JP3152820B2 - 臨場感生成装置及び臨場感生成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
ックスを用いて生成された画像において、光が環境にお
よぼす臨場感を表現するための臨場感生成装置及び臨場
感生成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、室内空間などをコンピュータ・グ
ラフィクスを用いて表示する場合、レイ・トレーシング
やラジオシティ法のような光環境を光反射のモデルの一
部を忠実に再現することを目的とした手法を用いること
により、映り込みや影といった現象をかなり正確に再現
し、現実に近い臨場感のある画像を実現してきた。

【０００３】レイ・トレーシングは、ある点と光源との
間を完全鏡面反射計算による経路でつなぎ、その経路の
途中に物体があるかないかを調べ、なければ光源の色で
その点を塗りつぶすという手法である。この手法によっ
て、映り込みや影付けなどを行うことができるが、塗り
つぶす全ての点について、光源との経路を全て調べあげ
る必要があるので、計算時間が遅くなるという欠点があ
る。また、この手法では完全鏡面を前提としているの
で、やわらかい影の生成ができず臨場感のある画像は得
にくい。

【０００４】一方、ラジオシティ法は、完全拡散光源を
モデルとして物体を小さな多角形で近似し、光源以外の
多角形も光を吸収・反射するとして、それら多角形間の
光のエネルギーのやりとりの平衡状態を計算する方法で
ある。この方法では、間接光や面光源によるやわらかい
影や照明の効果を生成することができ、臨場感のある画
像を得ることができる。しかし、平衡状態の画像を生成
するに時間がかかるという欠点がある。

【０００５】そこで、平衡状態への計算を徐々に計算し
ていく、漸進的ラジオシティ法が開発された。この方法
によると、最終的な画像の生成時間は改善されないが、
比較的短時間で最終画像に近い画像が得られる。しか
し、リアルタイムに影付けを行なうことはできないのが
問題である。

【０００６】一方、高速な影付け手法として、平面など
の限定した物体への投影像を求めるフェイク・シャドウ
と呼ばれる手法がある。しかし、やわらかい影付けは行
なうことができない。

【０００７】また、これまでの影付け手法および光環境
の表示手法では、光反射のモデルが前提となっている。
しかし、完璧モデル化はできないので、生成される表示
は不完全である。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の影
付け手法および光環境表示手法では、計算時間がかかる
という欠点がある。また、モデルの不完全さを対話的に
補い、使用者の経験によって影付けなどを調整できなか
った。

【０００９】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、臨場感を出すための光の照り返しや
影などを高速生成するとともに、対話的な臨場感生成を
可能とした臨場感生成装置及び臨場感生成方法を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る臨場感生成
装置は、３次元モデル、該３次元モデルの環境空間にお
ける配置情報および該３次元モデルの光源に対する特性
に関する属性を含む３次元画像情報を記憶する記憶手段
と、前記環境空間における光源の位置および該光源の照
射特性に関する属性を含む光源情報を指定するための光
源情報指定手段と、前記光源が前記環境空間に与える影
響を表現する多角形群の形状および色を制御するパラメ
ータを指定するためのパラメータ指定手段と、前記記憶
手段に記憶されている３次元画像情報、前記光源情報指
定手段によって指定された光源情報および前記パラメー
タ指定手段によって指定されたパラメータに基づいて、
多角形群を生成する多角形群生成手段と、前記３次元画
像情報、前記光源情報および前記パラメータに基づい
て、前記３次元モデルおよび前記多角形群を着色する描
画生成手段とを具備したことを特徴とする。前記臨場感
生成装置には、前記影響を観測する視点の位置情報を指
定するための視点指定部をさらに設けても良い。本発明
に係る臨場感生成方法は、３次元モデル、該３次元モデ
ルの環境空間における配置情報および該３次元モデルの
光源に対する特性に関する属性を含む３次元画像情報を
予め記憶し、記憶された前記環境空間における光源の位
置および該光源の照射特性に関する属性を含む光源情報
を指定し、指定された前記光源が前記環境空間に与える
影響を表現する多角形群の形状および色を制御するパラ
メータを指定し、記憶されている前記３次元画像情報、
指定された前記光源情報および前記パラメータに基づい
て、多角形群を生成し、前記３次元画像情報、前記光源
情報および前記パラメータに基づいて、前記３次元モデ
ルおよび前記多角形群を着色することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明では、操作者が多角形群の形状および色
を制御するためのパラメータを指定するためのパラメー
タ指定手段を設け、該パラメータに基づいて、前記多角
形群生成手段は前記多角形群を生成し、前記描画生成手
段は、この生成された多角形群を着色する。操作者は、
前記パラメータを適宜修正することによって、多角形群
の形状および色を修正して、３次元モデルに対する光源
の照り返し、光源の映り込みや影などの光源による影響
を表現する画像に所望の臨場感を与えることができる。

