JP3648404B2 - Image generating apparatus and recording medium - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像生成装置及び記録媒体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
昨今、コンピュータグラフィックス(CG)の発展は目覚ましく、様々な物がコンピュータ上で表現されるようになった。特に、グラフィックハードウェアには、形状データの座標変換や照光処理、最終的な画像の生成処理を高速に演算するものや、混合処理によりフレームバッファに保存されている画像と現在処理中の画像とを高速に合成するものなどがある。
また、CGに対する要求は益々高まり、単にコンピュータ上で物体を描画するだけでなく、よりリアルな描画、例えば物体表面における反射や屈折、加えて視点情報や運動情報を考慮した描画が求められつつある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような反射や屈折を考慮するリアルな描画の一つに、反射対象に反射用に用意した仮想球にテクスチャマッピングを施したものを使用する方法がある。このテクスチャマッピング機能を用いた反射効果の実現方法には、ポリゴン(三角形)の各頂点における反射ベクトルと仮想球の交点が仮想球の基準軸を超えて参照される場合、テクスチャ画像が不適切にマッピングされてしまうという問題があった。
この場合、ポリゴン(三角形)の各頂点における反射ベクトルと仮想球の交点が仮想球の基準軸を超えないように適時ポリゴンを再構成する方法も考えられるが、処理時間がかかり、対話的に処理するシステムには不向きである。
【0004】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、反射効果や屈折効果を考慮した高品位な画像を高速に生成する画像生成装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために第1の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正することを特徴とする画像生成装置である。
【0006】
また、第2の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割することを特徴とする画像生成装置である。
【0007】
また、第3の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正することを特徴とする画像生成装置である。
【0008】
また、第4の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割することを特徴とする画像生成装置である。
【0009】
また、第5の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体である。
【0010】
また、第6の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、視点情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体である。
【0011】
また、第7の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体である。
【0012】
また、第8の発明は、コンピュータ画像を生成する画像生成装置であって、物体の形状情報を入力する手段と、前記物体の運動情報を入力する手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、を具備し、前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体である。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は、本実施の形態に係る画像生成装置1の概略構成を示す図である。
【0014】
図1において、画像生成装置1は、外部記憶装置2より読み込んだ3次元CGデータと、外部入力装置3より入力された視点情報を基にCG画像データを作成し、外部表示装置4に出力する。
【0015】
画像生成装置1に接続される外部記憶装置2は物体の形状、質感、テクスチャ画像情報等を含む物体情報、及び種類、位置、属性等を含む光源情報を記憶するものであり、例えばハードディスクやCD−ROM等である。尚、外部記憶装置2として、ネットワークに接続された他の外部記憶装置を用いてもよい。
【0016】
また、外部入力装置3はマウス、キーボード及びジョイスティック等の機器であり、物体形状を観察する位置等の視点情報を入力する。
外部表示装置4は画像を表示する機器であり、CRTディスプレイ等である。
【0017】
図1に示すように、画像生成装置1はCGデータ読み込み部5、CGデータ記憶部6、視点情報算出部7、視点情報記憶部8、第1レンダリング処理部9、反射情報算出部10、第2レンダリング処理部11を有する。画像生成装置1は例えば一台のコンピュータよりなる。
【0018】
