JPH0664621B2

JPH0664621B2 - 画像生成方法

Info

Publication number: JPH0664621B2
Application number: JP22479686A
Authority: JP
Inventors: 直弘木全; 信人松代; 伊久雄大宅
Original assignee: Agency of Industrial Science and Technology
Current assignee: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology AIST
Priority date: 1986-09-25
Filing date: 1986-09-25
Publication date: 1994-08-22
Anticipated expiration: 2009-08-22
Also published as: JPS6380378A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は画像生成方法に関し、特にＺ−バッファ法とレ
イトレーシング法の組み合せによる３次元物体の陰影付
き画像の生成方法に関するものである。

（従来の技術）従来、この種の画像生成方法は、例えば「情報処理学会
研究報告、Vol.85，No．20，グラフィクスとCAD研究会
報告No.18」（1985）No.18-4（p.1−９）に開示された
ものがあり、以下その手順を説明する。

まず、表示対象となる物体それぞれについて、画像生成
プログラム実行のためのデータを用意する。１シーンの
データの構成を第８図に示す。同図に示すように、一つ
の物体81についてのデータは、その物体を構成する基本
形状についての形状データ82、各基本形状の表面属性を
表す属性データ83、さらに、物体全体を囲むbox（ボッ
クス）と呼ばれる直方体の形状データ84とからなる。こ
れらのデータは、視点を原点とする座標系で記述されて
いる。視点座標系で見たスクリーンを第９図に示す。同
図において、91は視点、92は視線、93はＺ＝−１にある
スクリーンである。なお、スクリーン93を分割した矩形
領域をブロック94と呼ぶことにする。

次に、各物体のboxをスクリーン上に投影する。このと
き、それぞれのブロックに映り込む可能性のある物体を
視点に近い順にソーティングし、それらの番号をリスト
（以下ブロックリストと呼ぶ）にしておく。ブロックに
対応して得られるブロックリストの一例を第10図(a)，
(b)に示す。同図(a)は、物体Ａ101，物体Ｂ102をスクリ
ーン103の各ブロック104に投影した状態を示すものであ
る。また、各ブロック内の数字は、ブロック番号を示
す。同図(b)は、同図(a)の場合のブロックリストであ
る。

最後に、それぞれのブロックについて、上で用意してお
いたデータとブロックリストを用い、隠面消去、影付
け、輝度計算、反射・透過の各処理を行い、画像データ
を出力する。

以下、これらの処理について詳述する。

隠面消去隠面消去を行うには、まず、ブロックリスト中の各物体
について、その物体を構成する基本形状を順次ブロック
に投影する。

次に、ブロック内の各画素について、視線と交点をもつ
基本形状名を調べる。

最後に、視点に最も近い交点をもつ基本形状名とその交
点のＺ値、および、その交点における法線ベクトルを記
録する。

影付けまず、各画素に対応する交点に影を落す物体が存在する
かどうかを調べるために、影リストを参照する。影リス
トは、各物体について、光源からの直接光をさえぎる可
能性のある物体名を保持している。この一例として、第
11図(a)に光源(1)111，(2)112と物体（Ａ〜Ｄ）113〜11
6の状態を示し、第11図(b)に物体Ａ113の影リストを示
す。

次に、影リストから求められた物体の基本形状に対し
て、光源と交点を結ぶ直線との交差判定を行う。交差判
定は、物体の基本形状の一つ一つに対し個別に実行す
る。例えば、物体が四面体で、基本形状が三角板すなわ
ち同一平面上にある３つの線分に囲まれた領域の場合に
は、次のような処理となる。平面上の一点からみた、
四面体各面の表裏判定。平面上の一点から光源の方向
に発射した光線と表を向いている面との交点座標の計
算。光線と面との交点が三角板の内部にあるかどうか
の判定。この影付け処理の一例を第12図に示す。同図に
おいて、121はスクリーン、122は視線、123は交点、124
は光源、125は物体である。126は、光源124と交点123を
結ぶ直線である。ある光源からの直接光がさえぎられて
いる場合には、その光源に対する影フラグをセットす
る。

