JPH10162164A - Shape color calculating device by varying light source, and image production device including the same - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To calculate a shape color representing fluctuations of shades projected on the surface of a body shape by the varying light source such as a flame, which varies in position and light quantity with time. SOLUTION: The device is equipped with a means, which generates projection surfaces S for calculation, which are normalized on the basis of the positions of individual flame particles (f) constituting the varying light source as reference points, by the flame particles (f) and projects a body shape W on the projection surfaces S, a means, which sets distribution coefficients of radiation energy from the flame particles (f) by pixels so that the values decrease with the distances from the intersections K of perpendiculars from the reference points as origins, a means, which calculates the photodetection energy on the surface of a wall W in units of polygons obtained by dividing the shape from the distribution coefficients set for the respective pixels and the virtual energy of the flame particles (f) on the reference points, and a means, which calculates the shape color by the polygons from the photodetection energy, and the colors of the flame particles and the color of the wall.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【０００１】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータグラ
フィックス（ＣＧ）の画像制作、例えばＣＧカレンダ
ー、ＣＧホログラム、ＣＧアニメーション、ＣＧコマー
シャル、ＣＧポスター、ハイビジョンＣＧ静止画番組等
の制作等に適用して好適な、変動光源による形状色算出
装置及びそれを含む画像制作装置に関する。The present invention is applied to the production of computer graphics (CG) images, for example, the production of CG calendars, CG holograms, CG animations, CG commercials, CG posters, high-vision CG still picture programs, etc. The present invention relates to a suitable shape color calculation device using a variable light source and an image production device including the same.

【０００２】[0002]

【従来の技術】ＣＧ制作において、炎を光源としたとき
に物体形状の表面に光が映し出されて生じる部分的な明
暗の差である“陰”や、光が途中で遮られるために生じ
る“影”（以下、これらを総称して“陰影”という）が
表現された画像を制作する場合は、従来は、点光源や面
光源に炎に近似する色を割り当て、通常のレンダリング
処理を行って、陰影が表現された画像を制作していた。2. Description of the Related Art In CG production, when a flame is used as a light source, light is projected on a surface of an object shape, and "shadow" is a partial difference in light and darkness. Conventionally, when producing an image in which a "shadow" (hereinafter collectively referred to as a "shadow") is expressed, a color similar to a flame is assigned to a point light source or a surface light source, and a normal rendering process is performed. , I was producing images with shades expressed.

【０００３】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような従来の陰影画像の制作技術によっては、光源から
光が映し出されて生じる陰影は一様で、実際の炎を光源
とした場合のような炎の揺らぎに起因する陰影の揺らぎ
の質感を表現することは困難であるという問題があっ
た。However, according to the above-mentioned conventional technique for producing a shadow image, the shadow produced by projecting light from the light source is uniform, as in the case where an actual flame is used as the light source. There is a problem that it is difficult to express the texture of the fluctuation of the shadow caused by the fluctuation of the flame.

【０００４】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
くんされたもので、炎を始めとして、位置や光量が経時
的に変化する変動光源により、物体形状の表面に映し出
される陰影の揺らぎを表現する形状色を、計算すること
ができる技術を提供することを第１の課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and includes fluctuations of shadows projected on the surface of an object shape by a fluctuating light source whose position and light amount change with time, such as a flame. It is a first object to provide a technique capable of calculating a shape color expressing a.

【０００５】本発明は、又、前記変動光源により物体形
状の表面に映し出された陰影の揺らぎが表現された画像
を制作することができる技術を提供することを第２の課
題とする。A second object of the present invention is to provide a technique capable of producing an image in which the fluctuation of the shadow projected on the surface of the object shape by the fluctuating light source is expressed.

【０００６】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、位置及び光量
の少なくとも一方が変化する変動光源により物体形状の
表面に映し出された陰影の色を算出する変動光源による
形状色算出装置であって、３次元座標データで記述され
た物体形状を入力すると共に、該形状を複数のポリゴン
に分割する手段と、３次元位置座標及び仮想エネルギの
２つの情報を有する１以上の粒子光源を設定し、これら
２つの情報の少なくとも一方を計算ステップ毎に変化さ
せる手段と、個々の粒子光源毎に、該粒子光源の位置を
基準点として正規化された計算用の投影面を発生させる
と共に、該投影面に前記物体形状を投影する手段と、前
記投影面に対して、基準点からの垂線の交点を原点と
し、該原点から離れる程小さい値となる、前記粒子光源
からの放射エネルギの分配係数を、画素を単位として設
定する手段と、前記物体形状の表面における受光エネル
ギを、前記ポリゴンを単位として、各画素に設定された
分配係数と、基準点上の粒子光源の仮想エネルギとに基
づいて計算する手段と、各ポリゴン毎に、計算された受
光エネルギと、別途入力される粒子光源の色及び物体形
状の色とに基づいて形状色を計算する手段と、を備たこ
とにより、前記第１の課題を達成したものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a shape color calculating apparatus using a fluctuating light source for calculating a color of a shadow projected on a surface of an object shape by a fluctuating light source in which at least one of a position and a light amount changes. A means for inputting an object shape described by three-dimensional coordinate data, setting means for dividing the shape into a plurality of polygons, and setting at least one particle light source having two pieces of information of three-dimensional position coordinates and virtual energy are set. Means for changing at least one of the two pieces of information for each calculation step, and for each individual particle light source, a normalized projection plane for calculation is generated using the position of the particle light source as a reference point; Means for projecting the object shape, and the radiant energy from the particle light source having an origin at an intersection of a perpendicular line from a reference point with respect to the projection plane, and having a smaller value as the distance from the origin. Means for setting the distribution coefficient in units of pixels, and the received light energy on the surface of the object shape, in units of the polygon, the distribution coefficient set for each pixel, and the virtual energy of the particle light source on the reference point. Means for calculating the shape color based on the received light energy calculated for each polygon and the color of the particle light source and the color of the object shape separately input, for each polygon, The first object has been achieved.

【０００７】本発明は、又、位置及び光量の少なくとも
一方が変化する変動光源により物体形状の表面に映し出
された陰影の色を算出する変動光源による形状色算出装
置を含む画像制作装置であって、３次元座標データで記
述された物体形状を入力すると共に、該形状を複数のポ
リゴンに分割する手段と、３次元位置座標及び仮想エネ
ルギの２つの情報を有する１以上の粒子光源を設定し、
これら２つの情報の少なくとも一方を計算ステップ毎に
変化させる手段と、個々の粒子光源毎に、該粒子光源の
位置を基準点として正規化された計算用の投影面を発生
させると共に、該投影面に前記物体形状を投影する手段
と、前記投影面に対して、基準点からの垂線の交点を原
点とし、該原点から離れる程小さい値となる、前記粒子
光源からの放射エネルギの分配係数を、画素を単位とし
て設定する手段と、前記物体形状の表面における受光エ
ネルギを、前記ポリゴンを単位として、各画素に設定さ
れた分配係数と、基準点上の粒子光源の仮想エネルギと
に基づいて計算する手段と、各ポリゴン毎に、計算され
た受光エネルギと、別途入力される粒子光源の色及び物
体形状の色とに基づいて形状色を計算する手段と共に、
前記物体形状を２次元投影して投影画像を作成すると共
に、個々の粒子光源について計算された各ポリゴンの形
状色を、該投影画像の対応するポリゴンに付加し、変動
光源からの光が物体形状の表面に映し出された画像を制
作する手段を備えたことにより、前記第２の課題を解決
したものである。The present invention is also an image production apparatus including a shape color calculating device using a variable light source for calculating a color of a shadow projected on a surface of an object shape by a variable light source in which at least one of a position and a light amount changes. Inputting the object shape described by the three-dimensional coordinate data, setting means for dividing the shape into a plurality of polygons, and one or more particle light sources having two pieces of information of three-dimensional position coordinates and virtual energy;
Means for changing at least one of these two pieces of information for each calculation step, and for each particle light source, a projection plane for calculation normalized using the position of the particle light source as a reference point, and the projection plane Means for projecting the object shape to the projection plane, with the intersection of the perpendicular from the reference point as the origin, and the smaller the distance from the origin, the smaller the distribution coefficient of the radiant energy from the particle light source. Means for setting a pixel as a unit, and a light receiving energy on the surface of the object shape is calculated based on a distribution coefficient set for each pixel and a virtual energy of a particle light source on a reference point, using the polygon as a unit. Means and, for each polygon, a calculated light receiving energy, and a means for calculating a shape color based on the color of the particle light source and the color of the object shape that are separately input,
The object shape is two-dimensionally projected to create a projection image, and the shape color of each polygon calculated for each particle light source is added to the corresponding polygon of the projection image, so that light from the variable light source The second problem has been solved by providing means for producing an image projected on the surface of (1).

【０００８】即ち、請求項１の発明においては、粒子光
源を単位として変動光源を構成すると共に、３次元座標
で位置が規定される個々の粒子光源について、同光源の
位置を基準点として正規化された計算用の投影面を想定
し、該投影面に上記対象形状を投影する。That is, according to the first aspect of the present invention, a variable light source is configured in units of particle light sources, and each particle light source whose position is defined by three-dimensional coordinates is normalized using the position of the light source as a reference point. Assuming the calculated projection plane, the target shape is projected onto the projection plane.

【０００９】又、上記投影面上で粒子光源から放射され
るエネルギの強弱の程度を表わす分配係数を設定する。
この分配係数は、上記基準点から投影面に垂線を下ろ
し、その交点を該投影面上の原点とし、該基準点上の粒
子光源からの放射エネルギは、直近の原点が最大で、こ
れより離れるに従って減衰するという原理に基づいて設
定する。In addition, a distribution coefficient is set which indicates the degree of energy radiated from the particle light source on the projection plane.
This distribution coefficient draws a perpendicular from the reference point to the projection plane, and sets the intersection point as the origin on the projection plane. The radiant energy from the particle light source on the reference point is maximum at the nearest origin and is farther away from this. Is set based on the principle of attenuating according to

【００１０】そして、前記対象形状の表面が粒子光源か
ら受ける放射エネルギの量を、該形状を構成する各ポリ
ゴンを単位として計算する。そのために、正規化された
上記投影面上に投影された対応する各ポリゴンについ
て、それぞれに含まれる画素に設定されている前記分配
係数の値を合計し、その合計値を各ポリゴンがそれぞれ
１つの粒子光源から受けるエネルギの相対的割合とす
る。Then, the amount of radiant energy that the surface of the target shape receives from the particle light source is calculated for each polygon constituting the shape. For this purpose, for each of the corresponding polygons projected on the normalized projection plane, the values of the distribution coefficients set for the pixels included in each of the polygons are summed, and the sum is calculated as one polygon. The relative ratio of energy received from the particle light source.