図1において、CGデータ読み込み部5は外部記憶装置2から物体のCGデータを読み出し、CGデータ記憶部6はそれを記憶する。また、視点情報算出部7は外部入力装置3によって入力された視点情報から視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部8に記憶させる。
【0019】
第1レンダリング処理部9は物体の画像を生成し、反射情報算出部10は物体表面における反射情報を算出する。生成された物体画像と反射情報は第2レンダリング処理部11によって合成される。
【0020】
以下に画像生成装置1の各部における処理について説明する。図2は、画像生成装置1による画像生成処理を示すフローチャートである。
図1において、CGデータ読み込み部5が外部記憶装置2から物体の3次元CGデータを読み出し、CGデータ記憶部6に記憶する(ステップ201)。
【0021】
次に、外部入力装置3により入力された視点情報から、視点情報算出部7にて視点位置座標等を算出し、視点情報記憶部8に記憶する(ステップ202)。図3は視点35と反射角νを示す図である。視点情報算出部7はマウス等によって指示された視点35の位置座標等を算出し、視点情報記憶部8に保管する。
【0022】
次に、第1レンダリング処理部9は、物体のCGデータ及び視点情報から、照光効果等を考慮して物体のレンダリング処理を行う(ステップ203)。このレンダリング処理はコンピュータのグラフィックスハードウェアにて行われる。
【0023】
図4は描画対象物体である車41を示す図であり、図5はピクセル49におけるレンダリングデータを示す図である。車41の座標等のCGデータは外部記憶装置2からCGデータ読み込み部5に読み出され、CGデータ記憶部6に保管される。第1レンダリング処理部9は、車41のCGデータと、視点位置や光源位置などから照光効果を考慮した車41のレンダリング処理を行う。
【0024】
図5に示すように、第1レンダリング処理部9による第1レンダリング終了時のピクセル49のレンダリングデータは、ピクセル色R(赤)、G(緑)、B(青)の各成分が(r1,g1,b1)、アルファ値(重み係数)がα1である。反射効果を実現するためには、通常α1は「1.0」であるが、任意の値を設定することが可能である。
【0025】
次に、反射情報算出部10は物体形状の各頂点において反射用テクスチャ画像をマッピングするためのテクスチャ座標及び反射率を算出し(ステップ204)、第2レンダリング処理部11はステップ203で処理された画像に、ステップ204で算出されたテクスチャ座標及び反射率を用いて算出した反射効果を合成レンダリングする(ステップ205)。合成レンダリングした画像は、外部表示装置4に表示される(ステップ206)。
【0026】
図1に示す反射情報算出部10は、後述する方法により反射用テクスチャ画像をマッピングするためのテクスチャ座標と反射率を算出する。第2レンダリング処理部11は、物体形状の各頂点のテクスチャ座標を反射情報算出部10で算出されたテクスチャ座標に設定し、アルファ値を反射情報算出部10で算出された反射率に設定し、テクスチャマッピングに使用する画像を反射用テクスチャに設定し、第1レンダリング処理部で生成された画像とを合成レンダリングする。
【0027】
即ち、例えば、図5に示すピクセル49において第2レンダリング処理部11で処理中のピクセル色が(r2,g2,b2)およびアルファ値がα2であるとき、第2レンダリング処理終了時のピクセル49における最終的な値は(α1×r1+α2×r2,α1×g1+α2×g2,α1×b1+α2×b2)となる。尚、この場合α2には各ポリゴンの対応する反射率の値が設定される。
【0028】
このような合成レンダリング処理はコンピュータのグラフィックスハードウェアで行われるため、非常に高速に処理される。
このようにして作成された最終的な画像は、図1に示す外部出力装置4によって表示される。
【0029】
尚、図5では、ピクセル毎にレンダリングが行われるように示されているが、実際には、例えば、図4に示す車41の表面を三角形のポリゴンに分割し、各ポリゴンの頂点のピクセルに図5に示す処理を行う。そして、ポリゴン内部のピクセルに対応するレンダリング値は、求められた各頂点のレンダリング値を補間して求められる。
【0030】
以下、反射情報である物体形状の各頂点における反射用テクスチャ画像をマッピングするためのテクスチャ座標と反射率の算出方法について詳細に説明する。図6は、テクスチャ座標50の定義を示す。テクスチャ座標50は、画像の横方向をU、縦方向をVとして定義され、それぞれ0.0〜1.0の範囲が割り当てられる。
【0031】
ポリゴンにテクスチャ画像をマッピングする際には、このテクスチャ座標を用いて範囲を指定する。図7は、テクスチャ画像の例を示す。図7では、テクスチャ画像53のテクスチャU座標に0.3から0.7を、テクスチャV座標に0.0から1.0の範囲を指定し、ポリゴンにマッピングしている。
【0032】
また、U,Vに1.0以上の値を指定することもできる。この場合、ラップ、ミラー等の幾つかの折り返し方法を選択する。図8は、ラップ55とミラー57の例を示す。
【0033】