最後に画素ごとの輝度計算を行う際に、影フラグの立っ
ている画素については、直接光を考慮しないで輝度計算
を行う。

輝度計算輝度計算では、ブロックに映り込んだ物体の属性デー
タ、交点の座標値、法線ベクトルから各画素の輝度を計
算し、出力する。映り込んだ物体が、反射・透過属性を
もつ場合には、その画素に対応する反射・透過フラグセ
ットし、画像データの出力を行わず後段で処理する。

輝度計算は、Whitted（ホワイテッド）の光源モデルに
基づいており、求める輝度は、R,G,B3成分をもつベクト
ルIで表現される。

ただし、 R,G,B:物体の色Ｋ_０：周囲光係数Ｋ_ｄ：散乱反射係数Ｋ_ｍ：金属反射係数 θ_ｄ：入射方向と法線のなす角度 θ_ｍ：反射方向と視線のなす角度Ｌ：光源数ｎ：金属反射指数上式で、“X"はベクトルの要要素ごとの積を表す。

また、第２項、第３項は、影付け処理において求めた影
フラグに基づき、影フラグのたっていない光源について
のみ、直接光による輝度を加算する。

反射・透過輝度計算後、反射・透過フラグがセットされている画素
について、反射・透過処理を行う。すなわち、各交点を
仮想的に視点とみなし、反射・透過方向の仮素的な視線
に対し隠面消去、影付け処理を繰り返して輝度計算を行
い、その結果として得られた画像データを出力する。

輝度計算式は、次式で得られる。

ただし、Ｋ_ｓ：反射係数Ｋ_ｔ：透過係数Ｓ：反射光による輝度Ｔ：透過光による輝度（発明が解決しようとする問題点）以上述べた画像生成方法では、影の有無を知るために、
物体の基本形状と直線との交差判定という比較的時間の
かかる処理を多数回行わなければならない。このため、
影付け処理に多大の処理時間を必要とするという問題点
があった。

本発明は、上記の欠点を除去するものであって、物体の
基本形状と直線との交差判定を含まない影付け処理によ
る、より高速な画像生成方法を提供することを目的とし
ている。

（問題点を解決するための手段）本発明は前記問題点を解決するために、３次元物体の陰
影付き画像を生成する画像生成方法において、３次元物
体を構成する各面を光源座標系に変換し、該変換した各
面の法線ベクトルのＺ成分を求め、該Ｚ成分値の正負か
ら光源に対する面の表裏を判定し、前記３次元物体を構
成する各面の稜線の中で、稜線を共有する２つの面の一
方が表で他方が裏になっているものを探し、該求めた稜
線を多面体の影のできる側に光源から稜線に向かう方向
に掃引して多角形を作り、該多角形を視点座標系に変換
することによりシャドウポリゴンを生成する第１のステ
ップと、Ｚ−バッファ法により３次元物体のＺ値を含む
画素データを生成する第２のステップと、前記シャドウ
ポリゴンについて、一つの３次元物体から生成されるシ
ャドウポリゴンの集合を一組のシャドウポリゴンとし、前記シャドウポリゴンのうち一組のシャドウポリゴンご
とに、内部を補間したものについて各画素におけるＺ値
を求め、該Ｚ値と対応する画素の前記３次元物体のＺ値
との比較を行うことにより、一組のシャドウポリゴンの
内部にあるという判定結果が得られた画素を対象として
影付け処理を行う第３のステップとを有するものであ
る。

（作用）本発明は、次のように作用する。第１のステップで３次
元物体（多面体）のシャドウ（sadow）ポリゴンが生成
され、第２のステップでＺ−バッファ法により多面体の
Ｚ値（隠面消去後の値）を含む画素データが生成され
る。第３のステップでは、第１のステップで得られたシ
ャドウポリゴンの内部の各画素について、Ｚ値が求めら
れる。そして、求められたＺ値と第２のステップのＺ値
とを比較することにより影の有無が判定可能となる。こ
の結果、従来の比較的処理時間のかかる物体の基本形状
と直線との交差判定が不要となるので、影付け処理を高
速に行うことができる。従って、前記従来技術の問題点
を解決できるのである。

