JPH0773340A - 模擬視界発生装置におけるテクスチャ・シェーディング方法 - Google Patents
模擬視界発生装置におけるテクスチャ・シェーディング方法Info
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- JPH0773340A JPH0773340A JP24598793A JP24598793A JPH0773340A JP H0773340 A JPH0773340 A JP H0773340A JP 24598793 A JP24598793 A JP 24598793A JP 24598793 A JP24598793 A JP 24598793A JP H0773340 A JPH0773340 A JP H0773340A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 模擬視界発生装置において、テクスチャ・マ
ッピングの技術を応用し、可能な限り新規に作成するハ
ードウエア及びソフトウエアの規模を小さくし、かつ高
速にシェーディングすることを目的とする。 【構成】 画素の集まりであるドット（画素）パターン
を用意し、マッピングする平面の法線ベクトルにより平
面上の基準輝度を計算する。平面により指定される曲率
に従って輝度変化曲線を選択し、求められた基準輝度と
その曲線に基づいてドット毎の輝度データを決定して求
められるシェーディング・ドット・パターンをマッピン
グすることによってシェーディングする。
ッピングの技術を応用し、可能な限り新規に作成するハ
ードウエア及びソフトウエアの規模を小さくし、かつ高
速にシェーディングすることを目的とする。 【構成】 画素の集まりであるドット（画素）パターン
を用意し、マッピングする平面の法線ベクトルにより平
面上の基準輝度を計算する。平面により指定される曲率
に従って輝度変化曲線を選択し、求められた基準輝度と
その曲線に基づいてドット毎の輝度データを決定して求
められるシェーディング・ドット・パターンをマッピン
グすることによってシェーディングする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、フライトシミュレータ
を代表とするリアルタイム・グラフィックシミュレーシ
ョンなどに使用する模擬視界発生装置におけるコンピュ
ータ・グラフィックス映像表示のテクスチャ・シェーデ
ィング方法に関するものである。
を代表とするリアルタイム・グラフィックシミュレーシ
ョンなどに使用する模擬視界発生装置におけるコンピュ
ータ・グラフィックス映像表示のテクスチャ・シェーデ
ィング方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータ・グラフィックにおける陰
影付け（以下シェーディング）技術には高度な光線計算
法から簡易的な色補間まで様々な方式が提案されている
が、従来、リアルタイム性の面からフライトシミュレー
ションなどの模擬視界発生装置には利用されていなかっ
た。 提案されている方式のうちで利用可能なものとし
て、フォンのスムーズシェーディングがある。図４にこ
の方式の基本的な計算概念図を、図５にシェーディング
計算のモデルを示す。フォンのスムーズシェーディング
は、表示平面の各頂点における法線ベクトルを比例配分
することにより求めた法線ベクトルを使って、各表示点
を独立にシェーディング計算する方式である。図５によ
りこの方式の基本的な計算法を説明する。図において四
角形３７は実際にデータとして入力されている平面であ
り、曲面３８は模擬する曲平面、（この面はデータ上、
あくまで平面であり、これがシェーディングにより曲面
のように見える平面）である。点３９、４０は走査線と
表示平面の稜線との交点を示し、点４１は表示画素位置
を示し、法線ベクトル４２から４８は各点の法線ベクト
ルを示す。まず、法線ベクトル４６の値を４３と４５の
各値から、４７を４３と４４の各値から求める。４６と
４７との値の差から走査線上の１画素当たりの法線ベク
トルの変化量△ｎ／△ｘが求められ、この値を利用して
各画素位置の法線ベクトルを求める。求められた法線ベ
クトル４８によりシェーディング計算を行い、その画素
位置に表示する色の輝度を求める。図６によりシェーデ
ィング計算方法を説明する。図において４９は平面でベ
クトル５０は法線ベクトルを示し、ベクトル５１は光線
ベクトルを示し、角度５２は二つのベクトルの成す角で
ある。範囲５３がその点の光量を示すので、角度５２が
０°に近いほどその点の輝度は高く、９０°に近いほど
