JP3107452B2 - テクスチャマッピング方法およびその装置 - Google Patents

テクスチャマッピング方法およびその装置

Info

Publication number
JP3107452B2
JP3107452B2 JP04110379A JP11037992A JP3107452B2 JP 3107452 B2 JP3107452 B2 JP 3107452B2 JP 04110379 A JP04110379 A JP 04110379A JP 11037992 A JP11037992 A JP 11037992A JP 3107452 B2 JP3107452 B2 JP 3107452B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reflection component
texture
luminance
calculating
information
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP04110379A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH05307610A (ja
Inventor
徹 酒井原
利幸 桑名
良 藤田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP04110379A priority Critical patent/JP3107452B2/ja
Priority to US08/053,371 priority patent/US5673374A/en
Publication of JPH05307610A publication Critical patent/JPH05307610A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3107452B2 publication Critical patent/JP3107452B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/003D [Three Dimensional] image rendering
    • G06T15/50Lighting effects
    • G06T15/506Illumination models

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Graphics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Generation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、図形の模様等の表示技
術に係り、特に材質感のあるリアルな表示を、小規模な
ハ−ドウェアで高速に行なうテクスチャマッピング方法
および該方法を実施するための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】まず、コンピュータ等のハードウエアを
用いた、従来の三次元の図形表示処理について説明す
る。
【0003】三次元の図形表示処理においては、表示さ
れる立体図形は、通常、多面体にて近似され、かかる多
面体を構成する多角形(「ポリゴン」とも称される)が
順次表示され、最終的に目的の立体図形が表示される。
【0004】すなわち、三次元の図形表示処理は、立体
図形を構成する多角形の表示を考えれば良いことにな
る。
【0005】図9に、多角形の表示処理の主要な処理で
ある塗りつぶし処理の一例を示す。
【0006】まず、多角形の頂点V1からV4に関する情
報、例えば、頂点の座標(Xi,Yi,Zi)、RGB輝
度(ri,gi,bi)および、テクスチャマップを施す
場合には、テクスチャ座標(si,ti)(i=1〜4)
をもとに、多角形を水平線分(以下、「スパン」と称す
る)に分割し、多角形の下端から順次表示画面の画像情
報を蓄えておくためのファフレ−ムバッファへ、画像情
報を書き込んで行く処理が行われる。
【0007】この処理は、スパン上の各画素について色
補間等の線形補間処理を施し、色に関するデ−タである
RGB輝度を求め、これをフレ−ムバッファの所定の箇
所に順次書き込んで行く方法にて実現される。
【0008】頂点のRGB輝度については、図10に示
した光の反射モデルにより、光源、面の向き、および反
射面の反射係数から計算される。
【0009】すなわち、光の強さIは、光源からの光源
光強度Ip、周辺から様々な方向にて入射される光であ
る周囲光強度Ia、法線ベクトルN、光源の向きのベク
トルL、視点の向きのベクトルV、LとVのベクトル和
を正規化したベクトルH、表示物体の周囲光反射係数K
a、拡散反射係数Kd、鏡面反射係数Ks、鏡面反射のシ
ャープさ係数nの値から、次式1にて計算できる。
【0010】 I=Ka×Ia+{Kd×(N・L)+Ks×(N・H)∧n}×Ip (式1) 但し、「・」は、ベクトル内積、「∧」は、べき乗を表
し、また、ベクトル間で、H=(L+V)/|L+V|
なる関係がある。
【0011】実際には、R、G、Bの各成分毎に、式1
を用いて必要な色情報が演算されることになる。
【0012】式1の第一項Ka×Iaは、周囲光反射成
分、第二項Kd×(N・L)×Ipは、拡散反射成分、第
三項{Ks×(N・H)∧n}×Ipは、鏡面反射成分を
表している。
【0013】周囲光反射成分と拡散反射成分は、物体の
色に影響される反射成分であり、鏡面反射成分は、物体
の光沢、すなわちハイライトを表現するためのものであ
り、物体の色にはあまり影響されず、すなわちテキスチ
ャに影響されないため、光源の色がそのまま出力される
ものである。
【0014】つまり、周囲光反射成分と拡散反射成分
が、表示物体表面の色に応じて、R、G、B間で値が異
なるに対し、鏡面反射成分はR、G、B間で値が、殆ど
変化しない。
【0015】リアルな表示を行なうためには、各画素毎
に式1を用いて、RGB輝度を計算すべきであるが、計
算に大量の時間がかかるという問題がある。
【0016】かかる計算時間の短縮のため、ポリゴンの
頂点での値のみを計算し、各画素の輝度は、線形補間等
にて求めることが普通である。
【0017】具体的には、各スパンの両端のRGB輝度
を頂点の値から、例えば線形補間にて求め、スパン上の
画素に対するRGB輝度は、スパンの両端の値から、例
えば線形補間にて求めれば良い。またこの様な手法は、
公知の技術となっている。
【0018】以上述べてきた、一般的な三次元の図形表
示処理の説明に基づき、従来のテクスチャマッピング装
置を、特許公開公報平3−138779号公報を例にと
り説明する。
【0019】同公報記載のように従来技術では、光源に
よる輝度計算等により得られたRGB輝度とテクスチャ
デ−タを加算あるいは乗算等の演算を施して混合し、こ
れを表示している。同公報掲載の装置の実施例を、図1
1に示す。
【0020】すなわち、図11に示したように、DDA