（実施例）第１図は、本発明の方法が適用される一実施例の画素デ
ータ生成システムを示すブロック図である。同図におい
て、１は図形処理部で、入力された図形データ（多面
体、パラメトリック曲面等）をＺ−バッファ法、レイト
レーシング法により画素データに変換する処理、およ
び、シャドウ（Shadow）ポリゴンを求める処理を行う。
２は画素処理部で、図形処理部１の出力データに関し
て、Ｚ−バッファメモリ、フレームバッファメモリ、反
射・透過フラグメモリ、影フラグメモリに対し、データ
処理を行う。３はＺ−バッファメモリで、各画素のＺ値
を記憶する。４はフレームバッファメモリで、各画素の
色情報を記憶する。５は反射・透過フラグメモリで、各
画素が反射・透過属性をもつか否かを記憶する。６は影
フラグメモリで、各画素の影内外判定に用いる。各メメ
モリ３〜６はバス2aを介して画素処理部２に接続されて
いる。

第２図は、本発明の動作の概要を示すフローチャートで
ある。

第３図は、第２図のステップ７の動作を詳細に説明する
ためのもので、シャドウポリゴンの生成動作を示すフロ
ーチャートである。第４図は、第２図のステップ８の動
作を詳細に説明するためのもので、Ｚ−バッファ法によ
る描画動作を示すフローチャートである。第５図は、第
２図のステップ９の動作を詳細に説明するためのもの
で、影付け動作を示すフローチャートである。第６図
は、第２図のステップ10の動作を詳細に説明するための
もので、レイトレーシング法による描画動作を示すフロ
ーチャートである。

以下、第１図乃至第６図を参照して、本実施例の動作を
説明する。

(i)シャドウポリゴンの生成（ステップ７）一つの多面
体ごとに、図形処理部１により、以下処理を行う。

まず、多面体を光源座標系に変換する（ステップ11）。

光源座標系は光源が平行光線の場合、原点は一般的には
空間内の任意の点でよいが、本実施例では視点座標系の
原点と同じ点とする。Ｚ軸の正の方向は平行光線の方向
とする。また、光源が点光源の場合、原点は点光源の位
置であり、Ｚ軸の正の方向は一般的には任意の方向でよ
いが、本実施例では視点座標系のＺ軸の正の方向とす
る。次に多面体を構成する各面の法線ベクトルのＺ成分
を求める（ステップ12）。この値の正負から、光源に対
する面の表裏を知ることができる。すなわち、光源座標
系を前記のように決めると、面の法線ベクトルのＺ成分
は光源から見た面の向きを表わす。よって、Ｚ成分の正
負を判定することにより光源に対する面の表裏を識別す
ることができる。すなわち、Ｚ成分が正の場合には光源
に対し表、負の場合には裏、０の場合には光源に平行と
なることがわかる。

次に、多面体の各稜線の中で、これを共有する面の一方
が表で一方が裏になっているものを探す（ステップ1
3）。ここでＺ成分が０となっている面は裏とする。

最後に、上で求めた稜線を、多面体の影のできる側すな
わち光源座標系のＺ方向に、光源から稜線に向かう方向
に掃引して、多角形を作る（ステップ14）。ここで掃引
とは、稜線を平行移動することにより長方形を生成する
処理を意味する。平行移動の距離は、掃引の結果生成さ
れた長方形を視点座標系に変換したとき、もとの稜線に
平行な辺がスクリーンの外になる最小の距離である。こ
の多角形を視点座標系に変換する（ステップ15）。これ
ら、一つの多面体から作られた多角形を一組のシャドウ
ポリゴンとして記憶しておく（ステップ16）。

