JP7312040B2 - テクスチャマッピング装置およびテクスチャマッピング用プログラム - Google Patents

Description

本発明は、テクスチャマッピング装置およびテクスチャマッピング用プログラムに関し、特に、ポリゴンメッシュから成る３Ｄモデルが有する複数のフェイスにテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングを行う装置およびプログラムに用いて好適なものである。

従来、３次元コンピュータグラフィックス（ＣＧ）で作成されたポリゴンメッシュ等の３Ｄモデルの表面にテクスチャ（画像データ）を貼付することにより、３Ｄモデルに対して所望の色や模様、質感などを付与するようにしたテクスチャマッピングと呼ばれる技術が知られている。

ポリゴンメッシュから成る３Ｄモデルは、三角形状をした複数のフェイスの集合から構成される。テクスチャは、ポリゴンメッシュの表面を構成する各フェイスに対応するように複数の三角形領域に形成され、各三角形領域のテクスチャ画像が各フェイスに対して壁紙のように貼り付けられる。テクスチャの画像データは、格子状に配された画素群で構成され、各画素はＲＧＢα（Ｒは赤、Ｇは緑、Ｂは青、αは色の透明度）の色情報を持つ。以下では、２Ｄのテクスチャ画像全体を「全体テクスチャ」と記述し、それを分割して成る個々の三角形領域（ピース領域）の画像を「テクスチャ」と記述して区別することとする。

多くの場合、３Ｄモデル上の位置が３次元のｘｙｚ座標（３Ｄ座標）で表されるのに対し、全体テクスチャ上の位置は２次元のｕｖ座標（テクスチャ座標）で表される。複数のテクスチャを３Ｄモデルの各フェイスに貼り付けるためには、３Ｄモデルの各フェイスが全体テクスチャのどの部分をテクスチャとして使用するかという情報が必要であるが、これはテクスチャ座標で示される。このテクスチャ座標は、正確には画素毎に必要となるが、実際には処理速度確保のためにフェイスの頂点毎に計算され、画素毎の座標は線形補間されることが多い。

ところで、３Ｄモデルで隣接するフェイスに共通する２頂点に対応するテクスチャのテクスチャ座標値は、常に同一であるとは限らない。このことを、図９を用いて説明する。図９は、隣接する２つのフェイスと、各フェイスに貼られる各テクスチャとの対応関係を模式的に示した図である。このうち、図９（ａ）は、各フェイスの共通２頂点に対応する各テクスチャのテクスチャ座標値が同一である場合を示している。一方、図９（ｂ）は、各フェイスの共通２頂点に対応する各テクスチャのテクスチャ座標値が異なる場合を示している。

図９（ａ１）および（ｂ１）は、３Ｄモデルで隣接する２つのフェイスＦＣ１，ＦＣ２を示している。これら２つのフェイスＦＣ１，ＦＣ２に共通する２頂点の３Ｄ座標値（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁），（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）は、何れも２つのフェイスＦＣ１，ＦＣ２において共通する値である。

図９（ａ２）および（ｂ２）は、２つのフェイスＦＣ１，ＦＣ２に貼り付けられる２つのテクスチャＴＸ１，ＴＸ２を示している。図９（ａ２）の場合は、フェイスＦＣ１の２頂点に対応するテクスチャＴＸ１の２頂点のテクスチャ座標値と、フェイスＦＣ２の２頂点（フェイスＦＣ１の２頂点と共通）に対応するテクスチャＴＸ２の２頂点のテクスチャ座標値とが何れも（ｕ₁，ｖ₁），（ｕ₂，ｖ₂）であり、３Ｄ座標値だけでなくテクスチャ座標値も共通となっている。すなわち、２つの隣接するフェイスＦＣ１，ＦＣ２に貼り付けられる２つのテクスチャＴＸ１，ＴＸ２も隣接した状態となっており、フェイスＦＣ１，ＦＣ２の境界（エッジ）におけるテクスチャＴＸ１，ＴＸ２の参照状態が連続となっている。以下、この状態を「テクスチャが連続」または「連続テクスチャ」という。

これに対し、図９（ｂ２）の場合は、フェイスＦＣ１の２頂点に対応するテクスチャＴＸ１の２頂点のテクスチャ座標値が（ｕ₁₁，ｖ₁₁），（ｕ₂₁，ｖ₂₁）であり、フェイスＦＣ２の２頂点（フェイスＦＣ１の２頂点と共通）に対応するテクスチャＴＸ２の２頂点のテクスチャ座標値が（ｕ₁₂，ｖ₁₂），（ｕ₂₂，ｖ₂₂）であり、各テクスチャＴＸ１，ＴＸ２のテクスチャ座標値が異なっている。すなわち、２つの隣接するフェイスＦＣ１，ＦＣ２に貼り付けられる２つのテクスチャＴＸ１，ＴＸ２は、隣接した状態となっておらず、フェイスＦＣ１，ＦＣ２の境界におけるテクスチャＴＸ１，ＴＸ２の参照状態が非連続となっている。以下、この状態を「テクスチャが非連続」または「非連続テクスチャ」という。例えば、様々な方向に設置されたカメラで撮影した写真を合成して３Ｄポリゴンメッシュを作成する場合に、全てのテクスチャが非連続となることがある。また、１つの３Ｄ形状のポリゴンメッシュに対して多数の写真データ（全体テクスチャ）が使われる場合には、使われる写真データが異なるフェイス間ではテクスチャが非連続になるため、全体では非連続テクスチャが多くなることがある。

なお、特許文献１には、複数の立体形状構成要素の集合として表現された３次元立体モデルに対してテクスチャ情報（色彩情報）を付与する場合に、各立体形状構成要素間でのテクスチャ情報の不連続性を抑制しつつ、同時に現実の物体の有するテクスチャ情報により近いテクスチャ情報を各立体形状構成要素に選択的に付与することが開示されている。

