JPH0816822A

JPH0816822A - ３次元動画像生成方法

Info

Publication number: JPH0816822A
Application number: JP14522394A
Authority: JP
Inventors: Takayoshi Yoshida; 隆義吉田; Wataru Maeda; 渡前田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1994-06-28
Filing date: 1994-06-28
Publication date: 1996-01-19

Abstract

(57)【要約】【目的】矩形転送によって主画面領域に表示される物
体の大きさと深度の範囲を透視変換に基づいて動的に変
化させ、透視画像を描画する。【構成】処理Ｓ１０で、副画面の矩形領域Ｐに運動物
体Ａ，Ｂの画像を生成し、処理Ｓ２０で、運動物体Ａ，
Ｂ及び静止物体Ｃの位置設定と、視点Ｅの位置設定を行
う。Ｓ３０で、主画面を背景色でクリアし、深度Ｚバッ
ファを背景深度で満たし、処理Ｓ４０で、物体Ｃの透視
画像を生成する。処理Ｓ５０で、物体Ａの代表点の透視
変換を行い、矩形転送パラメータを算出し、さらに透視
矩形転送を行う。処理Ｓ６０で、物体Ｂの代表点の透視
変換を行い、矩形転送パラメータを算出し、さらに透視
矩形転送を行う。処理Ｓ７０で、次の画面を生成するか
否かを判断し、次の画面を生成する時には、処理Ｓ８０
で、物体Ａ，Ｂ，Ｃの次の位置算出と、視点Ｅの次の位
置算出を行い、処理Ｓ３０へ戻る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子計算機等を用いて
３次元動画像を生成処理する３次元動画像生成方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の３次元動画像生成方法に
関する技術としては、例えば次のような文献に記載され
るものがあり、その方法を図２〜図４を用いて説明す
る。文献：特開平５−１８１９５０号公報図２は、前記文献に記載された３次元動画像の１コマを
示す画像の例であって、２つの物体（球）Ａ，Ｂが物体
（バスケット容器）Ｃの中を重力の作用等の下に運動
し、衝突する様子を示している。図２に示すように、画
像は３つの物体Ａ，Ｂ，Ｃから構成される。物体Ｃは静
止している。物体Ａ，Ｂは放物運動と相互衝突及び物体
Ｃの内壁への衝突とを電子計算機でシミュレーションさ
れ、それらの３次元的な位置が刻々と変化し、これを視
覚化した画像が次々と生成され、ＣＲＴ（ブラウン管）
画面上に動画像として表示される。このような３次元動
画像を生成する従来の３次元動画像生成装置の概略の構
成ブロック図を図３に示す。図３の３次元動画像生成装
置は、データを格納する主メモリ１を有し、その主メモ
リ１には装置全体を制御する中央処理装置（以下、ＣＰ
Ｕという）２が接続されている。ＣＰＵ２には、画像デ
ータを格納する画像メモリ３が接続され、その出力側
に、ビデオ信号発生回路（以下、ビデオという）４を介
してＣＲＴ５が接続されている。また、ＣＰＵ２には、
画像の深度ｚを格納する深度バッファ（以下、Ｚバッフ
ァという）６が接続されている。この種の３次元動画像
生成装置において、主メモリ１には表示すべき物体Ａ，
Ｂ，Ｃの形状データが記憶され、ＣＰＵ２はこれを取り
出して物体Ａ，Ｂ，Ｃの画像を生成し、画像メモリ３内
の適当な位置に書き込む。画像メモリ３は、少なくとも
１画面分の画像データを記憶するメモリである。この画
像メモリ３において、輝度値付きのフルカラー画像の一
例では、１画素あたり赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），
輝度（Ｉ）の各６ビットをもっており、その内容は常に
ビデオ４によってＣＲＴ５に画像表示されている。輝度
（Ｉ）は、ビデオ４においてＲ，Ｇ，Ｂの各色成分と乗
算される。さらに、画素毎に深度ｚの値を例えば１２ビ
ット記憶するＺバッファ６が設けられている。

