JPH07105402A - ツートンカラーテクスチャマッピング方法と装置 - Google Patents

ツートンカラーテクスチャマッピング方法と装置

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JPH07105402A
JPH07105402A JP26404493A JP26404493A JPH07105402A JP H07105402 A JPH07105402 A JP H07105402A JP 26404493 A JP26404493 A JP 26404493A JP 26404493 A JP26404493 A JP 26404493A JP H07105402 A JPH07105402 A JP H07105402A
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Japan
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texture mapping
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JP26404493A
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Shinichi Furuhashi
信一 古橋
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Sega Corp
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Sega Enterprises Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ツートンカラーテクスチャマッピング方法と
装置において、モノクローム多階調画像に色づけする手
法の利点を生かしつつ、また、コンピュータシステムの
リアルタイム処理能力を損なうことなしに、表現力豊か
でより鮮やかな画像の表示ができるようにする。 【構成】 1つ以上のモノクローム多階調画像データに
対して、変形/合成器52により任意の変形を施して所定
の大きさの画像データに変形し、画像データが複数ある
場合、変形された画像データを合成する。そして、R,
G,Bの各成分からなる任意の2色A,Bを基準色とし
て、合成された画像データに対して色づけをし、フレー
ムバッファ60に格納あるいは画像出力する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、CG(コンピュータ・
グラフィックス)で作成したモデルの表面に別のテクス
チャ面を貼りつけ、模様をつけたり、材質感をかもし出
したりする手法であるテクスチャマッピング(texture m
apping) 方法と装置に関し、特に、モノクローム多階調
画像に対して任意の2色を基準として色づけを行なうツ
ートンカラーテクスチャマッピング方法と装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】3次元図形データ(頂点,辺,面の座標
や相互関係を表わしたデータ)をCG画像として表示す
る際、ディスプレイ面上に図形がどのように見えるかを
計算(座標変換)した後、その形の位置や光源などの外
部情報を考慮しながら、陰影や色の付いた画像データを
生成する作業があり、この作業をレンダリング(renderi
ng) と呼んでいる。レンダリングでは、シェーディング
(shading)による明暗処理,テクスチャマッピングによ
る画像合成,デコボコのある物体を近似するフラクタル
表示,逆に表面のギザギザの境界を除去するスムージン
グ等の表面処理が施され、実在感を加えた画像データが
生成される。以下にレンダリングにおける従来のテクス
チャマッピング方法を説明する。
【0003】現存する物体には、その表面に何らかのテ
クスチャ(模様や材質感)が現れている。こうしたテク
スチャをCGで作成する場合、その表面を直接モデリン
グするのでは膨大な時間と手間がかかる。そこで、こう
した点を改善する手法として、最近、CGで作成したモ
デルの表面に別のテクスチャ面を貼りつけ、模様をつけ
たり、材質感をかもし出す手法であるテクスチャマッピ
ングが考え出され、CGの応用分野で用いられている。
【0004】テクスチャマッピングでは、貼り付ける面
を予め作成しておき、それを壁紙を貼るようにしてモデ
ルに対して写像(マッピング:mapping )する。例え
