JP6612266B2

JP6612266B2 - ３ｄモデルのレンダリング方法および装置ならびに端末デバイス

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Publication number: JP6612266B2
Application number: JP2016572397A
Authority: JP
Inventors: ゾンワン・ゼン
Original assignee: テンセント・テクノロジー・（シェンジェン）・カンパニー・リミテッド
Priority date: 2014-06-10
Filing date: 2015-06-10
Publication date: 2019-11-27
Anticipated expiration: 2035-06-10
Also published as: CN104966312B; JP2017521766A; WO2015188749A1; CN104966312A; US20170116771A1; US9916676B2

Description

本出願は、レンダリング処理の分野に関し、より具体的には、3Dモデルのレンダリング方法および装置ならびに端末デバイスに関する。

3Dモデルは、3次元モデルまたは立体像とも呼ばれ、様々な建物、キャラクタ、植物、機械類などのモデルを含む。3Dモデルは、閲覧者に対して、より強い視覚効果を生み出すために、ウェブページにおいて立体的に対話および提示され得る。

3Dモデルの彩色は、鮮明な画像を生成するために、3Dモデルに対してシェード処理を実行することであり、レンダリングは彩色に基づき、より鮮明な画像を形成するために、3Dモデルの面に明るい色および暗い色、ならびに照明効果を示す。レンダリングを使って得られた画像の効果は、より高い現実感および物テクスチャがある。現在、3Dモデルに対してレンダリングが実行される場合、ブリン-フォン照明モデルが通常は使用され、この照明モデルは、従来のフォン照明モデルおよび変更に基づいており、従来のフォン照明モデルと比較して、より柔らかくより滑らかなレンダリング効果がある。

本出願の発明者は、研究によって、ブリン-フォン照明モデルを使用することによる既存の3Dモデルのレンダリング手法は、3Dモデル上の各頂点に色を付けるために、3Dモデルの面上の各頂点の彩色を主に計算していることを発見する。しかし、3Dモデル上の各ポイントに色を付けると、膨大な計算量が生じ、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスにおいて電子デバイスのパフォーマンスに対する要件が非常に高い。

上記を鑑みて、本出願は、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスにおいて、既存の3Dモデルのレンダリング手法に存在する、複雑な彩色演算および電子デバイスのパフォーマンスへの高い要件の問題を解決するために、3Dモデルのレンダリング方法および装置ならびに端末デバイスを提供する。

前述の目的を達成するために、ここで以下のように解決策が提案されている。

3Dモデルのレンダリング方法は、
ハードウェアによってシミュレーションされた拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算し、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応し、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換するステップと、
光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するステップと、
勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うステップと
を含む。

3Dモデルのレンダリング装置は、
ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するように構成された第1の計算ユニットであって、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応する、第1の計算ユニットと、
各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換するように構成された変換ユニットと、
光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するように構成された勾配マップ描画ユニットと、
勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うように構成された勾配マップ被覆ユニットと
を含む。

3Dモデルのレンダリング装置を含む端末デバイス。

前述の技術的解決策を鑑みて、本出願の実施形態によって開示される3Dモデルのレンダリング方法は、ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するステップと、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換し、光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値および色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するステップと、3Dモデルに対するレンダリングを完了するために、勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うステップとを含むことが認識され得る。本出願によって提供されるレンダリング方法は、従来の解決策における頂点彩色を実行する代わりに勾配マップを描画するために、3Dモデルの面上において各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を使用し、3次元モデルにおける従来の彩色のプロセスを二次元の平面における勾配マップの描画へと移行し、同じ効果を達成するために、描画された勾配マップを用いて3Dモデルをさらに覆い、既存の技術と比較して、より単純な処理プロセスを持ち、また、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスにおいて電子デバイスのパフォーマンス要件を下げる。

本出願の実施形態の技術的解決策または既存の技術についてより明確に記述するために、以下に、実施形態または既存の技術の記述に必要な添付の図面について簡潔に説明する。明らかに、以下の記述において添付の図面は、本出願の一部の実施形態を示しているに過ぎず、当業者であれば、創造的な労力を用いることなくこれらの添付の図面から他の図面を導き出すことができる。

