JPH1166344A - ポリゴンシェーディング方法及びその方法の実施に用いられる装置 - Google Patents
ポリゴンシェーディング方法及びその方法の実施に用いられる装置Info
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- JPH1166344A JPH1166344A JP22933497A JP22933497A JPH1166344A JP H1166344 A JPH1166344 A JP H1166344A JP 22933497 A JP22933497 A JP 22933497A JP 22933497 A JP22933497 A JP 22933497A JP H1166344 A JPH1166344 A JP H1166344A
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- specular
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Abstract
(57)【要約】
【課題】僅少な演算量で、フォンシェーディングと同等
の良質なレンダリング効果を得る。 【解決手段】 ポリゴン上にスペキュラーの極大点が存
在するか否かを判別し、スペキュラー極大点が存在しな
いポリゴンについてはグーローシェーディングを実行す
ると共に、然らざるポリゴンに就いては原則としてフォ
ンシェーディングを実行するか、又は、当該ポリゴンの
分割を行い、再度スペキュラーの極大点の存否を判別
し、以下上記と同様の手順を繰り返す。
の良質なレンダリング効果を得る。 【解決手段】 ポリゴン上にスペキュラーの極大点が存
在するか否かを判別し、スペキュラー極大点が存在しな
いポリゴンについてはグーローシェーディングを実行す
ると共に、然らざるポリゴンに就いては原則としてフォ
ンシェーディングを実行するか、又は、当該ポリゴンの
分割を行い、再度スペキュラーの極大点の存否を判別
し、以下上記と同様の手順を繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピューターグ
ラフィックに於いてポリゴンのレンダリングを行うため
の新規なシェーディング方法及びその方法を実施するた
め用いられるポリゴン選別回路を具備したコンピュータ
ーグラフィック装置に関する。
ラフィックに於いてポリゴンのレンダリングを行うため
の新規なシェーディング方法及びその方法を実施するた
め用いられるポリゴン選別回路を具備したコンピュータ
ーグラフィック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ポリゴンを用いるコンピューターグラフ
ィックに於いて、ポリゴンのレンダリングを行い、スペ
キュラー又はハイライトを表現するため、グーローシェ
ーディングやフォンシェーディングなどの技法が広くが
用いられている。グーローシェーディングは、色補間又
は濃淡シェーディングとも言われるレンダリング方法で
あり、ポリゴン内の各画素の色を、各頂点の色を線型補
間して求めるものである。この方法は計算が簡単である
が、鋭いスペキュラー表現が困難であり、特にポリゴン
の中心近くにスペキュラーの中心が現れる場合には、適
正なシェーディングができないという問題がある。
ィックに於いて、ポリゴンのレンダリングを行い、スペ
キュラー又はハイライトを表現するため、グーローシェ
ーディングやフォンシェーディングなどの技法が広くが
用いられている。グーローシェーディングは、色補間又
は濃淡シェーディングとも言われるレンダリング方法で
あり、ポリゴン内の各画素の色を、各頂点の色を線型補
間して求めるものである。この方法は計算が簡単である
が、鋭いスペキュラー表現が困難であり、特にポリゴン
の中心近くにスペキュラーの中心が現れる場合には、適
正なシェーディングができないという問題がある。
【０００３】一方、フォンシェーディングは、ポリゴン
内の各画素の色を各頂点に於ける反射光ベクトルを線型
補間して求めるものであり、見事な結果が得られるが、
反射光ベクトルの比例配分には膨大な演算を要するた
め、ビデオゲーム機械などの安価な装置では採用が困難
であると言う問題がある。グーローシェーディングで
も、ポリゴンの数を増やせば問題は解決できるが、そう
すると演算量が大幅に増加し、結局フォンシェーディン
グを行うのと大差ない演算量が必要となる。
内の各画素の色を各頂点に於ける反射光ベクトルを線型
補間して求めるものであり、見事な結果が得られるが、
反射光ベクトルの比例配分には膨大な演算を要するた
め、ビデオゲーム機械などの安価な装置では採用が困難
であると言う問題がある。グーローシェーディングで
も、ポリゴンの数を増やせば問題は解決できるが、そう
すると演算量が大幅に増加し、結局フォンシェーディン
グを行うのと大差ない演算量が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、安価で単純な演算機構を用いて、高速で高品位の
シェーディングを行う方法及びその方法を実施し得るコ
ンピューターグラフィック装置を提供することにある。
解決するためなされたものであり、その目的とするとこ
ろは、安価で単純な演算機構を用いて、高速で高品位の
シェーディングを行う方法及びその方法を実施し得るコ
