) | 三次元シーンでイメージベースのレンダリング情報を表現するための方法 | |
| Brosz et al. | Single camera flexible projection | |
| JPH09330423A (ja) | 三次元形状データ変換装置 | |
| JPH10111953A (ja) | 画像処理方法および装置および記憶媒体 | |
| Sandnes | Sketching 3D immersed experiences rapidly by hand through 2D cross sections | |
| CN112634455B (zh) | 一种利用切割三角面片应用于三维模型棱线修复方法 | |
| Kadosh et al. | Tricubic interpolation of discrete surfaces for binary volumes | |
| JP3491310B2 (ja) | ３次元動画像生成装置 | |
| JP3463390B2 (ja) | アニメーション提示装置およびその方法 | |
| Sokolov et al. | High level methods for scene exploration | |
| Hilbert et al. | A hybrid LOD based rendering approach for dynamic scenes | |
| Liu et al. | omega-orbit finite automata for data compression | |
| Coleman | Interactive control of nonlinear projection for complex animated scenes |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071114 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081114 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091114 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091114 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101114 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |