JPH1173524A - レンダリング手法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】コンピュータグラフィックスのポリゴンレンダ
リングの描画コストを削減して、高精度のレンダリング
を行うレンダリング手法を提供する。 【解決手段】光源データが処理対象とするポリゴンに及
ぼす光源エネルギーの演算を行う光源エネルギー演算ス
テップと、前記ポリゴンの面積を算出する面積演算ステ
ップと、前記ポリゴンの面積を面積しきい値と比較する
面積判定ステップと、前記ポリゴンの光源エネルギーを
エネルギーしきい値と比較する光源エネルギー判定ステ
ップと、前記面積判定ステップおよび光源エネルギー判
定ステップの比較演算結果に応じて選択される低精度レ
ンダリングおよび高精度レンダリングステップとを含
む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータグ
ラフィックスにおいて、物体の塗りつぶし処理であるレ
ンダリング手法に関し、とくにレンダリング処理のフロ
ー制御手法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年コンピュータグラフィックスは、ゲ
ーム・エンターテーメントなどの分野を中心に進化を続
けている。特にポリゴンとよばれる多角形で物体を表示
する３次元グラフィックスが多く利用されている。画像
処理に使用されるプロセッサの能力の向上から処理描画
に扱えるポリゴン数は日々増加し、より多くの物体、よ
り複雑な物体を表示することが可能になってきている。

【０００３】さらに物体を形成する個々のポリゴンを塗
りつぶすレンダリング処理としては、塗りつぶしを行う
ポリゴンに対して１色の代表色のみで塗りつぶすフラッ
トシェーデイングや、より高精度な画質を得るためにポ
リゴンの色情報を内部で補間生成し、複数の色を使って
ポリゴンの塗りつぶし処理をおこなうグーロシェーデイ
ング、といった画像の塗りつぶし処理の方法であるレン
ダリング手法が利用されている。特にグーロシェーデイ
ングの詳細なアルゴリズムは、中嶋正之監修オーム社 3
次元ＣＧpp22-23および、山岡 祥 森北出版TurboCによ
る３Ｄグラフィックスpp364-366に示されているとおり
である。

【０００４】また詳細な画像レンダリングを実行する方
法としてテクスチャーマッピングと呼ばれる手法も利用
されている。この方法によれば、ポリゴン表面の詳細な
画像パターンをテクスチャと呼ぶ２次元画像データを貼
り付けることで、より高精度な画像を得ることができ
る。テクスチャマッピングに関しては、中嶋正之監修オ
ーム社 3次元ＣＧpp24-25に示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来技
術におけるレンダリング手法において、フラットシェー
デイングでは少ない演算コストで描画を行えるというメ
リットがある反面、ポリゴン面が代表色１色で決まって
しまうため得られる画質の精度は低くなるというデメリ
ットがある。

【０００６】一方グーロシェーデイングは、ポリゴン面
の塗りつぶし色を色補間によって生成することで、フラ
ットシェーデイングに比して高精度な画質を得ることが
できるが、この補間処理による演算コストはフラットシ
ェーデイングのそれと比較して大きく、ゲームなどにお
けるリアルタイム動画生成などを行う場合、単位時間内
の演算処理量が一定であれば描画可能なポリゴン量が減
少し、リアルタイムに描画可能なポリゴンで生成される
物体の描画量が少なくなってしまうといった問題点を有
していた。

【０００７】そのため、描画可能なポリゴン数を確保す
るため、演算コストを削減しつつ、画像の精度をあげ画
質の向上を確保することが要求されている。したがっ
て、この発明の目的は、コストを増加することなく高精
度な画質を得ることができ、描画可能なポリゴン数を増
加することが可能なレンダリング手法を提供することで
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１記載のレンダリ
ング手法は、物体を構成するポリゴンの座標データを入
力する座標データ入力ステップと、ポリゴンに与えられ
る色情報を入力する色データ入力ステップと、物体に照
射される光源データを入力する光源データ入力ステップ
と、座標データ入力ステップで入力される座標データの
３次元座標変換の演算を行う座標演算ステップと、光源
データ入力ステップで入力される光源データが処理対象
とするポリゴンに及ぼす光源エネルギーの演算を行う光
源エネルギー演算ステップと、座標演算ステップの３次
元座標変換の座標変換結果を入力してポリゴンの面積を
算出する面積演算ステップと、この面積演算ステップで
算出される面積を入力として所定の面積しきい値と面積
値間の比較演算を実行する面積判定ステップと、この面
積判定ステップの比較演算結果が、所定の面積しきい値
以上である場合に光源エネルギー演算ステップで算出さ
れる光源エネルギーを入力して所定のエネルギーしきい
値と光源エネルギー間の比較演算を実行する光源エネル
ギー判定ステップと、面積判定ステップの比較演算結果
が所定の面積しきい値以下である場合および光源エネル
ギー判定ステップでの比較演算結果が所定のエネルギー
しきい値以下である場合に塗りつぶしの対象となるポリ
ゴンに対して低精度なレンダリング処理を実行する低精
度レンダリングステップと、光源エネルギー判定ステッ
プの比較演算結果が所定のしきい値以上である場合に塗
りつぶしの対象となるポリゴンに対して高精度なレンダ
リング処理を実行する高精度レンダリングステップとを
含み、低精度レンダリングステップおよび高精度レンダ
リングステップにおいて使用する色の元情報を前記色デ
ータ入力ステップより供給しているものである。