【００１２】このように、本発明によれば、コンピュー
タ・グラフィクスなどにより作り出される室内空間など
の３次元環境空間内で、対話的に３次元モデルの配置を
決めたり、空間の環境を評価・検証したりするシステム
において、臨場感のある画像情報を使用者に提供でき、
しかも、この臨場感を使用者の感性や経験などにより、
その場で変更することができるようになる。

【００１３】

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図１は、本発明の第１の実施例に係る臨場感生成装
置の概略構成図である。この臨場感生成装置は、光の照
り返し現象をシミュレートすることで室内などの３次元
空間画像における光環境の臨場感を生成するものであ
る。この光の照り返しを図示したものが図２であり、光
源Ｌからの光が反射面Ａにて照り返され、照り返し面Ｂ
に照射された部分を、多角形群３１で表現している。

【００１４】図１において、入力部１は、ＣＡＤなどで
作られた３次元モデルをネットワークを経由して、ある
いはカートリッジＭＴなどの記憶媒体を介して取り込む
入力ドライバ、３次元モデルの配置や属性などを入力し
たりするためのマウスなどのポインティング・デバイ
ス、データ・グローブ、３次元磁気センサなどからなる
３次元ポインティング・デバイス、およびキーボードな
どからなっている。ここで、３次元モデルの属性は、例
えば「金属」、「木」、「プラスチック」といった材質
を特徴づける材質パラメータ（例えば、光の反射率な
ど）である。

【００１５】なお、図２において、面Ａと面Ｂはそれぞ
れ３次元モデル入力部１で入力される面である。ここ
で、面Ａと面Ｂの一例としては、それぞれ机の表面およ
び卓上コンピュータの表示画面が揚げられる。

【００１６】記憶部２は、入力部１で入力された３次元
モデルと、その属性および環境空間内での配置などの情
報を記憶する。光源情報指定部３は、環境空間における
光源の位置および光線の方向、色、強さなどの光源特性
を指定するためのものであり、該位置や該光源特性をデ
ータファイル等から座標データや数値データとして読み
込むもの、またはユーザにより直接キーボードから入力
されるもの若しくは３次元磁気センサなどからなる３次
元ポインティング・デバイスやマウス等のポインティン
グ・デバイスにより指定されるものなどが考えられる。
なお、該位置と該光源特性は、同一の入力方法を用いて
も良いし、異なる入力方法を用いても良い。

【００１７】また、図３のような画面をディスプレイな
どの表示装置に表示し、マウスなどのポインティン・デ
バイスでポインテイングするかスライダー２９などを動
かすことによって光源特性を指定することも考えられ
る。