【００１１】このように各ポリゴンを単位に粒子光源か
ら受ける放射エネルギの相対的割合（分配係数の合計）
を求めることにより、粒子光源が有する色とポリゴンが
本来有するオリジナルの形状色とに基づいて、光を受け
た形状表面の色をポリゴンを単位に計算することができ
る。As described above, the relative ratio of the radiant energy received from the particle light source for each polygon (total distribution coefficient)
, The color of the light-receiving surface of the shape can be calculated in units of polygons based on the color of the particle light source and the original shape color of the polygon.

【００１２】変動光源に複数の粒子光源が存在する場合
は、各粒子光源毎に同様の計算処理を行い、ポリゴンを
単位でその色を合計することにより、変動光源全体から
光を受けたときの形状色を算出することができる。When a plurality of particle light sources are present in the variable light source, the same calculation processing is performed for each particle light source, and the colors of the polygons are summed up in units, so that the light from the entire variable light source is received. The shape color can be calculated.

【００１３】又、請求項３の発明においては、以上のよ
うに算出された形状色を、実際に前記物体形状を２次元
投影して得られる投影画像に対して、前記ポリゴンを単
位にレンダリング処理することにより、変動光源からの
光による陰影が表現されたリアルな画像を制作すること
ができる。According to a third aspect of the present invention, the shape color calculated as described above is rendered on a projection image obtained by actually two-dimensionally projecting the object shape in units of the polygon. By doing so, it is possible to produce a realistic image in which the shadow caused by the light from the fluctuating light source is expressed.

【００１４】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について詳細に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【００１５】図１は、本発明に係る一実施形態の変動光
源による形状色算出装置を含む画像制作装置（システ
ム）の概略構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an image producing apparatus (system) including a shape color calculating apparatus using a variable light source according to an embodiment of the present invention.

【００１６】本実施形態では、変動光源として仮想的に
発生させる炎光源を使用する。そのため、上記画像制作
システムは、炎による陰影が表面に映し出される対象と
なる物体の形状や、炎の発生源となる形状、例えば“蝋
燭”等が予め格納されている、メモリ等からなる形状入
力装置１０と、入力された上記形状について投影画像を
作成する際に使用するライト、カメラに関する情報を入
力するためのライト、カメラ情報入力装置１２と、これ
ら各装置１０、１２から入力された形状とライト、カメ
ラ情報とに基づいて、該形状を２次元投影処理する投影
処理装置１４と、炎画像を制作する際に使用する各種パ
ラメータを指定する炎パラメータ指定装置１６と、投影
された形状の一部又は全部を発生源として、炎の元にな
る複数の粒子を発生させると共に、該粒子を各種パラメ
ータに従って変化させることにより仮想的な炎画像を制
作する炎画像制作装置１８と、を備えている。In this embodiment, a flame light source virtually generated is used as a variable light source. For this reason, the above-described image production system uses a shape input comprising a memory or the like in which a shape of an object whose shadow is projected on the surface and a shape which is a source of fire, for example, “candle” or the like is stored in advance. A device 10, a light used to create a projection image for the input shape, a light for inputting information about a camera, a camera information input device 12, and a shape input from each of these devices 10 and 12. A projection processing device 14 for two-dimensionally projecting the shape based on the light and camera information, a flame parameter designation device 16 for designating various parameters to be used when producing a flame image, A virtual flame image is generated by generating a plurality of particles that are the source of a flame by using a part or all of them as a source and changing the particles according to various parameters. A flame image producing unit 18 to produce, and a.

【００１７】又、本実施形態の画像制作システムは、上
記炎画像制作装置１８で発生させ、変化させる複数の粒
子（光源）からなる炎光源による、前記物体形状の表面
における形状色の算出を行う形状色算出装置２０と、前
記形状入力装置１０から入力した陰影が映し出される対
象の物体の形状データや、ライト、カメラ情報入力装置
１２から入力した情報を用いて、該物体形状の２次元投
影画像を制作すると共に、上記算出装置２０で計算して
得られた形状色を用いて、この物体形状の投影画像をレ
ンダリングする投影画像制作装置２２と、を備えてい
る。Further, the image production system of the present embodiment calculates the shape color on the surface of the object using a flame light source composed of a plurality of particles (light sources) generated and changed by the flame image production device 18. A two-dimensional projection image of the shape of the object is obtained by using the shape color calculating device 20 and the shape data of the target object on which the shadow input from the shape input device 10 is projected and the information input from the light and the camera information input device 12. And a projection image production device 22 that renders a projection image of the object shape using the shape color obtained by the calculation device 20.

【００１８】本実施形態では、前記炎画像作成装置１８
が独立した機能を有しているので、便宜上、先に形状入
力装置１０からこの制御装置１８までの構成と作用につ
いて詳述する。In the present embodiment, the flame image creating device 18 is used.
Have independent functions. For convenience, the configuration and operation from the shape input device 10 to the control device 18 will be described in detail first.

【００１９】前記ライト、カメラ情報入力装置１２は、
ＣＧにおいて、投影画像を作成する際に一般に用いられ
る情報を入力するもので、ここで入力されるライト情報
としては、形状入力装置１０から入力された形状に対し
て照明するライトの位置、ライトの色、ライトの種類
（点光源、面光源、平行光源）があり、又、カメラ情報
としては、視点の位置座標（３次元）、画角、注視点等
の情報がある。The light and camera information input device 12 includes:
In CG, information generally used when creating a projection image is input. The light information input here includes a position of a light to be illuminated with respect to the shape input from the shape input device 10, a light position of the light, and the like. There are colors and types of lights (point light source, surface light source, parallel light source), and camera information includes information such as position coordinates (three-dimensional) of a viewpoint, an angle of view, and a gazing point.

【００２０】前記投影処理装置１４では、後に詳述する
炎画像制作装置１８、形状色算出装置２０、投影画像制
作装置２２のそれぞれで実行される投影処理が行われる
ようになっている。The projection processing device 14 performs a projection process executed by each of the flame image production device 18, the shape color calculation device 20, and the projection image production device 22, which will be described in detail later.

【００２１】又、前記炎パラメータ指定装置１６では、
次の表１に示すような炎パラメータを指定することがで
きる。In the flame parameter specifying device 16,
Flame parameters such as those shown in Table 1 below can be specified.

【００２２】[0022]

【表１】 [Table 1]

【００２３】上記表１で、Ｎｏ．１の画像サイズは、計
算ステップ毎に制作する１フレーム分の画像のＸＹ方向
の大きさ、Ｎｏ．２のフレーム総数は、炎画像を制作す
るに要する画像フレームの全数、Ｎｏ．３のフレーム処
理数は、１秒当りで制作するフレーム数、Ｎｏ．７の中
心色は、（ｒｅｄ：１．０，ｇｒｎ：１．０，ｂｌｕ：
１．０）が白色、Ｎｏ．６のalpha は、後述する（１
３）式に適用する定数である。In Table 1 above, No. The image size of No. 1 is the size in the XY direction of the image of one frame produced for each calculation step, The total number of frames of No. 2 is the total number of image frames required to produce a flame image. 3 is the number of frames to be produced per second, The center color of 7 is (red: 1.0, grn: 1.0, blue:
1.0) is white, No. The alpha of 6 will be described later (1
3) A constant applied to the equation.

【００２４】又、Ｎｏ．７、８は、上昇移動ベクトルの
計算に用いるパラメータ、Ｎｏ．９〜１２は渦場移動ベ
クトルの計算に用いるパラメータ、Ｎｏ．１３のポリゴ
ンサイズは粒子に設定するポリゴンのスケール値で１．
０は粒子の初期半径であり、Ｎｏ．１４の形状は、発生
源を構成するポリゴンであり、Ｎｏ．１５のフィルタ定
数は、後述する図１０に示すフィルタの縦横それぞれの
数である。In addition, No. Nos. 7 and 8 are parameters used for calculating the ascending movement vector. Nos. 9 to 12 are parameters used for calculating the vortex field movement vector. The polygon size of 13 is the scale value of the polygon set to the particle.
0 is the initial radius of the particle. The shape of No. 14 is a polygon constituting the generation source. The fifteen filter constants are the numbers in the vertical and horizontal directions of the filter shown in FIG.

【００２５】本実施形態で用いられる炎画像制作装置１
８は、ＣＧ制作時に、前記形状入力装置１０、ライト、
カメラ情報入力装置１２からデータを読み込み、炎の揺
らぎを表現する画像の制作を自動的に行う装置である。The flame image producing apparatus 1 used in this embodiment
Reference numeral 8 denotes the shape input device 10, light,
This is a device that reads data from the camera information input device 12 and automatically creates an image expressing the fluctuation of the flame.

【００２６】この炎画像制作装置１８は、計算ステップ
毎に、（Ａ）粒子に対して、中心位置座標、半径、仮想
エネルギ及び中心色からなる粒子情報を設定する手段
と、（Ｂ）粒子を、予め設定した運動規則に従ってそれ
ぞれ移動させる手段と、（Ｃ）粒子の半径、仮想エネル
ギ及び中心色の少なくとも前二者を変化させる手段と、
（Ｄ）粒子を消滅させる手段と、（Ｅ）粒子を、その中
心位置座標を共通の頂点とし、且つその半径の円に内接
する複数のポリゴンに置換する手段と、（Ｆ）各ポリゴ
ンについて、前記共通の頂点に設定される中心色と、別
途設定される内接頂点の色とに基づいて、ポリゴン内部
の色を補間計算して各ポリゴンの色を決定する手段と、
（Ｇ）全粒子について決定された各ポリゴンの色を合成
して炎画像を制作する手段と、（Ｈ）各ポリゴン色の合
成が終了した画像に対して、画素値の平滑化処理を施す
手段とが、それぞれソフトウェアで構築されている。以
下、これら（Ａ）〜（Ｈ）の各手段について詳述する。The flame image producing apparatus 18 sets (A) means for setting particle information including a center position coordinate, a radius, virtual energy and a center color for each particle, and (B) a particle for each particle. (C) means for changing at least the former of the particle radius, virtual energy and center color,
(D) means for eliminating particles, (E) means for replacing the particles with a plurality of polygons whose center position coordinates are a common vertex and which is inscribed in a circle of the radius, and (F) for each polygon, Means for determining the color of each polygon by interpolation calculation of the color inside the polygon based on the center color set to the common vertex and the color of the inscribed vertex set separately,
(G) means for creating a flame image by combining the colors of the polygons determined for all particles, and (H) means for performing pixel value smoothing processing on the image for which the synthesis of each polygon color has been completed. And are each built with software. Hereinafter, each of these means (A) to (H) will be described in detail.