【０００９】請求項１記載のレンダリング手法によれ
ば、ポリゴンの面積、光源および彩度の影響度によって
レンダリングの精度を制御することにより、レンダリン
グにかかるコストを不必要に増加させることなく、高精
度な画質を得ることができ、コスト削減によって得られ
た演算量は描画ポリゴンの増加ひいては、表示物体の増
加にまわすことができる。

【００１０】請求項２記載のレンダリング手法は、物体
を構成するポリゴンの座標データを入力する座標データ
入力ステップと、ポリゴンに与えられる色情報を入力す
る色データ入力ステップと、座標データ入力ステップで
入力される座標データの３次元座標変換の演算を行う座
標演算ステップと、座標演算ステップの３次元座標変換
の座標変換結果を入力してポリゴンの面積を算出する面
積演算ステップと、この面積演算ステップで算出される
面積を入力として所定の面積しきい値と面積値間の比較
演算を実行する面積判定ステップと、この面積判定ステ
ップの比較演算結果が所定の面積しきい値以下である場
合に塗りつぶしの対象となるポリゴンに対して低精度な
レンダリング処理を実行する低精度レンダリングステッ
プと、面積判定ステップの比較演算結果が、所定の面積
しきい値以上である場合に塗りつぶしの対象となるポリ
ゴンに対して高精度なレンダリング処理を実行する高精
度レンダリングステップとを含み、低精度レンダリング
ステップおよび高精度レンダリングステップにおいて使
用する色の元情報は前記色データ入力ステップより供給
しているものである。

【００１１】請求項２記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項３記載のレン
ダリング手法は、ポリゴンに与えられる色情報を入力す
る色データ入力ステップと、物体に照射される光源デー
タを入力する光源データ入力ステップと、光源データ入
力ステップで入力される光源データが処理対象とする前
記ポリゴンに及ぼす光源エネルギーの演算を行う光源エ
ネルギー演算ステップと、光源エネルギー演算ステップ
で算出される光源エネルギーを入力して所定のエネルギ
ーしきい値と光源エネルギー間の比較演算を実行する光
源エネルギー判定ステップと、光源エネルギー判定ステ
ップでの比較演算結果が所定のエネルギーしきい値以下
である場合に塗りつぶしの対象となるポリゴンに対して
低精度なレンダリング処理を実行する低精度レンダリン
グステップと、光源エネルギー判定ステップの比較演算
結果が所定のしきい値以上である場合に塗りつぶしの対
象となるポリゴンに対して高精度なレンダリング処理を
実行する高精度レンダリングステップとを含み、低精度
レンダリングステップおよび高精度レンダリングステッ
プにおいて使用する色の元情報は前記色データ入力ステ
ップより供給しているものである。

【００１２】請求項３記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項４記載のレン
ダリング手法は、請求項１、請求項２または請求項３に
おいて、低精度レンダリングステップが、テクスチャー
データを直接マッピングする処理を実行し、高精度レン
ダリングステップは、テクスチャーデータに対して所定
の補間処理を施した後マッピング処理を実行するもので
ある。

【００１３】請求項４記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果が
ある。請求項５記載のレンダリング手法は、請求項１、
請求項２または請求項３において、低精度レンダリング
ステップが、少なくとも０回以上または所定回数以下の
内挿補間によってポリゴン分割を行って内部ポリゴンを
生成し、その内部ポリゴンに対してレンダリングを行う
ステップであり、高精度レンダリングステップは、所定
回数以上の内挿補間によって、ポリゴン分割を行って内
部ポリゴンを生成し、レンダリングの対象となるポリゴ
ンを複数の内部ポリゴンに分割してレンダリングするス
テップであるものである。

【００１４】請求項５記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１、請求項２または請求項３と同様な効果が
ある。請求項６記載のレンダリング手法は、請求項１ま
たは請求項３において、光源エネルギー演算ステップ
が、処理の対象となるポリゴンの法線ベクトルと光源か
らの光源ベクトルとの余弦量を計算するものであり、光
源エネルギー判定ステップは、前記余弦量および前記ポ
リゴンの代表色の色彩度も含めて所定のエネルギーしき
い値以下であるかどうかの比較演算を実行するものであ
る。

【００１５】請求項６記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１または請求項３と同様な効果がある。請求
項７記載のレンダリング手法は、物体を構成するポリゴ
ンの座標データを入力する座標データ入力ステップと、
ポリゴンに与えられる色情報を入力する色データ入力ス
テップと、物体に照射される光源データを入力する光源
データ入力ステップと、座標データ入力ステップで入力
される座標データの３次元座標変換の演算を行う座標演
算ステップと、光源データ入力ステップで入力される光
源データが処理対象とするポリゴンに及ぼす光源エネル
ギーの演算を行う光源エネルギー演算ステップと、座標
演算ステップの３次元座標変換の座標変換結果を入力と
してポリゴンの面積を算出する面積演算ステップと、こ
の面積演算ステップで算出される面積を入力してポリゴ
ンの分割数を算出する分割数決定ステップと、分割数を
入力してポリゴンの分割補間ならびにポリゴン色データ
入力ステップより入力された色情報の補間処理を行って
内部ポリゴンを生成する分割補間ステップと、この分割
補間ステップで生成された内部ポリゴンに対してレンダ
リングを実行するレンダリングステップとを含み、分割
数決定ステップは、ポリゴンの面積を入力してポリゴン
の分割数を算出する分割数演算ステップと、光源エネル
ギー演算ステップで演算算出される光源エネルギーを入
力して分割数演算ステップで算出された分割数を光源エ
ネルギーに応じて新たに補正演算する分割数補正ステッ
プとを有するものである。

