JP2006133940A - 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】限られた時間内で、大量のデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成し、かつ詳細度レベル切り替え時のホッピング症状を無くす。
【解決手段】変位量算出部、詳細度決定部および細分割部を備え、3次元形状モデルの時刻間における変位量を算出し、変位量に応じて決定した詳細度に従って3次元形状モデルを分割することにより、限られた時間内で、大量のデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成する。
【選択図】図1
【解決手段】変位量算出部、詳細度決定部および細分割部を備え、3次元形状モデルの時刻間における変位量を算出し、変位量に応じて決定した詳細度に従って3次元形状モデルを分割することにより、限られた時間内で、大量のデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成する。
【選択図】図1
Description
本発明は3次元形状モデルのレンダリング技術分野において、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチの頂点座標の時刻間における変位量によって、ポリゴンおよび曲面パッチの詳細度を決定しレンダリングを行う、リアルタイム画像生成装置に関するものである。
近年、3次元グラフィックスの分野において、より一層高度な表現が求められており画像生成時における処理内容は、ますます複雑化する傾向にある。そのため、コンピュータの処理能力が急速に向上してはいるが、限られた時間内でより複雑な処理をより高速に行う技術が求められている。
このような技術の1つにLevel Of Detail(以下LOD)がある。
LODとは、描画対象の3次元形状モデルを構成するモデルデータに対し、視点(カメラ)に近いモデルデータほど詳細度を高くし、視点から遠いモデルデータほど詳細度を低くすることにより、画質を一律に落とさずに、全体の描画負荷を軽減することによって高速化を図る手法である(例えば、非特許文献1参照)。
また、この手法を応用して、詳細度の切り替え距離を視点からのZ方向ではなく視点と車両オブジェクトとの直線距離とすることにより、視野に入る車両オブジェクトの詳細度を可変設定する画像生成装置があった(例えば、特許文献1参照)。
図11は、前記非特許文献1および特許文献1に記載された従来の画像生成装置の処理手順を示す図である。
図11において、ステップ111で3次元形状モデルをモデリング変換し、ステップ112で視点、視線を決定し、ステップ113では、視点・視線に対応するビューボリュームを生成し、ステップ114ではビューボリュームの境界で3次元形状モデルをクリッピングする。さらにステップ115で、各モデルまたはモデルを形成するプリミティブ単位で視点からの距離を算出し、ステップ116で予め準備されている距離と詳細度のテーブルを参照してモデルまたはプリミティブの詳細度を決定し、ステップ117でモデルまたはプリミティブを詳細度に応じたサイズのポリゴンデータに分割し、レンダリング処理を行っていた。
Martin Reddy著 「Perceptually Modeulated Level of Detail for VirtualEnvironments」1997 特開2000−207579号公報(第6頁、図2)
Martin Reddy著 「Perceptually Modeulated Level of Detail for VirtualEnvironments」1997
しかしながら、前記従来の構成では、3次元モデル形状が時々刻々と変化する変形アニメーションや物理シミュレーション画像を生成する際に、すべての3次元形状モデルを構成する全オブジェクトまたはプリミティブが、視点からの距離によって詳細度を決定されるため、ユーザの目を惹きやすいダイナミックに変形する箇所であっても、距離によって粗く表示されてしまうという課題を有していた。
図12は従来の画像生成装置による旗のシミュレーション結果のイメージ図である。
図12において、121、122、123は、旗のモデルの一部分、121a、122aおよび123aは、121、122および123の拡大イメージである。
122、123は視点からの距離がほぼ等しく、121は122、123よりも視点からの距離が大きい。
図12に示す様に、旗を変形させる要素として風が前方から後方(Z方向)に吹く物理シミュレーションでは、時刻の変化に応じて動的に、うねり(変形)が大きい部分121、122や、うねり(変形)が比較的小さく平坦な部分123が発生する。
このように前記従来の構成では、視点からの距離がほぼ等しい122a、123aの部分は、うねり(変形)の大小にかかわらず同程度の高い詳細度で分割されてしまう。また、うねり(変形)が122aと同様に大きい121aの部分は視点からの距離が大きいため、詳細度は低くなり分割数は少なくなる。
従って、121と122は同様に大きな変形を行っているにもかかわらず、121は粗く、122は細かく表示されるため、同様に複雑な動きを行う部分を一様に滑らかに表現できないという課題を有していた。
また、すべてのオブジェクトまたはプリミティブが、視点からの距離によって詳細度を決定するため、同じ距離を持つものは同一の詳細度で描画される。そのため、視点および視線を変更するアニメーションを行うと、ある時点で、全オブジェクトまたは全プリミティブに対し詳細度のレベル切り替えが発生するため、ホッピングと呼ばれる画面全体が揺れるショック症状が発生するという課題を有していた。
