JPH06176168A - コンピュータ・グラフィックス制作装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＣＧ画像制作において、隣接面に連続した模
様がマッピングされた物体の２次元投影画像を容易に制
作することを可能とする。 【構成】 形状入力装置１０から、複数のポリゴンで構
成される物体の形状を、各頂点の座標値とポリゴンを定
義する頂点の並びで表現した形状データを展開図発生装
置１２に入力し、該装置１２で、上記データに基づき物
体形状を構成するポリゴンを全て展開した展開図を作成
し、投影画像制作装置１８において、該展開図にテクス
チャ画像入力装置１４から入力されるテクスチャ画像を
重ねてマッピングを施し、その際に展開図として頂点座
標に与えられたテクスチャ座標値を基に、投影画像生成
時にテクスチャマッピングを施すと共に、形状位置・ラ
イト・カメラ情報入力装置１６からの入力情報に基づい
て形状の位置を指定し、ライト位置、カメラ位置等を指
定して２次元投影画像を制作する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ・グラフ
ィックス制作装置、特に、物体表面の隣接する面に連続
模様がマッピングされた投影画像を制作する際に適用し
て好適な、コンピュータ・グラフィックス制作装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】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静止画番組などの制作において、
物体の表面（立体形状）に、例えば壁紙や建材柄等の連
続模様を貼り付けた画像を制作する際に、その物体表面
を構成する隣接面に連続した模様（柄）を表現したい場
合がある。

【０００３】このように、ＣＧにおいて、物体表面の隣
接面に連続した模様を表現するには、通常、該物体表面
に対応する立体形状の隣接面に対して連続的なテクスチ
ャマッピングを施す必要がある。この場合、３次元座標
（x ，y ，z ）で表わされる立体形状の各頂点の座標値
を、壁紙等のテクスチャの位置を記述する２次元のテク
スチャ座標（u 、v ）に対応付けることが行われる。

【０００４】従来、上記のように、xyz 座標で記述され
た物体の形状をuv平面上に展開し、その３次元形状の各
頂点の座標値を、uv座標値に対応付ける作業をオペレー
タが１点ずつ計算しながら手入力していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように、３次元座標で記述された物体形状の各頂点位置
を２次元のテクスチャ座標に対応付ける作業を１点ずつ
行うことは、作業負荷が非常に大きく、特に複雑な形状
に対する連続性を考慮したマッピング計算は、極めて困
難であるという問題がある。

【０００６】又、物体表面にテクスチャマッピングを行
った後に、そのマッピング状態を変更する必要がある場
合には、再び同一の計算等の作業を行わなければならな
いため、簡単にマッピング状態を変更することができな
いという問題がある。

【０００７】本発明は、前記従来の問題点を解決するべ
く成されたもので、コンピュータ・グラフィックスによ
る画像制作において、隣接した面に連続模様がマッピン
グされた物体の２次元投影画像を容易に制作することが
できる、コンピュータ・グラフィックス制作装置を提供
することを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面にテクス
チャマッピングが施された物体の２次元投影画像を制作
するコンピュータ・グラフィックス制作装置において、
物体表面の３次元形状を構成する複数のポリゴンを展開
して得られる展開図を出力する展開図出力手段と、該展
開図出力手段から入力された展開図にマッピング用のテ
クスチャ画像を重ね合せ、マッピングされた展開図を基
に投影画像を制作する画像制作手段と、を備えた構成と
することにより、前記課題を達成したものである。

【０００９】本発明は、又、コンピュータ・グラフィッ
クス制作装置において、前記展開図出力手段が、物体表
面の３次元形状の頂点を記述する３次元座標系の位置座
標で規定されるポリゴンを、該位置座標を用いてテクス
チャマッピング用の２次元座標系に展開し、該２次元座
標系に展開された展開済ポリゴンと辺を共有する被展開
ポリゴンを選択し、該被展開ポリゴンが、展開済ポリゴ
ンと３次元座標系において共有する辺の２端点Ｐ１、Ｐ
２から展開対象頂点Ｐt までの距離d １、d ２をそれぞ
れ算出し、２次元座標系において、２端点Ｐ１、Ｐ２か
らそれぞれd １、d ２の距離に相当する位置にある２つ
の候補点Ｐa 、Ｐb の座標値を算出し、候補点Ｐa 、Ｐ
b のうち、共有する上記辺を基準にして、展開済ポリゴ
ンと反対側に位置する点を選択し、その点の座標値を展
開対象頂点Ｐt の２次元座標値とする操作を順次実行
し、３次元形状を構成するポリゴンを自動的に展開する
機能を有した構成とすることにより、同様に前記課題を
達成したものである。

【００１０】

【作用】本発明においては、物体の表面にテクスチャマ
ッピングが施された２次元投影画像を制作する際に、物
体形状の展開図を使用するようにしたので、該展開図に
おける物体形状の各頂点に対して、それぞれに対応する
テクスチャ座標値（u ，v ）を割り当てることにより、
展開図に従った連続的なテクスチャマッピングを行うこ
とが可能となり、例えば隣接する２つの面に連続した模
様を貼り込む等の任意のテクスチャマッピングを容易に
行うことが可能となる。

【００１１】従って、上記のように展開図として頂点座
標に与えられたテクスチャ座標値を基に、投影画像生成
時にテクスチャマッピングを施すと共に、常法に従って
投影画像を制作することにより、所望の隣接面に連続し
た模様が貼付された物体の２次元投影画像を容易に制作
することが可能となる。

【００１２】又、テクスャマッピングの状態を変更する
場合には、テクスチャ座標上に展開した展開図と、該展
開図に重ねたテクスチャ画像との相対的な位置関係又は
大きさ等を変更することにより、容易にマッピング状態
を変更することができる。

【００１３】又、本発明において、３次元の物体形状を
構成する複数のポリゴンをテクスチャマッピング用のuv
座標系に自動的に展開する機能を備えている場合には、
オペレータが逐一展開図の座標計算とその計算結果の座
標入力を行う必要がなくなり、テクスチャマッピングが
施された投影画像を制作するコンピュータ・グラフィッ
クス制作作業の負荷を大幅に低減することが可能とな
る。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳
細に説明する。

【００１５】図１は、本発明に係る一実施例のコンピュ
ータ・グラフィックス制作装置を概念的に示したブロッ
ク図である。

【００１６】本実施例のコンピュータ・グラフィックス
制作装置は、物体の形状に関するデータを入力する形状
入力装置１０と、該形状入力装置１０から入力された物
体形状に関するデータに基づいて、物体の３次元形状を
２次元のテクスチャ座標系に展開し、その展開図を自動
的に発生する展開図発生装置１２と、マッピング用のテ
クスチャ画像を入力するテクスチャ画像入力装置１４
と、物体形状の位置、ライト及びカメラ等に関する情報
を入力する形状位置・ライト・カメラ情報入力装置１６
と、上記展開図発生装置１２から入力される展開図とし
て頂点座標に与えられたテクスチャ座標値を基に、投影
画像生成時にテクスチャマッピングを施すと共に、上記
形状位置・ライト・カメラ情報入力装置１６から入力さ
れる形状位置情報に基づいてマッピングされた立体形状
の位置を特定し、ライト情報及びカメラ情報に基づいて
マッピングされた立体形状の２次元投影画像を作成する
投影画像制作装置１８とを備えている。

【００１７】本実施例のコンピュータ・グラフィックス
制作装置について詳述すると、形状入力装置１０は、複
数のポリゴンで構成される物体の形状を、各頂点の座標
値と、ポリゴンを定義する頂点の並び（列）とで入力す
る機能を備えている。

【００１８】具体的には、物体形状の各頂点は、xyz 座
標を用いて、例えばＰ１（x １，y１，z １）、Ｐ２（x
２，y ２，z ２）、・・・の如く定義し、ポリゴン
は、xyz 座標値で特定された各頂点Ｐ１、Ｐ２・・・を
用いてＳ１（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）、Ｓ２（Ｐ５，
Ｐ６，Ｐ２）・・・の如く定義する。なお、物体が後述
する立方体の場合は、全て四角形の面で構成されている
ため、ポリゴンは全て４つの頂点で定義されることにな
る。

