WO2007043386A1

WO2007043386A1 - 画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体

Info

Publication number: WO2007043386A1
Application number: PCT/JP2006/319745
Authority: WO
Inventors: Norihiro Ohtsuki
Original assignee: Konami Digital Entertainment Co., Ltd.
Priority date: 2005-10-07
Filing date: 2006-10-03
Publication date: 2007-04-19
Also published as: KR20080022583A; TW200719280A; US20090167764A1; CN101203888A; KR100947797B1; JP2007102734A

Abstract

　仮想３次元空間において動作する３次元モデルに対して好適にテクスチャマッピングすることができる画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体を提供する。　仮想３次元空間に配置される３次元モデルを構成する各ポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチャをマッピングし、前記３次元モデルを表示する画像処理装置（１０）において、所与のモーションデータ（１８）に従って、前記３次元モデルの姿勢を経時変化させる３次元モデル姿勢変化部（１４ａ）と、３次元モデル姿勢変化部（１４ａ）による前記３次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記各ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位部（１４ｂ）と、を含むことを特徴とする。

Description

明細書

画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体

技術分野

[0001] 本発明は画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体に関し、特に、テクスチャマッピングを用いて仮想 3次元空間に配置された 3次元モデルを表示する画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体に関する。

背景技術

[0002] コンピュータのメモリ上に仮想 3次元空間を構築し、そこに多数のポリゴンにより構成された 3次元モデルを配置し、ディスプレイに表示する、いわゆる 3DCGの技術が普及している。 3DCGでは、テクスチャマッピングと呼ばれる手法により、各ポリゴンに画像 (テクスチャ）がマッピングされることが多い。テクスチャマッピングでは、例えば図 8 (a)に示すような正面外観を有する 3次元モデルに対しては、同図（b)に示すようなテクスチャを多数含む元画像が予め用意され、 3次元モデルを構成する各ポリゴンの頂点（同図（a)において黒丸で示される。）に、その元画像中の位置（同図（b)において黒丸で示される。 )がテクスチャ座標として関連づけられる。そして、各ポリゴンに対して、そのポリゴンの各頂点に関連づけられたテクスチャ座標により特定される元画像中の領域の画像がテクスチャとして貼り付けられる。テクスチャマッピングの手法によれば、 3次元モデルの外観を多様にすることができる。なお、下記 2つの特許文献には、テクスチャマッピングの手法を用いる画像処理装置が開示されている。

特許文献 1：特開 2000— 30083号公報

特許文献 2：特開 2002— 74395号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0003] 上記従来のテクスチャマッピングの手法では、各ポリゴンの頂点に関連づけられるテクスチャ座標が固定されている。このため、 3次元モデルに対して動きを与えると、不自然な表示となってしまう場合がある。すなわち、モーションデータにより、 3次元モデルの隣接配置される 2つのパーツを折り曲げると、図 9 (a)に示すように、その屈曲部分の周辺に面積が大きく変化するポリゴンが生じる場合がある。この場合、元画像に含まれていた同ポリゴンにマッピングされるべきテクスチャは、同図（b)に示すように、大きく変形されて力マッピングされることになり、その表示は看者に違和感を与える。

[0004] 本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、仮想 3次元空間において動作する 3次元モデルに対して好適にテクスチャマッピングすることができる画像処理装置、画像処理方法及び情報記憶媒体を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0005] 上記課題を解決するために、本発明に係る画像処理装置は、仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチャをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する画像処理装置において、所与のモーションデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化手段と、前記 3次元モデル姿勢変化手段による前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位手段と、を含むことを特徴とする。

[0006] また、本発明に係る画像処理方法は、仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチヤをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する画像処理方法において、所与のモーシヨンデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変ィヒステップと、前記 3次元モデル姿勢変化ステップでの前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位ステップと、を含むことを特徴とする。

[0007] また、本発明に係る情報記憶媒体は、仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチヤをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する手段、所与のモーションデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化手段、及び前記 3次元モデル姿勢変化手段による前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体である。コンピュータは、例えばパーソナルコンピュータ、サーバコンピュータ、家庭用ゲーム機、業務用ゲーム機、携帯ゲーム機、携帯電話機、携帯情報端末等である。プログラムは、 CD -ROM, DVD-ROM, ROMカートリッジ等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体に格納されてもよい。

[0008] 本発明によれば、 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、ポリゴンのテクスチャ座標が変位する。このため、一部のポリゴンにマッピングされるテクスチャのみ極端に拡縮されることを防止でき、違和感のな、3次元モデルの表示を実現できる。