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、3次元リアルタイム画像生成システムであり、限られた時間内で、大量の3次元形状モデルデータを高速に処理しつつダイナミックに変形する箇所ほど高精細な画像を生成する詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置を提供することを目的とする。
前記従来の課題を解決するために、本発明のリアルタイム画像生成装置は、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を保存しておく座標メモリと、現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出する座標変換部と、前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出する変位量算出部と、前記変位量算出部が算出した変位量に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する詳細度決定部と、前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する細分割部とを有し、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチを詳細度に従ってレンダリングした画像をリアルタイムに生成する。
本構成によって、ポリゴンおよび曲面パッチの時刻間における変位量を算出し、その変位量に従った詳細度を決定し、決定した詳細度に従って、ポリゴンおよび曲面パッチを分割してレンダリングした画像を生成することができる。
本発明の詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置によれば、3次元モデル形状が時々刻々と変化する変形アニメーションや物理シミュレーション画像を生成する際にも、限られた時間内で大量の3次元形状モデルデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成することができる。
また、同様に複雑な変形を行う部分を、カメラからの距離にかかわらず、一様に滑らかに表現することができる。
また、視点および視線を変更するアニメーションを行った場合でも、詳細度の一斉レベル切り替えによるホッピングを発生せずに描画できる。
以下本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
(実施の形態1)
図1は、本発明の実施の形態1における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。本実施の形態では、3次元形状モデルはポリゴンおよび曲面パッチの双方によって構成されることとする。
図1は、本発明の実施の形態1における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。本実施の形態では、3次元形状モデルはポリゴンおよび曲面パッチの双方によって構成されることとする。
図1において、11は座標メモリで、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチをスクリーン座標に変換した頂点座標データを保存する。12は座標変換部で、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチにスクリーン座標変換を施しスクリーン座標系における頂点座標データを算出する。13は変位量算出部で、座標メモリ11に保存されている頂点座標データと座標変換部12が算出した頂点座標データとの差分を計算し、ポリゴンおよび曲面パッチの変位量を算出する。14は詳細度決定部で、所定の詳細度テーブルを参照し、変位量算出部13で算出した変位量に対応する詳細度を決定する。15は細分割部で、詳細度決定部14で得られた詳細度に応じて、ポリゴンおよび曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する。16はレンダリング部で、細分割部15で得られた分割後のポリゴンまたは曲面パッチをレンダリングして描画する。10は本実施の形態における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置のシステムLSIで、座標メモリ11、座標変換部12、変位量算出部13、詳細度決定部14、細分割部15およびレンダリング部16によって構成される。
以下、本実施の形態における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の詳細な動作について図1、図3、図4、図5、図6、図7および図8を用いて説明する。
図3は、3次元形状モデルを構成するポリゴンの例である。
図3において、31は詳細度0の分割前のポリゴン、32はポリゴン31を詳細度1で分割した分割ポリゴン、33はポリゴン31を詳細度2で分割した分割ポリゴン、34はポリゴン31を詳細度3で分割した分割ポリゴンである。35は分割前のポリゴンの側面、36は分割ポリゴンの側面である。ポリゴンの分割方法はたとえば、向かい合う各辺の中点座標P1、P2とポリゴンに与えられた曲率φを用いて新しい頂点P3を算出する。
図4は、3次元形状モデルを構成する曲面パッチの例である。