【００１９】展開図発生装置１２は、形状入力装置１０
より物体の形状を、該形状を記述する上記の各頂点の座
標値と頂点列とで読み込み、その情報に基づいて自動的
にその形状の展開図を発生させると共に、テクスチャ座
標値としてその形状を登録する機能を有している。

【００２０】この装置１２では、展開図が物体の形状デ
ータとして登録される。この展開図の登録に用いられる
形状データは、各頂点を定義する空間座標（x ，y ，z
）の値と、空間座標値それぞれに対応するテクスチャ
座標（u ，v ）の値の組合せ、及び、ポリゴンを定義す
る頂点の並び（頂点列）と各ポリゴンの親子関係を示す
親ポリゴンＩＤとの組合せで構成されている。この頂点
の定義例と、ポリゴンの定義例を次に示す。

【００２１】〔頂点定義例〕 Ｐ１（x １，y １，z １）（u １，v １） Ｐ２（x ２，y ２，z ２）（u ２，v ２） 〔ポリゴン定義例〕 Ｓ１（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）（ルート） Ｓ２（Ｐ５，Ｐ６，Ｐ２）（Ｓ１）

【００２２】上記ポリゴン定義例では、（ルート）はポ
リゴンＳ１がルートポリゴンであることを示し、（Ｓ
１）は親ポリゴンＩＤを示している。この親ポリゴンＩ
Ｄは、ポリゴンＳ１が、ポリゴンＳ２の親ポリゴン、即
ちポリゴンＳ２はポリゴンＳ１の子ポリゴンであること
を表わしている。

【００２３】テクスチャ画像入力装置１４は、物体の表
面にテクスチャマッピングを施すために用いるテクスチ
ャ画像を投影画像制作装置１８へ入力する機能を有して
いる。

【００２４】形状位置・ライト・カメラ情報入力装置
（以下、単に情報入力装置ともいう）１６は、投影画像
を制作する際に、形状入力装置１０で入力した物体を配
置する配置位置、ライト位置等のライト情報及びカメラ
位置等のカメラ情報を投影画像制作装置１８へ入力する
機能を有している。

【００２５】投影画像制作装置１８は、展開図発生装置
１２、テクスチャ画像入力装置１４、情報入力装置１６
からそれぞれデータを読み込み、そのデータに基づいて
目的の物体の２次元投影画像を制作する機能を有してい
る。

【００２６】次に、本実施例の作用を説明する。

【００２７】図２〜図４は、展開図発生装置１２で展開
図を自動的に発生する方法の一例を示したフローチャー
トである。ここでは、この展開図の自動発生方法につい
て図５に示した立方体を展開する場合を例に詳細に説明
する。

【００２８】まず、形状入力装置１０から前述した各頂
点Ｐ１、Ｐ２・・・に関する３次元座標値と、各ポリゴ
ンを定義する頂点列Ｓ１（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）等
のリストが展開図発生装置１２に入力される（ステップ
１１０）。

【００２９】展開図発生装置１２では、上記入力データ
に基づいて、展開の始点となるルートポリゴン（図５で
はＳ１）を選択し（ステップ１１２）、該ルートポリゴ
ンＳ１を、図６に示すように、テクスチャ座標系を表現
するuv平面上に展開する（ステップ１１４）。このルー
トポリゴンの展開は、ポリゴン形状と大きさが保たれて
いれば、uv平面上の任意の位置及び向きに行ってよい。

【００３０】次いで、ステップ１１６で、展開済みの上
記ルートポリゴンと辺を共有している未展開のポリゴン
があるか否かを判断し、Ｎo の場合はステップ１１２に
戻って新たなルートポリゴンを選択し、Ｙesの場合は、
図７に示すように、次に展開する被展開ポリゴンＳ２を
選択する（ステップ１１８）。