本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示される3D漫画キャラクタのレンダリング方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示される別の3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示される3Dモデルの下絵を描画するための方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示されるさらに別の3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示される別の3D漫画キャラクタのレンダリング方法を示すフローチャートである。本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング装置の構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示される別の3Dモデルのレンダリング装置の構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示される下絵描画ユニットの構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示された変換ユニットの構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示されるさらに別の3Dモデルのレンダリング装置の構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示されるさらに別の3Dモデルのレンダリング装置の構造を示すブロック図である。本出願の実施形態により開示される端末デバイスのハードウェアの構造を示すブロック図である。

本出願の実施形態の目的、技術的解決策、および利点をより明瞭にするために、本出願の実施形態の技術的解決策について、添付の図面に関して以下に明確かつ完全に記述する。記述される実施形態は、本出願の実施形態のすべてではなく部分に過ぎないことは明白である。創造的な労力なく本出願の実施形態に基づいて当業者によって取得された他のすべての実施形態は、本出願の保護範囲以内にあるものとする。

3Dモデルのレンダリング技術は、様々な分野に広く適用されており、比較的成熟したものには、たとえば、漫画のレンダリング技術を使用するTHE IDOLM@STERおよびDream C Clubがある。しかし、既存の3Dモデルのレンダリングプロセスの演算は複雑であり、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスの間に、端末デバイスは、通常、不十分な滑らかさの問題に遭遇する。よって、本出願の実施形態は、3Dモデルのレンダリング方法を提供する。図1を参照すると、図1は、本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。

図1に示すように、レンダリング方法は、以下を含む。

ステップ101:ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算し、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応し、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換する。

特に、ハードウェアは、拡散反射周囲光をシミュレーションするために使用される、すなわち、照明方向および照明強度をシミュレーションする。拡散反射周囲光の照明下では、オブジェクトの色それ自体が示される。拡散反射周囲光の照明下では、従来のレンダリング方法は、ブリン-フォン照明を使用する、すなわち、光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を使って3Dモデルの面上の各頂点の彩色を決定する。

読者の理解を助けるために、UV座標の概念について説明する。すべての画像ファイルは二次元の平面である。水平方向はUであり、垂直方向はVであり、画像のピクセルは、この平面的な二次元のUV座標系によって配置され得る。二次元の平面が3次元モデルの面に張り付けられている場合、3次元モデルそれ自体がUVパラメータを持っているので、このUV値は、面にポイントを配置するために使用されるパラメータであるが、それは二次元でもあるので、変換を使って3次元モデルの面上のポイントを平面上のピクセルに対応させるのは簡単であろう。テクスチャマップに関して、1つのマップのUおよびVの座標の数値域は両方とも0から1であり、実際の解像度が何であろうと、ソフトウェアは、UVテクスチャ座標をマップのピクセル座標に自動的に変換するであろう。

各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルの一連のドット積の演算値が、一連の三角法のコサインと一致しているので、ドット積の演算値は、0未満のドット積の演算結果の結果値が0に設定されるように処理され得て、ドット積の演算値の値範囲が(0,1)であることを定義するために、0より大きい値は処理されない。この値は、3Dモデルの頂点のUV座標(0,1)の値範囲とまったく同一である。次いで、ドット積の演算結果の各々が、ドット積の演算結果とUV座標値の事前設定された対応により、頂点のUV座標値に変換される。

ステップ102:光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画する。

特に、光を受けた後、3Dモデルは、異なるUV座標値の位置に、異なる明るい色および暗い色の効果を持つ。光を受けた後の3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の対応は、事前設定される。照明モデルの特性によると、UV座標が0である場合、それは最も暗い照明された領域に対応し、UV座標が1である場合、それは最も明るい照明された領域に対応することが知られている。この特性によると、明るい領域および暗い領域の色は、カスタマイズされた光および陰を描画する効果を実装するために、1つの勾配マップに描画される。

ステップ103:勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆う。

特に、勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うことは、別の3Dモデルのレンダリング手法であると考えられ得て、このステップを使って、拡散反射の照明下で3Dモデルに対するレンダリングが実装される。

本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング方法は、ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するステップと、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換し、次に、光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するステップと、3Dモデルに対するレンダリングを完了するために、勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うステップとを含む。本出願によって提供されるレンダリング方法は、従来の解決策における頂点彩色を実行する代わりに勾配マップを描画するために、3Dモデルの面において各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を使用し、3次元モデルにおける従来の彩色のプロセスを二次元の平面における勾配マップの描画へと移行し、同じ効果を達成するために、描画された勾配マップを用いて3Dモデルをさらに覆い、既存の技術と比較して、より単純な処理プロセスを持ち、また、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスにおいて電子デバイスのパフォーマンス要件を下げる。