【０００３】ＣＰＵ２は物体の画像を生成する際に画素
毎にその深度ｚを求め、Ｚバッファ６に記憶された深度
と比較し、その結果に基づいて画像データ及び深度ｚの
書き込みを行うかどうかを判定する隠れ面処理を行う。
この隠れ面処理はＣＰＵ２ではなく、Ｚバッファ６に付
随する図示しない比較演算回路等で自動的に行われるこ
ともある。図４は、図３の装置を用いて図２のような３
次元動画像を生成する従来の３次元動画像生成方法の説
明図である。画像メモリ３の主画面領域に物体（容器）
Ｃの画像が描画され、各画素の深度ｚはＺバッファ６に
記憶されている。この移動しない画像を静止画成分と呼
ぶ。この物体Ｃの中を動き回る２個の物体（球）Ａ，Ｂ
の画像を、次のように生成する。画像メモリ３の副画面
の矩形領域Ｐに球の画像を予め生成しておき、これを動
画成分と呼ぶ。球の表示されるべき主画面の矩形領域
ａ，ｂの静止画成分をそれぞれ副画面の矩形領域Ｑ，Ｒ
に複写し、副画面の矩形領域Ｐの画像を矩形領域ａ，ｂ
に矩形転送し、合成することによって物体（球）Ａ，Ｂ
を描画する。例えば、物体Ａを描画するには、矩形領域
Ｐに属する画素を左上から右下まで行単位で走査して、
各画素のＲ，Ｇ，Ｂ，Ｉの値と深度ｚを読み出し、その
深度ｚに物体Ａの深度Ｚａを加算し、矩形領域ａの対応
する位置の画素に隠れ面処理を施して書き込む。その結
果、図２の画像が得られる。物体Ｂは物体Ｃに隠される
部分とその物体Ｃを隠す部分とが生ずる。物体Ａ，Ｂ，
Ｃが空間的に干渉する場合には、その交差状態が表示さ
れる。また、矩形領域Ｐの中の球を除く部分は常に隠さ
れるように、背景深度より大きな深度Ｚａを与えたり、
該深度Ｚａ等を加算しても最大値を越えない等の工夫を
して、描画されないようにする必要がある。完成した画
像を提示している間に次の画面サイクルにおける物体
Ａ，Ｂの位置を算出し、次回には矩形領域Ｑ，Ｒの画像
を深度値とともに矩形領域ａ，ｂの位置に戻して静止画
成分を回復する。そして、新規の画面座標（Ｘａ，Ｙ
ａ，Ｚａ）及び（Ｘｂ，Ｙｂ，Ｚｂ）に対する矩形領域
ａ，ｂの新規の位置及び深度にそれぞれ動画成分を転送
し、静止画成分に合成することにより、次の画面を生成
する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
３次元動画像生成方法では、矩形転送における転送元の
矩形領域Ｐと転送先の矩形領域ａ，ｂの矩形の大きさが
同一のため、物体（球）Ａ，Ｂの拡大縮小が行えない。
従って、中心投影による透視画像ができないという問題
があった。本発明は、矩形転送によって主画面領域に表
示される物体の大きさと深度の範囲を透視変換に基づい
て動的に変化させ、透視画像の描画可能な３次元動画像
生成方法を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、前記課題
を解決するために、第１及び第２の画面領域を有する深
度バッファ付きの画像メモリを用いた３次元動画像生成
方法において、画面上で並行運動を行う運動物体の深度
付き画像を前記画像メモリの第２の画面領域（例えば、
副画面領域）に予め生成する処理と、画面生成サイクル
開始後、前記運動物体以外の物体の所定の視点から望む
深度付き透視変換画像を前記画像メモリの第１の画面領
域（例えば、主画面領域）に生成する処理と、前記運動
物体の代表点の位置座標及び寸法の情報を前記第１の画
面領域に透視変換して矩形転送パラメータを求める処理
とを行う。さらに、前記第２の画面領域の画像を深度と
共に、行方向及び列方向に所定の実数間隔で間引いて又
は重複を許して読み出し、その読み出した深度に所定の
乗算及び加算を施す処理と、前記運動物体の透視変換さ
れた範囲の画素配列に隠れ面処理により書き込む処理
と、前記運動物体の画像を前記第１の画面領域の画像に
合成して前記画面生成サイクルを終了する処理と、前記
運動物体の代表点の位置座標を前記画面生成サイクル毎
に変動させて動画像を生成する処理とを、実行する。