(「デジタル微分解析器」のことを称し、一種の図形発
生手段である)群により、フレ−ムバッファへ書き込む
画素に関するX、Y座標、RGB輝度、およびテクスチ
ャアドレスs、tが求められる。
【0021】テクスチャアドレスs、tは、置換部(図
11に示す)と称される手段により、指定されるアドレ
ス範囲が、有効範囲内に限定されて、テキスチャバッフ
ァに送られる。
【0022】次に、テクスチャバッファから読みだされ
た、テクスチャデ−タは、演算部にてRGB輝度情報と
混合されて、フレ−ムバッファに書き込まれ、図形表示
されることにより、テクスチャマッピングが実現されて
いた。
【0023】このように、3種類の反射成分の各々につ
いて考慮せずに、式1による輝度計算により得られた、
トータルのRGB輝度を、テクスチャデ−タと混合して
おり、輝度計算の過程において得られる性質の異なる反
射光成分、すなわち、周囲光反射成分、拡散反射成分お
よび鏡面反射成分ごとに、これらの性質に応じてテクス
チャデ−タとの混合を行うことが考慮されていなかっ
た。
【0024】すなわち、周囲光反射成分および拡散反射
成分では表示物体の色、すなわちテクスチャが大きく影
響するのに対し、鏡面反射成分においては、テクスチャ
の影響がほとんどなく、光源の色のみの影響が強いこと
が、考慮されていなかった。
【0025】このように、従来の方法では、鏡面反射成
分に対してもテクスチャが影響を与えるため、本来、物
体の色とは無関係で光源の色で光るハイライトにテクス
チャが付加されてしまい、リアルな表示が出来なかっ
た。
【0026】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、輝
度計算での各反射成分毎の性質を考慮していないため、
リアルな表示が難しかった。
【0027】具体的には、演算時間の短縮等のため、テ
キスチャに影響されない鏡面反射成分に関してまで、テ
キスチャを考慮し図形表示を行なっていた。
【0028】そこで、本発明の目的は、輝度計算での反
射成分の性質を考慮して、テクスチャデ−タとの混合を
必要に応じて行なうことにより、よりリアルなテクスチ
ャマッピングを実現するものである。
【0029】さらに、かかる処理を行なうハ−ドウェア
の増大を防ぎながら、リアルな図形表示装置を提供する
ことである。
【0030】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によれば、次の態様が提供される。
【0031】第1の態様として、表示される状況を設定
するために仮想的に与えられる光源および視点の方向ベ
クトルを含む情報を基に、光の反射成分を演算すること
により表示物体各部の明るさを求め、表示物体の陰影を
表現するとともに、テクスチャデ−タを表示物体表面に
マッピングすることにより、表示物体表面の色彩を表現
する表示物体のテクスチャマッピング方法において、
記マッピングに用いられるテクスチャーデータは、表示
物体に関する、形状の幾何学的情報、光の反射係数、表
面の模様のうち、少なくとも前記二つを含む情報を指定
するテクスチャデ−タであり、 光の反射成分のうち、鏡
面反射成分の値が、予め設定された所定値以上の場合の
み、各画素における明るさの演算に鏡面反射成分による
明るさを含めた演算処理を行なうことを特徴とするテク
スチャマッピング方法が提供される。
【0032】また、第2の態様として、表示物体の幾何
学的情報の記憶手段と、描画のための座標変換処理手段
と、表示物体の光の反射成分を演算し輝度を算出する輝
度算出手段と、物体の輝度情報を含む幾何学的情報およ
びテクスチャデ−タを画像情報に展開する画像展開手段
と、展開された画像情報を記憶する画像記憶手段と、該
画像記憶手段に記憶されている画像を表示する表示手段
とからなるテクスチャマッピング装置において、各画素
における、周囲光反射成分と拡散反射成分の和、および
鏡面反射成分の値を算出する画素輝度算出手段を、前記
画像展開手段内に設け、前記画素輝度算出手段は、周囲
光反射成分と拡散反射成分の和を算出する処理を行い、
かつ、鏡面反射成分の値を算出する処理を行って、輝度
の算出を行なう手段であり、かつ、鏡面反射成分が、予
め設定された所定値以上の場合のみ、鏡面反射成分の値
を算出する処理を行なうことを特徴とするテクスチャマ
ッピング装置が提供される。
【0033】なお、前記画素輝度算出手段が、DDA
(Digital Differential Analyzer)で構成されているも
のも考えられる。
【0034】加えて、前記画素輝度算出手段が、周囲光
反射成分および拡散反射成分の和にテキスチャデ−タを
混合する手段である構成も考えられる。
【0035】
【作用】まず、ポリゴンの頂点のRGB輝度を、周囲光
反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ごとにつ
いて計算する。
【0036】次に、鏡面反射成分の強度から鏡面反射を
考慮すべきか否かを判定する。
【0037】すなわち、鏡面反射成分の強度が、所定値
以上の場合にのみ、鏡面反射成分を考慮し、スパン描画
を行なう構成とする。
【0038】もちろん、鏡面反射成分にはテクスチャデ
−タを混合しない構成とすることも可能である。
【0039】次に、頂点の周囲光反射成分および拡散反
射成分によるRGB輝度から、色補間等の公用技術を用
いて、スパンの両端点でのRGB輝度の値を求める。
【0040】さらに、図形発生手段である、第一のDD
A(実施例にて述べる)により、色補間等により、スパ
ン上の各画素でのRGB輝度を求めて、対応するテクス
チャデ−タと混合する。
【0041】鏡面反射成分を考慮しなければならない場
合は、ポリゴンの頂点での鏡面反射成分によるRGB輝
度から、スパン両端点でのRGB輝度の値を求め、第二
のDDAにより、スパン上の各画素におけるRGB輝度
の値を求め、周囲光反射成分および拡散反射成分による
値を加算し、該加算値をフレ−ムバッファへ書き込む。
これにより、周囲光反射成分および拡散反射成分によ
るRGB輝度の値と、テクスチャデ−タを混合したもの
に、テクスチャに影響を受けない鏡面反射成分が加算さ
れることになり、リアルな描画を実現できることにな
る。
【0042】なお、鏡面反射成分用のテクスチャデ−タ
を別途用意し、これに鏡面反射成分によるRGB輝度の
値を混合し、周囲光反射成分および拡散反射成分による
RGB輝度の値とを加算する方法も考えられる。
【0043】さて、周囲光反射成分および拡散反射成分
によるRGB輝度と、鏡面反射成分によるRGB輝度
を、別々のDDAで取り扱う構成にして、上記処理は実
現されるが、これを一組のDDAで処理することも可能
である。
【0044】つまり、一本のスパンについて、2回、同
一のDDAを動作させれば良い。
【0045】1回目は、周囲光反射成分および拡散反射
成分に関する処理を行ない、該処理結果をフレ−ムバッ
ファに書き込み、2回目は、鏡面反射成分によるRGB
輝度を演算し、フレ−ムバッファに記憶されている周囲
光反射成分および拡散反射成分に関する演算値と加算
し、再度フレ−ムバッファに書き込めば良い。
【0046】あるいは、多角形全体について周囲光反射
成分と拡散反射成分に関するRGB輝度情報をテクスチ
ャデ−タと混合し、フレ−ムバッファに描画し、その
後、ポリゴン単位、あるいは、スパン単位で、鏡面反射
成分を考慮すべきか否かを判定し、所定の場合、例え
ば、鏡面反射成分の値が、予め設定されているしきい値
以上である場合、鏡面反射成分に関するRGB輝度をフ
レ−ムバッファ内の所定アドレスに加算し、描画すれば
良い。
【0047】このように、1組のDDAで、各反射成分
を考慮したテクスチャデ−タとの混合が可能となる。
【0048】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図2に、本発明を実施するための装置の実施例を示
す。本実施例は、CPU1、主メモリ・システムバス制
御部2、主メモリ3、システムバス4、グラフィックバ
ス制御部5、グラフィックバス6、レンダリングプロセ
ッサ7、フレ−ムバッファ8、Zバッファ9、テクスチ
ャバッファ10、DAC(デジタル・アナログコンバー
タ)11、およびモニタ12を有して構成される。CP
U1は、テクスチャマップを施した三次元図形表示のた
めに、座標変換、クリッピング、輝度計算などの表示処
理や、レンダリングプロセッサ7、フレ−ムバッファ
8、Zバッファ9、テクスチャバッファ10、DAC1
1等の制御等、システム全体の制御を行う手段であり、
例えば、半導体マイクロプロセッサを用いて実現され
る。主メモリ・システムバス制御部2は、CPU1の主
メモリ3へのアクセスの制御、および、システムバス4
の制御等を行なう手段であり、例えば各種TTL、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。主メモリ3
は、各種処理に必要なデータを記憶する手段であり、例
えば、半導体デバイスであるRAM等の電子デバイスで
構成される。システムバス4は、CPU1および主メモ
リ3と、グラフィックバス制御部5の間での、デ−タや
制御信号の転送を行う手段であり、電気ハーネスとコネ
クタ等により構成される。また、システムバス4は、他
の入出力装置(図示せず)と、CPU1および主メモリ
3とを接続する手段でもある。グラフィックバス制御部
5は、CPU1および主メモリ3間でデ−タや制御信号
の授受を行い、さらにグラフィックバス6を制御する手
段であり、例えば各種TTL、トランジスタ等の電子デ
バイスで構成される。グラフィックバス6は、グラフィ
ックバス制御部5を介して、CPU1、主メモリ3と、
レンダリングプロセッサ7、フレ−ムバッファ8、Zバ
ッファ9、テクスチャバッファ10およびDAC11間
でデ−タあるいは制御信号を転送する手段であり、例え
ば、電気ハーネスとコネクタ等により構成される。レン
ダリングプロセッサ7は、CPU1からの指示により、
フレ−ムバッファ8に、スパン等を描画する手段であ
り、例えば各種TTL、トランジスタ、CPU、RA
M、ROM等の電子デバイスで構成される。フレ−ムバ
ッファ8は、モニタ12に表示する画像を記憶する手段
であり、例えば半導体デバイスであるRAM等の電子デ
バイスで構成される。Zバッファ9は、いわゆる隠面消
去のために用いられる手段であり、例えば半導体デバイ
スであるRAM等の電子デバイスで構成される。テクス
チャバッファ10は、テクスチャマップ処理を施すテク
スチャデ−タを記憶する手段であり、例えば、半導体デ
バイスであるRAM等の電子デバイスで構成される。D
AC11は、フレ−ムバッファ8から所定の周期でフレ
−ムバッファ上のデジタル画像情報を読みだし、アナロ
グ情報に変換する手段であり、例えば各種TTL、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。モニタ12は
描画結果を出力する手段であり、例えばCRT、液晶デ
ィスプレイ、ELディスプレイ等が考えられる。
【0049】次に、具体的に、多角形のテクスチャマッ
ピング表示処理手順を図1を参照して説明する。図1
に、処理手順を示すフロ−チャ−トを示す。この処理
は、その殆どがCPU1にて行なわれるが、ステップ1
3g、ステップ13jおよびステップ13lの処理は、
CPU1が、システムバス4、グラフィックバス6を介
してレンダリングプロセッサ7に、コマンド処理パラメ
−タを送ることにより、レンダリングプロセッサ7にて
処理が行なわれる。
【0050】まず、ステップ13aでは、表示物体を構
成するポリゴンの頂点座標、および、頂点法線ベクトル
への座標変換処理が行われる。次に、ステップ13bで
は、光源情報、反射係数および法線ベクトルを用いて、
周囲光反射成分および拡散反射成分について輝度計算が
行われる。ステップ13cでは、鏡面反射成分について
の輝度計算がなされる。ステップ13dでは、該ポリゴ
ンにおいて、表示範囲の外に出た部分を切り取る、いわ
ゆるクリッピング処理が行われる。これらの処理は、三
次元図形表示処理では広く一般的に行われている公知・
公用の技術のため、ここでは記載を省略する(例えば、
アスキー出版局編「応用グラフィックス」等に記載され
ている)。次に、ステップ13eにて、頂点での鏡面反
射成分の強さが、予め設定されている、しきい値を越え
ているか否かを判定し、越えている場合には、鏡面反射
成分を考慮するため、ステップ13iに分岐する。越え
ていなかった場合には、ステップ13fへと進む。な
お、かかるしきい値は、例えばソフトウエア上で予め設
定されている。次に、ステップ13fでは、先に述べた
ようにポリゴンをスパンに分解し、描画すべきスパンの
端点の情報、すなわち、両端点の座標、テクスチャ座
標、周囲光反射成分および拡散反射成分によるRGB輝
度を頂点におけるRGB輝度の値から、例えば線形の色
補間により求める。
【0051】また、後述するDDAによる、演算処理の
ためのRGB輝度増分、Z座標増分およびテクスチャ座
標増分を求める。ステップ13gでは、テクスチャデ−
タ(これは予め、テクスチャバッファに記憶されている
とする)と、周囲光反射成分および拡散反射成分のRG
B輝度を混合してスパン上の画素を描画する。
【0052】ステップ13hにて、全スパンの描画を終
了したか否かを判定し、終了していない場合には、ステ
ップ13fに戻り一連の処理を繰り返す。
【0053】一方、鏡面反射成分を考慮すべき場合は、
ステップ13iでは、ステップ13fと同様の処理、す
なわち、ポリゴンをスパンに分解し、スパンの両端の情
報を求める処理をおこなう。ステップ13jでは、ステ
ップ13gと同一の処理を行う。ステップ13kでは、
ステップ13iにて求めたスパンの端点情報を変更す
る。 すなわち、輝度情報は、鏡面反射成分を考慮した
ものとし、テクスチャ座標を鏡面反射成分用の座標に変
更し、さらにテクスチャマップが不要な場合には、その
旨の指定を行なう。この端点情報を用いて、ステップ1
3lにてスパンを描画する。この場合にはフレ−ムバッ
ファ8の所定アドレスに格納されている値に加算して描
画する。次に、ステップ13mにて、全スパンの描画が
終了したか否かを判断し、未終了なら、ステップ13i