図9は、仮想球43の定義を示す。図9に示すように、仮想球43の原点を中心に、上向き方向をY軸、奥行き方向をZ軸とし、左手座標系で定義している。テクスチャU座標をZ軸回り、テクスチャV座標を上下方向としてとし、U、V座標はそれぞれ0.0〜1.0の範囲となるように対応づけている。
すなわち、仮想球43を地球にたとえるならば、Uは経度に相当し、Vは南極を「0」とした緯度に相当する。
尚、仮想球43の軸の定義を右手座標系に変更してもよい。また、テクスチャ座標U,Vと仮想球43の各軸の対応付けを他の組み合わせに変更してもよい。
【0034】
図10は、反射情報計算のフローチャートである。すなわち、図2のステップ204の処理を詳細に示したものである。視点35の位置座標と法線ベクトル39等から頂点Pにおける入射ベクトル36を算出する(ステップ301)。
【0035】
次に、入射ベクトル36に対する反射ベクトル37を算出する(ステップ302)。
【0036】
次に、反射ベクトル37と仮想球43との交点を算出し、テクスチャ座標U,Vと反射率を算出する(ステップ303)。各交点がX,Zの正負どちらの領域に存在するかのXフラグ、Zフラグも記憶する。本実施の形態では交点を求める対象物体は、図4に示すように、描画対象となる車41の周囲に仮想球43を設けて、仮想球43に貼り付けられた像をテクスチャ画像45とする。
【0037】
反射率は、材質に応じて予め用意した反射率関数W(γ)から算出する。ここでγは図3に示されるように反射ベクトル37と法線ベクトル39とがなす角、即ち反射角である。図11は反射角γに対する反射率W(γ)の一例を示す図である。
【0038】
前述のステップ301からステップ303の処理を物体形状の各頂点に対して行った後、ポリゴン毎にテクスチャ座標の修正を行う(ステップ304)。
【0039】
ポリゴンを構成する3頂点に対して、(1)Xフラグが正である頂点が少なくとも一つは存在する。(2)全ての頂点のZフラグが正ではない。(3)Zフラグが正である頂点が少なくとも一つは存在する。この全ての条件を満たすポリゴンは、仮想球43の基準軸を超えて存在する。このままテクスチャマッピングを施すと不適切な画像領域がマッピングされので、前述の(1)から(3)の条件を満たすポリゴンは、基準軸を超えているZフラグが正である頂点のU座標をU=U+1.0に修正する。
【0040】
図12は、ポリゴンが基準軸を超えて存在する場合のテクスチャ座標の修正を示す。図12(a)に示すように、前述の(1)から(3)の条件を満たすポリゴンa1a2a3が、仮想球の基準軸(U=0.0)を超えて存在する。このままテクスチャマッピングを施すと頂点a1、a2、a3は、図12(b)に示すように、テクスチャ座標a´1、a´2、a´3にそれぞれ設定され、不適切な画像領域がマッピングされる。従って、Zフラグが正である頂点a´1のU座標をU=U+1に修正し、適切なテクスチャマッピングを実行する。
【0041】
また、ポリゴンが仮想球の天頂を囲む場合は、前述のテクスチャ座標の修正を行っても不具合が生じる。この場合には、ポリゴンを再構成し、テクスチャマッピングを行う。
【0042】
図13は、ポリゴンが仮想球の天頂を囲む場合のポリゴンの再構成を示す。図13(a)に示すように、ポリゴンb1b2b3が仮想球の天頂を囲む場合、図13(b)に示すような適切なテクスチャマッピング65する必要があるが、このままテクスチャマッピングを施すと、図13(c)に示すように、頂点b1、b2、b3は、テクスチャ座標b´1、b´2、b´3にそれぞれ設定され、不適切な画像のマッピング67となる。この場合には、ポリゴンb1b2b3を分割する。このようにして、図13(d)に示すように適切なテクスチャマッピング69を行う。
【0043】
第2レンダリング処理部11はこうして求めたテクスチャ座標及び反射率と第1レンダリング処理部9で求めた物体の画像との合成レンダリング処理を行い、最終的な画像が外部表示装置4に表示される。
【0044】
反射計算処理や合成レンダリング処理はプログラムで行うこともできるが、多くの演算時間を要するため高速の描画が行えない。しかしながら、本実施の形態のようにグラフィックスハードウェアを利用すれば、リアルな描画が高速に行える。
【0045】
以上説明したように、本実施の形態によれば、コンピュータのグラフィックハードウェアのテクスチャマッピング機能を利用して、視点に依存した反射効果を考慮した精巧な画像を高速に生成し、表示させることが可能である。これによりグラフィックエンジンを持たないパソコンにおいても高品位な画像を生成することができる。
【0046】
尚、本実施の形態では視点35の位置を外部入力装置3より入力したが、視点位置を固定し、外部入力装置3より車41の移動量等を入力することも可能である。この場合、車41の移動量や移動方向に合わせて像を写す仮想物体の形状を選択すると、より効率的に反射効果の算出が行える。
【0047】
また、本実施の形態では反射効果について説明したが、反射ベクトルを屈折ベクトルとして屈折計算を行い、材質に応じた屈折率を用意すれば、屈折情報を算出し、同様に合成レンダリング処理を行うことが可能である。
【0048】
また、図2に示す処理を行うプログラムはCD−ROM等の記録媒体に保持させて流通させてもよいし、このプログラムを通信回線を介して送受することもできる。
