JP2000348196A - ３次元画像生成装置および環境マップの生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は３次元画像生成装置に関し、ミップ
マッピングの手法を併用した環境マッピングを実行する
ために必要な環境マップを効率的にキューブメモリに格
納することを目的とする。 【解決手段】 ２次元座標を指定することでメモリアド
レスの特定が可能なキューブメモリ１８を設ける。キュ
ーブメモリ１８に、縮尺１／２を公比とする環境マップ
２０，２０−１，２０−２，２０−３を含むミップマッ
プ構造の環境マップを記憶させる。環境マップ２０，２
０−１，２０−２，２０−３のそれぞれは、立方体の各
面に投影された６枚分の画像データを有する。６枚分の
画像データは縦横比１：２のメモリ領域の３／４を占め
るＬ字状に配置される。縮尺の小さな環境マップは、順
次、縮尺の大きな環境マップに占有されるＬ字状のメモ
リ領域の凹状角部に外接する縦横比１：２のメモリ領域
内に配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元画像生成装
置および環境マップの生成方法に係り、特に、ミップ
(MIP：Multum in Parvo）マッピングの手法を併用した
環境マッピングを実行する３次元画像生成装置、および
その処理に用いられる環境マップを生成する方法として
好適な環境マップの生成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、３次元画像の現実感を高める
手法の一つとして、物体の表面に周囲環境を映り込ませ
る環境マッピングが知られている。環境マッピングを用
いて３次元画像を生成する方法は、例えば、“Reflecti
on Vector Shading Hardware"(Douglas Voorhies and J
im Foran: SIGGRAPH 94 Conference Proceedings, P16
3)に開示されている。

【０００３】この手法によれば、環境マッピングは、所
定の立方体の各面に対応するメモリ領域を有する環境マ
ップを用いて実行される。以下、それら各面に対応する
メモリ領域を、便宜上「環境マップの各面」と称す。環
境マップの各面には、上述した立方体を取り巻く３次元
空間中の風景（無限遠の遠景を含む）を、その立方体の
中心に向けて各面に投影することで得られる画像のデー
タが記憶されている。

【０００４】環境マッピングの処理対象である物体（以
下、「被表示物体」と称す）は、仮想的に、環境マップ
に対応する立方体の中心に配置される。被表示物体は、
２次元的に配置された複数のピクセルを備える表示部に
２次元画像として表示される。環境マッピングの処理は
ピクセル単位で行われる。以下、処理中の一つのピクセ
ルを「着目ピクセル」と称し、また、ピクセルを「点」
とみなす。

【０００５】環境マッピングの処理では、上述した仮想
的な状況の下で、着目ピクセル毎に、その着目ピクセル
から被表示物体に向かう視線が設定され、その視線と被
示物体とが交わる点が反射点として定義される。被表示
物体の各点については予め法線ベクトルが定められてお
り、上記の如く反射点が設定されると、その点の法線ベ
クトルに基づいて、その反射点における視線の反射ベク
トルが求められる。

【０００６】視線の反射ベクトルは、反射点から着目ベ
クトルに向かう反射光を発生させる光と逆向きのベクト
ルである。従って、反射ベクトルの進行方向に存在する
風景の色を着目ピクセルの色に反映させれば、反射点に
風景が映し込まれているような表現を実現することがで
きる。環境マッピングの処理では、上記の如く求められ
た反射ベクトルと環境マップとの交点が参照点として決
定され、その参照点の画像データ（各色成分の輝度等）
が着目ピクセルの色に反映される。その結果、表示部に
は、周囲の環境を映す被表示物体が表示される。

【０００７】環境マッピングによって被表示物体に映し
込まれる風景の縮尺は物体表面の曲率などに応じて変化
する。ところで、環境マップに記憶されている風景の大
きさ、すなわち、被表示物体に映し込まれる風景の元と
なる絵（以下、「元絵」と称す）の大きさが一定である
と、風景を大きく表示する際には元絵上の多数の点がサ
ンプリングされ、風景を小さく表示する際には元絵上の
少数の点がサンプリングされる事態が生ずる。

【０００８】元絵のサンプリング結果に基づいて表示を
再生しようとする場合、元絵の中にサンプリング周波数
の１／２を越える周波数成分が含まれていると、エイリ
アシング（aliasing)、すなわち、再生画面上にチラツ
キ等の不具合を発生させる障害が発生する。従って、環
境マッピングによって表示すべき風景に対して元絵が大
き過ぎると、すなわち、元絵の解像度が高すぎると、サ
ンプリング密度が不適当に小さくなってエイリアシング
が起きることがある。