【００３１】選択した上記ポリゴンＳ２を前記図６に示
したuv平面上に展開する操作は、以下のようにして行
う。先ず、図８に示すように、展開しようとするＳ２の
頂点のうち、Ｓ１と共有されていない１つの頂点Ｐd を
選択し（ステップ１２０）、xyz 空間のワールド座標系
で、共有辺の両端に位置する頂点Ｐ１及びＰ２と、その
被展開頂点Ｐd の間の距離 d1 及び d２をそれぞれ算出
する（ステップ１２２）。

【００３２】次いで、算出したワールド座標（xyz ）系
における上記距離 d１、 d２を用いて、図９に示すよう
に、uv空間のテクスチャ座標系で、頂点Ｐ１から距離 d
1 、頂点Ｐ２から距離 d２に相当する位置（便宜上、xy
z 座標系と同一の記号で示す）にある２つの点Ｐa 、Ｐ
b のテクスチャ座標値を算出し（ステップ１２４）、こ
の２つのテクスチャ座標値Ｐa 、Ｐb のうち、共有辺に
対して親ポリゴンＳ１と反対側に位置する点（座標値Ｐ
b ）を選択し、これを被展開頂点Ｐd のテクスチャ座標
値とする（ステップ１２６）。

【００３３】被展開頂点Ｐd のテクスチャ座標値を決定
した後、ステップ１２８で、上記被展開ポリゴン（子ポ
リゴン）Ｓ２について、全ての頂点が展開されたか否か
を判断し、Ｎo の場合はステップ１２０に戻り、前記頂
点Ｐd の場合と同様の方法で、図８の場合であれば頂点
Ｐe の展開を行い、Ｙesの場合は、次のステップ１３０
で、全てのポリゴンが展開されたか否かを判断し、Ｎo
の場合はステップ１１６に戻って前述した操作を繰り返
し、Ｙesと判断された場合には、次のステップ１３２に
進む。

【００３４】ステップ１３２では、全てのポリゴンが展
開された展開図に対して、後に行うテクスチャマッピン
グ等の処理が容易にできるように、後処理として展開図
のuv座標値を正規化するためにスケーリングを施し、展
開図発生の全操作を完了する。なお、このスケーリング
は、最終的に得られた展開図が、例えば図１０のようで
あったとすると、この展開図全体を、u 座標値、v 座標
値共に０〜１の範囲に収めるように、スケーリング及び
平行移動を施すことを意味する。

【００３５】以上の操作により、前記展開図発生装置１
２で作成された正規化された展開図に対応する展開図情
報、即ち各頂点を定義するＰ１（x １，y １，z １）
（u １，v １）等の座標値とuv平面座標値との組合せ、
及び各ポリゴンを定義するＳ１（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ
４）等の頂点列とポリゴンの親子関係を示す親ポリゴン
ＩＤ等との組合せを、投影画像制作装置１８に入力し、
その情報に基づいて前記図１０に示した展開図を画面上
に表示すると共に、該展開図にテクスチャ画像入力装置
１４から入力したテクスチャ画像を所望の状態に重ね合
せ、その際に展開図として頂点座標に与えられたテクス
チャ座標値を基に、投影画像生成時にテクスチャマッピ
ングを施す。

【００３６】そして、情報入力装置１６から入力される
情報に基づいて、テクスチャマッピングされた立方体形
状の画像上の位置を指定すると共に、ライト及びカメラ
の位置等をも指定して２次元投影画像を作成する。

【００３７】以上、詳述した如く、本実施例によれば、
展開図発生装置１２で物体形状の展開図を自動的に発生
することができるので、物体形状の３次元座標値と、２
次元のテクスチャ座標値との対応付けを各点毎に手入力
で行う必要がなくなるため、例えば、辺を共有する隣接
する所望の２つの面に連続した模様がマッピングされた
物体のコンピュータ・グラフィックスによる投影画像を
極めて容易に制作することが可能となる。