本出願の前述の実施形態によって開示される3Dモデルのレンダリング方法は、電子デバイスの処理プロセスに適用され得て、電子デバイスは、コンピュータまたはモバイル端末デバイスの場合がある。近年のハンドヘルド端末の開発により、ますます多くのアプリケーションをすべてハンドヘルド端末に実装され得る。さらに、THE IDOLM@STERなど3Dモデルのレンダリング技術を使用する漫画ゲームは、ハンドヘルド端末のパフォーマンスに対して非常に高い要件を持っている。従来の3Dモデルのレンダリング手法は、複雑なアルゴリズムを持っているので、ハンドヘルド端末で実行した場合に、ゲームの滑らかさを保証するのは難しい。一方、本出願によって提供されるレンダリング方法の使用により、レンダリング技術の複雑さを大幅に低減することができ、それによってハンドヘルド端末でゲームを実行するときの滑らかさが改善される。

オプションとして、本出願の実施形態によって開示される3Dモデルのレンダリング方法は、3D漫画キャラクタに対するレンダリングを完了するために、現在人気がある漫画ゲームに適用され得る。図2を参照すると、図2は、本出願の実施形態により開示される3D漫画キャラクタのレンダリング方法を示すフローチャートである。

図2に示すように、3D漫画キャラクタに対してレンダリングを実行するプロセスは、以下を含む。

ステップ201:ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3D漫画キャラクタの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算し、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応し、各ドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換する。

ステップ202:光を受けた後に3D漫画キャラクタの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画する。

ステップ203:勾配マップを用いて3D漫画キャラクタの面を覆う。

各前述のステップの特定の実装手法について、以前の実施形態の概要が参照され得る。

図3を参照すると、図3は、本出願の実施形態により開示される別の3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。

前述の実施形態の図1に基づいて、この実施形態には、ステップ301:3Dモデルの下絵を描画する、がさらに追加される。

モデルの下絵を描画するプロセスは、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算する前の場合があり、確かに、ステップ103:勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆う、の後の場合がある。これらは2つの独立した描画プロセスである。

図4に示すように、光学的に、図4は、本出願の実施形態により開示される3Dモデルの下絵を描画するための方法の光学的な手法を示している。

ステップ401:事前設定されたストローク線の調整手法により、各頂点の法線方向に沿って3Dモデルを拡大する。

モデルを拡大するプロセスの間に、3Dモデルの各頂点は、モデルを拡大するプロセスを完了するために、事前設定された値の距離だけ各頂点の法線方向から離れる。モデルが拡大される場合、拡大は、事前設定されたストローク線の調整手法により実行される。ストローク線の調整手法は、3Dモデルとカメラの間の距離と、ストローク線の太さの対応により、ストローク線の太さを調整することの場合がある。距離と太さの対応は、設定されると考えられ得る。この調整手法に加えて、ストローク線の太さ値は、設定された値に設定され得る。すなわち、ストローク線の太さは、3Dモデルとカメラの間の距離の変化に応じて変動しない。

ステップ４０２：拡大された３Ｄモデル上で各三角形のファセットの法線に沿って外向きに走る側面をクロッピングする。

特に、クロッピングは、前面のクロッピングおよび背面のクロッピングを含む。本明細書において、前面のクロッピング手法は、ステップ４０２で使用され、いわゆる前面クロッピングは、３Ｄモデル上で各三角形のファセットの法線に沿って外向きに走る側面でレンダリングを実行することではなく、内向きの側面のみでレンダリングを実行することである。これとは逆に、背面のクロッピングは、３Ｄモデル上で各三角形のファセットの法線に沿って外向きに走る側面でレンダリングを実行することであり、内向きの側面でレンダリングを実行することではない。

一般的に言って、クロッピングは、ファセットの前面または背面のどちらに対してレンダリングが実行されるかを決定することである。

ステップ403:事前設定されたストローク色を使用することによってクロッピングされた3Dモデルに色を付ける。

1つのストローク色は、前述のクロッピングされた3Dモデルに対して一様に設定される。このプロセスにおけるレンダリングの効果は、アウトラインとして使用される。したがって、本明細書におけるレンダリングの色は、また、ストローク色とも呼ばれ得る。このプロセスでは、レンダリングに使用される色は設定され得る。

前述の実施形態に基づいて、本出願によって開示される3Dモデルのレンダリング方法は、以下のステップをさらに含むことができる。図5を参照すると、図5は、本出願の実施形態により開示されるさらに別の3Dモデルのレンダリング方法を示すフローチャートである。

図5に示すように、図1と比較して、以下の2つのステップが追加される。

ステップ501:3Dモデルの面上の各頂点の法線ベクトルにより、強調表示されたマップのUV座標値を計算し、強調表示されたマップは、事前に生成されたテクスチャ色マップである。

ステップ502:強調表示されたマップのUV座標値により、強調表示されたマップを用いて勾配マップで覆われている3Dモデルを覆い、強調表示されたマップの色値および勾配マップの色値に対してスーパーインポーズを実行する。

確かに、図5は、図1に基づいて解決策を拡張することを単に示しており、また、図3に基づいて解決策を拡張することができる。すなわち、同時に3Dモデルの下絵を描画するプロセスも含む。

前述のプロセスは、ハードウェアによってシミュレーションされる強調表示環境で実行され、強調表示は、光線によって照射されているオブジェクトの生成された意図する強調表示された領域、すなわち強調表示されたポイントを示す。この現象は、光線は、光を垂直に受ける領域から正反射を生成することであり、オブジェクトの異なる滑らかさの程度により、生成された強調表示されたポイントのサイズおよび形はすべて異なる。

強調表示されたマップの変形によると、たとえば、オブジェクトのエッジの環状の強調表示および髪の毛の天使の輪の強調表示など、様々な強調表示がシミュレーションされ得て、偽の反射をシミュレーションするために使用され得る。したがって、適切に描画された強調表示されたマップは、豊富な効果を生成することができる。

3Dモデルは、計算されたUV座標値により以前に描画された強調表示されたマップで覆われ、次いで、スーパーインポーズは、拡散反射の照明および強調表示の状況下で3Dモデルのレンダリングプロセスを完了するために、強調表示されたマップの色値および勾配マップの色値に対して実行され、それによって、分割された明るい領域および暗い領域を持つ3Dモデルを取得する。

強調表示状況下のレンダリングの間に、従来の強調表示アルゴリズムは使用されず、従来の強調表示アルゴリズムの大量の演算量という欠点も回避される。強調表示されたマップのUV座標は、球状のマッピングUVを使用することによって計算され、次に、3Dモデルは、それに応じて強調表示されたマップで覆われ、強調表示されたマップの色および勾配マップの色のスーパーインポーズは完了する。プロセス全体においてで、処理方法はより単純である。

3D漫画キャラクタが例としてまだ使用される場合、図2の3D漫画キャラクタのレンダリングプロセスと比較して、3D漫画キャラクタのレンダリングプロセスには、以下のステップがさらに追加され得る。図6を参照すると、図6は、本出願の実施形態により開示される別の3D漫画キャラクタのレンダリング方法を示すフローチャートである。

図6に示すように、追加されたステップは、以下を含む。

ステップ601:3D漫画キャラクタの面上の各頂点の法線ベクトルにより、強調表示されたマップのUV座標値を計算し、強調表示されたマップは、事前に生成されたテクスチャ色マップである。

ステップ602:強調表示されたマップのUV座標値により、強調表示されたマップを用いて勾配マップで覆われている3D漫画キャラクタを覆い、強調表示されたマップの色値および勾配マップの色値に対してスーパーインポーズを実行する。

本発明の実施形態による3Dモデルのレンダリング装置について以下に記述し、それに応じて、以下に記述した3Dモデルのレンダリング装置と前述の3Dモデルのレンダリング方法との間で相互参照が行われ得る。

図7は、本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング装置の構造を示すブロック図である。レンダリング装置は、3Dモデルのレンダリングを実行することができる端末デバイスに適用され得る。図7を参照すると、装置は、
ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するように構成された第1の計算ユニット71であって、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応する、第1の計算ユニット71と、
各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換するように構成された変換ユニット72と、
光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するように構成された勾配マップ描画ユニット73と、
勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うように構成された勾配マップ被覆ユニット74と
を含むことができる。