また、特許文献２には、複数のポリゴンで構成された形状データに基づいて、物体形状を構成するポリゴンを全て展開した展開図を作成し、当該展開図にテクスチャ画像を重ね、移動・回転・スケーリングして所望の状態に合わせ込んだ後、その際に展開図として頂点座標に与えられたテクスチャ座標値をもとに、テクスチャマッピングを施して２次元投影画像を生成することが開示されている。

一般に、３Ｄモデルにおけるフェイスの数が多いと、その立体形状を３Ｄプリンタで造形できないことや、操作性が悪化するなど問題が多い。そのため、３Ｄモデルの立体形状をできるだけ変えずに、フェイスの数を削減する必要がある。このフェイス削減機能は「簡略化」と呼ばれる。簡略化の処理として、フェイスのエッジを「縮約」する処理を繰り返す方法がよく利用される。縮約とは、削除するエッジの両端の頂点を近づけて１つの頂点にすることにより、フェイスを削減する処理のことである。

図１０は、この縮約を説明するための模式図である。図１０（ａ）は縮約実行前のフェイス群を示し、図１０（ｂ）は縮約実行後のフェイス群を示している。ここでは、図１０（ａ）に示すエッジＥＧを削除することを考える。この場合、例えばエッジＥＧの両端の頂点Ｐ１，Ｐ２を、図１０（ｂ）のようにその中点Ｐ３に置き換えることにより、フェイスの数を２つ減らしている。

フェイスにテクスチャが貼られている場合、テクスチャの模様をできるだけ変えないように縮約する必要がある。そのためには、３Ｄモデル上で新たに作られるフェイスの頂点（図１０の場合は頂点Ｐ３）の３Ｄ座標値に対応するテクスチャ座標値を適切に決める必要がある。ここで、図９（ａ）のようにテクスチャが連続なら、新たに作られる頂点Ｐ３の３Ｄ座標値をもとに、テクスチャ座標値を推定できる。例えば、新たに作られる頂点Ｐ３が、縮約前の頂点Ｐ１，Ｐ２の中点であるなら、頂点Ｐ３に対応するテクスチャ座標値も、頂点Ｐ１，Ｐ２に対応するテクスチャ座標値の中点であると推定することが可能である。

しかしながら、図９（ｂ）のようにテクスチャが非連続だと、３Ｄモデル上で新たに作られる頂点Ｐ３に対応するテクスチャ座標値を推定することができない。そのため、縮約によって削除されるフェイスに貼られていたテクスチャを再現することができない。図１１は、そのことを模式的に示す図である。

例えば、図１１（ａ）に示すように、削除されるフェイスＦＣ１，ＦＣ２に貼られるテクスチャに“●”の模様があり、その他のフェイスに貼られるテクスチャに“■”の模様がある場合において、図１１（ｂ）のようにそれらのテクスチャが非連続であるとする。この場合、縮約を行ってフェイスＦＣ１，ＦＣ２を削除すると、“●”の模様がなくなり、このテクスチャ模様を保持できない。このため、図１１に示す１０個のフェイスに貼り付けられるテクスチャの中に１つでも非連続なテクスチャがあると、フェイスＦＣ１，ＦＣ２の境界のエッジは縮約によって削除することができないという問題があった。全てのフェイスに貼られるテクスチャが非連続だと、縮約を全く行うことができない。上記特許文献１，２には、この縮約に伴う問題の解決手法は示されていない。

なお、ここで説明した縮約は、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理の一例である。縮約以外のポリゴンメッシュの編集処理においても、フェイスの隣接関係が変わることがある。そのような編集処理に関しても、各フェイスに貼り付けられるテクスチャが非連続な場合には上記と同様の問題が生じる。

特許３６２５６２４号公報 特開平６－１７６１２９号公報

本発明は、このような問題を解決するために成されたものであり、ポリゴンメッシュのフェイスに貼られる個々のテクスチャが非連続な場合であっても、ポリゴンメッシュの編集処理によって新たに作られるフェイスに貼られるテクスチャにより形成される模様が編集前からできるだけ変わらないようにした状態で、ポリゴンメッシュの編集処理を行うことができるようにすることを目的とする。

上記した課題を解決するために、本発明では、複数のフェイスに対して、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理が行われたポリゴンメッシュについて、編集後フェイスの中に離散的な画素点を設定し、複数の画素点から最も近い点である最近点を編集前のフェイスの中からそれぞれ求めた後、各フェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを有する全体テクスチャのテクスチャデータと、複数のテクスチャを構成する各頂点のテクスチャ座標値および全体テクスチャの識別情報を有する紐付けデータとに基づいて、各フェイスに貼り付けられるテクスチャから最近点に対応する位置の色情報を取得する。そして、編集後フェイスの中に設定された複数の離散的な画素点に対して色情報を付与し、当該色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングすることにより、編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成し、複数の再構成テクスチャを有する再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成する。また、複数の編集後フェイスに貼り付けられる複数の再構成テクスチャを構成する各頂点の再構成テクスチャ座標値および再構成全体テクスチャの識別情報を有する再構成紐付けデータを生成するようにしている。

上記のように構成した本発明によれば、ポリゴンメッシュの各フェイスに貼られる複数のテクスチャが非連続な場合であっても、テクスチャとは無関係にフェイスの編集処理が行われ、編集後フェイスに対応する再構成テクスチャが新たに生成されて、両者が紐付けられる。このとき、再構成テクスチャは、編集後フェイスに設定された画素点に対応する編集前フェイス上の最近点の色情報が付与されたものとなるので、編集前フェイス上の最近点に貼り付けられていたテクスチャの色情報が、編集後フェイスにおいて上記最近点に対応する画素点の位置に転写されたようなものとなり、全体テクスチャにより形成される模様は編集前後で殆ど変らないものとなる。これにより、本発明によれば、ポリゴンメッシュの各フェイスに貼られる個々のテクスチャが非連続な場合であっても、ポリゴンメッシュの編集処理によって新たに作られる編集後フェイスに貼られる再構成テクスチャにより形成される模様を編集前からできるだけ変えないようにした状態で、ポリゴンメッシュの編集処理を行うことができる。