()Ｚ−バッファ描画処理（ステップ８）画素処理部２によって、Ｚ−バッファメモリ３を正の最
大値で、フレームバッファメモリ４を背景色で、さら
に、反射・透過フラグメモリ５を“0"で、それぞれ満た
しておく。

図形処理部１で、各多面体を視点座標系に変換し、多面
体を構成する各面の内部を補間する。このようにして得
られた各補間された面について、画像処理部２により、
以下の処理を行う。

多面体を構成する各面の内部を補間することによって、
座標（x,y）におけるＺ値Ｚ（x,y）および輝度値Ｉ（x,
y）を求める（ステップ17,18）。このとき既にＺ−バッ
ファメモリの対応する座標（x,y）には値が書き込まれ
ている。これが、座標（x,y）におけるＺ−バッファメ
モリの値Ｂ（x,y）である。

座標（x,y）におけるＺ−バッファメモリ３の値Ｂ（x,
y）と上で求めたＺ（x,y）とを比較する（ステップ1
9）。Ｚ（x,y）＜Ｂ（x,y）のときには、Ｚ（x,y）の値
をＢ（x,y）に書込み（ステップ20）、Ｉ（x,y）の値を
フレームバッファメモリ４のＦ（x,y）に書き込む（ス
テップ21）。さらに、多面体表面の属性を調べ（ステッ
プ22）、反射・透過属性をもっているときには、座標
（x,y）における反射・透過フラグメモリ５のＭ（x,y）
に“1"を書き込んでおく（ステップ23）。Ｚ（x,y）≧
Ｂ（x,y）のときには、Ｚ−バッファメモリ３、フレー
ムバッファメモリ４ともに内容を更新せずに処理を終了
する。

()影付け処理（ステップ９）影付け処理は、画像に影の効果を付加するものである。
これを実現するためには、スクリーン内部のすべての画
素について、これに対応する多面体上の点に光源からの
光があたっているか否かを調べる。すなわち、その点が
多面体による影の内部にあるかどうかを調べる。点が影
の内部にあるということは、シャドウポリゴンに囲まれ
ているということある。影内部の点は１つのシャドウポ
リゴンの後ろ（Ｚ値が大）、別の１つのシャドウポリゴ
ンの前（Ｚ値が小）にある。従って、これらのシャドウ
ポリゴンとのＺ値を比較することにより影の内部にある
かどうかわかる。影フラグは該条件が満たされているか
どうかを調べるために使用する。以下、影付け処理を説
明する。

まず、画素処理部２により、影フラグメモリ６を“0"で
満たしておく。一組のシャドウポリゴンごとに、以下の
処理を行う。図形処理部１により、それぞれのシャドウ
ポリゴンの内部を補間する。このようにして得られた各
補間されたシャドウポリゴンについて、画素処理部２に
より、以下の処理を行う。

座標（x,y）におけるＺ値Ｚ（x,y）を求める（ステップ
24）。対応する画素のＺ−バッファメモリ３の値Ｂ（x,
y）とＺ（x,y）とを比較し（ステップ25）、Ｚ（x,y）
≦Ｂ（x,y）のとき、影フラグメモリの値Ｓ（x,y）を逆
転させる（ステップ26）。Ｚ（x,y）＞Ｂ（x,y）のとき
には、影フラグメモリの内容をそのままにしておく。

一組のシャドウポリゴンについての処理が終了したら、
すべての画素について影フラグＳ（x,y）の値を調べ
る。これが“1"のときには、フレームバッファメモリ４
のＦ（x,y）に輝度Ｉ_ｓを書き込み、“0"のときにはＦ
（x,y）の値を更新せずに処理を終了する。