【００２７】（Ａ）任意の粒子ｉに対して、中心位置座
標、半径、仮想エネルギ及び中心色からなる粒子情報を
設定する手段。(A) Means for setting particle information including a center position coordinate, a radius, a virtual energy, and a center color for an arbitrary particle i.

【００２８】これは、具体的には、炎を粒子の集まりで
構成するため、個々の粒子ｉを、計算ステップに当る時
間（計算時刻）ｔで規定される、（１）３次元の中心位
置座標：Ｐi(t)＝（ｐｘ，ｐｙ，ｐｚ）と、（２）半
径：Ｒi(t)，（３）仮想エネルギ：Ｅi(t)，（４）中心
色：Ｃi(t)＝（ｒｅｄ，ｇｒｎ，ｂｌｕ，alpha ）から
なる粒子情報を保持するものとして生成する機能と、各
粒子情報の初期値を設定する機能とで構成される。Specifically, since the flame is composed of a group of particles, each particle i is defined by a time (calculation time) t corresponding to a calculation step. (1) Three-dimensional center position Coordinates: Pi (t) = (px, py, pz), (2) radius: Ri (t), (3) virtual energy: Ei (t), (4) center color: Ci (t) = (red) , Grn, blu, alpha), and a function to set the initial value of each piece of particle information.

【００２９】（１）３次元の中心位置座標の初期位置：
Ｐi(t=0)は、形状入力装置１０から入力された発生源に
あたる物体形状を構成する、例えば図２に示す面（ポリ
ゴン）上の位置を、ユーザが指定することにより自動設
定できる。その際に発生させる粒子の数：Ｎは、例えば
指定した面の面積areaに比例するとした次の（１）式で
設定することができる。この式でconst （定数）はユー
ザが予め指定する。(1) Initial position of three-dimensional center position coordinates:
Pi (t = 0) can be automatically set by designating the position on the plane (polygon) shown in FIG. 2 which constitutes the object shape corresponding to the source input from the shape input device 10, for example, by the user. The number of particles N generated at that time can be set by the following equation (1), which is proportional to the area area of the designated surface, for example. In this equation, the user designates const (constant) in advance.

【００３０】Ｎ＝area×const …（１）N = area × const (1)

【００３１】又、他の粒子情報の各初期値、即ち（２）
半径：Ｒi(t=0)、（３）仮想エネルギ：Ｅi(t=0)、
（４）中心色：Ｃi(t=0)も、ユーザが、予め指定するこ
とにより設定される。Each initial value of other particle information, that is, (2)
Radius: Ri (t = 0), (3) Virtual energy: Ei (t = 0),
(4) Center color: Ci (t = 0) is also set by the user in advance.

【００３２】（Ｂ）発生させた複数の粒子ｉを、予め設
定した運動規則に従ってそれぞれ移動させる手段。(B) means for moving the plurality of generated particles i in accordance with a preset motion rule.

【００３３】これは、個々の粒子に対して、時間ｔにお
ける３次元の中心位置座標：Ｐi(t)＝（ｐｘ，ｐｙ，ｐ
ｚ）を、１時刻前の時間ｔ−１の中心位置座標：Ｐi(t-
1)から、次の（２）式で変更することにより、各粒子の
位置を計算時刻単位で変化させる機能を有している。This means that, for each particle, a three-dimensional center position coordinate at time t: Pi (t) = (px, py, p
z) is represented by the coordinates of the center position at the time t−1 one time before: Pi (t−
From 1), the function of changing the position of each particle in the unit of calculation time by changing the following equation (2) is provided.

【００３４】 Ｐi(t)＝Ｐi(t-1)＋Ｍasc(t)＋Ｍvor(t)＋Ｍstr(t) …（２）Pi (t) = Pi (t−1) + Masc (t) + Mvor (t) + Mstr (t) (2)

【００３５】この（２）式は、各粒子の中心位置が、気
流の上昇による上昇移動ベクトル：Ｍasc(t)、気流の回
転による渦場移動ベクトル：Ｍvor(t)、粒子同士の引力
又は斥力による移動ベクトル：Ｍstr(t)からなる３つの
運動規則に従って変更されることを表わしている。In the equation (2), the center position of each particle is represented by an ascending movement vector due to the rise of the airflow: Masc (t), a vortex field movement vector due to the rotation of the airflow: Mvor (t), the attraction or repulsion between the particles. The motion vector is changed according to three motion rules consisting of Mstr (t).

【００３６】以下、上記（２）式に含まれる運動規則で
ある各移動ベクトルについて順次説明する。Hereinafter, the respective motion vectors which are the motion rules included in the above equation (2) will be sequentially described.

【００３７】（１）上昇移動ベクトル：Ｍasc(t) この上昇移動ベクトル：Ｍasc(t)は、例えば時間ｔにお
ける上昇の方向をＤasc(t)、上昇の大きさをconst とし
たとき、次の（３）式で表わされる。このconst は、予
めユーザが指定する。(1) Ascending movement vector: Masc (t) This ascending movement vector: Masc (t) is, for example, assuming that the rising direction at time t is Dasc (t) and the magnitude of the rising is const, It is expressed by equation (3). This const is specified by the user in advance.

【００３８】 Ｍasc(t)＝const ・Ｄasc(t) …（３）Masc (t) = const · Dasc (t) (3)

【００３９】（２）渦場移動ベクトル：Ｍvor(t) この渦場移動ベクトルは、気流の回転効果として、仮想
的な大小さまざまな渦の速度場を合成して発生させるこ
とができる。個々の渦は、以下に示す（０）〜（iii ）
のステップで生成されるものとする。(2) Vortex field movement vector: Mvor (t) This vortex field movement vector can be generated by combining virtual vortex velocity fields of various sizes, as a rotating effect of airflow. Individual vortices are shown in (0) to (iii) below.
Shall be generated in the step.

【００４０】ステップ（０）：渦の回転速度の定義（図
３） 渦の回転速度ｖ(d) を以下のように定める。Step (0): Definition of Vortex Rotation Speed (FIG. 3) The vortex rotation speed v (d) is determined as follows.

【００４１】 ｖ(d) ＝（ｖ_max ／const ）・ｄ （0.0 ≦ｄ≦const ） …（４Ａ） ｖ(d) ＝ｖ_max ・（1.0 −sin θ） （const ＜ｄ≦Ｒv ） …（４Ｂ） ｄ：渦の中心からの距離 Ｒv ：渦の半径 ｖ_max ：渦の最大回転速度 const ：任意の定数（0.0 ≦ｄ≦Ｒv ） θ：（π／2.0 ）・（Ｒv −ｄ）／ＲvV (d) = (v _max / const) · d (0.0 ≦ d ≦ const) (4A) v (d) = v _max · (1.0−sin θ) (const <d ≦ Rv) (( 4B) d: distance from the center of the vortex Rv: radius of the vortex v _max : maximum rotation speed of the vortex const: arbitrary constant (0.0 ≦ d ≦ Rv) θ: (π / 2.0) · (Rv−d) / Rv

【００４２】ステップ（ｉ）：渦の発生 渦の発生は、その中心位置、半径、回転速度、回転方
向、渦の個数を初期的に任意に与えることで行う。Step (i): Generation of Vortex The generation of a vortex is performed by initially giving the center position, radius, rotation speed, rotation direction, and number of vortices arbitrarily.

【００４３】ステップ（ii）：渦の成長（図４） 渦の成長は発生後、渦の半径が計算ステップ毎に一定の
割合で増加すると考える。Step (ii): Vortex Growth (FIG. 4) After the vortex growth occurs, it is considered that the radius of the vortex increases at a constant rate at each calculation step.

【００４４】 Ｒv(t) ＝Ｒv(0) ・（1.0 ＋ｔ／Ｔv ） …（５） Ｒv(0) ：渦の初期半径 Ｔv ：渦の寿命時間 ｔ：任意の時間Rv (t) = Rv (0) · (1.0 + t / Tv) (5) Rv (0): Initial radius of vortex Tv: Lifetime of vortex t: Arbitrary time

【００４５】ステップ（iii ）：渦の衰退（図５） 渦の衰退は発生後、渦の回転速度が計算ステップ毎に一
定の割合で減少すると仮定する。Step (iii): Vortex Decay (FIG. 5) After the vortex decay occurs, it is assumed that the rotation speed of the vortex decreases at a constant rate at each calculation step.

【００４６】 ｖ(t) ＝ｖ(0) ・（1.0 −ｔ／Ｔv ） …（６） ｖ(0) ：渦の初期回転速度 Ｔv ：渦の寿命時間 ｔ：任意の時間V (t) = v (0) · (1.0−t / Tv) (6) v (0): initial rotation speed of the vortex Tv: life time of the vortex t: arbitrary time

【００４７】（３）粒子同士の引力（斥力）による移動
ベクトル：Ｍstr(t) これは、任意の時間ｔにおける粒子同士の引力又は斥力
による移動ベクトルであり、粒子ｉの移動ベクトル：Ｍ
str _i (t) は、次の（７）式で与えられる。(3) Movement vector due to attraction (repulsion) between particles: Mstr (t) This is a movement vector due to attraction or repulsion between particles at an arbitrary time t, and the movement vector of particle i: M
str _i (t) is given by the following equation (7).

【００４８】[0048]

【数１】 const ：任意の定数 Ｎ：全粒子数 Ｐi(t)：粒子ｉの中心位置座標 Ｐj(t)：粒子ｊの中心位置座標(Equation 1) const: Arbitrary constant N: Total number of particles Pi (t): Coordinates of center position of particle i Pj (t): Coordinates of center position of particle j

【００４９】（Ｃ）発生させた各粒子ｉの半径、仮想エ
ネルギ及び中心色の少なくとも前二者を変化させる手
段。(C) Means for changing at least the former of the radius, virtual energy and center color of each generated particle i.

【００５０】これは、計算する総時間をＴとしたとき、
時間ｔの計算ステップにおける粒子ｉの半径：Ｒi(t)
を、粒子の初期半径：Ｒi(0)を基に、次の（８）式で計
算する機能を有している。This is because when the total time to be calculated is T,
Radius of particle i in calculation step of time t: Ri (t)
Is calculated by the following equation (8) based on the initial radius of the particle: Ri (0).