本実施形態によるテクスチャマッピング装置の機能構成例を示すブロック図である。 本実施形態のフェイス編集部により実行される編集処理の一例を示す模式図である。 本実施形態による画素点設定部の処理内容を説明するための模式図である。 本実施形態による最近点取得部の処理内容を説明するための模式図である。 本実施形態による再構成テクスチャ生成部の処理内容を説明するための模式図であり、１つの再構成テクスチャを生成する処理の一例を示す図である。 本実施形態による再構成テクスチャ生成部の処理内容を説明するための模式図であり、複数の再構成テクスチャから再構成全体テクスチャを生成する処理の一例を示す図である。 本実施形態によるテクスチャマッピング装置の動作の概略を示す図である。 本実施形態の変形例を説明するための模式図である。 隣接する２つのフェイスと、各フェイスに貼られる各テクスチャとの対応関係を模式的に示した図である。 フェイスの縮約を説明するための模式図である。 従来の問題点を説明するための模式図である。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態によるテクスチャマッピング装置の機能構成例を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態のテクスチャマッピング装置１０は、機能構成として、画素点設定部１１、最近点取得部１２、色情報取得部１３、再構成テクスチャ生成部１４、再構成紐付けデータ生成部１５および更新処理部１６を備えている。テクスチャマッピング装置１０には、フェイス編集部２０が接続されている。なお、ここではフェイス編集部２０がテクスチャマッピング装置１０に接続された構成を示しているが、必ずしも接続関係になくてもよい。フェイス編集部２０により生成されたデータがテクスチャマッピング装置１０に入力されて利用可能な形態であればよい。

上記各機能ブロック１１～１６は、ハードウェア、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、上記各機能ブロック１１～１６は、実際にはコンピュータのＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどを備えて構成され、ＲＡＭやＲＯＭ、ハードディスクまたは半導体メモリ等の記録媒体に記憶されたテクスチャマッピング用プログラムが動作することによって実現される。フェイス編集部２０についても同様に、ハードウェア、ＤＳＰ、ソフトウェアの何れによっても構成することが可能である。例えばソフトウェアによって構成する場合、フェイス編集部２０は、記録媒体に記憶されたフェイス編集用プログラムが動作することによって実現される。

また、本実施形態のテクスチャマッピング装置１０には、記憶媒体としてのＣＧデータ記憶部１００が接続されている。ＣＧデータ記憶部１００は、テクスチャマッピング装置１０およびフェイス編集部２０を含むパーソナルコンピュータと有線ケーブルまたは無線ＬＡＮを介して接続される。あるいは、ＣＧデータ記憶部１００は、パーソナルコンピュータから通信ネットワークを介して接続可能なサーバに備えられ、パーソナルコンピュータからサーバにアクセスしてＣＧデータ記憶部１００と接続する構成としてもよい。

なお、本実施形態のテクスチャマッピング装置１０、フェイス編集部２０およびＣＧデータ記憶部１００をサーバが備え、通信ネットワークを介してサーバに接続されたクライアント端末からの要求に応じて、以下に説明するテクスチャマッピング装置１０およびフェイス編集部２０の処理をサーバが実行し、その実行結果をサーバからクライアント端末に提供するように構成してもよい。

ＣＧデータ記憶部１００は、ポリゴンメッシュから成る３Ｄモデルに関する３Ｄモデルデータ１００Ａと、当該ポリゴンメッシュが有する複数のフェイスに対し貼り付けるテクスチャ画像に関するテクスチャデータ１００Ｂと、紐付けデータ１００Ｃとを含むＣＧデータを記憶している。

３Ｄモデルデータ１００Ａは、１つ１つが三角形状をした複数のフェイスを有する一般的なポリゴンメッシュのデータである。３Ｄモデルデータ１００Ａは、フェイスごとに、３次元空間上のｘｙｚ座標（３Ｄ座標）における３頂点の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）と、３つのエッジ（三角形の辺）を介して隣接する３つのフェイスの情報とを有している。なお、隣接するフェイスの情報は、頂点の周りに存在する複数のフェイスの情報を有する構成など、他の構成でもよい。

テクスチャデータ１００Ｂは、ポリゴンメッシュの各フェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを有する２次元の画像データである。複数のテクスチャは、１枚のテクスチャ画像の全体を三角形状の複数のピース領域に分割して構成されるものである。複数枚のテクスチャ画像から各テクスチャが構成される場合もある。以下では、テクスチャ画像の全体を「全体テクスチャ」と言い、その中の複数のピース領域を「テクスチャ」と言って両者を区別する。

本実施形態のテクスチャマッピング装置１０は、３Ｄモデルデータ１００Ａのポリゴンメッシュが有する複数のフェイスに対し、テクスチャデータ１００Ｂが有する全体テクスチャの中のピース領域である複数のテクスチャを貼り付けるテクスチャマッピングを行うものである。このテクスチャマッピングを行うに当たり、３Ｄモデルの各フェイスが全体テクスチャの中のどのピース領域をテクスチャとして使用するかという情報が必要である。そして、その情報を記録したのが紐付けデータ１００Ｃである。紐付けデータ１００Ｃは、フェイスごとに、貼り付けられる全体テクスチャの識別情報と、貼り付けられるテクスチャに関する２次元空間上のｕｖ座標（テクスチャ座標）における３頂点のテクスチャ座標値（ｕ，ｖ）とを有している。