【０００９】従来より、上述したエイリアシングを防止
する手法としてミップマッピングが知られている。ミッ
プマッピングでは、同一の画像について予め準備された
大きさの異なる複数の元絵が用いられる。より具体的に
は、ミップマッピングでは、表示すべき画像のサイズに
応じて、複数の元絵の中から所定数の元絵（通常は２
枚）が選択され、それら所定数の元絵のそれぞれからサ
ンプリングされる画像データを補間処理することによ
り、各ピクセルの画像データが求められる。

【００１０】上述したミップマッピングによれば、元絵
に対するサンプリング密度が小さくなり過ぎるのを防止
することができる。このため、上記のミップマッピング
を併用して従来の環境マッピングを実行することによれ
ば、被表示物体上に映し込まれる風景の大きさに関わら
ず、エイリアシングの発生を有効に防止することができ
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来の環境マッピング
を実行するためには、立方体の各面に対応する６面分の
画像が必要である。従って、環境マッピングとミップマ
ッピングとを組み合わせて行うためには、６面分の画像
のそれぞれについて、大きさの異なる複数の元絵が必要
である。

【００１２】メモリ領域に生ずる無駄を排除するため、
それら複数の元絵は効率的にメモリ内に記憶されること
が望ましい。また、環境マップのデザインを容易にする
ためには、同じ縮尺で描かれた６枚の画像のデータが、
画像相互のつながりが感覚的に理解し易い配置で２次元
的に並んで記憶されていることが望ましい。更に、ミッ
プマッピングの実行を容易とするためには、縮尺の異な
る複数の画像上における同一点の対応が、複雑な座標変
換を行うことなく容易にとれるべきである。

【００１３】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたもので、環境マッピングとミップマッピン
グとを併せて実行するために必要な環境マップを、上述
した要求を満たす状態で記憶する３次元画像生成装置を
提供することを第１の目的とする。

【００１４】また、本発明は、上述した要求を満たす状
態で記憶される環境マップを生成することのできる環境
マップの生成方法を提供することを第２の目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため、請求項１記載の発明は、被表示物体の表面にそ
の周囲の風景を映し込む環境マッピングを行う３次元画
像生成装置であって、２次元座標を指定することでメモ
リアドレスの特定が可能な２次元メモリとして使用でき
るメモリを備え、前記メモリは、縮尺が公比１／２の等
比数列を成す複数の環境マップを含むミップマップ構造
の環境マップを格納し、前記複数の環境マップのそれぞ
れは、立方体の各面に投影された６枚の画像に対応する
画像データを有し、前記複数の環境マップのそれぞれが
有する６枚の画像の画像データは、縦横比１：２のメモ
リ領域の３／４を占めるＬ字状に配置された状態で前記
メモリに記憶され、かつ、前記ミップマップ構造の環境
マップは、縮尺の小さな環境マップが、順次、縮尺の大
きな環境マップに占有されるＬ字状のメモリ領域の凹状
角部に外接する縦横比１：２のメモリ領域内に配置され
るように、前記メモリに記憶される構成を有している。

【００１６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の３次元画像生成装置であって、前記複数の環境マッ
プのそれぞれが有する６枚分の画像データの配置は、全
ての環境マップについて統一されており、前記複数の環
境マップのうち、縮尺の小さい環境マップは、縮尺の大
きな環境マップに占有されるメモリ領域より、前記メモ
リの原点（０，０）側のメモリ領域に格納されるように
構成されている。

【００１７】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは２記載の３次元画像生成装置であって、前記複数の
環境マップのそれぞれが有する６枚の画像の画像データ
は、前記立方体の６面のうち５面の画像の連続性が維持
される状態で前記メモリに記憶されるように構成されて
いる。

【００１８】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至３の何れか１項記載の３次元画像生成装置であって、
前記複数の環境マップのそれぞれが有する６枚の画像の
画像データは、前記立方体に投影される画像のうち、前
記被表示物体との関係で手前、奥、右および左に位置す
る４枚の画像の連続性が維持される状態で前記メモリに
記憶されるように構成されている。