ンピューターグラフィック装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、ジオメト
リーエンジンから順次送られるポリゴンデータを解析
し、当該ポリゴン内にスペキュラーの極大点が存在する
か否かをチェックする回路を設け、スペキュラー極大点
を有しないポリゴンに就いてはレンダリングエンジンで
グーローシェーディングを行わせると共に、スペキュラ
ー極大点を有するポリゴンに就いては、フォンシェーデ
ィングを施すよう構成するか、又は、スペキュラー極大
点を有するポリゴンを複数に分割し、分割した小ポリゴ
ンのそれぞれに就いて更にその内部にスペキュラーの極
大点が存在するか否かを検し、スペキュラー極大点を有
しない小ポリゴンに就いてはグーローシェーディングを
施すと共に、スペキュラー極大点を有する小ポリゴンに
就いては、フォンシェーディングを施すよう構成する
か、或いは、小ポリゴンを更に一定の限度以下の大きさ
の小ポリゴンに分割し、それらに就いてグーローシェー
ディングを施すよう構成することにより、最小限の演算
で、完全なスペキュラー表示を実現し得る方法を提供す
ることにある。
リーエンジンから順次送られるポリゴンデータを解析
し、当該ポリゴン内にスペキュラーの極大点が存在する
か否かをチェックする回路を設け、スペキュラー極大点
を有しないポリゴンに就いてはレンダリングエンジンで
グーローシェーディングを行わせると共に、スペキュラ
ー極大点を有するポリゴンに就いては、フォンシェーデ
ィングを施すよう構成するか、又は、スペキュラー極大
点を有するポリゴンを複数に分割し、分割した小ポリゴ
ンのそれぞれに就いて更にその内部にスペキュラーの極
大点が存在するか否かを検し、スペキュラー極大点を有
しない小ポリゴンに就いてはグーローシェーディングを
施すと共に、スペキュラー極大点を有する小ポリゴンに
就いては、フォンシェーディングを施すよう構成する
か、或いは、小ポリゴンを更に一定の限度以下の大きさ
の小ポリゴンに分割し、それらに就いてグーローシェー
ディングを施すよう構成することにより、最小限の演算
で、完全なスペキュラー表示を実現し得る方法を提供す
ることにある。
【０００６】本発明の他の目的は、ジオメトリーエンジ
ンとレンダリングエンジンの間にポリゴン選別回路を有
し、ジオメトリーエンジンから送られたポリゴンデータ
をそのポリゴン選別回路により解析し、当該ポリゴン内
にスペキュラーの極大点が存在するか否かを判別し、そ
の判別結果に応じて上記の如き処理を行い、演算量を殆
ど増加することなく良質のシェーディングを行い得るよ
う構成されたコンピューターグラフィック装置を提供す
ることである。
ンとレンダリングエンジンの間にポリゴン選別回路を有
し、ジオメトリーエンジンから送られたポリゴンデータ
をそのポリゴン選別回路により解析し、当該ポリゴン内
にスペキュラーの極大点が存在するか否かを判別し、そ
の判別結果に応じて上記の如き処理を行い、演算量を殆
ど増加することなく良質のシェーディングを行い得るよ
う構成されたコンピューターグラフィック装置を提供す
ることである。
【０００７】而して、本発明に於いては、ポリゴンの各
頂点に於ける法線ベクトルの方向と光源ベクトルの方向
を比較解析して、そのポリゴン上にスペキュラーの極大
点が存在するか否かを判別する。更に具体的に言えば、
ポリゴンで近似される曲面上の点Ａ及びＢを結ぶ測地線
ＡＢが、ポリゴンの一稜線ＡＢにより置換されるとき、
少なくとも一本の稜線ＡＢに就いて、その測地線ＡＢ
と、その曲率中心ＯABとにより定まる平面ＰABに於い
て、稜線ＡＢと、光源の平面ＰABへの正投影点ＦABと曲
率中心ＯABとを結ぶ線分ＦABＯABとが、頂点Ａ及びＢの
間に交点を有するときは、そのポリゴン上にスペキュラ
ーの極大点が存在するものとし、複数の測地線の何れに
就いても然らざるときは、そのポリゴン上にスペキュラ
ーの極大点は存在しないものとする。
頂点に於ける法線ベクトルの方向と光源ベクトルの方向
を比較解析して、そのポリゴン上にスペキュラーの極大
点が存在するか否かを判別する。更に具体的に言えば、
ポリゴンで近似される曲面上の点Ａ及びＢを結ぶ測地線
ＡＢが、ポリゴンの一稜線ＡＢにより置換されるとき、
少なくとも一本の稜線ＡＢに就いて、その測地線ＡＢ
と、その曲率中心ＯABとにより定まる平面ＰABに於い
て、稜線ＡＢと、光源の平面ＰABへの正投影点ＦABと曲
率中心ＯABとを結ぶ線分ＦABＯABとが、頂点Ａ及びＢの
間に交点を有するときは、そのポリゴン上にスペキュラ
ーの極大点が存在するものとし、複数の測地線の何れに
就いても然らざるときは、そのポリゴン上にスペキュラ
ーの極大点は存在しないものとする。
【０００８】ポリゴンで近似される曲面が、例えば球面
や回転楕円面、回転放物面などの場合には、スペキュラ
ーの極大点は一点のみとなるが、円錐面や円筒面などに
対してはその一母線上の全ての点がスペキュラーの極大
点となり得る。即ち、曲面１が円錐面又は円筒面である
ときは、ポリゴン２を横切る一直線に沿ってスペキュラ
ーの極大点が無数に現れることとなり、その曲面１が球
面や回転楕円面、回転放物面などの場合には、スペキュ
ラーの極大点は、ポリゴン２の内部又は稜線上の一点に
現れることになる。従って、実際の判定には、ポリゴン
に対応する曲面の形状データを参照することが望まし
い。
や回転楕円面、回転放物面などの場合には、スペキュラ
ーの極大点は一点のみとなるが、円錐面や円筒面などに