フェイス編集部２０は、ＣＧデータ記憶部１００から３Ｄモデルデータを取得し、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理を行う。フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理の一例は、フェイスの数を削減するための簡略化である。簡略化の一例は、削除するエッジの両端の頂点を近づけて１つの頂点にする縮約（図２（ａ）参照）である。また、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理の別例は、２つのフェイスに共通するエッジを入れ替えるエッジ交換（図２（ｂ）参照）である。

ＣＧデータ記憶部１００から取得する３Ｄモデルデータは、各フェイスに対してテクスチャが貼り付けられていないデータである。したがって、フェイス編集部２０は、各フェイスに対して貼り付けられるテクスチャが連続であるか非連続であるかによらず、テクスチャの貼り付けによる制限を受けることなく編集処理を行うことが可能である。なお、以下では、フェイス編集部２０により編集される前の元のフェイス（図２において、矢印より左側のフェイス）を編集前フェイスという。また、フェイス編集部２０により編集された後のフェイス（図２において、矢印より右側のフェイス）を編集後フェイスという。フェイス編集部２０により編集された３Ｄモデルデータも編集前の３Ｄモデルデータ１００Ａと同様、編集後フェイスごとに、３次元空間上のｘｙｚ座標（３Ｄ座標）における３頂点の座標値（ｘ，ｙ，ｚ）と、３つのエッジを介して隣接する３つの編集後フェイスの情報とを有している。

テクスチャマッピング装置１０は、編集前フェイスおよび編集後フェイスの両方を使用して、以下に説明する処理を行う。従って、フェイス編集部２０は、編集前フェイスによるポリゴンメッシュをＣＧデータ記憶部１００に保存したまま、編集後フェイスによるポリゴンメッシュをＣＧデータ記憶部１００に追加して記憶する。なお、編集前フェイスをデータ処理用のバッファメモリに一時的に保存するようにして、一連の処理が終わった後に破棄するようにしてもよい。

画素点設定部１１は、フェイス編集部２０により生成された編集後フェイスの中に離散的な画素点を設定する。例えば、画素点設定部１１は、編集後フェイス内に等パラメータの点（３つのエッジにそれぞれ平行な線の交点）を作り、これらの点を画素点とする。図３は、画素点設定部１１の処理内容を説明するための模式図である。図３（ａ）は、画素点を設定する対象の１つの編集後フェイスを示す。図３（ｂ）は、この１つの編集後フェイスの中に、当該編集後フェイスが有する３つのエッジにそれぞれ平行な複数の線を等間隔に設定した状態を示す。図３（ｃ）は、編集後フェイス内に設定された複数の平行な線どうしの交点、平行な線とエッジとの交点、および編集後フェイスの３頂点をそれぞれ画素点として設定した状態を示す。

画素点設定部１１が設定する画素点は、後述するように新たに生成されるテクスチャ（再構成テクスチャという）が色情報を持つ画素に対応するものであり、１つの編集後フェイスに設定される画素点の数は、新たに生成される再構成テクスチャが色情報を持つ画素の数に対応する。したがって、設定する画素点の数（平行な線による分割数）が多くなるほど、再構成テクスチャの画像としての解像度が高くなる。ひいては、再構成テクスチャの各画素の色情報が編集後フェイスの各画素点に貼り付けられて成る画像の解像度は、画素点の数が多くなるほど高くなる。なお、離散的に設定された画素点の間の色情報は、各画素点の色情報を用いた補間処理によって算出される。

ここで、ポリゴンメッシュを構成する全ての編集後フェイスに対してそれぞれ同数の画素点を設定すると、編集後フェイスの大きさによって画素点の間隔に粗密が生じる。例えば、小さな編集後フェイスに比べ、大きな編集後フェイスは画素点の間隔が大きくなるため、再構成テクスチャが貼り付けられた場合の画像の解像度が低くなって、見ためが粗くなる。そこで、画素点設定部１１は、フェイス編集部２０により生成された複数の編集後フェイスをその大きさに応じて複数の種類に分類し、当該分類に応じて画素点の設定数を変えるようにしてもよい。編集後フェイスの大きさは、例えば、編集後フェイスの面積、または、編集後フェイスを構成する３つのエッジの中で最も長いエッジの長さに基づいて判定する。

最近点取得部１２は、ＣＧデータ記憶部１００から取得された３Ｄモデルデータ１００Ａにより現わされるポリゴンメッシュが有する複数の編集前フェイスの中から、画素点設定部１１により設定された複数の画素点から最も近い点である最近点をそれぞれ求める。すなわち、フェイス編集部２０の編集処理により、３Ｄ座標空間において編集前フェイス群が編集後フェイス群に変形している。最近点取得部１２は、編集後フェイスに設定された各画素点から最も近い位置にある編集前フェイス上の点を最近点として求めるものである。

図４は、最近点取得部１２の処理内容を説明するための模式図である。図４（ａ）に示すように、１つの画素点４１から編集前フェイス４２の平面に垂線４３の足を求め、編集前フェイス４２の内部に垂線４３の足がある場合は、その点を画素点４１に対する最近点４４として設定する。一方、編集前フェイス４２の内部に垂線の足がない場合は、図４（ｂ）または（ｃ）に示すように、編集前フェイス４２のエッジ上または頂点上に接続線４５を設定し、最も短い接続線４５の足を画素点４１に対する最近点４４として設定する。

色情報取得部１３は、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されているテクスチャデータ１００Ｂおよび紐付けデータ１００Ｃに基づいて、当該紐付けデータ１００Ｃに従って複数の編集前フェイスに貼り付けられる複数のテクスチャが有する色情報（ＲＧＢα）のうち、最近点に対応する位置の色情報を取得する。編集前フェイスに関しては、どの全体テクスチャの中のどのテクスチャが貼り付けられるのかが紐付けデータ１００Ｃにより特定されており、貼り付けられるテクスチャの各画素位置における色情報はテクスチャデータ１００Ｂに記録されている。よって、色情報取得部１３は、編集前フェイスに貼り付けられるテクスチャから最近点に対応する画素位置の色情報を取得することが可能である。