低い。９０°以上は影となる。このようにして各画素位
置の輝度を決定し、表示することでシェーディングを実
現する。
影付け（以下シェーディング）技術には高度な光線計算
法から簡易的な色補間まで様々な方式が提案されている
が、従来、リアルタイム性の面からフライトシミュレー
ションなどの模擬視界発生装置には利用されていなかっ
た。 提案されている方式のうちで利用可能なものとし
て、フォンのスムーズシェーディングがある。図４にこ
の方式の基本的な計算概念図を、図５にシェーディング
計算のモデルを示す。フォンのスムーズシェーディング
は、表示平面の各頂点における法線ベクトルを比例配分
することにより求めた法線ベクトルを使って、各表示点
を独立にシェーディング計算する方式である。図５によ
りこの方式の基本的な計算法を説明する。図において四
角形３７は実際にデータとして入力されている平面であ
り、曲面３８は模擬する曲平面、（この面はデータ上、
あくまで平面であり、これがシェーディングにより曲面
のように見える平面）である。点３９、４０は走査線と
表示平面の稜線との交点を示し、点４１は表示画素位置
を示し、法線ベクトル４２から４８は各点の法線ベクト
ルを示す。まず、法線ベクトル４６の値を４３と４５の
各値から、４７を４３と４４の各値から求める。４６と
４７との値の差から走査線上の１画素当たりの法線ベク
トルの変化量△ｎ／△ｘが求められ、この値を利用して
各画素位置の法線ベクトルを求める。求められた法線ベ
クトル４８によりシェーディング計算を行い、その画素
位置に表示する色の輝度を求める。図６によりシェーデ
ィング計算方法を説明する。図において４９は平面でベ
クトル５０は法線ベクトルを示し、ベクトル５１は光線
ベクトルを示し、角度５２は二つのベクトルの成す角で
ある。範囲５３がその点の光量を示すので、角度５２が
０°に近いほどその点の輝度は高く、９０°に近いほど
低い。９０°以上は影となる。このようにして各画素位
置の輝度を決定し、表示することでシェーディングを実
現する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来のシ
ミュレータ装置はリアルタイム性を重視するため、シェ
ーディングは行なわれていない。従って、従来の表示装
置で表示する飛行機のモデルは平面全体が同一色となる
ことから、平面のつなぎ目がはっきりと確認でき、平面
の組合せによって構成されていることが分かってしま
う。このため、使用者にとって、現実間の乏しい映像に
見える。一方、前述の方式ではシェーディングする表示
平面全てについて法線ベクトルの大きさ及びそれと光線
ベクトルとの成す角を計算しなければならない。これで
は処理する数値計算が多くなり、どうしても長い演算時
間が必要となってしまう。このため、リアルタイム性を
最も重視するフライトシミュレータを代表とするグラフ
ィックシミュレータにこの方式を採用することは、高速
な数値計算を得意とする高級なコンピュータを使用する
か、または新規に専用のハードウエアを開発するしかな
い。本発明は、従来使用されてきたテクスチャ・マッピ
ングの技術を応用し、可能な限り新規に作成するハード
ウエアの規模を小さくし、かつ高速にシェーディングす
ることを目的とする。
ミュレータ装置はリアルタイム性を重視するため、シェ
ーディングは行なわれていない。従って、従来の表示装
置で表示する飛行機のモデルは平面全体が同一色となる
ことから、平面のつなぎ目がはっきりと確認でき、平面
の組合せによって構成されていることが分かってしま
う。このため、使用者にとって、現実間の乏しい映像に
見える。一方、前述の方式ではシェーディングする表示
平面全てについて法線ベクトルの大きさ及びそれと光線
ベクトルとの成す角を計算しなければならない。これで
は処理する数値計算が多くなり、どうしても長い演算時
間が必要となってしまう。このため、リアルタイム性を
最も重視するフライトシミュレータを代表とするグラフ
ィックシミュレータにこの方式を採用することは、高速
な数値計算を得意とする高級なコンピュータを使用する
か、または新規に専用のハードウエアを開発するしかな
い。本発明は、従来使用されてきたテクスチャ・マッピ
ングの技術を応用し、可能な限り新規に作成するハード
ウエアの規模を小さくし、かつ高速にシェーディングす
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、通常使用するテクスチャパターンとは全く
異なるパターンとしてドット（画素）パターンを用意
し、この一つ一つのドットの輝度データをマッピングす