ただし、Ｉ_ｓは、物体表面での、環境光による輝度値で
ある。

()レイトレーシング描画処理（ステップ10）各画素について、図形処理部１及び画素処理部２によ
り、以下の処理を行う。

反射・透過フラグメモリ５の値Ｍ（x,y）を調べ（ステ
ップ27）、フラグが立っているとき、即ちＭ（x,y）＝
１のときには、以下の処理を行う。

まず、ワールド座標系において、スクリーン上の画素
（x,y）の中心と視点とを結んだ直線を求め（ステップ2
8）、反射・透過属性をもつ物体との交点を求める（ス
テップ29）。次に、この交点を仮想的な視点とみなし、
反射・透過方向にさらに直線をのばす（ステップ30）。
この直線と物体との交差判定を行い（ステップ31）、交
点が存在しなければ、その画素についての処理を終了す
る。交点が存在するときには、その点における輝度値を
求め（ステップ32）、この値をフレームバッファメモリ
４のＦ（x,y）の値に加算して新たなＦ（x,y）とする
（ステップ33）。さらに、物体が反射・透過属性をもつ
か否かを調べ（ステップ34）、反射・透過属性をもつ場
合には、上記の処理を繰り返す。

このように本実施例では、シャドウポリゴンのＺ値と各
画素ごとに記憶しておいた多面体のＺ値との比較の結果
から影の有無を知ることができるので、物体の基本形状
と直線との交差判定を行う必要がなくなり、画像生成速
度の向上が期待できるのである。これらの違いを定量的
に示せば、以下のようになる。

第７図に、スクリーンに映り込んだ物体との影の例を示
す。同図において、71はスクリーン、72は四面体、73は
シャドウポリゴン、74は平面、75は影である。この例で
は次のような条件を持つものとする。

（条件１）平行光源が一つ存在する。

（条件２）スクリーン71には、４枚の三角板からなる四
面体72が一つと無限に広い平面74が映り込んでいる。

（条件３）四面体72の影75は、平面74の上に落ちてい
る。また、平面74の作り出す影は考慮しない。

従来の方法で影付けを行うためには、１画素ごとに以下
のような処理を行う必要がある。

片面上の一点からみた、四面体各面の表裏判定。

平面上の一点から光源の方向に発射した光線と表を向
いている面との交点座標の計算。

光線と面との交点が三角板の内部にあるかどうかの判
定。

，，の処理を行うためには、加算，減算，乗算，
除算，および，比較を、それぞれ、少なくとも数回、場
合によっては数十回程度行う必要があると思われる。い
ま、１画素分の処理に必要な加算，減算，乗算，除算，
および，比較の平均回数を、それぞれ、ｎ_１,n_２,n_３,n
_４,n_５とし、平面の映り込んでいる画素の数をＰ_１とす
ると、１画面分の演算回数は以下のようになる。

加算:P_１×ｎ_１回減算:P_１×ｎ_２回乗算:P_１×ｎ_３回除算:P_１×ｎ_４回比較:P_１×ｎ_５回これに対して、本発明の方法による影付け処理によれ
ば、演算回数は以下のようになる。ただし、一組のシャ
ドウポリゴンが映り込んでいる画素の総数をＰ_２，シャ
ドウポリゴンのＹ軸方向の画素数の平均値をＰ_３,1画面
の画素数をＰとする。

シャドウポリゴンを生成する場合の演算回数は、次の通
りである。

四面体の各頂点の光源座標系への変換一般に、３次元
空間内の点の座標値の変換は、次の４行×４列のマトリ
クスの乗算によって実現される。

この演算は加算12回、乗算16回である。従って四面体で
は、４つの頂点について同様の計算を行なうので、計算
回数は、合計で加算48回、乗算64回となる。

四面体の各面の法線ベクトルのＺ成分の算出一般に、三角形の法線ベクトルのＺ成分は次式によって
得られる。

Ｎ_ｚ＝（x2−x1）（y3−y1）−（x3−x1）（y2−y1）ここで、減算５回、乗算２回。四面体では、４つの面に
ついて同様の計算を行なうので、減算20回、乗算８回と
なる。