再構成テクスチャ生成部１４は、編集後フェイスの中に設定された複数の離散的な画素点に対して色情報取得部１３により取得された色情報を付与し、当該色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングすることにより、編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成する。再構成テクスチャ生成部１４は、この処理を各編集後フェイスについて行うことにより、複数の再構成テクスチャを有する再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成する。

なお、最近点取得部１２により取得された最近点を含むフェイスが、色情報を有するテクスチャが貼り付けられないフェイスであり、最近点に対応する位置の色情報が色情報取得部１３により取得されない場合がある。このような場合、再構成テクスチャ生成部１４は、当該最近点に対応する画素点に対して所定の色情報（例えば、白色の色情報）を付与するようにしてよい。

あるいは、最近点に対応する位置の色情報が色情報取得部１３により取得されない場合が生じないように、最近点取得部１２による処理を以下のようにしてもよい。すなわち、最近点取得部１２は、ＣＧデータ記憶部１００から取得された３Ｄモデルデータ１００Ａにより現わされるポリゴンメッシュが有する複数の編集前フェイスのうち、色情報を有するテクスチャが貼り付けられない編集前フェイスを除外して、色情報を有するテクスチャが貼り付けられる編集前フェイスの中から最近点をそれぞれ求めるようにしてもよい。

図５および図６は、再構成テクスチャ生成部１４の処理内容を説明するための模式図である。このうち、図５は、１つの再構成テクスチャを生成する処理の一例を示す。図６は、複数の再構成テクスチャから再構成全体テクスチャを生成する処理の一例を示す。

図５（ａ）は、３Ｄ座標空間上に存在する１つの編集後フェイスおよびそれに設定された複数の画素点の例を示している。ここでは説明を簡単にするため、画素点設定部１１により１０個の画素点が設定されているものとする。すなわち、図５（ａ）において最も下側のエッジを第１列、当該エッジに対向する頂点を第４列とした場合、第１列に４個、第２列に３個、第３列に２個、第４列に１個の画素点が設定され、合計で１０個の画素点が設定されている。

再構成テクスチャ生成部１４は、これら１０個の画素点に対して、色情報取得部１３により取得された色情報を付与した上で、当該１０個の画素点の色情報を図５（ｂ）のようにテクスチャ座標の１０個の画素位置にマッピングする。テクスチャ座標は、複数の画素が縦横（ｕ方向およびｖ方向）にマトリクス状に整然と配置された２次元座標である。再構成テクスチャ生成部１４は、編集後フェイス上の第１列の４個の画素点の色情報をテクスチャ座標の第１列にマッピングし、編集後フェイス上の第２列の３個の画素点の色情報をテクスチャ座標の第２列にマッピングし、編集後フェイス上の第３列の２個の画素点の色情報をテクスチャ座標の第３列にマッピングし、編集後フェイス上の第４列の１個の画素点の色情報をテクスチャ座標の第４列にマッピングする。これにより、テクスチャ座標上に形成される再構成テクスチャは、直角三角形の形状を成す。

図６には、以上のようにして生成された複数の再構成テクスチャが示されている。上述したように、画素点設定部１１が編集後フェイスをその大きさに応じて複数の種類に分類し、分類に応じて画素点の設定数を変えるようにしている場合、再構成テクスチャの直角三角形の大きさは、分類ごとに異なったものとなる。図６の例では、３種類の大きさの再構成テクスチャ６１，６２，６３が示されている。再構成テクスチャ生成部１４は、複数の編集後フェイスに対応して生成された複数の再構成テクスチャのうち、同じ分類に属する複数の再構成テクスチャ（同じ大きさの再構成テクスチャ）どうしをテクスチャ座標の近接領域に配置することにより、再構成全体テクスチャ６０のテクスチャデータを生成する。例えば、図６に示すように、同じ分類に属する直角三角形の再構成テクスチャを２つずつ組み合わせて長方形を作り、同じ大きさの長方形どうしをテクスチャ座標の近接領域に並べて配置する。このようにして生成される再構成全体テクスチャ６０の中に含まれる複数の再構成テクスチャは、非連続である。

再構成紐付けデータ生成部１５は、フェイス編集部２０により生成された複数の編集後フェイスに貼り付けられる複数の再構成テクスチャを構成する各頂点の再構成テクスチャ座標値と、再構成全体テクスチャの識別情報とを有する再構成紐付けデータを生成する。この再構成紐付けデータは、フェイス編集部２０により生成された複数の編集後フェイスに対して、再構成全体テクスチャ６０の中のどの再構成テクスチャ６１～６３を貼り付けるかの情報を記録したものである。すなわち、再構成紐付けデータは、編集後フェイスごとに、貼り付けられる再構成全体テクスチャ６０の識別情報と、貼り付けられる再構成テクスチャ６１～６３に関する２次元空間上のテクスチャ座標における３頂点のテクスチャ座標値とを有している。

ここで、再構成全体テクスチャ６０の識別情報は、再構成紐付けデータ生成部１５が適宜設定する。編集後フェイスに対応する再構成テクスチャ６１～６３の３頂点のテクスチャ座標値は、図５を用いて説明したマッピングの関係性から得ることが可能である。すなわち、図５（ａ）に示す編集後フェイスにおける１番、４番および１０番の画素点（３頂点）の３Ｄ座標値と、図５（ｂ）に示す再構成テクスチャにおける１番、４番および１０番の画素点（３頂点）のテクスチャ座標値とを紐付けて記録したものを再構成紐付けデータとすればよい。

