JPH113436A - 照度マップ作成方法、照度マップ決定方法、及び照度マップ作成システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 レンダリング・エンジンが希望の質の画像
を、短縮されたレンダリング時間で作成できるようにす
る。 【解決手段】 ステップ２３２では、注目のポイントの
法線ベクトル１７２およびこの決定されたライトの色と
重み１７６の積を使用して、ライトの色が位置１６８で
決定され、拡散色（Ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ）の値
１４４がテクセルの最終色値に加算される。ステップ２
３６では、考慮されるべきライトが残るかどうかについ
て判断が下され、残る場合には、残りのライトのそれぞ
れにステップ２２８および２３２が反復され、ライトの
色と重みの積がテクセルの最終色値に蓄積される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像をレンダリン
グするための方法およびシステムに関する。さらに特定
すると、本発明は、画像のレンダリングで使用するため
の照度マップを決定するシステムおよび方法、ならびに
このような照度マップを利用するレンダリング・エンジ
ンに関する。

【０００２】

【従来の技術】画像を作成するためのレンダリング（描
画）・エンジンは周知である。このようなエンジンは、
多くの場合、シーン定義と呼ばれる、生成される画像の
定義を受け入れ、そこから記憶のための画像を作成し、
及び／又は適切な出力手段に出力する。１つのこのよう
なレンダリング・エンジンは、本発明の譲受人により販
売され、高品質でフォトリアリスティック（ｐｈｏｔｏ
−ｒｅａｌｉｓｔｉｃ）な画像を作り出すことができ
る、ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄ製品に含まれる「メンタ
ル・レイ（ｍｅｔａｌ ｒａｙ）」エンジンである。

【０００３】高品質画像用レンダリング・エンジンの問
題の１つに、このような画像をレンダリングする際の計
算上の複雑さがあり、その結果、１つ１つの画像のレン
ダリングに要する時間が多大となる。大部分の場合に
は、特殊レンダリング・ハードウェア及び／又は分散処
理システム、レンダリング時間を短縮するために利用さ
れるが、特にリアルタイムで画像をレンダリングするこ
と、及び／又はより安価なシステムで画像をレンダリン
グすることが希望される場合、特に、そのレンダリング
・ハードウェアが制限されているが、レンダリングのニ
ーズが精密であるセガ・サターン（ＳＥＧＡ Ｓａｔｕ
ｒｎ）・システム、ソニー・プレーステーション（Ｓｏ
ｎｙ ＰｌａｙＳｔａｔｉｏｎ）・システム、および任
天堂６４（Ｎｉｎｔｅｎｄｏ ６４）システムなどのゲ
ーム・システムにおいては、長いレンダリング時間は問
題のままである。

【０００４】前記ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄの「メンタ
ル・レイ」レンダラー（描画装置：ｒｅｎｄｅｒｅｒ）
のような既知のレンダリング・エンジンは、シーン定義
を入力として取り、対応するレンダリング済み画像を出
力として作成する。このようなシーン定義には、さまざ
まな３Ｄオブジェクトのジオメトリ定義とそのシーン内
での位置、これらのオブジェクトの素材特性（即ち、サ
ーフェスの粗さ、色、トランスペアレンシー（透明度）
など）、シーン（場面）内のライトの数、位置、および
色、通常はカメラ視点と呼ばれるシーンが見られる視点
と位置などが含まれる。ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄおよ
びその他のシステムでは、シーンのレンダリングでのシ
ェイディングについて考慮する必要がある要因は、「シ
ェード・ツリー（ｓｈａｄｅ ｔｒｅｅ）」と呼ばれる
構造に配列される。シェード・ツリーに関する情報は、
その内容が参考により本明細書中に取り入れられる、19
92年、ＡＣＭ出版社（ＡＣＭ Ｐｒｅｓｓ）刊のアラン
・ワット（Ａｌａｎ Ｗａｔｔ）およびマーク・ワット
（Ｍａｒｋ Ｗａｔｔ）著「先進アニメーションとレン
ダリングの技法、理論および実践（Ａｄｖａｎｃｅｄ
Ａｎｉｍａｔｉｏｎａｎｄ Ｒｅｎｄｅｒｉｎｇ Ｔｅ
ｃｈｎｉｑｕｅｓ，Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄＰｒａｃｔｉ
ｃｅ）」、第14章を含むさまざまな出版物に記載されて
いる。「メンタル・レイ」レンダラーでは、「メンタル・
レイ・シェイダー（ｍｅｎｔａｌ ｒａｙ ｓｈａｄｅ
ｒｓ）」と呼ばれるさまざまな事前に定義された手順関
数またはユーザにより定義される手順関数が、シェード
・ツリー内で設定され、含まれ、特殊レンダリング効果
をレンダリング・プロセスに取り込むことができるよう
にする。「メンタル・レイ・シェイダー」は、希望に応
じて、素材、テクスチャ、ライトなどを含むさまざまな
シーン要素に付けることができる。

【０００５】ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄのようなシステ
ムでは、３Ｄオブジェクトをモザイク処理し、定義され
た３Ｄオブジェクトのポリゴン（多角形）・メッシュ表
現を取得し、そのメッシュ内のポリゴンをレンダリング
して、３Ｄオブジェクトの妥当な近似を得ることによっ
て多くの３Ｄオブジェクトをレンダリングする計算上の
複雑さを削減することが知られている。例えば、球体
は、球体を近似してモデリングする三角形のポリゴンの
メッシュによって表現でき、メッシュとオブジェクトの
間の対応の度合いは、通常、メッシュ中のポリゴンの数
によって決定される。

【０００６】ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄでは、オブジェ
クトを表現するためにモザイク・メッシュで使用される
ポリゴンは、効率および簡略さのために好まれる三角形
のポリゴンから構成されるので、後述の説明は、おもに
このようなモザイク処理されたポリゴン・メッシュに関
する。ただし、当業者にとっては明らかとなるように、
本発明は、三角形のポリゴンのメッシュでの使用に限定
されず、希望する場合にはさらに多くの面を持つポリゴ
ンでも利用できる。オブジェクトのモザイク処理された
表現への変換は周知であり、本明細書中ではさらに記述
しない。

【０００７】ポリゴン・メッシュで表現されるオブジェ
クトのレンダリングは、スキャンライン（走査線法）ま
たはレイ・トレーシング（光線追跡法）によって実行す
ることができる。レイ・トレーシングでは、最終色は、
最終色の一因となる反射、屈折、メンタル・レイ・シェ
イダーなどを求めるためにピクセルから光の光線を「発
射（ｆｉｒｉｎｇ）」することによって、レンダリング
された画像の各ピクセルで決定される。計算上高価では
あるが、レイ・トレーシングは、非常に写実的な結果を
生み出すことができる。

【０００８】スキャンライン・レンダリングでは、どの
オブジェクトがカレント（現在の）・ピクセルの前また
は後ろにあるか（奥行きソーティング（深度分類））に
ついての判断が各ピクセルで下され、それらのオブジェ
クトが「可視」であるかどうかが判断される。可視オブジ
ェクトは表示され、不可視オブジェクトは省略される。
スキャンライン・レンダリングは計算上それほど高価で
はないが、大部分の場合特殊目的のグラフィック・ハー
ドウェアによってサポートされ、通常、レイ・トレーシ
ングより低い品質のレンダリングとなる。

【０００９】スキャンライン・レンダリングおよびレイ
・トレーシング・レンダリングの両方において、シェー
ド・ツリーの評価の一部は、頂点シェイディングを判断
することである。頂点シェイディングでは、最終色は、
スキャンラインまたはレイ・トレーシングによってレン
ダリング画像では可視となる各ポリゴンの頂点だけにお
いて決定される。次に、決定された最終色は、ポリゴン
のバランス全体で線形に補間する。頂点でのレンダリン
グされた最終色は、光源に相対する頂点法線、定義され
たサーフェス特性などから決定される。一般的には、レ
ンダリング・ハードウェアは、頂点の色から考えてポリ
ゴンのバランスの線形補間を実行するための機能を具備
する。

【００１０】ポリゴン・メッシュを使用するオブジェク
トのモデリングによってレンダリングの複雑さは減少す
るが、どちらかの手段による頂点色情報の計算、特にレ
イ・トレーシングによる計算は依然として計算上高価で
ある。