【００５１】 Ｒi(t)＝（1.0 −ｔ／Ｔ）・Ｒi(0) …（８）Ri (t) = (1.0−t / T) · Ri (0) (8)

【００５２】又、この手段は、各計算ステップ毎に、前
記仮想エネルギ：Ｅi(t)を設定する機能を有している。
即ち、時間ｔの粒子ｉに対して設定する仮想エネルギＥ
i(t)は、例えば計算する総時間をＴとして、次の（９）
式で計算することができる。This means has a function of setting the virtual energy: Ei (t) for each calculation step.
That is, the virtual energy E set for the particle i at time t
i (t) is, for example, the following (9), where T is the total time for calculation.
It can be calculated by the formula.

【００５３】Ｅi(t)＝exp （−ｔ／Ｔ） …（９）Ei (t) = exp (−t / T) (9)

【００５４】更に、この手段は、各ステップ毎に、中心
色：Ｃi(t)を設定する機能を有している。但し、この実
施形態では、上記粒子ｉの中心色：Ｃi(t)は常に一定と
する。Further, this means has a function of setting a center color: Ci (t) for each step. However, in this embodiment, the center color of the particle i: Ci (t) is always constant.

【００５５】（Ｄ）発生させた粒子を消滅させる手段。(D) Means for eliminating generated particles.

【００５６】これは、発生させた粒子を所定の条件の下
で消滅させる機能を有している。具体的な粒子消滅の方
法としては、例えば、前記仮想エネルギＥi(t)が所定の
閾値以下になった時点で消滅させる方法や、発生時点か
ら所定の時間（寿命）が経過した時点で消滅させる方法
等が挙げられる。This has a function of eliminating generated particles under predetermined conditions. As a specific method of extinction of particles, for example, a method of extinction when the virtual energy Ei (t) becomes equal to or less than a predetermined threshold, or an extinction when a predetermined time (life) has elapsed from the generation time. Method and the like.

【００５７】以上詳述した炎画像制作装置１６が有する
（Ａ）〜（Ｄ）の各手段を用いて、計算ステップ毎に粒
子を運動させることにより、図６に概念的に誇張して示
したような粒子の集合からなる炎が生成されることにな
る。なお、前記図２に示した炎の発生源にあたるポリゴ
ンは、この図６に破線で示したように炎の下端に位置し
ている。FIG. 6 conceptually exaggerates FIG. 6 by moving particles at each calculation step using each of the means (A) to (D) of the flame image producing apparatus 16 described in detail above. A flame composed of such a collection of particles will be generated. The polygon which is the source of the flame shown in FIG. 2 is located at the lower end of the flame as shown by the broken line in FIG.

【００５８】（Ｅ）発生された粒子を、その中心位置座
標を共通の頂点とし、且つその半径の円に内接する複数
のポリゴンに置換する手段。(E) Means for replacing the generated particles with a plurality of polygons whose center position coordinates are set to a common vertex and which is inscribed in a circle having the radius.

【００５９】図７は、この手段によるポリゴン置換機能
を具体的に示したものであり、この実施形態では、中心
位置座標：Ｐi(t)で半径：Ｒi(t)の円形で表わされる粒
子を、その中心を共通の頂点とし、他の頂点がそれぞれ
円に内接する４つの三角形のポリゴンで置換する場合を
示してある。FIG. 7 specifically shows a polygon replacement function by this means. In this embodiment, a particle represented by a circle having a center position coordinate: Pi (t) and a radius: Ri (t) is represented. , The center of which is a common vertex, and the other vertices are replaced by four triangular polygons inscribed in a circle.

【００６０】（Ｆ）置換された各ポリゴンについて、共
通頂点に設定される中心色と、別途設定される内接頂点
の色とに基づいてポリゴン内部の色を補間計算して、各
ポリゴンの色を決定する手段。(F) For each replaced polygon, the color inside the polygon is interpolated based on the center color set at the common vertex and the color of the inscribed vertex set separately, and the color of each polygon is calculated. Means to determine.

【００６１】この実施形態では、上記図７に示した三角
形の各ポリゴンについて、粒子の中心に位置する共通の
頂点に最高の温度にあたる中心色を、円に内接する側の
２つの頂点に最低温度にあたる色（例えば、黒）を割り
当て、これら頂点の色を基準として、いわゆるグーロー
シェーディング（Ｇouraud shading）によりポリゴン内
部の色を補間して設定する。In this embodiment, for each of the triangular polygons shown in FIG. 7, the center color corresponding to the highest temperature at the common vertex located at the center of the particle is set to the lowest temperature at the two vertices inscribed on the circle. (For example, black), and the colors inside the polygons are interpolated and set by so-called Gouraud shading based on the colors of these vertices.

【００６２】ここで、グーローシェーディグの原理を説
明すると、図８に示すように、任意の三角形（３次元）
ポリゴンの各頂点の座標をＰ0 、Ｐ1 、Ｐ2 、各頂点に
対応する色をＣ0 、Ｃ1 、Ｃ2 としたとき、画素ｉの色
Ｃg は下記（１０）〜（１２）式を用いて算出される。Here, the principle of the Gouraud shading will be described. As shown in FIG.
Assuming that the coordinates of each vertex of the polygon are P0, P1, and P2, and the colors corresponding to each vertex are C0, C1, and C2, the color Cg of the pixel i is calculated using the following equations (10) to (12). .

【００６３】（ｉ）頂点Ｐ0 、Ｐ1 の間をｔ：（１−
ｔ）の比で補間する点Ｐ01の色Ｃ01： Ｃ01＝Ｃ0 ・（1.0 −ｔ）＋Ｃ1 ・ｔ （0.0 ≦ｔ≦1.0 ） …（１０） （ii）頂点Ｐ0 、Ｐ2 の間をｓ：（１−ｓ）の比で補間
する点Ｐ02の色Ｃ02： Ｃ02＝Ｃ0 ・（1.0 −ｓ）＋Ｃ1 ・ｓ （0.0 ≦ｓ≦1.0 ） …（１１） （iii ）頂点Ｐ01、Ｐ02の間をｋ：（１−ｋ）の比で補
間する点の色（画素ｉの色）Ｃg ： Ｃg ＝Ｃ01・（1.0 −ｋ）＋Ｃ02・ｋ （0.0 ≦ｋ≦1.0 ） …（１２）(I) The time between vertices P0 and P1 is t: (1-
t01) The color C01 of the point P01 to be interpolated by the ratio of t): C01 = C0 ・ (1.0−t) + C1 ・ t (0.0 ≦ t ≦ 1.0) (10) (ii) s: (1) between the vertices P0 and P2 -S) The color C02 of the point P02 to be interpolated at the ratio of: C02 = C0 · (1.0−s) + C1 · s (0.0 ≦ s ≦ 1.0) (11) (iii) k: (between the vertices P01 and P02 The color of the point (color of the pixel i) to be interpolated at the ratio of 1-k) Cg: Cg = C01. (1.0-k) + C02.k (0.0.ltoreq.k.ltoreq.1.0) (12)

【００６４】（Ｇ）全粒子について決定された各ポリゴ
ンの色を合成して炎画像を制作する手段。(G) Means for producing a flame image by synthesizing the color of each polygon determined for all particles.

【００６５】これは、３次元的に分布する複数の粒子を
２次元の画像空間へ投影する際、同じ投影方向に並ぶ粒
子が重なっている場合、その部分について、そのポリゴ
ン色を奥行き方向に加算する処理を行うことにあたる。
このポリゴン色の加算は、図９に１つの画素（pixel)に
対して、３つのポリゴンが関係している場合を概念的に
示すように、前記図７のように設定した複数の三角形に
対して、例えばＺバッファリング等の隠面消去処理を施
さないグーローシェーディングを行うことにあたる。This is because when a plurality of particles distributed three-dimensionally are projected onto a two-dimensional image space, if particles arranged in the same projection direction overlap, the polygon color is added in the depth direction for that part. In this case.
This polygon color addition is performed by adding a plurality of triangles set as shown in FIG. 7 as conceptually showing a case where three polygons are related to one pixel in FIG. In this case, Gouraud shading without performing hidden surface elimination processing such as Z buffering is performed.

【００６６】具体的には、前記グーローシェーディング
の際、重なっているポリゴンの隠面消去処理は行わず、
シェーディング前の画素値をＰＸi-1 、粒子ｉの色をＣ
i としたとき、シェーディング後の画素値ＰＸi を次の
（１３）式により算出することにより行う。但し、この
式でalpha は０から１の間の任意の定数である。Specifically, at the time of the Gouraud shading, hidden surface elimination processing of overlapping polygons is not performed.
The pixel value before shading is PXi-1 and the color of particle i is C
When i is set, the pixel value PXi after shading is calculated by the following equation (13). However, in this expression, alpha is an arbitrary constant between 0 and 1.

【００６７】 ＰＸi ＝ＰＸi-1 ＋alpha ・Ｃi （0.0 ＜alpha ＜1.0 ） …（１３）PXi = PXi−1 + alpha · Ci (0.0 <alpha <1.0) (13)

【００６８】（Ｈ）ポリゴン色の合成（加算）が終了し
た画像に対して、画素値の平滑化処理を施す手段。(H) Means for performing pixel value smoothing processing on an image for which polygon color synthesis (addition) has been completed.

【００６９】これは、ポリゴン色の加算が終了した１フ
レーム分の画像を構成する各画素に対して、図１０に示
す３×３のフィルタを適用し、その中心の画素値ｎ(i,
j) を、その横と縦のそれぞれの近傍の画素値を用い
て、次の（１４）、（１５）式によりそれぞれ平均化す
る処理機能にあたる。In this method, a 3 × 3 filter shown in FIG. 10 is applied to each pixel constituting an image for one frame after the addition of polygon colors is completed, and a pixel value n (i,
j) is equalized by the following formulas (14) and (15) using the pixel values in the vicinity of each of the horizontal and vertical directions.

【００７０】 ｎ(i,j) ＝（ｎ(i-1,j) ＋ｎ(i,j) ＋ｎ(i+1,j) ）／３．０ …（１４） ｎ(i,j) ＝（ｎ(i,j-1) ＋ｎ(i,j) ＋ｎ(i,j+1) ）／３．０ …（１５）N (i, j) = (n (i-1, j) + n (i, j) + n (i + 1, j)) / 3.0 (14) n (i, j) = ( n (i, j-1) + n (i, j) + n (i, j + 1)) / 3.0 (15)

【００７１】以上の計算処理を、計算ステップ毎に発生
源から複数の粒子を発生させると共に、それらを移動さ
せながら行うことにより、全計算ステップに相当するフ
レームからなる炎アニメーション画像を制作することが
できる。By performing the above calculation process while generating a plurality of particles from the source for each calculation step and moving them, a flame animation image composed of frames corresponding to all calculation steps can be produced. it can.