オプションとして、図8は、本出願の実施形態による3Dモデルのレンダリング装置の別のオプションの構造を示している。図7および図8を参照すると、レンダリング装置は、
第1の計算ユニット71が、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算する前に、3Dモデルの下絵を描画するように構成された下絵描画ユニット75
をさらに含むことができる。

オプションとして、図９は、本出願の実施形態による下絵描画ユニット７５のオプションの構造を示している。図９を参照すると、下絵描画ユニット７５は、
事前設定されたストローク線の調整手法により、各頂点の法線方向に沿って３Ｄモデルを拡大するように構成されるモデル拡大ユニット７５１と、
拡大された３Ｄモデル上で各三角形のファセットの法線に沿って外向きに走る側の側面をクロッピングするように構成されたモデルクロッピングユニット７５２と、
事前設定されたストローク色を使用することによってクロッピングされた３Ｄモデルに色を付けるように構成されたアウトラインレンダリングユニット７５３と
を含むことができる。

事前設定されたストローク線の調整手法は、3Dモデルとカメラの間の距離と、ストローク線の太さの対応により、ストローク線の太さを調整することの場合があるか、または固定値にストローク線の太さを設定する。

オプションとして、図10は、本出願の実施形態による変換ユニット72のオプションの構造を示している。図10を参照すると、変換ユニット72は、
0未満であるドット積の演算結果の結果値を0に設定し、0から1の範囲内に入るようにドット積の演算結果の値範囲を制御するように構成されたゼロ設定ユニット721と、
ドット積の演算結果とUV座標値の事前設定された対応を検索し、ドット積の演算結果の各々を頂点のUV座標値に変換するように構成された検索ユニット722と
を含むことができる。

UV座標値の値範囲は0から1である。

オプションとして、図11は、本出願の実施形態による3Dモデルのレンダリング装置のさらに別のオプションの構造を示している。図7および図11を参照すると、レンダリング装置は、
3Dモデルの面上の各頂点の法線ベクトルにより、強調表示されたマップのUV座標値を計算するように構成された第2の計算ユニット76であって、強調表示されたマップは、事前生成されたテクスチャ色マップである、第2の計算ユニット76と、
強調表示されたマップのUV座標値により、強調表示されたマップを用いて勾配マップで覆われている3Dモデルを覆い、強調表示されたマップの色値および勾配マップの色値に対してスーパーインポーズを実行するように構成されたスーパーインポーズユニット77と
をさらに含むことができる。

図11は、図7に基づいて拡張されている。図12を参照すると、前述の第2の計算ユニット76およびスーパーインポーズユニット77も図8に基づいて追加され得る。

前述の実施形態の3Dモデルは、3D漫画キャラクタモデルの場合がある。よって、3Dモデルのレンダリング装置は、3D漫画キャラクタのレンダリングプロセスを完了する。

本出願の実施形態により開示される3Dモデルのレンダリング装置は、ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算し、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換し、次に、光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画し、3Dモデルでのレンダリングを完了するために、勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆う。本出願によって提供されるレンダリング装置は、従来の解決策における頂点彩色を実行する代わりに、勾配マップを描画するために、3Dモデルの面で各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を使用し、3次元モデルにおける彩色の従来のプロセスを二次元の平面における勾配マップの描画へと移行し、次に、同じ効果を達成するために、描画された勾配マップを用いて3Dモデルをさらに覆い、既存の技術と比較して、より単純な処理プロセスを持ち、3Dモデルのレンダリングを実行するプロセスにおいて電子デバイスのパフォーマンス要件を下げる。

本出願の実施形態は、端末デバイスをさらに提供し、端末デバイスは、3Dモデルのレンダリングプロセスを実行することができる。端末デバイスは、スマートフォンまたはタブレットコンピュータなどモバイル端末の場合があり、また、ノート型コンピュータなど非モバイル端末デバイスの場合がある。端末デバイスは、前述の3Dモデルのレンダリング装置を含むことができ、3Dモデルのレンダリング装置の記述については、対応する部分の前述の記述が参照され得るため、本明細書には繰り返されない。