【0049】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明によれば、反射効果や屈折効果を考慮した高品位な画像を高速に生成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の1実施の形態に係る画像生成装置1を示す図
【図2】 画像生成装置1による画像生成処理を示すフローチャート
【図3】 視点35と反射角νを示す図
【図4】 車41を示す図
【図5】 ピクセル49の画像データを示す図
【図6】 テクスチャ座標50の定義を示す図
【図7】 テクスチャ画像53を示す図
【図8】 ラップ55とミラー57の例を示す図
【図9】 仮想球の定義を示す図
【図10】 反射情報計算のフローチャート
【図11】 反射角γに対する反射率W(γ)を示す図
【図12】 ポリゴンが基準軸を超えて存在する場合のテクスチャ座標の修正を示す図
【図13】 ポリゴンが仮想球の天頂を囲む場合のポリゴンの再構成を示す図
【符号の説明】
1………画像生成装置
2………外部記憶装置
3………外部入力装置
4………外部表示装置
5………CGデータ読み込み部
6………CGデータ記憶部
7………視点情報算出部
8………視点情報記憶部
9………第1レンダリング処理部
10………反射情報算出部
11………第2レンダリング処理部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image generation apparatus and a recording medium.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the development of computer graphics (CG) has been remarkable, and various objects have been expressed on computers. In particular, graphics hardware can perform coordinate transformation of shape data, illumination processing, final image generation processing at high speed, and images stored in the frame buffer by mixing processing and images currently being processed. There is something that synthesizes at high speed.
Further, the demand for CG is increasing, and there is a demand for more realistic drawing such as reflection and refraction on the object surface, in addition to viewpoint information and motion information, in addition to drawing an object on a computer. .
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
One of the realistic drawings considering such reflection and refraction is a method of using a textured mapping of a virtual sphere prepared for reflection as a reflection target. In the reflection effect realization method using this texture mapping function, when the intersection of the reflection vector and the virtual sphere at each vertex of the polygon (triangle) is referenced beyond the reference axis of the virtual sphere, the texture image is inappropriate. There was a problem of being mapped.
In this case, it is possible to reconstruct the polygon in a timely manner so that the intersection of the reflection vector at each vertex of the polygon (triangle) and the virtual sphere does not exceed the reference axis of the virtual sphere. It is unsuitable for the system to do.
