JPH02170288A - 画像生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔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における毛、草
など１つの要素が細長い構造をもつ画像の生成方法に関
するものであり、描画プリミティブ（要素）として複数
の平面パッチにより３次元形状データを構成し、それら
を２次元画像として表示する画像生成方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

以下、髪の毛の描画を例にとって説明する。

従来、髪の毛など細長い構造物を描画するためには、髪
の毛の細長い形状そのものを基本とし、描画要素として
長い円筒を定義することで行なわれていた。そのため、
円筒の側面を近似する描画プリミティブ（平面パンチ）
として、多くの平面パンチを使用する必要があった。ま
た、毛のねじれやウェーブを表現する際には、ねじれや
ウェーブを表現するために、さらに多くの描画プリミテ
ィブによって円筒を近似する必要がある。人間の髪の毛
の数は約１０万本といわれており、１本の髪の毛につい
てこのように多数の平面バッチを使用することは、髪の
毛全体では膨大な数の平面パンチを使用することになる
。そのため、このようなねじれやウェーブをもつ髪の毛
を自動的に生成することは事実上極めて困難であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、髪の毛のウェーブやねじれなど
を自動的に描画できる画像生成方法を得ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために本発明は、描画要素と
して複数の三角柱を使用し、三角柱の長さ、数、進行経
路、回転、太さの一部もしくは全部を制御することで、
描画要素の生成を高速に行なうようにしたものである。

〔作用〕

本発明による画像生成方法においては、少ない平面パン
チで、多くの平面パンチを用いた場合とさほどの違いを
生じることなく、さまざまな形状の毛を描画できる。

Ｃ実施例〕 まず、本発明の特徴と従来の技術との差異について述べ
る。本発明は、髪の毛の描画のだめの描画要素として、
１つまたは複数の三角柱を用い、この三角柱の長さ、数
、進行経路、回転を制御することにより、さまざまな形
状の髪の毛を描画することを主な特徴とし、従来の方法
が、描画要素として円筒を用い、この円筒をモデル化す
ることをもとに髪の毛を描画しようとすることとは異な
る。

第５図は、髪の毛の様子を示している。（ａｌは、頭皮
１に１本の髪の毛２が生えている状態である。

（ｂ）は、ｆａ）のＡ部拡大図であり、拡大した髪の毛
３はまさに曲がった長い円筒のようである。

第６図は、拡大した髪の毛３を円筒４を複数接続するこ
とにより近似した様子である。

第７図は、複数の円筒を平面バッチ化した様子であり、
側面を円筒側面の平面バッチ５により近似している。こ
のように、円筒を近似するには数多くの平面パンチを必
要とし、円筒が曲がった状態を近似するとすれば、より
一層多くの平面パンチを必要とする。

本発明は、髪の毛のような細長い対象を平面パンチ化す
るときに三角柱を用いた近似を行なう。

第１図は、三角柱６により平面パンチ化した様子であり
、１つの三角柱は３枚の三角柱側面の平面バッチ７によ
り定義される。

本願発明者は、髪の毛の近似として円筒を用いその近似
として１２角柱を用いた場合と、髪の毛の近似として三
角柱を用いた場合とをフラットシェーディングとスムー
スシェーディングとにより比較した。この結果、スムー
スシェーディングを用いることで、三角柱を用いて髪の
毛のような細長い対象を充分に近似できることが確認で
きた。

上述のスムースシェーディングについて説明する。平面
パンチによって定義された３次元形状を２次元画像とし
て表示するとき、ある光源の設定条件のもとで、上記定
義された３次元形状の表面の輝度（明るさ）を計算する
ために、それらの平面バッチと光源とのなす角度から、
ランバートの法則にもとづき、それぞれの平面バッチの
輝度を計算することで、その光源条件のもとでの３次元
形状を２次元画像として表示する。１つの平面バッチは
、そのバッチ内部では、光源となす角度が一定であるこ
とから一定の輝度となり、表示される画像はまさに平面
により定義されたちのそのものとして表示する（これを
フラットシェーディングという）。しかし、それぞれの
平面バッチにたいして、その平面バッチに隣り合う平面
パンチの輝度をもとに、その平面バッチの輝度が隣の平
面バッチの輝度とスムースに変化するように、その平面
バッチ内部の輝度を補正することにより、表示される画
像がなめらかな表面に見える。これをスムースシェーデ
ィングという。

