JPH06111028A

JPH06111028A - 画像生成装置

Info

Publication number: JPH06111028A
Application number: JP26254392A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Kaneko; 嘉和金子; Jirou Einami; 次郎栄浪; Yutaka Tomita; 豊冨田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1992-09-30
Filing date: 1992-09-30
Publication date: 1994-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】金属光沢を有する物体の３次元コンピュータ
グラフィック（３ＤＣＧ）を作成する際に、任意の屈曲
部にハイライト光を付加することにより、金属の質感お
よび立体感を高める。【構成】３ＤＣＧを作成するコンピュータシステム
に、以下の構成を付加した。平面ラベルバッファ４
は、物体の各平面と投影平面に投影された各平面とを対
応させて記憶する。強調エッジ指定手段５は、オペレー
タの指示により前記３ＤＣＧ上のハイライト光を付与す
る範囲を設定する。光源設定手段６は、前記範囲内にお
いて屈曲部を前記平面ラベルバッファ４を参照して特定
する。光源設定手段６は、前記屈曲部にハイライト光を
形成できる光源の位置を演算する。エッジ部再計算手段
７は、前記特定された屈曲部の表示色を光源の位置に基
づいて再計算し、前記光源に基づくハイライト光を３Ｄ
ＣＧに付加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元コンピュータグ
ラフィック（３ＤＣＧ）を作成する際に、３ＤＣＧで描
写される物体のエッジ（物体の表面形状において屈曲部
となる部分）を強調することにより、物体の３次元形状
及び質感を、製作者の想定している立体的な完成イメー
ジに合うように表示できる画像生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、３次元データの形状を視覚化する
方法として３ＤＣＧ技術を利用する方法が知られてい
る。このＣＧ技術では、３次元形状の視覚化を３次元形
状データを２次元平面上に投影し、投影された２次元画
像を２次元表示装置（ＣＲＴなど）に表示することによ
って行なっている。

【０００３】さらに、３次元形状の視覚化に当たって
は、投影された３次元形状を２次元表示装置の観測者に
明確に示すために、投影された２次元画像に陰影付けを
行なう。この陰影付けを行うためには、３次元形状に対
し、３次元形状を照射するための光源を設定する。次
に、３次元形状の各平面について、平面の法線方向、光
源の方向、光源からの光の強度、平面の反射特性、視線
方向等の条件から面の明るさを計算する。以上のように
３次元形状の各平面の明るさを求めることで、３次元形
状に陰影を付けることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述のよう
にして行われる陰影付けは、３次元形状を表現するため
には必要な方法ではあるが、陰影付けの計算には多くの
条件が関係しているために画像の作成者が意図している
陰影を得ることが難しい。

【０００５】例えば、金属光沢を持つ３次元形状を表現
するためには、ハイライト光が重要であり、ハイライト
光が表現されてないと、プラスチックのような光沢にな
り金属等の質感がでない。しかし、ハイライト光が得ら
れる条件は非常に限定されているため、画像の作成者が
意図する画像を得ることは難しい。

【０００６】特に、３次元形状のエッジ部分を明確に表
わすために、エッジに沿ったハイライトを用いること
は、有効な手段であるが、このような効果を画像の作成
者が意図しても、予めこのような効果を示す光源を指定
することは困難であるという問題がある。

【０００７】また、ハイライト光は、主に、金属光沢を
有する物体において、光源から前記物体に照射された光
が、前記物体により鏡面反射され、視点方向に向かうこ
とによって得られるものであり、光源と、前記物体のハ
イライトを付けようとする反射面の任意の点と、視点と
がなす角度を、光の反射角と略等しくする必要がある。

【０００８】従って、ハイライト光を得ようとした場合
には、ハイライトを付ける面の角度に対応して、視点と
光源との位置関係が限定されてしまう。すなわち、ハイ
ライトを付ける面の角度と、視点の位置が決まってしま
えば、光源の方向が決まってしまう。そして、任意の位
置にハイライト光を得るためには、視点に対する光源の
位置を決めるのに煩雑な演算を要し、さらに、光源と視
点と反射面の位置関係が限定されてしまうために、３Ｄ
ＣＧの製作者が、任意に光源と視点とを決めることがで
きなくなってしまう。