本出願の実施形態による端末デバイスのハードウェア構造について以下に記述され、以下の3Dレンダリング方法を伴う部分について、対応する部分の前述の記述が参照され得る。図13は、本出願の実施形態による端末デバイスのハードウェアの構造を示すブロック図である。図13を参照すると、端末デバイスは、
プロセッサ1、通信インターフェース2、メモリ3、通信バス4、および表示画面5
を含むことができる。

プロセッサ1、通信インターフェース2、メモリ3、および表示画面5の間の通信は、通信バス4を通じて実装される。

オプションとして、通信インターフェース2は、たとえばGSM(登録商標)モジュールのインターフェースなど、通信モジュールのインターフェースの場合がある。

プロセッサ1は、プログラムを実行するように構成される。

メモリ3は、プログラムを記憶するように構成される。

プログラムは、プログラムコードを含むことができ、プログラムコードは、プロセッサの操作指示を含む。

プロセッサ1は、中央処理装置(CPU)または特定用途向け集積回路(ASIC)の場合があるか、または本出願の実施形態を実装するための1つまたは複数の集積回路として構成され得る。

メモリ3は、高速RAMメモリを含むことができ、また、たとえば少なくとも1つの磁気ディスクメモリなど、不揮発性メモリを含むことができる。

プログラムは、
ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、3Dモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算し、光ベクトルは、拡散反射の照明に対応し、各頂点のドット積の演算結果を対応するUV座標値に変換することと、
光を受けた後に3Dモデルの基本的なテクスチャのUV座標値と色値の事前設定された対応により、各頂点のUV座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画することと、
勾配マップを用いて3Dモデルの面を覆うことと
のために特に使用され得る。

本明細書の実施形態は、すべて段階的な手法で記述されていることに注意するべきである。実施形態の各々の記述は、他の実施形態との違いに注目し、それぞれの実施形態の間で同一または類似した部分について互いに参照され得る。装置の実施形態は、方法の実施形態に実質的に類似しており、したがって簡潔にのみ記述され、関連する部分について方法の実施形態が参照され得る。

当業者は、本明細書に記載の実施形態と組み合わせて、ユニットおよびアルゴリズム、記述された各例のステップは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはそれらの組合せにおいて実装され得ることをさらに認識することができる。ハードウェアとソフトウェアの間の互換性を明確に記述するために、各例の構成およびステップは、前述の記述における機能により一般的に記述されている。機能がハードウェアまたはソフトウェアのどちらのモードで実行されるかは、技術的解決策の特定の用途および設計制約条件に左右される。当業者は、各特定の用途に対して記述された機能を実装するために異なる方法を使用することができるが、実装は、本開示の実施形態の範囲を超えるものと考えられるべきでない。

本明細書に記載の実施形態と組み合わせて、記述した方法またはアルゴリズムのステップは、ハードウェア、プロセッサによって実行されるソフトウェアモジュール、またはそれらの組合せを使用して直接的に実装され得る。ソフトウェアモジュールは、ランダムアクセスメモリ(RAM)、メモリ、読み取り専用メモリ(ROM)、電気的にプログラム可能なROM(EPROM)、電気的に消去可能なプログラマブルROM(EEPROM)、レジスタ、ハードディスク、取り外し式磁気ディスク、CD-ROM、または技術分野においてよく知られている他の形式の任意の記憶媒体に配置され得る。

開示された実施形態の上の記述によって、当業者は本開示を実装または使用することができる。これらの実施形態への様々な変更は、当業者には明白であり、本開示に定義された一般的な原理は、本開示の精神および範囲から逸脱することなく他の実施形態に実装され得る。したがって、本出願は、本開示に示された実施形態に限定されるものではなく、本開示に開示された原理および新奇な特徴に一致する最も広い範囲に準拠する必要がある。

1 プロセッサ
2 通信インターフェース
3 メモリ
4 通信バス
5 表示画面
71 第1の計算ユニット
72 変換ユニット
73 勾配マップ描画ユニット
74 勾配マップ被覆ユニット
75 下絵描画ユニット
76 第2の計算ユニット
77 スーパーインポーズユニット
721 ゼロ設定ユニット
722 検索ユニット
751 モデル拡大ユニット
752 モデルクロッピングユニット
753 アウトラインレンダリングユニット