【０００６】第２の発明では、第１及び第２の画面領域
を有する深度バッファ付きの画像メモリを用いた３次元
動画像生成方法において、画面上で静止する物体の静止
する視点から望む深度付き透視変換画像である静止画成
分を前記画像メモリの第１の画面領域（例えば、主画面
領域）に予め生成する処理と、前記画面上で並行運動を
行う運動物体の深度付き画像である動画成分を前記画像
メモリの第２の画面領域中の第１の領域（例えば、第１
の副画面領域）に予め生成する処理と、画面生成サイク
ル開始後、前記運動物体の代表点の位置座標及び寸法の
情報を前記第１の画面領域に透視変換して矩形転送パラ
メータを求める処理と、前記動画成分の書き込み先とな
る静止画成分の部分画像を前記第２の画面領域中の第２
の領域（例えば、第２の副画面領域）に複写する処理と
を行う。さらに、前記動画成分の画像を深度と共に、行
方向及び列方向に所定の実数間隔で間引いて又は重複を
許して読み出し、その読み出した深度に所定の乗算及び
加算を施す処理と、前記運動物体の透視変換された範囲
の画素配列に隠れ面処理により書き込む処理と、前記運
動物体の画像を前記第１の画面領域の画像に合成して画
面を生成する処理と、次回の画面生成サイクルの開始前
に前記複写した部分画像を用いて元の静止画成分を復元
する処理と、前記運動物体の代表点の位置座標を前記画
面生成サイクル毎に変動させて動画像を生成する処理と
を、実行する。

【０００７】

【作用】第１の発明によれば、画面上で並行運動を行う
運動物体の深度付き画像が、予め、画像メモリの第２の
画面領域に生成される。画面生成サイクル開始後、運動
物体以外の物体の深度付き透視変換画像が、画像メモリ
の第１の画面領域に生成され、運動物体の代表点の位置
座標及び寸法の情報が、該第１の画面領域に透視変換さ
れて矩形転送パラメータが求められる。次に、第２の画
面領域の画像が読み出され、所定の乗算及び加算が施さ
れ、運動物体の透視変換された範囲の画素配列に隠れ面
処理により書き込まれ、該運動物体の画面が第１の画面
領域の画像に合成されて画面生成サイクルが終了する。
そして、運動物体の代表点の位置座標が画面生成サイク
ル毎に変動されて動画像が生成される。第２の発明によ
れば、深度付き透視変換画像（静止画成分）が、画像メ
モリの第１の画面領域に予め生成され、さらに深度付き
画像（動画成分）が、該画像メモリの第２の画面領域中
の第１の領域に予め生成される。画面生成サイクル開始
後、運動物体の代表点の位置座標及び寸法の情報が、第
１の画面領域に透視変換されて矩形転送パラメータが求
められる。動画成分の書き込み先となる静止画成分の部
分画像が、第２の画面領域中の第２の領域に複写され、
該動画成分の画像が読み出され、乗算及び加算が施され
る。次に、運動物体の透視変換された範囲の画素配列に
隠れ面処理により書き込まれ、該運動物体の画像が第１
の画面領域の画像に合成されて画面が生成される。そし
て、次回の画面生成サイクルの開始前に元の静止画成分
が復元され、運動物体の代表点の位置座標が画面生成サ
イクル毎に変動されて動画像が生成される。