各稜線の両側の面の表裏のチェック１本の稜線に対し
て２回の比較する。四面体の稜線は６本なので、比較の
回数は12回となる。

シャドウポリゴンの頂点座標の算出稜線を掃引して得
られるシャドウポリゴンの各頂点の座標値は、次の式に
よって得られる。

Ｘ＝Ｘ＋ｔ・１_ＸＹ＝Ｙ＋ｔ・１_ＹＺ＝Ｚ＋ｔ・１_Ｚすなわち、加算３回、乗算３回となる。四面体によって
できるシャドウポリゴンの頂点は一般に３点なので、計
算回数は加算９回、乗算９回となる。

シャドウポリゴンの視点座標系への変換シャドウポリ
ゴンの視点座標系への変換は、次のマトリクス乗算によ
り実現される。

この演算は加算12回、乗算16回、除算３回とする。四面
体によってできるシャドウポリゴンは一般に３つで、変
換される頂点は６であり、計算回数は加算72回、乗算96
回、除算18回となる。

また、シャドウポリゴンによって影の有無を判定する場
合の演算回数は、次の通りである。

エッジの分類３つのシャドウポリゴンについて、内部を補間するため
に４つの稜線についてエッジの分類すなわち相対位置関
係を調べる。これは各エッジの端点のｙ座標値を比較す
ることによって実現できる。

第１のポリゴンについて、まず四面体の稜線となってい
るエッジの両端点のｙ座標値を比較する。次に残りの２
頂点を端点とするエッジの両端点の比較を行い、さらに
これら２つのエッジのｙ座標値の大きい点どうしのｙ座
標値を比較する。最後に一方のエッジのｙ座標の小さい
方の点ともう一つのエッジの両端点との比較をそれぞれ
実行する。このとき比較の回数は５回になる。

第２のポリゴンについても同様の処理を行うが、第１の
ポリゴンと共有している稜線についてのｙ座標値の比較
を行わないですむので、比較の回数は４回となる。

第３のポリゴンも同様に、第1,第２のポリゴンと共有し
ている２つの稜線については比較を行わないため、比較
の回数は３回となる。

以上より、エッジの分類に要する比較の回数は12回とな
る。

エッジのx,y値の算出シャドウポリゴンの内部を補間するために、４つのエッ
ジについて、両端点間の補間を行う。一般に、線文の線
形補間を行うには、スクリーンのｙ軸の方向に単位長さ
移動したときのｘ軸方向の増分値を求め、この値を繰り
返し加算していけばよく、ｘの増分値△ｘは、次の式か
ら得られる。

このとき、計算回数は、減算２回、除算１回である。こ
の計算を１つのポリゴンにつき、稜線の数だけ行うの
で、減算８回、除算４回となる。

また、△ｘの加算は、ｙ軸方向の画素の数だけ行い、同
時にｙの値も増加するので、加算の回数は2P3である。

以上の演算をポリゴンの回数だけ行うので、計算回数
は、結局、加算6P_３、減算24回、徐算12回となる。

スクリーンのｙ軸方向のｚ値の増分の計算ポリゴン内部のｚ値の補間は、まず、エッジに沿ったｚ
値の補間から行う。この計算のためのｚ値のｙ軸方向の
増分値は、次式によって求める。

上式は減算10回、乗算４回、除算１回となる。この計算
をポリゴンの数だけ行うので、計算回数の合計は、減算
30回、乗算12回、除算３回となる。

スキャンライン方向のｚ値の増分の計算ｘ軸方向のｚ
値の補間を行うために、ｚ値のｘ軸方向の増分値を求め
る。これは前記と同様の計算で、減算30回、乗算12
回、除算３回となる。

前記とで得られたｚ値の増分を使って、ポリゴン内
部の補間を行う。このとき、前記の処理によりエッジ
のｘ座標値がわかっているので、ポリゴン内部のｘ座標
値を求めるには、この値を増加していけばよい。その回
数は、ｐ_２−3p_３である。この計算との計算から求ま
ったｘ座標値とｙ座標値から、およびで求めたｚの
増分値を使ってｚ値を計算すると、その回数はｐ_２回で
ある。従って、加算の回数は2p_２−3p_３となる。