【００１１】レンダリングされた画像でのもう１つの共
通した特徴とは、テクスチャ・マッピングされたサーフ
ェス（表面）を使用することである。任意のサーフェス
またはオブジェクトのテクスチャ・マッピングは、二次
元テクスチャ（ピクチャ）をオブジェクト及び／又はサ
ーフェスに投影することから成り、他のオブジェクトの
場合と同じように、テクスチャ・マッピングされたオブ
ジェクトは、大部分の場合、レンダリングの目的のため
にモザイク処理されたオブジェクトとして表現される。
テクスチャ・ピクチャには、有名人の写真のような画
像、木目模様仕上げ、大理石などを表現するためのパタ
ーンが入る場合があり、通常は、写実的な最終画像また
は希望の特殊効果を得るのに役立つ。ただし、テクスチ
ャ・マッピングされたオブジェクトおよびサーフェスを
レンダリングする場合、スキャンラインであるか、レイ
・トレーシングであるか、別のレンダリング・プロセス
であるかには関係なく、レンダリング・プロセスは、テ
クスチャ・ピクチャ内の任意のピクセルのレンダリング
に影響を及ぼすモザイク・メッシュ内の各ポリゴンまた
はポリゴンの一部を考慮に入れなければならず、これも
また計算上高価である。

【００１２】レンダリング・エンジンが希望の質の画像
を、短縮されたレンダリング時間で作成できるようにす
るシステムおよび方法を備えることが望まれている。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の技術
の少なくとも１つの不利な点を未然に防ぐか、軽減する
画像をレンダリングする新規のシステムおよび方法を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の第1の態様に従
って、レンダリングされるシーン内の少なくとも１つの
オブジェクトに対して、照度マップを作成する方法であ
って、そのオブジェクトはテクスチャ・マッピングさ
れ、そのオブジェクトはポリゴンのメッシュとして表現
され、（ｉ）前記オブジェクトにマッピングされるテク
スチャ・ピクチャを選択し、前記テクスチャ・ピクチャ
およびポリゴンの前記メッシュを１つの共通の座標系で
表現するステップと、（ｉｉ）前記テクスチャ・マップ
内の各ピクセルと前記ポリゴン・メッシュ内の各ポリゴ
ンの間の交差の位置、交差の領域、および交差の重み
（重量）を求めるステップであって、重みが前記ピクセ
ルの総領域に対する交差の前記領域の割合に対応するス
テップと、（ｉｉｉ）交差の求められた領域ごとに、前
記交差の求められた位置での照度情報と前記交差領域の
積を求めるステップと、（ｉｖ）各ピクセルごとにステ
ップ（ｉｉｉ）で求められたそれぞれの積を総計し、照
度値を求めるステップと、（ｖ）各前記ピクセルごとの
前記照度値を記憶するステップと、から成る方法が提供
される。

【００１５】好ましい態様では、ステップ（ｉｉｉ）の
照度情報は、シーンに対して定義されたシェード・ツリ
ー内の構成要素を評価することによって決定される。別
の好ましい態様では、ステップ（ｉｉｉ）の照度情報
は、前記交差の求められた位置での前記シーンに対して
定義されたライト（光）ごとに各ライトの値の総計を求
めることにより求められる。

【００１６】本発明の第２の態様に従って、レンダリン
グされるシーン内の少なくとも１つのオブジェクトであ
って、ポリゴンのメッシュとして表現されるオブジェク
トに対し照度マップを作成する方法であって、（ｉ）前
記少なくとも１つのオブジェクトを選択するステップ
と、（ｉｉ）前記オブジェクトについて、前記ポリゴン
のメッシュ内の各ポリゴンの頂点および頂点法線を求め
るステップと、（ｉｉｉ）各ポリゴンの各頂点に関して
照度値を求めるステップと、（ｉｖ）各頂点ごとの前記
照度値を記憶するステップと、から成る方法が提供され
る。

【００１７】好ましい態様では、ステップ（ｉｉｉ）の
照度情報は、前記交差の求められたシーンで、シーンに
対して定義されたシェード・ツリー内の構成要素を評価
することによって求められる。別の好ましい態様では、
ステップ（ｉｉｉ）の照度情報は、前記交差の求められ
た位置で前記シーンに対して定義された各ライトの各ラ
イトの値の総計を求めることによって決定される。

【００１８】本発明の第３の態様に従って、画像を得る
ためのシーン定義のレンダリングに使用される照度マッ
プを求める方法であって、（ｉ）シーン定義からシーン
に対して定義される各光源の数および位置を決定するス
テップと、（ｉｉ）前記シーン定義から、前記シーン内
の各オブジェクトの位置を決定し、前記オブジェクトを
モザイク処理されたポリゴン・メッシュとして表現する
ステップと、（ｉｉｉ）各前記オブジェクト上の注目の
（対象となる）ポイントでの照度値を求めるステップ
と、（ｉｖ）前記シーン定義に対する照度マップに照度
値を記憶するステップと、から成る方法が提供される。

【００１９】本発明の第４の態様に従って、シーン記述
から画像のレンダリングで使用するための照度マップを
作成するためのシステムであって、シーン定義から、シ
ーンに対して定義される各光源の数および位置を決定す
るための手段と、前記シーン定義から、前記シーン内の
少なくとも１つのオブジェクトの位置を決定し、前記少
なくとも１つのオブジェクトをモザイク処理されたポリ
ゴン・メッシュとして表現するための手段と、前記少な
くとも１つのオブジェクト上の注目のポイントでの照度
値を求めるための手段と、前記シーン定義について照度
マップに前記求められた寄与を記憶するための手段と、
を具備するシステムが提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明は、シーン内での各光源の
寄与を求めるか、またはシーンに対して定義されるシェ
ード・ツリーのアクティブな構成要素のすべての完全な
評価を実行するかのどちらかによって、照度マップの計
算を行う。本明細書中で使用されるように、「シェード
・ツリー」は、レンダリングされた画像を作成する上で
レンダリング・エンジンによって考慮されなければなら
ない構成要素が記憶される適切なデータ構造を含むこと
が意図される。さらに、このようなシェード・ツリー
が、その内のいくつかだけが、ある特定の時点で「アク
ティブ」となる、さまざまな構成要素を具備することが
企図される。例えば、シェード・ツリーが鏡面反射性色
情報に関係するさまざまな構成要素を備えることがある
が、これらの構成要素は、ユーザがレンダリング・エン
ジンに鏡面反射性を無視するように指示するとイナクテ
ィブとなる。

【００２１】照度マップは、レンダリングされるシーン
内の注目の（対象となる）ポイントでの照度情報を表す
ので、この照度マップは、レンダリングされた最終的な
画像を得るために、レンダリング・エンジンによって利
用される。このようなケースでは、レンダリング・エン
ジンは、照度マップが定義される任意のオブジェクトに
対するシーンに対して定義される光源の影響をさらに考
慮しないでシーンをレンダリングし、その結果、計算上
はそれほど複雑ではないレンダリングとなるため、レン
ダリング時間が短縮される。

【００２２】照度マップは、カメラ視点から独立してい
るため、オブジェクトに決定される照度マップは、その
オブジェクトを任意の画像内でレンダリングするのに役
立ち、その場合、光源、または照度マップを決定する際
に使用される他のシェード・ツリーの構成要素は変化し
ない。したがって、あらかじめ定められた照度マップを
利用することにより、その後に画像をレンダリングする
ためのレンダリング・エンジンの処理時間は短縮され、
レンダリング・エンジンがシーン定義をさらに高速に処
理したり、さらに複雑なシーンを指定時間内に処理する
ことを可能にする。

【００２３】さらに、照度マップは、テクスチャ・マッ
ピングで使用されるポリゴン及び／又はテクスチャ・ピ
クチャの素材とは無関係である。したがって、いったん
照度マップが決定されると、オブジェクト及び／又はテ
クスチャ・ピクチャの素材が変更され、新しい照度マッ
プを決定しなくても希望の通りにレンダリングされるこ
とができる。

【００２４】一般的には、照度マップの作成には、シー
ン内で注目のポイントを決定し、これらの注目のポイン
トでのシーン内の照度値を求めることが必要となる。非
テクスチャ・マッピング・オブジェクトの場合、注目の
ポイントは、オブジェクトを表現するメッシュ内でのポ
リゴンの頂点に一致する。テクスチャ・マッピングされ
たサーフェスの場合には、注目のポイントを決定するこ
とはさらに複雑になり、本明細書中では最初に説明さ
れ、非テクスチャ・マッピング・ポリゴン・メッシュの
より簡略なケースは後述される。

