KR0134420B1 - 화상합성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 화상을 합성하는 장치에 관한 것이고, 특히, 물체의 3차원적인 구조에 의거해서 2차원화상을 합성하는 화상합성장치에 관한 것으로서, 처리효율이 좋은 화상합성장치를 제공하는 것을 목적으로한 것이며, 그 구성에 있어서, 모델정보기억부(1)에서는 한 대상물에 대해서 복수의 모델정보 a를 기억하고 있고, 모델정보선택부(3)에서는, 렌더링정보생성부(2)에서 생성되는 렌더링정보 b, 예를들면, 대상물과 시점과의 사이의 거리정보에 의거해서, 모델정보기억부(1)로부터 1개의 모델정보 a를 선택하고, 이 모델정보와 렌더링정보 b를 사용하여 화상합성부(4)에 있어서 2차원화상을 생성하므로서, 렌더링정보 b로부터 얻어지는 화질에 대한 요구에 따라서, 최적한 2차원화상을 효율좋게 합성하는 것이 가능하게 되는 것을 특징으로 한 것이다.

Description

화상합성장치

제1도는 본 발명의 화상합성장치의 제1실시예에 있어서의 구성도.

제2도는 제1실시예에 있어서의 모델정보 a의 예.

제3도는 ①은 제1실시예에 있어서의 모델정보 a-①의 예, ②은 제1실시예에 있어서의 모델정보 a-②의 예.

제4도 ① 및 ③은 제1실시예에 있어서의 모델정보 a-①을 사용해서 합성된 2차원화상의 예, ② 및 ④는 제1실시예에 있어서의 모델정보 a-②를 사용해서 합성된 2차원화상예.

제5도는 제1실시예에 있어서의 위치가 다른 2차원화상의 예.

제6도는 제1실시예에 있어서의 연속적인 움직임이 있는 2차원화상의 예.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 모델정보기억부 2 : 렌더링정보생성부

3 : 모델정보선택부 4 : 화상합성부

a : 모델정보 b : 렌더링정보

c : 2차원화상

본 발명은, 화상을 합성하는 장치에 관한 것으로서, 특히, 물체의 3차원적인 구조에 의거해서 2차원화상을 합성하는 화상합성장치에 관한 것이다.

컴퓨터를 사용해서 물체의 3차원적인 구조로부터 2차원화상을 합성하는, 소위 3차원컴퓨터, 그래픽스(CG)의 기술은, CAD/CAM 등에 있어서의 데이터의 가시화나, 영화 등에 있어서의 영상표현의 방법으로서, 대단히 중요한 기술이다.

종래의 3차원 CG의 기술에 있어서, 컴퓨터, 그래픽스/일본국 미즈카미고오이찌저서 아사쿠라서점출판등에 있는 바와 같이, 보다 화질이 높은 화상을 합성하는 방법이나, 보다 계산량이 적은 방법에 대해서 수 많이 보고되어 있다. 특히 물체의 3차원적인 구조를 나타내는 모델정보의 표현방법이나, 모델정보로부터 2차원화상을 합성하는 방법은 수많이 있으며, 일반적으로 화질이 높은 2차원화상을 얻기 위해서는 계산량이 많아지는 경향이 있다. 이 때문에, 화질에 대한 요구에 따른 방법의 선택이, 처리의 효율을 올리기위하여 중요하나, 종래의 화상합성장치에서는 복수있는 모델정보의 표현방법이나 화상합성의 방법중에서 사용자에 의해서 미리 선택된 하나의 방법에 의해서 화상의 합성을 행하고 있었다.

그러나, 그와 같은 종래의 기술에서는 모델정보로부터 2차원화상을 합성하는 방법은 미리 1종류로 결정되어 있기 때문에, 예를 들면, 계산량이 많은 모델정보를 사용하는 방법으로 결정되어 있는 경우에는, 계산량이 많은 모델정보에 의해서 합성된 2차원화상이, 계산량이 적은 모델정보에 의해서 합성된 2차원화상과 차이가 거의 없는 경우에도, 계산량이 많은 모델정보쪽이 사용되기 때문에, 처리의 효율이 나쁘다고 하는 과제를 가지고 있었다.