に戻り一連の処理を繰り返す。このような手順により、
周囲光反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ご
とに別々のテクスチャマップを施すことが可能となる。
また、かかる処理は、鏡面反射成分の値が、予め設定さ
れたしきい値を超える場合にのみ行なえば良いが、鏡面
反射成分を考慮せず、テクスチャマップを施す処理を行
なうことも可能である。次に、本発明の主要部である、
レンダリングプロセッサ7におけるスパン描画処理につ
いて詳細に説明する。図3に、レンダリングプロセッサ
7の構成の実施例を示す。
【0054】本実施例は、グラフィックバスインタフェ
−ス71、シ−ケンサ72、DDA部73、輝度ブレン
ド部74、ソ−スバッファ75、ディスティネ−ション
バッファ76、フレ−ムバッファインタフェ−ス77を
有して構成される。グラフィックバスインタフェ−ス7
1は、グラフィックバス6とレンダリングプロセッサ7
を接続する手段であり、例えば、各種TTL、トランジ
スタ、抵抗等の電子デバイスで構成される。
【0055】シ−ケンサ72は、DDA部73で発生す
る画素数の管理など、レンダリングプロセッサ7の動作
を制御する手段であり、例えば、各種TTL、トランジ
スタ、等の電子デバイスで構成される。DDA部73
は、スパン上の画素の座標値(X,Y,Z)、RGB輝
度(R,G,B)、透明度(α)、および、テクスチャ
座標(s,t)を演算する手段であり、例えばレジス
タ、半導体メモリ、CPU、ROM、加算器等の電子デ
バイスを有して構成される。
【0056】一般に、DDAは、描画演算のために用い
られる公知の手段であり、各種の文献に掲載されている
(例えば、マグロウヒル「対話型コンピュータグラフィ
ックス」W.Mニューマン著、大須賀節雄監訳)。DD
Aは、与えられた微分方程式に基づき、所定の演算を行
ない、例えば図形等を発生する手段であり、演算時の浮
動小数点演算と丸め操作のため、整数型演算を利用した
ブレセンハム型等の各種の構成が、公知技術となってい
る。
【0057】輝度ブレンド部74は、DDA部73から
出力される輝度情報と、ソ−スバッファ75に取り込ま
れている、前記テクスチャ座標に該当するテクスチャデ
−タとを混合する手段であり、例えば、各種TTL、ト
ランジスタ等の電子デバイスで構成される。ソ−スバッ
ファ75は、DDA部73から出力されるテクスチャ座
標(s,t)に基づき、フレ−ムバッファインタフェ−
ス77を介して、テクスチャバッファ10の対応するア
ドレスにおける、データを読み出し、取り込む手段であ
り、例えば、各種TTL、RAM等の電子デバイスで構
成される。ディスティネ−ションバッファ76は、輝度
ブレンド部74での処理結果を格納する手段であり、R
AM等の電子デバイスで構成される。ディスティネ−シ
ョンバッファ76に格納されたデータは、フレ−ムバッ
ファインタ−フェ−ス77を介して、フレ−ムバッファ
8の該当アドレスに書き込まれる。また、ディスティネ
−ションバッファ76は、ある画素に対応するフレ−ム
バッファの書き込み前の値、および隠面消去に用いられ
るZバッファの値を保持し、さらに、輝度ブレンド部7
4にて演算された結果を保持する。フレ−ムメモリイン
タフェ−ス77は、DDA部73から出力される画素座
標(X,Y)、およびテクスチャ座標(s,t)に基づ
き、フレ−ムバッファ8、Zバッファ9、テクスチャバ
ッファ10から、対応するアドレスに記憶されているデ
ータを、ディスティネ−ションバッファ76、あるい
は、ソ−スバッファ75に取り込み、さらに、デスティ
ネ−ションバッファ76内の輝度情報あるいはZ座標
を、フレ−ムバッファ8、あるいは、Zバッファ9に書
き込む手段であり、例えば各種TTL、トランジスタ、
抵抗等の電子デバイスで構成される。ここで、図7に、
テクスチャデ−タの一例を示す。全体が8×8画素で構
成される表示領域に描かれた十字模様のテクスチャデ−
タであり、テキスチャ座標であるsおよびtが、(0,
0)から(7,7)の範囲で定義されている。図7中に
表示されている円が、テクスチャの画素を表し、画素の
中心が、整数の座標値となっている。DDA部73に
て、各画像のテクスチャ座標sおよびtが算出される
が、一般には、常にsあるいはtが整数、すなわち、あ
るテクスチャデ−タ画素の中心となるとは限らず、sあ
るいはtが整数でない場合には、例えば、最も近い画素
における値が取り込まれることになる。
【0058】次に、レンダリンプロセッサ7内に設けら
れるDDA部の構成について、図4を参照して説明す
る。
【0059】図4に、DDA部73の構成の一実施例を
示す。本実施例は、XY用DDA731、st用DDA
732、Z用DDA733およびRGBα用DDA73
4を有して構成される。XY用DDA731は、描画の
ため発生させる画素の座標計算のための手段である。s
t用DDA732は、マッピングするテクスチャのテク
スチャ座標発生のための手段である。Z用DDA733
は、発生画素のZ座標発生のための手段である。RGB
α用DDA734は、RGB輝度および透明度示すα値
等の演算を行なう手段である。このような手段により、
スパン描画に必要となる各画素に関する各種座標およ
び、輝度情報等が生成されることになる。次に、レンダ
リンプロセッサ7内に設けられる輝度ブレンド部74の
構成について図5を参照して説明する。本実施例は、テ
クスチャ合成部741、αブレンド部742、ラスタオ
ペレ−ション部743およびZ比較部744を有して構
成される。テクスチャ合成部741は、ソ−スバッファ
75から送られるテクスチャデ−タと、DDA部73か
らの輝度情報を所定の方法により混合し、αブレンド部
742に送る手段であり、例えば、各種TTL、抵抗、
トランジスタ等の電子デバイスで構成される。
【0060】αブレンド部742は、いわゆるαブレン
ドを行う手段であり、例えば、各種TTL、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。αブレンド
(英名では「α−channel-compositing」と称し、例え
ば、「Computer Graphics」,James D. Foley等著,ADD
ISION-WESLEY PUBLISHING COMPANY出版、等の文献に記
載されている)とは、書き込みを行なう画素における輝
度値と、該画素に対応するフレ−ムバッファに記憶され
ている輝度値とを、所定の混合比で混合する処理をい
う。ラスタオペレ−ション部743は、いわゆるラスタ
−オペレ−ション処理、および、隠面消去のためにZ比
較器744の出力により、画素の書き込みを停止する処
理を行う手段であり、例えば、各種TTL、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。ここで、ラス
タ−オペレ−ション処理とは、フレームバッファ上のあ
る矩形領域の情報を、フレームバッファ上の他の位置へ
転写する処理をいう。Z比較器744は、DDA部73
からのZ座標値と、Zバッファに記憶されているZ座標
とを比較し、所定の条件が満足されない場合は、ラスタ