対してはその一母線上の全ての点がスペキュラーの極大
点となり得る。即ち、曲面１が円錐面又は円筒面である
ときは、ポリゴン２を横切る一直線に沿ってスペキュラ
ーの極大点が無数に現れることとなり、その曲面１が球
面や回転楕円面、回転放物面などの場合には、スペキュ
ラーの極大点は、ポリゴン２の内部又は稜線上の一点に
現れることになる。従って、実際の判定には、ポリゴン
に対応する曲面の形状データを参照することが望まし
い。
【０００９】又、グーローシェーディングによる欠陥
は、ポリゴンが大きなものである場合や、スペキュラー
の極大点がポリゴンの中心部に現れる場合に特に問題と
なるものである。従って、ポリゴンが小さいときや、ス
ペキュラーの極大点がポリゴンの中心部に存在しないと
きには、殆ど問題は生じないから、このような場合には
スペキュラーの極大点が存在してもそれを無視すること
が可能である。尚、本明細書の説明では方形のポリゴン
を用いているが、三角形、五角形、六角形、菱形、台形
など如何なる形状のポリゴンでも同様に扱うことができ
る。
は、ポリゴンが大きなものである場合や、スペキュラー
の極大点がポリゴンの中心部に現れる場合に特に問題と
なるものである。従って、ポリゴンが小さいときや、ス
ペキュラーの極大点がポリゴンの中心部に存在しないと
きには、殆ど問題は生じないから、このような場合には
スペキュラーの極大点が存在してもそれを無視すること
が可能である。尚、本明細書の説明では方形のポリゴン
を用いているが、三角形、五角形、六角形、菱形、台形
など如何なる形状のポリゴンでも同様に扱うことができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、図面により本発明の詳細を
説明する。図１は、本明細書で使用する用語並びに記号
の説明図、図２及び図３はスペキュラーの極大点の有無
を検知する方法の説明図、図４は本発明に係るコンピュ
ーターグラフィック装置の一実施例の構成を示すブロッ
クダイヤグラム、図５はその作動を示すフローチャー
ト、図６は本発明の他の一実施例を示すブロックダイヤ
グラム、図７はそのフローチャートフローチャートであ
る。
説明する。図１は、本明細書で使用する用語並びに記号
の説明図、図２及び図３はスペキュラーの極大点の有無
を検知する方法の説明図、図４は本発明に係るコンピュ
ーターグラフィック装置の一実施例の構成を示すブロッ
クダイヤグラム、図５はその作動を示すフローチャー
ト、図６は本発明の他の一実施例を示すブロックダイヤ
グラム、図７はそのフローチャートフローチャートであ
る。
【００１１】図１に於いて、１はポリゴンで表示される
立体画像の曲面の一部、２はその曲面１に対応するポリ
ゴン、３は光源である。曲面１上の点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ
はポリゴン２の頂点であり、曲面１の境界線ＡＢ、Ｂ
Ｃ、ＣＤ及びＤＡは、それぞれ、点Ａ及びＢ、Ｂ及び
Ｃ、Ｃ及びＤ、Ｄ及びＡを結ぶ曲面１上の測地線であ
る。又、点ＯAB、ＯBC、ＯCD及びＯDAは、測地線ＡＢ、
ＢＣ、ＣＤ及びＤＡの曲率中心であり、ＰABは、頂点Ａ
及びＢと曲率中心ＯAB、により定められる平面である。
立体画像の曲面の一部、２はその曲面１に対応するポリ
ゴン、３は光源である。曲面１上の点Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ
はポリゴン２の頂点であり、曲面１の境界線ＡＢ、Ｂ
Ｃ、ＣＤ及びＤＡは、それぞれ、点Ａ及びＢ、Ｂ及び
Ｃ、Ｃ及びＤ、Ｄ及びＡを結ぶ曲面１上の測地線であ
る。又、点ＯAB、ＯBC、ＯCD及びＯDAは、測地線ＡＢ、
ＢＣ、ＣＤ及びＤＡの曲率中心であり、ＰABは、頂点Ａ
及びＢと曲率中心ＯAB、により定められる平面である。
【００１２】ＮA 、ＮB 、ＮC 及びＮD はそれぞれ頂点
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに於ける曲面１の法線ベクトル、ＮAB
及びＮADは、法線ベクトルＮA のＯABＡ方向及びＯDAＡ
方向の成分ベクトル、ＮBA及びＮBCは、法線ベクトルＮ
B のＯABＢ及びＯBCＢ方向の成分ベクトルである。ポリ
ゴンの任意の点Ｓから光源３に向かう単位ベクトルを、
その点Ｓに於ける光源ベクトルＬS とし、頂点Ａ及びＢ
に於ける光源ベクトルをそれぞれＬA 及びＬB とする。
ＬAP及びＬBPは、それぞれ頂点Ａ及びＢに於ける光源ベ
クトルＬA 及びＬB の平面ＰAB上の成分ベクトルであ
る。なお、点ＦABは、平面ＰABに対する光源３の正投影
点である。
Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤに於ける曲面１の法線ベクトル、ＮAB
及びＮADは、法線ベクトルＮA のＯABＡ方向及びＯDAＡ
方向の成分ベクトル、ＮBA及びＮBCは、法線ベクトルＮ
B のＯABＢ及びＯBCＢ方向の成分ベクトルである。ポリ
ゴンの任意の点Ｓから光源３に向かう単位ベクトルを、
その点Ｓに於ける光源ベクトルＬS とし、頂点Ａ及びＢ
に於ける光源ベクトルをそれぞれＬA 及びＬB とする。
ＬAP及びＬBPは、それぞれ頂点Ａ及びＢに於ける光源ベ
クトルＬA 及びＬB の平面ＰAB上の成分ベクトルであ
る。なお、点ＦABは、平面ＰABに対する光源３の正投影
点である。
【００１３】強いスペキュラーの極大点は、光源３から