【０００８】

【実施例】第１の実施例図１は本発明の第１の実施例を示す３次元動画像生成方
法のフローチャート、及び図５はその図１の方法の実際
の画像による説明図であり、従来の図２〜図４中の要素
と共通の要素には共通の符号が付されている。図５は、
従来の図４と同様に、静止した物体（容器）Ｃの中を２
個の物体（球）Ａ，Ｂが動き回る画像である。このよう
な動画像は、図１のフローチャートに示すような処理に
よって生成される。以下、図１の各処理（１）〜（７）
について、図６〜図９を参照しつつ説明する。（１）図１の処理Ｓ１０図１の３次元動画像生成処理が開始されると、処理Ｓ１
０において、図５に示す副画面の矩形領域Ｐに、運動物
体Ａ，Ｂに共通な球の画像を生成する。ここでは、透視
変換をかける前の深度付きの半球体を正面から見た画像
を生成する。この処理Ｓ１０における物体（球）Ａ，Ｂ
の陰影と深度の付いた画像生成方法のフローチャートを
図６に示す。図６の画像生成方法では、まず、処理Ｓ１
１において、図５に示す副画面の矩形領域Ｐをクリア
（初期化）し、背景深度は例えば適当な負の値とする。
図５に示す画面座標で位置（Ｘｐ，Ｙｐ，Ｏ）を中心と
し、半径がαの物体（球）Ｐを作るものとし、その球の
中心を原点とする局所座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で、処理Ｓ
１３と処理Ｓ１６の二重ループで半球表を作成する。こ
こで使われる半球表は、整数加減算アルゴリズムで作成
することができ、２乗や平方根演算を用いる必要はな
い。図３の３次元動画像生成装置を用いて、その画像メ
モリ３及びＺバッファ６に書き込むべき値を処理Ｓ１７
と処理Ｓ１８に示す値にすると、左上前面が最も明るい
陰影の付いた白球が描かれる。球の右下で輝度（Ｉ）が
負になる部分は０としたり、全体に一定値を加えてその
輝度（Ｉ）を調整する。処理Ｓ１９において、生成され
た赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ），輝度（Ｉ），深度
（ｚ）を画像メモリ３やＺバッファ６の（Ｘｐ＋Ｘ，Ｙ
ｐ＋Ｙ）番地に書き込む。

【０００９】（２）図１の処理Ｓ２０処理Ｓ２０では、物体Ａ，Ｂ，Ｃ及び視点Ｅの最初の位
置を設定して画面生成サイクルに入る。物体Ａ，Ｂにつ
いては、例えば球の中心を代表点として、その代表点の
空間座標のみを指定すればよい。物体Ｃは矩形転送によ
らないで表示される全ての物体を表しており、従ってそ
の位置と向きを決めることにより、該物体Ｃを構成する
全ての面と頂点の位置座標を決める必要がある。（３）図１の処理Ｓ３０処理Ｓ３０では、図５に示す主画面を背景色でクリア
し、図３のＺバッファ６を背景深度１で満たす。主画面
には透視画像を描画するので、Ｚバッファ６には深度ｚ
値そのものではなく、ｋ＝ｚ／（ｚ＋ｄ）但し、ｄ；視点Ｅから投影面（ｚ＝０）までの距離の値を記憶させるものとする。ｋ＝０はｚ＝０を、ｋ＝
１はｚ＝∞を表している。（４）図１の処理Ｓ４０図７は、図１中の処理Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ６０で使われ
る透影方法の説明図であり、視点Ｅ、投影面、物体Ａ，
Ｂ，Ｃの位置関係と物体Ａに対する透視変換式が示され
ている。処理Ｓ４０では、視点Ｅと物体Ｃの各頂点の位
置から、図７に示す透視変換式を用いて投影面上に座標
変換し、物体Ｃの透視画像を図３の画像メモリ３とＺバ
ッファ６の主画面領域に生成する。（５）図１の処理Ｓ５０図８は処理Ｓ５０における透視球の半径（Ｒｘ，Ｒｙ，
Ｒｚ）の求めかたを示す図、及び図９はその処理Ｓ５０
における拡大縮小を伴う矩形転送の方法を示す図であ
る。処理Ｓ５０では、物体Ａの画像を透視変換を伴う矩
形転送によって合成するもので、本実施例特有の処理方
法でこれを次のように実行する。

