JPH09511084A - ３−ｄコンピュータ・グラフィックにおけるテクスチャ・マッピング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 コンピュータ・グラフィックのためのテクスチャ・マッピング・プロセスは、表示されるべき画像を一連の目標ポリゴンとして決定し、表示すべきその又は各画像対象物を１つ以上のテクスチャ・ソース・ポリゴンとして識別し、対象物のその又は各テクスチャ・ソース・ポリゴンを見ている位置から一定距離の平面に沿ってサブ分割し、そして単純なワープ・マッピングにより、得られたサブポリゴンを画像の目標ポリゴン上に描画する、というステップを含む。この技術は数学的処理、特に割り算の量を減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】 ３−Ｄコンピュータ・グラフィックにおけるテクスチャ・マッピング 技術分野 本発明は３−Ｄコンピュータ・グラフィックにおけるテクスチャ・マッピング に関する。 背景技術 ３次元（３−Ｄ）対象物の正しい外観として見ることができる実際には２次元 （２−Ｄ）のスクリーン画像を与える為に、その対象物は最初に空間内の一連の 座標（ｓ，ｙ，ｚ）としてプログラマにより定義される。任意の瞬間に見られる その対象物は次いでコンピュータ内のアルゴリズムにより一連の２−Ｄ座標（ｘ ，ｙ）の形態で得られ、その画像の任意の点がｘ，ｙ，ｚ座標の空間内の１点の 射影となる。 対象物の表面はその表面の画像の最も外側の限界に配置されている一連の頂点 により規定されるので、コンピュータはそのような画像を輪郭線のみにより描き 、それは、リアルであるためには詰まっていなければならない。即ち、表面の詳 細、色及び照度を表す「テクスチャ」が与えられなければならない。 実際にはこれは予め格納されたテクスチャの画像を輪郭線に転写することによ り行われる。これは「テクスチャ・マッピング」と呼ばれる。リアリズムのため の表面はＺ方向に遠のくように見えなければならないので、テクスチャはそうで なければならない。 この仕事はしたがってテクスチャ化されるソース、即ち心に描いた３−Ｄ対象 物から３−Ｄポリゴン（その対象物上の表面の特定エリアに用いられる一般的な 用語）の２−Ｄ透視射影にテクスチャを写像することである。テクスチャ・マッ ピングは通常スクリーンの走査線に沿って画素毎に遂行される。ソーステクスチ ャをビットマップ画素にマッピングすることは画像が真の透視であるように行わ れる必要がある。 現在の走査線テクスチャ・マッピング技術は ソース・テクスチャ座標を計算するために、画素当たり２つの数学的ディバイ ダを必要とする、真の透視テクスチャ・マッピング； 目標ポリゴンを横切るソーステクスチャ座標の二次(Quadratic)補間。その二 次(quadratic)係数は走査線の中央点又は縁における正しいテクスチャ座標から 計算される。 サブ分割されたポリゴン上の二次補間； 目標ポリゴンを横切るソーステクスチャ座標のリニアな補間を含む、シンプル ・ワープ・マッピング； 射影前にソースポリゴンを等しい部分にサブ分割するワープ・マッピング。 問題は、上記の技術は、家庭用マイクロコンピュータ上でリアルタムのフレー ム速度（即ちアニメーションの３−Ｄ画像のスムースに近い動きを与えるのに十 分高い速度）で使用するためには遅すぎるか、又は十分なパースペクティブ効果 を与えないということである。コンピュータゲームに例えば広く用いられている そのようなコンピュータは、メモリ、プロセッサの能力及びグラフィック性能に 限界がある。 発明の開示 したがって、本発明は、一定ｚ（射影平面から一定の距離）の平面に沿って、 テクスチャ化されたソースポリゴンをサブ分割し、次いで得られたサブポリゴン をシンプル・ワープ・マッピングにより画像の目標ポリゴン上に描画すること含 む、コンピュータ・グラフィックのためのテクスチャ・マッピングプロセスを提 案する。 本発明はまたここに記載したプロセスにより、テクスチャを表示された対象物 に適用するための画像化システムに及ぶ。この装置は、記載されたプロセスステ ップを実行し、ハードウエア又はソフトウエア又はその任意の結合でよい、必要 な手段を含む。この千段はここにおける教示から当業者に明らかである。 発明を実施する為の最良の形態 本発明が明瞭に理解されるために、技術の例示的実施例を記載する。 これは３−ビュー空間に於いて定義されたテクスチャ・マップ・ポリゴンから 開始し、 ヘッダ： Ｎ 頂点の数 Ｐ テクスチャ・マップ画像データへのポインタ 頂点： 上記のデータフォーマット及びその上で作用するサブルーチンは、３−Ｄテク スチャ・マップ・切り取り用具（クリッパ）と共同で使用される。 段階１： 頂点リストを走査して遠くと近くのｚの比を計算し、次いでその結果を設定し きい値と比較する。この比が３に近づくと、システムはサブ分割を遂行するが、 この数字はスピードと画像の質の間の妥協点であり、このしきい値は一定のフレ ーム速度を維持するのを助けるため調整できる。 