図4において、41は詳細度0の分割前の曲面パッチ、42は曲面パッチ31を詳細度1で分割した分割曲面パッチ、43は曲面パッチ31を詳細度2で分割した分割曲面パッチ、44は曲面パッチ31を詳細度3で分割した分割曲面パッチである。45は曲面パッチを構成する有理ベジェ曲線で、B1、B2、B3、B4は有理ベジェ曲線45を形成する制御点データであり、B1、B4は端点である。
曲面パッチの分割方法はたとえば、有理ベジェ曲線45において、直線B1B2、B2B3、B3B4を1/2:(1−1/2)に内分する点(すなわち中点)を、C1、C2、C3とし、更に、直線C1C2、C2C3の中点を、D1、D2とし、更に、直線D1D2の中点を求めることによって、新しい頂点B5を算出することにより、分割有理ベジェ曲線B1B5およびB5B4が得られる。
図3、図4に示すように、詳細度が低いほど頂点数は少なく高速に処理できるが形状は粗くなる。詳細度が高いほど形状は滑らかになるが、頂点数は増加する。できるだけ形状の滑らかさを保ちつつ頂点処理能力を有効に活用するために、本実施の形態が行う処理について、従来例と同様、旗の物理シミュレーションを例に説明する。シミュレーションに用いる旗は曲面パッチのメッシュによって構成されている。
図5は、旗の3次元モデルを構成するメッシュの一部分のイメージ図である。
図5において、50はメッシュの一部分、51は時刻t1における代表曲面パッチ、52は時刻t2における代表曲面パッチ、53は52の周辺曲面パッチ、54は分割曲面パッチである。
図6は、スクリーンに表示された旗の一部分である。
図6において、61は時刻t1における旗の一部分、62は時刻t2における旗の一部分で、Pは旗を構成する曲面パッチの1頂点である。Duは時刻t1−t2間のスクリーン座標におけるU方向(水平方向)の変位量で、Dvは時刻t1−t2間のスクリーン座標におけるV方向(垂直方向)の変位量である。
図7は、詳細度のテーブル及び分割数テーブルである。
図7において71は変位量を用いたテーブルである。
図8は、旗の物理シミュレーション結果のイメージ図である。
図8において81、82および83は、旗のモデルの1部分、81a、82aおよび83aは81、82および83の拡大イメージである。80は、旗を変形させる要素として風が前方から後方(Z方向)に吹く物理シミュレーション結果で、時刻の変化に応じて動的に、うねり(変形)が大きい部分81、82や、うねり(変形)が比較的小さく平坦な部分83が発生する。82、83は視点からの距離がほぼ等しく、81は82、83よりも視点からの距離が大きい。
まず旗の3次元モデルを構成する曲面パッチのメッシュの中で、水平/垂直方向にほぼ均等間隔に複数の曲面パッチを抽出し、代表曲面パッチ51とする。
座標メモリ11には時刻t1における代表曲面パッチ51の頂点(x1、y1、z1、w1)に、スクリーン座標変換を施したスクリーン座標における頂点Pの座標(xu1、yv1)を保存しておく。
座標変換部12で、時刻t2における代表曲面パッチ52の頂点(x2、y2、z2、w2)に、スクリーン座標変換を施し、スクリーン座標における頂点Pの座標(xu2、yv2)を算出する。また、算出した頂点座標(xu2、yv2)を座標メモリ11に保存しておく。
次に変位量算出部13において、座標メモリ11に保存されている時刻t1における頂点座標(xu1、yv1)と時刻t2における頂点座標(xu2、yv2)を用いて、頂点Pの時刻t1−t2間におけるU方向の変位量Du、およびV方向の変位量Dvを(式1)で算出する。
(式1) Du=Xu2−Xu1
Dv=Yv2−Yv1
さらに、詳細度決定部14において、詳細度テーブル71を参照し、代表曲面パッチ52の変位量DuおよびDvに対応するU方向の詳細度およびV方向の詳細度を決定する。
Dv=Yv2−Yv1
さらに、詳細度決定部14において、詳細度テーブル71を参照し、代表曲面パッチ52の変位量DuおよびDvに対応するU方向の詳細度およびV方向の詳細度を決定する。
また、代表曲面パッチ52に隣接する周辺パッチ53についても、代表曲面パッチ52と同様の詳細度を決定する。
次に、細分割部15において、詳細度テーブル71を参照し、決定した詳細度に対応する分割数にしたがって、代表曲面パッチ52および周辺パッチ53の頂点座標から分割曲面パッチ54の頂点座標を算出する。
最後に、レンダリング部16において、細分割後の曲面パッチのレンダリング処理を行い、図8に示すシミュレーション画像が得られる。
図8において、視点からの距離にかかわらず、うねり(変形)が大きい部分81や82は、81aおよび82aが示す様に、同程度の詳細度によって分割されレンダリングされる。また、視線に近いがうねり(変形)が小さい部分83は、比較的低い詳細度によって分割されレンダリングされる。
かかる構成によれば、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を保存しておく座標メモリと、現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出する座標変換部と、前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出する変位量算出部と、前記変位量算出部が算出した変位量に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する詳細度決定部と、前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する細分割部とを有し、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチを変位量に応じた詳細度に従ってレンダリングした画像をリアルタイムに生成することにより、3次元モデル形状が時々刻々と変化する変形アニメーションや物理シミュレーション画像を生成する際にも、限られた時間内で大量の3次元形状モデルデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成することができる。
