JP4693555B2 - 表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法および生成装置 - Google Patents
表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法および生成装置 Download PDFInfo
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Description
コンピュータが、張り付け対象となる仮想の繊維シートを構成する複数m枚の各レイヤーごとの反射特性を示すm通りのレイヤーデータを入力するレイヤーデータ入力段階と、
コンピュータが、繊維シートを種々の曲率で曲げた状態における各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力する可視割合情報入力段階と、
コンピュータが、仮想物体の立体形状を示す三次元データを入力する物体データ入力段階と、
コンピュータが、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定段階と、
コンピュータが、仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、仮想物体表面の曲率を求める曲率演算段階と、
コンピュータが、繊維シートを仮想物体の表面に張り付けた場合に、個々のサンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を演算する反射光強度演算段階と、
コンピュータが、サンプル点からの反射光と投影平面との交点位置に、反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義段階と、
コンピュータが、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、仮想物体の投影画像を示す二次元投影データを生成する投影データ生成段階と、
を実行するようにし、
反射光強度演算段階において、1つのサンプル点からの反射光強度を演算する際に、
可視割合情報を参照して当該サンプル点位置における曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求める第1のステップと、
当該サンプル点位置における反射特性を、m通りのレイヤーデータの反射特性を第1のステップで求めた可視割合に応じて合成することにより求める第2のステップと、
第2のステップで求めた反射特性に基づいて、当該サンプル点からの反射光の強度を求める第3のステップと、
を行うようにしたものである。
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、向きのファクターをもった曲率を求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めるようにしたものである。
可視割合情報入力段階では、円柱側面に繊維シートを所定の向きに張り付けた状態における各レイヤーごとの可視割合を定義し、円柱の半径の逆数を用いて曲率σを定義し、円柱の中心軸を半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線と繊維シートの基準方向線とのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義し、個々の曲率σおよび個々の曲率角度ξの各組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体上に張り付けられる繊維シートの基準方向線の向きに関する情報を入力し、
曲率演算段階では、所定のサンプル点の位置について、基準方向線の向きに関する情報を参照することにより、曲率σおよびこの曲率σに応じた湾曲方向と基準方向線とのずれを示す曲率角度ξを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、曲率σおよび曲率角度ξの組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される反射特性をもった二次元画像を、それぞれ個々のレイヤーについてのレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、サンプル点位置の座標値u,vに対応する各レイヤーごとの絵柄データT(u,v)の値を、第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、個々のレイヤーごとの拡散反射係数をレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、個々のレイヤーごとの拡散反射係数を第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における拡散反射係数kdを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をαとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される拡散反射係数をもった二次元画像を、それぞれ個々のレイヤーについてのレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、サンプル点位置の座標値u,vに対応する各レイヤーごとの絵柄データT(u,v)の値を、第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における拡散反射係数kdを求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面に立てた法線nと照明光とのなす角αに依存した反射係数k(α)と、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβとを、レイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、サンプル点における鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、各レイヤーごとの反射係数を、レイヤーデータを参照して、
k(α)・cos βγ
なる式で求め、求めた各レイヤーごとの反射係数を第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
角度αに依存した反射係数をk(α)の代わりに、角度αに依存しない係数ksを用い、各レイヤーごとの反射係数を、
ks・cos βγ
なる式で求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面の所定点に立てた法線nと照明光とのなす角をθL、レイヤー面上への照明光の投影像とレイヤー面上の上記所定点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、レイヤー面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφVとしたときに、「θL,φL,θV,φV」の関数として与えられる反射係数kb(θL,φL,θV,φV)を各レイヤーごとのレイヤーデータとして入力し、
可視割合情報入力段階では、「曲率,θL,φL,θV,φV」の様々な組み合わせのそれぞれについて、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階では、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、法線nに直交する直交平面上への入射照明光の投影像と直交平面上のサンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、直交平面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφVと定義し、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、可視割合情報を参照することにより、サンプル点位置の「曲率,θL,φL,θV,φV」の組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求め、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、レイヤーデータを参照することにより、サンプル点位置の「θL,φL,θV,φV」の組み合わせに対応する反射係数kb(θL,φL,θV,φV)を各レイヤーごとに求め、求めた各反射係数kbを、それぞれ第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kbを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、第2のステップで求めたサンプル点位置における反射係数kbを用いて、サンプル点からの反射光強度Iを、