【００２５】テクスチャ・マッピングされたサーフェス
についての本発明のこの実施の形態により、ユーザは、
照度値を求めることが望まれる１つまたは複数のテクス
チャ・マップを選択する。当業者には明らかとなるよう
に、考慮に入れなければならないテクスチャ・ピクチャ
を選択するそれ以外の適切な方法も利用できるが、Ｓｏ
ｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄでは、この選択は、シーン定義の
概要図中で１つまたは複数のテクスチャ・ノードを選択
することによって達成することができる。次に、テクス
チャ・ピクチャをマッピングしなければならない１つま
たは複数のオブジェクトは、まだそのように表現されて
いない場合には、適切なモザイク・アルゴリズムを使用
して、ポリゴン・メッシュ表現に変換される。

【００２６】前記ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄシステムお
よびそれ以外のシステムでは、テクスチャ・マッピング
は、投影によってまたはｕｖマッピング（つまりｕｖ空
間内で）によって実行することができる。投影される場
合、プレーナー（平面）、円筒形、または球形の投影が
利用され、このような投影の技法についての説明は、そ
の内容が参考により本明細書中に取り入れられる、前記
のアラン・ワットおよびマーク・ワット著「先進アニメ
ーションとレンダリングの技法、理論および実践」に記
載される。ｕｖマッピングが利用される場合、テクスチ
ャ・ピクチャはｕｖ座標空間内で表現されるか、ｕｖ座
標空間に変換され、その場合、「ｕ」はテクスチャ・ピ
クチャの水平軸を表し、０．０から１．０の範囲とな
り、「ｖ」は垂直軸を表し、やはり０から１．０の範囲
となる。ｕｖテクスチャ・マッピングしなければならな
いポリゴン（複数の場合がある）の座標は、それらがす
でにｕｖ座標で表現されていない場合にはｘｙｚ空間か
らｕｖ空間に変換され、その後でマッピングが実行され
る。

【００２７】図１は、３ピクセル掛ける３ピクセルの解
像度のテクスチャ・ピクチャ４０の概要表現である。当
業者には明らかとなるように、このサイズのテクスチャ
・ピクチャは、説明を明確にするために選択されたので
あり、通常は、実際の使用状況では、はるかに大きな寸
法のテクスチャ・ピクチャが利用される。

【００２８】図２は、このケースでは、４つのポリゴン
から成るポリゴン・メッシュである、３Ｄオブジェクト
６０の概要表現である。再び、当業者にとっては明らか
となるように、オブジェクト６０は、明確さを期して選
択されたのであり、本発明では複雑さがさらに高い３Ｄ
オブジェクトが使用可能であり、使用されるだろう。例
えば、三次元オブジェクトはポリゴン・メッシュ、ナー
ブス（ｎｕｒｂｓ：一般的なパラメター指定による有理
Ｂスプライン：ｎｏｎ−ｕｎｉｆｏｒｍ ｒａｔｉｏｎ
ａｌ Ｂ−ｓｐｌｉｎｅ）またはパッチ・サーフェスな
どとなる場合がある。

【００２９】図３は、ポリゴン６０をｕｖ空間でモザイ
ク処理された表現８０に変換した結果を示し、この場合
オブジェクトは８個の三角形のポリゴン８４から１１２
で表現され、各三角形の頂点の座標が、ｕｖ空間に表示
されている。

【００３０】図４は、テクスチャ・ピクチャ４０を３Ｄ
オブジェクト６０のモザイク処理された表現８０の上に
投影した結果を示す。例として、ポリゴン１０８の頂点
は、（０．０，０．５），（０．５，０．０）および
（０．５，０．５）にある。この例ではテクスチャ・ピ
クチャ４０は、完全にオブジェクト６０上にマッピング
されていたが、当業者にとっては、必ずしもこうである
必要はなく、希望される場合には、テクスチャ・ピクチ
ャ４０の注目の矩形領域だけがオブジェクト６０にマッ
ピングされるように、テクスチャ・ピクチャ４０をフロ
ッピング（トリミング）することができることは明らか
だろう。

【００３１】次に、オブジェクト６０上のテクスチャの
各ピクセルが占める領域は、ｕｖ空間で、ｄｕ＝１．０
／幅およびｄｖ＝１．０／高さから求められ、この場
合、幅はテクスチャ・ピクチャ４０のフロッピングされ
た領域の（ピクセル単位での）水平解像度であり、高さ
とはテクスチャ・ピクチャ４０のフロッピングされた領
域の（ピクセル単位での）垂直解像度であり、したがっ
てポリゴン・ピクセルによって占められる領域は（ｄｕ
^*ｄｖ）である。

【００３２】次のステップは、オブジェクト上の注目の
（対象となる）ポイントに関するデータを収集すること
で、注目のポイントは、オブジェクト上の任意のポリゴ
ンと、本明細書中ではテクセル（ｔｅｘｅｌ）と呼ぶ、
テクスチャ・ピクチャ４０のフロッピングされた領域内
の任意のピクセルの間の交差ごとに発生する。注目の各
ポイントには、それに対応する重量（重み）があり、交
差の領域のサイズに対応する重量（重み）は、テクセル
の総領域に対応する。ポリゴンとテクセルの間の交差に
は、図５の（ａ）から図５の（ｈ）に図示されるよう
に、複数のカテゴリが考えられ、交差の領域はハッチン
グされたポリゴンによって表現される。

【００３３】図５（ａ）は、ポリゴン１２０とテクセル
１２４の領域の間に交差領域のない平凡なケースを示
し、ポリゴン１２０はテクセル１２４に関してゼロ重量
となり、このテクセルについては何の情報も記憶されな
いだろう。図５の（ｂ）は、１００％の加重（重み付
け）という結果になる、ポリゴン１２０とテクセル１２
４の領域の間の完全交差の上記以外の平凡なケースを示
す。

【００３４】図５の（ｃ）、図５の（ｄ）、および図５
の（ｅ）は、ポリゴン１２０の単一の頂点がテクセル１
２４の領域内に入る例を示す。このようなケースでは、
交差の領域を表すポリゴンは、これらの図のそれぞれに
図示されるように３個、４個または５個の頂点を持つこ
とができる。ポリゴン１２０に対する重量（重み）を求
めるために、交差の領域が適切な手段により決定され
る。本発明のこの実施の形態においては、本明細書中に
参考によって取り込まれるカリフォルニア州サンディエ
ゴのアカデミック出版社（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓ
ｓ）によって１９９１年に出版された、ジェームズ・ア
ブロ（Ｊａｍｅｓ Ａｖｒｏ）著の「グラフィックス・
ジェムＩＩ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｇｅｍｓ ＩＩ）」の
第１．１項の５−６ページに、ジョン・ロックン（Ｊｏ
ｎ Ｒｏｋｎｅ）によって記述され、そのポリゴンの領
域を計算するためにはポリゴンの頂点の座標が既知であ
ることだけを必要とするアルゴリズムを使用して、交差
の領域が決定される。

【００３５】（図中ではハッチングされたポリゴンであ
る）交差領域の頂点は、任意の適切な方法で決定するこ
とができ、本発明のこの実施の形態においては、これ
は、前記「グラフィックス・ジェムＩＩ」参考の第１．
２項の７−９ページで、ムケッシュ・プラサド（Ｍｕｋ
ｅｓｈ Ｐｒａｓａｄ）によって記述されるアルゴリズ
ムを使用して達成される。

【００３６】図５の（ｆ）および図５の（ｇ）は、ポリ
ゴン１２０の２つの頂点がテクセル１２４内に入り、そ
の結果、それぞれ図示されるように、４個または５個の
頂点を持つ交差領域の形状が生じ、これらの交差ポリゴ
ンの領域は、前記の方法と同じ方法で決定される例を示
す。

【００３７】図５の（ｈ）は、ポリゴン１２０の3個す
べての頂点がテクセル１２４内に入り、その結果、ポリ
ゴン１２０の形状（および領域）に一致する交差領域が
生じる例を示す。

【００３８】図６の（ａ）および図６の（ｂ）は、ポリ
ゴン１２０の１つの縁（エッジ）を除きどの頂点もテク
セル１２４と交差しない、それぞれ３個および４個の頂
点を持つ交差領域の形状が生じる例を示す。図６の
（ｃ）および図６の（ｄ）は、ポリゴン１２０の２つの
縁を除きどの頂点もテクセル１２４と交差しない、それ
ぞれ５個および６個の頂点を持つ交差領域の形状が生じ
る例を示す。