また、同様に複雑な変形を行う部分を、カメラからの距離にかかわらず、一様に滑らかに表現することができる。
また、視点および視線を変更するアニメーションを行った場合でも、詳細度の一斉レベル切り替えによるホッピングを発生せずに描画できる。
なお、本実施の形態において、変位量算出部で扱う時刻t1およびt2の間隔については特に言及しなかったが、1フレーム毎に変位量および詳細度を算出しても良いし、数フレーム間隔に変位量および詳細度を算出しても良い。
また、本実施の形態において、U方向およびV方向の変位量に応じて、U方向およびV方向の詳細度を別々に算出したが、U方向またはV方向の変位量のいずれか一方や、双方の平均を代表変位量として、この代表変位量に応じてU方向およびV方向の詳細度を同時に算出し、両方向に同じ分割数で分割曲面パッチを生成しても良い。
また、本実施の形態において、変位量はスクリーン座標に変換した頂点座標を用いて算出したが、モデリング座標に変換した頂点座標を用いて変位量を算出し、一般的なLODの手法と組み合わせて利用しても良い。
(実施の形態2)
図1は、本発明の実施の形態2における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。
図1は、本発明の実施の形態2における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。
図1において、11は座標メモリで、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチをスクリーン座標に変換した頂点座標データと、変位量を保存する。13は変位量算出部で、座標メモリ11に保存されている頂点座標データと座標変換部12が算出した頂点座標データとの差分を計算し、ポリゴンおよび曲面パッチの変位量を算出し、座標メモリ11に保存する。14は詳細度決定部で、座標メモリ11に保存されている変位量に対する変位量算出部13で算出した変位量の符号変化に応じて詳細度を決定する。また、座標変換部12、細分割部15およびレンダリング部16は本発明の実施の形態1と同様の処理を行う。
以下、本実施の形態における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の詳細な動作について図1、図7および図9を用いて説明する。
図9は、スクリーンに表示された3次元形状モデルの一部分である。
図9において、91は時刻t1における3次元形状モデルの一部分、92は時刻t2における3次元形状モデルの一部分で、Pt0、Pt1、Pt2は曲面パッチを構成する1頂点で、それぞれ時刻t0、t1、t2におけるスクリーン上の位置を表す。Du1は時刻t0−t1間のスクリーン座標におけるU方向(水平方向)の変位量で、Dv1は時刻t0−t1間のスクリーン座標におけるV方向(垂直方向)の変位量である。さらに、Du2は時刻t1−t2間のスクリーン座標におけるU方向(水平方向)の変位量で、Dv2は時刻t1−t2間のスクリーン座標におけるV方向(垂直方向)の変位量である。
まず旗の3次元モデルを構成する曲面パッチのメッシュの中で、水平/垂直方向にほぼ均等間隔に複数の曲面パッチを抽出し、代表曲面パッチ51とする。
座標メモリ11には時刻t1における代表曲面パッチ51の頂点(x1、y1、z1、w1)に、スクリーン座標変換を施したスクリーン座標における頂点Pの座標(xu1、yv1)と、時刻t0−t1間における代表曲面パッチ51の変位量(Du1、Dv1)を保存しておく。
座標変換部12では、時刻t2における代表曲面パッチ52の頂点(x2、y2、z2、w2)に、スクリーン座標変換を施し、スクリーン座標における頂点Pの座標(xu2、yv2)を算出する。また、算出した頂点座標(xu2、yv2)を座標メモリ11に保存しておく。
次に変位量算出部13において、座標メモリ11に保存されている時刻t1における頂点座標(xu1、yv1)と時刻t2における頂点座標(xu2、yv2)を用いて、頂点Pの時刻t1−t2間における代表曲面パッチ51の変位量(Du2、Dv2)を(式2)で算出する。
(式2) Du2=Xu2−Xu1
Dv2=Yv2−Yv1
また、算出した変位量(Du2、Dv2)を座標メモリ11に保存しておく。
Dv2=Yv2−Yv1
また、算出した変位量(Du2、Dv2)を座標メモリ11に保存しておく。
さらに、詳細度決定部14において、詳細度テーブル71を参照し、代表曲面パッチ52の変位量(Du2、Dv2)に対応するU方向の詳細度およびV方向の詳細度を仮決定する。次に、座標メモリ11に保存しておいた代表曲面パッチ52の時刻t0−t1間における変位量(Du1、Dv1)と時刻t1−t2間における変位量(Du2、Dv2)の各要素について符号比較を行う。
図9において、Du1およびDu2は同一符号であるが、Dv1およびDv2は符号が反転している。同一符号であるU方向については、仮決定の詳細度を採用し、符号が反転しているV方向については、仮決定の詳細度よりも1レベル高い詳細度に決定する。さらに、代表曲面パッチ52に隣接する周辺パッチ53についても、代表曲面パッチ52と同様の詳細度を決定する。