オペレ−ション部743に画素の書き込みの抑止を指示
する手段であり、例えば、各種TTL、抵抗、トランジ
スタ等の電子デバイスで構成される。この様な手段を設
けることにより、表示処理技術として一般に用いられて
いる、αブレンド処理や隠面消去処理に加えて、テクス
チャマッピングを施した画素描画処理が実現できる。図
6に、テクスチャ合成部741の構成の一実施例を示
す。本実施例は、輝度合成回路741aおよびセレクタ
741bを有して構成される。輝度合成回路741a
は、テクスチャ合成処理そのものを実行する手段であ
り、例えば、各種TTL、抵抗、トランジスタ等の電子
デバイスで構成される。セレクタ部741bは、使用す
るテクスチャデ−タの種類に応じて、同一のデ−タを選
択する手段であり、例えば、各種TTL、抵抗、トラン
ジスタ等の電子デバイスで構成される。本構成におい
て、テクスチャデ−タとしては、例えば、(1)明るさの
情報であるItのみ、(2)Itとαt、(3)テクスチャのR
GB輝度であるRt,Gt,Bt、(4)Rt,Gt,Bt,αt
の4種類のテクスチャデ−タを選択できる。輝度合成回
路741aでは、加算や乗算など、図8の表に示した混
合処理を行う。ここで、図8において、Ri、Gi、B
i、αiは、輝度ブレンド部74に入力される輝度情報
を示している。混合法としては、例えば乗算、加算等が
あり、それぞれのテクスチャデ−タの種類により、RG
B輝度およびαの出力値の例を、図8の表に示す。な
お、テクスチャマップを施す必要がない場合は勿論、輝
度混合は行わず、DDA部73からの入力情報(R,
G,B,α)がそのまま出力される。
【0061】以上の説明により、レンダリングプロセッ
サ7が、テクスチャマップを施してスパンを描画できる
ことになる。
【0062】もちろん、レンダリングプロセッサ7が、
テクスチャマップを施さずにスパンを描画することも可
能である。
【0063】さらに、図1を参照して説明した処理によ
り、反射成分の性質を考慮して、ハイライトに乱れのな
いテクスチャマップが可能になり、リアルな描画が可能
になる。
【0064】加えて、本発明においては、輝度算出用の
DDAは、従来どうり一組だけで良く、鏡面反射成分の
影響を考慮する必要がある場合にのみ、鏡面反射成分に
よる輝度情報を考慮し処理を行うため、処理速度の低下
等の性能低下は殆ど生じない。 もちろん、周囲光反射
成分および拡散反射成分用と、鏡面反射成分用の輝度算
出用DDAを二組を設け、並列に輝度混合を行っても良
い。
【0065】なお、従来のテクスチャマッピング装置に
おいても、該装置が、表示物体の反射成分の指定が可能
な構成であれば、本方法を使用することにより、リアル
な3次元の図形表示処理が可能となる。
【0066】すなわち、表示物体の反射成分の指定が可
能な装置を使用する場合、表示物体の反射成分の指定時
に、必要な成分のみ(例えば、周囲光反射成分および拡
散反射成分)出力され、他の成分(例えば、鏡面反射成
分)は出力されないように指定し、テクスチャマッピン
グを施す画像処理を行なうことによっても、リアルな三
次元画像表示を実現できる。
【0067】さらに、上述の説明では、周囲光反射成分
と拡散反射成分の和に対してテキスチャデータを混合し
ていたが、これらに混合せず、鏡面反射成分と混合して
もよく、この場合、一様でないハイライト表現が可能と
なる。
【0068】またさらに、周囲光反射成分と拡散反射成
分の和、および、鏡面反射成分ごとに、別々のテキスチ
ャデータを、別々の混合法にて混合することも可能であ
り、この場合、多様な表示が実現できる。
【0069】もちろん、周囲光反射成分と拡散反射成分
をも分離して、テキスチャマッピング処理を行なうこと
も可能であり、この場合、DDAを3組設けた構成によ
って所定の処理を行なうこと、あるいは、1組のDDA
で、3回の所定の処理を行なうことでテクスチャマッピ
ング処理が実現できる。
【0070】また、始めから鏡面反射成分を計算しない
ハードウエア構成とし、鏡面反射成分にはテキスチャデ
ータを混合しないテキスチャマッピング処理も考えられ
る。
【0071】
【発明の効果】本発明により、光の反射成分の性質に応
じて、テクスチャマップを施すことができ、特に自然な
ハイライト表現が可能となる。
【0072】さらに、各反射成分毎に画素輝度算出用ハ
−ドウェアを特別に設ける必要がない装置を提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】ポリゴンのテクスチャマップ表示処理手順の工
程図である。
【図2】システム全体の構成の実施例の説明図である。
【図3】レンダリンプロセッサの構成の実施例の説明図
である。
【図4】DDA部の構成の実施例の説明図である。
【図5】輝度ブレンド部の構成の実施例の説明図であ
る。
【図6】テクスチャ合成部の構成の実施例の説明図であ
る。
【図7】テクスチャデ−タの一例の説明図である。
【図8】輝度混合処理内容を示す表である。
【図9】多角形の塗り潰し処理の説明図である。
【図10】光の反射モデルの説明図である。
【図11】従来のテクスチャマッピング装置例の説明図
である。
【符号の説明】
1…CPU、2…主メモリ・システムバス制御部、3…
主メモリ、4…システムバス、5…グラフィックバス制
御部、6…グラフィックバス、7…レンダリングプロセ
ッサ、8…フレ−ムバッファ、9…Zバッファ、10…
テクスチャバッファ、11…DAC、12…モニタ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−46584(JP,A) 特開 昭60−250479(JP,A) 横井茂樹”特集1 CGによるリアル な映像生成入門 質感表現のアルゴリズ ム”,PIXEL,日本図形処理情報セ ンター,昭和63年10月1日,No.73, p.103−106 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G06T 15/00 300 G06T 15/50 200 JICSTファイル(JOIS)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】表示される状況を設定するために仮想的に
    与えられる光源および視点の方向ベクトルを含む情報を
    基に、光の反射成分を演算することにより表示物体各部
    の明るさを求め、表示物体の陰影を表現するとともに、
    テクスチャデ−タを表示物体表面にマッピングすること
    により、表示物体表面の色彩を表現する表示物体のテク
    スチャマッピング方法において、前記マッピングに用いられるテクスチャーデータは、表
    示物体に関する、形状の幾何学的情報、光の反射係数、
    表面の模様のうち、少なくとも前記二つを含む情報を指
    定するテクスチャデ−タであり、 光の反射成分のうち、鏡面反射成分の値が、予め設定さ
    れた所定値以上の場合のみ、各画素における明るさの演
    算に鏡面反射成分による明るさを含めた演算処理を行な
    うこと を特徴とするテクスチャマッピング方法。