【００１８】ここで、図２において、光源は白色の点光
源Ｌで、光の強さは最大１．０とする。光源Ｌから発し
た光は面Ａで反射され、面Ｂで照り返しの影響がおき
る。パラメータ指定部４は、後述する多角形群生成部５
で生成される基本多角形の形状、拡張多角形の大きさ、
そして各頂点に与える濃度などの各パラメータ値を指定
するためのものである。これらのパラメータ値は、臨場
感を生み出すための多角形群生成（ここでは照り返し生
成）に必要で、データファイル等から数値データとして
指定されるか、ユーザによるダイヤルやキーボード入力
などで指定されるか、なんらかの計算（照り返しの場
合、反射計算など）によって自動的に決定される。

【００１９】パラメータ値の指定手段として、図４や図
５のような画面をディスプレイなどの表示装置に表示
し、マウスなどのポインティング・デバイスでポインテ
ィングするかスライダー２９などを動かすことによって
指定することが考えられる。

【００２０】図４の指定手段の場合は、直接各パラメー
タの値を指定するものである。一方、図５の指定手段の
場合は、「薄い」「濃い」、「ボヤケタ」「ハッキリシ
タ」といった感性語によって指定するものである。この
場合、例えば「薄い」「濃い」の軸（「薄い」を０．
０、「濃い」を１．０とする）と各パラメータとの間
で、適当な計算式などによる対応づけを行なう。

【００２１】また、３次元モデル入力部１で入力された
３次元モデルにおける材質パラメータなどの属性データ
から自動的に各パラメータ値を決めることも考えられ
る。この場合も材質パラメータと各パラメータとの間
で、適当な計算式などによる対応づけを行なう。

【００２２】多角形群生成部５は、パラメータ指定部４
で指定されたパラメータ値と、３次元記憶部２に記憶さ
れた３次元モデルに関する情報と、光源情報指定部３で
指定された光源情報により、照り返しをシミュレートす
るための多角形群を生成する。

【００２３】図６は、多角形群生成部５における多角形
群生成処理の一例を示したものであり、基本多角形生成
処理（ステップ１）、拡張多角形生成処理（ステップ
２）および色・濃度決定処理（ステップ３）からなる。
すなわち、本実施例では照り返しを表示する多角形群
を、基本多角形とそれを拡張する複数の拡張多角形から
構成する。この多角形群生成処理は、多角形群全体とし
てぼやけた感じを生成することを目的としている。

【００２４】最初に、基本多角形生成処理において基本
多角形の生成を行なう。基本多角形としては、三角形、
長方形、平行四辺形や五角形などが考えられる。図２に
おける照り返し生成では、基本多角形の形状を光の反射
計算によって自動的に決定する。

【００２５】図７は、照り返しシミュレーションにおけ
る基本多角形生成処理の一例を示したものであり、反射
計算処理（ステップ１１）および交点計算処理（ステッ
プ１２）からなる。

【００２６】まず、反射計算処理では、例えば図２のよ
うに、光源Ｌから面Ａの各頂点に達する各々の光線の入
射ベクトルから、反射ベクトルｒｖ0 、ｒｖ1 、ｒｖ2
、ｒｖ3 を鏡面反射計算により算出する。なお、本実
施例では、図２に示されているベクトルを表す矢印を省
略してｒｖ0 等と記述する。

【００２７】次に、交点算出処理では、反射計算処理で
算出された反射光線と照り返しの影響を受ける面Ｂとの
各交点をそれぞれ求める。これによって、該交点を頂点
Ｐ0、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3 とする四角形が得られ、これを
照り返しの基本多角形とする。

【００２８】図８は、生成される基本多角形３２の一例
である。基本多角形３２は頂点Ｐ0、Ｐ1 、Ｐ2 、Ｐ3
の各座標データを持ち、これらの座標データから各辺方
向の単位ベクトルｎ01、ｎ12、ｎ23、ｎ30と、対角線方
向の単位ベクトルｎ02、およびｎ13が決まる。なお、本
実施例では、図８に示されているベクトルを表す矢印を
省略してｎ01等と記述する。