【０００９】従って、製作者の意図通りのハイライトが
得られても、光源及び視点の位置が限定されてしまうこ
とにより、ＣＧ画像全体としては、製作者の意図に反す
るものとなってしまう可能性が高く、ＣＧ画像全体のイ
メージとハイライトの有無との両方を製作者の意図にそ
わせることは不可能であった。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
画像生成装置は、３次元コンピュータグラフィックの任
意の範囲を指定する範囲指定手段ａと、物体の表面を構
成すると共に前記範囲指定手段ａに指定された範囲に含
まれる面に反射する光が前記３次元コンピュータグラフ
ィックの視点方向に向かう光源の位置を演算する光源位
置演算手段ｂと、前記光源位置演算手段ｂにより演算さ
れた光源の位置に基づいて、前記範囲指定手段ａに指定
された範囲に新たにレンダリングを行うレンダリング手
段ｃとを有することを前記課題の解決手段とした。

【００１１】本発明の請求項２記載の画像生成装置は、
物体の表面を構成する面において、該面の法線の角度か
ら前記屈曲部を求める屈曲部決定手段ｄと、前記屈曲部
決定手段ｄにより求められた屈曲部に反射する光が３次
元コンピュータグラフィックの視点方向に向かう光源の
位置を演算する光源位置演算手段ｂと、前記光源位置演
算手段ｂにより演算された光源の位置に基づいて、前記
屈曲部決定手段ｄにより求められた屈曲部に新たにレン
ダリングを行うレンダリング手段ｃとを有することを前
記課題の解決手段とした。

【００１２】本発明の請求項３記載の画像生成装置は、
３次元コンピュータグラフィックの任意の範囲を指定す
る範囲指定手段ａと、物体の表面を構成すると共に前記
範囲指定手段に指定された範囲に含まれる面について、
該面の法線の角度から屈曲部を求める屈曲部決定手段ｄ
と、前記屈曲部決定手段ｄにより求められた屈曲部に反
射する光が、前記３次元コンピュータグラフィックの視
点方向に向かう光源の位置を演算する光源位置演算手段
ｂと、前記光源位置演算手段ｂにより演算された光源の
位置に基づいて、前記範囲指定手段ａに指定された範囲
に新たに陰影を付けるためのレンダリングを行うレンダ
リング手段ｃとを有することを前記課題の解決手段とし
た。

【００１３】

【作用】請求項１記載の発明に係わる画像生成装置にお
いては、予め３次元形状データを従来のＣＧ技術を用い
て２次元平面に投影し、レンダリングした画像（この画
像には、予め指定しておいた光源により陰影付けが行な
われている）に対し、範囲指定手段ａによって、作成者
が前記画像上の物体のハイライト光を付与したい部分を
指定することができる。

【００１４】次に光源位置演算手段ｂが、指定された範
囲にハイライト光が得られるような光源の位置を、指定
範囲に含まれる前記物体の面の法線の角度と視点位置か
ら決定する。そして、前記範囲指定手段ａに指定された
範囲に含まれる面について、レンダリング手段ｃによ
り、光源決定手段ｂにおいて決定された光源の位置に基
づいて陰影付けを再計算する。よって、画像の作成者は
あらかじめ設定した光源によらず３次元形状の任意の範
囲にハイライト光を付与することができる。

【００１５】また、請求項２によれば、屈曲部決定手段
ｄにより前記物体の屈曲部を求め、該屈曲部に、ハイラ
イト光を付与することができる。また、請求項３によれ
ば、範囲指定手段ａ及び屈曲部決定手段ｄにより指定さ
れた範囲内の屈曲部を求め、該屈曲部にハイライト光を
付与することができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の一実施例に係わる画像生成装
置を図２〜図１５を参照して説明する。図２は本実施例
に係わる画像生成装置の構成を示すブロック図である。
本実施例の画像生成装置は、従来の３次元コンピュータ
グラフィック（３ＤＣＧ）を生成するコンピュータシス
テムに、３ＤＣＧの任意の位置にハイライト光を付加す
る機能を有する構成を加えたものである。