I=kb・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面の所定点に立てた法線nと照明光とのなす角をθL、レイヤー面上への照明光の投影像とレイヤー面上の所定点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、レイヤー面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφV、レイヤー面上に定義されたuv二次元座標系における所定点の座標値を(u,v)としたときに、「θL,φL,θV,φV,u,v」の関数として与えられる反射係数kb(θL,φL,θV,φV,u,v)を各レイヤーごとのレイヤーデータとして入力し、
可視割合情報入力段階では、「曲率,θL,φL,θV,φV,u,v」の様々な組み合わせのそれぞれについて、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階では、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、法線nに直交する直交平面上への入射照明光の投影像と直交平面上のサンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、法線nと反射光とのなす角度をθV、直交平面上への反射光の投影像と基準線とのなす角度をφV、サンプル点の座標値を(u,v)と定義し、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、可視割合情報を参照することにより、サンプル点位置の「曲率,θL,φL,θV,φV,u,v」の組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求め、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、レイヤーデータを参照することにより、サンプル点位置の「θL,φL,θV,φV,u,v」の組み合わせに対応する反射係数kb(θL,φL,θV,φV,u,v)を各レイヤーごとに求め、求めた各反射係数kbを、それぞれ第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kbを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、第2のステップで求めたサンプル点位置における反射係数kbを用いて、サンプル点からの反射光強度Iを、
I=kb・Ii
なる式で求めるようにしたものである。
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率として、仮想物体をサンプル点Qを含む所定面で切断した切断面上に現れる仮想物体の輪郭線のサンプル点Q近傍の曲率を求めるようにしたものである。
切断面上に現れる仮想物体の輪郭線上のサンプル点Qの両側に、サンプル点Qから輪郭線に沿って等距離にある2点QL,QRを定義し、切断面上において、点QLにおける輪郭線の接線TLに直交する線と点QRにおける輪郭線の接線TRに直交する線との交点QQを求め、サンプル点Qと交点QQとの距離rの逆数を、サンプル点Qについての曲率σとするようにしたものである。
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を多角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含むJ個の辺を有する着目多角形について、当該着目多角形とこれに隣接する複数J個の隣接多角形との間の仮想物体の内側についての形成角ω1〜ωJをそれぞれ求め、第j番目の隣接多角形との間の境界を形成する第j番目の辺に関する曲率として、第j番目の形成角ωjが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目多角形および第j番目の隣接多角形の大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、第j番目の形成角ωjと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σjを定義し、第1番目の辺〜第J番目の辺についてそれぞれ曲率σ1〜σJを定義し、特定のサンプル点と第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率σjの影響が大きくなるように、J個の曲率σ1〜σJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにしたものである。
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きを示す基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、基準方向線と着目多角形の第1番目の辺〜第J番目の辺のそれぞれとのなす角ξ1〜ξJを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率角度ξjの影響が大きくなるように、J個の曲率角度ξ1〜ξJを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めるようにしたものである。
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を三角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含む着目三角形Tqについて、当該着目三角形Tqと、辺A,B,Cを境界としてこれに隣接する3個の隣接三角形Ta,Tb,Tcとの間の仮想物体の内側についての形成角ωa,ωb,ωcをそれぞれ求め、辺Aに関する曲率として、形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωaと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σaを定義し、辺Bに関する曲率として、形成角ωbが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tbの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωbと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σbを定義し、辺Cに関する曲率として、形成角ωcが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、着目三角形Tqおよび隣接三角形Tcの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、形成角ωcと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σcを定義し、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率σaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率σbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率σcの影響が大きくなるように、曲率σa,σb,σcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率σQを求めるようにしたものである。
辺Aに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhqaと、隣接三角形Taの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhaと、を求め、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置し、「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaと接続点Jaとの距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaの絶対値と定義し、