【００１９】請求項５記載の発明は、上記第２の目的を
達成するため、３次元画像の生成過程で、被表示物体の
表面にその周囲の風景を映し込む環境マッピングを行う
際に参照される環境マップの生成方法であって、立方体
の各面に投影された６枚の画像に対応する画像データを
作成するステップと、前記６枚の画像データに基づい
て、縮尺１／２を公比とする複数の環境マップを含むミ
ップマップ構造の環境マップを作成するステップと、２
次元座標を指定することでメモリアドレスの特定が可能
であり、かつ、立方体表面に対応付けられたメモリ領域
を有するメモリに、前記ミップマップ構造の環境マップ
を記憶させるステップとを備え、前記複数の環境マップ
のそれぞれが有する６枚の画像の画像データは、縦横比
１：２のメモリ領域の３／４を占めるＬ字状に配置され
た状態で前記メモリに記憶され、かつ、前記ミップマッ
プ構造の環境マップは、縮尺の小さな環境マップが、順
次、縮尺の大きな環境マップに占有されるＬ字状のメモ
リ領域の凹状角部に外接する縦横比１：２のメモリ領域
内に配置されるように、前記メモリに記憶される構成を
有している。

【００２０】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の環境マップの生成方法であって、前記複数の環境マ
ップのそれぞれが有する６枚分の画像データの配置は、
全ての環境マップについて統一されており、前記複数の
環境マップのうち、縮尺の小さい環境マップは、縮尺の
大きな環境マップに占有されるメモリ領域より、前記メ
モリの原点（０，０）側のメモリ領域に格納されてるよ
うに構成されている。

【００２１】また、請求項７記載の発明は、請求項５ま
たは６記載の環境マップの生成方法であって、前記複数
の環境マップのそれぞれが有する６枚の画像の画像デー
タは、前記立方体の６面のうち５面の画像の連続性が維
持される状態で前記メモリに記憶されるように構成され
ている。

【００２２】また、請求項８記載の発明は、請求項５乃
至７の何れか１項記載の環境マップの生成方法であっ
て、前記複数の環境マップのそれぞれが有する６枚の画
像の画像データは、前記立方体に投影される画像のう
ち、前記被表示物体との関係で手前、奥、右および左に
位置する４枚の画像の連続性が維持される状態で前記メ
モリに記憶されるように構成されている。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、図１乃至図５を参照して、
本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明
の実施の形態１の３次元画像生成装置のブロック図を示
す。図１に示す如く、本実施形態の３次元画像生成装置
は、ジオメトリ部１０、レンダリング部１２、メモリ部
１４および表示部１６を備えている。

【００２４】ジオメトリ部１０は、表示すべき３次元画
像のデータを生成する処理や、生成した３次元画像のデ
ータを２次元のデータに変換して出力する処理等を実行
する部分である。

【００２５】レンダリング部１２は、３次元画像を表示
部１６に描画するために必要な種々の処理を実行する部
分である。レンダリング部１２における処理は、ジオメ
トリ部１０から供給されるデータや、メモリ部１６に格
納されている各種のデータ等に基づいて実行される。

【００２６】メモリ部１４は、レンダリング部１２の処
理の実行に必要な情報を記憶しておくための領域であ
る。本実施形態において、メモリ部１４には、３次元画
像を構成するポリゴンの奥行き情報を記憶するＺバッフ
ァ（図示せず）や、３次元画像に用いられるテクスチャ
に関するデータを記憶するテクスチャメモリ（図示せ
ず）と共に、環境マッピングの処理に必要な環境マップ
を格納するキューブメモリ１８が含まれている。尚、本
実施形態においては、キューブメモリ１８が前記請求項
１記載の「メモリ」に相当している。

【００２７】表示部１６は、２次元的に配置された複数
のピクセルのそれぞれを適当に発色させることによりに
３次元画像を表示する部分である。本実施形態におい
て、表示部１６は、レンダリング部１２からピクセル毎
の描画データが供給されることにより３次元画像を表示
する。

【００２８】本実施形態の３次元画像装置は、レンダリ
ング部１６において、環境マッピング、すなわち、３次
元画像を構成する被表示物体の表面に周囲環境を映り込
ませる処理を実行する。図２は、環境マッピングの内容
を説明するための概念図を示す。環境マッピングは、図
２に示す環境マップ２０を用いて行われる。環境マップ
２０は、キューブメモリ１８に格納されており、所定の
３次元空間中に仮定される所定の立方体の各面に対応す
るメモリ領域を備えている。以下、それら各面に対応す
るメモリ領域を、便宜上「環境マップ２０の各面」と称
す。