【００１７】すなわち、本実施例の画像生成装置は、３
ＤＣＧを生成する周知の画像生成部Ｇと、前記画像生成
部Ｇにより生成された３ＤＣＧの任意の位置にハイライ
ト光を付加するハイライト光生成部Ｈとから構成されて
いる。前記画像生成部Ｇは、物体の３次元形状の３Ｄモ
デル・データを作成する３Ｄモデル作成手段１と、作成
された３Ｄモデルを２次元平面（投影平面）上に投影
し、投影された３Ｄモデルの表面の表示色を決めるレン
ダリング手段２とから構成されている。

【００１８】また、前記ハイライト光生成部Ｈは、前記
画像生成部Ｇで作成された３ＤＣＧを格納するレンダリ
ング画像蓄積手段３と、前記３Ｄモデルの各平面と前記
投影平面に投影された各平面とを対応させて記憶する平
面ラベルバッファ４と、オペレータの指示により前記３
ＤＣＧ上のハイライト光を付与する範囲を設定する強調
エッジ指定手段５と、前記範囲内において３Ｄモデル表
面の屈曲部を特定すると共に、前記特定された屈曲部に
ハイライト光を形成することができる光源の位置を演算
する光源設定手段６と、前記３Ｄモデルの前記範囲内の
表示色を前記光源の位置に基づいて再計算するエッジ部
再計算手段７とから構成されている。

【００１９】また、画像生成装置には、上述の各手段に
よる３ＤＣＧの生成過程と、画像生成装置からオペレー
タへの指示、案内、メニュー画面等を表示するディスプ
レイ８が接続されている。

【００２０】前記３Ｄモデル作成手段１は、物体の形状
の３次元モデル・データを作成する周知のものである。
このような３次元モデル・データの作成に用いられるモ
デリングシステムは、従来、多くのものが提案されてお
り、本実施例では、これら周知のモデリングシステムを
用いることができ、特にモデリング方法を限定されるも
のではないが、本実施例においては、最終的な３Ｄモデ
ル表面の曲面を四角形の小パッチで近似する周知の方法
で３Ｄモデルを作成している。前記３Ｄモデル作成手段
１により作成された３Ｄモデル・データは、レンダリン
グ手段２、光源設定手段６およびエッジ部再計算手段７
に渡される。

【００２１】前記レンダリング手段２は、周知のように
３Ｄモデル・データに対し光源を設定し、投影平面に透
視投影することにより、３Ｄモデル・データを視覚化す
るものである。ここで、レンダリング手段２によるレン
ダリング機能について説明する。３Ｄモデルの表面を構
成する各平面を透視投影する場合は、各平面の表示色は
平面の色・反射特性・光源からの入射光の方向と強度・
視点の方向と距離によって以下の式を用いて決定され
る。

【００２２】ｌ₀ ＝ｐ_a＋（Ｐ_d＊ｍａｘ（０，Ｎ・
Ｌ）＋ｐ_s＊（Ｌ・Ｈ） )＊１₁ …（１）この式で、
ｌ₀ は光源からの入力光を示し、１₁ は視点への反射光
を示す。Ｐ_aは環境光成分を示し、ｐ_d は拡散反射率を
示し、ｐ_sは鏡面反射率を示す。Ｎ，Ｌ，Ｈは図３に示
す単位ベクトルであり、Ｎは各平面の法線方向を示し、
Ｌは視点方向を示し、Ｈは反射光方向を示す。なお、本
実施例において光源や視点の位置は、ベクトルとして表
される。

【００２３】そして、上記式により求められた各平面の
表示色は、投影平面を構成する各画素の色として、画像
メモリに登録されることになるが、表示色を決定した平
面を透視投影する際、視点からみて手前にある面が後ろ
にある面を隠す隠面処理を行なう必要がある。隠面処理
の方法において、一般的に利用される方法としては、Ｚ
バッファ・アルゴリズムがあり、本実施例では、隠面処
理にこのＺバッファ・アルゴリズムを用いる。このアル
ゴリズムを図４ないし図８を用いて説明する。