辺Bに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhqbと、隣接三角形Tbの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhbと、を求め、平面上に、「長さhqbをもった線分」と「長さhbをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jbで接続され、かつ、接続点Jbにおける両線分のなす角が形成角ωbとなるように配置し、「長さhqbをもった線分」の垂直二等分線と「長さhbをもった線分」の垂直二等分線との交点Obと接続点Jbとの距離Rbの逆数を、辺Bに関する曲率σbの絶対値と定義し、
辺Cに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhqcと、隣接三角形Tcの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhcと、を求め、平面上に、「長さhqcをもった線分」と「長さhcをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jcで接続され、かつ、接続点Jcにおける両線分のなす角が形成角ωcとなるように配置し、「長さhqcをもった線分」の垂直二等分線と「長さhcをもった線分」の垂直二等分線との交点Ocと接続点Jcとの距離Rcの逆数を、辺Cに関する曲率σcの絶対値と定義するようにしたものである。
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うようにしたものである。
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うようにしたものである。
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きを示す基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、基準方向線と着目三角形の辺A,辺B,辺Cのそれぞれとのなす角ξa,ξb,ξcを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξcの影響が大きくなるように、曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めるようにしたものである。
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うようにしたものである。
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うようにしたものである。
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を、数式およびこの数式に用いられているパラメータの値によって表現されるパラメトリック曲面として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を、数式およびパラメータの値を用いた演算により求めるようにしたものである。
コンピュータが、繊維シート構造体の形状データを入力し、この形状データに基づいて、繊維シートを種々の曲率で曲げた状態をシミュレートし、種々の曲率についての各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を作成する可視割合情報作成段階を更に有し、作成された可視割合情報を可視割合情報入力段階で入力するようにしたものである。
繊維シート構造体をレイヤー面に対して垂直上方に投影し、隠面処理を施したときに、投影面上に現れるレイヤーごとの面積比に基づいて可視割合を決定するようにしたものである。
可視割合情報入力段階で、離散的に定義された複数の曲率ごとの可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階の第1のステップで、曲率演算段階で求められた特定のサンプル点についての曲率に対応する可視割合を、可視割合情報によって離散的な曲率について定義されている可視割合を補間することによって求めるようにしたものである。
外部から与えられる種々のデータを入力するデータ入力部と、
データ入力部から入力された、仮想物体の立体形状を示す三次元データを格納する三次元データ格納部と、
データ入力部から入力された、張り付け対象となる仮想の繊維シートを構成する複数m枚の各レイヤーごとの反射特性を示すm通りのレイヤーデータを格納するレイヤーデータ格納部と、
データ入力部から入力された、繊維シートを種々の曲率で曲げた状態における各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を格納する可視割合情報格納部と、
データ入力部から入力されたデータに基づき、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定部と、
三次元データに基づいて、仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、仮想物体表面の曲率を求める曲率演算部と、
繊維シートを仮想物体の表面に張り付けた場合に、個々のサンプル点から視点位置に向かう反射光の強度を演算する反射光強度演算部と、
サンプル点からの反射光と投影平面との交点位置に、反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義部と、
多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合を、仮想物体の投影画像を示す二次元投影データとして格納する投影データ格納部と、
を設け、
反射光強度演算部を、
可視割合情報を参照して1つのサンプル点位置における曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求める第1の機能部と、
当該サンプル点位置における反射特性を、m通りのレイヤーデータの反射特性を第1の機能部が求めた可視割合に応じて合成することにより求める第2の機能部と、
第2の機能部が求めた反射特性に基づいて、当該サンプル点からの反射光の強度を求める第3の機能部と、
によって構成したものである。
データ入力部が、繊維シートを仮想物体に張り付けたときに、繊維シート上に定義された基準方向線の向きに関する情報を入力する機能を有し、
可視割合情報格納部が、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力する機能を有し、
曲率演算部が、向きのファクターをもった曲率を求める機能を有し、
反射光強度演算部が、向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を用いて、反射光強度を求める機能を有するようにしたものである。
本発明は、コンピュータを用いたレンダリング処理に係るものであり、特に、表面に繊維シート(布などの繊維質材料からなるシート)を張り付けた三次元仮想物体についてのレンダリング処理に係るものである。ここでは、従来の一般的なレンダリング処理の基本概念とその問題点、そして当該問題点を解決するための本発明の基本概念を説明する。
本発明の最も重要な特徴は、パイル地など、曲率に応じて反射特性に変化が生じる繊維シートの擬似的な取り扱いにある。本来、パイル地などの実際の繊維シートは、三次元の構造体である。たとえば、図5の上段に示す図は、パイル地からなる繊維シート61の一例の構造を示す側面図である。図示の例の場合、繊維シート61は、上部レイヤーL1と下部レイヤーL2とによって構成されている。下部レイヤーL2は下地となる布地であり、上部レイヤーL1は、この下地に植毛された多数のパイルからなる。したがって、レンダリング処理を行う上で、この繊維シート61自身を三次元の構造体として取り扱うようにすれば、非常に精度の高い二次元投影画像を得ることができる。しかしながら、繊維シート61を張り付ける対象となる物体が三次元構造体である上に、更に、繊維シート61自身も三次元構造体として取り扱うようにすれば、レンダリング処理の演算負担は極めて大きくなる。
0.7×P(Q1)+0.3×P(Q2)
なる式で求めることができる。