【００１０】まず、物体（球）Ａの中心位置（ｘａ，ｙ
ａ，ｚａ）を代表点として、図７に示す透影方法で透視
変換を行い、その表示されるべき画面座標と深度（Ｘ
ａ，Ｙａ，Ｋａ）を次式で求める。Ｘａ＝ｘｅ＋（ｘａ−ｘｅ）＊ｄ／（ｚａ＋ｄ）Ｙａ＝ｙｅ＋（ｙａ−ｙｅ）＊ｄ／（ｚａ＋ｄ）Ｋａ＝ｚａ／（ｚａ＋ｄ）さらに、図８に示す方法を用いて、球の画面上で表示す
べき半径（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を次式で求める。なお、
ｋａ＝Ｋａである。Ｒｘ＝α（１−Ｋａ）Ｒｙ＝α（１−Ｋａ）Ｒｚ＝α（１−Ｋａ）²／ｄこの式で、Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚは、各々Ｘａ，Ｙａ，Ｋａ
を各々ｘａ，ｙａ，ｚａで微分して半径αを乗じたもの
である。Ｒｘ＝Ｒｙは、深度Ｋａの増加に対し、（１−
Ｋａ）に比例して減少し、無限遠方で消失する。球の
ｘ，ｙ方向の大きさが無限遠点Ｐ₀で０になる様子が図
５に示されている。これらの画面座標と深度（Ｘａ，Ｙ
ａ，Ｋａ）、及び半径（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）を矩形転送
パラメータと呼ぶ。次に、矩形転送パラメータを用いて
拡大縮小を伴う矩形転送を行う方法を説明する。図５に
示すように、転送元の矩形領域Ｐは、副画面内の１辺２
αの正方形で、その中心位置は（Ｘｐ，Ｙｐ）である。
また、転送先の矩形領域は、主画面内の点（Ｘａ，Ｙ
ａ）を中心とする１辺２Ｒｘ＝２α（１−Ｋａ）の正方形である。そのため、転送元の画像を（１−Ｋ
ａ）倍に縮小して表示する必要がある。縮小表示するに
は、図９に示すように、転送先の画素配列に対応する転
送元の格子点の配列を求める。そして、例えばその格子
点に最も近い画素あるいは格子点の整数部分の指す画素
を選んで転送すればよい。格子点の座標は、図９から分
かるように、行及び列方向に間隔ｍ＝１／（１−Ｋａ）を実数（小数点以下を保持した数）としてこれを累加算
することによって求められる。この累加算の値の整数部
分を用いて転送元の画像の画素を間引いて読み出す。Ｋ
ａ＜０の場合は、ｍが１より小さくなるから、重複を許
して読み出す。