【００１６】請求項７記載のレンダリング手法によれ
ば、ポリゴン毎にポリゴン面積に比例してポリゴン分割
をしてレンダリング処理を施し、ポリゴンに影響を及ぼ
す光源エネルギー反映量は同エネルギー量に反比例して
ポリゴン分割量を補正することで、面積に比例して高精
度なレンダリングを実行させることができ、視覚に影響
の少ない小面積ポリゴンに対しては、低精度なレンダリ
ングをして演算コストを削減し、視覚に影響の大きい大
面積ポリゴンのみに、高精度レンダリングを実行して高
画質を得ることができ、光源エネルギー量の少ない暗い
領域になるポリゴンでは、分割量を削減して演算コスト
を削減して、高画質を得ることができる。したがって、
請求項１と同様な効果が得られる。

【００１７】請求項８記載のレンダリング手法は、請求
項７において、レンダリングステップが、テクスチャー
データを分割数決定ステップの分割量に従って補間生成
してマッピング処理を実行するものである。請求項８記
載のレンダリング手法によれば、請求項７と同様な効果
がある。

【００１８】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）この発明の第１の実施の形態を図
１ないし図３により説明する。図１は、この発明のレン
ダリング手法の動作をあらわしたフローチャートであ
る。図１のＳ１００〜Ｓ１１４は、各々の実行ステップ
をあらわしている。以下図１を用い、そのフローチャー
トにあわせて第１の実施の形態について説明する。

【００１９】描画物体を構成する各ポリゴンの端点座標
の座標データの入力が、座標データ入力ステップで行わ
れ（Ｓ１００）、さらにポリゴンに照射される光源デー
タの入力が光源データ入力ステップで行われる（Ｓ１１
０）。座標データ入力ステップ（Ｓ１００）での座標デ
ータは、座標演算ステップ（Ｓ１０１）に入力され、３
次元の座標変換の演算たとえば各ポリゴンの座標拡大・
回転・移動に伴う座標投影変換を実行する。座標投影変
換は例えば既知であるアフィン変換のアルゴリズム（佐
藤義雄 入門グラフィックス アスキー出版６章pp142-
178 ）を用いて行われる。光源データ入力ステップ（Ｓ
１１０）で入力された光源データは、光源エネルギー演
算ステップ（Ｓ１１１）に入力され、光源からうける各
ポリゴンの光源エネルギーの演算たとえばエネルギー反
映量の計算を行う。

【００２０】光源エネルギー反映量の計算は、各ポリゴ
ンの頂点もしくはポリゴンを代表する法線ベクトルの計
算と、その法線ベクトルと光源からの光線ベクトルの余
弦演算量の大小によって判定され、余弦演算量が大きい
ほど、光源エネルギー反映量が大きいことになり、反対
に余弦演算量が小さいほど光源エネルギー反映量が小さ
いことになる。

【００２１】演算式は例えば式（１）、 Ｅ＝Ｉcos θ …（１） で示すことができる。Ｅは光源エネルギー反映量、Ｉは
光源のエネルギー量を示し、光源の強さを示す。θはポ
リゴンの法線ベクトルと光源からの光線ベクトルとがな
す角度を示す。

【００２２】座標演算ステップ（Ｓ１０１）の座標演算
結果に対して、座標変換後のポリゴンの面積を面積演算
ステップ（Ｓ１０２）で実行する。面積判定ステップ
（Ｓ１０３）は、面積演算ステップ（Ｓ１０２）で算出
された１ポリゴンの面積を所定の値からなる面積しきい
値と比較し、ポリゴン面積値が面積しきい値以下の場合
は低精度レンダリング実行ステップ（Ｓ１１４）を実行
し、ポリゴン面積値が面積しきい値以上の場合は光源エ
ネルギー判定ステップ（Ｓ１１２）に処理を進める。

【００２３】光源エネルギー判定ステップ（Ｓ１１２）
は光源エネルギー演算ステップ（Ｓ１１１）の演算結果
である光源からうけるポリゴンの光源エネルギー反映量
を入力とし、所定のエネルギーしきい値との間で比較演
算を行う。その結果、エネルギーしきい値が光源エネル
ギー反映量より低い場合は低精度レンダリング処理ステ
ップ（Ｓ１１４）を選択してレンダリング処理を行う。
レンダリングに使用される色の元情報すなわちポリゴン
に与えられる色情報はポリゴン色データ入力ステップ
（Ｓ１０４）より供給される。

【００２４】一方、エネルギーしきい値が光源エネルギ
ー反映量より高い場合は、高精度レンダリング処理ステ
ップ（Ｓ１１３）を選択してレンダリング処理を実行す
る。低精度レンダリングステップと同様にレンダリング
に使用されるポリゴンの色の元情報はポリゴンの色デー
タ入力ステップ（Ｓ１０４）より供給され、高精度レン
ダリングでは、色情報を補間処理して内部の色情報を生
成したのち色情報でレンダリング処理を実行する。

【００２５】さらに、低精度レンダリングステップ（Ｓ
１１４）ならびに高精度レンダリングステップ（Ｓ１１
３）のレンダリングの詳細な実行例について説明をす
る。低精度レンダリングステップ（Ｓ１１４）では、現
在処理を進めているポリゴンを少なくとも０回以上所定
回数以内の内挿補間による分割を行なってポリゴンを複
数のポリゴンに分割し、その複数のポリゴンに対してレ
ンダリング処理を施す。分割ポリゴンの塗りつぶし色は
処理対象とするポリゴンの端点データの線形補間演算に
より演算して生成する。