  2. 【請求項2】表示物体の幾何学的情報の記憶手段と、描
    画のための座標変換処理手段と、表示物体の光の反射成
    分を演算し輝度を算出する輝度算出手段と、物体の輝度
    情報を含む幾何学的情報およびテクスチャデ−タを画像
    情報に展開する画像展開手段と、展開された画像情報を
    記憶する画像記憶手段と、該画像記憶手段に記憶されて
    いる画像を表示する表示手段とからなるテクスチャマッ
    ピング装置において、 各画素における、周囲光反射成分と拡散反射成分の和、
    および鏡面反射成分の値を算出する画素輝度算出手段
    を、前記画像展開手段内に設け、 前記画素輝度算出手段は、周囲光反射成分と拡散反射成
    分の和を算出する処理を行い、かつ、鏡面反射成分の値
    を算出する処理を行って、輝度の算出を行なう手段で
    り、かつ、鏡面反射成分が、予め設定された所定値以上
    の場合のみ、鏡面反射成分の値を算出する処理を行なう
    ことを特徴とするテクスチャマッピング装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載のテクスチャマッピング装
    置において、前記画素輝度算出手段が、DDA(Digita
    l Differential Analyzer)で構成されていることを特徴
    とするテクスチャマッピング装置。
  4. 【請求項4】請求項に記載のテクスチャマッピング装
    置において、前記画素輝度算出手段が、周囲光反射成分
    および拡散反射成分の和にテクスチャデ−タを混合する
    手段であることを特徴とするテクスチャマッピング装
    置。
JP04110379A 1992-04-28 1992-04-28 テクスチャマッピング方法およびその装置 Expired - Fee Related JP3107452B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04110379A JP3107452B2 (ja) 1992-04-28 1992-04-28 テクスチャマッピング方法およびその装置
US08/053,371 US5673374A (en) 1992-04-28 1993-04-28 Method and apparatus for non-disturbed specular reflections on textured surfaces

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP04110379A JP3107452B2 (ja) 1992-04-28 1992-04-28 テクスチャマッピング方法およびその装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH05307610A JPH05307610A (ja) 1993-11-19
JP3107452B2 true JP3107452B2 (ja) 2000-11-06

Family

ID=14534321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP04110379A Expired - Fee Related JP3107452B2 (ja) 1992-04-28 1992-04-28 テクスチャマッピング方法およびその装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US5673374A (ja)
JP (1) JP3107452B2 (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2889842B2 (ja) 1994-12-01 1999-05-10 富士通株式会社 情報処理装置及び情報処理方法
KR100261076B1 (ko) * 1995-11-09 2000-07-01 윤종용 범프 맵핑과 퐁 쉐이딩을 동시에 수행하는 렌더링방법 및 장치
US6115047A (en) * 1996-07-01 2000-09-05 Sun Microsystems, Inc. Method and apparatus for implementing efficient floating point Z-buffering
MY119610A (en) * 1996-07-31 2005-06-30 Sony Corp Apparatus and method for storing and accessing picture generation data
US5854632A (en) * 1996-10-15 1998-12-29 Real 3D Apparatus and method for simulating specular reflection in a computer graphics/imaging system
US5936629A (en) * 1996-11-20 1999-08-10 International Business Machines Corporation Accelerated single source 3D lighting mechanism
JP3514945B2 (ja) * 1997-05-26 2004-04-05 株式会社ソニー・コンピュータエンタテインメント 画像作成方法および画像作成装置
US6226006B1 (en) 1997-06-27 2001-05-01 C-Light Partners, Inc. Method and apparatus for providing shading in a graphic display system
US6014144A (en) * 1998-02-03 2000-01-11 Sun Microsystems, Inc. Rapid computation of local eye vectors in a fixed point lighting unit
AU711131B1 (en) * 1998-03-27 1999-10-07 Canon Kabushiki Kaisha Simulated illumination of planar shapes
US7136068B1 (en) 1998-04-07 2006-11-14 Nvidia Corporation Texture cache for a computer graphics accelerator
US6259455B1 (en) * 1998-06-30 2001-07-10 Cirrus Logic, Inc. Method and apparatus for applying specular highlighting with specular components included with texture maps