かかる構成によればある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報と、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチの変位量を保存する座標メモリと、現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出する座標変換部と、前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出する変位量算出部と、前記座標メモリに保存されている変位量に対する前記座標変換部が算出した変位量の符号変化に応じてポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する詳細度決定部と、前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する細分割部とを有し、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチを変位量に応じた詳細度に従ってレンダリングした画像をリアルタイムに生成することにより、3次元モデル形状が時々刻々と変化する変形アニメーションや物理シミュレーション画像を生成する際にも、限られた時間内で大量の3次元形状モデルデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすいダイナミックな変形箇所ほど高精細な画像を生成することができる。
また、同様に複雑な変形を行う部分を、カメラからの距離にかかわらず、一様に滑らかに表現することができる。
また、視点および視線を変更するアニメーションを行った場合でも、詳細度の一斉レベル切り替えによるホッピングを発生せずに描画できる。
さらに、変形の方向が急激に変化する時点でより高精細な画像を生成することができる。
なお、本実施の形態において、変形の方向が急激に変化する時刻t2の詳細度をより高く決定したが、変位量の符号反転の影響で、時刻t2以降に点Pt2周辺曲面パッチがよりダイナミックな変形を行う可能性が高いため、時刻t2以降の複数フレームにおいて、より高い詳細度を維持してもよい。
(実施の形態3)
図2は、本発明の実施の形態3における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。
図2は、本発明の実施の形態3における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の機能ブロック図である。
図2において、21は光源計算部で、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチに光源計算処理を施す。22は詳細度決定部で、各ポリゴンおよび曲面パッチの光源計算結果に応じて詳細度を決定する。細分割部23およびレンダリング部24は本発明の実施の形態1の細分割部15およびレンダリング部16と同様の処理を行う。
以下、本実施の形態における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置の詳細な動作について図2、図7および図10を用いて説明する。
図7は、詳細度のテーブル及び分割数テーブルである。
図7において72は輝度値を用いたテーブルである。
図10は本実施の形態における詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置のレンダリング結果のイメージ図である。
図10において、101は3次元形状モデル、102は光源と光線の方向、103は光源の影響が小さい箇所、104は光源の影響が大きい箇所、103aは103の拡大イメージ図、104aは104の拡大イメージ図である。
まず、光源計算部21において、3次元形状モデルを構成する各ポリゴンおよび曲面パッチの頂点のうち代表頂点に光源計算処理を施し、光源計算後の頂点色(r、g、b)を用いて輝度値Lを(式3)で算出する。
(式3) L=r+g+b
次に、詳細度決定部22では、詳細度テーブル72を参照し、各ポリゴンおよび曲面パッチの輝度値に対応する詳細度を決定する。
次に、詳細度決定部22では、詳細度テーブル72を参照し、各ポリゴンおよび曲面パッチの輝度値に対応する詳細度を決定する。
次に、細分割部23において、詳細度テーブル72を参照し、決定した詳細度に対応する分割数にしたがって、ポリゴンおよび曲面パッチの頂点座標から分割ポリゴンおよび分割曲面パッチの頂点座標を算出する。
最後に、レンダリング部24において、細分割後の曲面パッチのレンダリング処理を行い、図10に示すレンダリング結果画像が得られる。
図10において、視点からの距離にかかわらず、光源の影響が小さい箇所103は比較的低い詳細度によって分割されレンダリングされる(103a参照)。また、光源の影響が大きい箇所104は高い詳細度によって分割されレンダリングされる(104a参照)。
かかる構成によればポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点に光源計算を施して頂点色を算出する光源計算部と、前記光源計算部が算出した頂点色に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する詳細度決定部と、前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する細分割部とを有し、3次元形状モデルを構成するポリゴンおよび曲面パッチを光源計算結果に応じた詳細度に従ってレンダリングした画像をリアルタイムに生成することにより、限られた時間内で大量の3次元形状モデルデータを高速に処理しつつ、ユーザの目を惹きやすい光源の影響が大きい明るい箇所ほど高精細な画像を生成することができる。