続いて、本発明に係る二次元画像生成方法の基本手順を、図11の流れ図を参照しながら説明する。この手順の目的は、物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成することにある。ここでは、便宜上、ソファの写真を、CGを用いて作成する場合を例にとって説明を行う。なお、この図11に示す手順は、すべてコンピュータによって実行される手順である。
0.7×P(Q1)+0.3×P(Q2)
なる演算によって求められる。
ここでは、図14の流れ図に示されている反射光強度演算のより具体的な手法をいくつか述べることにする。従来から、このような反射光強度演算を行うために、種々のシェーディングモデルが提案されている。これらシェーディングモデルの多くは、仮想物体上のサンプル点(テクスチャをマッピングする場合は、マッピング後のサンプル点)に、それぞれ所定の反射特性を定義し、照明光Lと各部に定義された反射特性とに基づいて、反射光の強度を求める演算を行うものである。通常、1つのサンプル点に、複数の照明光が入射するような照明条件(複数の光源を用いた照明条件)が設定されるので、個々の光源からの入射照明光に基づいて発生する複数の反射光強度の総和として、当該サンプル点から視点へ向かう反射光の強度を演算することになる。
このモデルは、テクスチャとなる二次元画像を、スキャナ装置やデジタルカメラなどを用いて入力し、反射率分布を示す反射特性データとして利用する単純なモデルであり、§2,§3で述べてきた基本的な実施形態は、この単純なテクスチャマッピングモデルを前提としたものである。
k=0.7×P(Q1)+0.3×P(Q2)
なる演算によって、サンプル点Qの位置における反射係数k(各レイヤーを合成した反射係数)が得られる。この反射係数kは、上部レイヤーの反射係数(画素値P(Q1))を70%考慮し、下部レイヤーの反射係数(画素値P(Q2))を30%考慮した値ということになる。
I=k・Ii
なる式で求めればよい。
拡散反射モデルは、古くからレンダリング処理に利用されてきたモデルであり、サンプル点Qにおける入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点Q位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、拡散反射係数をkdとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求めるモデルである。ここで、古典的な拡散反射モデルの場合、拡散反射係数kdは、定数として与えられる所定の反射特性データによって定められることになる。
kd=0.7×kd1+0.3×kd2
なる演算で求められる。
I=kd・Ii・cos α
なる式で求めるようにすればよい。
Phongの鏡面反射モデルは、鏡面反射の代表的なシェーディングモデルであり、サンプル点Qにおける入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上のサンプル点Qの位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、この角度αに依存した反射係数をk(α)、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβ、サンプル点Qにおける鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、反射光強度Iを、
I=k(α)・Ii・cos βγ
なる式で求めるモデルである。
k(α)・cos βγ
なる式で求める。こうして求めた各レイヤーごとの反射係数を、第1のステップS71で求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点Qの位置における反射係数kを求めることができる。たとえば、第1のステップS71において、サンプル点Qの位置についての2つのレイヤーL1,L2の可視割合が、L1:70%、L2:30%であり、上記式によって求められた2つのレイヤーL1,L2についての反射係数が、k1,k2であったとすると、サンプル点Qの位置における反射係数kは、
k=0.7×k1+0.3×k2
なる演算で求められる。
I=k・Ii
なる式で求めるようにすればよい。
I=ks・Ii・cos βγ
なる式で求める場合も少なくない。この場合は、各レイヤーごとのレイヤーデータを、角度αに依存しない反射係数ksおよびパラメータβによって構成し、第2のステップS72において、各レイヤーごとの反射係数を、それぞれのレイヤーデータを参照して、
ks・cos βγ
なる式で求めるようにすればよい。
上述した古典的な拡散反射モデルやPhongの鏡面反射モデルでは、サンプル点Qの反射特性が、照明光の入射角や反射光の反射角に依存しないものとして取り扱っているが、パイル地のような三次元構造をもった繊維シートの場合、厳密には、照明光の入射角や反射光の反射角に依存した異方性反射の特性を考慮した取り扱いをしなければならない。このような取り扱いを行うモデルとして、BRDF(Bi-directional Reflection Distribution Function)と呼ばれるモデルが提案されている。
I=kb・Ii
なる式で求めるのである。このように、BRDFモデルの特徴は、反射係数kbを、入射照明光Lの向きを示すパラメータ「θL,φL」および反射光Vの向きを示すパラメータ「θV,φV」の関数として与える点にある。
kb=0.7×kb1+0.3×kb2
なる演算で求められる。
I=kb・Ii
なる式で求めるようにすればよい。
上述したBRDFモデルには、テクスチャマッピングの概念がないので、これを本発明にそのまま適用した場合、テクスチャ模様をもった繊維シートを取り扱うことができない。ここで述べるBTF(Bi-directional Texture Function)は、いわば上述したBRDFモデルに、テクスチャマッピングモデルを組み合わせたモデルというべきものである。したがって、このBTFモデルを本発明に適用するには、次のようにすればよい。
kb=0.7×kb1+0.3×kb2
なる演算で求められる。
I=kb・Ii
なる式で求めるようにすればよい。
本発明において「曲率」は非常に重要なパラメータであり、特に、向きのファクターをもった曲率を取り扱う場合には、仮想物体上のサンプル点Qについて、たとえば、曲率σおよび曲率角度ξというパラメータを求めることが非常に重要である。ここで、曲率σおよび曲率角度ξは、図4に示すような円柱状のモデルを用いれば、簡単に定義することができる。たとえば、図4(a) に示す例の場合、円柱状の物体51の半径r1の逆数を曲率σと定義し、円柱の中心軸Hを半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線H′と繊維シート61の基準方向線Wとのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義している。
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率σQを定義すれば、上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率σQを定義すれば、やはり上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率角度ξQを定義すれば、上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。この方法の原理は、図18を参照して説明した曲率σQを定義する方法の原理と共通するものである。
ξQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算によって定義するのである。このような方法で曲率角度ξQを定義すれば、やはり上述の基本概念に合致した方法での定義が可能になる。
図11の流れ図に示すステップS1〜S10は、コンピュータの内部で行われる処理であり、各手順は、実際にはコンピュータプログラムに基づいて実行されることになる。本発明に係る二次元画像生成装置は、この図11の各手順を実行する機能をもったコンピュータによって構成される装置であり、図22のブロック図に示す各構成要素からなる装置である。以下、この装置の構成および動作を説明する。
以上、本発明を図示する実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、この他にも種々の態様で実施可能である。
11…仮想物体の上面
12…仮想物体の前面
13…仮想物体の側面
20…繊維シートを張り付けた仮想物体
21…繊維シートを張り付けた仮想物体の上面
22…繊維シートを張り付けた仮想物体の前面
23…繊維シートを張り付けた仮想物体の側面