본 발명은, 그와 같은 종래의 화상합성장치의 과제를 고려하여, 화상을 합성할때에, 모델정보의 차이에 의한 2차원화상의 화질의 차이를 판별하고, 미리 준비된 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보를 선택하므로서, 처리의 효율이 좋은 화상합성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 화상합성장치는, 물체의 3차원적인 구조를 나타내는 모델정보를 한대 상물에 대해서 복수 기억하는 모델정보기억부와, 모델정보를 2차원화상으로 변환하기 위한 렌더링정보생성부와, 렌더링정보에 의거해서 상기 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보를 선택해서 출력하는 모델정보선택부와, 랜더링정보와 모델정보선택부에서 선택된 1개의 모델정보를 입력으로하여, 2차원화상을 합성하여 출력하는 화상합성를 가진다.

본 발명은 상기의 구성에 의해, 렌더링정보로부터 얻어지는, 모델정보의 차이에 의한 2차원화상의 화질의 차이의 정도에 의해서, 모델정보를 선택할 수 있으므로, 2차원화상의 합성에 필요한 계산량을 변화시키는 것이 가능하게 되고, 2차원화상의 화질에 대한 요구에 따른 처리의 효율이 높은 화상합성을 행할 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 대해서, 도면을 참조하면서 설명한다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 제1실시에를 표시한 구성도이고, (1)은 물체의 3차원적인 구조를 나타내는 모델정보 a를 기억하는 모델정보기억부이며, 한대상물에 대해서 복수의 모델정보를 기억한다. (2)는 렌더링정보생성부이고, 모델정보 a로부터 2차원화상 c를 합성하는데 필요한 렌더링정보 b를 생성한다. (3)은 렌더링정보 b에 의거해서 모델정보기억부(1)속의 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보 a를 선택해서 출력하는 모델정보선택부이다. (4)는 렌더링정보 b와 선택된 모델정보 a를 입력으로 하여 2차원화상 c를 합성하는 화상합성부이다.

이상과 같이 구성된 화상합성장치에 대해서, 제1도∼제4도를 사용해서 그 동작을 설명한다.

제2도는 화상을 합성할려고 하는 대상물의 모델정보 a의 예를 표시한 도면이고, 이 모델정보 a를 사용해서 제4도와 같은 2차원화상 c를 합성하는 경우를 예로해서 설명한다.

제2도의 모델정보 a의 예에서는, 구형(球形)의 물체를 다각형(3각형)으로 근사한 도면을 표시하고 있으며, 도면으로서 나타내면 제3도와 같은 와이어프레임 구조로서 나타낼 수 있다. 제2도의 예에서는 모델정보 a는 다각형 po∼pn의 모임으로서 표현되고 있고, 또 다각형 po∼pn은 정점 vo∼vm에 의해서, 정점 vo∼vm은 모델고유의 좌표계인 모델링좌표게에서의 3차원의 좌표값(x₀, y₀, z₀)∼(xm·ym·zm)에 의해서 표현되어 있다. 모델정보로서는, 상기의 데이터이외에, 각각의 다각형내를 빈틈없이 칠하는 색에 관한 정보인 텍스튜어(texture)정보도 포함된다.

모델정보 a는, 동일 대상물에 대해서 복수구성할 수 있다. 예를들면 구형의 대상물을 다각형의 모임으로서 표현하는 경우, 제3도(1),(2)와 같이, 근사한 정보에 따라서, 복수의 모델정보를 구성할 수 있다. 제3도의 예에서는, ①을 모델정보 a-①, ②를 모델정보 a-②로하면, 모델정보 a-②는 a-①에 비해서 거칠은 면으로 표현되어 있고, 면이나 정점의 데이터가 적기 때문에, 화상합성을 행한 경우에 계산량에 관해서, 모델정보 a-①쪽이 계산량이 많은 것을 미리 알 수 있는 것이 가능하다.

모델정보기억부(1)에서는, 이들 2개의 모델정보 a-① 및 모델정보 a-②를, 미리 기억해두고, 모델정보 선택부(3)에 출력한다.

