JPH07129795A

JPH07129795A - 画像照明効果の変更機能を備えたコンピュータグラフィックスシステム

Info

Publication number: JPH07129795A
Application number: JP27052593A
Authority: JP
Inventors: Norito Watanabe; 範人渡辺; Toshio Sakai; 俊雄坂井; Masanori Miyoshi; 雅則三好; Yoshifumi Fukuda; 善文福田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-10-28
Filing date: 1993-10-28
Publication date: 1995-05-19

Abstract

(57)【要約】【目的】表示画像の照明効果を容易に変更可能にす
る。【構成】表示画像におけるハイライト位置、そのハイ
ライト位置の明るさ等の照明効果を直接設定する入力手
段１０５と、設定された照明要求指令を満たす光源の条
件を求めて対応する記憶部３０３の光源データを書き替
える光源条件決定手段３０７を設ける。この手段３０７
により入力されるハイライト位置や明るさ等の要求を満
たすように、シェーディング方程式を逆に解いて光源の
方向、位置、輝度等の条件を求めて対応する記憶部３０
３の光源データを書き替える。画像生成手段３０４はそ
の書き替えられた光源データに基づいて２次元画像を生
成する。これにより、ユーザが希望する照明効果を有す
る画像を容易に調整することができる。

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
ックスシステムに関し、特に３次元物体を２次元画像で
表示する際の物体に対する照明効果を調整することを含
む画像生成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータグラフィックスシス
テムにおいて、３次元シーンの画像を生成する際、まず
ユーザが表示物体の形状データ、光源データ、視点デー
タ等をコンピュータに入力すると、コンピュータは入力
されたデータに基づいて物体の表示画像を生成して画面
に表示するようになっている。ここで、形状データとは
表示する物体等の形状を表すデータであり、光源データ
とは表示する画像に照明効果を付けるために物体を照明
する光源の方向、位置、輝度等のデータをいい、視点デ
ータとはその物体を見る人あるいはカメラ等の視点の方
向、位置等を指定するデータである。

【０００３】このようにして生成された画像に対し、例
えば表示画像の照明効果を変更したい場合、ユーザは画
面に表示された画像を見ながら入力手段を介して光源の
配置や物体の表面属性を変更することにより、所望の照
明効果を有する表示画像を生成するようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来の技
術によれば、照明効果を変更する操作において、例えば
明るさを最も強くしたい物体のハイライト位置やその明
るさ等の照明効果を予測しながら、光源の位置を３次元
の座標入力により変更するとともに、輝度を設定しなけ
ればならないことから、所望の照明効果を得るための操
作が煩雑であるという問題がある。

【０００５】本発明の目的は、表示画像の照明効果を容
易に変更できるコンピュータグラフィックスシステムを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、表示対象の物体の形状を表現してなる形状デ
ータと、物体を見る位置、方向等の表示画像の視点条件
を設定する視点データと、物体の表示画像に照明効果を
付与する光源の条件を設定する光源データとを格納する
記憶手段と、記憶手段に格納された形状データと視点デ
ータと光源データとに基づいて物体の表示画像を生成す
る画像生成手段と、画像生成手段により生成された表示
画像を表示する表示手段とを備えてなるコンピュータグ
ラフィックスシステムにおいて、表示画像における照明
効果を直接設定する照明要求指令を入力する入力手段
と、この入力手段から入力される照明要求指令を満たす
光源の条件を求めて対応する記憶部の光源データを書き
替える光源条件決定手段を設けたことを特徴とする。

【０００７】画像生成手段は、物体が３次元形状の場
合、３次元形状を２次元画像に変換して生成する。

【０００８】照明要求指令として、表示画像の物体の表
面の明るさ（物体の表面輝度）を高く設定するハイライ
ト位置として任意の点を指示する指令を含み、その指令
が入力されたとき光源条件決定手段はそのハイライト位
置に応じて光源の位置を調整することを特徴とする。ま
た、表面輝度の値を指定する指令を含み、その場合光源
条件決定手段は光源の輝度又は光源と物体との距離を調
整することを特徴とする。