【００２６】高精度レンダリングステップ（Ｓ１１３）
では、現在処理を進めているポリゴンに対して少なくと
も所定回数以上の内挿補間による分割を行なってポリゴ
ンを複数のポリゴンに分割し、その複数のポリゴンに対
してレンダリング処理を施す。分割ポリゴンの塗りつぶ
し色情報は処理対象とするポリゴンの端点データの線形
補間演算により演算して生成する。

【００２７】以上のような処理ステップが、物体を構成
するポリゴン１枚毎に繰り返し実行され、すべてのポリ
ゴンに対するレンダリング処理が終了するまで繰り返し
実行される。以上のレンダリング処理をさらに図２を使
って説明する。図２（ａ）は低精度レンダリング処理ス
テップのためのポリゴン分割の様子を示した概念図であ
る。図２（ａ）において、２００は四角形からなるポリ
ゴン、２０１、２０２、２０３、２０４はポリゴン２０
０を構成する四角形の頂点である。ポリゴン２００をレ
ンダリングするに当たって、頂点２０１、頂点２０２、
頂点２０３、頂点２０４に与えられている色情報を用い
てポリゴン２００を塗りつぶす。

【００２８】図２（ｂ）は高精度レンダリング処理ステ
ップのためのポリゴン分割の様子を示した概念図であ
る。図２（ｂ）において、頂点２０１、頂点２０２、頂
点２０３、頂点２０４は図２（ａ）と同様のものを現し
ている。２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃは、ポリゴン２
００を横に４分割するための横分割稜線、２０６ａ、２
０６ｂ、２０６ｃは、ポリゴン２００を縦に４分割する
ための縦分割稜線、２０７は横分割稜線２０５と、縦分
割稜線２０６によってポリゴン２００を１６分割した分
割ポリゴンの１つを示したものである。

【００２９】高精度レンダリングにおいては、ポリゴン
２００を複数の分割ポリゴン２０７の領域に分割処理す
る。すなわち頂点２０１と頂点２０２間の補間処理と頂
点２０３と頂点２０４間の補間処理を実行し、縦分割稜
線２０６ａ、２０６ｂ、２０６ｃを生成し、同様にして
頂点２０１と頂点２０４間の線形補間と頂点２０２と頂
点２０３間の補間処理を実行することで横分割稜線２０
５ａ、２０５ｂ、２０５ｃを生成し、縦分割稜線２０６
ａ、２０６ｂ、２０６ｃならびに横分割稜線２０５ａ、
２０５ｂ、２０５ｃを用いて縦横４分割、総計１６分割
の分割ポリゴン２０７を生成する。

【００３０】その分割ポリゴン２０７の頂点に新たに演
算生成された色情報にしたがって分割ポリゴン２０７に
対する色塗りつぶしが実行され、残りの分割ポリゴン２
０７のすべてに対して同様のレンダリング処理が実行さ
れることで、ポリゴン２００全体に対して色塗りつぶし
が完了する。さらに、上記の補間処理の具体例として任
意の頂点の値を算出する方法を図３を用いて説明する。
図３は任意頂点を既存頂点から線形補間で算出する例を
示した図である。これにより分割するポリゴンの任意頂
点における色情報および光源エネルギー反映量の演算に
利用する任意頂点の法線ベクトルを演算することができ
る。

【００３１】図３において、３００は描画対象の１つの
四角形ポリゴン、３０１はポリゴン３００を構成する四
角形を構成する頂点Ｐ１、３０２はポリゴン３００を構
成する四角形を構成する頂点Ｐ２、３０３はポリゴン３
００を構成する四角形を構成する頂点Ｐ３、３０４はポ
リゴン３００を構成する四角形を構成する頂点Ｐ４、３
０５は頂点３０２と頂点３０３で構成される辺上に生成
される任意頂点である。

【００３２】さらに、頂点３０１、頂点３０２、頂点３
０３、頂点３０４には座標データとともに色情報が保持
されている。色情報は通常ＲＧＢの３原色の値で与えら
れる。このような図３において、任意頂点３０５におけ
る色情報を生成するためには、頂点３０２と任意頂点３
０５および頂点３０３と任意頂点３０５の間の比例配分
によって求めることができる。

【００３３】任意頂点３０５における色情報は、｜Ｐ３
−ＰＡ｜と｜ＰＡ―Ｐ２｜の距離の比例配分によって求
めることができる。ＰＡは任意頂点３０５を代表する変
数Ｐ２は頂点３０２を代表する変数、Ｐ３は頂点３０３
を代表する変数である。さらに頂点３０２の色情報をＣ
２、頂点３０３の色情報をＣ３とすると、任意頂点３０
５の色情報Ｃａを生成するには以下の式（２）を用いて
生成することができる。

【００３４】 Ｃa = ｛ (PA-P2)/(P3-P2)｝× (C3-C2) + C2 …（２） 任意頂点３０５の法線ベクトルＮａを生成するには式
（２）と同様な演算方法を用い、つぎの式（３）によっ
て算出することができる。 Ｎa = ｛ (PA-P2)/(P3-P2)｝× (N3-N2) + N2 …（３） Ｎ２は頂点３０２の法線ベクトル情報、Ｎ３は頂点３０
３の法線ベクトル情報である。