更新処理部１６は、再構成テクスチャ生成部１４により生成された再構成全体テクスチャのテクスチャデータ、および、再構成紐付けデータ生成部１５により生成された再構成紐付けデータを、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されている元のテクスチャデータ１００Ｂおよび紐付けデータ１００Ｃに代えて利用するように更新処理を行う。

すなわち、更新処理部１６は、再構成テクスチャ生成部１４により生成された再構成全体テクスチャを、ＣＧデータ記憶部１００にテクスチャデータ１００Ｂとして記憶されている全体テクスチャに代えて利用するようにする。また、更新処理部１６は、再構成紐付けデータ生成部１５により生成された再構成紐付けデータを、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されている紐付けデータ１００Ｃに代えて利用するようにする。

更新処理部１６が行うＣＧデータ記憶部１００の更新処理は、例えば、ＣＧデータ記憶部１００に元々記憶されている各データの上に、生成された各データを上書きすることによって行う。あるいは、ＣＧデータ記憶部１００に元々記憶されている各データの他に、生成された各データを追加して記憶し、元のデータを非アクティブ状態とし、追加したデータをアクティブ状態とするようにしてもよい。

図７は、以上説明した本実施形態によるテクスチャマッピング装置１０の動作の概略を示す図である。図７（ａ）は、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されている各データに基づいて、３Ｄモデルのポリゴンメッシュが有する複数の編集前フェイス７３，７４（図７（ｂ））に対してそれぞれテクスチャ７１，７２（図７（ｃ））が貼り付けられた状態を示したものである。

図７（ｂ）は、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されている３Ｄモデルデータ１００Ａにより示されるポリゴンメッシュを模式的に示している。ここでは説明を簡単にするため、互いに隣接する２つの編集前フェイス７３，７４のみを示している。図７（ｃ）は、当該複数の編集前フェイス７３，７４に対して貼り付ける複数のテクスチャ７１，７２を有する全体テクスチャ７０に関するテクスチャデータ１００Ｂを模式的に示している。図７（ｃ）に示す通り、図７（ｂ）の各編集前フェイス７３，７４に貼り付ける複数のテクスチャ７１，７２は非連続となっている。

フェイス編集部２０は、図７（ｂ）に示すポリゴンメッシュの編集前フェイス７３，７４に対して、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理を行う。ここでは一例として、図７（ｄ）のようにエッジを入れ替えるエッジ交換を行っている。エッジ交換を行うことにより、編集前フェイス７３，７４が編集後フェイス７５，７６に変わる。

次いで、画素点設定部１１は、図７（ｅ）に示すように、フェイス編集部２０により生成された編集後フェイス７５，７６の中に離散的な画素点７７を設定する。ここでは、一方の編集後フェイス７５の中に画素点７７を設定した状態を示している。さらに、最近点取得部１２は、図７（ｆ）に示すように、３Ｄモデルデータ１００Ａにより現わされる複数の編集前フェイス７３，７４の中から、複数の画素点７７に対応する複数の最近点７８をそれぞれ求める。

次いで、色情報取得部１３は、図７（ｇ）に示すように、ポリゴンメッシュの編集前フェイス７３，７４に貼り付けられるテクスチャ７１，７２が有する色情報のうち、複数の最近点７８に対応する位置の色情報をそれぞれ取得する。そして、再構成テクスチャ生成部１４は、図７（ｈ）に示すように、編集後フェイス７５，７６の複数の画素点７７に対して色情報取得部１３により取得された色情報を付与し、当該色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングすることにより、編集後フェイス７５，７６に対応する再構成テクスチャ７９，８０を生成し、当該複数の再構成テクスチャ７９，８０を有する再構成全体テクスチャ８１のテクスチャデータを生成する。

また、再構成紐付けデータ生成部１５は、図７（ｄ）に示す複数の編集後フェイス７５，７６を構成する各頂点の編集後３Ｄ座標値（フェイス編集部２０により生成されたもの）と、図７（ｈ）に示す複数の再構成テクスチャ７９，８０を構成する各頂点の再構成テクスチャ座標値と、再構成全体テクスチャ８１の識別情報とを紐付けた再構成紐付けデータを生成する。更新処理部１６は、図７（ｈ）に示す再構成全体テクスチャ８１のテクスチャデータ、および、再構成紐付けデータ生成部１５により生成された再構成紐付けデータ（図示せず）を、ＣＧデータ記憶部１００に記憶されている元のテクスチャデータおよび紐付けデータに代えて利用するように更新処理を行う。

図７（ｉ）は、更新処理部１６により更新された各データに基づいて、編集後フェイス７５，７６に対してそれぞれ再構成テクスチャ７９，８０が貼り付けられた状態を示したものである。この図７（ｉ）と元の図７（ａ）とを比較すれば分かる通り、フェイスの隣接関係が変わるエッジ交換の編集処理を行ったとしても、編集前後でポリゴンメッシュ全体のテクスチャ画像の模様は殆ど変っていない。

以上詳しく説明したように、本実施形態によれば、３Ｄモデルのポリゴンメッシュに貼られるテクスチャが非連続な場合であっても、テクスチャとは無関係にフェイスの編集処理が行われ、編集後フェイスに対応する再構成テクスチャが新たに生成されて、両者が紐付けられる。このとき、再構成テクスチャは、編集後フェイスに設定された画素点に対応する編集前フェイス上の最近点の色情報が付与されたものとなるので、編集前フェイス上の最近点に貼り付けられていたテクスチャの色情報が、編集後フェイスにおいて上記最近点に対応する画素点の位置に転写されたようなものとなり、全体テクスチャにより形成される模様は編集前後で殆ど変らないものとなる。

