JP2001338309A - 3次元コンピュータグラフィックスの輪郭線の作成方法 - Google Patents
3次元コンピュータグラフィックスの輪郭線の作成方法Info
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Abstract
を可能とする線画調の3次元CGを制作する簡便な方法
を提供しようとするものである。 【解決手段】上記課題を解決するために、3次元CGオ
ブジェクトに対して輪郭線描画用の形状を作成する第1
のステップと、第1のステップで作成した輪郭線描画用
形状、もしくは、第1のステップで作成した輪郭線描画
用形状と元の3次元コンピュータグラフィックスオブジ
ェクトの両方を加工する第2のステップと、第2のステ
ップで加工された輪郭線描画用形状と元の3次元コンピ
ュータグラフィックスオブジェクトから新たな3次元C
Gオブジェクトを構成する第3のステップと、第3のス
テップで構成した新たなCGオブジェクトに対して通常
のレンダリング計算を行う第4のステップ、を含む手順
により、特別な画像処理を行うことなく簡単に輪郭が強
調されたCG画像を得る。
Description
フィック(CG)によるデジタルコミック制作に関わ
る。CGによるマンガ調アニメーションであるデジタル
コミックは、今後発達が期待されるデータ放送、ネット
ワークによるデジタルコンテンツ放送、バーチャルリア
リティ等の産業分野に関わりが深い。
元CGを制作することが必要である。3次元CGを用い
たマンガ調アニメーションなどの線画表現において、輪
郭線は重要な要素であるが、従来の手法では、その抽出
・描画に膨大な計算量を要していた。図2は従来技術の
処理例を示すブロック図である。従来技術では、図2に
示すように、通常のレンダリング処理を行った後に、線
画表現を行うための輪郭線抽出処理など、計算量を要す
処理を行う必要がある。このため、インタラクティブな
高速表示や、制作効率の大幅な向上は困難だった。
テンツの制作において、輪郭線などの表現は作風に大き
く影響する要素であり、多様な線質の表現が求められて
いる。本発明はこのような問題点を考慮してなされたも
のであり、高速レンダリングが可能な、多様な輪郭線表
現を可能とする、線画調の3次元CGを制作する簡便な
方法を提供しようとするものである。
の第1の発明は、3次元コンピュータグラフィックスを
線画調に表現するために、元の3次元コンピュータグラ
フィックスの輪郭線強調画像を作成する方法であって、
元の3次元コンピュータグラフィックスオブジェクトに
対して輪郭線描画用形状を作成する第1のステップ、第
1のステップで作成した輪郭線描画用形状、もしくは、
第1のステップで作成した輪郭線描画用形状と元の3次
元コンピュータグラフィックスオブジェクトの両方を加
工する第2のステップ、前記輪郭線描画用形状と元の3
次元コンピュータグラフィックスオブジェクトから、新
たな3次元コンピュータグラフィックスオブジェクトを
構成する第3のステップ、第3のステップで得られた3
次元コンピュータグラフィックスオブジェクトに対して
通常のレンダリング計算を行う第4のステップ、の各手
順を実行して所望の線画調CGを得ることを要旨とする
ものである。図1に、本発明の方法を従来処理例(図
2)と対比できるよう表現したブロック図を示す。この
手法は通常のレンダリング処理だけで済むことが特徴で
ある。
記第2のステップにおいて、第1のステップで作成した
輪郭線描画用形状に対して、(1)前記輪郭線描画用形
状を構成する多角形図形の細かさを変化させる加工処理
(2)前記輪郭線描画用形状を構成する頂点の座標に揺
らぎを与える加工処理、(3)前記輪郭線描画用形状に
輪郭線の質感を表現するテクスチャーをマッピングする
加工処理、の3種類の加工処理をこの順で行う
か、または上記加工処理のうち少なくとも1つの加工処
理を行うことにより輪郭線の質感表現を行う3次元コン
ピュータグラフィックスの輪郭線強調画像の作成方法で
ある。
前記第2のステップにおいて、元の3次元コンピュータ
グラフィックスオブジェクトに対して、(4)元の3次
元コンピュータグラフィックスオブジェクトを構成する
多角形図形の細 かさを変化させる加工処理、
(5)元の3次元コンピュータグラフィックスオブジェ
クトを構成する頂点の座標に揺 らぎを与える加工
処理、の2種類の加工処理をこの順で行うか、または上
記加工処理のうちのいずれか1つを行う3次元コンピュ