【００３５】以上、図１、図２、図３を用いて第１の実
施の形態のレンダリング方法について説明した。第１の
実施の形態のレンダリング手法により、ポリゴン毎にポ
リゴン面積およびポリゴンに影響される光源エネルギー
量があらかじめ定められた所定のしきい値との間の大小
関係によって、ポリゴンをあらかじめ定められた所定の
分割数以下の分割ポリゴンに分割してレンダリング処理
を実行する低精度レンダリング処理と、同様にあらかじ
め定められた所定の分割数以上の分割ポリゴンに分割し
てレンダリング処理を実行する高精度レンダリング処理
に処理ステップを選択して振り分けることで、画像上一
定の精度を必要としない所定面積しきい値以下のポリゴ
ン対しては低精度レンダリングを施し、反面一定の精度
を必要とする所定面積しきい値以上のポリゴンに対して
高精度レンダリング処理を施し、さらに光源エネルギー
をもポリゴンに反映して彩度の低い色で代表されるポリ
ゴンに対しては、面積しきい値が所定のしきい値以下の
目立たないポリゴンに割り振ってレンダリング処理を行
うことで、全ポリゴンに対して一律に低精度なレンダリ
ング処理をおこなうことによって画質の低下を起こすこ
とがなく、またすべてのポリゴンに対して一律に高精度
なレンダリング処理をおこなうことによって必要以上の
レンダリング精度を必要とするようなことがなく、この
ため演算コストを犠牲にすることなく、ポリゴンレンダ
リングの精度を確保してレンダリングを実行させること
が可能となる。

【００３６】なお、第１の実施の形態のポリゴンは四角
形を用いて説明したが、ポリゴンを形成可能な多角形で
あれば、数は問わない。また、第１の実施の形態では４
本の横分割稜線２０５と、４本の縦分割稜線２０６で１
６個の分割ポリゴンに分割し、各ポリゴン例えば、分割
ポリゴン２０７を構成する４つの頂点に割り当てられた
色情報を用いて分割ポリゴン２０７を塗りつぶす例を示
したが、この分割数は所定回数であれば、何分割であっ
てもよい。

【００３７】さらに、第１の実施の形態では、ポリゴン
の面積とポリゴンに影響する光源エネルギー量の両者か
ら低精度または高精度のレンダリング処理を選択的に実
行させているが、これがポリゴンの面積またはポリゴン
に影響する光源エネルギー量のどちらか一方のみによっ
て低精度または高精度のレンダリング処理を選択的に実
行させる方式であってもよい。

【００３８】また、第１の実施の形態では、光源エネル
ギー判定ステップにおいて光源エネルギーを基準に処理
の判定を行ってレンダリングを実行していたが、この判
定基準に使用されるのは光源エネルギーのみではなく、
処理対象となるポリゴンの代表色の色彩度情報を判定の
対象として追加し、光源エネルギーが所定しきい値以上
であり、さらに色彩度が所定の彩度値より明るい値を示
した場合は、所定しきい値以上であるとの判定結果を出
力して高精度レンダリングを実行する。

【００３９】また光源エネルギーが所定しきい値以上で
あっても、色彩度が所定の彩度値より暗い値を示した場
合は、所定しきい値以下であるとの判定結果を出力して
低精度レンダリングを実行するといった制御方式であっ
てもよい。さらに、第１の実施の形態では、内部ポリゴ
ンの生成のための演算を線形的な補間演算によって行な
ったが、非線形的な演算方法を用いて補間演算し生成す
るものであってもよい。

【００４０】また第１の実施の形態でのレンダリングは
ポリゴンに与えられた色情報でポリゴン面を塗りつぶす
場合を説明したが、これがテクスチャデータなどのデー
タでポリゴン面の塗りつぶしを行う方法であってもよ
い。すなわち、低精度レンダリングステップは、テクス
チャーデータを直接マッピングする処理を実行し、高精
度レンダリングステップは、テクスチャーデータに対し
て所定の補間処理を施した後マッピング処理を実行する
ことが可能である。

【００４１】（第２の実施の形態）この発明の第２の実
施の形態を図４により説明する。図４は、第２の実施の
形態について説明したフローチャートである。図４にお
いて、ステップS100,S101,S102,S104,S110,S111 は図１
における動作フローと同様のものである。図１のフロー
と異なる点は、面積演算ステップＳ１０２以降の処理で
ある。面積演算ステップＳ１０２までは第１の実施の形
態で説明したステップと同様である。面積演算ステップ
Ｓ１０２で演算されたポリゴンの面積算出結果は、分割
数決定ステップＳ２００に入力される。分割数決定ステ
ップＳ２００は、分割数演算ステップＳ２０１と、分割
数補正ステップＳ２０２で構成される。

【００４２】面積算出結果は、分割数演算ステップＳ２
０１に入力され、面積値から所定の分割数を算出する。
演算された分割数は分割数補正ステップＳ２０２に入力
される。さらに分割数補正ステップＳ２０２には光源エ
ネルギー演算ステップＳ１１１で演算された光源エネル
ギーが入力され、この光源エネルギーが所定のエネルギ
ー量より少ない場合は、所定量より少ない量にあわせて
分割数演算ステップＳ２０１で決定された分割数の値を
縮小方向に補正する。この結果得られた分割数は分割補
間ステップＳ２０３に入力され、ポリゴンの分割補間な
らびにポリゴン色データ入力ステップＳ１０４より入力
された色情報の補間処理を行い、ポリゴンの分割をして
内部ポリゴンの生成が行われる。この内部ポリゴンの生
成方法は第１の実施の形態において図２ならびに図３を
用いておこなった実行方式と同様の方法で行われる。ま
たこの分割で生成された分割ポリゴンの座標値および色
情報はレンダリングステップＳ２０４に入力されレンダ
リング処理が実行される。