【００１１】また、深度方向については、転送元が中心
が０で、半径がαの正値の半球で、転送先は中心がＫａ
で、半径がＲｚ＝α（１−Ｋａ）²／ｄの手前に向いた球である。そのため、転送元から読み出
した深度値Ｚｓに −（１−Ｋａ）²／ｄを乗じ、これに深度Ｋａを加算した次式のＺｄを転送先
に書き込む値とする。Ｚｄ＝Ｋａ−Ｚｓ＊（１−Ｋａ）²／ｄこれを転送先から読み出した深度値と比較して、小なら
ば書き込みを行う。以上のような透視変換を伴う矩形転
送Ｐ→ａは次式のように表せる。 −Ｚ[Ｘｃ＋ｉ＊ｍ，Ｙｃ＋ｊ＊ｍ]／ｍ²ｄ＋Ｋａ＜Ｚ
[Ｘａ＋ｉ，Ｙａ＋ｊ] ならば −Ｚ[Ｘｃ＋ｉ＊ｍ，Ｙｃ＋ｊ＊ｍ]／ｍ²ｄ＋Ｋａ→Ｚ
[Ｘａ＋ｉ，Ｙａ＋ｊ] ＩＭ[Ｘｃ＋ｉ＊ｍ，Ｙｃ＋ｊ＊ｍ] →ＩＭ[Ｘａ＋ｉ，
Ｙａ＋ｊ] 但し、ｉ，ｊ＝−Ｒｘ，……，＋ＲｘＲｘ＝α（１−Ｋａ）ｍ＝１／（１−Ｋａ）Ｚ［］；Ｚバッファの値ＩＭ［］；画像メモリの値＊；乗算前述したように、転送元の物体（球）Ａの外部は図３の
Ｚバッファ６に負値が記憶されているので、この場合に
は転送先で書き込みを行わないように制御するものとす
る。このようにして、物体Ａの画像が図５の主画面領域
に合成表示される。（６）図１の処理Ｓ６０処理Ｓ６０は、物体（球）Ｂの画像を透視変換を伴う矩
形転送によって表示するもので、その処理方法は前述し
た物体（球）Ａと全く同じである。即ち、物体Ｂの中心
を代表点として透視変換して画面座標と深度（Ｘｂ，Ｙ
ｂ，Ｋｂ）の値を求め、該物体Ｂの透視変換された３軸
方向の半径（Ｒｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）の値を求める。これら
の矩形転送パラメータを用いて矩形転送Ｐ→ｂを行い、
図５に示すように主画面領域の画像に合成する。この図
５の表示例では、物体（球）Ｂは物体（球）Ａと転送元
の半径は同じαであるが、Ｋｂの値はＫａより小さいの
で、該物体Ｂは物体Ａより手前により大きく表示され
る。これで１画面が完成する。

【００１２】（７）図１の処理Ｓ７０，Ｓ８０前記（６）において１画面が完成したので、図１のフロ
ーチャートで次の画面を生成するときは、処理Ｓ８０で
物体Ａ，Ｂ，Ｃ及び視点Ｅの運動によって決まる次の時
点での位置（物体Ａ，Ｂについては代表点の位置）を算
出し、次の画面生成サイクルに入る。このようにして画
面生成サイクルを繰り返すことにより、物体Ａ，Ｂが物
体Ｃの中を動き回る動画像が生成され、処理Ｓ７０を介
して動画像生成処理を終了する。以上のように、この第
１の実施例では、次のような利点がある。この第１の実
施例の方法が従来方法と異なるのは、現実感のある透視
画像が得られることと、物体Ｃと視点Ｅが任意に移動で
きることである。そのため、物体Ｃの画像を毎回生成す
る必要がある。しかし、物体Ａ，Ｂについては、その大
きさがサイクル毎に変動しても、図６に示す球の画像生
成処理を繰り返す必要はない。第２の実施例図１０は、本発明の第２の実施例を示す３次元動画像生
成方法のフローチャートである。この３次元動画像生成
方法では、図５において物体Ｃ（及び視点Ｅ）が静止し
ている場合に、該物体Ｃの画像を毎回生成することな
く、矩形転送のみで透視動画像を生成する方法である。
この方法は、前記第１の実施例と従来方法とを融合した
方法であるので、図４及び図５を参照しつつ図１０のフ
ローチャートの処理内容を説明する。図１０の処理が開
始されると、処理Ｓ１０１で、物体Ａ，Ｂ，Ｃの最初の
位置設定を行い、処理Ｓ１０２で、物体Ａ，Ｂに共通な
球の画像を副画面の矩形領域Ｐに生成する。それには図
６の処理方法で、半径αの半球の深度付き画像（これを
動画成分という）をつくり、処理Ｓ１０３，Ｓ１０４を
行う。処理Ｓ１０３，Ｓ１０４は、図１の処理Ｓ３０及
びＳ４０と同様に、主画面領域を背景色でクリアした
後、物体Ｃの透視画像を生成する。これを静止画成分と
する。