30…仮想物体
31…仮想物体の上面
32…仮想物体側面
40…繊維シートを張り付けた仮想物体
41…繊維シートを張り付けた仮想物体の上面
42…繊維シートを張り付けた仮想物体の側面
50…仮想物体
51,52…円柱状の物体
55…仮想物体の投影画像
56…切断面上の輪郭線
60…仮想繊維シート
61…繊維シート
110…データ入力部
120…三次元データ格納部
130…レイヤーデータ格納部
140…可視割合情報格納部
150…反射光強度演算部
160…曲率演算部
170…投影条件設定部
180…画素定義部
190…投影データ格納部
A,B,C…三角形の各辺
a,b,c…垂線の足
D1〜D6…三角形の頂点
E…視点
G…光源
H…円柱の中心軸
H′…円柱の中心軸の投影線
ha,hqa…垂線の長さ
Ja…接続点
L…照明光
L′…照明光の投影像
L1…繊維シートの上部レイヤー
L2…繊維シートの下部レイヤー
La…点Qと点D3との距離
Lb…点Qと点D2との距離
Lc…点Qと点D1との距離
LD1,LD2…レイヤーデータ
M…投影平面
n…法線
Oa…垂直二等分線の交点
P…画素/投影線分
P(Q1),P(Q2)…画素値
Q…サンプル点
Q1,Q2…対応点
QL,QR…サンプル点Qから等距離にある2点
QQ…交点
Ra…点Oaと点Jaとの距離
r…点Q,QQ間の距離
r1,r2…円柱の半径
S…法線に直交する直交平面
S1〜S10…流れ図の各ステップ
S71〜S73…流れ図の各ステップ
Ta,Tb,Tc…隣接三角形
Tq…着目三角形
TL,TR…接線
Ua,Ub,Uc…個々の分割領域およびその面積
u,v…絵柄を示す二次元座標系の各座標軸
V…反射光
V′…反射光の投影像
W…基準方向線
X,Y,Z…三次元座標系の各座標軸
x,y…投影平面M上の二次元座標系の各座標軸
ζ…基準線
θL…照明光Lの入射角
θV…反射光Vの射出角
ξ…曲率角度
ξa…辺Aに関する曲率角度
ξb…辺Bに関する曲率角度
ξc…辺Cに関する曲率角度
ξQ…サンプル点Qの曲率角度
σ…曲率
σa…辺Aに関する曲率
σb…辺Bに関する曲率
σc…辺Cに関する曲率
σQ…サンプル点Qの曲率
φL…照明光Lの方位角
φV…反射光Vの方位角
ωa…面もしくは線分の形成角
Claims (28)
- 物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する方法であって、
コンピュータが、張り付け対象となる仮想の繊維シートを構成する複数m枚の各レイヤーごとの反射特性を示すm通りのレイヤーデータを入力するレイヤーデータ入力段階と、
コンピュータが、前記繊維シートを種々の曲率で曲げた状態における各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力する可視割合情報入力段階と、
コンピュータが、仮想物体の立体形状を示す三次元データを入力する物体データ入力段階と、
コンピュータが、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定段階と、
コンピュータが、前記仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、前記仮想物体表面の曲率を求める曲率演算段階と、
コンピュータが、前記繊維シートを前記仮想物体の表面に張り付けた場合に、個々のサンプル点から前記視点位置に向かう反射光の強度を演算する反射光強度演算段階と、
コンピュータが、サンプル点からの反射光と前記投影平面との交点位置に、前記反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義段階と、
コンピュータが、多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合により、前記仮想物体の投影画像を示す二次元投影データを生成する投影データ生成段階と、
を有し、
前記反射光強度演算段階において、1つのサンプル点からの反射光強度を演算する際に、
前記可視割合情報を参照して当該サンプル点位置における曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求める第1のステップと、
当該サンプル点位置における反射特性を、前記m通りのレイヤーデータの反射特性を前記第1のステップで求めた可視割合に応じて合成することにより求める第2のステップと、
前記第2のステップで求めた反射特性に基づいて、当該サンプル点からの反射光の強度を求める第3のステップと、
を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1に記載の二次元画像生成方法において、
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きに関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、向きのファクターをもった曲率を求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項2に記載の二次元画像生成方法において、
可視割合情報入力段階では、円柱側面に繊維シートを所定の向きに張り付けた状態における各レイヤーごとの可視割合を定義し、円柱の半径の逆数を用いて曲率σを定義し、円柱の中心軸を半径方向に投影することにより円柱側面上に得られる投影線と繊維シートの基準方向線とのなす角ξを当該曲率σについての曲率角度と定義し、個々の曲率σおよび個々の曲率角度ξの各組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体上に張り付けられる繊維シートの基準方向線の向きに関する情報を入力し、
曲率演算段階では、所定のサンプル点の位置について、前記基準方向線の向きに関する情報を参照することにより、曲率σおよびこの曲率σに応じた湾曲方向と前記基準方向線とのずれを示す曲率角度ξを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、前記曲率σおよび曲率角度ξの組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される反射特性をもった二次元画像を、それぞれ個々のレイヤーについてのレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、サンプル点位置の座標値u,vに対応する各レイヤーごとの絵柄データT(u,v)の値を、第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、前記サンプル点位置における反射係数kを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、前記サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、前記反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、個々のレイヤーごとの拡散反射係数をレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、前記個々のレイヤーごとの拡散反射係数を第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における拡散反射係数kdを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、前記サンプル点における入射照明光の強度をIi、仮想物体表面上の前記サンプル点位置に立てた法線nと前記入射照明光とのなす角をαとしたときに、反射光強度Iを、
I=kd・Ii・cos α
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項5に記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、uv二次元座標系上に定義された絵柄データT(u,v)で示される拡散反射係数をもった二次元画像を、それぞれ個々のレイヤーについてのレイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、サンプル点位置の座標値u,vに対応する各レイヤーごとの絵柄データT(u,v)の値を、第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、前記サンプル点位置における拡散反射係数kdを求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面に立てた法線nと照明光とのなす角αに依存した反射係数k(α)と、鏡面反射の鋭さを示すパラメータをβとを、レイヤーデータとして入力し、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をα、前記サンプル点における鏡面反射光の射出方向と視点方向とのなす角をγとしたときに、各レイヤーごとの反射係数を、前記レイヤーデータを参照して、