の光が、曲面１の接平面に直角に入射する部分に存在す
る。これは換言すれば、入射光が法線ベクトルと同方向
で逆向きに入射し、反射光が法線ベクトルと同方向で同
じ向きとなっていることを意味する。さらに言えば、曲
面上の点Ｓがスペキュラーの極大点であるときには、点
Ｓに於ける光源ベクトルＬS と法線ベクトルＮS が合致
するものである。従って、ポリゴン2 の全ての点に就い
て光源ベクトルＬS と法線ベクトルＮS を比較すればそ
の曲面１の上にスペキュラーの極大点が存在するか否か
を知ることを得るが、そのようにするとフォンシェーデ
ィングと同等以上の演算が必要となる。
の光が、曲面１の接平面に直角に入射する部分に存在す
る。これは換言すれば、入射光が法線ベクトルと同方向
で逆向きに入射し、反射光が法線ベクトルと同方向で同
じ向きとなっていることを意味する。さらに言えば、曲
面上の点Ｓがスペキュラーの極大点であるときには、点
Ｓに於ける光源ベクトルＬS と法線ベクトルＮS が合致
するものである。従って、ポリゴン2 の全ての点に就い
て光源ベクトルＬS と法線ベクトルＮS を比較すればそ
の曲面１の上にスペキュラーの極大点が存在するか否か
を知ることを得るが、そのようにするとフォンシェーデ
ィングと同等以上の演算が必要となる。
【００１４】本発明に於いては、平面ＰAB及び他の同様
な平面、例えば頂点Ｄ及びＡと、曲率中心点ＯDAとによ
り定まる平面ＰDA等の上に存在する点又はベクトル成分
を解析することによりスペキュラーの極大点の有無を判
定するものである。今、図１、図２及び図３によって、
スペキュラーの極大点が存在するポリゴンと、然らざる
ポリゴンとの判定方法に就いて説明する。今、ポリゴン
２のそれぞれの稜線を等分割し、相対応する稜線の対応
点を結んで成るメッシュ座標により、点Ｓの座標が（Ｓ
AB，ＳDA）であるとする。（図１参照）
な平面、例えば頂点Ｄ及びＡと、曲率中心点ＯDAとによ
り定まる平面ＰDA等の上に存在する点又はベクトル成分
を解析することによりスペキュラーの極大点の有無を判
定するものである。今、図１、図２及び図３によって、
スペキュラーの極大点が存在するポリゴンと、然らざる
ポリゴンとの判定方法に就いて説明する。今、ポリゴン
２のそれぞれの稜線を等分割し、相対応する稜線の対応
点を結んで成るメッシュ座標により、点Ｓの座標が（Ｓ
AB，ＳDA）であるとする。（図１参照）
【００１５】図２及び図３には、平面ＰAB上にある稜線
ＡＢ、曲面１の測地線ＡＢ、頂点Ａ及びＢに於ける法線
ベクトルの成分ベクトルＮAB及びＮBA、同じく頂点Ａ及
びＢに於ける反射光ベクトルの成分ベクトルＲAB及びＲ
BA、光源３の正投影点ＦABが示されている。而して、Ｌ
AP及びＬBPは、点Ｓに於ける光源ベクトルＬS の成分ベ
クトルである。
ＡＢ、曲面１の測地線ＡＢ、頂点Ａ及びＢに於ける法線
ベクトルの成分ベクトルＮAB及びＮBA、同じく頂点Ａ及
びＢに於ける反射光ベクトルの成分ベクトルＲAB及びＲ
BA、光源３の正投影点ＦABが示されている。而して、Ｌ
AP及びＬBPは、点Ｓに於ける光源ベクトルＬS の成分ベ
クトルである。
【００１６】図２に於いては、平面ＰAB上で曲率半径中
心ＯABを通る光源ベクトル成分の方向線、即ち直線ＯAB
ＦABと、ポリゴンの稜線ＡＢとの交点ＳABは、ポリゴン
の両端点Ａ及びＢの間に存在する。この場合、ＯABとＦ
ABを結ぶ線分と、稜線ＡＢとは、頂点Ａ、Ｂ間に於いて
交差するものであり、その交点ＳABがスペキュラーの極
大点となるものである。即ち、この平面ＰAB上では、点
ＳABに於いて、光源ベクトル成分と、法線ベクトル成分
と反射光ベクトル成分が全て一致し、従ってＳABは、強
く輝いて見え、スペキュラーの極大点となる。
心ＯABを通る光源ベクトル成分の方向線、即ち直線ＯAB
ＦABと、ポリゴンの稜線ＡＢとの交点ＳABは、ポリゴン
の両端点Ａ及びＢの間に存在する。この場合、ＯABとＦ
ABを結ぶ線分と、稜線ＡＢとは、頂点Ａ、Ｂ間に於いて
交差するものであり、その交点ＳABがスペキュラーの極
大点となるものである。即ち、この平面ＰAB上では、点
ＳABに於いて、光源ベクトル成分と、法線ベクトル成分
と反射光ベクトル成分が全て一致し、従ってＳABは、強
く輝いて見え、スペキュラーの極大点となる。
【００１７】然しながら、図３の場合には、ＯABとＦAB
を結ぶ線分と、稜線ＡＢとは、頂点Ａ、Ｂ間に於いては
交差していない。線分ＯABＦABは、稜線ＡＢの延長線と
交差するが、その交点ＳABは頂点Ａ、Ｂ間には存在しな
いから、その交点ＳABはスペキュラーの極大点とはなり
得ない。換言すれば、このポリゴンには少なくともこの
図３の紙面に平行な平面内に於いては、光源からの光は
ポリゴンに対して斜めに照射しており、このためポリゴ
ンの稜線ＡＢ間には、強く輝いて見えるスペキュラーの
極大点は現れない。
を結ぶ線分と、稜線ＡＢとは、頂点Ａ、Ｂ間に於いては
交差していない。線分ＯABＦABは、稜線ＡＢの延長線と
交差するが、その交点ＳABは頂点Ａ、Ｂ間には存在しな
いから、その交点ＳABはスペキュラーの極大点とはなり
得ない。換言すれば、このポリゴンには少なくともこの
図３の紙面に平行な平面内に於いては、光源からの光は
ポリゴンに対して斜めに照射しており、このためポリゴ
ンの稜線ＡＢ間には、強く輝いて見えるスペキュラーの
極大点は現れない。
【００１８】同様な判別が、平面ＰDA及び／又はＰBCに
就いて行われる。而して、何れの平面に就いても、スペ