第２図は、三角柱６の定義方法を説明するための説明図
であり、ひとつの三角柱は、太さ８、長さ９、回転角（
α−β）によって定義できる。αはｘｙ平面上の下側底
面の辺６ａとＸ軸とのなす角、βは上側底面をｘｙ平面
上へ投影してできる三角形の上記辺６ａに対応する辺６
ａ°とＸ軸とのなす角である。太さ８は髪の毛の太さを
決定し、長さ９は部分的な形状の基本となり、回転角（
α−β）は髪の毛のねじれを決定する。

第３図は、進行経路にそって複数の三角柱を連続した様
子を示す説明図である。ここでは、太さを一定とする。

それぞれの三角柱１０ａ、１０ｂ１０ｃ、ｌｏｄは、進
行経路制御ポイント１１ａからはじまり、それぞれ進行
経路制御ポイント１、１　ｂ、進行経路制御ポイント１
ｌＣ１進行経路制御ポイントｌｉｄ、進行経路制御ポイ
ント１１Ｃを通る。これらの進行経路制御ポイントが１
本の髪の毛の形状を制御する。また、それぞれの三角柱
の長さ１２ａ、長さ１２ｂ、長さ１２Ｃ１長さ１２ｄの
和が１本の髪の毛の長さとなる。進行経路制御ポイント
を与えることにより、回転角（α−β）により各三角柱
をねじりながら任意の形状の髪の毛を描画できる。

本願発明者は、第３図に示すような１本のモデルを複数
描画して髪の毛の束を生成した結果、複数の三角柱によ
って髪の毛を十分自然に描画することができることを確
認した。

第４図は、本発明による画像生成方法の一実施例を実現
する実現回路を示す系統図である、三角柱長さレジスタ
１３には三角柱の長さ（複数回）、三角柱回転角レジス
タ１４には三角柱の回転角度（複数回）、三角柱太さレ
ジスタ１５には三角柱の太さ（複数回）が設定される。

これらが複数設定されるときには、どれを選択するかは
、カウンタ１８の出力により、１本の髪の毛の何番目の
三角柱であるかを決定することにより行なう。三角柱座
標発生器１６は、レジスタ１３，１４．１５の値により
三角柱を構成する３次元座標を生成する。このとき、複
数の三角柱を連続して生成するために、１つ前に生成し
た三角柱の３次元座標を三角柱座標メモリ１７に記憶す
る。三角柱座標メモ’Ｊ　１７により、連続かつ接続状
態を保った三角柱が生成できる。カウンタ１８は、三角
柱数レジスタ１９に設定した数の三角柱の座標を出力す
る。

このようにして出力した座標は、１本の髪の毛として髪
の毛座標メモリ２０に蓄積する。この座標は、出力信号
ａを入力する画像生成装置等により２次元画像として生
成する。

上記実施例では髪の毛について説明したが、髪の毛と同
様の形状を有する細長いもの例えば草などについても本
発明は同様に適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、毛や草の描画要素として
１つまたは複数の三角柱を用い、その三角柱の長さ、数
、進行経路、回転、太さを制御することにより、少ない
平面パンチの数でかつ既存技術であるスムースシェーデ
ィングにより、多くの平面バッチを用いた場合とさほど
の違いを生ずることなく、さまざまな形状の毛を描画で
きるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は三角柱により平面バッチした様子を示す説明図
、第２図は三角柱の定義方法を示す説明図、第３図は進
行経路にそって複数の三角柱を連続した様子を示す説明
図、第４図は本発明による画像生成方法の一実施例を実
現する実現回路を示す系統図、第５図は髪の毛の様子を
示す説明図、第６図は拡大した髪の毛の返信を示す説明
図、第７図は複数の円筒を平面パンチした様子を示、す
説明図である。 ６・・・三角柱、６ａ、６ａ’・・・辺、７・・・平面
バッチ、８・・・太さ、９・・・長さ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３次元形状データにもとづき、演算によって毛・草を表
   現する２次元画像を生成するための画像生成方法におい
   て、描画要素として複数の三角柱を使用し、前記三角柱
   の長さ、数、進行経路、回転、太さの一部もしくは全部
   を制御することで、前記描画要素の生成を高速に行なう
   ことを特徴とする画像生成方法。