【００２４】Ｚバッファ・アルゴリズムは、Ｚ方向、す
なわち投影平面の座標系の奥行き方向の情報を貯えてお
く方法である。そして、まず、図４に示すように、投影
平面（図７に図示）１０に対応する解像度を有するＺバ
ッファ１１を用意する。該Ｚバッファ１１は、図７及び
図８に示す投影平面１０の表示領域内の画素１１ａ…毎
に奥行き情報を格納するためのメモリである。なお、図
４ないし図６に示すＺバッファ１１の図は、理解しやす
いように、Ｚバッファに格納された各画素の値を投影平
面上に配置した状態に示したもので、Ｚバッファ１１を
構成するメモリの構造を示したものではない。また、投
影平面に投影され、かつ、後述するようにＺバッファ１
１に奥行き情報が格納された面の表示色（上記式（１）
により求められた面の表示色）は、画像メモリに登録さ
れるようになっている。

【００２５】そして、図４に示すようにＺバッファ１１
の各画素には、始めに無限遠に対応する値を格納する。
図７に示すように面Ａを透視投影する場合、面Ａが投影
される投影平面上の画素を求め、さらに投影される画素
に対応する面Ａ上の点と視点との距離Ｄを求める。な
お、この距離Ｄが上述の奥行き情報となる。そして、投
影平面の各画素に対応するＺバッファ１１の値と前記距
離Ｄの値とを各画素毎に比較し、比較された画素におい
てＺバッファ１１の値よりも距離Ｄの値の方が小さい場
合には、その画素のＺバッファ１１の値を距離Ｄに書き
換える。また、Ｚバッファ１１の値よりも距離Ｄの値の
方が大きい場合には、Ｚバッファ１１の値をそのままに
する。

【００２６】例えば、図７の投影平面においては、面Ａ
上の各点と視点との距離Ｄを全て３とする。そして、始
めに各画素のＺバッファ１１の値に、図４に示すように
無限遠の値が書き込まれているので、平面Ａ上の各点に
対応する画素のＺバッファ１１の値が、図５に示すよう
に、無限遠より小さな距離Ｄの値である３に書き換えら
れる。また、Ｚバッファ１１に距離Ｄが書き込まれると
共に、投影平面に対応する画像メモリの前記平面の距離
Ｄが書き込まれた画素に対応する画素に平面Ａの表示色
が格納される。

【００２７】そして、一つの面ではなくて、複数の面が
互いに重なり合って投影された場合、すなわち、物体の
表面形状を表す複数の平面が投影された場合には、各平
面上の点と視点との距離Ｄが求められ、順次、各平面上
の点の距離Ｄと投影平面の各画素のＺバッファ１１の値
が比較され、距離Ｄの値の方が小さければＺバッファ１
１の値を書き直す上述の処理を平面の数だけ繰り返し行
うことになる。この作業を平面が投影される全ての画素
について行なうことにより、平面の隠面処理を行なうこ
とが可能となる。

【００２８】例えば、図８に示すように、視点に近い面
Ａ（距離３）と視点から遠い面Ｂ（距離５）を投影する
場合について考える。面Ａを投影すると、図５に示すよ
うに面Ａが投影されたＺバッファ１１には距離３がセッ
トされる。次に、図６に示すように、面Ｂを投影すると
面Ｂが投影されるＺバッファ１１のうち面Ａと重ならな
い部分は、無限遠より小さな距離５がセットされ、画像
メモリの画素は、平面Ｂの表示色に書き直される。しか
し、面Ａと重なる部分は、Ｚバッファ１１に距離５より
小さな距離３がセットされているため、Ｚバッファ１１
および画像メモリの画素値の書き直しは行なわれない。
このようにすることにより、面Ａが面Ｂを隠す隠面処理
を行なえる。

【００２９】以上のようにレンダリング手段により、投
影平面に投影された面の表示色が求められると共に隠面
処理を施され、画像メモリに格納される。そして、この
画像メモリに格納された表示色が３ＤＣＧを構成する。
そして、この３ＤＣＧは、レンダリング画像蓄積手段に
転送される。