ータグラフィックスの輪郭線強調画像の作成方法であ
る。
に従って説明してゆく。図11は、本発明の元となる基
本の方法のフローチャートである。本発明はこの基本の
方法の改良といえるものなので、まず図11の基本の方
法を説明し、その後で、本発明に関わる改良手順部分を
説明する。
たい元のCGオブジェクトに対する輪郭線表示用形状を
作成する。線画調に表現したい元のCGオブジェクトの
例を図3に、付加する輪郭線描画用形状の例を図4に示
す。各面に表示される矢印は当該面の法線ベクトルを示
す。この輪郭線描画用形状は、元のCGオブジェクトよ
り輪郭線として表示したい線幅相当分(ΔL)だけ一回
り大きい形状である。しかも、輪郭線描画用形状を構成
する各面は、図4に図示したように、その法線ベクトル
が図3の元のCGオブジェクトの対応する面と逆方向を
向き、内側に向かうように設定する。
状と元のCGオブジェクトから新たな3次元CGオブジ
ェクトを構成する。そのために、輪郭線描画用形状に対
し輪郭線の描画のために適切な属性(表面属性など)を
設定する。具体的には、輪郭線描画用形状の色を輪郭線
として表示したい色に設定する。この色は背景色と異な
る色に設定する必要がある。また、輪郭線描画用形状
は、元のCGオブジェクトと原点を合わせ、元のCGオ
ブジェクトを輪郭線描画用形状が包含するような位置関
係として配置する(そのように定義する)。図5にその
ようにして元のCGオブジェクトに輪郭線表示用形状を
付加して作成した新しいCGオブジェクトを示す。輪郭
線描画用形状とその各面の法線ベクトルは点線で示して
いる。
算を行わせる。通常、CGのレンダリング計算では、隠
面消去と呼ばれる処理が行われる。CGオブジェクトの
各面について表向きか裏向きかを判定して裏向きの面は
不可視とする。面の向きの判定は、図14に示すように
面の法線ベクトルNと視線ベクトルVとの内積の符号で判
定される。すなわち内積が正(NとVのなす角が鋭角)な
ら表向き、内積が負(NとVのなす角が鈍角)なら裏向き
である。表向きの面のより手前に他の表向きの面が無け
れば、その面は表示される。
ジェクトは図6のように表示され、輪郭線描画用画像が
表示されている部分が背景との境界の輪郭線として表示
されることになる。この方法では、通常のレンダリング
計算を行うだけであり、輪郭線抽出処理など、計算量を
要す処理を行う必要がないため、簡便かつ高速に処理可
能となる。視線の位置を変化させてレンダリング処理さ
せることにより、様々な角度から見たオブジェクトの輪
郭画像を簡単に作成できる。図7に実際のCGオブジェ
クトにここで述べた方法を適用した例を示す。図7
(A)が元のCGオブジェクト、図7(B)はここまで
説明した方法で輪郭描画用形状を付加してレンダリング
した結果である。
明である。要約すると、対象オブジェクトの輪郭強調画
像を得るために、対象オブジェクトを包含する輪郭線描
画用形状を描き、この輪郭線描画用形状の属性を適切に
設定して、対象オブジェクトとを包含するよう配置(定
義)し、これを対象オブジェクトと合成した新しいCG
オブジェクトを構成する。この新しいCGオブジェクト
に対する通常のレンダリング計算で、輪郭線描画用形状
描画部分がちょうど対象オブジェクトと背景との境界線
のように描画される。図7(B)はまさしくそのような
例である。
単調な実線である。アニメーションの作風に多様な表現
を与えるためには、輪郭線に線質の表現を与える必要が
ある。そこで、図11の基本の方法のフローチャートに
対して、「輪郭線描画用形状と元のCGオブジェクトの
両方、もしくは輪郭線描画用形状のみ、を加工する」
(ステップS2)を加えた、図12のフローチャートで
示される作成方法を採用する。図13は、図12のステ
ップS2をより具体的に表わした本発明のフローチャー
トである。以下図13のチャートに沿って本発明の手順
を説明する。
ト)を図8とする。以下、この形状に対し鉛筆で描画し
たような線質の表現を施す場合を実施例として示す。こ
の形状の頂点法線は、オブジェクトの中心(=原点とす
る)から放射状に広がっているものとする。(この形状は
タマゴ型の3次元オブジェクトである。)
を図9に示す。この形状は、ステップS1において元の
CGオブジェクトから作成したものである。すなわち、
図8の形状の各面を頂点法線方向に距離ΔLだけ移動さ
せ、各面の法線方向を形状の中心に向かって反転させて
得られる。距離ΔLを調整することで基本的な線の太さ
を決定できる。