k(α)・cos βγ
なる式で求め、求めた各レイヤーごとの反射係数を第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、前記サンプル点位置における反射係数kを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、前記サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、反射光強度Iを、前記反射係数kを用いて、
I=k・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項7に記載の二次元画像生成方法において、
角度αに依存した反射係数をk(α)の代わりに、角度αに依存しない係数ksを用い、各レイヤーごとの反射係数を、
ks・cos βγ
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面の所定点に立てた法線nと照明光とのなす角をθL、前記レイヤー面上への前記照明光の投影像と前記レイヤー面上の前記所定点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記レイヤー面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφVとしたときに、「θL,φL,θV,φV」の関数として与えられる反射係数kb(θL,φL,θV,φV)を各レイヤーごとのレイヤーデータとして入力し、
可視割合情報入力段階では、「曲率,θL,φL,θV,φV」の様々な組み合わせのそれぞれについて、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階では、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、前記法線nに直交する直交平面上への前記入射照明光の投影像と前記直交平面上の前記サンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記直交平面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφVと定義し、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、前記可視割合情報を参照することにより、サンプル点位置の「曲率,θL,φL,θV,φV」の組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求め、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、レイヤーデータを参照することにより、サンプル点位置の「θL,φL,θV,φV」の組み合わせに対応する反射係数kb(θL,φL,θV,φV)を各レイヤーごとに求め、求めた各反射係数kbを、それぞれ第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kbを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、前記サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、前記第2のステップで求めた前記サンプル点位置における反射係数kbを用いて、前記サンプル点からの反射光強度Iを、
I=kb・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜3のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
レイヤーデータ入力段階では、レイヤー面の所定点に立てた法線nと照明光とのなす角をθL、前記レイヤー面上への前記照明光の投影像と前記レイヤー面上の前記所定点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記レイヤー面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφV、レイヤー面上に定義されたuv二次元座標系における前記所定点の座標値を(u,v)としたときに、「θL,φL,θV,φV,u,v」の関数として与えられる反射係数kb(θL,φL,θV,φV,u,v)を各レイヤーごとのレイヤーデータとして入力し、
可視割合情報入力段階では、「曲率,θL,φL,θV,φV,u,v」の様々な組み合わせのそれぞれについて、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階では、仮想物体表面上のサンプル点位置に立てた法線nと入射照明光とのなす角をθL、前記法線nに直交する直交平面上への前記入射照明光の投影像と前記直交平面上の前記サンプル点を通る基準線とのなす角度をφL、前記法線nと反射光とのなす角度をθV、前記直交平面上への前記反射光の投影像と前記基準線とのなす角度をφV、サンプル点の座標値を(u,v)と定義し、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、前記可視割合情報を参照することにより、サンプル点位置の「曲率,θL,φL,θV,φV,u,v」の組み合わせに対応する各レイヤーごとの可視割合を求め、
反射光強度演算段階の第2のステップでは、レイヤーデータを参照することにより、サンプル点位置の「θL,φL,θV,φV,u,v」の組み合わせに対応する反射係数kb(θL,φL,θV,φV,u,v)を各レイヤーごとに求め、求めた各反射係数kbを、それぞれ第1のステップで求めた可視割合による重みづけに応じて合成することにより、サンプル点位置における反射係数kbを求め、
反射光強度演算段階の第3のステップでは、前記サンプル点における入射照明光の強度をIiとしたときに、前記第2のステップで求めた前記サンプル点位置における反射係数kbを用いて、前記サンプル点からの反射光強度Iを、
I=kb・Ii
なる式で求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率として、仮想物体を前記サンプル点Qを含む所定面で切断した切断面上に現れる前記仮想物体の輪郭線の前記サンプル点Q近傍の曲率を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項11に記載の二次元画像生成方法において、
切断面上に現れる仮想物体の輪郭線上のサンプル点Qの両側に、前記サンプル点Qから前記輪郭線に沿って等距離にある2点QL,QRを定義し、前記切断面上において、点QLにおける前記輪郭線の接線TLに直交する線と点QRにおける前記輪郭線の接線TRに直交する線との交点QQを求め、前記サンプル点Qと前記交点QQとの距離rの逆数を、前記サンプル点Qについての曲率σとすることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を多角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含むJ個の辺を有する着目多角形について、当該着目多角形とこれに隣接する複数J個の隣接多角形との間の前記仮想物体の内側についての形成角ω1〜ωJをそれぞれ求め、第j番目の隣接多角形との間の境界を形成する第j番目の辺に関する曲率として、第j番目の形成角ωjが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目多角形および前記第j番目の隣接多角形の大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記第j番目の形成角ωjと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σjを定義し、第1番目の辺〜第J番目の辺についてそれぞれ曲率σ1〜σJを定義し、前記特定のサンプル点と第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率σjの影響が大きくなるように、J個の曲率σ1〜σJを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率σQを求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項13に記載の二次元画像生成方法において、