【００３０】前記レンダリング画像蓄積手段３は、上記
３ＤＣＧを記憶するためのメモリである。なお、前記レ
ンダリング画像蓄積手段３を、ハードディスクもしくは
光磁気ディスク等の外部記憶手段としても良い。

【００３１】そして、本実施例では、Ｚバッファ１１お
よび投影平面の表示色を記憶する画像メモリの他に、投
影平面と同じ解像度を持つ面ラベル・バッファ４が用意
されている。該面ラベル・バッファ４は、投影平面の各
画素にどの面が投影されているかを識別するための面ラ
ベルを格納するためのバッファである。前記面ラベル
は、予め、３Ｄモデルの表面を構成する各面に、ユニー
クに割り振られている整数である。そして、面ラベル・
バッファ４を参照することにより、投影平面に投影され
ている面を識別できるようになっている。

【００３２】また、面ラベル・バッファ４の各画素は面
ラベルを表現するのに十分なビット数を有している。例
えば、一画素に付き１６ビットを割り当てていれば約６
万４０００個の面まで対応できる。面ラベル・バッファ
４の内容はＺバッファ１１を用いた隠面消去法により投
影平面を書き直す時に同時に書き直すことで、投影平面
の内容と面ラベル・バッファ４の内容とを一致させるこ
とができる。すなわち、レンダリング手段２における隠
面処理において、Ｚバッファ１１の書き換えと同時に、
画像メモリに各面の表示色が登録される際に、面ラベル
・バッファ４に、各面の表示色の代わりに各面の面ラベ
ルが登録されるようになっている。

【００３３】前記強調エッジ指定手段５は、例えば、図
９に示すようにレンダリングされた３ＤＣＧをディスプ
レイ８に表示して、マウス等を用いてインタラクティブ
に指示することにより、３ＤＣＧとして表示された物体
Ｍの強調したいエッジ（物体Ｍ表面の屈曲した部分）を
含む範囲を指定するものである。すなわち、マウス等
で、ハイライト光を付加したい部分を囲むように指示す
るようになっている。指示された範囲は、例えば、図９
に示すように点線で囲まれた領域１３としてディスプレ
イ８に示される。強調エッジ指定手段５は、指定された
領域１３内に表示されている各面の面ラベルを面ラベル
・バッファ４を参照して調べるようになっている。そし
て、検出された面ラベルは光源設定手段６に渡される。

【００３４】光源設定手段６は、エッジを強調するため
に必要な光源の位置を指定するものである。そして、光
源設定手段６は、光源の位置を指定するに当たって、前
記強調エッジ指定手段５により指定された領域１３の稜
線（物体Ｍ表面の屈曲部が連続した線状になっている部
分）を検知する機能を有する。そして、前記図９におい
て指定された領域（図１０に拡大して図示）１３の構造
のように、稜線を持つ構造になっている場合には、この
稜線に沿って光を当てることによりエッジを強調するこ
とができる。そして、エッジを強調する光源を得るため
には、まず、稜線を求める必要がある。

【００３５】ここで、光源設定手段６による稜線の検出
機能について、図１０に示した指定領域１３を例にとっ
て説明する。なお、ここでいう稜線とは、図１０の斜線
部に示すような一方向のみに連なる面列１４とする。図
１１に、図１０で示された領域の面境界に沿った断面を
示す。この断面は、頂点Ｖ1 からＶn および辺Ｌ1 から
Ｌn-1 よりなっている。また、頂点Ｖn を共有する４平
面の法線の平均法線をＮkをとする。各辺Ｌn-1について
の曲率Ｃkは、以下の式を用いて求めることができる。

【００３６】Ｃk ＝ｃｏｓ^-1（Ｎk+1 ・Ｎk ）／｜Ｌk ｜……（２）ただし、（Ｎk+1 ・Ｎk ）はＮk+1 とＮk との内積を表
わし、｜Ｌk｜はＬkの長さを表わす。断面に沿った全て
の辺について曲率を求め、最大の曲率を有する辺をその
断面の稜線候補とする。例えば図１１に於ては、辺Ｌ4
を稜線候補とする。前記指定領域１３内の全ての断面に
ついて、稜線候補の辺を求め、前記断面に直交する面列
のうちの前記稜線候補の辺を最も多く含む面列を稜線と
する。図１０においては、斜線で示される面列１４が、
稜線とされる。