る平面ごとに制御し、従来のマッピング方法と同じ方法
により生成されるパターンをマッピングすることによっ
てシェーディングするものである。すなわち、リアルタ
イム・グラフィックシミュレーションなどに使用する模
擬視界発生装置において、発生表示されるコンピュータ
・グラフィックス映像による三次元立体物体を表現する
技術として、立体の平面上にテクスチャとしてマッピン
グする（貼付る）ためのパターンを通常使用されるパタ
ーン・テーブルとは別のシェーディング・テーブルにド
ット（画素）パターンとして用意しておき、このパター
ンの一つ一つのドットの輝度情報を各平面ごとに計算設
定し、ドットパターンを作成し、該ドットパターンを従
来のテクスチャ・マッピングと同じ方法でマッピングす
ることにより陰影付けを行うことによって、平面のつな
ぎ目を隠し、曲面を表現でき、また立体感を付けること
ができ、より現実感のある映像を実現する。
成するため、通常使用するテクスチャパターンとは全く
異なるパターンとしてドット（画素）パターンを用意
し、この一つ一つのドットの輝度データをマッピングす
る平面ごとに制御し、従来のマッピング方法と同じ方法
により生成されるパターンをマッピングすることによっ
てシェーディングするものである。すなわち、リアルタ
イム・グラフィックシミュレーションなどに使用する模
擬視界発生装置において、発生表示されるコンピュータ
・グラフィックス映像による三次元立体物体を表現する
技術として、立体の平面上にテクスチャとしてマッピン
グする（貼付る）ためのパターンを通常使用されるパタ
ーン・テーブルとは別のシェーディング・テーブルにド
ット（画素）パターンとして用意しておき、このパター
ンの一つ一つのドットの輝度情報を各平面ごとに計算設
定し、ドットパターンを作成し、該ドットパターンを従
来のテクスチャ・マッピングと同じ方法でマッピングす
ることにより陰影付けを行うことによって、平面のつな
ぎ目を隠し、曲面を表現でき、また立体感を付けること
ができ、より現実感のある映像を実現する。
【０００５】
【作用】この方法により、表示するどのような三次元立
体物体でも簡単にシェーディングでき、平面と平面との
境界線（つなぎ目）を隠し、立体感を付け、少ない平面
数で疑似的に曲面を表現することができる。すなわち、
この方式により従来使用してきたテクスチャ・マッピン
グ技術を応用し、マッピングするパターンにシェーディ
ングに必要な表示平面上のあらゆる位置での輝度情報を
持たせておき、そのパターンをマッピングすることで、
表示するどのような三次元立体物体でも簡単にシェーデ
ィングでき、平面と平面との境界線（つなぎ目）を目立
たなくし、立体感を付け、平面数増加させること無く疑
似的に曲面を表現することができる。
体物体でも簡単にシェーディングでき、平面と平面との
境界線（つなぎ目）を隠し、立体感を付け、少ない平面
数で疑似的に曲面を表現することができる。すなわち、
この方式により従来使用してきたテクスチャ・マッピン
グ技術を応用し、マッピングするパターンにシェーディ
ングに必要な表示平面上のあらゆる位置での輝度情報を
持たせておき、そのパターンをマッピングすることで、
表示するどのような三次元立体物体でも簡単にシェーデ
ィングでき、平面と平面との境界線（つなぎ目）を目立
たなくし、立体感を付け、平面数増加させること無く疑
似的に曲面を表現することができる。
【０００６】
【実施例】図１に本発明の基本的な計算概念図を示し、
図２にドットパターン構成図を示し、図３に曲面近似シ
ェーディングに利用する曲率輝度曲線を示す。図１にお
いて、ベクトル１は光源（太陽）の方向を示す光線ベク
トルで、平面２、３、４は表示するために輝度計算され
る表示平面であり、ベクトル５、６、７は各平面の法線
ベクトルである。図２において、ドット８はシェーディ
ングに使用するテクスチャ・ドット・パターンを構成す
る、輝度情報を持つ１ドットで、ドット９は輝度変化の
基準となるパターン中心の基準ドットで、分解能１０、
１１はテクスチャ・ドット・パターンの分解能、縦１２
８ドット、横１２８ドットを表わしている。初めに本発
明の基本的な計算方法を図１及び図２により説明する。
図１に示す平面を表示する場合、各平面の法線ベクトル
は平面計算の隠面処理（画面上の位置により、かげにな
る部分を除く）の階段で既に求められている。ここで光
線ベクトルが常に地面に垂直の方向であるとすると、法
線ベクトルとの関係から簡単に平面の輝度を求めること
ができる。すなわち、光線ベクトルと法線ベクトルとの
成す角が０°のときの最高輝度と、９０°のときの最低