【００１３】画面生成サイクルに入ると、処理Ｓ１０５
において、物体Ａ及びＢの表示される矩形領域ａ及びｂ
にある静止画成分を副画面領域の矩形領域Ｑ及びＲに複
写し、処理Ｓ１０６へ進む。処理Ｓ１０６は、図１の処
理Ｓ５０及びＳ６０を実行することと同じであり、主画
面領域の静止画成分に副画面の動画成分を、透視変換を
伴う矩形転送によって物体Ａ及び物体Ｂを合成表示す
る。矩形領域ａ，ｂの位置と大きさは、矩形転送パラメ
ータによって決まるから、処理Ｓ１０５において物体
Ａ，Ｂの矩形転送パラメータを予め算出しておくものと
する。矩形領域Ｑ，Ｒの大きさは、図４の従来方法では
矩形領域Ｐと同じであるが、本実施例では各々矩形領域
ａ及びｂの大きさに合わせて変動する。しかし、ｚ＞０
すなわち投影面よりも遠方に球がある限り、矩形領域Ｐ
より大きくなることはないので、従来の図４に示す副画
面の矩形領域Ｑ，Ｒの一部を使って処理すればよい。こ
のようにして、図５に示すような３次元透視画像が完成
した後、処理Ｓ１０７へ進む。処理１０７では、次の画
面を生成するか否かを判定し、次画面を生成するときに
は、処理１０８において、物体Ａ，Ｂの次の位置を計算
する。この間、必要ならば、完成した画像を図３のＣＲ
Ｔ５に表示しておくための期間をおいて、次の画面生成
サイクルに入る前に、処理Ｓ１０９において矩形転送Ｑ
→ａ，Ｒ→ｂにより、複写退避した静止画像を復元す
る。この場合は、隠れ面処理しない複写転送である。こ
こで、矩形領域ａ，ｂの位置は、物体Ａ，Ｂの新しい位
置でなく、前回の位置が転送先として使われる。物体
Ａ，Ｂについて静止画像の復元が済むと、次の画面サイ
クルの処理Ｓ１０５とＳ１０６において、物体Ａ，Ｂが
前回とは異なる画面位置と深度に置かれた３次元画像が
同じ方法で生成される。以上のように、この第２の実施
例では、次のような利点を有する。図１０の画面生成サ
イクルの内部には、物体Ａ，Ｂ，Ｃについて形状データ
から画像データに展開する処理が含まれておらず、該物
体Ａ，Ｂを囲む矩形データの転送に置き換えているの
で、高速な動画像生成が可能となる。なお、本発明は図
示の実施例に限定されず、例えば図１、図６及び図１０
のフローチャートの内容を他の内容に変更したり、ある
いは第１及び第２の実施例で用いられる３次元動画像生
成装置の回路構成を他の構成に変更する等、種々の変形
が可能である。

【００１４】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、第１の発明
によれば、矩形転送によって第１の画面領域に表示され
る物体の大きさと深度の範囲を透視変換に基づいて動的
に変化させ、透視画像を描画するようにしたので、現実
感のある透視画像が得られるばかりか、物体と視点を任
意に移動できる。第２の発明によれば、静止物体の画像
を毎回生成することなく、矩形転送のみで透視動画像を
生成するようにしたので、画面生成サイクルの内部に、
運動物体及び静止物体について形状データから画像デー
タに展開する処理が含まれておらず、該移動物体を囲む
矩形データの転送に置き換わっている。従って、第１の
発明と同様に、中心投影による透視画像が生成できるば
かりか、高速な動画像生成が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す３次元動画像生成
方法のフローチャートである。

【図２】３次元動画像の例を示す図である。

【図３】従来の３次元動画像生成装置の構成ブロック図
である。

【図４】従来の３次元動画像生成方法の説明図である。

【図５】図１に示す３次元動画像生成方法の説明図であ
る。

【図６】図１中の処理Ｓ１０のフローチャートである。

【図７】図１中の処理Ｓ４０，Ｓ５０，Ｓ６０における
透影方法の説明図である。

【図８】図１中の処理Ｓ５０における透視球の半径（Ｒ
ｘ，Ｒｙ，Ｒｚ）の求め方を示す図である。

【図９】図１中の処理Ｓ５０における拡大縮小を伴う矩
形転送の方法を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施例を示す３次元動画像生
成方法のフローチャートである。