【００３８】又、図示はしないが、uv平面上の展開図
と、該展開図に重ね合せたテクスチャ画像との相対的な
位置や寸法の関係を変更することにより、マッピング状
態を容易に変更できるため、所望のテクスチャがマッピ
ングされた物体の投影画像を迅速に作成することができ
る。

【００３９】以上、本発明について具体的に説明した
が、本発明は、前記実施例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。

【００４０】例えば、物体形状が立方体である場合を示
したが、これに限られるものでなく、任意形状の物体に
ついて適用可能である。従って、３次元形状を構成する
ポリゴンは、四角形に限らず、三角形であっても、又、
五角形以上であってもよいことはいうまでもない。

【００４１】又、本発明は、展開図を展開図発生装置１
２で自動的に発生させる場合に限られるものでなく、他
の方法で作成した展開図（情報）を用いてもよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、コ
ンピュータ・グラフィックス制作において、物体表面に
テクスチャマッピングを行う場合、その物体形状の展開
図を用いるようにしたので、形状とテクスチャ画像の合
せ込みを極めて容易に行うことが可能となり、その結果
テクスチャマッピングが施された物体の２次元投影画像
を容易に制作することが可能となる。

【００４３】又、物体形状の展開図を自動的に発生する
手段を用いる場合には、手入力によって複雑な展開図の
座標計算やその計算結果の座標入力を行う必要がなくな
るため、一段と容易に物体の２次元投影画像を制作する
ことが可能となり、コンピュータ・グラフィックス制作
作業の効率化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施例のコンピュータ・グラフ
ィックス制作装置の概略構成を示すブロック図

【図２】実施例の作用を示すフローチャート

【図３】実施例の作用を示す他のフローチャート

【図４】実施例の作用を示す更に他のフローチャート

【図５】入力された物体形状とルートポリゴンの関係を
示す線図

【図６】uv平面上に展開されたルートポリゴンを示す線
図

【図７】共有辺と被展開ポリゴンとの関係を示す線図

【図８】被展開頂点と共有辺の端点との距離の関係を示
す線図

【図９】テクスチャ座標系における被展開頂点の候補点
を示す線図

【図１０】展開が完了した展開図の一例を示す線図

【符号の説明】

１０…形状入力装置 １２…展開図発生装置 １４…テクスチャ画像入力装置 １６…形状位置・ライト・カメラ情報入力装置 １８…投影画像制作装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面にテクスチャマッピングが施された物
   体の２次元投影画像を制作するコンピュータ・グラフィ
   ックス制作装置において、 物体表面の３次元形状を構成する複数のポリゴンを展開
   して得られる展開図を出力する展開図出力手段と、 該展開図出力手段から入力された展開図にマッピング用
   のテクスチャ画像を重ね合せ、マッピングされた展開図
   を基に投影画像を制作する画像制作手段と、を備えてい
   ることを特徴とするコンピュータ・グラフィックス制作
   装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記展開図出力手段が、物体表面の３次元形状の頂点を
   記述する３次元座標系の位置座標で規定されるポリゴン
   を、該位置座標を用いてテクスチャマッピング用の２次
   元座標系に展開し、 該２次元座標系に展開された展開済ポリゴンと辺を共有
   する被展開ポリゴンを選択し、 該被展開ポリゴンが、展開済ポリゴンと３次元座標系に
   おいて共有する辺の２端点Ｐ１、Ｐ２から展開対象頂点
   Ｐt までの距離d １、d ２をそれぞれ算出し、 ２次元座標系において、２端点Ｐ１、Ｐ２からそれぞれ
   d １、d ２の距離に相当する位置にある２つの候補点Ｐ
   a 、Ｐb の座標値を算出し、 候補点Ｐa 、Ｐb のうち、共有する上記辺を基準にし
   て、展開済ポリゴンと反対側に位置する点を選択し、そ
   の点の座標値を展開対象頂点Ｐt の２次元座標値とする
   操作を順次実行し、３次元形状を構成するポリゴンを自
   動的に展開する機能を有していることを特徴とするコン
   ピュータ・グラフィックス制作装置。