輝度を決めておけば、成す角の変化により線形に輝度を
求められる。その輝度を図２に示す１２８×１２８のシ
ェーディング用ドット・パターンの全てのドットに指定
すれば、そのパターンを通常のテクスチャ・マッピング
の方法でマッピングする事で平面全体をシェーディング
する事ができる。なお、テクスチャ・ドット・パターン
を構成する各ドットは表示画素には直接対応せず、マッ
ピングされる平面の輝度分布に対応する。ここで、テク
スチャ・マッピングはコンピュータ・グラフィックス
（ＣＧ）により生成される平面に現実感を与えるため、
模様を貼付る技術である。通常、パターンメモリとよば
れるテクスチャ・パターンを納めるためのメモリの数種
類の模様を用意し、表示する各平面に指定された模様を
メモリから読みだし、座標変換等のグラフィック処理を
施し、表示平面上に貼付（マッピング）する。次に曲面
近似シェーディングの計算方法について説明する。曲面
を表示するためには表示面の場所によって輝度の変化が
なくてはならない。本方式では上記の基本計算によって
求められた輝度を基準輝度とし、平面により指定される
曲率に従って輝度変化曲線を決定し、その曲線に基づい
て各画素の輝度を決定するものである。以下図３を用い
て説明する。 図３において曲線１２、１３、１４、１
５、１６はそれぞれ模擬曲面の各曲率時の平面上の輝度
変化を表わした曲線、すなはち、輝度変化曲線であり、
点１７は輝度変化の基準点である。軸１８は平面上の表
示点の輝度を示し、点１９は輝度基準点のテクスチャ・
ドット・パターン上での位置であり、点２０、２１はそ
れぞれテクスチャ・ドット・パターン上での最高輝度、
最低輝度を持つドットの位置である。変化幅２２、２３
はパターン上で輝度が変化する６５ドットの輝度変化幅
を示す。輝度基準点１７を基準輝度とし、指定された曲
率により輝度曲線１２から１６の中から使用する輝度変
化曲線を選択する。この基本計算は曲率０の輝度変化曲
線１２を使用した場合である。決定した輝度変化曲線で
平面の稜線が輝度基準点、即ち平面の中心点より高い位
置（Ｚ値）に有れば変化幅２２の輝度曲線を使用し、低
い位置に有れば変化幅２３の輝度曲線を使用する。これ
によりいかなる位置にある平面についてもシェーディン
グ可能となる。ただし、パターンは平面と同じ大きさで
ないと平面上の輝度変化にズレが生じ、曲面近似できな
くなる。ズレが生じる理由はテクスチャ・パターンは平
面上（平面の座標系）で繰返し、連続して表示される。
したがって、テクスチャ・ドット・パターンがマッピン
グする平面よりも極端に大きかったり、小さかったりす
ると、平面上の輝度変化が繰返されたり、変化が不自然
になるなどのズレが生じてしまう。このため、平面はパ
ターンの大きさを制御するスケール値を持っておく必要
がある。すなわち、前述したズレを無くすため、パター
ンは可能な限り平面の大きさに近付けることが必要であ
る。ここでは、各表示平面にパターンの大きさを制御す
るスケール値を持たせ、表示平面にパターンの大きさを
近付ける。このスケール値はパターンの１ドットが何メ
ートル四方の大きさかを指定する値である。図４により
処理構成を説明する。データ・ライン２７、２８、２９
はそれぞれ図示しない平面処理部から出力されるディス
プレイ表示画素位置、平面の持つパターン・スケール情
報、模擬曲面の曲率及び計算された法線ベクトルの情報
を入力するラインを示し、データ・ライン３２は映像表
示装置（図示せず）へ出力されるディスプレイ表示画素
の輝度情報の出力ラインを示す。同図においてブロック
２４は逆座標計算部であり、ブロック２５はシェーディ
ング・テーブル、ブロック２６は曲面近似シェーディン
グ処理計算部である。図示しない平面処理部から得られ
るディスプレイ表示画素位置から逆座標変換部２４によ
り表示点座標を計算する。すなわち、平面処理部では、
表示平面に座標変換等のグラフィック処理を施し、映像
表示装置へデータを出力する。その出力データのうち、
ディスプレイ表示画素位置データをライン２７より入力
し、逆座標変換部２４によりテクスチャ座標系での座標
値を計算する。シェーディング・テーブル２５ではライ
ン２８から入力されるパターン・スケール情報からパタ
ーンの大きさを決定し、ライン３０から入力される求め
られた座標値がパターン上でのどのドット上に存在する
かを求める。曲面近似シェーディング処理計算部２６に
おいて、ライン２９から入力される模擬曲面の曲率情報
から輝度変化曲線を選択し、同時に入力される法線ベク
トル情報から求められる基準輝度値と選択した輝度変化