【符号の説明】

１主メモリ２ＣＰＵ３画像メモリ４ビデオ５ＣＲＴ６深度（Ｚ）バッファＳ１０副画面への物体Ａ，Ｂの画像生成処理Ｓ２０物体Ａ，Ｂ，Ｃの位置設定及び視点Ｅの位
置設定処理Ｓ３０主画面のクリア及びＺバッファのフィル処
理Ｓ４０物体Ｃの透視画像生成処理Ｓ５０物体Ａの画像合成処理Ｓ６０物体Ｂの画像合成処理Ｓ７０次画面生成の判断処理Ｓ８０物体Ａ，Ｂ，Ｃの次の位置算出及び視点Ｅ
の次の位置算出処理Ｓ１０１物体Ａ，Ｂ，Ｃの位置設定処理Ｓ１０２副画面への物体Ａ，Ｂの画像生成処理Ｓ１０３主画面のクリア処理Ｓ１０４静止物体Ｃの画像生成処理Ｓ１０５静止画像退避処理Ｓ１０６動画像成分合成処理Ｓ１０７次画面生成の判断処理Ｓ１０８物体Ａ，Ｂの次の位置算出処理Ｓ１０９静止画像復元処理

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の画面領域を有する深度バ
ッファ付きの画像メモリを用いた３次元動画像生成方法
において、画面上で並行運動を行う運動物体の深度付き画像を前記
画像メモリの第２の画面領域に予め生成する処理と、画面生成サイクル開始後、前記運動物体以外の物体の所
定の視点から望む深度付き透視変換画像を前記画像メモ
リの第１の画面領域に生成する処理と、前記運動物体の代表点の位置座標及び寸法の情報を前記
第１の画面領域に透視変換して矩形転送パラメータを求
める処理と、前記第２の画面領域の画像を深度と共に、行方向及び列
方向に所定の実数間隔で間引いて又は重複を許して読み
出し、その読み出した深度に所定の乗算及び加算を施す
処理と、前記運動物体の透視変換された範囲の画素配列に隠れ面
処理により書き込む処理と、前記運動物体の画像を前記第１の画面領域の画像に合成
して前記画面生成サイクルを終了する処理と、前記運動物体の代表点の位置座標を前記画面生成サイク
ル毎に変動させて動画像を生成する処理とを、実行することを特徴とする３次元動画像生成方法。
【請求項２】第１及び第２の画面領域を有する深度バ
ッファ付きの画像メモリを用いた３次元動画像生成方法
において、画面上で静止する物体の静止する視点から望む深度付き
透視変換画像である静止画成分を前記画像メモリの第１
の画面領域に予め生成する処理と、前記画面上で並行運動を行う運動物体の深度付き画像で
ある動画成分を前記画像メモリの第２の画面領域中の第
１の領域に予め生成する処理と、画面生成サイクル開始後、前記運動物体の代表点の位置
座標及び寸法の情報を前記第１の画面領域に透視変換し
て矩形転送パラメータを求める処理と、前記動画成分の書き込み先となる静止画成分の部分画像
を前記第２の画面領域中の第２の領域に複写する処理
と、前記動画成分の画像を深度と共に、行方向及び列方向に
所定の実数間隔で間引いて又は重複を許して読み出し、
その読み出した深度に所定の乗算及び加算を施す処理
と、前記運動物体の透視変換された範囲の画素配列に隠れ面
処理により書き込む処理と、前記運動物体の画像を前記第１の画面領域の画像に合成
して画面を生成する処理と、次回の画面生成サイクルの開始前に前記複写した部分画
像を用いて元の静止画成分を復元する処理と、前記運動物体の代表点の位置座標を前記画面生成サイク
ル毎に変動させて動画像を生成する処理とを、実行することを特徴とする３次元動画像生成方法。