【００４３】これらの一連の処理を個々のポリゴンに対
して実行し、全ポリゴンに対する処理が終了するまで実
行する。以上のようなレンダリング手法により、ポリゴ
ン毎にポリゴン面積に比例してポリゴン分割をしてレン
ダリング処理を施し、ポリゴンに影響を及ぼす光源エネ
ルギー反映量は同エネルギー量に反比例してポリゴン分
割量を補正することで、面積に比例して高精度なレンダ
リングを実行させることができ、視覚に影響の少ない小
面積ポリゴンに対しては、低精度なレンダリングをして
演算コストを削減し、視覚に影響の大きい大面積ポリゴ
ンのみに、高精度レンダリングを実行して高画質を得る
ことができ、光源エネルギー量の少ない暗い領域になる
ポリゴンでは、分割量を削減して演算コストを削減し
て、高画質を得ることができる。

【００４４】なお、第２の実施の形態のポリゴンは第１
の実施の形態と同様であるため、四角形を用いて説明し
たが、ポリゴンを形成可能な多角形であれば、数は問わ
ない。同様に、４本の横分割稜線２０５と、４本の縦分
割稜線２０６で１６個の分割ポリゴンに分割し、各ポリ
ゴン例えば、分割ポリゴン２０７を構成する４つの頂点
に割り当てられた色情報を用いて分割ポリゴン２０７を
塗りつぶす例を示したが、この分割数は所定回数であれ
ば、何分割であってもよい。

【００４５】また同様に、ポリゴンの面積とポリゴンに
影響する光源エネルギー量の両者からレンダリング処理
の精度を選択的に実行させているが、これがポリゴンの
面積またはポリゴンに影響する光源エネルギー量のどち
らか一方のみによってレンダリング処理の精度を選択的
に実行させる方式であってもよい。さらに同様に、内部
ポリゴンの生成のための演算を線形的な補間演算によっ
ておこなったが、非線形的な演算方法を用いて補間演算
生成するものであってもよい。

【００４６】また第２の実施の形態でのレンダリングは
ポリゴンに与えられた色情報でポリゴン面を塗りつぶす
場合を説明したが、これがテクスチャデータなどのデー
タでポリゴン面の塗りつぶしを行う方法であってもよ
い。すなわち、レンダリングステップは、テクスチャー
データを分割数決定ステップの分割量に従って補間生成
してマッピング処理を実行する。

【００４７】（第３の実施の形態）この発明の第３の実
施の形態を図５により説明する。第３の実施の形態にお
いて、レンダリングの制御は第１の実施の形態または第
２の実施の形態と同様のものである。第１の実施の形態
および第２の実施の形態と異なる点は、レンダリングス
テップの制御が異なることである。以下図５を用いて第
３の実施の形態のレンダリングステップの制御について
説明する。図５は図２（ｂ）の高精度レンダリングのた
めの内部ポリゴンの生成の概念を示した図と同じであ
る。図２（ｂ）と異なる点は、横分割稜線２０５ｂと縦
分割稜線２０６ｂからなる交点と頂点２０１を対角線と
する内部ポリゴン（斜線で図示）を、ポリゴン２００の
内部ポリゴンを生成した場合と同様に、横分割稜線２１
０ａ〜２１０ｂ、縦分割稜線２１１ａ〜２１１ｂにより
さらなる内部ポリゴンに分割した点である。

【００４８】ポリゴン２００を生成する頂点２０１、頂
点２０２、頂点２０３、頂点２０４の４つの頂点に割り
当てられた光源エネルギーの中で、頂点２０１があらか
じめ定めた光源しきい値を大きく上回った場合に、その
頂点２０１を含んで分割された内部ポリゴンの内部を横
分割稜線２１０ａ，２１０ｂ、縦分割稜線２１１ａ，２
１１ｂによりさらなる内部ポリゴンの分割を行うこと
で、ポリゴン２００に対して光源エネルギーの反映量に
偏りがある場合に、その偏りの量を反映してさらに高精
度なレンダリングを実行させることが可能になる。

【００４９】なお、第３の実施の形態では、四角形のポ
リゴンの１頂点に光源エネルギーの偏りがあった場合の
制御を例に説明をしたが、ポリゴンを構成する複数の頂
点を含む内部ポリゴンにおいてさらなる分割処理を実行
してもよい。図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図
６（ｄ）にその形態を示した。図６（ａ）は頂点の１個
所が極端に大きな値を持っている場合を示している。図
６（ｂ）は頂点の２個所が極端に大きな値を持っている
場合を示している。図６（ｃ）は頂点の３個所が極端に
大きな値を持っている場合を示している。図６（ｄ）は
頂点の４個所すべてが極端に大きな値を持っている場合
を示している。

【００５０】図６（ａ）、図６（ｂ）、図６（ｃ）、図
６（ｄ）の斜線領域４００が、内部ポリゴンに対してさ
らに複数の内部ポリゴンを生成する領域を示している。
なお実施の形態のポリゴンは四角形を用いて説明した
が、ポリゴンを形成可能な多角形であれば、数は問わな
い。

【００５１】

【発明の効果】請求項１記載のレンダリング手法によれ
ば、ポリゴンの面積、光源および彩度の影響度によって
レンダリングの精度を制御することにより、レンダリン
グにかかるコストを不必要に増加させることなく、高精
度な画質を得ることができ、コスト削減によって得られ
た演算量は描画ポリゴンの増加ひいては、表示物体の増
加にまわすことができる。