Claims

３Ｄモデルのレンダリング方法は、
ハードウェアによってシミュレーションされた拡散反射の照明状況において、３Ｄモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するステップであって、前記光ベクトルは、前記拡散反射の照明に対応し、各頂点の前記ドット積の演算結果を対応するＵＶ座標値に変換する、ステップと、
前記拡散反射の照明下の前記３Ｄモデルの基本的なテクスチャのＵＶ座標値と色値の事前設定された対応により、前記各頂点の前記ＵＶ座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するステップと、
前記勾配マップを用いて前記３Ｄモデルの前記面を覆うステップとを含み、
前記ＵＶ座標値の値範囲は０から１であり、前記頂点の前記ＵＶ座標値に前記ドット積の演算結果の各々を前記変換するステップは、
０未満であるドット積の演算結果の結果値を０に設定し、０から１の範囲内に入るように前記ドット積の演算結果の値範囲を制御するステップと、
前記ドット積の演算結果と前記ＵＶ座標値の事前設定された対応により、前記頂点の前記ＵＶ座標値に前記ドット積の演算結果の各々を変換するステップとを含む
３Ｄモデルのレンダリング方法。
３Ｄモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を前記計算するステップの前に、前記方法は、
３Ｄモデルの下絵を描画するステップをさらに含む請求項１に記載のレンダリング方法。
前記３Ｄモデルの前記面上の各頂点の前記法線ベクトルにより、強調表示されたマップのＵＶ座標値を計算するステップであって、前記強調表示されたマップは、事前に生成されたテクスチャ色マップである、ステップと、
前記強調表示されたマップの前記ＵＶ座標値により、前記強調表示されたマップを用いて前記勾配マップで覆われている３Ｄモデルを覆い、前記強調表示されたマップの色値と前記勾配マップの色値に対してスーパーインポーズを実行するステップとをさらに含む請求項１または２に記載のレンダリング方法。
１つまたは複数のプロセッサと、
メモリと、
前記メモリに記憶され、前記１つまたは複数のプロセッサによって実行される複数のプログラムモジュールとを含み、
前記複数のプログラムモジュールは、
ハードウェアによってシミュレーションされる拡散反射の照明状況において、３Ｄモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算するように構成された第１の計算ユニットであって、前記光ベクトルは、拡散反射の照明に対応する、第１の計算ユニットと、
各頂点の前記ドット積の演算結果を対応するＵＶ座標値に変換するように構成された変換ユニットと、
前記拡散反射の照明下の３Ｄモデルの基本的なテクスチャのＵＶ座標値と色値の事前設定された対応により、前記各頂点の前記ＵＶ座標値に対応する色値を持つ勾配マップを描画するように構成された勾配マップ描画ユニットと、
前記勾配マップを用いて前記３Ｄモデルの前記面を覆うように構成された勾配マップ被覆ユニットとをさらに含み、
前記ＵＶ座標値の値範囲は０から１であり、前記変換ユニットは、
０未満である前記ドット積の演算結果の結果値を０に設定し、０から１の範囲内に入るように前記ドット積の演算結果の値範囲を制御するように構成されたゼロ設定ユニットと、
前記ドット積の演算結果と前記ＵＶ座標値の事前設定された対応を検索し、前記ドット積の演算結果の各々を前記頂点の前記ＵＶ座標値に変換するように構成された検索ユニットとを含む
３Ｄモデルのレンダリング装置。
前記複数のプログラムモジュールは、
前記第１の計算ユニットが、３Ｄモデルの面上の各頂点の光ベクトルおよび法線ベクトルのドット積の演算結果を計算する前に、前記３Ｄモデルの下絵を描画するように構成された下絵描画ユニットをさらに含む請求項４に記載のレンダリング装置。
前記複数のプログラムモジュールは、
前記３Ｄモデルの前記面上の各頂点の法線ベクトルにより、強調表示されたマップのＵＶ座標値を計算するように構成された第２の計算ユニットであって、前記強調表示されたマップは、事前に生成されたテクスチャ色マップである、第２の計算ユニットと、
前記強調表示されたマップの前記ＵＶ座標値により、前記強調表示されたマップを用いて前記勾配マップで覆われている前記３Ｄモデルを覆い、前記強調表示されたマップの色値および前記勾配マップの色値に対してスーパーインポーズを実行するように構成されたスーパーインポーズユニットとをさらに含む請求項４または５に記載のレンダリング装置。
請求項４から６のいずれか一項に記載の前記３Ｄモデルのレンダリング装置を含む端末デバイス。