[0009] なお、本発明の一態様では、時刻と、該時刻での前記 3次元モデルの姿勢を示すデータと、該時刻での前記 3次元モデルを構成する少なくとも一部のポリゴンのテクスチヤ座標の変位量と、を関連づけて記憶する記憶手段をさらに含み、前記テクスチャ座標変位手段は、前記記憶手段の記憶内容に従って、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させる。こうすれば、非常に簡単且つ確実に、ポリゴンのテクスチャ座標を適切〖こ変化させることができる。

図面の簡単な説明

[0010] [図 1]本発明の実施形態に係る画像処理装置において姿勢変化する前の 3次元モデルを示す斜視図である。

[図 2]テクスチャ元画像の一例を示す図である。

[図 3]本発明の実施形態に係る画像処理装置において姿勢変化した後の 3次元モデルを示す斜視図である。

[図 4]本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成図である。

[図 5]キーフレームテクスチャ座標シフトデータを含むモーションデータの構成を示す図である。

[図 6]本発明の実施形態に係る画像処理を示すフロー図である。

[図 7]本発明の実施形態に係る画像処理装置により表示される 3次元モデルの正面外観を示す図である。

[図 8]従来技術による変形前の 3次元モデルの表示を説明する図である。

[図 9]従来技術による変形後の 3次元モデルの表示を説明する図である。発明を実施するための最良の形態

[0011] 以下、本発明の好適な実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

[0012] 本実施形態では、コンピュータのメモリ上に仮想 3次元空間が構築される。この仮想 3次元空間には、 1以上 (ここでは複数)のポリゴンにより構成された 3次元モデル（3 次元オブジェクト）が配置される。図 1は、この 3次元モデルのある時刻（ここでは t=0 000とする。）での形状を示す斜視図である。同図に示す 3次元モデルは、ほぼ同一サイズの四角柱を 4つ積み重ねた形状を有しており、各四角柱は 8つの頂点により特定される、 6つのポリゴンにより構成されている。また、 3次元モデルには、 2本のボーン A, Bが設定されており、ボーン Aに従って上側 2つの四角柱の姿勢が変化し、ボーン Bに従って下側 2つの四角柱の姿勢が変化する。すなわち、モーションデータに従って、ボーン A, Bの姿勢は経時変化し、それに伴って、それらボーンの周囲のポリゴンの位置が経時変化するようになって、る。

[0013] なお、ボーンは、周囲のポリゴンの頂点の基準となる線分であり、例えばボーン Aは上側 2つの四角柱の中心を貫くように配置され、ボーン Bは下側 2つの四角柱の中心を貫くよう配置される。また、 3次元モデルはここでは説明のため簡略ィ匕された形状を用いたが、より複雑な形状であってもよぐそれは人体、生物、ロボット等、何を表したものであってもよい。また、ここでは隣接するポリゴンが頂点を共有するようにしたが、別々に頂点を有するようにしてもよい。さらに、モーションデータは 3次元モデル全体に対して 1つ用意されてもよいし、 3次元モデルの部分毎に用意されてもよい。

[0014] 図 2は、図 1に示す 3次元モデルにマッピングされるテクスチャが含まれたテクスチャ元画像を示す図である。本実施形態では、 3次元モデルを構成する各ポリゴンの各頂点にテクスチャ座標が関連づけられている。テクスチャ座標は、テクスチャ元画像における位置を特定するものであり、各ポリゴンには、その頂点に関連づけられたテタスチヤ座標により取り囲まれるテクスチャ元画像中の領域の画像がテクスチャとしてマッピングされる。ここでは、図 1に示す頂点 Vnに対して、テクスチャ座標 Tnが関連づけられて、るものとして！/、る。