【００３７】次に、光源設定手段６の光源を設定する機
能について説明する。図１２に求められた稜線（面列１
４）を示す。稜線内に含まれる面の辺をＬ1からＬm と
する。また、稜線を構成する面列１４の面をＰ1 からＰ
m-1 とする。ここで、面列１４の一つの面Ｐk に対して
光源を求める。図１３に示すように、面Ｐk の両端は辺
Ｌk ，Ｌk+1 とされている。

【００３８】ここで、まず、辺Ｌk ，Ｌk+1 を強調する
光源位置を求める。辺Ｌk を強調する光源を求めるに
は、辺Ｌk の中点において、辺Ｌk を共有する２つの面
をＰk，Ｐk-1 とし、法線ベクトルの平均ベクトルをＮk
とし、視点へのベクトルをＳk とすると、辺Ｌk を強
調する光源方向ベクトルＲk を、Ｎk とＳk のなす角と
Ｎk とＲk のなす角を等しくし、Ｒk ，Ｎk ，Ｓk が同
一平面上になるように決定する。

【００３９】辺Ｌk を強調する光源は鏡面反射がえられ
る光源であるので光源方向ベクトルＲk の延長上に設置
する事が都合がよい。光源までの距離は任意に与えるこ
とができるが光源を近くするとエッジを強調するハイラ
イトの幅が狭くなり、遠くすると広がる傾向があるの
で、これを考慮して決められる。ところで、光源までの
距離は得たいハイライト幅によって任意に決定できる
が、全ての辺について等しくしないと、ぎざぎざなハイ
ライトになってしまう。

【００４０】ここで、辺から光源までの距離をＤ_light
とすると、辺Ｌk を強調する光源は辺Ｌk に対してＤ
_light＊Ｒk の位置になる。この点をＧk とする。同様
に辺Ｌk+1 を強調する光源Ｇk+1 を求める。求められた
光源Ｇk ，Ｇk+1 を図１３に示す。面Ｐk を強調するた
めの光源は、Ｇk ，Ｇk+1 を結ぶ線光源とする。この線
光源をＨk とする。

【００４１】稜線を形成する面Ｐ1 からＰm まで全ての
面について上記の方法で面を強調する光源を求める。し
かし、指定領域１３内の面列の両端の面Ｐ1 ，Ｐm を強
調する光源を線光源とすると強調するための光の反射が
両端で不自然になるので、Ｐ1 ，Ｐm を強調する光源Ｈ
1 ，Ｈm をそれぞれ点光源Ｋ1 ，Ｋm とする。光源設定
手段６において計算された光源情報は、エッジ部再計算
手段７に渡される。以上のように、光源の位置を決定す
ることで、前記面列１４に反射する光は視点方向に向か
い、３ＤＣＧ上では、前記面列にハイライト光が付加さ
れた状態となる。

【００４２】前記エッジ部再計算手段７は、強調エッジ
指定手段５で指定された指定領域１３の面ラベルに従っ
て、指定領域１３の面の反射強度の再計算を行なう。指
定領域１３の再計算は、図１４に示すように、稜線（面
列１４）に垂直な面列１５単位に行なう。この際、面の
再計算に用いる光源は面列１５に含まれる稜線上の面Ｐ
kを強調する光源を用いる。

【００４３】例えば、稜線上の面Ｐk を含む面列の再計
算に用いる光源は上記Ｈk になる。各面の反射強度の再
計算は、鏡面反射成分についてのみ行ない、拡散反射成
分については行なわない。また、反射強度の計算モデル
は鏡面反射にのみ限定しているので、周知のフォンのモ
デルを用いる。

【００４４】ここで、フォンのモデルについて簡単に説
明する。図１５に示す面Ｐk上の点Ｖp における反射強
度を求める方法を示す。面Ｐkの４頂点をＶ1 ，Ｖ2 ，
Ｖ3 ，Ｖ4 、各頂点の法線Ｎ1 ，Ｎ2 ，Ｎ3 ，Ｎ4 とす
る。このとき各頂点の法線は、頂点を共有する４面の法
線の平均であるので決して同じではない。