このしきい値が越えられないと、単純な走査線ワープ・マッピング、即ち二次 マッピングを用いてポリゴンを描くように進む。 段階２： ｚ平面ユースを計算して、ポリゴンを２つの新たなポリゴンにサブ分割する。 最も単純な場合は、近いｚから遠いｚまで４分の１ウエイをサブ分割することで ある。これは近くと遠くのｚの比が３に近づくとき投影されたポリゴンを横切る ハーフウエイに近い。 段階３： ３−Ｄクリッパを呼んで、一定ｚの特定の平面で空間ポリゴンの外観を２つの 新たなポリゴンに切り取る。 段階４： 遠いポリゴンを描き、近いポリゴンを段階１に通過して戻してｚその他の比を チェックし、段階２から４を繰り返す。 実際には、段階２で２個より多いポリゴンにサブ分割することができ、段階４ で１個より多いポリゴンを段階１に通過して戻すことが可能である。この技術の 実際的な効果は、任意の２つの新たなポリゴンの間で生成された新たな縁は、ビ ュー射影平面に平行であるということである。したがって、この縁に沿って、テ クスチャ座標は射影されたポリゴンにおいてリニアに変化する。 これによりシンプル・ワープ・マッピングはこれら新たな縁に沿って正しくな る。これは、ポリゴンの各サブ分割に対して大量の透視的訂正を与える。こうし て、より少ない数のポリゴンを生成するより少ない数のサブ分割がなされる必要 がある。 オーバヘッドはポリゴンを描くために取られる時間に大きく比例するので、こ れは通常のサブ分割よりもスピードを改善することができる。 我々はワープ・マッピングに関する透視の効果だけを改善するので、この技術 はテクスチャがソース・ポリゴンと同じ形状であることを要求しない。サブ分割 のしきい値はリアルタイムに調整できて画質及びフレーム速度のかなりスムース な変化を与える。 本発明による技術は限定されたプロセシング能力を用いて実質的に改善された 表面の透視的描画を生成する。それは、これまでよりもよりよい動画をリアルタ イムで可能にし、特に限定されたスピード、メモリ、その他のハードウエアで走 らせようとするコンピュータ・ゲーム・プログラムに便利である。この技術は実 質的に数学的処理、必要な場合に、割り算の両を減少させる。 本願がそれから優先権を主張する英国特許出願第９４０６５１２．５の開示お よびこの出願に添付の要約はここに参考として取り込まれる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９６年５月３日 【補正内容】 現在の走査線テクスチャ・マッピング技術は ソース・テクスチャ座標を計算するために、画素当たり２つの数学的ディバイ ダを必要とする、真の透視テクスチャ・マッピング； 目標ポリゴンを横切るソーステクスチャ座標の二次(Quadratic)補間。その二 次(quadratiC)係数は走査線の中央点又は縁における正しいテクスチャ座標から 計算される。 サブ分割されたポリゴン上の二次補間； 目標ポリゴンを横切るソーステクスチャ座標のリニアな補間を含む、シンプル ・ワープ・マッピング： 射影前にソースポリゴンを等しい部分にサブ分割するワープ・マッピング。 IEEE Computer graphics and applications，vol.6 no．9，September 1986， New York(US); E．Bier et alによる表題“Two-part texture mappings”の論文 HA1 つのパがワープ・マッピングであり得る2 つのパートのテクスチャ・マッピ ングを開示している。 問題は、上記の技術は、家庭用マイクロコンピュータ上でリアルタムのフレー ム速度（即ちアニメーションの３−Ｄ画像のスムースに近い動きを与えるのに十 分高い速度）で使用するためには遅すぎるか、又は十分なパースペクティブ効果 を与えないということである。コンピュータゲームに例えば広く用いられている そのようなコンピュータは、メモリ、プロセッサの能力及びグラフィック性能に 限界がある。 したがって、本発明は、請求の範囲第１項に特定された、コンピュータ・グラ フィックのためのテクスチャ・マッピングプロセスを提案する。 本発明はまたここに記載したプロセスにより、テクスチャを表示された対象物 に適用するための画像化システムに及ぶ。この装置は、記載されたプロセスステ ップを実行し、ハードウエア又はソフトウエア又はその任意の結合でよい、必要 な手段を含む。この手段はここにおける教示から当業者に明らかである。 発明を実施する為の最良の形態 補正された請求の範囲 １．表示されるべき画像を一連の目標ポリゴンとして決定し、表示すべきその又は各画 像対象物を１つ以上のテクスチャ・ソース・ポリゴンとして識別し、対象 物のその又は各テクスチャ・ソース・ポリゴンを見ている位置から一定距離の平 面に沿ってサブ分割してその見ている位置から一定の距離の線に沿ってミートす る複数のサブポリゴンを生成し、そしてサブポリゴンの各々を横切る単数又は複 数のテクスチャ・ソース・ポリゴンのソース・テクスチャ・座標のリニアな補間 を含むシンプル・ ワープ・マッピングにより、得られたサブポリゴンを画像の目 標ポリゴン上に描画する、というステップを含む、コンピュータ・グラフィック のためのテクスチャ・マッピング・プロセス。 ２．ポリゴンの頂点を走査し、頂点の距離の比を見ている位置から最も遠い距離 の最も近い距離に対する比としてリストから決定し、その比を所定しきい値と比 較し、その比がそのしきい値を越えるとポリゴンを１つ以上のサブポリゴンにサ ブ分割する、というステップを備える、請求の範囲第一項記載のプロセス。 ３．しきい値レベルはおよそ３である、請求の範囲第２項記載のプロセス。 ４．そのポリゴンは見ている位置から最も近いところから最も遠い所までの道の ４分の１でサブ分割される、請求の範囲第２項又は第３項記載のプロセス。 ５．そのポリゴンは３−Ｄクリッパアルゴリズムを呼んでそのポリゴンを２つ以 上の新たなサブポリゴンにサブ分割し、その新たなサブポリゴンの少なくとも１ つは見ている位置から実質的に一定の距離の特定の平面に配置されるようにする 、請求の範囲第２項、第３項又は第４項に記載のプロセス。 ６．見ている位置から実質的に一定の１つ又は複数のサブポリゴン描き、その又 は各他のサブポリゴンに対する頂点の距離比を再計算してその分割が必要かどう かを決定するというステップを備える、請求の範囲第５項記載のプロセス。 ７．見ている位置から最も遠いサブポリゴンは最初に描かれ、その又は各他のサ ブポリゴンに対する頂点距離比が再計算される、請求の範囲第５項又は第６項記 載のプロセス。 ８．画ポリゴン及びサブポリゴンは、各サブポリゴンの頂点距離比がしきい値よ り小さくなるまで分割される、請求の範囲第５項から７項のいずれかに記載の プロセス。 ９．その比がしきい値レベルを越えない場合、そのポリゴンは単純な走査線ワー プ・マッピング、即ち二次マッピングを用いて描かれる、請求の範囲第２項から 第８項のいずれかに記載のプロセス。 １０．任意の先行する請求の範囲によるプロセスにより、表示されるべき対象物 にテクスチャを適用するように適合された画像システム。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グラハム， カール イギリス国ロンドン イー４ ７イーティ ー ノース チングフォード ウッドラン ド ロード 15

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．表示されるべき画像を一連の目標ポリゴンとして決定し、表示すべきその又 は、像対象物を１つ以上のテクスチャ・ソース・ポリゴンとして識別し、対象物 のその又は各テクスチャ・ソース・ポリゴンを見ている位置から一定距離の平面 に沿ってサブ分割し、そして単純なワープ・マッピングにより、得られたサブポ リゴンを画像の目標ポリゴン上に描画する、というステップを含む、コンピュー タ・グラフィックのためのテクスチャ・マッピング・プロセス。 ２．ポリゴンの頂点を走査し、頂点の距離の比を見ている位置から最も遠い距離 の最も近い距離に対する比としてリストから決定し、その比を所定しきい値と比 較し、その比がそのしきい値を越えるとポリゴンを１つ以上のサブポリゴンにサ ブ分割する、というステップを備える、請求の範囲第一項記載のプロセス。 ３．しきい値レベルはおよそ３である、請求の範囲第２項記載のプロセス。 ４．そのポリゴンは見ている位置から最も近いところから最も遠い所までの道の ４分の１でサブ分割される、請求の範囲第２項又は第３項記載のプロセス。 ５．そのポリゴンは３−Ｄクリッパアルゴリズムを呼んでそのポリゴンを２つ以 上の新たなサブポリゴンに切り取り、その新たなサブポリゴンの少なくとも１つ は見ている位置から実質的に一定の距離の特定の平面に配置されるようにする、 請求の範囲第２項、第３項又は第４項に記載のプロセス。 ６．見ている位置から実質的に一定の１つ又は複数のサブポリゴン描き、その又 は各他のサブポリゴンに対する頂点の距離比を再計算してその分割が必要かどう かを決定するというステップを備える、請求の範囲第５項記載のプロセス。 ７．見ている位置から最も遠いサブポリゴンは最初に描かれ、その又は各他のサ ブポリゴンに対する頂点距離比が再計算される、請求の範囲第５項又は第６項記 載のプロセス。 ８．画ポリゴン及びサブポリゴンは、各サブポリゴンの頂点距離比がしきい値よ り小さくなるまで分割される、請求の範囲第５項から７項のいずれかに記載のプ ロセス。 ９．その比がしきい値レベルを越えない場合、そのポリゴンは単純な走査線ワー プ・マッピング、即ち二次マッピングを用いて描かれる、請求の範囲第２項か ら第８項のいずれかに記載のプロセス。 １０．任意の先行する請求の範囲によるプロセスにより、表示されるべき対象物 にテクスチャを適用するように適合された画像システム。