[0015] 図 3は、図 1に示す 3次元モデル力モーションデータに従って姿勢を変化させた様子、すなわち図 1に示す形状を有する時刻から所定時間経過後の時刻（ここでは t= 0035とする。）における 3次元モデルの形状を示している。ここでは、モーションデータにより、 t=0000と t=0035に、連続するキーフレームが設定されているものとする。図 1ではボーン Aとボーン Bとが直線上にあつたのに対して、ここでは、ボーン Aとボーン Bとが異なる方向を向いている。そして、それに応じて、上側 2つの四角柱の姿勢は大きく傾いている。この場合、屈曲部分において、ポリゴンの面積が大きく変化している。例えば、頂点 V5〜V8により囲まれるポリゴンの面積は、姿勢変化前（図 1参照）に比して、広くなつている。従って、ここに、図 2に示すテクスチャ元画像における、テクスチャ座標 T5〜T8により囲まれる領域の画像をマッピングすると、大きく拡大されてしまう。そこで、本実施形態では、テクスチャ座標 Τ7を T7'に変位させるとともに、テクスチャ座標 Τ8を Τ8，に変位させている。すなわち、テクスチャ座標は縦方向及び横方向の 2成分を有するので、テクスチャ座標 Τ7については、（A U7, AV7)を加えてテクスチャ座標 T7'とし、テクスチャ座標 Τ8については、（A U8, AV8)をカロえてテクスチャ座標 Τ8 'として、る。

[0016] これにより、頂点 V5〜V8により囲まれるポリゴンには、テクスチャ座標 T5, T6, T7

'、 T8'という、 3次元モデルの姿勢変化前に比して、広い面積のテクスチャがマツピングされることになり、テクスチャの拡大表示を抑制することができる。こうして、本実施形態によれば、モーションデータに従って姿勢変化する場合にも、テクスチャマツビングされた 3次元モデルの表示を違和感なく実現できる。なお、こうしたテクスチャ座標の変更は、例えば人体を表す 3次元モデルにおいては、体がモーションデータに従って反れる場合の当該体の折れ曲がり部分、腕がモーションデータに従って曲がる場合の当該腕の折れ曲がり部分に適用すれば好適である。

[0017] 図 4は、本実施形態に係る画像処理装置の構成図である。同図に示す画像処理装置 10は、記憶部 12と、画像処理部 14と、表示部 16と、を含んでいる。記憶部 12は、ハードディスク記憶装置や RAM等の公知の記憶手段により構成されており、特にモーシヨンデータ 18と、モデルデータ 20と、を記憶している。モーションデータ 18は、 3 次元モデル (ここではボーン）の姿勢変化を示すデータであり、ここでは、テクスチャ座標シフトデータ 18aを含んでいる。モーションデータ 18は、 3次元モデルを構成する各ポリゴンの頂点の位置変化を示すデータであってもよぐこの場合にも、モーションデータ 18により 3次元モデルの姿勢変化が示されることになる。テクスチャ座標シフトデータ 18aは、 3次元モデルを構成するポリゴンの一部又は全部の頂点のテクスチヤ座標のシフト量（上述した Δυη, Δνη)を示すデータである。図 5は、モーションデータ 18の一例を示している。同図に示すように、モーションデータは、キーフレーム時刻 tと、その時刻における各ボーンの姿勢データ Ptと、その時刻における一部又は全部のポリゴン頂点に関連づけられたテクスチャ座標のシフト量（ A Un, Δ Vn)と、を関連づけてなるものである。テクスチャ座標にシフトが生じないキーフレーム（例えば t = 0000のキーフレーム）については、シフト量（A Un, AVn)は記憶されない。

[0018] モデルデータ 20は、テクスチャデータ 20aとポリゴンデータ 20bとから構成されている。ポリゴンデータ 20bは、 3次元モデルを構成する各ポリゴンのボーンに対する位置等を示すデータであり、 3次元モデルの形状を特定するものである。ポリゴンデータ 2 Obには、各ポリゴン頂点のテクスチャ座標も含まれる。テクスチャデータ 20aは、上述したテクスチャ元画像を示すデータである。