렌더링정보생성부(2)에서는, 화상합성부(4)에서 모델정보 a로부터 2차원화상 c를 합성하기 위하여 필요한 렌더링정보 b를 생성하고, 모델정보선택부(3) 및 화상합성부(4)에 출력한다.

모델정보 a로부터 2차원화상 c를 합성하기 위해서는, 모델링좌표계를 최종적으로 장치좌표계로 변환하는 좌표변화과, 장치좌료로 변환된 다각형의 면에 색을 칠하는 렌더링의 두 가지의 처리에 의해서 행하여 진다. 좌표변화과 렌더링에서, 모델정보 a 이외에, 묘화(描畵)할려고 하는 전체의 좌표계인 월드(world) 좌표계에서의 대상물의 위치의 정보난 시점(視点)의 정보, 2차원투영하기 위한 투영변환정보, 광원의 정보등이 필요하고, 이들 정보를 통합한 것이 렌더링정보 b이다.(이 좌표변환이나 렌더링의 수법은, 「컴퓨터그래픽스/미즈카미코오이찌저서 아사큐라서점출판」 등에 상세히 표시되어 있으므로, 여기서는 상세한 설명은 생략함.)

모델정보선택부(3)에서는 렌더링정보생성부(2)로부터 렌더링정보 b를, 모델정보기억부(1)로부터 모델정보 a-①, a-②를 입력한다. 렌더링정보 b만, 또는 렌더링정보 b와 모델정보 a-①, a-②에 의해서, 합성되는 2차원화상 c에 관한 정보를 얻을 수 있고, 이 정보에 의거해서, 모델정보 a-①, a-②의 어느 하나를 선택 출력한다.

예를들면, 렌더링정보 b는, 합성되는 대상물과 시점(視点)과의 거리에 관한 정보를 포함하기 때문에, 이거리가 미리 부여된 값보다 작은 경우 모델정보 a-①을, 큰 경우 모델정보 a-②를 선택출력하는 것으로 한다.

여기서, 투시투영(透視透影)을 행하는 경우에는, 대상물과 시점과의 거리가 멀수록 2차원화상위에서 작게 합성된다. 한편, 제4도 ①, ③은 모델정보 a-①를, 제4도 ②, ④는 모델정보를 사용해서 합성된 2차원화상의 예이다. 제4도 ③, ④는, ①, ②보다, 2차원화상위에서 작게 합성되어 있기 때문에, 화상이 작을수록, 모델정보에 의한 2차원화상의 차이가 두드러지지 않게 되어있다고 말할 수 있다. 이상의 일로부터, 대상물과 시점과의 거리가 멀수록, 모델정보 a의 차이에 의한 2차원화상 c의 화질의 차이는 적어진다고 할 수 있다.

또, 복수의 물체를 묘화하는 경우등은, 물체와의 거리가 멀수록, 다른 물체에 음폐되어 버릴가능성이 높아지기 때문에, 마찬가지로, 모델정보 a의 차이에 의한 2차원화상 c의 화질의 차이가 적어진다고 할 수 있다.

화상합성부(4)에서는 렌더링정보 b와 모델정보선택부(3)에서 선택된 1개의 모델정보 a를 사용해서, 좌표변환과 렌더링을 행하고, 제4도와 같은 2차원화상 c를 합성한다. 여기서, 앞에서도 설명한 바와 같이, 2개의 모델정보 a-①, a-②는 2차원화상의 합성에 필요한 계산량이 다르기 때문에, 모델정보 a의 차이에 의한 2차원화상 c의 화질의 차이가 적은 경우에, 보다 계산량이 적은 모델정보 a를 선택하여 화상합성을 행하므로서, 계산량의 삭감을 실현하고 있다고 할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예에 의하면, 물체의 3차원적인 구조를 나타타내는 모델정보를 한대상물에 대해서 복수 기억하는 모델정보기억부와, 모델정보를 2차원화상으로 변환하기 위한 렌더링정보를 생성하여 출력하는 렌더링정보생성부와, 렌더링정보에 의거해서 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보를 선택해서 출력하는 모델정보선택부와 렌더링정보와 모델정보선택부에서 선택된 1개의 모델정보를 입력으로하고, 2차원화상을 합성하여 출력하는 화상합성부에 의해서 구성하므로서, 복수의 모델정보로부터 선택하여 화상합성을 행하는 것이 가능하게 되고, 모델정보의 차이에 의한 2차원화상의 화질의 차이에 따라서 계산량을 삭감한다고 하는, 처리의 효율이 좋은 화상합성장치를 실현할 수 있다고하는 효과가 있다. 또, 렌더링정보로부터 얻어지는 대상물과 시점과의 거리에 의해서 모델정보를 선택하는 방법이 유효하다는 것을 표시하고 있다.