【００７２】次に、以上詳述した炎画像作成装置１８の
作用を、図１１のフローチャートを参照しながら説明す
る。Next, the operation of the flame image creating device 18 described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

【００７３】まず、ステップ１で、炎の粒子情報を入力
する。即ち、前記パラメータ指定装置１６により粒子を
付加する形状（発生源）を指定し、形状入力装置１０か
ら入力すると共に、表１に示した粒子の半径、仮想エネ
ルギ、中心色をそれぞれ初期値として指定して入力す
る。First, in step 1, flame particle information is input. That is, the shape (source) to which particles are added is specified by the parameter specifying device 16 and input from the shape input device 10, and the radius, virtual energy, and center color of the particles shown in Table 1 are specified as initial values. And enter.

【００７４】次いで、ステップ２で粒子の運動規則の情
報を入力する。即ち、上記パラメータ指定装置１６によ
り、表１に示した上昇、渦場等の各移動ベクトルを算出
するためのパラメータを指定して入力する。Next, in step 2, information on the particle motion rules is input. That is, the parameter designating device 16 designates and inputs parameters for calculating the respective movement vectors such as the rising and vortex fields shown in Table 1.

【００７５】次いで、ステップ３で前記炎画像制作装置
１８により、時間ｔの計算ステップにおける前記（１）
〜（９）式等により計算される粒子情報の変更処理を行
い、ステップ４で、変更後の粒子情報に基づいて、前述
した各粒子のポリゴン置換、奥行方向のポリゴン色の加
算等の処理からなる炎画像制作処理を行い、ステップ５
で時間ｔにおける１フレーム分の炎画像を出力する。Next, in step 3, the flame image producing apparatus 18 calculates the time (t) in the step (1).
The process of changing the particle information calculated by Equations (9) to (9) is performed, and in step 4, based on the changed particle information, the processes of the above-described polygon replacement of each particle and addition of the polygon color in the depth direction are performed. Perform the following flame image production processing, and step 5
Outputs a flame image for one frame at time t.

【００７６】次のステップ６で、次の計算ステップで制
作するフレームがある場合には、時間ｔ＋１について、
上記ステップ３〜５の処理を最終フレームになるまで繰
り返す。以上の処理により、炎アニメーション画像の制
作が終了する。In the next step 6, if there is a frame to be produced in the next calculation step, at time t + 1,
Steps 3 to 5 are repeated until the last frame is reached. With the above processing, the production of the flame animation image ends.

【００７７】以上詳述した炎画像制作装置１８によれ
ば、特徴を明らかにするため抽出した一部のフレーム画
像を図１２〜図１４に示すように、炎の揺らぎが表現さ
れた炎画像を制作することができる。According to the flame image producing apparatus 18 described in detail above, a part of the frame images extracted to clarify the characteristics is converted into a flame image expressing the fluctuation of the flame as shown in FIGS. Can be produced.

【００７８】本実施形態の画像制作システムは、前述し
た如く、以上詳述した装置１０〜１８と共に、上記炎画
像制作装置１８から入力される情報に基づいて形状色を
算出する形状色算出装置２０と、該算出装置２０による
計算結果に基づいて物体形状の表面に映し出された炎光
源（変動光源）による陰影が表現された画像を制作する
投影画像制作装置２２とを備えている。これら各装置２
０、２２について、以下詳細に説明する。As described above, the image production system of the present embodiment, together with the devices 10 to 18 described in detail above, also includes a shape color calculation device 20 for calculating a shape color based on information input from the flame image production device 18. And a projection image production device 22 that produces an image in which a shadow by a flame light source (variable light source) projected on the surface of the object shape is calculated based on the calculation result by the calculation device 20. Each of these devices 2
0 and 22 will be described in detail below.

【００７９】本実施形態の形状色算出装置２０は、位置
及び光量の少なくとも一方が変化する変動光源により物
体形状の表面に映し出された陰影の色を算出するもの
で、変動光源としては前記炎画像制作装置１８で作成さ
れる仮想的な炎を使用する。この炎光源について位置の
変化は、計算ステップ毎に炎を構成する炎粒子の中心位
置座標を設定変更することにより、又、光量の変化は、
各粒子に対する仮想エネルギの設定変更や粒子数の増減
等により実現する。The shape color calculating device 20 of the present embodiment calculates the color of a shadow projected on the surface of an object shape by a fluctuating light source in which at least one of the position and the light quantity changes. A virtual flame created by the production device 18 is used. The change of the position of the flame light source is obtained by changing the coordinates of the center position of the flame particles constituting the flame for each calculation step.
This is realized by changing the setting of virtual energy for each particle, increasing or decreasing the number of particles, and the like.

【００８０】この形状色算出装置２０は、前記請求項１
に記載した、（Ｉ）３次元座標データで記述された物体
形状を入力すると共に、該形状を複数のポリゴンに分割
する手段と、（Ｊ）３次元位置座標及び仮想エネルギの
２つの情報を有する１以上の粒子光源を設定し、これら
２つの情報の少なくとも一方を計算ステップ毎に変化さ
せる手段と、（Ｋ）個々の粒子光源毎に、陰影が映し出
される物体形状の表面に平行で、且つ該粒子光源の位置
を基準点として正規化された計算用の投影面を発生させ
ると共に、該投影面に前記物体形状を投影する手段と、
（Ｌ）前記投影面に対して、基準点からの垂線の交点を
原点とし、該原点から離れる程小さい値となる、前記粒
子光源からの放射エネルギの分配係数を、画素を単位と
して設定する手段と、（Ｍ）前記物体形状の表面におけ
るエネルギを、前記ポリゴンを単位として、各画素に設
定された分配係数と、基準点上の粒子光源の仮想エネル
ギとに基づいて計算する手段と、（Ｎ）各ポリゴン毎
に、計算された受光エネルギと、別途入力される粒子光
源の色及び物体形状の色とに基づいて形状色を計算する
手段とが、ソフトウェアにより構築されている。以下、
これら（Ｉ）〜（Ｎ）の各手段について詳述する。The shape and color calculating device 20 according to claim 1
(I) means for inputting an object shape described in three-dimensional coordinate data and dividing the shape into a plurality of polygons, and (J) two information of three-dimensional position coordinates and virtual energy Means for setting one or more particle light sources and changing at least one of these two pieces of information for each calculation step; and (K) for each individual particle light source, parallel to the surface of the object shape on which the shadow is projected and Means for generating a projection plane for calculation normalized with the position of the particle light source as a reference point, and projecting the object shape on the projection plane;
(L) Means for setting the distribution coefficient of the radiant energy from the particle light source in units of pixels, with the intersection point of a perpendicular line from the reference point being the origin with respect to the projection plane and having a smaller value as the distance from the origin becomes smaller. (M) means for calculating the energy on the surface of the object shape based on the distribution coefficient set for each pixel and the virtual energy of the particle light source on the reference point, using the polygon as a unit; A) software for constructing a shape color based on the calculated received light energy and separately input color of the particle light source and color of the object shape for each polygon; Less than,
Each of these means (I) to (N) will be described in detail.

【００８１】（Ｉ）３次元座標データで記述された物体
状を入力すると共に、該形状を複数のポリゴンに分割す
る手段。(I) Means for inputting an object shape described by three-dimensional coordinate data and dividing the shape into a plurality of polygons.

【００８２】これは、前記形状入力装置（メモリ）１０
と共に構成され、後述する方法で炎光源により陰影を映
し出す対象である物体形状を該形状入力装置１０から、
投影処理装置１４と炎画像制作装置１８を介して入力す
ると共に、それを複数のポリゴンに分割する機能を有し
ている。This is because the shape input device (memory) 10
It is configured with an object shape that is a target for projecting a shadow by a flame light source in a method described later from the shape input device 10,
It has a function of inputting through the projection processing device 14 and the flame image production device 18 and dividing the input into a plurality of polygons.

【００８３】この手段により入力した物体形状の一例を
図１５に、該形状を複数の三角形状（ポリゴン）に分割
した状態を図１６に、それぞれ概念的に示した。ここに
示した具体例である物体形状は、部屋の内部を表わす壁
面であり、図１５は上下左右と後方の計５面の壁で囲ま
れた室内を示している。又、ここで行われているポリゴ
ン分割は、上下５枚の壁をそれぞれ複数の三角形に分割
することであり、この図１６には便宜上、各壁が４つの
ポリゴンに分割された状態を示してある。FIG. 15 shows an example of an object shape input by this means, and FIG. 16 conceptually shows a state in which the shape is divided into a plurality of triangular shapes (polygons). The object shape which is the specific example shown here is a wall surface representing the inside of the room, and FIG. 15 shows a room surrounded by a total of five walls, that is, up, down, left, right, and rear. The polygon division performed here is to divide each of the upper and lower five walls into a plurality of triangles. FIG. 16 shows a state in which each wall is divided into four polygons for convenience. is there.

【００８４】（Ｊ）３次元位置座標及び仮想エネルギの
２つの情報を有する１以上の粒子光源を設定し、これら
２つの情報の少なくとも一方を計算ステップ毎に変化さ
せる手段。(J) A means for setting one or more particle light sources having two pieces of information of three-dimensional position coordinates and virtual energy, and changing at least one of these two pieces of information at each calculation step.

【００８５】本実施形態では、変動光源として炎光源を
使用するため、この手段は、各計算ステップ毎に設定さ
れる複数の炎粒子（粒子光源）に関する情報を、前記炎
画像制作装置１８から入力する機能として構築されてい
る。In this embodiment, since a flame light source is used as a variable light source, this means inputs information on a plurality of flame particles (particle light sources) set for each calculation step from the flame image producing device 18. It is built as a function to do.

【００８６】具体的には、各計算ステップ毎に、炎を構
成する任意の粒子ｉについて設定される前記（２）式の
３次元位置座標Ｐi(t)と、前記（９）式で設定される仮
想エネルギＥi(t)を、前記炎画像制作装置１８から粒子
情報として入力する働きをする。More specifically, for each calculation step, the three-dimensional position coordinates Pi (t) of the above equation (2) set for an arbitrary particle i constituting the flame, and those set by the above equation (9). The virtual energy Ei (t) is input from the flame image producing device 18 as particle information.

【００８７】（Ｋ）個々の粒子光源毎に、陰影が映し出
される物体形状の表面に平行で、且つ該粒子光源の位置
を基準点として正規化された計算用の投影面を発生させ
ると共に、該投影面に前記物体形状を投影する手段。(K) For each particle light source, a projection plane for calculation is generated which is parallel to the surface of the object shape on which the shadow is projected and is normalized using the position of the particle light source as a reference point. Means for projecting the object shape onto a projection surface.