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きを示す基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、前記基準方向線と着目多角形の第1番目の辺〜第J番目の辺のそれぞれとのなす角ξ1〜ξJを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと第j番目の辺との距離が短ければ短いほど、第j番目の曲率角度ξjの影響が大きくなるように、J個の曲率角度ξ1〜ξJを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、前記曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を三角形の集合体として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を求める際に、当該特定のサンプル点を含む着目三角形Tqについて、当該着目三角形Tqと、辺A,B,Cを境界としてこれに隣接する3個の隣接三角形Ta,Tb,Tcとの間の前記仮想物体の内側についての形成角ωa,ωb,ωcをそれぞれ求め、辺Aに関する曲率として、前記形成角ωaが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Taの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωaと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σaを定義し、辺Bに関する曲率として、前記形成角ωbが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Tbの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωbと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σbを定義し、辺Cに関する曲率として、前記形成角ωcが180°に近くなればなるほど小さくなり、かつ、前記着目三角形Tqおよび前記隣接三角形Tcの大きさが大きくなればなるほど小さくなるような絶対値をもち、前記形成角ωcと180°との大小関係に応じた符号を有する曲率σcを定義し、前記サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率σaの影響が大きくなり、前記サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率σbの影響が大きくなり、前記サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率σcの影響が大きくなるように、曲率σa,σb,σcを合成することにより、前記サンプル点Qについての曲率σQを求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項15に記載の二次元画像生成方法において、
辺Aに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhqaと、隣接三角形Taの辺Aに対する対角から辺Aに下ろした垂線の長さhaと、を求め、平面上に、「長さhqaをもった線分」と「長さhaをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jaで接続され、かつ、前記接続点Jaにおける両線分のなす角が形成角ωaとなるように配置し、前記「長さhqaをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhaをもった線分」の垂直二等分線との交点Oaと前記接続点Jaとの距離Raの逆数を、辺Aに関する曲率σaの絶対値と定義し、
辺Bに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhqbと、隣接三角形Tbの辺Bに対する対角から辺Bに下ろした垂線の長さhbと、を求め、平面上に、「長さhqbをもった線分」と「長さhbをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jbで接続され、かつ、前記接続点Jbにおける両線分のなす角が形成角ωbとなるように配置し、前記「長さhqbをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhbをもった線分」の垂直二等分線との交点Obと前記接続点Jbとの距離Rbの逆数を、辺Bに関する曲率σbの絶対値と定義し、
辺Cに関する曲率を定義する際に、着目三角形Tqの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhqcと、隣接三角形Tcの辺Cに対する対角から辺Cに下ろした垂線の長さhcと、を求め、平面上に、「長さhqcをもった線分」と「長さhcをもった線分」とを、それぞれの一端が接続点Jcで接続され、かつ、前記接続点Jcにおける両線分のなす角が形成角ωcとなるように配置し、前記「長さhqcをもった線分」の垂直二等分線と前記「長さhcをもった線分」の垂直二等分線との交点Ocと前記接続点Jcとの距離Rcの逆数を、辺Cに関する曲率σcの絶対値と定義することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項15または16に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
σQ=(La・σa+Lb・σb+Lc・σc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項15または16に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率σQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・σa+Ub・σb+Uc・σc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項15〜18のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
可視割合情報入力段階では、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力し、
物体データ入力段階では、仮想物体に対する繊維シートの張り付け向きを示す基準方向線に関する情報を併せて入力し、
曲率演算段階では、前記基準方向線と着目三角形の辺A,辺B,辺Cのそれぞれとのなす角ξa,ξb,ξcを、各辺についての曲率角度としてそれぞれ求め、サンプル点Qと辺Aとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξaの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Bとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξbの影響が大きくなり、サンプル点Qと辺Cとの距離が短ければ短いほど曲率角度ξcの影響が大きくなるように、曲率角度ξa,ξb,ξcを合成することにより、サンプル点Qについての曲率角度ξQを求め、
反射光強度演算段階の第1のステップでは、前記曲率角度ξQで示される向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項19に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、着目三角形Tqの辺Aに対する対角とサンプル点Qとの距離をLa、着目三角形Tqの辺Bに対する対角とサンプル点Qとの距離をLb、着目三角形Tqの辺Cに対する対角とサンプル点Qとの距離をLcとしたときに、
ξQ=(La・ξa+Lb・ξb+Lc・ξc)/(La+Lb+Lc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項19に記載の二次元画像生成方法において、