曲線から平面上での輝度分布を決定し、ライン３１から
入力されるドット位置を輝度分布に対応させて、表示画
素の輝度を求め、ライン３２から映像表示装置へ出力す
る。次に具体的な例として空港内に駐機している飛行機
に使用する場合について、図７、図８により説明する。
両図において図８の５４は従来の表示方式によって作成
される飛行機のモデルであり、図７の５５は本発明方式
を使用して作成したモデルである。モデル５４を見た場
合、平面の組合せであることがはっきりと分かってしま
うため現実感や立体感に乏しく、一目で飛行機とは確認
しがたい。この方式により現実感を上げるには、使用す
る平面数を多くする事で曲面を模擬するしかなく、これ
は計算処理時間や最大処理平面数の影響により困難であ
る。しかしながら、モデル５５を見た場合、処理してい
る平面数はモデル５４と同じにもかかわらず、平面のつ
なぎ目がはっきりしていないため現実感、立体感を向上
させることができる。また本方式は平面数を少なくして
曲面を模擬できるので平面数を節約することができる。
更に別の例としてレーストラックなどのカントのある道
路面に使用する場合について、図９、図１０により説明
する。図１０において５６は従来の表示方式によって作
成したカント付き道路面のモデルであり、図９の５７は
発明を使用して作成したカント付き道路面のモデルであ
る。モデル５６の場合、カントの変化が平面で表現され
ているために走行者は非常に違和感を感じ、感覚的に現
実と同様な走行はできなくなる。この方式により違和感
を無くすためには多くの平面を使いカントを表現しなけ
ればならないが、トラック全体では膨大な平面数となり
最大使用変面数の限界からこれは困難である。しかしな
がら、モデル５７では使用平面数はモデル５６と同じで
あるが、カントは滑らかに変化しているかのように見え
る。これにより走行者は違和感なく、通常の現実の走行
と同じ感覚によって走行できる。これはグラフィック・
シミュレータにおいて非常に重要な模擬効果である。従
来の表示装置で表示するモデルは平面全体が同一色とな
ることから、平面のつなぎ目がはっきりと確認でき、平
面の組合せによって構成されていることが分かってしま
うため、使用者にとって、現実感の乏しい映像に見える
のに対し、この実施例によって表示されるモデルはシェ
ーディングにより疑似的に曲面を表示できるため、平面
上の位置による輝度変化を模擬できることで平面のつな
ぎ目を目立たなくさせることができ、使用者にとって現
実感、立体感のある映像となる。
図２にドットパターン構成図を示し、図３に曲面近似シ
ェーディングに利用する曲率輝度曲線を示す。図１にお
いて、ベクトル１は光源（太陽）の方向を示す光線ベク
トルで、平面２、３、４は表示するために輝度計算され
る表示平面であり、ベクトル５、６、７は各平面の法線
ベクトルである。図２において、ドット８はシェーディ
ングに使用するテクスチャ・ドット・パターンを構成す
る、輝度情報を持つ１ドットで、ドット９は輝度変化の
基準となるパターン中心の基準ドットで、分解能１０、
１１はテクスチャ・ドット・パターンの分解能、縦１２
８ドット、横１２８ドットを表わしている。初めに本発
明の基本的な計算方法を図１及び図２により説明する。
図１に示す平面を表示する場合、各平面の法線ベクトル
は平面計算の隠面処理（画面上の位置により、かげにな
る部分を除く）の階段で既に求められている。ここで光
線ベクトルが常に地面に垂直の方向であるとすると、法
線ベクトルとの関係から簡単に平面の輝度を求めること
ができる。すなわち、光線ベクトルと法線ベクトルとの
成す角が０°のときの最高輝度と、９０°のときの最低
輝度を決めておけば、成す角の変化により線形に輝度を
求められる。その輝度を図２に示す１２８×１２８のシ
ェーディング用ドット・パターンの全てのドットに指定
すれば、そのパターンを通常のテクスチャ・マッピング
の方法でマッピングする事で平面全体をシェーディング
する事ができる。なお、テクスチャ・ドット・パターン
を構成する各ドットは表示画素には直接対応せず、マッ
ピングされる平面の輝度分布に対応する。ここで、テク
スチャ・マッピングはコンピュータ・グラフィックス
（ＣＧ）により生成される平面に現実感を与えるため、
模様を貼付る技術である。通常、パターンメモリとよば
れるテクスチャ・パターンを納めるためのメモリの数種
類の模様を用意し、表示する各平面に指定された模様を
メモリから読みだし、座標変換等のグラフィック処理を
施し、表示平面上に貼付（マッピング）する。次に曲面
近似シェーディングの計算方法について説明する。曲面