【０００９】

【作用】このような手段を設けることにより、本発明に
よれば次の作用によって上記目的が達成できる。

【００１０】一般に、コンピュータグラフィックスシス
テムにおいては、後述するシェーディング方程式と称さ
れる計算式により、形状データ、視点データ、光源デー
タに基づいて、照明効果を付与した３次元形状を２次元
の画像に変換する。本発明の光源条件決定手段は、その
シェーディング方程式を逆に解くことにより光源データ
を書き替える。すなわち、ユーザは入力手段を介して表
示画像における照明効果、例えばハイライト位置、その
ハイライト位置の明るさ等を直接設定するだけで、光源
条件決定手段の機能により、設定された照明効果を満た
す光源の方向、位置、輝度等の条件を求めて対応する記
憶部の光源データを書き替える。画像生成手段はその書
き替えられた光源データに基づいて２次元画像を生成す
る。その結果、画像の照明効果をユーザが希望するもの
に容易に調整することができる。

【００１１】つまり、シェーディング方程式によれば、
任意の位置の物体表面の法線方向に対して視線の方向と
反対の方向に光源が位置するとき、その位置の明るさが
最も強くなる。そこで、光源条件決定手段は、例えばハ
イライト位置が指定された場合、そのハイライト位置に
表示されている部分の形状データを探し、その点の形状
の法線ベクトルを求める。次に、３次元座標系に従っ
て、指定されたハイライト位置から視点方向の方向ベク
トルを求める。そして、法線ベクトルに対して視線方向
と反対側の方向に光源の位置を設定する。このようにし
て変更された光源データに基づいて画像を再び生成する
ことにより、指定されたハイライト位置の明るさを最も
大きくすることができる。

【００１２】また、形状表面の明るさに基づいて、シェ
ーディング方程式を解くことにより光源の輝度を求める
ことができる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
図１に本発明の一実施例のコンピュータグラフィックシ
ステムのシステム構成図を示す。大きく分けると、本シ
ステムの処理の制御及び演算を行う中央処理装置１０
１、処理に係る各種のデータを格納するデータ記憶装置
１０３、処理結果の画像及び必要な情報を画面に表示す
る表示装置１０４、ユーザの指示を入力するためのマウ
スやキーボード等の入力装置１０５を含んで構成されて
いる。

【００１４】中央処理装置１０１は画像生成部３０４、
画像表示部３０５、形状選択／法線演算部３０６、光源
条件決定部３０７、入力制御部３０８を含んで構成され
る。画像生成部３０４は、形状データと視点データと光
源データとから２次元画像を生成する。画像表示部３０
５は、生成した画像を表示装置１０４に表示する制御を
行う。形状選択／法線演算部３０６は、入力制御部３０
８を介して入力される指示に基づいて、カーソルなどに
より指示された画面の指示点に対応する物体の形状デー
タをデータ記憶装置１０３から探索し、その点位置にお
ける形状の法線を演算する。光源条件決定部３０７は、
照明計算の計算条件と、画面の指示点に対応する物体の
形状データと、形状選択／法線演算部３０６により求め
られた法線データと、視点データとから最適な光源の条
件を演算する。入力制御部３０８は、入力装置１０５か
ら入力される指令、指示を解釈し、各部に処理依頼を行
う。

【００１５】データ記憶部１０３は、形状記憶部３０
１、視点データ記憶部３０２、光源データ記憶部３０
３、計算条件記憶部３０９を含んでなる。形状記憶部３
０１には図２に示すように、表示対象の物体の形状要素
４０１を３次元空間における座標値で表した座標データ
及びパラメータ等からなる形状データが格納される。

【００１６】形状要素４０１は、例えば三角形や球形等
であり、三角形の場合は三つの頂点座標データで表現さ
れ、球形の場合は中心座標と半径のデータで表される。
また、パラメータは、図３に示すように、その形状要素
の照明効果に関係する表面粗さ、反射係数等の表面デー
タが含まれる。

【００１７】視点データ記憶部３０２には、図４に示す
ように、３次元空間における視点の位置、視線の方向、
矩形スクリーンの回転傾き等をマトリクスデータの形で
表わした位置データ５０１、視野を表す立体角（例えば
カメラの画角）に相当する画角データ５０２、画像を生
成する場合の画面の大きさを表すスクリーンサイズ５０
３等のデータが含まれる。

【００１８】光源データ記憶部３０３には、光源種別６
０２、光源位置６０３、スポット光源の場合はその光源
の広がり角６０４、光源輝度６０５、光源の周囲光の輝
度６０６、光源の方向等のデータが含まれる。光源の種
別６０２としては、例えば光源が無限遠点にあると仮定
した平行光源、一点から全方向に光を放射する点光源、
点光源に対して光の放射方向と広がりを持つスポット光
源などが考えられる。また、光源は同時に複数使用でき
るように各光源についての光源データをテーブル６０１
の形で格納することができる。