【００５２】請求項２記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項３記載のレン
ダリング手法によれば、請求項１と同様な効果がある。
請求項４記載のレンダリング手法によれば、請求項１、
請求項２または請求項３と同様な効果がある。請求項５
記載のレンダリング手法によれば、請求項１、請求項２
または請求項３と同様な効果がある。

【００５３】請求項６記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項１または請求項３と同様な効果がある。請求
項７記載のレンダリング手法によれば、ポリゴン毎にポ
リゴン面積に比例してポリゴン分割をしてレンダリング
処理を施し、ポリゴンに影響を及ぼす光源エネルギー反
映量は同エネルギー量に反比例してポリゴン分割量を補
正することで、面積に比例して高精度なレンダリングを
実行させることができ、視覚に影響の少ない小面積ポリ
ゴンに対しては、低精度なレンダリングをして演算コス
トを削減し、視覚に影響の大きい大面積ポリゴンのみ
に、高精度レンダリングを実行して高画質を得ることが
でき、光源エネルギー量の少ない暗い領域になるポリゴ
ンでは、分割量を削減して演算コストを削減して、高画
質を得ることができる。したがって、請求項１と同様な
効果が得られる。

【００５４】請求項８記載のレンダリング手法によれ
ば、請求項７と同様な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態によるレンダリン
グ手法を示すフローチャートである。

