JP3774873B2 - テキスチャー・シェーディング回路 - Google Patents

Description

この発明は光源を考慮したコンピュータ・グラフィックスのレンダリング技術の一つとして知られているシェーディングモデルのハードウェア化に関するものであり、リアルなコンピュータ・グラフィックス映像の高速生成装置に利用されるものである。
従来、シェーディングをハードウェアで実現する方法は特願平７−１０２９０６に示されているように、面上の輝度はその面を内挿して得られるそれぞれの内挿点の傾きと、その点に入射する光源の傾きから反射角を求め、この反射角が視点に対して入射する方向余弦を基に輝度を決定している。このそれぞれの点に対する計算は通常線形補間回路によって逐次求められるが、この補間回路に同期して、面にマッピングされるべきテキスチャーパターンがテキスチャーパターン登録ＲＡＭから同時に読み出され、これが曲面上のそれぞれの点の輝度と乗算されて、シェーディングされたテキスチャーパターンのマッピング面を決定することになる。この場合、輝度はテキスチャーパターンのもつ赤緑青の３原色に乗算されるものと考えられている。
この方法では、例えば３原色がゼロとなる黒の色に対しては輝度を掛け合わせても結果はゼロであり、黒い面でのシェーディングを行うことが出来ない。
曲面の傾き、入射光および曲面の属性から面上の輝度を求める回路は特願平７−１０２９０６に示されている。ここで得られる輝度は赤緑青の３原色とは独立したものであり、最終的な面の持つ色にシェーディングを施すには、この輝度を面の色に乗算して得ることが必要である。もし面の色モデルが赤緑青の３原色で定義されていると、単純な乗算は出来なくなる。この結果、本発明では色の成分を赤緑青の３原色ではなく、色相、明度、彩度で表現し、このうちシェーディングは明度（輝度）を、テキスチャーパターンは色相、彩度で定義することによって色相には無関係な輝度をシェーディグ・プロセスにおいて決定し、これをパターンの色相および彩度から赤緑青に変換することを行う。よってテキスチャーパターンは予め色相と彩度で定義され、これが登録される。
一方、テキスチャーパターン自体で局所的なパターンの明度が異なる場合がある。この場合はパターンは色相、彩度、明度の３要素で定義される。
この結果、シェーデング回路で得られた輝度はパターンの明度に加算してこれを新たな明度とし、これらを赤、緑および青に変換する。
色相、彩度、明度から赤緑青に変換する関係式はすでによく知られたものであり、ここではその関係式の説明は省略する。
【０００３】
［実施例］
図１は本発明に関わるシェーディング回路である。
図１において曲面補間回路１からは、シェーディング回路３に対して座標値、曲面の傾きが逐次与えられる。光源の情報は予めシェーディング回路３に設定されており、シェーディング回路３では曲面上のそれぞれの点毎の輝度が計算される。またテキスチャーパターン情報が記憶されたパターン登録ＲＡＭ（ランダムアクセス・メモリ）２は、曲線補間回路１において、曲線内の補間動作に同期した逆写像変換計算によって、曲面へのマッピングアドレスが生成され、このアドレスが与えられて曲面にマッピングするテキスチャーパターンが読み出される。このテキスチャーパターンは、色相Ｈおよび彩度Ｓの２つの要素からなり、これがが色相、明度、彩度（ＨＬＳ）から赤、緑、青（ＲＧＢ）に変換するＨＬＳ／ＲＧＢ変換回路４に前記シェーディング回路からの輝度と共に与えられ、ＲＧＢの３原色を出力する。
これに対して、パターンが色相、明度、彩度の３要素で定義されるシステムにおいては、その明度と、シェーディング回路３で得られた輝度とは、それぞれ回路４内で加算された後、新たな明度としてＨＬＳ／ＲＧＢ変換回路４において、ＲＧＢの３原色に変換される。これらのデータはピクセルキャシュ５に記憶された後、画像メモリに転送される。
【０００４】
［発明の効果］
ハードウェアによるリアルタイムなシェーディング・テキスチャー効果はコンピュータ・グラフィックス技法によるバーチャル・リアリティの実現技術に重要な役割をもつ。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のテキスチャーシェーディング回路
【符号の説明】
１ 曲線補間回路
２ テキスチャーパターン登録ＲＡＭ
３ シェーディング回路
４ ＨＬＳ／ＲＧＢ変換回路
５ ピクセルキャシュ

Claims (3)

1. 曲面の傾きおよび光源からの入射光により、曲面の輝度を決定するシェーディング回路と、この曲面にテキスチャー・パターンをマッピングしてシェーディングされたテキスチャー曲面を生成する回路に関して、
   色情報を色相、明度（以下輝度ともいう）および彩度によって定義すると共に、シェーディング回路では、前記色情報のうち曲面の輝度成分を求める第一の手段と、
   テキスチャー・パターンは色相および彩度の二つの情報で定義し、シェーディング時の曲面の内挿に同期して、テキスチャー・パターンを曲面にマッピングし、これをシェーディング回路からの輝度と、パターンのもつ色相および彩度から、赤、緑および青の３原色に変換して曲面の色を決定する第二の手段をもつテキスチャー・シェーディング回路。
2. 請求項１の回路に関してテキスチャー・パターンを色相、明度および彩度の３要素で定義すると共にシェーディング回路で得られた輝度を前記テキスチャー・パターンの明度に加算して得た輝度と前記色相、明度および彩度から、赤、緑および青の３原色に変換して曲面の色を決定するテキスチャー・シェーディング回路。
3. 請求項１および請求項２のいずれか１項に記載のテキスチャー・シェーディング回路を用いたコンピューターグラフィックス映像の生成装置。

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