を表示するためには表示面の場所によって輝度の変化が
なくてはならない。本方式では上記の基本計算によって
求められた輝度を基準輝度とし、平面により指定される
曲率に従って輝度変化曲線を決定し、その曲線に基づい
て各画素の輝度を決定するものである。以下図３を用い
て説明する。 図３において曲線１２、１３、１４、１
５、１６はそれぞれ模擬曲面の各曲率時の平面上の輝度
変化を表わした曲線、すなはち、輝度変化曲線であり、
点１７は輝度変化の基準点である。軸１８は平面上の表
示点の輝度を示し、点１９は輝度基準点のテクスチャ・
ドット・パターン上での位置であり、点２０、２１はそ
れぞれテクスチャ・ドット・パターン上での最高輝度、
最低輝度を持つドットの位置である。変化幅２２、２３
はパターン上で輝度が変化する６５ドットの輝度変化幅
を示す。輝度基準点１７を基準輝度とし、指定された曲
率により輝度曲線１２から１６の中から使用する輝度変
化曲線を選択する。この基本計算は曲率０の輝度変化曲
線１２を使用した場合である。決定した輝度変化曲線で
平面の稜線が輝度基準点、即ち平面の中心点より高い位
置（Ｚ値）に有れば変化幅２２の輝度曲線を使用し、低
い位置に有れば変化幅２３の輝度曲線を使用する。これ
によりいかなる位置にある平面についてもシェーディン
グ可能となる。ただし、パターンは平面と同じ大きさで
ないと平面上の輝度変化にズレが生じ、曲面近似できな
くなる。ズレが生じる理由はテクスチャ・パターンは平
面上（平面の座標系）で繰返し、連続して表示される。
したがって、テクスチャ・ドット・パターンがマッピン
グする平面よりも極端に大きかったり、小さかったりす
ると、平面上の輝度変化が繰返されたり、変化が不自然
になるなどのズレが生じてしまう。このため、平面はパ
ターンの大きさを制御するスケール値を持っておく必要
がある。すなわち、前述したズレを無くすため、パター
ンは可能な限り平面の大きさに近付けることが必要であ
る。ここでは、各表示平面にパターンの大きさを制御す
るスケール値を持たせ、表示平面にパターンの大きさを
近付ける。このスケール値はパターンの１ドットが何メ
ートル四方の大きさかを指定する値である。図４により
処理構成を説明する。データ・ライン２７、２８、２９
はそれぞれ図示しない平面処理部から出力されるディス
プレイ表示画素位置、平面の持つパターン・スケール情
報、模擬曲面の曲率及び計算された法線ベクトルの情報
を入力するラインを示し、データ・ライン３２は映像表
示装置（図示せず）へ出力されるディスプレイ表示画素
の輝度情報の出力ラインを示す。同図においてブロック
２４は逆座標計算部であり、ブロック２５はシェーディ
ング・テーブル、ブロック２６は曲面近似シェーディン
グ処理計算部である。図示しない平面処理部から得られ
るディスプレイ表示画素位置から逆座標変換部２４によ
り表示点座標を計算する。すなわち、平面処理部では、
表示平面に座標変換等のグラフィック処理を施し、映像
表示装置へデータを出力する。その出力データのうち、
ディスプレイ表示画素位置データをライン２７より入力
し、逆座標変換部２４によりテクスチャ座標系での座標
値を計算する。シェーディング・テーブル２５ではライ
ン２８から入力されるパターン・スケール情報からパタ
ーンの大きさを決定し、ライン３０から入力される求め
られた座標値がパターン上でのどのドット上に存在する
かを求める。曲面近似シェーディング処理計算部２６に
おいて、ライン２９から入力される模擬曲面の曲率情報
から輝度変化曲線を選択し、同時に入力される法線ベク
トル情報から求められる基準輝度値と選択した輝度変化
曲線から平面上での輝度分布を決定し、ライン３１から
入力されるドット位置を輝度分布に対応させて、表示画
素の輝度を求め、ライン３２から映像表示装置へ出力す
る。次に具体的な例として空港内に駐機している飛行機
に使用する場合について、図７、図８により説明する。
両図において図８の５４は従来の表示方式によって作成
される飛行機のモデルであり、図７の５５は本発明方式
を使用して作成したモデルである。モデル５４を見た場
合、平面の組合せであることがはっきりと分かってしま
うため現実感や立体感に乏しく、一目で飛行機とは確認
しがたい。この方式により現実感を上げるには、使用す
る平面数を多くする事で曲面を模擬するしかなく、これ
は計算処理時間や最大処理平面数の影響により困難であ
る。しかしながら、モデル５５を見た場合、処理してい
る平面数はモデル５４と同じにもかかわらず、平面のつ
なぎ目がはっきりしていないため現実感、立体感を向上
させることができる。また本方式は平面数を少なくして