また、視点および視線を変更するアニメーションを行った場合でも、詳細度の一斉レベル切り替えによるホッピングを発生せずに描画できる。
なお、本実施の形態において、ポリゴンおよび曲面パッチを形成する頂点のうち、代表頂点における輝度値を算出して詳細度を決定したが、全頂点の光源計算結果の平均値から輝度値を算出してもよい。
また、本実施の形態において、3次元形状モデルを構成する全ポリゴンおよび曲面パッチについて処理を行ったが、実施の形態1と同様に、予め選定した代表ポリゴンおよび代表曲面パッチについてのみ光源計算処理を行い、詳細度を決定し、周辺ポリゴンおよび周辺曲面パッチに同じ詳細度を適用しても良い。
また、輝度値の算出式は別の式を用いても良い。
本発明にかかる詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置は、限られた時間内で、3次元形状モデルの変形量または光源計算結果に応じた詳細度を動的に算出し、詳細度に従ったリアルタイム画像を生成する力を有し、高性能なグラフィックシステムだけではなく、携帯電話等の組み込み機器、ゲーム等のアミューズメント機器、デジタルテレビやDVDレコーダー等のAV機器としても有用である。
また、グラフィカルエージェントを含んだGUIシステム等の用途にも応用できる。
10 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置のシステムLSI
11 座標メモリ
12 座標変換部
13 変位量算出部
14 詳細度決定部
15 細分割部
16 レンダリング部
20 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置のシステムLSI
21 光源計算部
22 詳細度決定部
23 細分割部
24 レンダリング部
31 詳細度0の分割前のポリゴン
32 詳細度1で分割した分割ポリゴン
33 詳細度2で分割した分割ポリゴン
34 詳細度3で分割した分割ポリゴン
35 分割前のポリゴンの側面
36 分割ポリゴンの側面
41 詳細度0の分割前の曲面パッチ
42 詳細度1で分割した分割曲面パッチ
43 詳細度2で分割した分割曲面パッチ
44 詳細度3で分割した分割曲面パッチ
45 曲面パッチを構成する有理ベジェ曲線
50 メッシュの一部分
51 時刻t1における代表曲面パッチ
52 時刻t2における代表曲面パッチ
53 52の周辺曲面パッチ
54 分割曲面パッチ
61 時刻t1における旗の一部分
62 時刻t2における旗の一部分
71 変位量を用いたテーブル
72 輝度値を用いたテーブル
81,82 うねり(変形)が大きい部分
83 うねり(変形)が比較的小さい部分
81a,82a 81、82の拡大イメージ
91 時刻t1における3次元形状モデルの一部分
92 時刻t2における3次元形状モデルの一部分
101 3次元形状モデル
102 光源と光線の方向
103 光源の影響が小さい箇所
104 光源の影響が大きい箇所
103a 103の拡大イメージ
104a 104の拡大イメージ
121,122 旗のうねり(変形)が大きい部分
123 旗のうねり(変形)が小さい部分
121a 121の拡大イメージ
122a 122の拡大イメージ
123a 123の拡大イメージ
11 座標メモリ
12 座標変換部
13 変位量算出部
14 詳細度決定部
15 細分割部
16 レンダリング部
20 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置のシステムLSI
21 光源計算部
22 詳細度決定部
23 細分割部
24 レンダリング部
31 詳細度0の分割前のポリゴン
32 詳細度1で分割した分割ポリゴン
33 詳細度2で分割した分割ポリゴン
34 詳細度3で分割した分割ポリゴン
35 分割前のポリゴンの側面
36 分割ポリゴンの側面
41 詳細度0の分割前の曲面パッチ
42 詳細度1で分割した分割曲面パッチ
43 詳細度2で分割した分割曲面パッチ
44 詳細度3で分割した分割曲面パッチ
45 曲面パッチを構成する有理ベジェ曲線
50 メッシュの一部分
51 時刻t1における代表曲面パッチ
52 時刻t2における代表曲面パッチ
53 52の周辺曲面パッチ
54 分割曲面パッチ
61 時刻t1における旗の一部分
62 時刻t2における旗の一部分
71 変位量を用いたテーブル
72 輝度値を用いたテーブル
81,82 うねり(変形)が大きい部分
83 うねり(変形)が比較的小さい部分
81a,82a 81、82の拡大イメージ
91 時刻t1における3次元形状モデルの一部分
92 時刻t2における3次元形状モデルの一部分
101 3次元形状モデル
102 光源と光線の方向
103 光源の影響が小さい箇所
104 光源の影響が大きい箇所
103a 103の拡大イメージ
104a 104の拡大イメージ
121,122 旗のうねり(変形)が大きい部分
123 旗のうねり(変形)が小さい部分
121a 121の拡大イメージ
122a 122の拡大イメージ
123a 123の拡大イメージ
Claims (10)
- 3次元形状モデルを構成する複数のポリゴンまたは曲面パッチを、詳細度に応じて分割し、レンダリングした結果をディスプレイ上に表示するリアルタイム画像生成装置であって、
ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を保存しておく
座標メモリと、
現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出する
座標変換部と、
前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出する