【００１９】計算条件記憶部３０９には、図６に示すよ
うに、照明の計算を行うために必要な計算条件が格納さ
れる。つまり、図示のように、光源種別７０１、照明計
算の対象となる表示画像の指定された点の位置データ７
０２、光源方向７０３、光源までの距離を表す光源距離
７０４、光源の輝度７０５、表示物体の表面の明るさを
指定する表面明度７０５、更にそれらの値についてユー
ザの指示があったか否かを格納するハイライト指定フラ
グ７０７、指示条件フラグ７０８等が含まれる。

【００２０】以下、各部の詳細構成について、動作とと
もに説明する。まず、図７に示した表示装置１０４に表
示される対話型画面の一例を参照して概要動作を説明す
る。なお、同図中の光源は説明のために表したものであ
り、画像として表示されなくてもよい。ユーザは入力装
置１０５が表示するカーソル２０１、メニュー２０３な
どを利用してシステムに指示を行う。通常は、まず形状
記憶部３０１、視点データ記憶部３０２、光源データ記
憶部３０３の各データを検索させて所望の画像を生成す
ることを画像生成部３０４に指示する。画像生成部３０
４は各データを参照して表示する物体の３次元形状デー
タに基づいて２次元画像を生成する。生成された画像は
画像表示部３０５を介して表示装置１０４に表示され
る。ユーザは、表示された物体の画像２０４に対し、明
るさを最も強くしたいハイライト位置２０２、及びその
明るさを変更したい場合、入力装置１０５を介して入力
制御部３０８に変更条件を入力する。ユーザは画面に表
示されているカーソル２０１、メニュー２０３等により
画像生成に必要な指示、指令を行える。メニューの一例
を図８に示す。例えば表示された物体の画像２０４のハ
イライト位置２０２を指定してその位置に明るさの極大
値を設定したい場合、カーソル２０１を移動してその点
を指示し、次いでメニューのハイライト指示を「ＯＮ」
にする。入力制御部３０８は指示された条件を計算条件
記憶部３０９に格納した後、光源条件決定部３０７に対
し変更された条件に従って光源の条件を計算することを
依頼する。光源条件決定部３０７はカーソル２０１で指
示された点に対応する物体の形状と、その点の位置にお
ける物体表面の法線方向を求めることを形状選択／法線
方向演算部３０６に依頼する。そして、形状選択／法線
方向演算部３０６により求めた形状及び法線方向と、計
算条件記憶部３０９に格納された計算条件と、視点デー
タ記憶部３０２に格納された視点データとに基づいて、
後述する手順に従って光源の条件を演算により決定す
る。決定した光源の変更した条件を光源データ記憶部３
０３に格納した後、入力制御部３０８から再び画像生成
部３０４に対して画像生成の依頼が行われ、これにより
照明効果が変更された画像が表示装置１０４に表示され
る。同様に、ハイライト位置２０２の明るさ（表面輝
度）、色、その他物体画像２０４のハイライト位置以外
の表面の明るさ、色をメニュー２０３で指示することが
できる。このようにして、ユーザは画像に対して照明の
条件を直接指示することにより、自動的に光源の位置、
方向、輝度などの光源データが演算され、光源データ記
憶部３０２の内容が書き替えられるから、ユーザの所望
の照明効果を容易に画像に付与することができる。

【００２１】ここで、中央処理装置１０１の各部で行う
処理の内容を図９〜図１４を参照して説明する。図９は
入力制御部３０８の処理フローを示している。ユーザは
入力装置１０５によりシステムに対して各種の処理の依
頼を行う。ここでは表示画像に対する照明効果の変更処
理について説明する。入力制御部３０８は入力があった
ときステップ８０１でカーソルによる指示点の位置入力
であるか否かを判断する。位置入力であればステップ８
０７で入力された位置のデータを計算条件記憶部３０９
の位置データ７０２に格納する。次にステップ８０８で
指示点がハイライト指示を伴うものか否かを判断する。
ハイライト指示であればステップ８０９でハイライト指
定フラグ７０７をＯＮにする。ハイライト指示でなけれ
ばステップ８１０でハイライト指定フラグをＯＦＦにす
る。ハイライト指示であるか否かの判断はメニュー２０
３のコマンド入力により判断する。