サンプル点Qについての曲率角度ξQを求める際に、サンプル点Qから辺Aに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Bに下ろした垂線と、サンプル点Qから辺Cに下ろした垂線と、によって、着目三角形Tqを3つの領域に分割し、辺Aに対する対角を含む領域の面積をUa、辺Bに対する対角を含む領域の面積をUb、辺Cに対する対角を含む領域の面積をUcとしたときに、
σQ=(Ua・ξa+Ub・ξb+Uc・ξc)/(Ua+Ub+Uc)
なる演算を行うことを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜10のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
物体データ入力段階では、仮想物体の立体形状を、数式およびこの数式に用いられているパラメータの値によって表現されるパラメトリック曲面として入力し、
曲率演算段階で、特定のサンプル点Qについての曲率を、前記数式およびパラメータの値を用いた演算により求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜22のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
コンピュータが、繊維シート構造体の形状データを入力し、この形状データに基づいて、繊維シートを種々の曲率で曲げた状態をシミュレートし、種々の曲率についての各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を作成する可視割合情報作成段階を更に有し、作成された前記可視割合情報を可視割合情報入力段階で入力することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項23に記載の二次元画像生成方法において、
繊維シート構造体をレイヤー面に対して垂直上方に投影し、隠面処理を施したときに、投影面上に現れるレイヤーごとの面積比に基づいて可視割合を決定することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜24のいずれかに記載の二次元画像生成方法において、
可視割合情報入力段階で、離散的に定義された複数の曲率ごとの可視割合情報を入力し、
反射光強度演算段階の第1のステップで、曲率演算段階で求められた特定のサンプル点についての曲率に対応する可視割合を、前記可視割合情報によって離散的な曲率について定義されている可視割合を補間することによって求めることを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成方法。 - 請求項1〜25のいずれかに記載の二次元画像生成方法における各段階をコンピュータに実行させるためのプログラム。
- 物体の三次元データに基づいて、当該物体の表面に繊維シートを張り付け、これを所定の視点から観察したときに得られる投影画像を示す二次元データを生成する装置であって、
外部から与えられる種々のデータを入力するデータ入力部と、
前記データ入力部から入力された、仮想物体の立体形状を示す三次元データを格納する三次元データ格納部と、
前記データ入力部から入力された、張り付け対象となる仮想の繊維シートを構成する複数m枚の各レイヤーごとの反射特性を示すm通りのレイヤーデータを格納するレイヤーデータ格納部と、
前記データ入力部から入力された、前記繊維シートを種々の曲率で曲げた状態における各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を格納する可視割合情報格納部と、
前記データ入力部から入力されたデータに基づき、照明条件、視点位置、投影平面を設定する投影条件設定部と、
前記三次元データに基づいて、前記仮想物体の表面上に定義された所定のサンプル点の位置について、前記仮想物体表面の曲率を求める曲率演算部と、
前記繊維シートを前記仮想物体の表面に張り付けた場合に、個々のサンプル点から前記視点位置に向かう反射光の強度を演算する反射光強度演算部と、
サンプル点からの反射光と前記投影平面との交点位置に、前記反射光の強度に応じた画素値をもつ画素を定義する画素定義部と、
多数のサンプル点について定義された多数の画素の集合を、前記仮想物体の投影画像を示す二次元投影データとして格納する投影データ格納部と、
を備え、
前記反射光強度演算部が、
前記可視割合情報を参照して1つのサンプル点位置における曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を求める第1の機能部と、
当該サンプル点位置における反射特性を、前記m通りのレイヤーデータの反射特性を前記第1の機能部が求めた可視割合に応じて合成することにより求める第2の機能部と、
前記第2の機能部が求めた反射特性に基づいて、当該サンプル点からの反射光の強度を求める第3の機能部と、
を有することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置。 - 請求項27に記載の二次元画像生成装置において、
データ入力部が、繊維シートを仮想物体に張り付けたときに、繊維シート上に定義された基準方向線の向きに関する情報を入力する機能を有し、
可視割合情報格納部が、向きのファクターをもった個々の曲率について、各レイヤーごとの可視割合を示す可視割合情報を入力する機能を有し、
曲率演算部が、向きのファクターをもった曲率を求める機能を有し、
反射光強度演算部が、向きのファクターをもった曲率に対応する各レイヤーごとの可視割合を用いて、反射光強度を求める機能を有することを特徴とする表面に繊維シートを張り付けた三次元仮想物体に基づく二次元画像生成装置。
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Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0660195A (ja) * | 1992-08-06 | 1994-03-04 | Fujitsu Ltd | 曲面表示装置 |
JP2002236938A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-08-23 | Square Co Ltd | 双方向反射分布関数に基づいて記憶されたテクスチャマップを使用するサーフェスシェーディング方法 |
JP2003036449A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Burein:Kk | 繊維製品の3次元画像生成用マップデータの自動生成方法、及び、繊維製品の3次元シミュレーション画像生成方法 |
WO2003032203A1 (fr) * | 2001-10-05 | 2003-04-17 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Procede et dispositif de conception d'un tricot |
JP2005181038A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Olympus Corp | 反射特性測定装置とそれを用いた高色再現デザインシステム及び反射特性測定方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0660195A (ja) * | 1992-08-06 | 1994-03-04 | Fujitsu Ltd | 曲面表示装置 |
JP2002236938A (ja) * | 2000-10-26 | 2002-08-23 | Square Co Ltd | 双方向反射分布関数に基づいて記憶されたテクスチャマップを使用するサーフェスシェーディング方法 |
JP2003036449A (ja) * | 2001-07-25 | 2003-02-07 | Burein:Kk | 繊維製品の3次元画像生成用マップデータの自動生成方法、及び、繊維製品の3次元シミュレーション画像生成方法 |
WO2003032203A1 (fr) * | 2001-10-05 | 2003-04-17 | Shima Seiki Manufacturing Limited | Procede et dispositif de conception d'un tricot |
JP2005181038A (ja) * | 2003-12-18 | 2005-07-07 | Olympus Corp | 反射特性測定装置とそれを用いた高色再現デザインシステム及び反射特性測定方法 |
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