変位量算出部と、
前記変位量算出部が算出した変位量に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する
詳細度決定部と、
前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
細分割部とを有することを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 請求項1において、
前記詳細度決定部は、変位量と詳細度の対応づけを行う所定の詳細度テーブルを参照することにより詳細度を決定し、
前記細分割部は、詳細度と分割数の対応づけを行う所定の分割数テーブルを参照することにより分割数を決定し、決定した分割数に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
ことを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 請求項1において、
前記座標メモリは、ある時刻における代表ポリゴンまたは代表曲面パッチを形成する頂点座標情報を保存し、
前記座標変換部は、現在の時刻における代表ポリゴンまたは代表曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出し、
前記変位量算出部は、前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、代表ポリゴンまたは代表曲面パッチの変位量を算出し、
前記詳細度決定部は、前記変位量算出部が算出した変位量に応じて、代表ポリゴンまたは代表曲面パッチの代表詳細度を決定し、代表ポリゴンの周辺ポリゴンまたは代表曲面パッチの周辺曲面パッチの詳細度を前記代表詳細度と同じ値に決定する
ことを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 請求項1において、
前記座標メモリは、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報と、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチの変位量を保存し、
座標変換部は、現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出し、
前記変位量算出部は、前記座標メモリに保存されている頂点座標情報と前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出し、
前記詳細度決定部は、前記座標メモリに保存されている変位量に対する前記座標変換部が算出した変位量の符号変化に応じてポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する
ことを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 前記座標メモリは、ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチの
スクリーン座標における頂点座標情報を保存し、
前記座標変換部は、現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチのスクリーン座標における頂点座標情報を算出する
ことを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載のリアルタイム画像生成装置。 - 3次元形状モデルを構成する複数のポリゴンまたは曲面パッチを、詳細度に応じて分割し、レンダリングした結果をディスプレイ上に表示するリアルタイム画像生成装置であって、
ポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点に光源計算を施して頂点色を算出する
光源計算部と、
前記光源計算部が算出した頂点色に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する
詳細度決定部と、
前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
細分割部とを有することを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 請求項6において、
前記詳細度決定部は、頂点色と詳細度の対応づけを行う所定の詳細度テーブルを参照することにより詳細度を決定し、
前記細分割部は、詳細度と分割数の対応づけを行う所定の分割数テーブルを参照することにより分割数を決定し、決定した分割数に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
ことを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 請求項6において、
前記光源計算部は、代表ポリゴンまたは代表曲面パッチを形成する頂点に光源計算を施して頂点色を算出し、
前記詳細度決定部は、前記光源計算部が算出した頂点色に応じて、代表ポリゴンまたは代表曲面パッチの代表詳細度を決定し、代表ポリゴンの周辺ポリゴンまたは代表曲面パッチの周辺曲面パッチの詳細度を前記代表詳細度と同じ値に決定する
ことを特徴とするリアルタイム画像生成装置。 - 3次元形状モデルを構成する複数のポリゴンまたは曲面パッチを、詳細度に応じて分割し、レンダリングした結果をディスプレイ上に表示するリアルタイム画像生成装置の集積回路であって、
ある時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を保存しておく