これにより、本実施形態によれば、ポリゴンメッシュの各フェイスに貼られる個々のテクスチャが非連続な場合であっても、ポリゴンメッシュの編集処理によって新たに作られる編集後フェイスに貼られる再構成テクスチャにより形成される模様を編集前からできるだけ変えないようにした状態で、ポリゴンメッシュの編集処理を行うことができる。その結果、各フェイスに貼り付けられるテクスチャが非連続であっても、テクスチャの非連続性による制限を受けることなく編集処理を行うことでき、フェイスの数を効果的に削除することができるようになる。

＜変形例＞
次に、本実施形態の変形例について説明する。図８は、当該変形例を説明するための模式図である。上述したように、離散的に設定された複数の画素点の間の色情報は、各画素点の色情報を用いた補間処理によって算出される。このため、再構成テクスチャの直角三角形の境界において補間処理によって算出される色情報は、隣に配置された他の再構成テクスチャに含まれる画素の色情報の影響を受ける。図８（ａ）は、このことを示す図である。

図８（ａ）の例では、互いに隣接する４つの画素の色情報を補間することによって、当該４つの画素の間の位置における色情報を算出する例を示している。特に、図８（ａ）では、隣接して配置されている２つの再構成テクスチャ８５，８６の頂点付近における４つの画素（枠８７で囲んだもの）の色情報を用いて補間処理を行う例について示している。頂点付近は、２つの再構成テクスチャ８５，８６の境界に相当し、枠８７の中に含まれる４つの画素のうち３つは一方の再構成テクスチャ８５に属するものであり、残り１つは他方の再構成テクスチャ８６に属するものである。

この場合、再構成テクスチャ８５の境界において補間処理によって算出される色情報は、これの隣に配置された他の再構成テクスチャ８６に含まれる画素の色情報の影響を受ける。ここで、２つの再構成テクスチャ８５，８６は非連続であり、それぞれの再構成テクスチャ８５，８６の色情報は類似しないものである可能性もある。このため、再構成テクスチャ８５の境界において補間処理によって算出される色情報は、再構成テクスチャ８５の色情報とは類似しない色情報が反映されたものとなる。その結果、境界に沿って筋状のノイズ線が生じてしまう。

そこで、このようなノイズ線の発生を抑制するために、再構成テクスチャ生成部１４は、図８（ｂ）に示すように、編集後フェイスの複数の画素点に対して付与された色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングした後（図８（ａ）の状態）、マッピングされた画素領域の境界部分の色情報を、当該境界部分の外側の隣接領域にもマッピングすることにより、編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成するようにしてもよい。

このようにすれば、図８（ａ）の枠８７と同じ領域に相当する枠８８の範囲において補間処理を行う際に、他の再構成テクスチャ８６に含まれる画素の色情報は入らず、補間処理しようとする再構成テクスチャ８５に含まれる画素の色情報だけを使って補間処理を行うことができる。これにより、再構成テクスチャ８５の境界に沿って筋状のノイズ線が生じてしまうことを抑止することができる。

なお、このようにすると、再構成テクスチャの３つのエッジの外周にそれぞれ１列分の画素を余分に持つ必要があり、データ量が増える。そこで、データ量が増えないやり方として、次のような処理を行うようにしてもよい。すなわち、再構成テクスチャ生成部１４は、複数の編集後フェイスに対応して生成された複数の再構成テクスチャを、複数の編集後フェイスの並び方に近い並び方に従ってテクスチャ座標に配置することにより、再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成するようにしてもよい。ただし、この処理は、編集後フェイスの大きさに応じた分類は行わず、再構成テクスチャの直角三角形の大きさが均一である場合に有効である。

その他、上記実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

例えば、上記実施形態では、テクスチャ（再構成テクスチャも含む）をフェイスに貼り付ける例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、フェイス色または頂点色をフェイスに貼り付ける場合にも、上記実施形態を同様に適用することが可能である。なお、フェイス色とは、フェイスごとに特定の一色の色情報を持ち、フェイス内を塗り潰す色のことをいう。また、頂点色とは、フェイスの頂点ごとに特定の色情報を持ち、各頂点の色をブレンドして色が徐々に変わるようにフェイス内を塗る場合の色のことをいう。

また、上記実施形態では、編集後フェイスをその大きさに応じて分類し、分類に応じた数の画素点を設定する例について説明したが、分類ごとの画素数をユーザが任意に指定できるようにしてもよい。あるいは、生成する再構成テクスチャの精度をユーザが任意に指定できるようにし、指定された精度に応じた画素数を分類ごとに設定するようにしてもよい。

別の例として、生成される複数の再構成テクスチャの総画素数が、元の複数のテクスチャの総画素数と同程度となるように、各分類の編集後フェイスの画素数を算出するようにしてもよい。この場合において、算出した画素数を、ユーザにより指定されたテクスチャの精度に従って調節し、調整後の画素数を各分類の画素数として設定するようにしてもよい。

１０ テクスチャマッピング装置
１１ 画素点設定部
１２ 最近点取得部
１３ 色情報取得部
１４ 再構成テクスチャ生成部
１５ 再構成紐付けデータ生成部
１６ 更新処理部
２０ フェイス編集部
１００ ＣＧデータ記憶部
１００Ａ ３Ｄモデルデータ
１００Ｂ テクスチャデータ
１００Ｃ 紐付けデータ

Claims (8)