【００２９】次に、拡張多角形生成処理において、基本
多角形生成処理によって生成された基本多角形３２を拡
張するいくつかの拡張多角形を生成する。図８の基本多
角形に対して拡張多角形を生成した場合の、多角形群の
例を図９に示す。

【００３０】図９の拡張多角形は、基本多角形の各辺に
対する拡張四角形Ａ、Ｂ、ＣおよびＤと、これら各拡張
四角形の間を埋める８つ拡張三角形Ｔにより構成されて
いる。

【００３１】いま、パラメータ指定部４で指定される拡
張の大きさを表すパラメータをｄとすると、拡張四角形
Ａ（頂点Ｐ0 、Ｅ0 、Ｅ1 、Ｐ1 より構成）の頂点Ｅ0
、Ｅ1 は次の式から求めることができる。

【００３２】 Ｅ0 ＝Ｐ0 ＋ｄ×ｎ30 （１） Ｅ1 ＝Ｐ1 −ｄ×ｎ12 （２） 他の拡張四角形（Ｂ、Ｃ、Ｄ）についても同様の計算で
求められる。

【００３３】次に、拡張四角形（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）の間
を埋める拡張三角形Ｔの生成を行なう。例えば、図８の
拡張四角形ＡとＢの間を埋める２組の拡張三角形（三角
形Ｐ1 、Ｅ1 、Ｅ8 および三角形Ｐ1 、Ｅ8 、Ｅ2 ）
は、これらの三角形に共通な頂点Ｅ8 を次の式から求め
ることにより決定される。

【００３４】Ｅ8 ＝Ｐ1 −ｄ×ｎ13
（３） 他の拡張三角形についても同様の計算で求められる。拡
張の大きさを表すパラメータｄの値は、パラメータ指定
部４においてユーザが決めてもよいし、図１０のように
基本多角形生成処理（ステップ１）と拡張多角形生成処
理（ステップ２）の間に、拡張パラメータ決定処理（ス
テップ２１）を設け、基本多角形の形状などに依存した
ｄを算出することも考えられる。例えば基本多角形が長
方形であれば、その対角線の長さをｌとすると、ｌに依
存した形で次のような計算式で拡張パラメータｄを決定
する。

【００３５】ｄ＝Ｃ×ｌ （Ｃ＝定数）
（４） このとき、定数Ｃをパラメータ指定部４で指定すること
もできる。拡張多角形として、上記２組の拡張三角形を
一つの多角形として定義することも考えられる。例え
ば、図１１（ａ）のように三角形Ｐ1 、Ｅ1 、Ｅ8 と三
角形Ｐ1 、Ｅ8 、Ｅ2 を一つにして、Ｐ1 、Ｅ1 、Ｅ8
およびＥ2 を頂点とする拡張四角形３３としても良い
し、あるいは図１１（ｂ）のように拡張四角形と２つの
拡張三角形を合わせて、Ｐ1 、Ｅ8 、Ｅ2 、Ｅ3 、Ｅ9
およびＰ２を頂点とする拡張六角形３４として定義する
ことも考えられる。また、拡張四角形Ｓどうしの間をよ
りなめらかに補間するために、図１２のように拡張三角
形Ｔを増やすことも考えられる。

【００３６】次に、色・濃度決定処理（ステップ３）に
おいて、基本多角形生成処理（ステップ１）と拡張多角
形生成処理（ステップ２）で生成された各多角形の各頂
点（Ｐ0 〜Ｐ3 、Ｅ0 〜Ｅ11）に対して色と濃度を与え
る。

【００３７】ここで、濃度は、例えば図２においては、
面Ｂの色（背景色）と多角形群の色を混ぜ合わせる割合
である。光源情報指定部３で指定された光源の色が白で
あれば、図９における頂点Ｐ0 〜Ｐ3 、Ｅ0 〜Ｅ11に対
して白色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）＝（２５５、２５５、２５５）
が与えられ、パラメータ指定部４で指定される基本多角
形の頂点の濃度が１．０で、拡張頂点（多角形群の外側
の頂点）の濃度が０．０であれば、頂点Ｐ0 〜Ｐ3 に対
してアルファ値（ブレンドの割合）α＝２５５、頂点Ｅ
0 〜Ｅ11に対してα＝０が与えられる。

