JP6235926B2 - 情報処理装置、生成方法、プログラム及び記録媒体 - Google Patents
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Description
以下、本発明の例示的な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。以下に説明する一実施形態は、情報処理装置の一例としての、3次元シーンの描画に用いる所定の光源に係るシャドウマップを生成可能なPCに、本発明を適用した例を説明する。しかし、本発明は、描画対象の3次元シーンのインポータンス解析により、描画に用いる所定のマップを生成することが可能な任意の機器に適用可能である。
図1は、本発明の実施形態に係るPC100の機能構成を示すブロック図である。
このような構成をもつ本実施形態のPC100のシャドウマップ生成処理について、図2のフローチャートを用いて具体的な処理を説明する。本シャドウマップ生成処理は、例えば配置情報等が決定した3次元シーンの1つの光源について、シャドウマップの生成要求がなされた際に開始されるものとして説明する。より具体的には、3次元シーンに対して描画を行う視点が決定され、該視点に係る画像(出力画像)の描画において使用するシャドウマップの生成要求がなされた際に開始されるものとして説明する。
・Desired View Function
・Distance to Eye Function
・Surface Normal Function
・Shadow Edge Function
の3種の関数を定義しており、これらの関数により得られた値の積算により各部分領域のインポータンスを算出している。具体的にはDesired View Functionでは、出力画像に描画される範囲(描画範囲)に含まれている部分領域には1を、描画範囲に含まれない部分領域には0を割り当てる。ここで、描画範囲に含まれるか否かの判断がなされる部分領域は、光源からの光路上における最初のフラグメント(キャスタ)ではなく、キャスタにより影が生じるフラグメント(レシーバ)が対象となる。またDistance to Eye Functionでは、出力画像について決定した視点と各部分領域との距離に反比例した値を割り当てる。Surface Normal Functionは、視線ベクトルとフラグメントの法線ベクトルとの内積を割り当てる。即ち、Distance to Eye FunctionとSurface Normal Functionの積は、出力画像におけるピクセル当たりのレシーバの長さに比例した値であり、インポータンスも該長さに比例した値が割り当てられる。最後にShadow Edge Functionでは、影のエッジ部分(境界)が現れる部分領域に大きい値を割り当てる。つまり、影が投影された際に明部と暗部との境界が現れる部分領域に対して大きい値が割り当てられる。
ここで、本実施形態のシャドウマップ生成処理において実行される回転角決定処理について、図3のフローチャートを用いて詳細を説明する。本実施形態ではワーピング処理に適した回転角の決定は、主成分分析(PCA:Principal Component Analysis)を用いてインポータンスの分布を分析することにより行う。また、本実施形態では主成分分析の処理を高速に実行するために、ミップマップを使用してGPU104が本回転角決定処理を行う。
として算出し、重み付き位置マップp(x,y)を生成する。ここで、I(x,y)はインポータンスマップの座標(x,y)におけるインポータンス(画素値)を示している。
のように表すことができ、該行列の各成分はインポータンスマップの位置の加重平均、即ち
により算出することができる。ここで、インポータンスマップの位置の加重平均は、インポータンスマップ及び重み付き位置マップをミップマップ化している場合、最上層(1×1画素)の画素値をインポータンスマップあるいは重み付き位置マップの最下層の画素数倍した値から容易に算出することができる。即ち、ミップマップの最上層の画素値は最下層の画素群の画素値の平均値となっているため、本ステップにおいて共分散行列は簡素な演算により高速に求めることができる。
上述した実施形態1では対象光源の投影について、全範囲のインポータンスの分布を解析することにより好適なシャドウマップを生成するインポータンスマップの回転角を決定する方法について説明したが、本発明の実施はこれに限られるものではない。本発明は、例えば徳吉らの「Adaptive Ray-bundle Tracing with Memory Usage Prediction: Efficient Global Illumination in Large Scenes」に示されるような、シーンの解析範囲を領域分割(タイリング)して行う手法においても適用可能である。即ち、図4に示されるように各タイルについてインポータンス解析を行い、タイルごとに適応的に回転させてワーピング処理を行ってレイバンドルバッファを生成するようにしてもよい。