曲面を模擬できるので平面数を節約することができる。
更に別の例としてレーストラックなどのカントのある道
路面に使用する場合について、図９、図１０により説明
する。図１０において５６は従来の表示方式によって作
成したカント付き道路面のモデルであり、図９の５７は
発明を使用して作成したカント付き道路面のモデルであ
る。モデル５６の場合、カントの変化が平面で表現され
ているために走行者は非常に違和感を感じ、感覚的に現
実と同様な走行はできなくなる。この方式により違和感
を無くすためには多くの平面を使いカントを表現しなけ
ればならないが、トラック全体では膨大な平面数となり
最大使用変面数の限界からこれは困難である。しかしな
がら、モデル５７では使用平面数はモデル５６と同じで
あるが、カントは滑らかに変化しているかのように見え
る。これにより走行者は違和感なく、通常の現実の走行
と同じ感覚によって走行できる。これはグラフィック・
シミュレータにおいて非常に重要な模擬効果である。従
来の表示装置で表示するモデルは平面全体が同一色とな
ることから、平面のつなぎ目がはっきりと確認でき、平
面の組合せによって構成されていることが分かってしま
うため、使用者にとって、現実感の乏しい映像に見える
のに対し、この実施例によって表示されるモデルはシェ
ーディングにより疑似的に曲面を表示できるため、平面
上の位置による輝度変化を模擬できることで平面のつな
ぎ目を目立たなくさせることができ、使用者にとって現
実感、立体感のある映像となる。
【０００７】
【発明の効果】本発明により、フライトシミュレータを
代表とするリアルタイム・グラフィックシミュレーショ
ンに使用する模擬視界発生装置に従来困難であったシェ
ーディング処理を少しのハードウェアを追加し、多少の
プログラム改良及び追加を行うだけで実現し、表示する
三次元立体物体の平面のつなぎ目を隠し、立体感を付け
ることで、高速により現実感のある映像を生成すること
ができる。
代表とするリアルタイム・グラフィックシミュレーショ
ンに使用する模擬視界発生装置に従来困難であったシェ
ーディング処理を少しのハードウェアを追加し、多少の
プログラム改良及び追加を行うだけで実現し、表示する
三次元立体物体の平面のつなぎ目を隠し、立体感を付け
ることで、高速により現実感のある映像を生成すること
ができる。
【図１】本発明の基本的な計算概念図。
【図２】ドットパターン構成図。
【図３】曲面近似シェーディングに利用する曲率輝度曲
線図。
線図。
【図４】処理装置のブロック図。
【図５】シェーディングの基本的な計算概念図。
【図６】シェーディング計算モデル図。
【図７】本発明の実施例における飛行機の表示画面を示
す図。
す図。
【図８】従来例の飛行機の表示画面を示す図。
【図９】本発明の実施例におけるカントのある道路面の
画面を示す図。
画面を示す図。
【図１０】従来例のカントのある道路面の画面を示す
図。
図。
１ 光線ベクトル ２ 表示平面１ ３ 表示平面２ ４ 表示平面３ ５ 表示平面１の法線ベクトル ６ 表示平面２の法線ベクトル ７ 表示平面３の法線ベクトル ８ １ドット ９ 基準ドット １０ 横方向１２８ドット １１ 縦方向１２８ドット ２４ 逆座標変換計算処理部 ２５ シェーディング・テーブル ２６ シェーディング処理計算部 ２７ 画素位置情報 ２８ 平面情報（スケール） ２９ 平面情報（曲率、法線ベクトル） ３０ 表示点座標 ３１ ドット位置情報 ３２ 表示位置の輝度
Claims (1)
- 【請求項１】 模擬視界発生装置において、立体の平面
上にテクスチャとしてマッピングするためのパターンを
シェーディング・テーブルにドットパターンとして用意
し、該パターンのドット毎の輝度情報を各平面ごとに計
算設定し、ドットパターンを作成し、該ドットパターン
をマッピングすることにより陰影付けを行うことを特徴
とする前記テクスチャ・シェーディング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24598793A JPH0773340A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 模擬視界発生装置におけるテクスチャ・シェーディング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24598793A JPH0773340A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 模擬視界発生装置におけるテクスチャ・シェーディング方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0773340A true JPH0773340A (ja) | 1995-03-17 |