[0004]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide an image generation apparatus that generates a high-quality image in consideration of reflection effects and refraction effects at high speed.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a first invention is an image generation apparatus for generating a computer image, comprising: means for inputting shape information of an object; means for inputting viewpoint information; First image generation means for generating an image of the object based on the viewpoint information, and calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information And second image generation means for generating an image by combining the image created by the first image generation means and the reflection or refraction information, and the calculation means A reflection or refraction information corresponding to a vertex of a polygon of an image on a virtual sphere is calculated, and for a polygon that intersects the reference axis of the virtual sphere, the coordinates of the polygon are corrected. It is a device.
[0006]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an image generating apparatus for generating a computer image, wherein: means for inputting object shape information; means for inputting viewpoint information; and based on the object shape information and the viewpoint information. A first image generation unit that generates an image of the object, a calculation unit that calculates and corrects reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information, and the first Second image generation means for generating an image by combining the image created by the image generation means and the reflection or refraction information, and the calculation means Among them, reflection information or refraction information corresponding to the vertex of the polygon is calculated, and for the polygon including the zenith of the virtual sphere, the polygon is divided into a plurality of polygons with the zenith as one vertex. An image generating device.
[0007]
Further, the third invention is an image generation device for generating a computer image, the means for inputting object shape information, the means for inputting motion information of the object, the shape information of the object, and the motion information. A first image generating means for generating an image of the object, a calculating means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information and the motion information of the object; A second image generation unit configured to generate an image by combining the image created by the first image generation unit and the reflection or refraction information, and the calculation unit is a virtual sphere around the object. An image generating apparatus that calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon of the image and corrects the coordinates of the polygon for a polygon that intersects the reference axis of the virtual sphere.
[0008]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image generating apparatus for generating a computer image, the means for inputting object shape information, the means for inputting motion information of the object, the shape information of the object, and the motion information. A first image generating means for generating an image of the object, a calculating means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information and the motion information of the object; A second image generation unit configured to generate an image by combining the image created by the first image generation unit and the reflection or refraction information, and the calculation unit is a virtual sphere around the object. The reflection information or refraction information corresponding to the vertices of the polygon is calculated from the image of the above, and the polygon including the zenith of the virtual sphere is divided into a plurality of polygons with the zenith as one vertex. An image generating device according to symptoms.
[0009]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image generation apparatus for generating a computer image, wherein: means for inputting object shape information; means for inputting viewpoint information; and based on the object shape information and the viewpoint information. A first image generation unit that generates an image of the object, a calculation unit that calculates and corrects reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information, and the first Second image generation means for generating an image by combining the image created by the image generation means and the reflection or refraction information, and the calculation means Among them, the reflection information or refraction information corresponding to the vertex of the polygon is calculated, and for a polygon that intersects the reference axis of the phantom sphere, the computer functions as an image generation device that corrects the coordinates of the polygon. Which is a recording medium for recording a gram.
[0010]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image generation apparatus for generating a computer image, wherein: means for inputting object shape information; means for inputting viewpoint information; and based on the object shape information and the viewpoint information. A first image generation unit that generates an image of the object, a calculation unit that calculates and corrects reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information, and the first Second image generation means for generating an image by combining the image created by the image generation means and the reflection or refraction information, and the calculation means Among them, the reflection information or the refraction information corresponding to the vertex of the polygon is calculated, and for the polygon including the zenith of the virtual sphere, the polygon is divided into a plurality of polygons with the zenith as one vertex. A recording medium for recording a program that causes a computer to function.
[0011]
Further, a seventh invention is an image generation apparatus for generating a computer image, wherein means for inputting object shape information, means for inputting motion information of the object, shape information of the object, and motion information A first image generating means for generating an image of the object, a calculating means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information and the motion information of the object; A second image generation unit configured to generate an image by combining the image created by the first image generation unit and the reflection or refraction information, and the calculation unit is a virtual sphere around the object. A computer is used as an image generating device for calculating the reflection information or refraction information corresponding to the vertex of the polygon in the image and correcting the coordinates of the polygon for the polygon intersecting the reference axis of the virtual sphere. A recording medium for recording a program for.