【００８８】これは、炎光源を構成する各炎粒子（粒子
光源）から、物体形状の表面が受ける光量の程度を計算
するために仮想的な投影面を発生させ、且つそこに対象
とする形状を投影する機能である。これを、任意の計算
ステップで、前記図１５に示した床（下壁）の中心付近
に破線で示した炎光源Ｆが形成されている場合を例に説
明する。In this method, a virtual projection surface is generated from each flame particle (particle light source) constituting the flame light source to calculate the degree of the amount of light received by the surface of the object shape, and the target shape is formed there. Is a function of projecting This will be described by taking an example in which the flame light source F indicated by a broken line is formed near the center of the floor (lower wall) shown in FIG. 15 in an arbitrary calculation step.

【００８９】図１７は、炎光源Ｆを構成する１つの炎粒
子ｆと、１つの対象とする形状である、例えば図１５に
示した左側の壁Ｗと、計算用の投影面Ｓと、該投影面Ｓ
上に投影された壁Ｗ′との関係を概念的に示したもので
ある。FIG. 17 shows one flame particle f constituting the flame light source F, one target shape, for example, a left wall W shown in FIG. 15, a projection plane S for calculation, Projection surface S
It is a diagram conceptually showing the relationship with the wall W 'projected above.

【００９０】上記投影面Ｓは、上記炎粒子ｆの位置（前
記（２）式で設定される中心位置座標に当る）を基準点
として正規化されている。図１８は、この正規化の意味
を概念的に示したもので、現在注目している上記炎粒子
ｆの位置から１．０の位置に垂線の交点を有する仮想的
な面であり、図中四角形の枡目で示す画素を単位として
構成されている。The projection plane S is normalized using the position of the flame particle f (corresponding to the center position coordinate set by the above equation (2)) as a reference point. FIG. 18 conceptually shows the meaning of this normalization, which is a virtual surface having an intersection of a perpendicular line at a position 1.0 from the position of the flame particle f currently focused on. Each pixel is represented by a square cell.

【００９１】又、上記投影面Ｓは、対象の壁Ｗの面と平
行であり、該壁Ｗを上記炎粒子ｆの位置を基準点とし
て、この投影面Ｓ上に投影すると壁Ｗ′となる。従っ
て、この投影された壁Ｗ′は、上記炎粒子ｆと壁Ｗとの
位置関係に応じて、投影面Ｓ上の位置と大きさが一義的
に規定されることになる。The projection plane S is parallel to the plane of the target wall W. When the wall W is projected on the projection plane S with the position of the flame particle f as a reference point, a wall W 'is formed. . Therefore, the position and size of the projected wall W ′ on the projection surface S are uniquely defined according to the positional relationship between the flame particle f and the wall W.

【００９２】これを、簡単にするために、図１９に示す
側面図のみで説明すると、上記のように正規化してある
ために炎粒子ｆと投影面Ｓとの関係は常に一定である。
そのため、実際には壁Ｗが静止していて炎粒子ｆが移動
しているのであるが、炎粒子ｆの位置を基準に正規化さ
れた上記投影面Ｓとの関係では、これら両者ｆ、Ｓの間
の空間を該壁Ｗが移動して相対的位置関係が変化したと
考える。For simplicity, only the side view shown in FIG. 19 will be described. The relationship between the flame particle f and the projection plane S is always constant because it has been normalized as described above.
Therefore, the wall W is actually stationary and the flame particle f is moving. However, in relation to the projection surface S normalized with the position of the flame particle f as a reference, these two f, S It is considered that the wall W has moved in the space between and the relative positional relationship has changed.

【００９３】従って、上記壁Ｗが、炎粒子ｆとの相対関
係でＷ1 である場合は、投影面Ｓ上では実線で範囲を示
すＷ1 ′となり、Ｗ2 である場合は、同様に破線で範囲
を示すＷ2 ′となる。即ち、壁Ｗに対して炎粒子ｆがそ
の位置を変化させることは、投影面Ｓ上における壁Ｗ′
の位置と大きさを同時に変化させることを意味する。Therefore, when the wall W is W1 in relation to the flame particle f, it becomes W1 'indicating a range by a solid line on the projection surface S, and when it is W2, the range is similarly indicated by a broken line. W2 'shown in FIG. That is, the change of the position of the flame particle f with respect to the wall W is caused by the change of the wall W ′ on the projection plane S.
Means to simultaneously change the position and size.

【００９４】（Ｌ）計算用の投影面に対して、基準点か
らの垂線の交点を原点とし、該原点から離れる程小さな
値となる、粒子光源からの放射エネルギの分配係数を、
画素を単位として設定する手段。(L) With respect to the projection plane for calculation, the intersection of a perpendicular line from the reference point is set as the origin, and the smaller the distance from the origin, the smaller the distribution coefficient of the radiant energy from the particle light source is.
Means for setting a pixel as a unit.

【００９５】これは、上記図１８を用いて説明すると、
投影面Ｓにおける基準点（炎粒子ｆの中心）からの垂線
の交点Ｋを原点（０，０）とし、画素を単位とする２次
元座標系において、任意の位置（ｉ，ｊ）の画素に対し
て、次の（１６）式により放射エネルギの分配係数ＥＣ
(i,j) を設定する機能である。但し、式中πは円周率で
あり、又、原点における分配係数ＥＣ(0,0) は、最大分
配係数１．０である。This will be described with reference to FIG.
An intersection K of a perpendicular line from a reference point (the center of the flame particle f) on the projection plane S is defined as an origin (0, 0), and a pixel at an arbitrary position (i, j) in a two-dimensional coordinate system in units of pixels. On the other hand, the distribution coefficient EC of the radiant energy is calculated by the following equation (16).
This is a function to set (i, j). Here, π in the equation is the pi, and the distribution coefficient EC (0,0) at the origin is the maximum distribution coefficient 1.0.

【００９６】 ＥＣ(i,j) ＝１．０／｛（ｉ² ＋ｊ² ）² π｝ …（１６）EC (i, j) = 1.0 / {(i ² + j ² ) ² π} (16)

【００９７】この分配係数は、炎粒子ｆからは、直近の
原点に最もエネルギが多く分配され、該原点から離れる
程それが少なくなるという原理に基づいて設定されたも
のであり、同様の効果をもたらすものであれば、他の式
で設定してもよい。又、計算ステップ毎に上記（１６）
式で計算を実行するのではなく、各画素毎に予め数値を
テーブルにしておいてもよい。This distribution coefficient is set based on the principle that the most energy is distributed from the flame particle f to the nearest origin, and the energy is reduced as the distance from the origin decreases. Any other equation may be set as long as it brings about. Also, the above (16)
Instead of executing the calculation using the formula, a numerical value may be stored in a table for each pixel in advance.

【００９８】（Ｍ）物体形状の表面における受光エネル
ギを、ポリゴンを単位として、各画素に設定された分配
係数と、基準点上の粒子光源の仮想エネルギとに基づい
て計算する手段。(M) Means for calculating the received light energy on the surface of the object shape in units of polygons based on the distribution coefficient set for each pixel and the virtual energy of the particle light source on the reference point.

【００９９】これは、物体形状が前記図１７に示したよ
うに、多数の三角形のポリゴンに分割された壁Ｗの場合
であれば、そこに含まれるｋ番目のポリゴンが炎粒子ｆ
からの受光エネルギＥ(k) を次の（１７）式により計算
する機能である。If the object shape is a wall W divided into a large number of triangular polygons as shown in FIG. 17, the k-th polygon included therein is a flame particle f.
The function is to calculate the received light energy E (k) from the following equation (17).

【０１００】 Ｅ(k) ＝｛Ｅｉ(t) ／ｎ｝×ΣＥＣK(i,j ） …（１７）E (k) = {Ei (t) / n} × {ECK (i, j) (17)

【０１０１】ここで、Ｅｉ(t) は、前記（９）式で設定
されたｉ番目の粒子が有する仮想エネルギであるが、こ
こでは現在注目している前記炎粒子ｆが有する仮想エネ
ルギである。Here, Ei (t) is the virtual energy of the i-th particle set in the above equation (9). Here, it is the virtual energy of the flame particle f currently focused on. .

【０１０２】又、ｎは１つの炎粒子ｆについて、放射す
るエネルギを調整するための任意の定数であり、実際の
画像に合わせて適宜適切な数値が設定される。但し、こ
こでは、光を放射する対象が前記図１５、図１６に示し
た壁であり、それぞれについて前記投影処理を行って受
光エネルギを計算することになるため、その投影方向の
数に当るｎ＝５としている。即ち、炎粒子ｆから５枚の
壁にそれぞれ同等のエネルギが放射されるものとして計
算している。Further, n is an arbitrary constant for adjusting the radiated energy for one flame particle f, and an appropriate numerical value is set appropriately in accordance with an actual image. However, in this case, the object that emits light is the wall shown in FIGS. 15 and 16, and the projection processing is performed on each of the walls to calculate the received light energy. Therefore, n corresponds to the number of the projection directions. = 5. That is, the calculation is performed assuming that the same energy is radiated from the flame particle f to each of the five walls.

【０１０３】又、ΣＥＣk(i,j)は、前記（１６）式によ
り、投影面Ｓ上に投影されたｋ番目のポリゴンに含まれ
る各画素に設定された分配係数の総和である。ΣECk (i, j) is the sum of distribution coefficients set for each pixel included in the k-th polygon projected on the projection surface S according to the above equation (16).

【０１０４】（Ｎ）各ポリゴン毎に、計算された受光エ
ネルギと、別途入力される粒子光源の色及び物体形状の
色とに基づいて形状色を計算する手段。(N) Means for calculating the shape color based on the calculated received light energy, the color of the particle light source and the color of the object shape which are separately input for each polygon.

【０１０５】これは、前記（１７）式で求めた、ｋ番目
のポリゴンの受光エネルギＥ(k) を用いて、該ｋ番目の
ポリゴンの形状色Ｃ(k) を、次の（１８）式により計算
する機能である。Using the received light energy E (k) of the k-th polygon obtained by the above equation (17), the shape color C (k) of the k-th polygon is calculated by the following equation (18). Is a function to calculate by

【０１０６】 Ｃ(k) ＝Ｃorig(k) ＋Ｃp ×Ｅ(k) …（１８）C (k) = Corig (k) + Cp × E (k) (18)

【０１０７】ここで、Ｃorig(k) は、別途入力されるｋ
番目のポリゴンが有するオリジナルの形状色、Ｃp は、
炎粒子ｆが有する色で、前記炎画像制作装置１８で設定
した中心色Ｃi(k)に当る。Here, Corig (k) is k separately input.
The original shape color of the th polygon, Cp,
The color of the flame particle f corresponds to the center color Ci (k) set by the flame image production device 18.