用形状の多角形分割を行う(S21、S26)。これ
は、最終的に得られる輪郭線により滑らかさを持たせる
ために行うもので、元の図形が十分細かいものでそのま
までも十分滑らかな輪郭線が得られると予想できる場合
は省略することも可能である。具体的には、まず、元の
CGオブジェクトを構成する1つの面をなす四角形の各
辺の4つの中点をとる。次に、対面する辺の中点同士を
結ぶ2本の線分の各々の中点座標の平均値を持つ5番目
の点を定める。これら4つの中点と5番目の点により、
元の四角形を4つの四角形に分割する。このような分割
を元のCGオブジェクトを構成する全ての面をなす四角
形について行う。所望の細かさが得られるまで以上の多
角形分割手順を繰り返す。輪郭線描画用形状図形に対し
ても同様な分割を行う。
用形状図形形状を構成する点へジッターを与え(S2
2、S27)、線の粗さや揺らぎを与える。ある頂点の
座標に与えるジッター量は、その頂点と隣接する幾つか
の頂点との平均距離の数パーセント程度の範囲内でラン
ダムに与える。ジッターを大きくした場合、ギザギザな
(線の揺らぎの大きい)曲線となり、ジッターを小さく
した場合、比較的滑らかな曲線となる。元のCGオブジ
ェクトと輪郭線描画用形状にジッタを与えた例を図10
に示す。与えるジッター量(最大の揺れ量を隣接する頂
点との距離の何%とするか)は、元のCGオブジェクト
と、輪郭線描画用形状図形とで異なって与えてもよい。
線描画用形状にテクスチャーをマッピングする(S2
8)。図15はこのステップでマッピングするテクスチ
ャーの一例であり、鉛筆で描いた線の質感を表現したテ
クスチャーである。このように、ドットのサイズや密度
で線質(クレヨン、木炭、鉛筆、マジック(登録商
標)、筆など画材や筆種の差異)に変化を与える。
クトに輪郭線描画用形状を合成して(S3)、レンダリ
ングを行った結果を図16に示す。鉛筆調の線が表現さ
れているのがわかる。尚、レンダリングした結果が満足
のいくものでなければ、必要に応じて図13のフローチ
ャートのS21〜S28に戻って、データ作成をやり直
せばよい。
やアニメーションの作風に重要な影響を与える線質の表
現が、本発明では、線幅(ΔL)、図形の細分化の程
度、ジッター量、どのテクスチャーデータを使用した
か、によりすべてデジタル的に記録・記述できる。した
がって、あるコミック作品のキャラクター画の線質をこ
れらのデジタルパラメータの組合わせとしてデータベー
スとして記録蓄積し、再利用するということも可能であ
る。
輪郭線描画用形状を作成し、これを元のCGオブジェク
トに合成した新たなCGオブジェクトを一度作成すれ
ば、表示のためのパラメータを変更してレンダリング処
理するだけで、様々な動きの線画調CG画像が簡単に得
られるため、3次元CGを用いたコミックあるいはアニ
メーションの等の制作効率向上に顕著な効果を与える。
形状抽出処理などの複雑な処理が不要なため、比較的安
価な計算処理装置で描画可能となり、制作システムの簡
素化、制作コストの低減が図れる。
で重要な輪郭線の線質の表現を様々に与えることができ
る。さらに、それらの線質表現は幾つかのパラメータで
記録できるので、一度作成した線表現の再利用が確実に
簡単にできるという効果もある。以上から高度な線表現
とその再利用が可能となるため、インターネットによる
デジタルコミックコンテンツの配信など線画調3次元コ
ンテンツの普及を期待できる。
る。
た様子である。
図である。
ャートである。
を示すフローチャートである。
トである。
ある。
ある。
例である。
Claims (3)
- 【請求項1】 3次元コンピュータグラフィックスを線
画調に表現するために、元の3次元コンピュータグラフ
ィックスの輪郭線強調画像を作成する方法であって、元
の3次元コンピュータグラフィックスオブジェクトに対
して輪郭線描画用形状を作成する第1のステップ、第1
のステップで作成した輪郭線描画用形状、もしくは、第
1のステップで作成した輪郭線描画用形状と元の3次元
コンピュータグラフィックスオブジェクトの両方を加工
する第2のステップ、前記輪郭線描画用形状と元の3次
元コンピュータグラフィックスオブジェクトから、新た
な3次元コンピュータグラフィックスオブジェクトを構
成する第3のステップ、第3のステップで得られた3次
元コンピュータグラフィックスオブジェクトに対して通
常のレンダリング計算を行う第4のステップ、からなる
3次元コンピュータグラフィックスの輪郭線強調画像の