【００２９】環境マップ２０の各面には、上述した立方
体を取り巻く３次元空間中の風景（無限遠の遠景を含
む）に関する画像データが、より具体的には、その風景
を立方体の中心に向けて立方体の各面に投影することで
得られる画像のデータが記憶されている。尚、画像デー
タには、例えば、立方体上の各点における各色成分
（Ｒ，Ｇ，Ｂ等）の輝度や、各点の不透明度を表すオパ
シティ等が記憶されている。

【００３０】環境マッピングの処理において、周囲の風
景の映し込みの対象とされる物体（以下、「被表示物体
２２」と称す）は、環境マップ２０に対応する立方体の
中心に配置される。説明の便宜上、図２では被表示物体
２２を大きく表しているが、環境マッピングの処理にお
いて、被表示物体２２は無限小であり、その表面上の全
ての点が立方体の中心点に集約されているものとして扱
われる。

【００３１】被表示物体２２は、２次元的に配置された
複数のピクセルを備える表示部１６に表示される。以
下、被表示物体２２の各点に対応するピクセルを「着目
ピクセル」と称し、また、ピクセルを点とみなす。環境
マッピングの処理では、着目ピクセル毎に被表示物体２
２に向かう視線２４が設定され、更に、視線２４と被表
示物体２２とが交わる点が反射点２６として定義され
る。

【００３２】被表示物体２２については、その表面上の
各点について予め法線ベクトル（図示せず）が定められ
ている。環境マッピングの処理では、上記の如く設定さ
れた反射点２６について、その点の法線ベクトルに基づ
いて視線２４の反射ベクトル２８が求められる。反射ベ
クトル２８は、反射点２６から着目ベクトルに向かう反
射光を発生させる光と逆向きのベクトルである。従っ
て、反射ベクトル２８の進行方向に存在する風景の色を
着目ピクセルの色に反映させれば、反射点２６に風景が
映し込まれているような表現を実現することができる。

【００３３】環境マッピングの処理では、上記の如く求
められた反射ベクトル２８と環境マップ２０との交点が
参照点３０として決定され、その参照点３０に関するデ
ータを用いて個々の着目ピクセルに反映させる画像デー
タが算出される。その結果、表示部１６には、周囲の環
境を映す被表示物体２２が表示される。

【００３４】本実施形態の３次元画像生成装置は、レン
ダリング部１２において、上述した環境マッピングと併
せてミップマッピングの処理を実行する。図３は、ミッ
プマッピングの内容を説明するための概念図を示す。よ
り具体的には、図３（Ａ）はミップマッピングの際に参
照される縮尺１の元絵（面０）を、図３（Ｂ）は面０と
同じ画像が縮尺１／２で描かれた元絵（面１）を、図３
（Ｃ）は面０と同じ画像が縮尺１／４で描かれた元絵
（面２）を、また、図３（Ｄ）は面０と同じ画像が縮尺
１／８で描かれた元絵（面３）をそれぞれ示す。

【００３５】ミップマッピングは、図３（Ａ）乃至図３
（Ｄ）に示すような複数の元絵、すなわち、同じ画像を
異なる縮尺で表した複数の元絵を使用して行われる。す
なわち、ミップマッピングの処理では、上述した複数の
元絵の中から、表示すべき画像と縮尺の近似する所定数
（例えば２枚）の元絵が選択され、それらの元絵からサ
ンプリングされた画像データを用いた補間処理が実行さ
れることにより各ピクセルの画像データが算出される。
縮尺の異なる元絵の数は、等比数列的に縮尺を変化させ
ることにより所望の数だけ設けることができる。以下、
縮尺の異なるそれら一連の元絵を「ミップマップ」と、
また、縮尺の異なる一連の元絵を組み合わせた構造を
「ミップマップ構造」と称す。

【００３６】本実施形態において、ミップマップは、環
境マップ２０に対応する立方体の各面に投影された６枚
の風景画像のそれぞれについて準備されている。換言す
ると、本実施形態において、キューブメモリ１８には、
縮尺の異なる複数の環境マップが、上述したミップマッ
プ構造で記憶されている。以下、「環境マップ２０」
は、図３（Ａ）に示す“面０”に対応する環境マップ、
すなわち、縮尺１／１の環境マップを指すものとする。
また、“面１”以降に対応する縮尺１／２以下の環境マ
ップを特に指定する必要がある場合は、その環境マップ
を「環境マップ２０−ｎ」（ｎは整数）と記す。