또, 본 발명의 제1실시예의 모델정보선택부에 있어서, 모델정보의 선택을, 렌더링정보로부터 얻어지는 대상물과 시점과의 거리에 의해서 행하는 것으로 하였으나, 일반적으로 사용하는 2차원화상위의 중앙부분을 주목하는 일이 많고, 제5도 ①과 같이 2차원화상의 중앙부에 있는 것보다, 제5도 ②와 같이 2차원화상의 끝에 가까운 대상물일수록, 사용자에 있어서의 모델정보의 차이에 의한 2차원화상의 화질의 차이가 작다고 말할 수 있으므로, 대상물의 2차원화상에서의 위치에 따라서 모델정보를 선택한다고 해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 또, 본 발명의 제1실시에의 모델정보선택부에 있어서, 모델정보의 선택을, 렌더링정보로부터 얻어지는 대상물과 시점과의 거리에 따라서 행하는 것으로 하였으나, 예를들면, 제6도와 같이, 대상물의 위치를 연속적으로 변화시킨, 소위 움직임화상을 합성하는 경우에, 동화상에서의 움직임이 큰것일수록, 사용자에 있어서의 모델정보의 차이에 의한 2차원화상의 화질의 차이가 작다고 말할 수 있으므로, 대상물의 2차원화상에서의 위치의 변화에 의해서 모델정보를 선택한다고해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 제1실시예에 모델정보선택부에 있어서, 모델정보의 선택을, 렌더링정보로부터 얻어지는 대상물과 시점과의 거리에 의해서 행한다고 하였으나, 랜더링정보 b와 복수의 모델정보 a-①, a-②로 부터, 합성된 2차원화상 c의 면적을 구할 수 있고, 제4도 ①, ②와 같이 면적이 큰 대상물일수록 화질에 대한 요구가 높은 경우가 있다. 면적을 구하기 위해서는 모델정보 a-①, a-②의 좌표변환이 필요하게 되나, 그 계산량은 렌더링의 계산량에 비해서 대단히 작은 경우가 있고, 면적을 구하는 여분의 좌표변환을 행하여도, 랜더링의 계산량이 적은 모델정보를 사용한 경우에, 전체의 계산량을 삭감할 수 있는 경우가 있다. 이상의 일로부터, 대상물의 2차원화상에서의 면적에 의해서 모델정보를 선택한다고해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다.

또, 본 발명의 제1실시예의 모델정보선택부에 있어서, 모델정보의 선택을, 렌더링정보로부터 얻어지는 대상물과 시점과의 거리에 의해서 행한다고 하였으나, 렌더링정보 b의 복수의 모델정보 a중 좌표변환의 계산량이 적은 1개의 모델정보 a로부터, 합성되는 2차원화상 c의 면적의 계산을 구할 수 있고, 이 면적에 의해서 모델정보를 선택한다고해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있다. 이 경우 1개의 모델정모a의 좌표변환을 행하는 것만으로, 면적을 산출하고 있기 때문에, 복수의 모델정보 a로부터 면적을 산출하는 것보다 계산량이 적게된다고 하는 효과도 있다.