ば、レンガをCGで作成する場合には、まずレンガの表
面の凹凸を作成し、それを貼りつけていくことにより行
なう。このようなテクスチャマッピングの手法は、マッ
ピングする面の形状によって2つに大別でき、模様など
の2次元の絵を描き、それを直接にモデル面に貼りつけ
る方法をピクチャーマッピング(picture mapping) ,先
ほどのレンガの表面のように3次元の凹凸のついた面を
作り、その凹凸に応じてモデル面の陰影までも修正する
方法をバンプマッピング(bump mapping)と呼んでいる。
【0005】このようなテクスチャマッピングでの色づ
けの手法としては、1つの基準色を用いてモノクローム
多階調画像に色づけする“モノクロームテクスチャマッ
ピング方法”と、フルカラーの色づけをする“カラーテ
クスチャマッピング方法”がある。
【0006】図6は、モノクロームテクスチャマッピン
グ方法と装置の一例を示す図であり、モノクローム画像
メモリ51に与えられた2つの画像データ(数値が輝度を
示す)は、変形/合成器52によって変形、合成された
後、1つの基準色 A(R,G,B) を用いて色づけが施され
る。同図の例は、合成された画像データの画素データ
を、関数テーブル55に設定された関数f(x)=x/6の変数 x
に代入し、この関数f(x)と1つの基準色 A(R,G,B) とを
掛け合わせることにより色づけを行ない、出力画像デー
タをフレームバッファ60に格納(或いは画像信号として
出力)するようにしたものである。
【0007】一方、図7は、カラーテクスチャマッピン
グ方法と装置の一例を図6に対応させて示す図であり、
フルカラー画像を出力する場合は、同図のように、カラ
ー画像メモリ51内の画像データには、画素データとして
R,G,Bを与え、R,G,B毎に設けられた3つの変
形/合成器52によってそれぞれ画像の変形,合成処理が
され、フルカラー画像が出力されるようになっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
では、モノクローム多階調画像に色づけする手法は、
赤,緑,青(R,G,B)の各成分からなる任意の1色
を基準とし、画像の各ドットデータを輝度と見なして、
これらを掛け合わせて得られた色を与えるものであっ
た。このような手法では、フルカラー画像に比べ、与え
るデータ量が少なくて済み、また、画像メモリの容量、
変形/合成器も約1/3で済むので、低価格化できると
いう利点があるが、青色と緑色というような2つ以上の
原色にまたがる色を同時に表現することができないた
め、鮮やかさの点で劣り、実現できる画像は貧弱である
という欠点があった。一方、フルカラー画像では、複数
の画像を変形,合成して生成された表示画像はそのまま
のデータ形式ではデータ加工ができないため、表示画像
に対して細かな画像効果を加えたくても容易にはできな
いという欠点があった。
【0009】本発明は上述した事情から成されたもので
あり、本発明の目的は、モノクローム多階調画像に色づ
けする手法の利点を生かしつつ、また、コンピュータシ
ステムのリアルタイム処理能力を損なうことなしに、表
現力豊かでより鮮やかな画像の表示ができるツートンカ
ラーテクスチャマッピング方法と装置を提供することに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、ツートンカラ
ーテクスチャマッピング方法と装置に関するものであ
り、本発明の上記目的は、1つ以上のモノクローム多階
調画像データに対して任意の変形を施して所定の大きさ
の画像データに変形し、前記変形された画像データが複
数ある場合、前記変形された画像データを合成して画像
出力するテクスチャマッピング方法において、R,G,
Bの各成分からなる任意の2色を基準色として前記合成
された画像データに対して色づけするようにすることに
よって達成される。また、画像処理装置におけるテクス
チャマッピング装置において、1つ以上のモノクローム
多階調画像データに対して任意の変形を施して所定の大
きさの変形画像データに変形する変形手段と、前記変形
手段から受けた変形画像データが複数ある場合、前記変
形画像データを合成し、1つの合成画像データとする合
成手段と、前記合成手段からの合成画像データ、及び
R,G,Bの各成分からなる任意の2色の基準色に基づ
いて前記合成された画像データに対して色づけする彩色
手段とを備えることによって達成される。
【0011】
【作用】本発明にあっては、モノクローム多階調画像に
対し、任意の2色を基準色として色づけするようにして
いるので、従来のモノクローム多階調画像に比べ、より