作成方法。 - 【請求項2】 前記第2のステップにおいて、第1のス
テップで作成した輪郭線描画用形状に対して、(1)前
記輪郭線描画用形状を構成する多角形図形の細かさを変
化させる加工処理(2)前記輪郭線描画用形状を構成す
る頂点の座標に揺らぎを与える加工処理、(3)前記輪
郭線描画用形状に輪郭線の質感を表現するテクスチャー
をマッピングする 加工処理、の3種類の加工処理
をこの順で行うか、または上記加工処理のうち少なくと
も1つの加工処理を行う請求項1に記載の3次元コンピ
ュータグラフィックスの輪郭線強調画像の作成方法。 - 【請求項3】 前記第2のステップにおいて、元の3次
元コンピュータグラフィックスオブジェクトに対して、
(4)元の3次元コンピュータグラフィックスオブジェ
クトを構成する多角形図形の細 かさを変化させる
加工処理、(5)元の3次元コンピュータグラフィック
スオブジェクトを構成する頂点の座標に揺 らぎを
与える加工処理、の2種類の加工処理をこの順で行う
か、または上記加工処理のうちのいずれか1つを行う請
求項2に記載の3次元コンピュータグラフィックスの輪
郭線強調画像の作成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000154523A JP3732386B2 (ja) | 2000-05-25 | 2000-05-25 | 3次元コンピュータグラフィックスの輪郭線の作成方法 |
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Publications (2)
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JP2001338309A true JP2001338309A (ja) | 2001-12-07 |
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---|---|---|---|
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005025785A (ja) * | 2004-10-01 | 2005-01-27 | Konami Computer Entertainment Studios Inc | 3次元ゲーム画像処理プログラム、3次元ゲーム画像処理方法及びビデオゲーム装置 |
US6914603B2 (en) | 2000-07-03 | 2005-07-05 | Sony Computer Entertainment Inc. | Image generating system |
JP2008203940A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Hitachi Ltd | 立体地図表示システム、立体地図の表示方法、及びそのプログラム |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000154523A patent/JP3732386B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US6914603B2 (en) | 2000-07-03 | 2005-07-05 | Sony Computer Entertainment Inc. | Image generating system |
JP2005025785A (ja) * | 2004-10-01 | 2005-01-27 | Konami Computer Entertainment Studios Inc | 3次元ゲーム画像処理プログラム、3次元ゲーム画像処理方法及びビデオゲーム装置 |
JP4584665B2 (ja) * | 2004-10-01 | 2010-11-24 | 株式会社コナミデジタルエンタテインメント | 3次元ゲーム画像処理プログラム、3次元ゲーム画像処理方法及びビデオゲーム装置 |
JP2008203940A (ja) * | 2007-02-16 | 2008-09-04 | Hitachi Ltd | 立体地図表示システム、立体地図の表示方法、及びそのプログラム |
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---|---|
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