キュラーの極大点がないと判定されたときは、このポリ
ゴン内にはスペキュラーの極大点がないと判定され、少
なくとも何れか一つの平面にスペキュラーの極大点が認
められたときは、そのポリゴン内にはスペキュラーの極
大点が少なくとも一点あると判定される。尚、方形のポ
リゴンの場合、より確実に判定を行うためには、３本の
稜線に就いてチェックを行うことが望ましい。一般的に
は、Ｎ角形のポリゴンは、（Ｎ−１）本の稜線に就いて
チェックすることが望ましい。
就いて行われる。而して、何れの平面に就いても、スペ
キュラーの極大点がないと判定されたときは、このポリ
ゴン内にはスペキュラーの極大点がないと判定され、少
なくとも何れか一つの平面にスペキュラーの極大点が認
められたときは、そのポリゴン内にはスペキュラーの極
大点が少なくとも一点あると判定される。尚、方形のポ
リゴンの場合、より確実に判定を行うためには、３本の
稜線に就いてチェックを行うことが望ましい。一般的に
は、Ｎ角形のポリゴンは、（Ｎ−１）本の稜線に就いて
チェックすることが望ましい。
【００１９】而して、本発明の要旨とするところは、こ
のスペキュラーの極大点のあるポリゴンに就いてのみフ
ォンシェーディングを行い、然らざるポリゴンに就いて
は原則としてグーローシェーディングによりレンダリン
グを行うよう構成することにある。本発明に係るコンピ
ュータグラフィック装置の一実施例に於いては、ジオメ
トリーエンジンとレンダリングエンジンの間に、スペキ
ュラーの極大点の有無をチェックするポリゴン判別回路
を設け、その判別結果に応じて、レンダリングエンジン
に対して当該ポリゴンのシェーディング方法を選択させ
るように構成する。なお、前記の如く、一定限度以下の
小さいポリゴンや、スペキュラーの極大点の存在する位
置がポリゴンの中心部でない場合には、スペキュラーの
極大点の存在を無視することもある。
のスペキュラーの極大点のあるポリゴンに就いてのみフ
ォンシェーディングを行い、然らざるポリゴンに就いて
は原則としてグーローシェーディングによりレンダリン
グを行うよう構成することにある。本発明に係るコンピ
ュータグラフィック装置の一実施例に於いては、ジオメ
トリーエンジンとレンダリングエンジンの間に、スペキ
ュラーの極大点の有無をチェックするポリゴン判別回路
を設け、その判別結果に応じて、レンダリングエンジン
に対して当該ポリゴンのシェーディング方法を選択させ
るように構成する。なお、前記の如く、一定限度以下の
小さいポリゴンや、スペキュラーの極大点の存在する位
置がポリゴンの中心部でない場合には、スペキュラーの
極大点の存在を無視することもある。
【００２０】この方法で本発明を実施するコンピュータ
グラフィック装置は図４に示されており、そのフローチ
ャートは図５に示されている。図４に於いて、10は、Ｃ
ＰＵ11、ジオメトリーエンジン12、ポリゴン判別回路1
3、レンダリングエンジン14及びディスプレイ15とから
成るコンピュータグラフィック装置である。
グラフィック装置は図４に示されており、そのフローチ
ャートは図５に示されている。図４に於いて、10は、Ｃ
ＰＵ11、ジオメトリーエンジン12、ポリゴン判別回路1
3、レンダリングエンジン14及びディスプレイ15とから
成るコンピュータグラフィック装置である。
【００２１】ポリゴン判別回路13は、ジオメトリーエン
ジン12から送られるポリゴンデータを解析し、スペキュ
ラーの極大点の有無を検し、その結果により、レンダリ
ングエンジン14で行われるシェーディング方法を選択す
る。即ち、前記の如く、スペキュラーの極大点がないポ
リゴンに就いてはグーローシェーディングにより、然ら
ざるポリゴンに就いてはフォンシェーディングにより、
それぞれレンダリングを行わせる。尚、この場合、スペ
キュラーの極大点の位置が、ポリゴンの中央部でなく、
稜線の近くである場合には、グーローシェーディングに
よりレンダリングしても特に問題がないから、ポリゴン
の選別に就いてこのような状況を参酌することも推奨さ
れる。
ジン12から送られるポリゴンデータを解析し、スペキュ
ラーの極大点の有無を検し、その結果により、レンダリ
ングエンジン14で行われるシェーディング方法を選択す
る。即ち、前記の如く、スペキュラーの極大点がないポ
リゴンに就いてはグーローシェーディングにより、然ら
ざるポリゴンに就いてはフォンシェーディングにより、
それぞれレンダリングを行わせる。尚、この場合、スペ
キュラーの極大点の位置が、ポリゴンの中央部でなく、
稜線の近くである場合には、グーローシェーディングに
よりレンダリングしても特に問題がないから、ポリゴン
の選別に就いてこのような状況を参酌することも推奨さ
れる。
【００２２】本発明の他の実施例に於いては、スペキュ
ラーの極大点があると判定されたポリゴンのデータはレ
ンダリングエンジンに送らず、その代わりに、ＣＰＵに
対し当該ポリゴンの分割を指令する。ＣＰＵは予め定め
られた方法で機械的にポリゴンを分割するか、又は、ス
ペキュラーの極大点に関する位置情報を参照してポリゴ
ンを分割し、そのデータを再びジオメトリーエンジンに
送る。
ラーの極大点があると判定されたポリゴンのデータはレ
ンダリングエンジンに送らず、その代わりに、ＣＰＵに
対し当該ポリゴンの分割を指令する。ＣＰＵは予め定め
られた方法で機械的にポリゴンを分割するか、又は、ス
ペキュラーの極大点に関する位置情報を参照してポリゴ
ンを分割し、そのデータを再びジオメトリーエンジンに