US6389485B1 (en) * 1998-10-02 2002-05-14 International Business Machines Corporation Graphics adapter capable of supporting lighting models from multiple application programming interfaces within a graphics system
AU2999099A (en) * 1999-03-12 2000-10-04 David J. Collodi Method and apparatus for providing shading in a graphic display system
US6919895B1 (en) 1999-03-22 2005-07-19 Nvidia Corporation Texture caching arrangement for a computer graphics accelerator
US6396502B1 (en) * 1999-10-15 2002-05-28 Hewlett-Packard Company System and method for implementing accumulation buffer operations in texture mapping hardware
US6801203B1 (en) * 1999-12-22 2004-10-05 Microsoft Corporation Efficient graphics pipeline with a pixel cache and data pre-fetching
US6654013B1 (en) * 2000-03-17 2003-11-25 Hewlett-Packard Development Company, Lp. Apparatus for and method of enhancing shape perception with parametric texture maps
US7071937B1 (en) 2000-05-30 2006-07-04 Ccvg, Inc. Dirt map method and apparatus for graphic display system
US6707453B1 (en) 2000-11-21 2004-03-16 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Efficient rasterization of specular lighting in a computer graphics system
US6614431B1 (en) 2001-01-18 2003-09-02 David J. Collodi Method and system for improved per-pixel shading in a computer graphics system
US6781594B2 (en) * 2001-08-21 2004-08-24 Sony Computer Entertainment America Inc. Method for computing the intensity of specularly reflected light
EP1442390B1 (en) * 2001-10-10 2017-09-13 Sony Computer Entertainment America LLC System and method for environment mapping
US7006090B2 (en) * 2003-02-07 2006-02-28 Crytek Gmbh Method and computer program product for lighting a computer graphics image and a computer
US8133115B2 (en) 2003-10-22 2012-03-13 Sony Computer Entertainment America Llc System and method for recording and displaying a graphical path in a video game
US20060071933A1 (en) 2004-10-06 2006-04-06 Sony Computer Entertainment Inc. Application binary interface for multi-pass shaders
US7636126B2 (en) 2005-06-22 2009-12-22 Sony Computer Entertainment Inc. Delay matching in audio/video systems
US7965859B2 (en) 2006-05-04 2011-06-21 Sony Computer Entertainment Inc. Lighting control of a user environment via a display device
US7880746B2 (en) 2006-05-04 2011-02-01 Sony Computer Entertainment Inc. Bandwidth management through lighting control of a user environment via a display device
US20100128038A1 (en) * 2008-11-25 2010-05-27 Sony Computer Entertainment America Inc. Method and apparatus for interpolating color and direction as one entity in computer graphics
US8355022B2 (en) * 2008-11-25 2013-01-15 Sony Computer Entertainment America Llc Method and apparatus for aggregating light sources per-vertex in computer graphics
US10786736B2 (en) 2010-05-11 2020-09-29 Sony Interactive Entertainment LLC Placement of user information in a game space
US9342817B2 (en) 2011-07-07 2016-05-17 Sony Interactive Entertainment LLC Auto-creating groups for sharing photos
WO2014092680A1 (en) 2012-12-10 2014-06-19 Dirtt Environmental Solutions Inc. Efficient lighting effects in design software
SG11201609798XA (en) 2013-01-25 2016-12-29 Dirtt Environmental Solutions Real-time depth of field effects with design software