【００３９】最後に、図６の（ｅ）は、ポリゴン１２０
の３つの縁を除きどの頂点もテクセル１２４と交差しな
い、６個の頂点を持つ交差領域の形状が生じる例を示
す。

【００４０】それから、テクスチャ・ピクチャ４０のク
ロッピングされた領域内の各テクセルに、図７の１４０
で図示されるデータ構造が作成され、テクスチャ・ピク
チャ４０全体またはその矩形サブ領域を構成する。デー
タ構造１４０は、後述されるように、テクセルについて
注目のポイントに関係する情報を含む、各テクセルに関
連する情報を記憶する。

【００４１】各データ構造１４０は、正規化されたＲＧ
Ｂ色空間（つまり、０．０と１．０の間のＲ、０．０と
１．０の間のＢ、および０．０と１．０の間のＧ）内の
テクセルに対して求められる拡散色値１４４、正規化さ
れたＲＧＢ色空間内のテクセルに対して求められる周囲
色値１４８、テクセルに対して注目のポイントの数１５
２、および注目のポイントのそれぞれの情報を記憶する
データ構造１６４のリンク・リスト１６０を指すポイン
タ１５６を記憶する。

【００４２】図示されるように、リンク・リスト１６０
中の各ノード１６４は、ｘｙｚ座標空間中の各ポリゴン
とテクセルの間の交差の領域の決定された中心である位
置１６８、ｘｙｚ座標で空間の位置１６８で決定された
サーフェス法線１７２、重量（重み）１７６、および次
のノードを指すポインタ１８０を含む。リンク・リスト
１６０は、ポインタ１８０がヌル（空）である場合に終
了する。各ノード１６４およびデータ構造１４０の関連
する前記値を求める方法を下記に説明する。

【００４３】各ノード１６４内の重み１７６の値は、テ
クセルの総領域に相対するポリゴンとテクセルの交差の
領域として求められる。例えば、図４では、ポリゴン９
６と右上隅のテクセルの交差領域の重みは、交差のポリ
ゴンの頂点が｛（０．５，０．０），（１．０，０．
０），（１．０，１．０），（０．０，１．０）および
（０．０，０．５）｝であると仮定すると、０．８７
５、つまり＝交差の領域／テクセルの領域

【００４４】

【数１】

【００４５】となると決定される。

【００４６】明らかになるように、任意のテクセルにつ
いて各ノード１６４の重量１７６の総計は１を上回るこ
とはできない。

【００４７】三角形のモザイク・ポリゴンの場合、位置
１６８は、後述のように決定される。非三角形ポリゴン
が、矩形ポリゴンやその類似物のようにモザイク・メッ
シュ・ポリゴンとして利用される場合、当業者が思い出
すように、位置１６８および法線ベクトル１７２を決定
するための適切な技法が利用できる。

【００４８】三角形ポリゴンの場合、交差の領域の中心
は、最初に、交差の領域内の各頂点のｕ構成要素（成
分）を総計し、その結果を頂点数で除算し、中心のｕ座
標を決定し、ｖ成分でも類似したプロセスを実行し、中
心のｖ座標を得ることによって決定される。次に、前記
で決定されたｕｖ座標中心およびポリゴンの頂点のｕｖ
座標を使用して、ポリゴン内の交差の領域の中心につい
て、重心座標が決定される。

【００４９】当業者により理解されるように、重心座標
系とは、ポイントの所定の集合に関連するものであっ
て、重心座標系についての説明は、Ａ．Ｋ．ピーターズ
社（ＡＫ Ｐｅｔｅｒｓ Ｌｔｄ．）により出版された
ウルフギャング・ボーヒム（Ｗｏｌｆｇａｎｇ Ｂｏｅ
ｈｍ）およびハルムット・プローチッヒ（Ｈａｒｔｍｕ
ｔ Ｐｒａｕｔｚｓｃｈ）著の「ジオメトリ設計のジオ
メトリ概念（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｃｏｎｃｅｐｔｓ
ｆｏｒ Ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ Ｄｅｓｉｇｎ）」（ＩＳ
ＢＮ１−５６８８１−００４−０）第１０章、１９９４
年シアトルのワシントン大学コンピュータ科学工学部、
技術レポート８９−０９−１６、トニー・デローズ（Ｔ
ｏｎｙ Ｄｅｒｏｓｅ）の「座標なしジオメトリ・プロ
グラミング（Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ−Ｆｒｅｅ Ｇｅｏ
ｍｅｔｒｉｃ Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）」、およびデ
ービスにあるカリフォルニア大学により出版される、ワ
ールドワイド・ウェブ（アドレス：ｈｔｔｐ：／／ｍｕ
ｌｄｏｏｎ．ｃｓ．ｕｃｄａｖｉｓ．ｅｄｕ／Ｇｒａｐ
ｈｉｃｓＮｏｔｅｓ／Ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ−Ｃｏｏ
ｒｄｉｎａｔｅｓ／Ｂａｒｙｃｅｎｔｒｉｃ−Ｃｏｏｒ
ｄｉｎａｔｅｓ．ｈｔｍｌ）上の「オンライン・コンピ
ュータ・グラフィックス・ノート（Ｏｎ−Ｌｉｎｅ Ｃ
ｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｎｏｔｅｓ）」に
記載され、これらの出版物のそれぞれの内容は本明細書
中に参考により取り込まれる。したがって、計算された
重心は、ｘｙｚ空間内の交差の領域の中心を決定するた
めに、ポリゴンの頂点のｕｖ空間座標およびｘｙｚ空間
座標で使用される。これが、ノード１６４内に記憶され
る位置値１６８である。

【００５０】次に、中心の前記に決定された重心座標
は、決定された中心での補間されたサーフェス法線を決
定するために、ポリゴンの法線がｘｙｚ空間で使用され
る。これが、ノード１６４に記憶される法線ベクトル値
１７２である。

【００５１】ノード１６４の値の計算が完了すると、そ
れぞれ拡散色（Ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ）および周
囲色（Ａｍｂｉｅｎｔ ｃｏｌｏｒ）を表す値１４４お
よび１４８が、データ構造１４０について求められる。
拡散色１４４は、付録Ａの等式１から求められ、この場
合、配合（Ｂｌｅｎｄｉｎｇ：混合）値は、テクセル単
位でテクセルに対して、あるいはテクスチャ・ピクチャ
に対してグローバルに、または両方の組み合わせによっ
てテクセルに対して定義され、素材拡散色およびテクセ
ル拡散色の拡散色（Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｃｏｌｏｒ）に対
する相対的な寄与を定義する。素材拡散色とは、テクス
チャが付けられているオブジェクトに対して定義される
拡散色である。ピクセル色とは、テクスチャ・ピクチャ
内のテクセルに対して定義される色である。また、テク
スチャ拡散係数（ファクタ）は、０．０から１．０の範
囲で適切な方法で設定される変数であり、拡散色（Ｄｉ
ｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ）の明暗度（強度）を希望通り
に調整するために使用される。

【００５２】同様に、周囲色１４８は、付録Ａの等式２
から求められる。この場合、配合値は、前記の通りであ
る。素材周囲色は、テクスチャが付けられているオブジ
ェクトに対して定義される周囲色である。テクスチャ周
囲係数（ファクタ）は、前記のテクスチャ拡散係数に類
似し、周囲色の明暗度（強度）を希望通りに変化させる
ことができるようにする。ピクセル色とはテクセルの色
である。また、シーン周囲色は、シーンに対して定義で
きるグローバル周囲色である。本発明のこの実施の形態
においては、それぞれの色は、正規化されたＲＧＢ色空
間（Ｒ値、Ｇ値およびＢ値は、それぞれ０．０と１．０
の間である）で表現される。ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄ
においては、オブジェクトはそれに対して明白に定義さ
れた素材がない場合、デフォルトの素材（周囲色および
拡散色）が利用される。

【００５３】データ構造１４０およびそのそれぞれのノ
ード１６４内の値がいったん求められると、注目のポイ
ントがレンダリングされる。具体的には、ライトの数と
その位置を決定するために、シーン定義が調べられる。
本発明のこの実施の形態においては、ライトがシーンに
対して定義されていない場合、デフォルトの光源が利用
され、光源はシーン要素から無限距離に位置される。

【００５４】本発明のこの好ましい実施の形態におい
て、データ構造１４０およびノード１６４ の作成、な
らびにそのそれぞれの値の決定は、ポリゴン単位で行わ
れる。具体的には、モザイク・メッシュ内のポリゴンに
対して、テクセルの矩形外接ボックス（境界ボックス）
が決定され、外接ボックスは、ある特定のポリゴンと交
差できるそれらのテクセルの範囲を限定する。したがっ
て、外接ボックス内のテクセルのそれぞれが代わりに考
慮され、考慮されているテクセルがポリゴンと交差する
と、まだそのテクセルに対して存在していない場合には
データ構造１４０が作成され、ノード１６４が適切な値
で作成され、テクセルについてリンク・リスト１６０に
追加され、テクセルについて注目のポイントの数を表す
値１５２が適切なデータ構造１４０で更新される。ポリ
ゴンの外接ボックス内のテクセルのすべてが考慮される
と、プロセスは次のポリゴンについて反復される。