[0012]
Further, an eighth invention is an image generation device for generating a computer image, wherein means for inputting shape information of an object, means for inputting motion information of the object, shape information of the object, and motion information A first image generating means for generating an image of the object, a calculating means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information and the motion information of the object; A second image generation unit configured to generate an image by combining the image created by the first image generation unit and the reflection or refraction information, and the calculation unit is a virtual sphere around the object. The reflection information or refraction information corresponding to the vertices of the polygon is calculated from the image of the image, and the polygon including the zenith of the virtual sphere is divided into a plurality of polygons with the zenith as one vertex. A program that causes a computer to function as a device which is a recording medium for recording.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an image generation apparatus 1 according to the present embodiment.
[0014]
In FIG. 1, the image generation device 1 creates CG image data based on the three-dimensional CG data read from the
[0015]
The
[0016]
The external input device 3 is a device such as a mouse, a keyboard, and a joystick, and inputs viewpoint information such as a position where an object shape is observed.
The external display device 4 is a device that displays an image, and is a CRT display or the like.
[0017]
As shown in FIG. 1, the image generation apparatus 1 includes a CG
[0018]
In FIG. 1, a CG
[0019]
The first rendering processing unit 9 generates an object image, and the reflection
[0020]
Processing in each unit of the image generation device 1 will be described below. FIG. 2 is a flowchart showing image generation processing by the image generation apparatus 1.
In FIG. 1, the CG
[0021]
Next, viewpoint position coordinates and the like are calculated by the viewpoint information calculation unit 7 from the viewpoint information input by the external input device 3 and stored in the viewpoint information storage unit 8 (step 202). FIG. 3 is a diagram showing the viewpoint 35 and the reflection angle ν. The viewpoint information calculation unit 7 calculates the position coordinates and the like of the viewpoint 35 specified by the mouse or the like and stores it in the viewpoint information storage unit 8.
[0022]
Next, the first rendering processing unit 9 performs an object rendering process from the CG data of the object and the viewpoint information in consideration of an illumination effect or the like (step 203). This rendering process is performed by computer graphics hardware.
[0023]
FIG. 4 is a diagram illustrating a car 41 that is a drawing target object, and FIG. 5 is a diagram illustrating rendering data in the
[0024]
As shown in FIG. 5, the rendering data of the
[0025]
Next, the reflection
[0026]
The reflection
[0027]
That is, for example, in the
[0028]
Since such a composite rendering process is performed by computer graphics hardware, it is processed at a very high speed.
The final image created in this way is displayed by the external output device 4 shown in FIG.
[0029]
In FIG. 5, rendering is performed for each pixel. Actually, however, for example, the surface of the car 41 shown in FIG. 4 is divided into triangular polygons, and the vertex pixels of each polygon are used. The process shown in FIG. 5 is performed. A rendering value corresponding to a pixel inside the polygon is obtained by interpolating the obtained rendering value of each vertex.
[0030]
Hereinafter, a method for calculating the texture coordinates and the reflectance for mapping the reflection texture image at each vertex of the object shape as the reflection information will be described in detail. FIG. 6 shows the definition of the texture coordinates 50. The texture coordinates 50 are defined with the horizontal direction of the image being U and the vertical direction being V, and a range of 0.0 to 1.0 is assigned respectively.
[0031]
When mapping a texture image to a polygon, a range is designated using the texture coordinates. FIG. 7 shows an example of a texture image. In FIG. 7, the
[0032]
In addition, a value of 1.0 or more can be specified for U and V. In this case, several folding methods such as lap and mirror are selected. FIG. 8 shows an example of the wrap 55 and the mirror 57.
[0033]
FIG. 9 shows the definition of the phantom sphere 43. As shown in FIG. 9, with the origin of the phantom sphere 43 as the center, the upward direction is the Y axis and the depth direction is the Z axis, which are defined in the left-handed coordinate system. The texture U coordinates are set around the Z axis, the texture V coordinates are set in the vertical direction, and the U and V coordinates are associated with each other in the range of 0.0 to 1.0.
That is, if the virtual sphere 43 is compared to the earth, U corresponds to longitude and V corresponds to latitude with the South Pole being “0”.