【００４５】Ｖp における法線Ｎp を線形内挿法で求め
る。内挿比は以下の式からｍ，ｎを求めることにより計
算できる。ｍ（ｎＶ1 ＋（１−ｎ）Ｖ2 ）＋（１−ｍ)(ｎＶ4 ＋
（１−ｎ）Ｖ3 ）＝Ｖp……（３）内挿比ｍ，ｎから次式をもちいて点Ｖp の法線Ｎp を決
定する。Ｎp ＝ｍ（ｎＮp ＋（１−ｎ）Ｎ2 ）＋（１−ｍ)(ｎＮ
4 ＋（１−ｎ）Ｎ2 ）……（４）点Ｖp の反射強度は、この法線Ｎp について前記の反射
強度の計算式（１）を用いて計算することによりフォン
のモデルによる反射強度が得られる。このとき、本実験
例では鏡面反射のみに着目しているので、環境光成分、
拡散反射率は０とし、鏡面反射成分についてのみ計算す
る。

【００４６】上記、計算を面内の全ての点について計算
することにより、面の反射強度を計算することができ
る。ここで求めた面の反射強度をレンダリング手段にお
いて計算した面の反射強度に加えることにより、面の新
たな反射強度とする。

【００４７】指定領域１３内の全ての面について、新た
に設定した強調用光源Ｈkに対する反射強度を計算する
ことにより指定漁期１３の再計算を行なう。再計算が終
わった画像をディスプレイ８等の表示装置に送ることに
より表示確認を行なう。

【００４８】以上のように、本実施例においては、画像
生成部Ｇにおいて生成された３ＤＣＧの任意の位置にハ
イライト光を付加できるので、３ＤＣＧに描かれた金属
光沢を有する物質について、製作者の意図するように、
金属の質感を強調できると共に、物質の形状のエッジ部
分にハイライト光を付加することにより、立体感を強調
することができる。

【００４９】また、作成された３ＤＣＧに後からハイラ
イト光を付加できるので、３ＤＣＧを作成する際に、予
めハイライト光を付加できる光源と反射面と視点との位
置関係を演算する必要がなく、３ＤＣＧに容易にハイラ
イト光を付加して、製作者の意図に沿った質感および立
体感を３ＤＣＧに与えることできる。さらに、ハイライ
ト光を付加する際には、ハイライト光を付加するためだ
けの光源を設定し、ハイライト光を付加する部分だけ、
前記光源に基づいて面の表示色の再計算を行うので、ハ
イライト光を付加するために、光源と反射面と視点との
位置関係を限定され、３ＤＣＧ全体のイメージが製作者
の意図に反してしまうようなことがない。すなわち、製
作者は、任意に光源と視点の位置を設定できると共に、
任意の位置にハイライト光を設定することができ、製作
者の意図に沿った３ＤＣＧを容易に製作することが可能
となる。

【００５０】

【発明の効果】以上詳細に説明したように請求項１記載
の発明によれば、予め作成された３ＤＣＧの任意の位置
にハイライト光を付加することができるので、３ＤＣＧ
全体の光源、反射面、視点の位置関係を限定されること
なく、３ＤＣＧに描かれた金属光沢を有する物質につい
て、容易に金属の質感を強調することができる。

【００５１】また、請求項２記載の発明によれば、予め
作成された３ＤＣＧの屈曲部の位置にハイライト光を付
加することができるので、３ＤＣＧ全体の光源、反射
面、視点の位置関係を限定されることなく、３ＤＣＧに
描かれた物質について、容易に立体感を強調することが
できる。また、請求項３記載の発明によれば、請求項１
および２記載の発明と同様の効果を奏するとともに、任
意の位置の屈曲部を強調することができるので、より３
ＤＣＧ製作者の意図に沿った３ＤＣＧを作成することが
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像生成装置の構成を示すブロック図
である。

【図２】本発明の一実施例の画像生成装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図３】上記実施例の反射強度を求める方法を説明する
ための図面である。