【００３７】レンダリング部１２は、図１に示す如く、
キューブアドレス生成部３２、環境ジェネレータ３４、
および色演算部３６を備えている。キューブアドレス生
成部３２では、以下の処理が実行される。 （１）上述した手法で着目ピクセル毎に視線２４および
反射ベクトル２８を生成し、縮尺１／１の環境マップ２
０上で参照点３０を決定する処理。 （２）表示すべき画像の大きさに応じて参照すべき２枚
の環境マップ２０−ｎを選択する処理。 （３）選択された環境マップ２０−ｎ上で参照点３０に
対応する点を求め、それらの点に対応するキューブメモ
リ１８上でのアドレス（以下、「キューブアドレス」と
称す）を出力する処理。

【００３８】キューブアドレス生成部３２から出力され
るキューブアドレスは環境ジェネレータ３４に供給され
る。環境ジェネレータ３４では、以下の処理が実行され
る。 （１）キューブメモリ１８にアクセスして、キューブア
ドレスに対応する画像データを読み出す処理。 （２）キューブメモリ１８から読み出した画像データを
用いて適当な補間処理を行うことで、表示すべき画像の
大きさに適合する画像データを求める処理。

【００３９】環境ジェネレータ３４で求められた画像デ
ータは色演算部３６に供給される。色演算部３６は、レ
ンダリング部１２の他の部分で演算された画像データ
に、環境ジェネレータ３４で求められた画像データを反
映させることにより、着目ピクセルで発色させるべき色
に関するデータを演算する。色演算部３６で生成された
データは表示部１６に供給される。その結果、風景が映
し込まれた被表示物体２２が表示部１６に表示される。

【００４０】上述の如く、レンダリング部１２は、キュ
ーブメモリ１８に記憶されているミップマップ構造の環
境マップを用いて、ミップマッピングと環境マッピング
とを組み合わせて着目ピクセルに反映させるべき画像デ
ータを求める。ミップマッピングによれば、表示すべき
風景の大きさに応じて元絵に対するサンプリング密度が
大きく変化するのを防止して、小さな画像でエイリアシ
ングが生ずるのを防止することができる。従って、本実
施形態の３次元画像生成装置によれば、被表示物体２２
の表面に精細な風景を任意の大きさで映し込ませること
ができる。

【００４１】本実施形態の３次元生成装置において、キ
ューブメモリ１８の内部、そのインターフェースの内
部、或いは環境ジェネレータ３４の内部には、２次元デ
ータ（ｘ、ｙ）をキューブメモリ１８のメモリアドレス
に変換する変換部が含まれている。従って、本実施形態
において、キューブメモリ１８は、２次元座標を指定す
ることでメモリ領域が特定できるメモリ（以下、「２次
元メモリ」と称す）として使用することができる。

【００４２】本実施形態の３次元生成装置は、上記の如
く２次元メモリとして扱うことのできるキューブメモリ
１８の内部に、以下に説明する状態でミップマップ構造
の環境マップが格納されている点に特徴を有している。
以下、図４および図５を参照して、本実施形態の特徴部
について説明する。

【００４３】図４（Ａ）は、環境マップ２０に対応する
立方体の展開図の１例を示す。環境マップ２０には、上
記の如く６面分の風景画像が記憶されている。図４
（Ａ）において、“上”、“下”、“左”、“右”、
“手前”、“奥”は、それぞれ、スクリーンの観察者に
とっての方向を示す。但し、表裏の関係は被表示物体か
ら見た向きとなっている。このため、図４上では左右が
逆転している。６枚の風景画像のデータは、それらの画
像が投影された各面を例えば図４（Ａ）のように展開す
ることで、互いの画像の連続性を最大限維持したまま２
次元のデータ領域に格納することが可能となる。

【００４４】従って、キューブメモリ１８に、図４
（Ａ）に示す展開図と同じ２次元形状のメモリ領域を確
保して、そのメモリ領域に展開図と同じ配列で画像デー
タを格納すれば、各面の画像相互の連続性を最大限に維
持した状態で、環境マップ２０の画像データをキューブ
メモリ１８に納めることができる。しかしながら、図４
（Ａ）に示す展開図の配置をそのままキューブメモリ１
８に反映させると、キューブメモリ１８中に無駄な領域
が発生し易い。