【００５５】すべてのポリゴンが考慮されると、レンダ
リング・プロセスは、図８および図９に図示されるよう
に進む。具体的には、データ構造１４０が作成されたテ
クスチャ・ピクチャ４０のクロッピングされた部分内の
各テクセルが考慮される。図示されるように、第1テク
セルはステップ２００で選択され、ステップ２０４で
は、テクセルの最終色および総重み（総重量）は両方と
もゼロに初期化される。ステップ２０８では、注目のす
べてのポイントがテクセルに対して定義されたかどうか
が判断される。テクセルに対して定義された注目のポイ
ントがない場合、プロセスは図９のステップ２４８に進
む。

【００５６】ステップ２０８では、テクセルについて１
つまたは複数の注目のポイントが定義されたと判断さ
れ、プロセスはステップ２２０に進み、そこでは、テク
セルについて第１の注目のポイントが選択され、その注
目のポイントに求められた重み（重量）１７６がステッ
プ２２４で総重み値（総重量）に蓄積される。ステップ
２２８では、第1のライトがシーンに対して定義された
ライトから選択される。前記のように、シーンに対して
どのライトも設定されていない場合、プロセスは無限距
離にあるデフォルトのライトを利用する。

【００５７】ステップ２３２では、注目のポイントの法
線ベクトル１７２およびこの決定されたライトの色と重
み１７６の積を使用して、ライトの色が位置１６８で決
定され、拡散色（Ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ）の値１
４４がテクセルの最終色値に加算される。ステップ２３
６では、考慮されるべきライトが残るかどうかについて
判断が下され、残る場合には、残りのライトのそれぞれ
にステップ２２８および２３２が反復され、ライトの色
と重みの積がテクセルの最終色値に蓄積（つまり総計）
される。

【００５８】ステップ２４０では、注目のポイントが考
慮中のテクセルについて考慮されるために残るかどうか
について判断が下される。注目のポイントが考慮される
ために残る場合、プロセスは、注目の残りのポイントの
それぞれに、ステップ２２０から２４０を反復する。

【００５９】テクセルについて注目のすべてのポイント
が処理されると、プロセスは、拡散色値１４４と、ある
重みと総蓄積重み（総蓄積重量）の差の積が最終色に加
算されるステップ２４８に進んでから、プロセスは、総
重みと周囲色値の積が最終色に加算されるステップ２５
０に進む。

【００６０】ステップ２１６では、データ構造１４０の
あるすべてのテクセルが考慮されたかどうか判断され
る。考慮されるべきテクセルが残っている場合、プロセ
スは各テクセルに対してステップ２００から２５０を反
復する。残っていない場合には、レンダリング・プロセ
スは、テクスチャ・ピクチャ４０の各テクセルに記憶さ
れた色情報をプロセスによって求められた対応する最終
色値で置き換えて、ステップ２５２で完了する。

【００６１】付録Ａの等式３は、ステップ２５２でさら
に詳細にテクセル色情報を置き換えるために使用される
最終色の計算を示す。等式では、「ｎｂｐ」とはテクセ
ルの注目のポイントの数であり、「ｎｂｌ」はシーンに
対して定義されるライトの数であり、周囲色（Ａｍｂｉ
ｅｎｔ ｃｏｌｏｒ）とは周囲色値（Ａｍｂｉｅｎｔｃ
ｏｌｏｒ ｖａｌｕｅ）１４８であり、拡散色とは拡散
色値（Ｄｉｆｆｕｓｅ ｃｏｌｏｒ ｖａｌｕｅ）１４
４であり、ライト₁（ｌｉｇｈｔ₁ ）は、位置１６８お
よび法線１７２のライトの値である。前記のように、Ｓ
ｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄでは、色は０．０から１．０の
範囲のＲ値、Ｇ値およびＢ値として表現されるため、等
式３の結果は、必要な場合、強制的に０．０から１．０
の範囲内とされる。つまり、赤＝１．０３１は赤１．０
に切り捨てられ、青０．０１は０．０に切り捨てられる
等である。

【００６２】それから、最終画像のレンダリングは、本
発明のこの実施の形態から生じるテクスチャ・ピクチャ
４０の修正バージョンを使用する前記メンタル・レイ・
レンダリング・エンジン、および「メンタル・レイ」レ
ンダリング・エンジンでの場合に、シーン内のライトの
寄与がレンダリング・エンジンによってさらに考慮され
ないように、そのシェイディング・モデル（ｓｈａｄｉ
ｎｇ ｍｏｄｅｌ）が起動解除される、つまり「一定」
に設定されるように構成されるレンダリング・エンジン
によるなどの任意の適切な方法で達成される。

【００６３】当業者にとって明らかとなるように、テク
スチャ・ピクチャ４０の照度値をあらかじめ定めること
によって、レンダリング・エンジンの計算上の要件は削
減される。やはり明らかになるように、修正されたテク
スチャ・ピクチャ４０はカメラ視点から独立しており、
テクスチャ・ピクチャ４０をさらに修正することを必要
とせず、レンダリング・エンジンにシーンに対して定義
されるライトの寄与を考慮することを必要とせずに、視
点を変更できるようにする。

【００６４】光源の寄与だけが考慮される前記実施の形
態においては、本発明は、オブジェクトの鏡面反射情報
を作成しないことに注意する必要がある。多くのケース
で、鏡面反射性および鏡面反射効果は必要とされていな
いため、これは過度に不利な点ではない。

【００６５】しかし、鏡面反射性が望まれる場合、それ
らを、当業者には明らかとなるように、鏡面反射性がな
い同じ画像のレンダリング時間に比較してレンダリング
時間が増加することを犠牲にしても、画像をレンダリン
グする時点でレンダリング・エンジンによって決定さ
れ、本発明に従って作成される画像情報と結合できるこ
とが企図される。鏡面反射性が任意のシーン内の制限さ
れた数のオブジェクトだけに希望される場合には、これ
によるレンダリング時間の増加は重大な問題を提起しな
い可能性がある。

【００６６】さらに、シーンに対して定義されるシェー
ド・ツリーのアクティブな構成要素のすべてを評価する
後述の実施の形態は、希望される場合、鏡面反射性を生
成する。

【００６７】前記プロセスは、本来、本明細書中で「照
度マップ（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ ｍａｐ）」と呼
ばれる、シーンの光源のシーン内の注目の点に対する寄
与を表す情報の計算、およびテクスチャ・ピクチャの新
しい色値を求めるために、それらの注目のポイントでの
オブジェクトの色を照度マップ値と結合することから成
る。しかし、本発明は、テクスチャとは無関係にシーン
の光源の寄与の事前レンダリングを可能にする照度マッ
プ値の記憶も実現する。具体的には、前記プロセスを修
正することにより、本発明は、後でテクスチャ・ピクチ
ャ４０と希望されるように結合できる照度マップを作成
することができる。

【００６８】照度マップを作成するために、図８および
図９のプロセスが、以下に示すように修正される。ステ
ップ２３２で、ライトの色および重み１７６の積がテク
セルの照度値に蓄積（総計）される。ステップ２４０で
は、テクセルについて考慮されるべき追加の注目のポイ
ントが残っていないと判断されると、プロセスは前記の
ようにステップ２４８および２５０にではなく、ステッ
プ２１６に進む。この実施の形態では、周囲の寄与およ
び拡散の寄与を扱うステップ２４８およびステップ２５
０は、必要とされず、省略される。ステップ２１６で、
さらに考慮すべきテクセルがない場合、プロセスは結果
の照度値を記憶し、照度マップを得ることによって、ス
テップ２５２で完了する。照度マップの照度値の計算
は、さらに詳細に付録Ａの等式４で説明され、その場
合、「ｎｂｐ」および「ｎｂｌ」は前記と同じ量を表
す。このプロセスでは、テクセルは、テクスチャ・ピク
チャが各オブジェクトにマッピングされるときに発生す
る交差に関する情報を決定するために利用されるジオメ
トリ・プレースホルダー（ｇｅｏｍｅｔｒｉｃ ｐｌａ
ｃｅｈｏｌｄｅｒ）にすぎないことに注意する必要があ
る。