鮮やかな画像を同程度のデータ量と機器(フルカラー画
像に比べて画像メモリの容量、変形/合成器も約1/
3)で生成することができる。また、モノクローム多階
調画像用に作ったデータをそのまま利用でき、複数の画
像を変形・合成し、表示する際に細かな画像効果を加え
ることができる。さらに、3色以上ではなく2色を基準
としているので、画像を変形したり複数の画像を合成し
たりする際にも色変化の連続性を保つことができる。
【0012】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。図4は、本発明を適用した画像処理
装置の第1の構成例を示す図であり、プロセッサ1は、
ROM2に格納されている画像処理プログラムを実行す
る。例えば、ゲームプログラムでは、3次元グラフィッ
クスの映像を出力する場合、ゲーム内容とI/O 9(入出
力装置)からの入力操作に応じて、人物や車等のキャラ
クタ,背景等の3次元グラフィックスの画像データ(3
Dデータ)が、それぞれRAM3に作成される。
【0013】これらの3Dデータは、ジオメトリ演算器
4によって、共通の座標系のもとで3次元幾何変換(並
行移動,拡大,縮小,回転等)等により任意の加工が施
された後、レンダラ(renderer:描画器)5によって変
形/合成処理がされ、陰影や色が付けられた画像データ
がD/Aコンバータ8によりアナログ映像信号に変換さ
れて映像が出力されるようになっている。一方、映像に
対応する音響効果用の音像データが、音響処理装置10に
より生成され、D/Aコンバータにより音響信号に変換
されてスピーカ等から出力されるようになっている。
【0014】また、図5は、本発明を適用した画像処理
装置の第2の構成例を示す図で、図4の構成に対し、描
画器6,プライオリティ制御7を追加し、2次元グラフ
ィックスの画像データ(2Dデータ)も扱えるようにし
たもので、描画器5で作成された3Dデータと、描画器
6で作成された2Dデータとをプライオリティ制御7で
切り換えたり、重ね合わせたりして映像出力できるよう
にしたものである。プライオリティ制御7では、表示の
優先順位を決定し、3Dデータと2Dデータと画素単位
に切り換えるようになっている。このような構成では、
例えば、3Dデータで作成されたキャラクタと2Dデー
タで作成された背景とを重ね合わせて表示し、キャラク
タの座標値を書き換えることにより、キャラクタを高速
で移動させて表示させる等の処理の他に、2次元画像と
3次元画像とを混在で表示させる処理を容易に行なうこ
とができる。
【0015】このような構成において図1と図3のフロ
ーチャートを参照して、本発明のツートンカラーテクス
チャマッピング方法とその装置について説明する。図1
は、本発明を図6,図7に対応させて示す図であり、図
4の例ではレンダラ5内に、図5の例ではレンダラ5内
及び描画器6内に、ツートンカラーテクスチャマッピン
グ機能を設けた例である。
【0016】予め、1つ以上のモノクローム画像デー
タ、基準とする色 A,B、関数テーブルf(x), g(x)を与え
る。図1の例では、2つのモノクローム画像データを与
えている。ここで、格子を画素、格子内の数字を対応す
るデータとしている。また、同図では、説明を簡単にす
るため、縦横それぞれ4画素のフレーム構成としてい
る。
【0017】まず、変形/合成器52では、表示する物体
の表面を構成するポリゴン(polygon) の各頂点座標と、
対応するモノクローム画像データMPD1,MPD2 が格納され
ているモノクローム画像メモリ51のアドレスをジオメト
リ演算器4から入力し(ステップS1)、与えられた画
像データMPD1,MPD2 と座標データに基づいて任意の変形
を施し、期待する大きさの画像データMPD1',MPD2' をそ
れぞれ生成する(ステップS2)。そして、与えられた
画像データMPD が複数であったなら、それらの変形され
た画像データMPD1',MPD2' を合成し、唯一つの画像デー
タMPD'を生成する(ステップS3,S4)。図1の例で
は、(MPD1'+MPD2')/2の値を各画素の合成値としてい
る。ここまでは、従来の技術と同様の処理である。
【0018】次に、本発明のツートンカラーテクスチャ
マッピング技法により色づけを行なう。まず、変形/合
成器52で合成された画像データMPD'における画素の値
を、関数テーブル55に設定された関数f(x)及び関数g(x)
の変数 xに代入し、R,G,Bの各成分からなる任意の
2色である基準色A,基準色Bと、上記関数f(x),関数
g(x)とをそれぞれ掛け合わせる。すなわち、f(x)*A、g