【００４５】このため、本実施形態においては、図４
（Ｂ）に示す如く、“下”の画像データを、“上”と
“左”の双方に接する位置に移動させた状態で、環境マ
ップ２０の画像データをキューブメモリ１８に格納して
いる。環境マップ２０の画像データをこのように配置す
ることによれば、５枚の風景画像の連続性を維持したま
ま、キューブメモリ１８に効率的にデータを格納するこ
とが可能となる。

【００４６】図５は、本実施形態において用いられるキ
ューブメモリ１４のメモリ領域を表す概念図である。本
実施形態において、キューブメモリ１４には、縦横比が
１：２であり、かつ、環境マップ２０の総面積に対して
４／３の面積を有するメモリ領域が与えられている。図
５に示す如く、環境マップ２０のデータは、キューブメ
モリ１４の原点（０，０）付近が未使用領域となるよう
に、キューブメモリ１４に格納される。

【００４７】環境マップ２０が上記の如くキューブメモ
リ１４に格納されると、キューブメモリ１４の原点
（０，０）付近には、環境マップ２０によって使用され
ない領域が、環境マップ２０によって使用される領域の
１／３だけ残存する。本実施形態において、その未使用
領域には、環境マップ２０と同様に図４（Ｂ）に示す状
態に配置された環境マップ２０−１のデータが格納され
ている。縮尺が１／２である環境マップ２０−１の総面
積は、縮尺が１／１である環境マップ２０の総面積の１
／４であるため、環境マップ２０−１は上述した未使用
領域内に納めることができる。

【００４８】同様に、環境マップ２０−２は、環境マッ
プ２０−１によって使用されない領域内に、また、環境
マップ２０−３は、環境マップ２０−２によって使用さ
れない領域内に順次配置される。このように、本実施形
態で用いられるキューブメモリ１８の内部には、ミップ
マップ構造を有する環境マップのデータが、順次無駄な
メモリ領域を発生させることなく、環境マップ２０の総
面積に対して４／３の面積を有するメモリ領域の中に効
率的に格納されている。

【００４９】上述の如く、キューブメモリ１８に格納さ
れている個々の環境マップ２０，２０−１，２０−２，
・・は、６枚の風景画像のうち５枚の風景画像の連続性
が保たれた状態で記憶されている。特に、本実施形態に
おいては、被表示物体２２の側面を取り巻く手前、奥、
左および右の画像の連続性が維持されている。被表示物
体２２を取り巻く風景は、個々の風景画像の連続性が維
持されているほど感覚的に理解し易い。特に、横方向に
連続すべき手前、奥、左および右の画像の連続性が保た
れていると、その風景を感覚的に理解することが容易で
ある。環境マッピングを利用するシステムは、環境マッ
ピングに用いられる風景が感覚的に理解し易いほど扱い
が容易となる。このため、本実施形態の３次元画像生成
装置によれば、扱いが容易となるという効果を得ること
ができる。

【００５０】また、本実施形態の３次元画像生成装置に
おいて、ミップマップ構造の環境マップは、縮尺が１／
２となる毎にデータ領域が原点（０，０）に近づくよう
にキューブメモリ１８に記憶されている。このようなデ
ータ構造によれば、環境マップ２０上に参照点２０を決
定した後、その参照点２０のｘ、ｙ座標値を共に１／２
とするだけで、環境マップ２０−１上の対応点の座標値
（ｘ／２、ｙ／２）を求めることが可能となる。

【００５１】更に、その参照点２０のｘ、ｙ座標値を１
／４、或いは１／８とするだけで、環境マップ２０−
２、または２０−３上の対応点の座標値（ｘ／４、ｙ／
２）、または（ｘ／８、ｙ／８）求めることが可能とな
る。このように、本実施形態において用いられる環境マ
ップのデータ構造によれば、ミップマッピングの処理の
過程で要求される座標変換を容易な処理により実現する
ことができる。従って、本実施形態の３次元画像生成装
置によれば、ミップマッピングの処理を容易に行うこと
ができる。