Family
ID=17141793
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24598793A Pending JPH0773340A (ja) | 1993-09-06 | 1993-09-06 | 模擬視界発生装置におけるテクスチャ・シェーディング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0773340A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003085186A1 (fr) * | 2002-04-11 | 2003-10-16 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Procede et appareil de simulation de broderie, et programme et support d'enregistrement associes |
| WO2005038118A1 (ja) * | 2003-10-15 | 2005-04-28 | Shima Seiki Manufacturing, Ltd. | 刺繍データ作成装置と刺繍データの作成方法及び刺繍データの作成プログラム |
| US7542033B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-06-02 | Celsys Co., Ltd. | Method and program for generating a two-dimensional cartoonish picturization of a three-dimensional object |
-
1993
- 1993-09-06 JP JP24598793A patent/JPH0773340A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7542033B2 (en) | 2002-03-01 | 2009-06-02 | Celsys Co., Ltd. | Method and program for generating a two-dimensional cartoonish picturization of a three-dimensional object |
| WO2003085186A1 (fr) * | 2002-04-11 | 2003-10-16 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Procede et appareil de simulation de broderie, et programme et support d'enregistrement associes |
| US7054709B2 (en) | 2002-04-11 | 2006-05-30 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Embroidery simulation method and apparatus and program and recording medium |
| KR100955811B1 (ko) * | 2002-04-11 | 2010-05-06 | 가부시키가이샤 시마세이키 세이사쿠쇼 | 자수 시뮬레이션 방법과 장치 및 프로그램과 기록매체 |
| WO2005038118A1 (ja) * | 2003-10-15 | 2005-04-28 | Shima Seiki Manufacturing, Ltd. | 刺繍データ作成装置と刺繍データの作成方法及び刺繍データの作成プログラム |
| US7386361B2 (en) | 2003-10-15 | 2008-06-10 | Shima Seiki Manufacturing, Ltd. | Embroidery data creation device, embroidery data creation method, and embroidery data creation program |
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