【０１０８】本実施形態の画像制作システムは、更に、
物体形状を２次元投影して投影画像を作成すると共に、
個々の粒子光源について計算された各ポリゴンの形状色
を、該投影画像の対応するポリゴンに付加し、変動光源
からの光が物体形状の表面に映し出された画像を制作す
る手段である、前記投影画像制作装置２２を備えてい
る。The image production system according to the present embodiment further includes:
In addition to creating a projection image by projecting the object shape two-dimensionally,
Adding the shape color of each polygon calculated for each particle light source to the corresponding polygon of the projected image to produce an image in which light from the variable light source is projected on the surface of the object shape; An image production device 22 is provided.

【０１０９】これは、前記形状入力装置１０から入力し
た前記図１５の物体形状を、前記ライト、カメラ情報入
力装置１２から入力される情報を用いて、前記投影処理
装置１４で投影処理して得られるデータに基づいて投影
画像を制作する通常の２次元投影画像の制作機能と、レ
ンダリング機能とで構成されている。This is obtained by projecting the object shape of FIG. 15 input from the shape input device 10 using the information input from the light and camera information input device 12 by the projection processing device 14. It is composed of a normal two-dimensional projection image production function for producing a projection image based on the obtained data, and a rendering function.

【０１１０】次に、本実施形態の作用を、図２０のフロ
ーチャートを参照しながら説明する。Next, the operation of the present embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG.

【０１１１】まず、ステップ１１で必要な情報の入力を
行う。即ち、図示しないキーボード等の入力装置を用い
て対象の物体形状に関する形状データを指定することに
より、前記図１５に示した物体形状を表わすに必要な３
次元座標の形状データを、前記形状入力装置１０から入
力すると共に、形状のオリジナル色Ｃorig(k) に当る形
状色データを指定して入力する。又、同時に前記炎パラ
メータ指定装置１６により、炎光源を作成するに必要な
炎粒子の中心位置座標、仮想エネルギ、光源の色等の炎
粒子情報を指定して、炎画像制作装置１８より入力す
る。First, in step 11, necessary information is input. That is, by specifying the shape data relating to the target object shape using an input device such as a keyboard (not shown), the necessary data for expressing the object shape shown in FIG.
The shape data of the dimensional coordinates is input from the shape input device 10, and the shape color data corresponding to the original color Corig (k) of the shape is designated and input. At the same time, the flame parameter designating device 16 designates the flame position information such as the coordinates of the center position of the flame particles, the virtual energy, and the color of the light source necessary for creating the flame light source, and inputs them from the flame image production device 18. .

【０１１２】次いで、ステップ１２で、入力した前記図
１５の物体形状を、図１６に示したように複数の三角形
のポリゴンに分割する。Next, in step 12, the input object shape of FIG. 15 is divided into a plurality of triangular polygons as shown in FIG.

【０１１３】次いで、ステップ１３で１つの炎粒子につ
いて正規化された投影面における各画素の分配係数を、
前記（１６）式を用いて算出する。その後、ステップ１
４で、前記図１７に示したように炎光源Ｆから１つの炎
粒子ｆを選択し、該炎粒子ｆについてこれを映し出す１
つの壁Ｗを選択すると共に、対応する方向に投影面Ｓを
発生させ、これにポリゴン分割した該壁Ｗを投影して
Ｗ′とする。Next, in step 13, the distribution coefficient of each pixel on the projection plane normalized for one flame particle is
It is calculated using the above equation (16). Then step 1
In step 4, one flame particle f is selected from the flame light source F as shown in FIG.
One wall W is selected, a projection plane S is generated in the corresponding direction, and the polygon-divided wall W is projected on the projection plane S as W ′.

【０１１４】次いで、ステップ１５で、上記投影面Ｓ上
に投影された壁Ｗ′に含まれる各ポリゴンについて、前
記（１７）、（１８）式を用いてそれぞれの次形状色を
算出する。Next, in step 15, for each polygon included in the wall W 'projected on the projection surface S, the next shape color is calculated by using the equations (17) and (18).

【０１１５】上記ステップ１４の壁Ｗの投影処理と、ポ
リゴンを単位として行うステップ１５の形状色算出処理
は、Ｎ方向について行う。このＮ方向は、炎粒子ｆが映
し出される周囲ｎ面の壁（図１５の場合はｎ＝５）のい
ずれか１つを意味し、最終的にｎ方向の全てについて行
う。又、この両ステップ１４、１５の処理は、炎光源Ｆ
に含まれる複数の炎粒子について同様に実行し、各ポリ
ゴンの形状色は各粒子毎に求まる形状色の合計の値とす
る。但し、必ずしも炎を構成する全ての粒子について実
行する必要はなく、代表として選択した粒子のみについ
て実行してもよい。The projection processing of the wall W in the step 14 and the shape color calculation processing in the step 15 for each polygon are performed in the N direction. The N direction means any one of the surrounding n-plane walls (n = 5 in FIG. 15) on which the flame particles f are projected, and is finally performed for all the n directions. Further, the processing of both steps 14 and 15 is performed by the flame light source F
Are performed in the same manner for a plurality of flame particles included in the above, and the shape color of each polygon is the total value of the shape colors obtained for each particle. However, it is not always necessary to execute the process for all the particles constituting the flame, and may be executed only for the particles selected as a representative.

【０１１６】次いで、ステップ１６では、ｎ方向の全て
の壁について算出された形状色を、１つの計算ステップ
の形状色として出力し、例えばメモリに保存すると共
に、前記ステップ１３に戻って次の計算ステップの炎光
源Ｆについて、このステップ１３からステップ１６まで
の上述した各処理を繰り返す。同様の処理を、時間ｔを
単位として、総制作時間をＴとした場合、これに相当す
るＴ／ｔ回の計算ステップについて実行し、それぞれの
形状色を算出する。Next, in step 16, the shape colors calculated for all the walls in the n direction are output as the shape colors in one calculation step, and are stored in, for example, a memory, and the process returns to step 13 to perform the next calculation. The above-described processing from step 13 to step 16 is repeated for the flame light source F in step. When the total production time is T in units of time t, the same processing is executed for the corresponding T / t calculation steps to calculate the respective shape colors.

【０１１７】全ての計算ステップについて前記ステップ
１３〜ステップ１６の各処理が終了し、各ステップ毎の
全ての三角形ポリゴンの形状色の算出が終了したら、そ
れを三角形分割形状データ（ポリゴン形状データ＋形状
色データ）として前記投影画像制作装置２２に出力する
（ステップ１７）。When the processing of steps 13 to 16 has been completed for all calculation steps, and the calculation of the shape colors of all the triangular polygons at each step has been completed, it is converted to triangulated shape data (polygon shape data + shape data). It is output to the projection image production device 22 as color data) (step 17).

【０１１８】上記三角形分割形状データが投影画像制作
装置２２に入力されると、該制作装置２２では前記物体
形状の２次元投影画像を制作すると共に、該投影画像対
して、計算ステップ毎にポリゴンを単位として算出した
前記形状色を割り当てるレンダリング処理を順次実行
し、ＣＧアニメーション画像が制作される。When the triangulated shape data is input to the projection image production device 22, the production device 22 produces a two-dimensional projection image of the object shape, and generates a polygon for the projection image at each calculation step. Rendering processing for assigning the shape color calculated as a unit is sequentially executed, and a CG animation image is produced.

【０１１９】以上詳述した本実施形態により制作された
２次元投影画像の特徴を明らかにするために、その具体
例を図２１（Ａ）〜（Ｆ）に示した。In order to clarify the features of the two-dimensional projected image produced according to the present embodiment described above, specific examples are shown in FIGS. 21 (A) to 21 (F).

【０１２０】これらの画像には、炎光源自体は投影され
ていないが、図２１（Ａ）を暗い部屋の中で炎を点灯し
た初期の画像とし、前記計算ステップを追う毎に炎の明
るさが強くなっていき、それにれて壁面の陰影が変化し
ていく様子が描かれており、同図（Ｆ）がこの中で一番
時間が遅い画像にあたる。Although the flame light source itself is not projected on these images, FIG. 21A is an initial image in which the flame is turned on in a dark room, and the brightness of the flame is calculated every time the calculation step is performed. And the shading of the wall surface changes as it becomes stronger. FIG. (F) shows the image having the slowest time in FIG.

【０１２１】なお、具体例として示した上記投影画像
は、前記図１５において、丁度炎画像Ｆの真上の中間位
置に立方体Ｃが宙吊りの状態になっている場合を想定し
ており、そのため図面上は明確ではないが、天井にあた
る上壁には、該図１５に二点鎖線で示したＣ′の位置に
該立方体Ｃの影が生じている。The projected image shown as a specific example assumes that the cube C is suspended in the middle position just above the flame image F in FIG. Although the top is not clear, the shadow of the cube C is formed on the upper wall corresponding to the ceiling at the position of C 'shown by the two-dot chain line in FIG.

【０１２２】以上詳述した如く、本実施形態によれば、
炎を光源としたときに、物体の表面に映し出される陰影
の揺らぎを表わす形状色を算出することができるので、
フォトリアルな陰影画像の制作が可能となる。As described in detail above, according to the present embodiment,
When the flame is used as the light source, it is possible to calculate the shape color representing the fluctuation of the shadow projected on the surface of the object,
Production of photorealistic shadow images becomes possible.

【０１２３】又、前記図２１（Ａ）〜（Ｆ）の画像に、
前記炎画像制作装置１８で制作した対応する炎画像を、
図１５のＦの位置に投影すると、一段とリアルな画像を
制作することが可能となる。Further, in the images of FIGS. 21A to 21F,
The corresponding flame image produced by the flame image production device 18 is
When projected onto the position F in FIG. 15, it is possible to produce a more realistic image.

【０１２４】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施形態に示したものに限られるも
のでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能で
ある。Although the present invention has been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be variously modified without departing from the gist thereof.

【０１２５】例えば、前記（Ｊ）の粒子光源を設定し、
変化させる手段としては、計算ステップ毎に前記炎画像
制作装置１８から粒子情報を入力する機能であるとして
説明したが、これに限られるものでなく、形状色算出装
置２０自体が、同様な機能を有するようにしてもよい。For example, the particle light source of (J) is set,
The means for changing is described as a function of inputting particle information from the flame image producing device 18 for each calculation step. However, the present invention is not limited to this, and the shape color calculating device 20 itself has a similar function. You may have it.

【０１２６】又、前記実施形態では、計算用の投影面Ｓ
が、対象とする物体形状の表面に平行である場合を示し
たが、これに限定されない。In the above embodiment, the projection plane S for calculation is used.
Has been described as being parallel to the surface of the target object shape, but is not limited thereto.