【００５２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、複数の環
境マップのそれぞれが備える６枚分の画像データは所定
のＬ字状に配列された状態でメモリに格納される。ま
た、それらの環境マップの画像データは、縮尺の小さな
環境マップの画像データが、順次、縮尺の大きな環境マ
ップに占有されるＬ字状のメモリ領域の凹状角部に外接
するようにメモリに格納される。このような構造によれ
ば、縮尺の異なる複数の環境マップを含むミップマップ
構造の環境マップを、効率的にメモリに格納することが
できる。従って、本発明によれば、３次元画像生成装置
の小型化および低価格化を図ることができる。

【００５３】請求項２記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップは、メ
モリに原点（０，０）付近のメモリ領域を占有しないよ
うに縦横被１：２のメモリ領域中に格納される。また、
本発明において、環境マップのそれぞれが格納されるメ
モリ領域は、その環境マップの縮尺が１／２となる毎に
原点（０，０）に近づく。この場合、所定の環境マップ
上の任意の点の座標を（ｘ、ｙ）とすると、その環境マ
ップの縮尺に対して１／２の縮尺を有する環境マップ上
で、その任意の点に対応する点の座標は（ｘ／２，ｙ／
２）となる。このため、本発明によれば、ミップマップ
構造の環境マップ上で相互に対応する点を、簡単な座標
変換を行うだけで容易に対応付けることができる。この
ため、本発明によれば、ミップマッピングと環境マッピ
ングとを組み合わせた処理を、簡単な処理により実現す
ることができる。

【００５４】請求項３記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップのそれ
ぞれが、５枚分の画像データの連続性を維持した状態で
メモリに格納されている。このような画像データの配置
によれば、環境マップに記憶されている画像を感覚的に
容易に理解することができる。このため、本発明によれ
ば、３次元画像生成装置の扱いを容易とすることができ
る。

【００５５】請求項４記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップのそれ
ぞれが、手前、奥、右および左に位置する４枚分の画像
データの連続性を維持した状態でメモリに格納されてい
る。このような画像データの配置によれば、環境マップ
に記憶されている画像を、感覚的に特に容易に理解する
ことが可能となる。このため、本発明によれば、３次元
画像生成装置の扱いを容易とすることができる。

【００５６】請求項５記載の発明によれば、複数の環境
マップのそれぞれが備える６枚分の画像データを、所定
のＬ字状に配列された状態で、効率的にメモリに格納す
ることができる。このため、本発明によれば、ミップマ
ッピングと環境マッピングとを組み合わせて行うための
環境マップを、少ないメモリ消費量で安価に製造するこ
とができる。

【００５７】請求項６記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップを、簡
単な座標変換で対応点の対応付けができる状態で効率良
くメモリに格納することができる。このため、本発明に
よれば、ミップマッピングと環境マッピングとを組み合
わせた処理を簡単な処理で実現するうえで好適な環境マ
ップを、容易に生成することができる。

【００５８】請求項７記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップのそれ
ぞれを、５枚分の画像データの連続性が維持されるよう
にメモリに格納することができる。このため、本発明に
よれば、感覚的に理解し易い状態で画像を記憶する環境
マップを生成することができる。

【００５９】請求項８記載の発明によれば、ミップマッ
プ構造の環境マップに含まれる複数の環境マップのそれ
ぞれを、手前、奥、右および左に位置する４枚分の画像
データの連続性が維持されるようにメモリに格納されて
いる。このため、本発明によれば、感覚的に特に理解し
易い状態で画像を記憶する環境マップを生成することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１の３次元画像生成装置
のブロック図である。

【図２】 図１に示す３次元画像生成装置において実行
される環境マッピングの内容を説明するための図であ
る。

【図３】 図１に示す３次元画像生成装置において実行
されるミップマッピングの内容を説明するための図であ
る。

【図４】 図１に示す３次元画像生成装置が備えるキュ
ーブメモリに記憶される画像データの配置を説明するた
めのずである。

【図５】 図１に示す３次元画像生成装置が備えるキュ
ーブメモリのメモリ領域を概念的に表す図である。

【符号の説明】

１０ ジオメトリ部 １２ レンダリング部 １４ メモリ部 １６ 表示部 １８ キューブメモリ ２０，２０−１，２０−２，２０−３ 環境マップ ２２ 被表示物体 ２４ 視線 ２６ 反射点 ２８ 視線の反射ベクトル ３０ 参照点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5B047 AA30 EB15 5B080 CA09 GA22 5C061 AA21 AB12 AB17 5C082 BA12 BA34 BA46 BB15 CA32 CA55 CB01 DA53 MM04 MM07 MM10