【００６９】シーンをレンダリングする場合に照度マッ
プを利用するために、照度マップの照度値はテクスチャ
・ピクチャ・マップ４０内のテクセルのテクセル色、お
よびオプションで周囲色と結合され、付録Ａの等式５に
示されるようにレンダリングされた色を取得する。

【００７０】いったんシーンに対して照度マップが決定
されると、テクスチャは希望の通りに変更及び／又は置
換を行うことができる。例えば、シーンは、木目模様仕
上げのテクスチャがマッピングされた壁でレンダリング
することができる。それから、例えば、壁に大理石（ｍ
ａｒｂｌｅ）テクスチャがマップされたゲームの違うセ
ットとして、シーンをレンダリングし直すことができ
る。それぞれのケースでは、同じ照度マップがレンダリ
ング・プロセスで利用されるため、一度照度マップがシ
ーンに対して決定されると、そのシーンをレンダリング
するレンダリング時間は短縮される。本発明はこのよう
な使用に制限されないが、照度マップの使用が、セガ・
サターン、ソニー・プレーステーション、任天堂６４ま
たはその類似物のようなゲーム・システムで使用される
もののようなレンダリング・エンジンにとって特に有効
となることが企図される。

【００７１】前記のように、テクスチャ・マッピングさ
れたオブジェクトのレンダリングされた色を決定するこ
とに加えて、本発明は、非テクスチャ・マッピング・オ
ブジェクトのレンダリングにも使用できる。具体的に
は、前記ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄ製品およびそれ以外
の多くの製品において、オブジェクトは、オブジェクト
を表現するために使用されるポリゴン・メッシュからレ
ンダリングされる。このようなオブジェクトが、それら
の上に投影されるテクスチャ・マップなしにレンダリン
グされる場合、レンダリング・エンジンはメッシュ内の
可視ポリゴンごとに、ポリゴンの各頂点でのレンダリン
グされた色およびポリゴンの法線ベクトルを決定し、こ
れらのレンダリングされた色はポリゴン・サーフェス全
体で線形に補間される。ポリゴン・サーフェス全体での
頂点色の線形補間は、入力として頂点色およびポリゴン
の法線ベクトルを受け入れてから、ポリゴンの表示され
たピクセルにレンダリングされた色を決定するレンダリ
ング・ハードウェアが大部分の場合提供されるほど、一
般的に利用される動作である。このようなレンダリング
・ハードウェアは大幅にオブジェクトのレンダリングに
要する時間を改善するが、レンダリング・エンジンは依
然として可視ポリゴンごとに頂点色を決定しなければな
らず、これは多くのシステムでの多大な計算要件を表
す。

【００７２】したがって、本発明の別の実施形態では、
照度マップは、ポリゴンとして表現されるレンダリング
・オブジェクトについて決定することができる。このプ
ロセスは、ユーザが、照度マップが決定されなければな
らない１つまたは複数のオブジェクトを選択することか
ら開始する。ＳｏｆｔＩｍａｇｅ｜３Ｄでは、この選択
は、シーン内のオブジェクトの階層の概要表示から、あ
るいは「全オブジェクト（Ａｌｌ ｏｂｊｅｃｔ）」モ
ードを選択することによって実行できる。言うまでもな
く、考慮するためにオブジェクトを選択するそれ以外の
適切な方法を、希望通りに利用することができる。いっ
たん考慮しなければならないオブジェクトが選択される
と、プロセスは下記のように続行する。

【００７３】前記テクスチャ・マッピング実施の形態に
類似するこの実施の形態では、注目のポイントは、各ポ
リゴンの頂点であり、照度マップにはこれらの頂点ごと
の照度値が記憶される。この照度マップは、最終色を得
るために頂点色と結合するか、後で使用するために頂点
色とは無関係に記憶することができる。前記実施の形態
の場合でのように、照度マップを決定し、使用すること
により、レンダリング・エンジンによって実行されなけ
ればならない計算は削減されるため、レンダリング時間
は短縮されるか、同時にさらに複雑なシーンをレンダリ
ングできるようになる。

【００７４】ポリゴン・メッシュ・オブジェクトの頂点
の最終色値の決定は、図１０に説明される。具体的に
は、ステップ３００で、第1の頂点が選択され、ステッ
プ３０４で頂点の初期の拡散色および周囲色が決定さ
れ、総計される。初期拡散色とは、オブジェクトを構成
する素材に対して定義される拡散色である。同様に、初
期周囲色とは、素材の周囲色とシーン周囲色の積であ
る。ステップ３０６では、最終色値が周囲色値に初期化
される。次に、ステップ３０８で、シーン内のライトが
選択され、ステップ３１２で、頂点での選択されたライ
トのライトの色が決定され、素材の拡散色値で乗算さ
れ、最終色に加算される。

【００７５】ステップ３１６では、考慮されるべきライ
トが残っているかどうか判断され、まだ考慮されていな
かったシーンに対して定義されるライトがあるならば、
プロセスはステップ３０８に反転する。すべてのライト
が考慮されたら、プロセスはステップ３２０に進み、そ
こでは、処理のための頂点が残っているかどうかが判断
される。１つまたは複数の頂点が処理のために残ってい
る場合、プロセスはステップ３００に反転する。いった
んすべての頂点が処理されると、プロセスは、最終色値
が適切に記憶されるステップ３２４で完了する。

【００７６】最終色値は、一時ファイル内に、ポリゴン
・メッシュの定義内に、あるいはメッシュ・ポリゴンの
頂点が割り当てられる新規素材の定義度として、あるい
は当業者が思い出すあらゆるそれ以外の適切な方法で記
憶することができる。

【００７７】明らかになるように、より簡略であるが、
図１０のプロセスは、テクスチャ・マッピングされたサ
ーフェスに使用される図８および図９のプロセスに類似
している。さらに、図８および図９のプロセスを使用す
る場合と同様に、本発明のこの実施の形態も、最終色値
よりむしろ照度マップを作成するために容易に修正でき
る。具体的には、照度マップを作成するには、ステップ
３０４での初期周囲色値がゼロに設定され、付録Ａの等
式６で計算される照度値は、付録Ａの等式７を使用して
ポリゴン頂点の最終色値を作成するためにその後に使用
できる照度マップとしてステップ３２４で記憶される。

【００７８】前記のように、本発明の別の実施の形態で
は、考慮されている注目のポイントに対する各光源の寄
与だけを考慮することによって、照度情報を判断する代
わりに、シーンのシェード・ツリー全体のアクティブな
構成要素の評価が利用される。具体的には、「シェード
・ツリー」のアクティブな構成要素は、任意の注目のポ
イントで、その注目のポイントに垂直なサーフェスに沿
って光線を「発射」することによって評価される。当業
者にとって明らかとなるように、前記実施の形態のよう
に、結果として生じる照度値は、色及び／又はテクスチ
ャを含めて最終色を表現することができるか、あるいは
後でオブジェクトの色またはテクスチャと結合され、最
終色を得ることができる。レイ・トレーシングおよびシ
ェード・ツリーの評価は周知であり、本明細書中ではこ
れ以上説明しない。

【００７９】シェード・ツリーの完全な評価によって求
められる照度値は、「メンタル・レイ」レンダリング・
エンジンの場合には、素材、雰囲気、またはそれ以外の
効果を定義するためにシーンに適用されるアクティブな
「メンタル・レイ・シェイダー」の影響も含むだろう。
シェード・ツリーのアクティブな構成要素の完全な評価
による照度値の決定は、前記の評価に非常に類似してお
り、必要とされるデータ構造は図１１に示され、プロセ
スは図１２、図１３に図示される。

【００８０】図７を参照して前記に記述された光源寄与
だけの実施の形態の場合と同様に、図１１は、テクスチ
ャ・ピクチャ４０のクロッピングされた領域内のテクセ
ルごとに作成されるデータ構造４００を示す。各データ
構造４００は、正規化されたＲＧＢ色空間内のテクセル
について求められる色値４０４、テクセルの注目のポイ
ントの数４０８、およびこれらの注目のポイントのそれ
ぞれの情報を記憶するデータ構造４１６のリンク・リス
ト４１４を指すポインタ４１２を記憶する。

【００８１】図示されるように、注目のポイントの各デ
ータ構造４１６には、各ポリゴンとＸＹＺ座標空間のテ
クセルとの交差の領域の決定された中心である位置４２
０とＸＹＺ空間の位置４２０で決定され、沿って光線が
レイ・トレーシング動作で「発射」される法線であるサ
ーフェス（表面）法線４２４とを含む。また、データ構
造４１６は、重み４２８およびリンク・リスト４１４の
次のデータ構造４１６を指すポインタ４３２も含む。