[0019] 画像処理部 14は、 CPU、 RAM等を中心に構成された公知のコンピュータであり、パーソナルコンピュータ、家庭用ゲーム機、業務用ゲーム機、携帯ゲーム機等を用いて構成することができる。ここでは、所定のプログラムを実行することにより、画像処理部 14は、メモリ上に仮想 3次元空間を構築し、該仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する各ポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテタスチヤをマッピングするとともに、仮想 3次元空間を所与の視点力見た様子を示す画像を生成する。また、モーションデータ 18に従って、 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化部 14aと、 3次元モデル姿勢変化部 14aによる 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、各ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチヤ座標変位部 14bと、が実現されるようになっている。プログラムは、例えば CD— R OMや DVD— ROM等のコンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体により、画像処理部 14に供給される。また、インターネット等のデータ通信ネットワークを介して画像処理部 14に供給されてもよい。表示部 16は、 LCD、 CRT,家庭用テレビ受像機等により構成されるものであり、画像処理部 14により生成される、仮想 3次元空間を示す画像を表示する。 [0020] 図 6は、画像処理装置 10の動作フロー図である。同図に示すように、画像処理装置 10では、まずモーションデータ 18に基づいて、現時刻での 3次元モデルの姿勢データを算出する（S101)。具体的には、現時刻の前後のキーフレーム時刻のキーフレーム姿勢データを記憶部 12から読み出し、それを補間することにより、現時刻での 3次元モデルの各ボーンの姿勢データを算出する。次に、現時刻の前又は後のキーフレーム時刻に関連づけて、キーフレームテクスチャ座標シフトデータが記憶されている力否かを判断する（S 102)。そして、いずれ力少なくとも一方のキーフレーム時刻に関連づけて、キーフレームテクスチャ座標シフトデータが記憶されていれば、そのデータに基づいて現時刻での各ポリゴン頂点のテクスチャ座標のシフト量を取得する（S103)。すなわち、現時刻の前後のキーフレーム時刻のキーフレームテクスチャ座標シフトデータを記憶部 12から読み出し、それを補間することにより、現時刻でのテクスチャ座標シフトデータ (テクスチャ座標のシフト量を示す)を算出する。その後、 S101で算出された各ボーンの姿勢データ、 S 103で算出されたテクスチャ座標のシフト量、記憶部 12に記憶されるモデルデータ 20に基づき、 3次元モデルの姿勢を更新するとともに、更新後の姿勢の 3次元モデルに対して、シフト後のテクスチャ座標により特定されるテクスチャ元画像中の領域の画像をテクスチャとしてマッピングする。そして、現時刻における仮想 3次元空間を示す画像を生成し (S 104)、それを表示部 16に供給して、表示部 16による仮想 3次元空間の表示を更新する（S105)。その後、次の表示更新タイミングを待って（S106)、再び S101以降の処理を実行する。こうして、 S101乃至 S105の処理力所定時間毎に繰り返される。

[0021] 以上説明した画像処理装置 10によれば、モーションデータに応じた 3次元モデルの姿勢変化に応じて、テクスチャ座標がシフトするので、一部のポリゴンだけに極端に変形されたテクスチャがマッピングされると、う不具合を解消することができ、違和感のない 3次元モデルの表示を得ることができるようになる。すなわち、時刻 t=0000 における 3次元モデル（図 1)に対して、図 2に示すテクスチャをマッピングすると、外観正面は図 7 (a)のように自然なものとなる力本実施形態のようにテクスチャ座標を適宜シフトさせないこととすると、時刻 t=0035において、 3次元モデルの形状は図 3 に示すように屈曲し、それに伴ってその外観正面は、既に示した図 9 (b)のように一部が大きく変形した (歪んだ)不自然なものとなる。これに対して、本実施形態に従つてテクスチャ座標を適宜シフトさせると、図 7 (b)に示すように、上記変形の程度を抑制することができる。こうして、違和感のない 3次元モデルの表示を得ることができるようになる。

Claims

請求の範囲

[1] 仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチャをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する画像処理装置にお、て、

所与のモーションデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化手段と、

前記 3次元モデル姿勢変化手段による前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位手段と、

を含むことを特徴とする画像処理装置。

[2] 請求の範囲第 1項に記載の画像処理装置において、

時刻と、該時刻での前記 3次元モデルの姿勢を示すデータと、該時刻での前記 3次元モデルを構成する少なくとも一部のポリゴンのテクスチャ座標の変位量と、を関連づけて記憶する記憶手段をさらに含み、

前記テクスチャ座標変位手段は、前記記憶手段の記憶内容に従って、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させる、

ことを特徴とする画像処理装置。

[3] 仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチャをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する画像処理方法にぉ、て、

所与のモーションデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化ステップと、

前記 3次元モデル姿勢変化ステップでの前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位ステップと、を含むことを特徴とする画像処理方法。

[4] 仮想 3次元空間に配置される 3次元モデルを構成する 1以上のポリゴンに対し、該ポリゴンのテクスチャ座標により特定されるテクスチャをマッピングし、前記 3次元モデルを表示する手段、

所与のモーションデータに従って、前記 3次元モデルの姿勢を経時変化させる 3次元モデル姿勢変化手段、及び

前記 3次元モデル姿勢変化手段による前記 3次元モデルの姿勢の経時変化に応じて、前記ポリゴンのテクスチャ座標を変位させるテクスチャ座標変位手段

としてコンピュータを機能させるためのプログラムを記憶した情報記憶媒体。