1. ３Ｄモデルのポリゴンメッシュが有する複数のフェイスを構成する各頂点の３Ｄ座標値を有する３Ｄモデルデータと、上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを有する全体テクスチャのテクスチャデータと、上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを構成する各頂点のテクスチャ座標値および上記全体テクスチャの識別情報を有する紐付けデータとを含むＣＧデータを記憶したＣＧデータ記憶部から、上記３Ｄモデルデータが取得され、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理が行われたポリゴンメッシュに関して、当該編集処理により生成された編集後フェイスに貼り付けるテクスチャを生成するテクスチャマッピング装置であって、
   上記編集処理により生成された上記編集後フェイスの中に離散的な画素点を設定する画素点設定部と、
   上記ＣＧデータ記憶部から取得された上記３Ｄモデルデータにより現わされるポリゴンメッシュが有する複数のフェイスの中から、上記画素点設定部により設定された複数の画素点から最も近い点である最近点をそれぞれ求める最近点取得部と、
   上記ＣＧデータ記憶部に記憶されている上記テクスチャデータおよび上記紐付けデータに基づいて、上記紐付けデータに従って上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャが有する色情報のうち、上記最近点に対応する位置の色情報を取得する色情報取得部と、
   上記編集後フェイスの中に設定された複数の離散的な画素点に対して上記色情報取得部により取得された色情報を付与し、当該色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングすることにより、上記編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成し、複数の再構成テクスチャを有する再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成する再構成テクスチャ生成部と、
   上記編集処理により生成された複数の編集後フェイスに貼り付けられる複数の再構成テクスチャを構成する各頂点の再構成テクスチャ座標値および上記再構成全体テクスチャの識別情報を有する再構成紐付けデータを生成する再構成紐付けデータ生成部と、
   上記再構成テクスチャ生成部により生成された上記再構成全体テクスチャのテクスチャデータ、および、上記再構成紐付けデータ生成部により生成された上記再構成紐付けデータを、上記ＣＧデータ記憶部に記憶されている上記テクスチャデータおよび上記紐付けデータに代えて利用するように更新処理を行う更新処理部と、
   を備えたことを特徴とするテクスチャマッピング装置。
2. 上記画素点設定部は、上記複数の編集後フェイスをその大きさに応じて複数の種類に分類し、当該分類に応じて上記画素点の設定数を変えることを特徴とする請求項１に記載のテクスチャマッピング装置。
3. 上記再構成テクスチャ生成部は、上記複数の編集後フェイスに対応して生成された上記複数の再構成テクスチャのうち、同じ分類に属する複数の再構成テクスチャどうしをテクスチャ座標の近接領域に配置することによって上記再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成することを特徴とする請求項２に記載のテクスチャマッピング装置。
4. 上記再構成テクスチャ生成部は、上記最近点取得部により取得された上記最近点を含むフェイスが、色情報を有するテクスチャが貼り付けられないフェイスであり、上記最近点に対応する位置の色情報が上記色情報取得部により取得されない場合は、当該最近点に対応する画素点に対して所定の色情報を付与することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のテクスチャマッピング装置。
5. 上記最近点取得部は、上記ＣＧデータ記憶部から取得された上記３Ｄモデルデータにより現わされるポリゴンメッシュが有する複数のフェイスのうち、色情報を有するテクスチャが貼り付けられるフェイスの中から上記最近点を求めることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のテクスチャマッピング装置。
6. 上記再構成テクスチャ生成部は、上記編集後フェイスの上記複数の画素点に対して付与された色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングした後、マッピングされた画素領域の境界部分の色情報を、当該境界部分の外側の隣接領域にもマッピングすることにより、上記編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成することを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のテクスチャマッピング装置。
7. 上記再構成テクスチャ生成部は、上記複数の編集後フェイスに対応して生成された上記複数の再構成テクスチャを、上記複数の編集後フェイスの並び方に近い並び方に従ってテクスチャ座標に配置することにより、上記再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成することを特徴とする請求項１に記載のテクスチャマッピング装置。
8. ３Ｄモデルのポリゴンメッシュが有する複数のフェイスを構成する各頂点の３Ｄ座標値を有する３Ｄモデルデータと、上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを有する全体テクスチャのテクスチャデータと、上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャを構成する各頂点のテクスチャ座標値および上記全体テクスチャの識別情報を有する紐付けデータとを含むＣＧデータを記憶したＣＧデータ記憶部から、上記３Ｄモデルデータが取得され、フェイスの隣接関係が変わることのある編集処理が行われたポリゴンメッシュに関して、当該編集処理により生成された編集後フェイスに貼り付けるテクスチャを生成する処理をコンピュータに実行させるためのテクスチャマッピング用プログラムであって、
   上記編集処理により生成された上記編集後フェイスの中に離散的な画素点を設定する画素点設定手段、
   上記ＣＧデータ記憶部から取得された上記３Ｄモデルデータにより現わされるポリゴンメッシュが有する複数のフェイスの中から、上記画素点設定手段により設定された複数の画素点から最も近い点である最近点をそれぞれ求める最近点取得手段、
   上記ＣＧデータ記憶部に記憶されている上記テクスチャデータおよび上記紐付けデータに基づいて、上記紐付けデータに従って上記複数のフェイスに貼り付けられる複数のテクスチャが有する色情報のうち、上記最近点に対応する位置の色情報を取得する色情報取得手段、
   上記編集後フェイスの中に設定された複数の離散的な画素点に対して上記色情報取得手段により取得された色情報を付与し、当該色情報をテクスチャ座標の複数の画素にマッピングすることにより、上記編集後フェイスに対応する再構成テクスチャを生成し、複数の再構成テクスチャを有する再構成全体テクスチャのテクスチャデータを生成する再構成テクスチャ生成手段、
   上記編集処理により生成された複数の編集後フェイスに貼り付けられる複数の再構成テクスチャを構成する各頂点の再構成テクスチャ座標値および上記再構成全体テクスチャの識別情報を有する再構成紐付けデータを生成する再構成紐付けデータ生成手段、および
   上記再構成テクスチャ生成手段により生成された上記再構成全体テクスチャのテクスチャデータ、および、上記再構成紐付けデータ生成手段により生成された上記再構成紐付けデータを、上記ＣＧデータ記憶部に記憶されている上記テクスチャデータおよび上記紐付けデータに代えて利用するように更新処理を行う更新処理手段
   として上記コンピュータを機能させるためのテクスチャマッピング用プログラム。