(x)*Bである。(ステップS5)。図1の例では、基準
関数をそれぞれ、f(x)=x/6、g(x)=(6-x)/6とし、基準色
をそれぞれ、色 A(R,G,B = 6,3,0)、色 B(R,G,B = 0,
3,6)とした例であり、次に示す数1,数2で求める。
【0019】
【数1】 CPDa(R,G,B)=f(x)*A(R,G,B)=( (x/6)*6,(x/6)*3,0 )
【数2】CPDb(R,G,B)=g(x)*B(R,G,B)=( 0,((6-x)/6)*3,
((6-x)/6)*6 )
【0020】次に、掛け合わせて得られた値 CPDa(R,G,
B)とCPDb(R,G,B) を加算し、画像出力用のフレームバッ
ファに与える値FCPD(R,G,B) とし(ステップS6)、1
画面の処理を終了する。図1の例では、次に示す数3で
求める。
【0021】
【数3】FCPD(R,G,B)=( (x/6)*6+0,(x/6)*3+((6-x)/6)*
3,0+((6-x)/6)*6 )
【0022】このようにして、モノクローム階調画像に
対し、任意の2色を基準色として与え、それぞれを画像
の要素を変数とする関数テーブルと掛け合わせ、和をと
ることによって色づけを行なう。そして、フレームバッ
ファに与えられた画像データFCPD(R,G,B) がD/Aコン
バータ8を介してアナログ信号に変換され、映像信号が
出力される(ステップS4)。なお、上記数1,数2,
数3を1つの式で表わすと、次に示す数4となる。
【0023】
【数4】y(R,G,B)=( f(x)*Ra + g(x)*Rb , f(x)*Ga +
g(x)*Gb , f(x)*Ba + g(x)*Bb ) ただし、f(x),g(x) は、色の重み付けをするための関数 (Ra ,Ga ,Ba ) ,(Rb ,Gb ,Bb ) は、2色の基準色A,
B x は、前記合成された画像データの画素データ y(R,G,B)は、色づけされた画素データ
【0024】図2は、図4のレンダラ5内に設けられ
た、本発明のツートンカラーテクスチャマッピング装置
の具体的な構成例を図1に対応させて示す図である。同
図の構成例では、各種の基準色A,基準色Bをそれぞれ
複数の色Aレジスタ56,色Bレジスタ56に設定し、選択
指令IDで色A,Bレジスタを指定することにより、2色
の基準色を選択できるようにしたものである。また、選
択指令IDによる2色の基準色の選択は、画像データ単位
に行なえるようになっている。この選択指令IDは、プロ
セッサー1からジオメトリ演算器4を介してモノクレー
ムフレームバッファ54に与えるものとする(例えば、画
像データab-1の領域:ID=0,画像データab-2の領域:ID
=3というように指定する)。このような構成において本
発明装置の動作例を説明する。
【0025】画像メモリ51に与えられた1つ以上の画像
データ(a-1,a-2,b-1,b-2)は、変型/合成器52により所
望の大きさに変形された後、合成され、色レジスタ56を
選択するための選択指令IDと共にモノクロームフレーム
バッファ54に格納される。水平・同期カウンタ53は、画
像出力に同期するように、モノクロームフレームバッフ
ァ54から合成された画素データを読み込み、その値を関
数テーブル55(テーブルA , テーブルB )に設定された
2つの関数の変数に代入する。重み付け乗算器57は、2
つの関数と、選択指令IDで指定された該当の色レジスタ
56に設定されている2色の基準色A,Bとを乗算する。
そして、乗算した値(R,G,B) を重み付け加算器58に送出
する。重み付け加算器58は、基準色Aと乗算した値と、
基準色Bと乗算した値とを加算してシフタ59によりシフ
トし、色の重み付けがされた画素データ(R,G,B) を出力
する。
【0026】なお、上述した実施例においては、基準関
数をそれぞれ、f(x)=x/6、g(x)=(6-x)/6とした例を挙げ
たが、もちろん、これに限るものではなく、使用者によ
り与えられた基準関数を用いて任意の重み付けを行うこ
とができる。また、任意の2色の基準色に基づく色づけ
の数式は、上記数4に限るものではなく、さらに、プロ
セッサの指示に応じて任意の補正をするようにしても良
い。
【0027】
【発明の効果】以上のように本発明のツートンカラーテ
クスチャマッピング方法と装置によれば、従来のモノク
ローム多階調画像に比べてより鮮やかな画像を、同程度
のデータ量と機器で生成することができる。また、モノ
クローム多階調画像用に作ったデータをそのまま利用で
き、複数の画像を変形・合成して表示する際に、細かな