【図２】（ａ）は低精度レンダリングを示す概念図、
（ｂ）は高精度レンダリングを実行する線形補間の様子
を示す概念図である。

【図３】高精度レンダリングの内部ポリゴンの頂点算出
の概念図である。

【図４】第２の実施の形態によるレンダリング手法を示
すフローチャートである。

【図５】第３の実施の形態による内部ポリゴンをさらに
分割した説明図である。

【図６】内部ポリゴンをさらに内部ポリゴンに分割する
領域の組み合わせを示した説明図である。

【符号の説明】

Ｓ１００ 座標データ入力ステップ Ｓ１０１ 座標演算ステップ Ｓ１０２ 面積演算ステップ Ｓ１０３ 面積判定ステップ Ｓ１０４ 色データ入力ステップ Ｓ１１０ 光源データ入力ステップ Ｓ１１１ 光源エネルギー演算ステップ Ｓ１１２ 光源エネルギー判定ステップ Ｓ１１３ 高精度レンダリングステップ Ｓ１１４ 低精度レンダリングステップ ２００ ポリゴン ２０１ ポリゴン２００を構成する頂点 ２０２ ポリゴン２００を構成する頂点 ２０３ ポリゴン２００を構成する頂点 ２０４ ポリゴン２００を構成する頂点 ２０５ａ ポリゴンを分割する横分割稜線 ２０５ｂ ポリゴンを分割する横分割稜線 ２０５ｃ ポリゴンを分割する横分割稜線 ２０６ａ ポリゴンを分割する縦分割稜線 ２０６ｂ ポリゴンを分割する縦分割稜線 ２０６ｃ ポリゴンを分割する縦分割稜線 ２０７ 内部ポリゴン ２１０ａ 内部ポリゴンを分割する横分割稜線 ２１０ｂ 内部ポリゴンを分割する横分割稜線 ２１１ａ 内部ポリゴンを分割する縦分割稜線 ２１１ｂ 内部ポリゴンを分割する縦分割稜線 ３００ ポリゴン ３０１ ポリゴン３００を構成する頂点 ３０２ ポリゴン３００を構成する頂点 ３０３ ポリゴン３００を構成する頂点 ３０４ ポリゴン３００を構成する頂点 ３０５ 任意頂点 ４００ 内部ポリゴンの再分割領域 Ｓ２００ 分割数決定手段 Ｓ２０１ 分割数演算ステップ Ｓ２０２ 分割数補正ステップ Ｓ２０３ 分割補間ステップ Ｓ２０４ レンダリングステップ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物体を構成するポリゴンの座標データを
   入力する座標データ入力ステップと、前記ポリゴンに与
   えられる色情報を入力する色データ入力ステップと、前
   記物体に照射される光源データを入力する光源データ入
   力ステップと、前記座標データ入力ステップで入力され
   る座標データの３次元座標変換の演算を行う座標演算ス
   テップと、前記光源データ入力ステップで入力される光
   源データが処理対象とする前記ポリゴンに及ぼす光源エ
   ネルギーの演算を行う光源エネルギー演算ステップと、
   前記座標演算ステップの３次元座標変換の座標変換結果
   を入力してポリゴンの面積を算出する面積演算ステップ
   と、この面積演算ステップで算出される面積を入力とし
   て所定の面積しきい値と前記面積値間の比較演算を実行
   する面積判定ステップと、この面積判定ステップの比較
   演算結果が、所定の面積しきい値以上である場合に前記
   光源エネルギー演算ステップで算出される光源エネルギ
   ーを入力して所定のエネルギーしきい値と前記光源エネ
   ルギー間の比較演算を実行する光源エネルギー判定ステ
   ップと、前記面積判定ステップの比較演算結果が所定の
   面積しきい値以下である場合および前記光源エネルギー
   判定ステップでの比較演算結果が所定のエネルギーしき
   い値以下である場合に塗りつぶしの対象となるポリゴン
   に対して低精度なレンダリング処理を実行する低精度レ
   ンダリングステップと、前記光源エネルギー判定ステッ
   プの比較演算結果が所定のしきい値以上である場合に塗
   りつぶしの対象となるポリゴンに対して高精度なレンダ
   リング処理を実行する高精度レンダリングステップとを
   含み、前記低精度レンダリングステップおよび前記高精
   度レンダリングステップにおいて使用する色の元情報は
   前記色データ入力ステップより供給しているレンダリン
   グ手法。
2. 【請求項２】 物体を構成するポリゴンの座標データを
   入力する座標データ入力ステップと、前記ポリゴンに与
   えられる色情報を入力する色データ入力ステップと、前
   記座標データ入力ステップで入力される座標データの３
   次元座標変換の演算を行う座標演算ステップと、前記座
   標演算ステップの３次元座標変換の座標変換結果を入力
   してポリゴンの面積を算出する面積演算ステップと、こ
   の面積演算ステップで算出される面積を入力として所定
   の面積しきい値と前記面積値間の比較演算を実行する面
   積判定ステップと、この面積判定ステップの比較演算結
   果が所定の面積しきい値以下である場合に塗りつぶしの
   対象となるポリゴンに対して低精度なレンダリング処理
   を実行する低精度レンダリングステップと、前記面積判
   定ステップの比較演算結果が、所定の面積しきい値以上
   である場合に塗りつぶしの対象となるポリゴンに対して
   高精度なレンダリング処理を実行する高精度レンダリン
   グステップとを含み、前記低精度レンダリングステップ
   および前記高精度レンダリングステップにおいて使用す
   る色の元情報は前記色データ入力ステップより供給して
   いるレンダリング手法。
3. 【請求項３】 前記ポリゴンに与えられる色情報を入力
   する色データ入力ステップと、前記物体に照射される光
   源データを入力する光源データ入力ステップと、前記光
   源データ入力ステップで入力される光源データが処理対
   象とする前記ポリゴンに及ぼす光源エネルギーの演算を
   行う光源エネルギー演算ステップと、前記光源エネルギ
   ー演算ステップで算出される光源エネルギーを入力して
   所定のエネルギーしきい値と前記光源エネルギー間の比
   較演算を実行する光源エネルギー判定ステップと、前記
   光源エネルギー判定ステップでの比較演算結果が所定の
   エネルギーしきい値以下である場合に塗りつぶしの対象
   となるポリゴンに対して低精度なレンダリング処理を実
   行する低精度レンダリングステップと、前記光源エネル
   ギー判定ステップの比較演算結果が所定のしきい値以上
   である場合に塗りつぶしの対象となるポリゴンに対して
   高精度なレンダリング処理を実行する高精度レンダリン
   グステップとを含み、前記低精度レンダリングステップ
   および前記高精度レンダリングステップにおいて使用す
   る色の元情報は前記色データ入力ステップより供給して
   いるレンダリング手法。
4. 【請求項４】 低精度レンダリングステップは、テクス
   チャーデータを直接マッピングする処理を実行し、高精
   度レンダリングステップは、テクスチャーデータに対し
   て所定の補間処理を施した後マッピング処理を実行する
   請求項１、請求項２または請求項３記載のレンダリング
   手法。
5. 【請求項５】 低精度レンダリングステップは、少なく
   とも０回以上または所定回数以下の内挿補間によってポ
   リゴン分割を行って内部ポリゴンを生成し、その内部ポ
   リゴンに対してレンダリングを行うステップであり、高
   精度レンダリングステップは、所定回数以上の内挿補間
   によって、ポリゴン分割を行って内部ポリゴンを生成
   し、レンダリングの対象となるポリゴンを複数の内部ポ
   リゴンに分割してレンダリングするステップである請求
   項１、請求項２または請求項３記載のレンダリング手
   法。
6. 【請求項６】 光源エネルギー演算ステップは、処理の
   対象となるポリゴンの法線ベクトルと光源からの光源ベ
   クトルとの余弦量を計算するものであり、光源エネルギ
   ー判定ステップは、前記余弦量および前記ポリゴンの代
   表色の色彩度も含めて所定のエネルギーしきい値以下で
   あるかどうかの比較演算を実行する請求項１または請求
   項３記載のレンダリング手法。
7. 【請求項７】 物体を構成するポリゴンの座標データを
   入力する座標データ入力ステップと、前記ポリゴンに与
   えられる色情報を入力する色データ入力ステップと、前
   記物体に照射される光源データを入力する光源データ入
   力ステップと、前記座標データ入力ステップで入力され
   る座標データの３次元座標変換の演算を行う座標演算ス
   テップと、前記光源データ入力ステップで入力される光
   源データが処理対象とするポリゴンに及ぼす光源エネル
   ギーの演算を行う光源エネルギー演算ステップと、前記
   座標演算ステップの３次元座標変換の座標変換結果を入
   力としてポリゴンの面積を算出する面積演算ステップ
   と、この面積演算ステップで算出される面積を入力して
   ポリゴンの分割数を算出する分割数決定ステップと、前
   記分割数を入力してポリゴンの分割補間ならびにポリゴ
   ン色データ入力ステップより入力された色情報の補間処
   理を行って内部ポリゴンを生成する分割補間ステップ
   と、この分割補間ステップで生成された内部ポリゴンに
   対してレンダリングを実行するレンダリングステップと
   を含み、前記分割数決定ステップは、前記ポリゴンの面
   積を入力してポリゴンの分割数を算出する分割数演算ス
   テップと、前記光源エネルギー演算ステップで演算算出
   される光源エネルギーを入力して前記分割数演算ステッ
   プで算出された分割数を前記光源エネルギーに応じて新
   たに補正演算する分割数補正ステップとを有するレンダ
   リング手法。
8. 【請求項８】 レンダリングステップは、テクスチャー
   データを分割数決定ステップの分割量に従って補間生成
   してマッピング処理を実行する請求項７記載のレンダリ
   ング手法。