上述した実施形態1及び変形例では、インポータンスの分布を回転することで好適にワーピング処理を行うことができる例について説明した。本実施形態では、インポータンスの分布に応じて回転の有無を判断しながらシャドウマップを生成する方法について説明する。なお、本実施形態の説明においては、上述した実施形態1と同様の構成を有するPC100に本発明を適用したものとして説明する。
以下、本実施形態のPC100において実行されるシャドウマップ生成処理について、図5を用いて詳細を説明する。本実施形態のシャドウマップ生成処理は、例えば配置情報等が決定した3次元シーンの1つの光源について、シャドウマップの生成要求がなされた際に開始されるものとして説明する。なお、本実施形態のシャドウマップ生成処理の説明では、実施形態1のシャドウマップ生成処理と同様の処理を行うステップについては同一の参照符号を付して説明を省略し、本実施形態に特徴的な処理の説明に留める。また、以下の説明では説明を簡単にするために、実施形態1と同様、3次元シーンに定義された光源の属性は平行光源であるものとして説明する。
本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。また本発明に係る情報処理装置は、コンピュータを情報処理装置として機能させるプログラムによっても実現可能である。該プログラムは、コンピュータが読み取り可能な記録媒体に記録されることにより、あるいは電気通信回線を通じて、提供/配布することができる。
Claims (10)
- 3次元シーンの描画に使用するマップを生成する情報処理装置であって、
前記マップの生成に係る投影において、前記3次元シーンの描画対象となる範囲における重要度の分布を解析する解析手段と、
前記解析手段により得られた前記重要度の分布について主成分分析を行い、該分布の固有ベクトルを取得する取得手段と、
前記重要度の分布及び前記取得手段により取得された前記分布の固有ベクトルに基づいて、前記描画対象となる範囲の各部分領域に割り当てる前記マップの画素数を決定する決定手段と、
前記決定手段による決定に基づいて前記マップを生成する生成手段と、を有し、
前記決定手段は、前記分布の固有ベクトルが所定の条件を満たす場合に、該固有ベクトルで規定される方向が予め定められた方向となるように前記重要度の分布を回転させ、回転後の分布に基づいて前記各部分領域に割り当てる画素数を決定する
ことを特徴とする情報処理装置。 - 前記決定手段は、重要度が高い部分領域ほど多くの画素数を割り当てることを特徴とする請求項1に記載の情報処理装置。
- 前記取得手段は、主成分分析を行うことで前記重要度の分布の共分散行列を取得し、該共分散行列を固有値分解することにより前記分布の固有ベクトルを取得することを特徴とする請求項1または2に記載の情報処理装置。
- 前記決定手段は、前記分布の固有ベクトルに係る最小の固有値に対する最大の固有値の比が閾値を超える場合に、前記重要度の分布の回転を行うことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記決定手段は、前記固有ベクトルで規定される方向と前記予め定められた方向とがなす角が閾値に満たない場合に、前記重要度の分布の回転を行わないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記予め定められた方向は、前記マップにおける水平方向及び垂直方向であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 前記マップは、シャドウマップ、反射シャドウマップ、あるいはレイバンドルバッファを含むことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の情報処理装置。
- 3次元シーンの描画に使用するマップを生成する生成方法であって、
前記マップの生成に係る投影において、前記3次元シーンの描画対象となる範囲における重要度の分布を解析する解析工程と、
前記解析工程において得られた前記重要度の分布について主成分分析を行い、該分布の固有ベクトルを取得する取得工程と、
前記重要度の分布及び前記取得工程において取得された前記分布の固有ベクトルに基づいて、前記描画対象となる範囲の各部分領域に割り当てる前記マップの画素数を決定する決定工程と、
前記決定工程における決定に基づいて前記マップを生成する生成工程と、を有し、
前記決定工程において、前記分布の固有ベクトルが所定の条件を満たす場合に、該固有ベクトルで規定される方向が予め定められた方向となるように前記重要度の分布が回転され、回転後の分布に基づいて前記各部分領域に割り当てる画素数が決定される
ことを特徴とする生成方法。 - 1以上のコンピュータを、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の情報処理装置の各手段として機能させるためのプログラム。
- 請求項9に記載のプログラムを記録したコンピュータが読み取り可能な記録媒体。
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