送る。
【００２３】図６には、そのような処理を行うコンピュ
ータグラフィック装置の構成が示されており、図７に
は、そのポリゴン判別とレンダリングのためのフローチ
ャートが示されている。図６に於いて、20は、ＣＰＵ2
1、ジオメトリーエンジン22、ポリゴン判別回路23、レ
ンダリングエンジン24及びディスプレイ25とから成るコ
ンピュータグラフィック装置である。
ータグラフィック装置の構成が示されており、図７に
は、そのポリゴン判別とレンダリングのためのフローチ
ャートが示されている。図６に於いて、20は、ＣＰＵ2
1、ジオメトリーエンジン22、ポリゴン判別回路23、レ
ンダリングエンジン24及びディスプレイ25とから成るコ
ンピュータグラフィック装置である。
【００２４】ポリゴン判別回路23は、ジオメトリーエン
ジン22から送られるポリゴンデータを分析し、スペキュ
ラーの極大点の有無を検し、そのポリゴンデータをレン
ダリングエンジン24に供給するか否かを決定する。即
ち、前記の如く、スペキュラーの極大点ないポリゴンに
就いては直ちにデータをレンダリングエンジン24に送っ
てグーローシェーディングを行わせるが、然らざる場合
には、そのポリゴンの大きさを調べ、その大きさが一定
限度以上であれば、ポリゴンの分割を行わせ、然らざる
場合は、レンダリングエンジンによりグーローシェーデ
ィングを行わせるものである。尚、この場合も、スペキ
ュラーの大きさと共にその極大点の位置を参酌してポリ
ゴンの処理方法の選択を行うことが推奨される。
ジン22から送られるポリゴンデータを分析し、スペキュ
ラーの極大点の有無を検し、そのポリゴンデータをレン
ダリングエンジン24に供給するか否かを決定する。即
ち、前記の如く、スペキュラーの極大点ないポリゴンに
就いては直ちにデータをレンダリングエンジン24に送っ
てグーローシェーディングを行わせるが、然らざる場合
には、そのポリゴンの大きさを調べ、その大きさが一定
限度以上であれば、ポリゴンの分割を行わせ、然らざる
場合は、レンダリングエンジンによりグーローシェーデ
ィングを行わせるものである。尚、この場合も、スペキ
ュラーの大きさと共にその極大点の位置を参酌してポリ
ゴンの処理方法の選択を行うことが推奨される。
【００２５】又、ポリゴンの大きさが一定限度以下であ
るときは、スペキュラーの極大点があったとても、グー
ローシェーディングでレンダリングしても特別な支障は
ないから、スペキュラーの極大点があるポリゴンを一定
限度以下に迄分割し、全てのポリゴンをグーローシェー
ディングするように構成することも可能である。而し
て、ポリゴンの分割方法としては、スペキュラーの極大
点の位置を参酌することなく、予め定められた方法によ
り、機械的に分割する方法と、スペキュラーの極大点に
関する位置情報を参照してポリゴンを分割する方法が考
えられる。
るときは、スペキュラーの極大点があったとても、グー
ローシェーディングでレンダリングしても特別な支障は
ないから、スペキュラーの極大点があるポリゴンを一定
限度以下に迄分割し、全てのポリゴンをグーローシェー
ディングするように構成することも可能である。而し
て、ポリゴンの分割方法としては、スペキュラーの極大
点の位置を参酌することなく、予め定められた方法によ
り、機械的に分割する方法と、スペキュラーの極大点に
関する位置情報を参照してポリゴンを分割する方法が考
えられる。
【００２６】機械的分割例としては、例えばポリゴンが
方形である場合、その対角線あるいは各対辺の中点を結
ぶ線での分割することが考えられ、三角形のポリゴンの
場合には、各辺の中点を結ぶ線により４分割すること
や、一頂点と対辺を等分割する複数の点を結ぶ線により
分割することなどが考えられる。又、スペキュラーの極
大点の位置情報を利用する場合には、スペキュラーの極
大点が存在する部分を含むできるだけ小さいポリゴン
と、その周囲のやや大きいポリゴンとに分割することが
推奨される。スペキュラーの極大点が存在するとして
も、そのポリゴンが一定限度以下の小さいものであれ
ば、そのポリゴンをグーローシェーディングでレンダリ
ングしても一向に支障はないし、又、フォンシェーディ
ングを行う場合でも演算量が少なくて済むからである。
方形である場合、その対角線あるいは各対辺の中点を結
ぶ線での分割することが考えられ、三角形のポリゴンの
場合には、各辺の中点を結ぶ線により４分割すること
や、一頂点と対辺を等分割する複数の点を結ぶ線により
分割することなどが考えられる。又、スペキュラーの極
大点の位置情報を利用する場合には、スペキュラーの極
大点が存在する部分を含むできるだけ小さいポリゴン
と、その周囲のやや大きいポリゴンとに分割することが
推奨される。スペキュラーの極大点が存在するとして
も、そのポリゴンが一定限度以下の小さいものであれ
ば、そのポリゴンをグーローシェーディングでレンダリ
ングしても一向に支障はないし、又、フォンシェーディ
ングを行う場合でも演算量が少なくて済むからである。
【００２７】
【発明の効果】本発明に係るポリゴンレンダリング方法
は及びその装置は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときは、フォンシェーディングに比して僅かな演算
量で、欠陥のない見事なレンダリング効果が得られる。
は及びその装置は叙上の如く構成されるので、本発明に
よるときは、フォンシェーディングに比して僅かな演算