また、このとき同時にステップ25の比較を行う。その回
数はｐ_２回である。

さらに、影フラグをチェックする処理では、ｘ座標値、
ｙ座標値を画面全体の画素数だけ増加し、同時に比較を
行う。このため、計算回数は次のようになる。

加算Ｐ回、比較Ｐ回である。

よって、本発明の方法による影付け処理における１画面
分の演算回数は、以下のようになる。

加算:P＋2p_２＋3p_３＋129回減算： 104回乗算： 201回除算： 36回比較:P＋ｐ_２＋ 24回ここで、１画面が512×512画素からなる画像の場合を考
える。平面と一組のシャドウポリゴンは、ともに画面の
10％の部分に映り込んでいるものとする。また、このと
きの画面の縦方向の画素数が512であるので、シャドウ
ポリゴンのＹ軸方向の平均値は、最大で512となる。こ
れらのことから、Ｐ＝512×512＝262,414 Ｐ_１＝512×512×0.1＝26,214.4 Ｐ_２＝512×512×0.1＝26,214.4 Ｐ_３＝512 また、従来技術による１画素分の演算回数を次のように
仮定すれば、ｎ_１＝ｎ_２＝ｎ_３＝ｎ_４＝ｎ_５＝10 従来技術による１画面分の演算回数は、次のようにな
る。

加算:262,144回減算:262,144回乗算:262,144回除算;262,144回比較:262,144回また、本発明の技術による１画面分の演算回数は、次の
ようになる。

加算:290,023.4回減算:84回乗算:120回除算;36回比較:288,370.4回以上の結果から、本発明の方法によって画像生成速度の
向上が期待できるこがわかる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように本発明によれば、シャドウポ
リゴンのＺ値と各画素毎の多面体のＺ値との比較の結果
から影の有無を知ることができるので、比較的時間のか
かる物体の基本形状と直線との交差判定を行う必要がな
くなり、画像生成速度の向上が期待できるのである。

さらに、本発明の方法は、シャドウポリゴンに対して多
面体の各面に対する隠面消去処理と同様の処理を行うた
め、Ｚ−バッファ専用装置にも適用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法が適用される一実施例のシステム
構成図、第２図は第１図の実施例の動作フローチャー
ト、第３図乃至第６図は第２図のフローチャートの各ス
テップの詳細を示すフローチャート、第７図はスクリー
ンに映り込んだ物体と影の例を示す、第８図は物体のデ
ータ構成を示す図、第９図は視点座標系で見たスクリー
ンを示す図、第10図はブロックに対応して得られるブロ
ックリストを示す図、第11図は影リストの一例を示す
図、第12図は従来の影付け処理の一例を示す図である。１…図形処理部、２…画素処理部、３…Ｚ−バッファメモリ、４…フレームバッファメモリ、５…反射・透過フラグメモリ、６…影フラグメモリ、2a…バス。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元物体の陰影付き画像を生成する画像
生成方法において、３次元物体を構成する各面を光源座標系に変換し、該変
換した各面の法線ベクトルのＺ成分を求め、該Ｚ成分値
の正負から光源に対する面の表裏を判定し、前記３次元
物体を構成する各面の稜線の中で、稜線を共有する２つ
の面の一方が表で他方が裏になっているものを探し、該
求めた稜線を多面体の影のできる側に光源から稜線に向
かう方向に掃引して多角形を作り、該多角形を視点座標
系に変換することによりシャドウポリゴンを生成する第
１のステップと、Ｚ−バッファ法により３次元物体のＺ値を含む画素デー
タを生成する第２のステップと、前記シャドウポリゴンについて、一つの３次元物体から
生成されるシャドウポリゴンの集合を一組のシャドウポ
リゴンとし、前記シャドウポリゴンのうち一組のシャド
ウポリゴンごとに、内部を補間したものについて各画素
におけるＺ値を求め、該Ｚ値と対応する画素の前記３次
元物体のＺ値との比較を行うことにより、一組のシャド
ウポリゴンの内部にあるという判定結果が得られた画素
を対象として影付け処理を行う第３のステップとを有す
ることを特徴とする画像生成方法。