Note that the definition of the axis of the phantom sphere 43 may be changed to the right-handed coordinate system. Further, the correspondence between the texture coordinates U and V and each axis of the virtual sphere 43 may be changed to another combination.
[0034]
FIG. 10 is a flowchart of reflection information calculation. That is, the process of
[0035]
Next, a
[0036]
Next, the intersection of the
[0037]
The reflectance is calculated from a reflectance function W (γ) prepared in advance according to the material. Here, γ is an angle formed by the
[0038]
After the processing from
[0039]
For the three vertices constituting the polygon, (1) there is at least one vertex whose X flag is positive. (2) The Z flag of all vertices is not positive. (3) There is at least one vertex having a positive Z flag. Polygons that satisfy all of these conditions exist beyond the reference axis of the phantom sphere 43. If texture mapping is performed as it is, an inappropriate image area is mapped. Therefore, the polygon satisfying the conditions (1) to (3) described above has the U coordinate of the vertex whose Z flag exceeding the reference axis is positive. = U + 1.0
[0040]
FIG. 12 shows the correction of the texture coordinates when the polygon exists beyond the reference axis. As shown in FIG. 12A, polygons a1a2a3 satisfying the above conditions (1) to (3) exist beyond the reference axis (U = 0.0) of the phantom sphere. If texture mapping is performed as it is, vertices a1, a2, and a3 are set to texture coordinates a′1, a′2, and a′3, respectively, as shown in FIG. 12B, and inappropriate image areas are mapped. The Accordingly, the U coordinate of the vertex a′1 whose Z flag is positive is corrected to U = U + 1, and appropriate texture mapping is executed.
[0041]
In addition, when the polygon surrounds the zenith of the virtual sphere, a problem occurs even if the texture coordinates are corrected as described above. In this case, the polygon is reconstructed and texture mapping is performed.
[0042]
FIG. 13 shows the reconstruction of a polygon when the polygon surrounds the zenith of the virtual sphere. As shown in FIG. 13A, when the polygon b1b2b3 surrounds the zenith of the phantom sphere, it is necessary to perform an appropriate texture mapping 65 as shown in FIG. 13B. As shown in (c), the vertices b1, b2, and b3 are set to texture coordinates b′1, b′2, and b′3, respectively, and become inappropriate image mapping 67. In this case, the polygon b1b2b3 is divided. In this way, appropriate texture mapping 69 is performed as shown in FIG.
[0043]
The second
[0044]
Reflection calculation processing and composite rendering processing can also be performed by a program, but high-speed drawing cannot be performed because much calculation time is required. However, if graphics hardware is used as in this embodiment, realistic drawing can be performed at high speed.
[0045]
As described above, according to the present embodiment, it is possible to quickly generate and display a sophisticated image in consideration of the reflection effect depending on the viewpoint using the texture mapping function of the graphic hardware of the computer. Is possible. As a result, a high-quality image can be generated even on a personal computer that does not have a graphic engine.
[0046]
In the present embodiment, the position of the viewpoint 35 is input from the external input device 3. However, it is also possible to fix the viewpoint position and input the amount of movement of the car 41 from the external input device 3. In this case, the reflection effect can be calculated more efficiently by selecting the shape of the virtual object that captures the image in accordance with the amount of movement and the direction of movement of the car 41.
[0047]
Further, although the reflection effect has been described in the present embodiment, refraction calculation is performed using the reflection vector as a refraction vector, and if a refractive index corresponding to the material is prepared, refraction information is calculated and composite rendering processing is similarly performed. Is possible.
[0048]
Further, the program for performing the processing shown in FIG. 2 may be distributed by being held in a recording medium such as a CD-ROM, or the program can be transmitted / received via a communication line.
[0049]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, a high-quality image in consideration of the reflection effect and the refraction effect can be generated at high speed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an image generation apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a flowchart showing image generation processing by the image generation apparatus 1. FIG. 3 is a diagram showing a viewpoint 35 and a reflection angle ν. 4 is a diagram showing a car 41. FIG. 5 is a diagram showing image data of a
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 .........