CA2817402C (en) 2013-01-31 2021-03-16 Dirtt Environmental Solutions, Ltd. Visual distortion effects through translucent structures in design software
US9619920B2 (en) * 2013-01-31 2017-04-11 Ice Edge Business Solutions, Ltd. Method and system for efficient modeling of specular reflection
WO2014193415A1 (en) 2013-05-31 2014-12-04 Dirtt Environmental Solutions Inc. Associating computer-executable objects with three-dimensional spaces within an architectural design environment
WO2015191112A1 (en) 2014-06-09 2015-12-17 Dirtt Environmental Solutions Inc. Associating computer-executable objects with timber frames within an architectural design environment

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1987000320A1 (en) * 1985-07-05 1987-01-15 Dai Nippon Insatsu Kabushiki Kaisha Method and apparatus for designing three-dimensional container
GB8613447D0 (en) * 1986-06-03 1986-07-09 Quantel Ltd Video image processing systems
US5222205A (en) * 1990-03-16 1993-06-22 Hewlett-Packard Company Method for generating addresses to textured graphics primitives stored in rip maps
US5224208A (en) * 1990-03-16 1993-06-29 Hewlett-Packard Company Gradient calculation for texture mapping
US5185856A (en) * 1990-03-16 1993-02-09 Hewlett-Packard Company Arithmetic and logic processing unit for computer graphics system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
横井茂樹"特集1 CGによるリアルな映像生成入門 質感表現のアルゴリズム",PIXEL,日本図形処理情報センター,昭和63年10月1日,No.73,p.103−106

Also Published As

Publication number Publication date
JPH05307610A (ja) 1993-11-19
US5673374A (en) 1997-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3107452B2 (ja) テクスチャマッピング方法およびその装置
US5097427A (en) Texture mapping for computer graphics display controller system
US5812141A (en) Method and apparatus for an adaptive texture mapping controller
JP3763136B2 (ja) 描画方法および描画装置
US6417858B1 (en) Processor for geometry transformations and lighting calculations
US6469700B1 (en) Per pixel MIP mapping and trilinear filtering using scanline gradients for selecting appropriate texture maps
WO1996031844A1 (fr) Systeme graphique
US5684941A (en) Interpolation rendering of polygons into a pixel grid
JPH10326351A (ja) 画像作成方法および画像作成装置
KR20020001518A (ko) 데이타 처리 시스템 내에서 전화면 안티알리아싱을 위한방법 및 장치
KR20080100854A (ko) 렌더링 처리 방법, 렌더링 처리 장치, 및 렌더링 처리 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독가능 기록 매체
JP2003091737A (ja) 描画処理装置、描画処理プログラムを記録した記録媒体、描画処理プログラム、描画処理方法
JP3035571B2 (ja) 画像処理装置
US6850244B2 (en) Apparatus and method for gradient mapping in a graphics processing system
US20030169272A1 (en) Image generation apparatus and method thereof
EP0425573B1 (en) Texture mapping for computer graphics display controller system
JP2763481B2 (ja) 画像合成装置及び画像合成方法
US6646650B2 (en) Image generating apparatus and image generating program
JPS60246481A (ja) 図形表示装置
JPH05298455A (ja) テクスチャマッピング装置
JP3556517B2 (ja) 3次元画像処理装置
JP3311905B2 (ja) 画像処理装置
JP4635379B2 (ja) 画像処理装置
JP4224887B2 (ja) 信号処理装置および画像処理装置
JPH06150017A (ja) 三次元図形表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
LAPS Cancellation because of no payment of annual fees