量で、欠陥のない見事なレンダリング効果が得られる。
【図１】本明細書で使用する用語並びに記号の説明図で
ある。
ある。
【図２】スペキュラーの極大点の存在を検知する方法の
説明図である。
説明図である。
【図３】スペキュラーの極大点の不在を検知する方法の
説明図
説明図
【図４】本発明に係るコンピューターグラフィック装置
の一実施例の構成を示すブロックダイヤグラム
の一実施例の構成を示すブロックダイヤグラム
【図５】図４に示した装置の作動を示すフローチャート
【図６】本発明の他の一実施例を示すブロックダイヤグ
ラム
ラム
【図７】図６に示した装置の作動を示すフローチャート
１・・・・・曲面 ２・・・・・ポリゴン ３・・・・・光源 10・・・・・コンピュータグラフィック装置 11・・・・・ＣＰＵ 12・・・・・ジオメトリーエンジン 13・・・・・ポリゴン判別回路 14・・・・・レンダリングエンジン 15・・・・・ディスプレイ 20・・・・・コンピュータグラフィック装置 21・・・・・ＣＰＵ 22・・・・・ジオメトリーエンジン 23・・・・・ポリゴン判別回路 24・・・・・レンダリングエンジン 25・・・・・ディスプレイ
Claims (10)
- 【請求項１】下記のステップを含むポリゴンシェーディ
ング方法。 （１） ポリゴン上に、スペキュラーの極大点が存在す
るか否かを判別するステップ。 （２） スペキュラー極大点が存在しないポリゴンにつ
いて、グーローシェーディングを実行するステップ。 （３） スペキュラー極大点が存在するポリゴンについ
て、フォンシェーディングを実行するステップ。 - 【請求項２】下記のステップを含むポリゴンシェーディ
ング方法。 （１） ポリゴン上に、スペキュラーの極大点が存在す
るか否かを判別するステップ。 （２） スペキュラーの極大点が存在しないポリゴンに
ついて、グーローシェーディングを実行するステップ。 （３） スペキュラーの極大点が存在するポリゴンを複
数の小ポリゴンに分割するステップ。 （４） 分割された小ポリゴンについて、再びスペキュ
ラーの極大点が存在するか否かを判別するステップ。 （５） スペキュラー極大点が存在しない小ポリゴンに
ついて、グーローシェーディングを実行するステップ。 （６） スペキュラー極大点が存在する小ポリゴンにつ
いて、フォンシェーディングを実行するステップ。 - 【請求項３】スペキュラー極大点が存在するポリゴンの
分割と、その分割されたポリゴンのスペキュラーの極大
点の有無のチェックと、スペキュラーの極大点のないポ
リゴンのグーローシェーディングが複数回繰り返して実
行され、最終回に於いてはスペキュラーの極大点のある
ポリゴンにフォンシェーディングが施される請求項２に
記載のポリゴンシェーディング方法。 - 【請求項４】スペキュラーの極大点が存在するポリゴン
の分割と、その分割されたポリゴンのスペキュラーの極
大点の有無のチェックと、スペキュラーの極大点のない
ポリゴンのグーローシェーディングが複数回繰り返して
実行され、分割されたポリゴンの大きさが一定限度以下
となったときは、スペキュラーの極大点があってもその
存在が無視される、請求項１ないし３の何れか一に記載
のポリゴンシェーディング方法。 - 【請求項５】ポリゴン上に存在するスペキュラーの極大
点の位置が、ポリゴンの中心部でない場合には、そのス
ペキュラーの極大点の存在は無視される、請求項１ない
し６の何れか一に記載のポリゴンシェーディング方法。 - 【請求項６】ポリゴンの各頂点に於ける法線ベクトルの
方向と光源ベクトルの方向を比較解析して、そのポリゴ
ン上にスペキュラーの極大点が存在するか否かを判別す
る、請求項１ないし４の何れか一に記載のポリゴンシェ
ーディング方法。 - 【請求項７】ポリゴンで近似される曲面上の点Ａ及びＢ
を結ぶ測地線ＡＢが、ポリゴンの一稜線ＡＢにより置換
されるとき、少なくとも一本の稜線ＡＢに就いて、その
測地線ＡＢと、その曲率中心ＯABとにより定まる平面Ｐ
ABに於いて、稜線ＡＢと、光源の平面ＰABへの正投影点
ＦABと曲率中心ＯABとを結ぶ線分ＦABＯABとが、頂点Ａ
及びＢの間に交点を有するときは、そのポリゴン上にス
ペキュラーの極大点が存在するものとし、複数の測地線
の何れに就いても然らざるときは、そのポリゴン上にス
ペキュラーの極大点は存在しないものとする、請求項６
に記載のポリゴンシェーディング方法。 - 【請求項８】コンピューターグラフィック装置のジオメ
トリーエンジンとレンダリングエンジンの間に設けら
れ、ジオメトリーエンジンから送られたポリゴンデータ
を解析し、当該ポリゴン内にスペキュラーの極大点が存
在するか否かを判別し、スペキュラーの極大点が認めら
れないときはレンダリングエンジンにグーローシェーデ
ィングを行わせ、然らざるときは、フォンシェーディン
グを行わせる、上記請求項１ないし６の何れか一に記載
のポリゴンシェーディイング方法の実施に用いられるポ
リゴン選別回路を具備したコンピューターグラフィック
装置。 - 【請求項９】ジオメトリーエンジンとレンダリングエン
ジンの間に設けられ、ジオメトリーエンジンから送られ
たポリゴンデータを解析し、当該ポリゴンの大きさと、
そのポリゴン内にスペキュラーの極大点が存在するか否
かを判別し、一定限度以下の小さいポリゴン及びスペキ
ュラーの極大点が認められないポリゴンに就いては、そ
のポリゴンデータをレンダリングエンジンに供給してグ
ーローシェーディングを行わせ、然らざるときは、ＣＰ
Ｕに指令して当該ポリゴンの分割を行わせ、その分割さ