【００３８】また、上記のように濃度パラメータをパラ
メータ値指定部４で指定してもよいが、以下のような計
算式によって算出することもできる。すなわち、照り返
し表示において、多角形群の頂点における濃度で到達し
た光の強さを示すことにする。到達する光の強さは光源
の強さと、光の伝達経路の距離による減衰と、反射面に
よる吸収によって決まるものと考ることができる。ここ
で、光源の強さＩ0 を１．０とし、光の強さＩが０．０
〜１．０の範囲の値を持つものとして、これを頂点にお
ける濃度ρと対応づける。例えば図２において、基本多
角形の頂点Ｐ0 の濃度ρ（＝０．０〜１．０）、すなわ
ち頂点Ｐ0 に届く光の強さＩは、次の式から算出され
る。

【００３９】 ρ＝Ｉ ＝Ｄ×β×Ｉ0 ／（Ｌ×Ｌ） （Ｄ＝定数、Ｌ＝Ｌ1 ＋Ｌ2 ） （５） ただし、βは記憶部２で記憶されている面Ａの反射率で
ある。頂点Ｐ1 〜Ｐ３についても同様な計算で求める。

【００４０】図１３は、パラメータ指定部４で指定され
るパラメータが感性語の場合の多角形群生成処理の一例
を示したものである。前述した図６の多角形群生成処理
における基本多角形生成処理（ステップ１）の前に感性
・パラメータ変換処理（ステップ１３）が設けられ、こ
の処理で感性語に対する各パラメータの値が計算式など
により決定される。

【００４１】この変換処理（ステップ１３）では、例え
ば、「薄い」「濃い」という感性語軸に対して、基本多
角形の頂点に与える濃度パラメータの値を線形的にに変
える。また、「はっきりした」「ぼやけた」という感性
語軸に対して、拡張多角形生成のための拡張パラメータ
を線形的に変える。また、「うすぼんやり」といった複
雑な感性語に対しても、複数のパラメータの値を組合せ
ることによって対応づける。

【００４２】図１４は、３次元記憶部２で記憶されてい
る３次元モデルの属性（反射特性など）を多角形群に反
映させる場合の多角形群生成処理の一例である。前述し
た図６の多角形群生成処理における基本多角形生成処理
（ステップ１）の前に属性・パラメータ変換処理（ステ
ップ１４）がおかれ、この変換処理において３次元モデ
ルの属性に対する各パラメータの値が計算式などにより
決定される。

【００４３】例えば、拡張の大きさを表すパラメータｄ
に、照り返しをおこす面の材質、照り返しの原因となる
反射面の材質の効果を反映させることが可能である。図
２において、面Ｂまたは面Ａが光を拡散しやすい材質で
あればｄの値を大きくする。属性・パラメータ変換処理
では、例えば式（４）のＣと材質データ（反射率など）
を対応づけておく。

【００４４】また、図２において、頂点Ｐ０ から拡張
多角形を生成する場合、距離Ｌ2 に依存するようにｄを
算出し、距離感を出すことも考えられる。つまり、反射
面Ａからの距離が短い場合、面Ｂに到達する光の強さが
強くなるだけでなく、光りの拡散する領域も狭くなるの
で、拡張多角形の大きさにこれを反映させる。

【００４５】図１５は、この場合を図に示したものであ
る。基本多角形３２の各頂点から拡張される各拡張多角
形Ｔの大きさを決めるパラメータｄi は、各頂点と反射
面Ａの頂点との距離から算出される。例えば、距離が小
さいとそれにともなってｄiも小さくなるような関係式
を用意しておく。