【００８２】シェード・ツリーのアクティブな構成要素
を評価することにより照度マップを作成するためのプロ
セスは、図１２および図１３に示される。この実施の形
態では、そのためにデータ構造４１６が作成されたテク
スチャ・ピクチャ４０のクロッピングされた領域内のそ
れぞれのテクセルが考慮される。図示されるように、第
１のテクセルはステップ５００で選択され、ステップ５
０４では、最終色値および重みの値がゼロに初期化され
る。ステップ５０８では、テクセルにそれについて定義
された注目のポイントがあるかどうかが判断される。注
目のポイントがない場合、処理は下記のようにステップ
５３２に進む。

【００８３】考慮されているテクセルはそれについて定
義された１つまたは複数の注目のポイントを有する場
合、処理は注目の各ポイントを考慮することにより続行
する。ステップ５１２では、第１の注目のポイントが選
択され、注目のポイントと結びついた重みはステップ５
１６で総重みに総計される。ステップ５２０では、注目
のポイントでの色がシェード・ツリーのアクティブな構
成要素のすべてを評価することによって決定され、決定
された色と重みの積が最終色値に総計される。ステップ
５２４では、考慮されるべき注目の追加ポイントが残さ
れているかどうかが判断される。このような注目のポイ
ントが残っている場合には、ステップ５１２から５２４
が注目のポイントごとに反復される。注目のすべてのポ
イントが考慮されると、総重みが１．０を下回るかどう
かについての判断がステップ５３２で下される。この条
件が偽であると、プロセスはステップ５４２で、下記の
ように続行し、この条件が真であると、プロセスはステ
ップ５３６で続行し、そこでは、テクセルについて注目
のポイントの総数がゼロを上回るかどうか、およびＡＮ
ＴＩＡＬＩＡＳ（エイリアス除去）フラグが偽かどうか
の判断が下される。

【００８４】ＡＮＴＩＡＬＩＡＳフラグは、ユーザが、
プロセスが最終値に元の拡散テクセル色の寄与を含まな
ければならないどうかを設定できるようにし、プロセス
開始前に設定される。当業者にとっては、このようなＡ
ＮＴＩＡＬＩＡＳフラグも、希望するならば、図８およ
び図９を参照して、前記本発明の実施の形態で利用する
ことができることは明らかだろう。このようなＡＮＴＩ
ＡＬＩＡＳ機能の実現方法は、本質的には、直前に記述
された方法と同一であり、当業者にとっては明らかだろ
う。

【００８５】ステップ５３６での両方の条件が真である
場合は、プロセスは、最終色が総重みで除算される最終
色値に設定されるステップ５４０に進む。ステップ５３
６でのどちらかの条件が偽である場合は、プロセスはス
テップ５４８に進み、そこでは最終色は、その最終色に
１．０と求められた総重み（総重量）の間の差とテクセ
ルの拡散色との積を加えたものに設定される。どちらの
ケースでも、プロセスはステップ５４２に進み、そこで
は、考慮されるべき追加テクセルが残っているかどうか
が判断される。１つまたは複数のテクセルがまだ考慮さ
れなければならない場合、ステップ５００から５４８が
残っているテクセルごとに反復される。すべてのテクセ
ルが考慮されると、プロセスはステップ５４４で完了す
る。

【００８６】前記のように、最終色値は、一時ファイル
内に、ポリゴン・メッシュの定義内に、またはメッシュ
・ポリゴンの頂点を割り当てることができる新規素材の
定義として、あるいは当業者が思い出すような任意のそ
れ以外の適切な方法で記憶することができる。

【００８７】図１４は、ポリゴン・メッシュとして表現
されるオブジェクトのレイ・トレーシングによって頂点
色の照度マップを決定するための図１２、図１３のプロ
セスに対する修正を示す。図示されるように、プロセス
は、第1の頂点が考慮のために選択されるステップ６０
０で開始する。最終的にレイ・トレーシングされた色は
ステップ６０８で決定され、プロセスは、すべての頂点
が処理されるまでステップ６００から６１２を反復した
後、ステップ６１６で完了する。

【００８８】状況によっては、図８および図９のプロセ
スを図１２、図１３のプロセスと結合し、シーンのシェ
ード・ツリーのアクティブな構成要素の評価がこの決定
のために実行すべきかどうかを判断するために、照度値
を決定する前にプロセスに試験を追加することが希望さ
れる場合がある。

【００８９】明らかとなるように、本発明は、シーンを
レンダリングするためのレンダリング・エンジンによっ
て実行されることが必要な計算を削減し、それによりレ
ンダリング時間を短縮するために、照度マップを決定
し、照度マップを使用するシステムおよび方法を提供す
る。照度マップは、テクスチャ・ピクチャまたはそれと
使用するための素材色情報と結合されるか、あるいはテ
クスチャ・ピクチャまたは素材色情報とは無関係に記憶
され、後で希望通りにそれと結合することができる。

【００９０】本発明の前記実施の形態は、本発明の例に
すぎないことが意図されており、それに対する改変およ
び修正は、本明細書に添付される請求項によってのみ限
定される本発明の適用範囲から逸脱することなく当業者
により達成することができる。

【００９１】付録Ａ （１）拡散＝（（１．０−配合）×素材拡散色）＋（配
合×テクスチャ拡散係数×ピクセル色） （２）周囲＝（（（１．０−配合）×素材周囲色）＋
（配合×テクスチャ周囲係数×ピクセル色）×シーン周
囲色）

【００９２】

【数２】

【００９３】

【数３】

【００９４】 （５）最終色＝照度値×ピクセル色［＋周囲色］

【００９５】

【数４】

【００９６】（７）最終色＝周囲色＋照度値×拡散色

【図面の簡単な説明】

【図１】ｕｖ空間内の３掛ける３（３×３）のピクセル
・テクスチャ・ピクチャの概要表現である。

【図２】２掛ける２（２×２）の配置中の４つのポリゴ
ンから成る表面オブジェクトの概要表現である。

【図３】ｕｖ座標空間中で図２のオブジェクトを表現す
るために利用されるモザイク処理されたポリゴン・メッ
シュの概要表現である。

【図４】図３のモザイク処理されたポリゴン・メッシュ
上への図１のテクスチャ・ピクチャの投影の概要表現で
ある。

【図５】（ａ）から（ｈ）は、モザイク処理されたポリ
ゴン・メッシュ内の三角形のポリゴンと四角形のテクス
チャ・ピクセルの間で発生する交差のカテゴリの概要表
現である。

【図６】（ａ）から（ｅ）は、モザイク処理されたポリ
ゴン・メッシュ内の三角形のポリゴンと四角形のテクス
チャ・ピクセルの間で発生する交差のカテゴリの概要表
現である。