れたポリゴンのデータを再度ジオメトリーエンジンに供
給させる、上記請求項１ないし６の何れか一に記載のポ
リゴンシェーディイング方法の実施に用いられるポリゴ
ン選別回路を具備したコンピューターグラフィック装
置。 - 【請求項１０】ジオメトリーエンジンとレンダリングエ
ンジンの間に設けられ、ジオメトリーエンジンから送ら
れたポリゴンデータを解析し、当該ポリゴンの大きさ
と、そのポリゴン内にスペキュラーの極大点が存在する
か否かを判別し、スペキュラーの極大点が認められない
ポリゴンに就いては、そのポリゴンデータをレンダリン
グエンジンに供給してグーローシェーディングを行わせ
ると共に、一定限度以下の小さいポリゴンに就いてはそ
のポリゴンデータをレンダリングエンジンに供給してフ
ォンシェーディングを行わせ、一定限度以上の大きいポ
リゴンであってスペキュラーの極大点を有するものに就
いては、ＣＰＵに指令して当該ポリゴンの分割を行わ
せ、その分割されたポリゴンのデータを再度ジオメトリ
ーエンジンに供給させる、上記請求項１ないし６の何れ
か一に記載のポリゴンシェーディイング方法の実施に用
いられるポリゴン選別回路を具備したコンピューターグ
ラフィック装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22933497A JPH1166344A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | ポリゴンシェーディング方法及びその方法の実施に用いられる装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22933497A JPH1166344A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | ポリゴンシェーディング方法及びその方法の実施に用いられる装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1166344A true JPH1166344A (ja) | 1999-03-09 |
Family
ID=16890535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22933497A Pending JPH1166344A (ja) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | ポリゴンシェーディング方法及びその方法の実施に用いられる装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1166344A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7379618B2 (en) | 2005-01-19 | 2008-05-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image conversion method, texture mapping method, image conversion device, server-client system, and image conversion program |
| CN112041894A (zh) * | 2018-04-16 | 2020-12-04 | 辉达公司 | 渲染期间提高涉及水面的场景的真实感 |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP22933497A patent/JPH1166344A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7379618B2 (en) | 2005-01-19 | 2008-05-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image conversion method, texture mapping method, image conversion device, server-client system, and image conversion program |
| CN112041894A (zh) * | 2018-04-16 | 2020-12-04 | 辉达公司 | 渲染期间提高涉及水面的场景的真实感 |
| CN112041894B (zh) * | 2018-04-16 | 2024-03-22 | 辉达公司 | 渲染期间提高涉及水面的场景的真实感 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Effective date: 20060610 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Effective date: 20060731 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060803 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060920 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061109 |