【００４６】図１において、描画生成部６は、多角形群
生成部５で生成された多角形群を、各頂点に与えられた
色と濃度によって、例えば頂点間の色と濃度について線
形補間することによってシェーディングし、記憶部２で
記憶されている３次元モデルを記憶されているデータに
従ってシェーディングし、画像を生成する。

【００４７】この結果、図２のような画像が生成され、
面Ｂを背景面にして多角形群を重ねた領域において、背
景面Ｂの持つ色と多角形群の持つ色が、多角形群の領域
内で混ぜ合わされ、ぼかしの効果が生成される。

【００４８】図１において、７は表示部で、描画生成部
で生成された画像を表示するＣＲＴなどの表示装置であ
る。図１６のように、多角形群を複数個生成し、それら
を背景面の上で重ねて表示することにより、より複雑な
ぼかしの効果を表現することもでき、臨場感を増すこと
が可能である。

【００４９】また、図１７のように、面Ａによる照り返
しの効果だけでなく、光源から直接面Ｂに到達する光も
考慮して表示すると、臨場感のある画像が生成できる。
直接面Ｂに到達する光を計算し表示する例を図１８に示
す。この場合、面Ｂをいくつかのパッチ４０に分割し、
パッチ４０の各頂点について光源との距離を算出し、例
えば式（５）のような距離の２乗に反比例する形で、光
の強さを計算し、これを頂点における濃度とし、全パッ
チをシェーディングする。

【００５０】このように、本実施例では、操作者が３次
元モデルに対する光源の照り返しを表現する多角形群の
形状および色を制御するパラメータを指定するためのパ
ラメータ指定手段を設け、該パラメータに基づいて、前
記多角形群生成手段が前記多角形群を生成し、前記描画
生成手段がこの生成された多角形群を着色するように構
成したので、操作者は前記パラメータを適宜修正するこ
とによって、光源の照り返しを表現する画像に所望の臨
場感を与えることができる。

【００５１】次に、本発明の第２の実施例に係る臨場感
生成装置について説明する。本実施例の臨場感生成装置
は、面光源の物体面への映り込みをシミュレートするこ
とで、室内などの３次元空間における光環境の臨場感を
生成するものである。

【００５２】映り込みは、映り込む面の材質によって
「はっきり」していたり「ぼやけ」ていたりする。これ
は面における光の拡散の度合を示すものであり、材質の
微視的な性質によるものである。ここでの映り込みシミ
ュレーションは、多角形群とそのパラメータによりこれ
らの材質感を臨場感をもって生成する。

【００５３】図１９は、本実施例の臨場感生成装置の概
略構成図である。図１の照り返しシミュレーションの場
合の概略構成図と異なる点は、視点の位置情報を指定す
るための視点指定部８を設けた点である。

【００５４】図２０は、映り込みを図示したものであ
り、図中の面Ａ、Ｂは図１９の記憶部２に記憶されてい
る３次元モデルで、視点Ｅは視点指定部３で指定された
視点の位置である。なお、面Ａは面光源である。

【００５５】映り込みシミュレーションの場合、基本多
角形の生成は鏡像法を用いて行なう。例えば図２０にお
いて、まず視点Ｅの面Ｂに対する対象点Ｅ´を算出し、
この対象点Ｅ´と面光源Ａの各頂点とを結んで出来る直
線をそれぞれ求め、さらにこれら直線と面Ｂとの交点を
求め、該交点を頂点とする四角形を生成し、これを映り
込みの基本多角形４１とする。

【００５６】なお、拡張多角形の生成および色・濃度の
決定は、前述した照り返しシミュレーションの場合と同
様に行なえば良い。このように、本実施例では、操作者
が３次元モデルに対する光源の映り込みを表現する多角
形群の形状および色を制御するパラメータを指定するた
めのパラメータ指定手段を設け、該パラメータに基づい
て、前記多角形群生成手段が前記多角形群を生成し、前
記描画生成手段がこの生成された多角形群を着色するよ
うに構成したので、操作者は前記パラメータを適宜修正
することによって、光源の映り込みを表現する画像に所
望の臨場感を与えることができる。