【図４】上記実施例の各面処理におけるＺバッファを説
明するための図面である。

【図５】上記Ｚバッファを説明するための図面である。

【図６】上記Ｚバッファを説明するための図面である。

【図７】上記実施例のＺバッファ・アルゴリズムの説明
するための図面である。

【図８】上記Ｚバッファ・アルゴリズムの説明するため
の図面である。

【図９】上記実施例の強調エッジ指定手段による領域指
定を説明するための斜視図である。

【図１０】上記実施例の光源設定手段による稜線抽出方
法を説明するための図面である。

【図１１】上記光源設定手段による稜線抽出方法を説明
するための図面である。

【図１２】上記光源設定手段による光源位置の設定方法
を説明するための図面である。

【図１３】上記光源設定手段による光源位置の設定方法
を説明するための図面である。

【図１４】上記実施例のエッジ部再計算手段による指定
領域における反射強度の再計算方法を説明するための図
面である。

【図１５】エッジ部再計算手段による指定領域における
反射強度の再計算方法を説明するための図面である。

【符号の説明】

ａ範囲指定手段（強調エッジ指定手段５）ｂ光源位置演算手段（光源設定手段６）ｃレンダリング手段（エッジ部再計算手段７）ｄ屈曲部決定手段（光源設定手段６）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体の３次元形状データを２次元平面に
投影すると共に、光源及び視点を任意の位置に指定し、
レンダリングを施すことにより平面上に生成された３次
元コンピュータグラフィックにおいて、該３次元コンピ
ュータグラフィックに描かれた物体の任意の位置にハイ
ライト光を付加する画像生成装置であって、前記３次元コンピュータグラフィックの任意の範囲を指
定する範囲指定手段と、前記物体の表面を構成すると共に前記範囲指定手段に指
定された範囲に含まれる面に反射する光が前記３次元コ
ンピュータグラフィックの視点方向に向かう光源の位置
を演算する光源位置演算手段と、前記光源位置演算手段により演算された光源の位置に基
づいて、前記範囲指定手段に指定された範囲に新たにレ
ンダリングを行うレンダリング手段とを有することを特
徴とする画像生成装置。
【請求項２】物体の３次元形状データを２次元平面に
投影すると共に、光源及び視点を任意の位置に指定し、
レンダリングを施すことにより平面上に生成された３次
元コンピュータグラフィックにおいて、前記物体の表面
を構成し、かつ、前記物体の表面に屈曲部を形成する面
に、ハイライト光を付加する画像生成装置であって、前記物体の表面を構成する面において、該面の法線の角
度から前記屈曲部を求める屈曲部決定手段と、前記屈曲部決定手段により求められた屈曲部に反射する
光が前記３次元コンピュータグラフィックの視点方向に
向かう光源の位置を演算する光源位置演算手段と、前記光源位置演算手段により演算された光源の位置に基
づいて、前記屈曲部決定手段により求められた屈曲部に
新たにレンダリングを行うレンダリング手段とを有する
ことを特徴とする画像生成装置。
【請求項３】物体の３次元形状データを２次元平面に
投影すると共に、光源及び視点を任意の位置に指定し、
レンダリングを施すことにより平面上に生成された３次
元コンピュータグラフィックにおいて、任意の範囲に含
まれ、かつ、前記物体の表面を構成すると共に前記物体
の表面に屈曲部を形成する面にハイライト光を付加する
画像生成装置であって、前記３次元コンピュータグラフィックの任意の範囲を指
定する範囲指定手段と、前記物体の表面を構成すると共に前記範囲指定手段に指
定された範囲に含まれる面について、該面の法線の角度
から屈曲部を求める屈曲部決定手段と、前記屈曲部決定手段により求められた屈曲部に反射する
光が、前記３次元コンピュータグラフィックの視点方向
に向かう光源の位置を演算する光源位置演算手段と、前記光源位置演算手段により演算された光源の位置に基
づいて、前記範囲指定手段に指定された範囲に新たにレ
ンダリングを行うレンダリング手段とを有することを特
徴とする画像生成装置。