【０１２７】又、変動光源は、複数の粒子光源からなる
炎光源に限られるものでなく、位置や明るさが変化する
豆電球のように、粒子光源が１つの場合であってもよ
い。The variable light source is not limited to a flame light source composed of a plurality of particle light sources, but may be a single particle light source such as a miniature bulb whose position and brightness change.

【０１２８】[0128]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
炎を初めとする、位置や光量が経時的に変化する変動光
源により、物体形状の表面に映し出される陰影の揺らぎ
を表現する形状色を計算することができる。従って、こ
の形状色を用いることにより、変動光源により物体形状
の表面に映し出された陰影の揺らぎが表現されたリアル
な画像を制作することができる。As described above, according to the present invention,
With a fluctuating light source whose position and light amount change with time, such as a flame, it is possible to calculate a shape color expressing fluctuation of a shadow projected on the surface of the object shape. Therefore, by using this shape color, it is possible to produce a realistic image in which the fluctuation of the shadow projected on the surface of the object shape by the fluctuating light source is expressed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図１】実施形態の形状色算出装置を含む画像合成シス
テムの概略構成を示すブロック図FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of an image synthesis system including a shape color calculation device according to an embodiment;

【図２】粒子の初期位置の設定方法を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for setting an initial position of a particle.

【図３】渦場を構成する渦を概念的に示す線図FIG. 3 is a diagram conceptually showing a vortex constituting a vortex field.

【図４】渦の成長を概念的に示す線図FIG. 4 is a diagram conceptually showing vortex growth.

【図５】渦の衰退を概念的に示す線図FIG. 5 is a diagram conceptually showing the decline of a vortex.

【図６】炎の構成を概念的に示す説明図FIG. 6 is an explanatory view conceptually showing a configuration of a flame.

【図７】粒子のポリゴン置換を概念的に示す説明図FIG. 7 is an explanatory diagram conceptually showing polygon replacement of particles.

【図８】グーローシェーディングの原理を説明するため
の線図FIG. 8 is a diagram for explaining the principle of Gouraud shading;

【図９】ポリゴン色の加算処理を概念的に示す説明図FIG. 9 is an explanatory diagram conceptually showing a process of adding polygon colors.

【図１０】平滑化処理の原理を示す説明図FIG. 10 is an explanatory diagram showing the principle of a smoothing process.

【図１１】炎画像作成装置の作用を示すフローチャートFIG. 11 is a flowchart showing the operation of the flame image creation device.

【図１２】炎画像作成装置で制作した１フレーム分の炎
画像の一例を示す説明図FIG. 12 is an explanatory diagram showing an example of a flame image for one frame produced by the flame image creation device.

【図１３】炎画像作成装置で制作した１フレーム分の炎
画像の他の一例を示す説明図FIG. 13 is an explanatory diagram showing another example of a flame image for one frame produced by the flame image creation device.

【図１４】炎画像作成装置で制作した１フレーム分の炎
画像の更に他の一例を示す説明図FIG. 14 is an explanatory diagram showing still another example of a flame image for one frame produced by the flame image creation device.

【図１５】画像制作対象の物体形状を概念的に示す説明
図FIG. 15 is an explanatory diagram conceptually showing an object shape to be image-produced;

【図１６】上記物体形状のポリゴン分割を概念的に示す
説明図FIG. 16 is an explanatory view conceptually showing polygon division of the object shape.

【図１７】炎粒子、壁、投影面の関係を示す説明図FIG. 17 is an explanatory diagram showing a relationship among a flame particle, a wall, and a projection surface.

【図１８】投影面の正規化と、分配係数の意味を概念的
に示す説明図FIG. 18 is an explanatory diagram conceptually showing the normalization of a projection plane and the meaning of a distribution coefficient.

【図１９】投影面上に投影された形状と炎粒子との関係
を示す説明図FIG. 19 is an explanatory diagram showing a relationship between a shape projected on a projection plane and flame particles.

【図２０】実施形態の作用を示すフローチャートFIG. 20 is a flowchart showing the operation of the embodiment;

【図２１】計算ステップ毎に算出した形状色を用いて制
作した経時的に変化する投影画像の一例を示す説明図FIG. 21 is an explanatory diagram illustrating an example of a projected image that changes over time and that is produced using a shape color calculated for each calculation step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１０…形状入力装置 １２…ライト、カメラ情報入力装置 １４…投影処理装置 １６…炎パラメータ指定装置 １８…炎画像制作装置 ２０…形状色算出装置 ２２…投影画像制作装置 Ｆ…炎光源 ｆ…炎粒子 Ｗ…壁 Ｓ…投影面 Ｗ′…投影された壁 Ｃ…立方体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Shape input device 12 ... Light and camera information input device 14 ... Projection processing device 16 ... Flame parameter designation device 18 ... Flame image production device 20 ... Shape color calculation device 22 ... Projection image production device F ... Flame light source f ... Flame particles W: Wall S: Projection surface W ': Projected wall C: Cube

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 明 東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号 大日本印刷株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Akira Sato 1-1-1 Ichigaya Kagacho, Shinjuku-ku, Tokyo Inside Dai Nippon Printing Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】位置及び光量の少なくとも一方が変化する
変動光源により物体形状の表面に映し出された陰影の色
を算出する変動光源による形状色算出装置であって、 ３次元座標データで記述された物体形状を入力すると共
に、該形状を複数のポリゴンに分割する手段と、 ３次元位置座標及び仮想エネルギの２つの情報を有する
１以上の粒子光源を設定し、これら２つの情報の少なく
とも一方を計算ステップ毎に変化させる手段と、 個々の粒子光源毎に、該粒子光源の位置を基準点として
正規化された計算用の投影面を発生させると共に、該投
影面に前記物体形状を投影する手段と、 前記投影面に対して、基準点からの垂線の交点を原点と
し、該原点から離れる程小さい値となる、前記粒子光源
からの放射エネルギの分配係数を、画素を単位として設
定する手段と、 前記物体形状の表面における受光エネルギを、前記ポリ
ゴンを単位として、各画素に設定された分配係数と、基
準点上の粒子光源の仮想エネルギとに基づいて計算する
手段と、 各ポリゴン毎に、計算された受光エネルギと、別途入力
される粒子光源の色及び物体形状の色とに基づいて形状
色を計算する手段と、を備えていることを特徴とする変
動光源による形状色算出装置。An apparatus for calculating a shape color by a fluctuating light source for calculating a color of a shadow projected on a surface of an object shape by a fluctuating light source in which at least one of a position and a light amount changes, the apparatus being described by three-dimensional coordinate data. Means for inputting an object shape and dividing the shape into a plurality of polygons; setting one or more particle light sources having two pieces of information of three-dimensional position coordinates and virtual energy; calculating at least one of these two pieces of information Means for changing for each step, for each particle light source, generating a projection plane for calculation normalized with the position of the particle light source as a reference point, and projecting the object shape on the projection plane The origin is defined by the intersection of a perpendicular line from a reference point with respect to the projection plane, and the smaller the distance from the origin, the smaller the distribution coefficient of the radiant energy from the particle light source. Means for setting, the light receiving energy on the surface of the object shape, the distribution coefficient set for each pixel in units of the polygon, and means for calculating based on the virtual energy of the particle light source on the reference point, Means for calculating a shape color based on the calculated received light energy, the color of the particle light source and the color of the object shape which are separately input for each polygon, Color calculation device. 【請求項２】請求項１において、 前記変動光源が、計算ステップ毎に所定の発生源から炎
の元になる複数の粒子光源を発生させて作成される仮想
的な炎光源であることを特徴とする変動光源による形状
色算出装置。2. The light source according to claim 1, wherein the variable light source is a virtual flame light source created by generating a plurality of particle light sources serving as a source of flame from a predetermined source at each calculation step. A shape color calculation device using a variable light source. 【請求項３】位置及び光量の少なくとも一方が変化する
変動光源により物体形状の表面に映し出された陰影の色
を算出する変動光源による形状色算出装置を含む画像制
作装置であって、 ３次元座標データで記述された物体形状を入力すると共
に、該形状を複数のポリゴンに分割する手段と、 ３次元位置座標及び仮想エネルギの２つの情報を有する
１以上の粒子光源を設定し、これら２つの情報の少なく
とも一方を計算ステップ毎に変化させる手段と、 個々
の粒子光源毎に、該粒子光源の位置を基準点として正規
化された計算用の投影面を発生させると共に、該投影面
に前記物体形状を投影する手段と、 前記投影面に対して、基準点からの垂線の交点を原点と
し、該原点から離れる程小さい値となる、前記粒子光源
からの放射エネルギの分配係数を、画素を単位として設
定する手段と、 前記物体形状の表面における受光エネルギを、前記ポリ
ゴンを単位として、各画素に設定された分配係数と、基
準点上の粒子光源の仮想エネルギとに基づいて計算する
手段と、 各ポリゴン毎に、計算された受光エネルギと、別途入力
される粒子光源の色及び物体形状の色とに基づいて形状
色を計算する手段と共に、 前記物体形状を２次元投影して投影画像を作成すると共
に、個々の粒子光源について計算された各ポリゴンの形
状色を、該投影画像の対応するポリゴンに付加し、変動
光源からの光が物体形状の表面に映し出された画像を制
作する手段を備えていることを特徴とする画像制作装
置。3. An image production apparatus including a shape color calculation device using a fluctuating light source for calculating a color of a shadow projected on a surface of an object shape by a fluctuating light source in which at least one of a position and a light amount changes, the three-dimensional coordinate system comprising: A means for inputting an object shape described by data, dividing the shape into a plurality of polygons, and setting one or more particle light sources having two pieces of information of three-dimensional position coordinates and virtual energy, and setting these two pieces of information Means for changing at least one of the following for each calculation step: for each particle light source, generate a projection plane for calculation normalized using the position of the particle light source as a reference point, and form the object shape on the projection plane Means for projecting, with respect to the projection plane, an intersection of a perpendicular line from a reference point as an origin, and a distribution value of the radiant energy from the particle light source which becomes smaller as the distance from the origin becomes smaller. Means for setting a coefficient in units of pixels; and a light receiving energy on the surface of the object shape based on a distribution coefficient set for each pixel in units of the polygon and a virtual energy of a particle light source on a reference point. Means for calculating the shape color based on the calculated received light energy, separately input color of the particle light source and the color of the object shape for each polygon, and two-dimensional projection of the object shape. The projection image is created by adding the shape color of each polygon calculated for each particle light source to the corresponding polygon of the projection image, and the light from the variable light source is projected on the surface of the object shape. An image production apparatus comprising: means for producing an image.