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被表示物体の表面にその周囲の風景を映
   し込む環境マッピングを行う３次元画像生成装置であっ
   て、 ２次元座標を指定することでメモリアドレスの特定が可
   能な２次元メモリとして使用することができ、かつ、立
   方体の表面に対応付けられたメモリ領域を有するメモリ
   を備え、 前記メモリは、縮尺が公比１／２の等比数列を成す複数
   の環境マップを含むミップマップ構造の環境マップを格
   納し、 前記複数の環境マップのそれぞれは、立方体の各面に投
   影された６枚の画像に対応する画像データを有し、 前記複数の環境マップのそれぞれが有する６枚の画像の
   画像データは、縦横比１：２のメモリ領域の３／４を占
   めるＬ字状に配置された状態で前記メモリに記憶され、
   かつ、 前記ミップマップ構造の環境マップは、縮尺の小さな環
   境マップが、順次、縮尺の大きな環境マップに占有され
   るＬ字状のメモリ領域の凹状角部に外接する縦横比１：
   ２のメモリ領域内に配置されるように、前記メモリに記
   憶されていることを特徴とする３次元画像生成装置。
2. 【請求項２】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚分の画像データの配置は、全ての環境マップにつ
   いて統一されており、 前記複数の環境マップのうち、縮尺の小さい環境マップ
   は、縮尺の大きな環境マップに占有されるメモリ領域よ
   り、前記メモリの原点（０，０）側のメモリ領域に格納
   されていることを特徴とする請求項１記載の３次元画像
   生成装置。
3. 【請求項３】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚の画像の画像データは、前記立方体の６面のうち
   ５面の画像の連続性が維持される状態で前記メモリに記
   憶されていることを特徴とする請求項１または２記載の
   ３次元画像生成装置。
4. 【請求項４】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚の画像の画像データは、前記立方体に投影される
   画像のうち、前記被表示物体との関係で手前、奥、右お
   よび左に位置する４枚の画像の連続性が維持される状態
   で前記メモリに記憶されていることを特徴とする請求項
   １乃至３の何れか１項記載の３次元画像生成装置。
5. 【請求項５】 ３次元画像の生成過程で、被表示物体の
   表面にその周囲の風景を映し込む環境マッピングを行う
   際に参照される環境マップの生成方法であって、 立方体の各面に投影された６枚の画像に対応する画像デ
   ータを作成するステップと、 前記６枚の画像データに基づいて、縮尺が公比１／２の
   等比数列を成す複数の環境マップを含むミップマップ構
   造の環境マップを作成するステップと、 ２次元座標を指定することでメモリアドレスの特定が可
   能であり、かつ、立方体表面に対応付けられたメモリ領
   域を有するメモリに、前記ミップマップ構造の環境マッ
   プを記憶させるステップとを備え、 前記複数の環境マップのそれぞれが有する６枚の画像の
   画像データは、縦横比１：２のメモリ領域の３／４を占
   めるＬ字状に配置された状態で前記メモリに記憶され、
   かつ、 前記ミップマップ構造の環境マップは、縮尺の小さな環
   境マップが、順次、縮尺の大きな環境マップに占有され
   るＬ字状のメモリ領域の凹状角部に外接する縦横比１：
   ２のメモリ領域内に配置されるように、前記メモリに記
   憶されていることを特徴とする環境マップの生成方法。
6. 【請求項６】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚分の画像データの配置は、全ての環境マップにつ
   いて統一されており、 前記複数の環境マップのうち、縮尺の小さい環境マップ
   は、縮尺の大きな環境マップに占有されるメモリ領域よ
   り、前記メモリの原点（０，０）側のメモリ領域に格納
   されていることを特徴とする請求項５記載の環境マップ
   の生成方法。
7. 【請求項７】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚の画像の画像データは、前記立方体の６面のうち
   ５面の画像の連続性が維持される状態で前記メモリに記
   憶されていることを特徴とする請求項５または６記載の
   環境マップの生成方法。
8. 【請求項８】 前記複数の環境マップのそれぞれが有す
   る６枚の画像の画像データは、前記立方体に投影される
   画像のうち、前記被表示物体との関係で手前、奥、右お
   よび左に位置する４枚の画像の連続性が維持される状態
   で前記メモリに記憶されていることを特徴とする請求項
   ５乃至７の何れか１項記載の環境マップの生成方法。