【図７】本発明の実施の形態で利用されるデータ構造の
概要表現である。

【図８】本発明の１つの実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

【図９】本発明の１つの実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

【図１０】本発明の別の実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

【図１１】本発明の別の実施の形態で利用されるデータ
構造の概要表現である。

【図１２】本発明の別の実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

【図１３】本発明の別の実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

【図１４】本発明の別の実施の形態に従ったプロセスを
表すフローチャートである。

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レンダリングされるシーン内の少なくと
   も１つのオブジェクトに対し照度マップを作成する方法
   であって、そのオブジェクトは、テクスチャ・マッピン
   グされるべきであり、そのオブジェクトはポリゴンのメ
   ッシュとして表現され、前記方法は、 （ｉ）前記オブジェクトにマッピングされるテクスチャ
   ・ピクチャを選択し、前記テクスチャ・ピクチャおよび
   前記ポリゴンのメッシュを１つの共通した座標系で表現
   するステップと、 （ｉｉ）前記テクスチャ・マップ内の各ピクセルと前記
   ポリゴン・メッシュの各ポリゴンの間の交差の位置、領
   域および重みを求め、重みが交差の前記領域の前記ピク
   セルの総領域に対する割合に対応するステップと、 （ｉｉｉ）求められた各交差の領域ごとに、前記求めら
   れた交差の位置での照度情報と交差の前記領域の重みの
   積を求めるステップと、 （ｉｖ）それぞれのピクセルごとにステップ（ｉｉｉ）
   で求められた各積を総計し、照度値を求めるステップ
   と、 （ｖ）前記ピクセルごとに前記照度値を記憶するステッ
   プと、から成る照度マップ作成方法。
2. 【請求項２】 ステップ（ｉｉｉ）の前記照度情報が、
   前記シーンについてシェード・ツリー内のすべてのアク
   ティブな構成要素を評価することにより求められる、請
   求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 ステップ（ｉｉｉ）の前記照度情報が、
   前記交差の求められた位置での前記シーンに対して定義
   された各光源の寄与の積の総計を求めることによって決
   定され、前記ステップ（ｉｖ）で前記照度値が前記積の
   総計のそれぞれを総計することによって得られる、請求
   項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 ステップ（ｉｉｉ）で積が、テクセル・
   ピクセルの拡散色とオブジェクトの拡散色の希望の配合
   を表す拡散色値によって、総計の前に、さらに乗算さ
   れ、ステップ（ｉｖ）で前記照度値がそれに対し、求め
   られた総重みと前記ピクセルの総領域の間の差と、前記
   拡散値との積、およびテクセル・ピクセルの周囲色とオ
   ブジェクトの周囲色の希望の配合を表す周囲色値を加算
   し、ステップ（ｖ）で記憶された照度値が最終色を表
   す、請求項３に記載の方法。
5. 【請求項５】 前記記憶された照度値が、前記テクスチ
   ャ・ピクチャ内の色値を置換することによって記憶され
   る、請求項４に記載の方法。
6. 【請求項６】 前記選択されたテクスチャ・ピクチャが
   色情報を含まない、使用中のジオメトリ・プレースホル
   ダーを含み、前記記憶された照度値が最終色値を求める
   ために色情報を含む別の選択されたテクスチャ・ピクチ
   ャと結合される、請求項３に記載の方法。
7. 【請求項７】 前記選択されたテクスチャ・ピクチャが
   色情報を含まない、使用中のジオメトリ・プレースホル
   ダーを含み、前記記憶された照度値が最終色値を求める
   ために色情報を含む別の選択されたテクスチャ・ピクチ
   ャと結合される、請求項２に記載の方法。
8. 【請求項８】 レンダリングされるシーン内の少なくと
   も１つのオブジェクトの照度マップを作成する方法であ
   って、オブジェクトがポリゴンのメッシュとして表現さ
   れ、 （ｉ）前記少なくとも１つのオブジェクトを選択するス
   テップと、 （ｉｉ）前記オブジェクトについて、頂点および前記ポ
   リゴンのメッシュ内のポリゴンごとの頂点法線を求める
   ステップと、 （ｉｉｉ）各ポリゴンの頂点ごとに照度値を求めるステ
   ップと、 （ｉｖ）前記頂点ごとに前記照度値を記憶するステップ
   と、から成る照度マップ作成方法。
9. 【請求項９】 ステップ（ｉｉｉ）で、前記頂点での前
   記シーンに対して定義されるライトごとに対応する頂点
   法線によりライトの色を決定し、照度値を得るために頂
   点ごとに求められたライトの色を総計することによっ
   て、照度値が求められる、請求項８に記載の方法。
10. 【請求項１０】 ステップ（ｉｉｉ）で、前記シーンに
    ついてシェード・ツリーのアクティブな構成要素を評価
    することによって、照度値が求められる請求項８に記載
    の方法。
11. 【請求項１１】 ステップ（ｉｉｉ）で、前記照度値
    が、得られた照度値と前記オブジェクトに対して定義さ
    れた拡散色の積に等しい最終色値から成る、請求項９に
    記載の方法。
12. 【請求項１２】 前記最終色値が、さらに、前記積に加
    算される、オブジェクトに対して定義される周囲色値か
    ら成る、請求項１１に記載の方法。
13. 【請求項１３】 前記照度値が、前記ポリゴンのメッシ
    ュの定義に記憶される、請求項８に記載の方法。
14. 【請求項１４】 前記照度値が、前記オブジェクトの拡
    散色の定義に記憶される、請求項９に記載の方法。
15. 【請求項１５】 各頂点の最終色が、後で、前記記憶さ
    れた照度値と前記オブジェクトに対して定義された拡散
    色の積から得られる、請求項９に記載の方法。
16. 【請求項１６】 画像を得るためにシーン定義をレンダ
    リングする際に使用される照度マップを決定する方法で
    あって、 （ｉ）シーン定義からシーンに対して定義される各光源
    の数および位置を求めるステップと、 （ｉｉ）前記シーン定義から前記シーン内の各オブジェ
    クトの位置を求め、前記オブジェクトをモザイク処理さ
    れたポリゴン・メッシュとして表現するステップと、 （ｉｉｉ）各前記オブジェクト上の注目の位置での照度
    値を求めるステップと、 （ｉｖ）前記照度値を前記シーン定義の照度マップに記
    憶するステップと、から成る照度マップ決定方法。
17. 【請求項１７】 ステップ（ｉｉｉ）で、前記求められ
    た光源のそれぞれの寄与を決定することによって、前記
    照度値が求められる、請求項１６に記載の方法。
18. 【請求項１８】 ステップ（ｉｉｉ）で、前記シーンに
    ついてシェード・ツリーのアクティブな構成要素を評価
    することによって、前記照度値が求められる、請求項１
    ６に記載の方法。
19. 【請求項１９】 前記注目のポイントが、前記オブジェ
    クトにマッピングされるテクスチャ・ピクチャ内のピク
    セルと前記モザイク・メッシュ内のポリゴンの間の交差
    領域に対応し、ステップ（ｉｉｉ）において、寄与が、
    前記テクスチャ・ピクチャの各ピクセルについて決定さ
    れ、ピクセルが交差する各ポリゴンごとの加重総計であ
    る、請求項１７に記載の方法。
20. 【請求項２０】 ステップ（ｉｖ）では、各照度値が、
    テクスチャ・ピクチャ内の対応するピクセルに対して定
    義される色情報と結合され、前記テクスチャ・ピクチャ
    内の前記色情報を置き換えることによって記憶される、
    請求項１６に記載の方法。
21. 【請求項２１】 前記注目のポイントが、前記モザイク
    処理されたポリゴン・メッシュ内のポリゴンの頂点に対
    応する、請求項１６に記載の方法。
22. 【請求項２２】 シーン記述から、画像をレンダリング
    する際に使用するための照度マップを作成するためのシ
    ステムであって、 シーンに対して定義される各光源の数および位置をシー
    ン定義から求めるための手段と、 前記シーン定義から前記シーン内の少なくとも１つのオ
    ブジェクトの位置を求め、前記少なくとも１つのオブジ
    ェクトをモザイク処理されるポリゴン・メッシュとして
    表現するための手段と、 前記少なくとも１つのオブジェクト上の注目のポイント
    での照度値を求めるための手段と、 前記シーン定義について照度マップ内に前記求められる
    寄与を記憶するための手段と、を具備する照度マップ作
    成システム。
23. 【請求項２３】 前記照度値を求めるための手段が、前
    記注目のポイントでの前記求められた光源のそれぞれの
    寄与を決定する、請求項２２に記載のシステム。
24. 【請求項２４】 前記照度値を求めるための手段が、前
    記シーンのシェード・ツリーのアクティブな構成要素の
    評価を実行する、請求項２３に記載のシステム。
25. 【請求項２５】 さらに、レンダリング画像で使用する
    ための最終色情報を得るために、前記少なくとも１つの
    オブジェクトに対して定義される前記照度値と色情報を
    結合するための手段を具備する、請求項２３に記載のシ
    ステム。
26. 【請求項２６】 前記注目のポイントが、前記モザイク
    処理されたポリゴン・メッシュ内のポリゴンの頂点から
    成る、請求項２５に記載のシステム。
27. 【請求項２７】 前記注目のポイントが、前記少なくと
    も１つのオブジェクトにマッピングされるテクスチャ・
    ピクチャ内のピクセルと、前記モザイク処理されたポリ
    ゴン・メッシュ内の前記ポリゴンの間の交差から成る、
    請求項２３に記載のシステム。
28. 【請求項２８】 前記テクスチャ・ピクチャ内のピクセ
    ルに対して定義された色情報を前記求められた寄与と結
    合するための手段をさらに具備し、前記求められた寄与
    が前記ピクセルと各ポリゴンの間の各交差の寄与の前記
    各ピクセルごとの重み付け総計であり、重み付けが、各
    ポリゴンと前記テクスチャ・ピクチャのピクセルの間の
    交差の領域と、前記ピクセルの総領域の相対割合に対応
    する、請求項２７に記載のシステム。