또한, 본 발명의 제1실시예의 모델정보기억부에 있서, 동일 대상물에 대해서 미리 복수의 모델정보를 기억해두는 것으로 하였으나, 1개의 모델정보로부터 다른 모델정보를 생성하는 것이 가능하다. 예를 들면 제3도 ①과 같은 상세한 모델정보로부터, 인접한 8개의 다각형을 1개의 다각형으로 통합해서 제3도 ②와 같은 거칠은 모델은 자동적으로 생성하는 것은 가능하다. 이 일로부터, 모델정보기억부에 있어서, 1개의 모델정보 a-①로부터 새로이 모델정보 a-②를 생성해서 일시적으로 축적하고, 불필요한 경우에 모델정보 a-②를 소거한다고 해도, 마찬가지의 효과를 얻을 수 있고, 필요한 모델정보만 축적하므로서 기억량을 절약할 수 있다고 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 제1실시에에 있어서, 모델정보는 다면체로 구성되는 것이라고 하였으나, 대상물의 3차원적인 구조를 표현할 수 있고, 또한, 미리 계산량을 예측할 수 있는 것이면, 어떠한 모델정보라도 된다.

또한, 본 발명의 제1실시예의 렌더링정보생성부에 있어서, 렌더링정보를 생성하기 위하여 필요한 시점이나 투영변환등 정보는, 미리 부여되어 있는 것으로 하였으나, 예를들면 사용자가 타건반 등에 의해서 정보를 입력하는 등해서, 외부로부터 입력된 정보로부터 렌더링정보를 생성하는 것으로 해도된다.

또한, 본 발명의 각 수단은, 컴퓨터를 사용해서 소프트웨어적으로 실현하고, 또는 그들 각 기능을 가진 전용의 하드회로를 사용해서 실현할 수 있다.

이상 설명한 바로부터 명백한 바와 같이, 본 발명은, 물체의 3차원적인 구조를 나타내는 모델정보를 한 대상물에 대해서 복수기억하는 모델정보기억부와, 모델정보를 2차원화상으로 변환하기 위한 렌더링정보를 생성하여 출력하는 렌더링정보생성부와, 렌더링정보에 의거해서 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보를 선택해서 출력하는 모델정보선택부와, 렌더링정보와, 모델정보선택부에서 선택된 1개의 모델정보를 입력으로하고, 2차원화상을 합성하여 출력하는 화상합성부에 의해서 구성하므로서, 복수의 모델정보로부터 선택해서 화상합성을 행하는 것이 가능하게 되고, 이에 의해서 처리의 효율이 좋은 화상합성할 수 있는 화상합성장치를 제공할 수 있다.

Claims (7)

1. 물체의 3차원적인 구조를 나타내는 모델정보를 한대상물에 대해서 복수 기억하는 모델정보기억부와, 상기 모델정보를 2차원화상으로 변환하기 위한 렌더링정보를 출력하는 렌더링정보생성부와, 적어도 상기 렌더링정보에 의거해서 상기 복수의 모델정보로부터 1개의 모델정보를 선택해서 출력하는 모델정보선택부와, 상기 렌더링정보와 상기 모델정보선택부에서 선택된 1개의 모델정보를 입력으로 하여, 2차원화상을 합성하여 출력하는 화상합성부를 구비한 것을 특징으로 하는 화상합성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 모델정보선택부는, 적어도 렌더링정보로부터 얻어지는, 대상물의 시점으로부터의 거리에 의해서, 복수의 모델정보로부터 1개의 선택하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 모델정보선택부는, 적어도 렌더링정보로부터 얻어지는, 대상물의 2차원화상에서의 위치에 의해서, 복수의 모델정보로부터 1개의 선택하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 모델정보선택부는, 적어도 렌더링정보로부터 얻어지는, 대상물의 2차원화상에서의 위치에 변화에 의해서, 복수의 모델정보로부터 1개의 선택하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 모델정보선택부는, 렌더링정보와 복수의 모델정보로부터 얻어지는, 대상물의 2차원화상에서의 면적에 의해서, 복수의 모델정보로부터 1개의 선택하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 모델정보선택부는, 렌더링정보와, 복수의 모델정보중의 좌표변환을 위한 계산량이 적은 모델정보로부터 얻어지는, 대상물의 2차원화상에서의 위치에 의해서, 복수의 모델정보로부터 1개의 선택하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 모델정보기억부는, 1개의 모델정보로부터, 새로이 모델정보를 생성하고, 일시적으로 축적하는 것임을 특징으로 하는 화상합성장치.