【００５７】次に、本発明の第３の実施例に係る臨場感
生成装置について説明する。御実施例の臨場感生成装置
は、物体の影をシミュレートすることで、室内などの３
次元空間における光環境の臨場感を生成するものであ
る。

【００５８】光源が面光源の場合、物体の影は本影と半
影から成り、本影のまわりにできる半影が影全体として
の「やわらかさ」を生み出している。ここでの影付けシ
ミュレーションは、多角形群とそのパラメータにより、
面光源による半影の効果を臨場感をもって生成する。

【００５９】本実施例の臨場感生成装置の概略構成図は
図１と同様である。ただし、影をシミュレートする基本
多角形の生成過程と多角形群の各頂点に与える色が異な
る。図２１は影付けを図示したものであり、図中の面
Ａ、Ｂは図１の３次元記憶部２に記憶されている３次元
モデルで、光源Ｌは光源情報指定部で指定された点光源
である。

【００６０】例えば図２１に示すように、影付けシミュ
レーションにおける基本多角形３２は、点光源Ｌから発
した光線で面Ａを面Ｂに投影することによって生成され
る。つまり、光源Ｌと面Ａの各頂点を結ぶ直線と面Ｂと
の交点をそれぞれ求め、該交点を頂点とする四角形を生
成し、これを影の基本多角形とする。

【００６１】拡張多角形Ｓ，Ｔの生成および色・濃度の
決定は、照り返しの場合と同様に行なえば良いが、該多
角形群は影を現すので、頂点に与える色は黒にする。多
角形群生成において、影を落す物体と影の落ちる物体と
の距離感を出すことが可能である。図２２は、距離感を
多角形群３１で表す場合を図示したものである。つま
り、拡張多角形Ｓ，Ｔを生成するときに、基本多角形３
２の各頂点と面Ａの頂点を結ぶ線の距離に応じた（例え
ば距離に比例した）拡張パラメータｄiを用いる。ま
た、与える影の濃度によって距離感を出すこともでき
る。つまり、先のｄi の決定と同じように、基本多角形
３２の各頂点と面Ａを結ぶ線の距離に応じた（例えば距
離の２乗に反比例した）濃度を与える。

【００６２】最後に、影付けを例として、多角形群が空
間内の３次元モデル（面）によってクリッピングされる
場合について説明する。図２３は、面Ａの影が面Ｂでク
リッピングされている様子を図示したものである。

【００６３】この場合、最終的な多角形群３１を生成す
るために、図２４のように基本多角形３２を生成し（ス
テップ１）、拡張多角形Ｓ，Ｔを生成し（ステップ
２）、その後にこれら生成された各多角形について面Ｂ
によるクリッピング処理を行なう（ステップ３０）。ク
リッピング処理は、例えば各多角形の辺と面Ｂの辺との
交点を求めることにより行なう。

【００６４】図２５は、面Ａの影が面Ｂと面Ｃによって
クリッピングされている様子を図示したものである。こ
の場合、面Ｂと面Ｃのそれぞれに対して基本多角形３
２，３２´と拡張多角形Ｓ，Ｔ，Ｓ´，Ｔ´を生成し、
面Ｂに対して生成された多角形群３１は面Ｂでクリッピ
ング処理を行ない、面Ｃに対して生成された多角形群３
１´は面Ｃでクリッピング処理を行なう。

【００６５】その後、色・濃度の決定を行う（ステップ
３）。このように、本実施例では、操作者が３次元モデ
ルに対する影を表現する多角形群の形状および色を制御
するパラメータを指定するためのパラメータ指定手段を
設け、該パラメータに基づいて、前記多角形群生成手段
が前記多角形群を生成し、前記描画生成手段がこの生成
された多角形群を着色するように構成したので、操作者
は前記パラメータを適宜修正することによって、影を表
現する画像に所望の臨場感を与えることができる。な
お、本発明は上述した各実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。