Claims (9)
物体の形状情報を入力する手段と、
視点情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正することを特徴とする画像生成装置。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting viewpoint information;
First image generation means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
An image generating apparatus characterized by correcting coordinates of a polygon that intersects a reference axis of the virtual sphere.
物体の形状情報を入力する手段と、
視点情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割することを特徴とする画像生成装置。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting viewpoint information;
First image generation means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
An image generating apparatus for dividing a polygon including a zenith of the virtual sphere into a plurality of polygons with the zenith as one vertex.
物体の形状情報を入力する手段と、
前記物体の運動情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正することを特徴とする画像生成装置。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting movement information of the object;
First image generating means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the motion information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the motion information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
An image generating apparatus characterized by correcting coordinates of a polygon that intersects a reference axis of the virtual sphere.
物体の形状情報を入力する手段と、
前記物体の運動情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割することを特徴とする画像生成装置。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting movement information of the object;
First image generating means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the motion information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the motion information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
An image generating apparatus for dividing a polygon including a zenith of the virtual sphere into a plurality of polygons with the zenith as one vertex.
前記第2の画像生成手段は、
第1の画像生成手段によって作成され、前記物体情報をピクセル色とアルファ値で表した第1の画像と、
前記反射或いは屈折情報をピクセル色とアルファ値で表した第2の画像と、
を合成することを特徴とする画像生成装置。In the image generation device according to any one of claims 1 to 4,
The second image generation means includes
A first image created by first image generation means and representing the object information in pixel color and alpha value;
A second image representing the reflection or refraction information in terms of pixel color and alpha value;
An image generation apparatus characterized by combining the above.
物体の形状情報を入力する手段と、
視点情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting viewpoint information;
First image generation means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
A recording medium that records a program that causes a computer to function as an image generation device that corrects the coordinates of a polygon for a polygon that intersects the reference axis of the virtual sphere.
物体の形状情報を入力する手段と、
視点情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記視点情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting viewpoint information;
First image generation means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the viewpoint information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
A recording medium in which a program that causes a computer to function as an image generation apparatus that divides a polygon including the zenith of the virtual sphere into a plurality of polygons with the zenith as one vertex is recorded.
物体の形状情報を入力する手段と、
前記物体の運動情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の基準軸と交わるポリゴンに対しては、該ポリゴンの座標を修正する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting movement information of the object;
First image generating means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the motion information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the motion information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
A recording medium that records a program that causes a computer to function as an image generation device that corrects the coordinates of a polygon for a polygon that intersects the reference axis of the virtual sphere.
物体の形状情報を入力する手段と、
前記物体の運動情報を入力する手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体の画像を生成する第1の画像生成手段と、
前記物体の形状情報と前記運動情報を基に、前記物体表面における反射或いは屈折情報を算出及び修正する算出手段と、
前記第1の画像生成手段によって作成された画像と、前記反射或いは屈折情報とを合成して画像を生成する第2の画像生成手段と、
を具備し、
前記算出手段は、物体周囲の仮想球上の画像のうちポリゴンの頂点に対応する反射情報または屈折情報を算出し、
前記仮想球の天頂を含むポリゴンに対しては、該ポリゴンを天頂を1つの頂点として複数のポリゴンに分割する画像生成装置としてコンピュータを機能させるプログラムを記録した記録媒体。An image generation device for generating a computer image,
Means for inputting object shape information;
Means for inputting movement information of the object;
First image generating means for generating an image of the object based on the shape information of the object and the motion information;
Calculation means for calculating and correcting reflection or refraction information on the object surface based on the shape information of the object and the motion information;
Second image generating means for generating an image by combining the image created by the first image generating means and the reflection or refraction information;
Comprising
The calculation means calculates reflection information or refraction information corresponding to a vertex of a polygon in an image on a virtual sphere around the object,
A recording medium in which a program that causes a computer to function as an image generation apparatus that divides a polygon including the zenith of the virtual sphere into a plurality of polygons with the zenith as one vertex is recorded.
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