座標メモリと、
現在の時刻におけるポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点座標情報を算出する
座標変換部と、
前記座標メモリに保存されている頂点座標情報前記座標変換部が算出した頂点座標情報との差分から、ポリゴンまたは曲面パッチの変位量を算出する
変位量算出部と、
前記変位量算出部が算出した変位量に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する
詳細度決定部と、
前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、
分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
細分割部とを有することを特徴とする集積回路。 - 3次元形状モデルを構成する複数のポリゴンまたは曲面パッチを、詳細度に応じて分割してレンダリングした結果をディスプレイ上に表示するリアルタイム画像生成装置の集積回路であって、
ポリゴンまたは曲面パッチを形成する頂点に光源計算を施して頂点色を算出する
光源計算部と、
前記光源計算部が算出した頂点色に応じて、ポリゴンまたは曲面パッチの詳細度を決定する
詳細度決定部と、
前記詳細度決定部が決定した詳細度に従ってポリゴンまたは曲面パッチを分割し、分割ポリゴンまたは分割曲面パッチを生成する
細分割部とを有することを特徴とする集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004320200A JP2006133940A (ja) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004320200A JP2006133940A (ja) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006133940A true JP2006133940A (ja) | 2006-05-25 |
Family
ID=36727457
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004320200A Pending JP2006133940A (ja) | 2004-11-04 | 2004-11-04 | 詳細度を用いたリアルタイム画像生成装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006133940A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011070387A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 3次元形状表示装置およびプログラム |
CN102194250A (zh) * | 2011-05-19 | 2011-09-21 | 北京中科辅龙计算机技术股份有限公司 | 基于流程工厂参数模型的复杂场景快速绘制方法及*** |
WO2012086273A1 (ja) * | 2010-12-20 | 2012-06-28 | 日立マクセルエナジー株式会社 | 非水二次電池 |
CN103268634A (zh) * | 2012-02-24 | 2013-08-28 | 苏州蓝海彤翔***科技有限公司 | 一种外存模型基于顶点聚类的快速并行自适应简化方法 |
WO2020049619A1 (ja) * | 2018-09-03 | 2020-03-12 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム |
-
2004
- 2004-11-04 JP JP2004320200A patent/JP2006133940A/ja active Pending
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011070387A (ja) * | 2009-09-25 | 2011-04-07 | Mitsubishi Electric Corp | 3次元形状表示装置およびプログラム |
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KR101367393B1 (ko) * | 2010-12-20 | 2014-02-24 | 히다치 막셀 가부시키가이샤 | 비수 2차 전지 |
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JPWO2020049619A1 (ja) * | 2018-09-03 | 2021-06-10 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム |
JP6990777B2 (ja) | 2018-09-03 | 2022-01-12 | 株式会社ソニー・インタラクティブエンタテインメント | 情報処理装置、情報処理方法、及びプログラム |
US11461957B2 (en) | 2018-09-03 | 2022-10-04 | Sony Interactive Entertainment Inc. | Information processing device, information processing method, and program |
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