【００６６】

【発明の効果】本発明によれば、コンピュータ・グラフ
ィクスなどにより作り出される室内空間などの３次元環
境空間内で、対話的に３次元モデルの配置を決めたり、
空間の環境を評価・検証したりするシステムにおいて、
臨場感のある画像情報を使用者に提供でき、しかも、こ
の臨場感を使用者の感性や経験などにより、その場で変
更することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る臨場感生成装置を
示す概略構成図

【図２】照り返し現象を示す図

【図３】光源情報指定方法について説明する図

【図４】多角形群パラメータ指定について説明する図

【図５】感性語による指定について説明する図

【図６】多角形生成部における処理の流れを示すフロー
チャート

【図７】基本多角形生成処理の一例を示すフローチャー
ト

【図８】基本多角形を説明する図

【図９】多角形群を説明する図

【図１０】多角形生成部処理における流れを示すフロー
チャート

【図１１】拡張多角形の他の例を示す図

【図１２】拡張多角形のさらに例を示す図

【図１３】多角形生成部における流れを示すフローチャ
ート

【図１４】多角形生成部における流れを示すフローチャ
ート

【図１５】照り返しの距離感を説明する図

【図１６】複数の多角形群を表示した状態を示す図

【図１７】直接光による影響を説明する図

【図１８】直接光による影響を表示する方法を説明する
図

【図１９】本発明の第２の実施例に係る臨場感生成装置
を示す概略構成図

【図２０】映り込み現象を説明する図

【図２１】影付けを説明する図

【図２２】影付けによる距離感を説明する図

【図２３】影のクリッピング処理を説明する図

【図２４】多角形生成部における流れを示すフローチャ
ート

【図２５】影をクリッピングした状態を示す図

【符号の説明】

１…入力部、２…記憶部、３…光源情報指定部、４…パ
ラメータ指定部、５…多角形群生成部、６…描画生成
部、７…表示部、３１…多角形群３１、３２…基本多角
形、Ｓ…拡張四角形，Ｔ…拡張三角形

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元モデル、該３次元モデルの環境空間
   における配置情報および該３次元モデルの光源に対する
   特性に関する属性を含む３次元画像情報を記憶する記憶
   手段と、 前記環境空間における光源の位置および該光源の照射特
   性に関する属性を含む光源情報を指定するための光源情
   報指定手段と、 前記光源が前記環境空間に与える影響を表現する多角形
   群の形状および色を制御するパラメータを指定するため
   のパラメータ指定手段と、 前記記憶手段に記憶されている３次元画像情報、前記光
   源情報指定手段によって指定された光源情報および前記
   パラメータ指定手段によって指定されたパラメータに基
   づいて、多角形群を生成する多角形群生成手段と、 前記３次元画像情報、前記光源情報および前記パラメー
   タに基づいて、前記３次元モデルおよび前記多角形群を
   着色する描画生成手段とを具備したことを特徴とする臨
   場感生成装置。
2. 【請求項２】３次元モデル、該３次元モデルの環境空間
   における配置情報および該３次元モデルの光源に対する
   特性に関する属性を含む３次元画像情報を予め記憶し、 記憶された前記環境空間における光源の位置および該光
   源の照射特性に関する属性を含む光源情報を指定し、 指定された前記光源が前記環境空間に与える影響を表現
   する多角形群の形状および色を制御するパラメータを指
   定し、 記憶されている前記３次元画像情報、指定された前記光
   源情報および前記パラメータに基づいて、多角形群を生
   成し、 前記３次元画像情報、前記光源情報および前記パラメー
   タに基づいて、前記３次元モデルおよび前記多角形群を
   着色することを特徴とする臨場感生成方法。