画像効果を加えることができるので、表現力豊かな画像
の表示が可能となる。さらに、3色以上ではなく2色を
基準としているので、画像を変形したり複数の画像を合
成したりする際にも色変化の連続性を保つことができ
る。従って、表現力豊かで鮮やかなカラー画像の表示が
できるCGシステムを低価格で提供することが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のツートンカラーテクスチャマッピング
方法と装置を説明するための図である。
【図2】本発明のツートンカラーテクスチャマッピング
装置の具体的な構成例を示す図である。
【図3】本発明のツートンカラーテクスチャマッピング
方法を説明するためのフローチャートである。
【図4】本発明を適用した画像処理装置の第1の構成例
を示す図である。
【図5】本発明を適用した画像処理装置の第2の構成例
を示す図である。
【図6】従来のモノクロームテクスチャマッピング方法
と装置を説明するための図である。
【図7】従来のカラーテクスチャマッピング方法と装置
を説明するための図である。
【符号の説明】
1 プロセッサ 2 ROM 3 RAM 4 ジオメトリ演算器 5 レンダラ 51 画像メモリ 52 変形/合成器 53 水平・垂直同期カウンタ 54 モノクロームフレームバッファ 55 関数テーブル 56 レジスタ 57 重み付き乗算器 58 重み付き加算器 59 シフタ 60 フレームバッファ 7 プライオリティ制御 8,11 D/A コンバータ 9 I/O 10 音響処理装置

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 1つ以上のモノクローム多階調画像デー
    タに対して任意の変形を施して所定の大きさの画像デー
    タに変形し、前記変形された画像データが複数ある場
    合、前記変形された画像データを合成して画像出力する
    テクスチャマッピング方法において、R,G,Bの各成
    分からなる任意の2色を基準色として前記合成された画
    像データに対して色づけするようにしたことを特徴とす
    るツートンカラーテクスチャマッピング方法。
  2. 【請求項2】 前記合成された画像データに対する色づ
    けは、与えられた前記2色の基準色A(Ra ,Ga ,Ba ) ,
    B(Rb ,Gb ,Bb ) と、設定された2つの関数f(x),g(x)
    とを用い、 y(R,G,B)=( f(x)*Ra + g(x)*Rb , f(x)*Ga + g(x)*
    Gb , f(x)*Ba + g(x)*Bb ) ただし、f(x),g(x) は、色の重み付けをするための関数 x は、前記合成された画像データの画素データ y(R,G,B)は、色づけされた画素データ なる式によって色づけするようにした請求項1に記載の
    ツートンカラーテクスチャマッピング方法。
  3. 【請求項3】 画像処理装置におけるテクスチャマッピ
    ング装置において、1つ以上のモノクローム多階調画像
    データに対して任意の変形を施して所定の大きさの変形
    画像データに変形する変形手段と、前記変形手段から受
    けた変形画像データが複数ある場合、前記変形画像デー
    タを合成し、1つの合成画像データとする合成手段と、
    前記合成手段からの合成画像データ、及びR,G,Bの
    各成分からなる任意の2色の基準色に基づいて前記合成
    された画像データに対して色づけする彩色手段とを備え
    たことを特徴とするツートンカラーテクスチャマッピン
    グ装置。
  4. 【請求項4】 前記彩色手段は、前記2色の基準色A(R
    a ,Ga ,Ba ) ,B(Rb ,G b ,Bb ) 、関数テーブルに設定
    された色の重み付けをするための2つの関数f(x),g(x)
    、及び前記合成された画像データの画素データy を入
    力し、 y(R,G,B)=( f(x)*Ra + g(x)*Rb , f(x)*Gb + g(x)*
    Gb , f(x)*Bb + g(x)*Bb ) ただし、f(x),g(x) は、色の重み付けをするための関数 x は、前記合成された画像データの画素データ y(R,G,B)は、色づけされた画素データ なる式によって求められた画素データy(R,G,B)を出力す
    るようになっている請求項3に記載のツートンカラーテ
    クスチャマッピング装置。
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