【００２２】ステップ８０１の判断で入力が位置入力で
ない場合はステップ８０２に進んで入力が光源種別の指
定であるか否かを判断する。肯定の場合はステップ８１
１にて入力された光源の種別（平行光源、点光源など）
を計算条件記憶部３０９の光源種別７０１に格納して設
定する。光源種別の指定入力でない場合は、ステップ８
０３で入力が指示点の明度指定であるか否かを判断す
る。肯定の場合は、ステップ８１２にて入力された明度
を計算条件記憶部３０９の表面明度７０６に設定する。
明度の指定入力でない場合は、ステップ８０４で光源の
輝度を指定する入力であるか否かを判断する。光源の輝
度を指定する入力であれば、ステップ８１３でその指定
された光源輝度を計算条件記憶部３０９の光源輝度７０
５に設定する。

【００２３】ステップ８０４の判断で、入力が光源の輝
度指定でなければステップ８０５に進んで入力が指示点
から光源までの距離を指定する入力であるか否かを判断
する。距離指定であれば、ステップ８１４で光源までの
距離を計算条件記憶部３０９の光源距離７０４に設定す
る。一方、光源距離を指定する入力でないときは、ステ
ップ８０６で計算条件の設定／解除の指示か否かを判断
する。設定／解除の指示であればステップ８１５で指示
条件フラグ７０８のフラグのセット（設定）／アンセッ
ト（解除）を実行する。指示条件フラグ７０８がセット
の場合、光源条件決定部３０７は該当する条件データを
光源の条件を決定するときに利用する。

【００２４】このようにして、入力制御部３０８に何ら
かの入力があったときは、ステップ８１６において、光
源条件決定部３０７に対し、指示した条件に応じた光源
の条件を演算して光源データ記憶部３０３のデータの変
更を指示する。この指示に基づいて光源条件決定部３０
７は図１０の手順にしたがって新たな光源データを演算
により求め、光源データ記憶部３０３のデータの変更す
る。この変更が終了すると、入力制御部３０８はステッ
プ８１７で画像生成部３０４に対し変更後の新たな画像
の生成を依頼する。

【００２５】次に、光源条件決定部３０７の処理動作を
図１０に示す。まず、光源条件決定部３０７における光
源データの計算方法について図１１を参照して説明す
る。物体の表面の明度、視点データ、光源データ、物体
の表面反射属性との関係は次式に示すシェーディング方
程式（数１，数２、数３）で表せる。

【００２６】

【数１】

【００２７】

【数２】

【００２８】

【数３】

【００２９】それらの式において、Ｋａ，Ｋｄ，Ｋｓは
表面の反射係数であり、それぞれ環境光反射係数、拡散
反射係数、鏡面反射係数であり、表面の属性により定ま
る定数である。ｎは表面の粗さ係数、Ｉsorgは光源輝
度、Ｉａは環境光の輝度をそれぞれ示す。Ｎは指示点の
法線ベクトル、Ｉｓは光源の方向ベクトル、Ｖは視点へ
の方向ベクトル、ｄは指示点表面と光源との距離を示し
ている。Ｃｄ０，Ｃｄ１，Ｃｄ２は光源からの光の強度
が距離に応じて減衰する際の係数を示す。数１により求
まる値Ｉが物体の表面明度（色）である。なお、各ベク
トルは単位ベクトルとする。環境光の輝度Ｉａ、光の減
衰係数Ｃｄ０，Ｃｄ１，Ｃｄ２は環境により定まる定数
である。光源条件決定部３０７は、計算条件記憶部３０
９により指定された条件と、形状記憶部３０１及び視点
データ記憶部３０２の内容に適合するように、上記計算
式を用いて光源の位置、輝度などの光源データを逆算す
る。

【００３０】この光源条件決定部３０７の処理を図１０
に沿って説明する。ステップ９０１で計算条件記憶部３
０９から計算に必要な条件を読み出す。ステップ９０２
で形状選択／法線演算部３０６に対し、位置データ７０
２に指定された指示点位置における形状を選択し、その
指示点における形状表面の法線ベクトルを求めるように
依頼する。これに応答して、形状選択／法線演算部３０
６は図１２に示すフローチャートに従って形状の選択と
法線ベクトルの演算を実行する。次に、ステップ９０３
で指示点がハイライト指示であるか否かをフラグ７０７
を見て判断する。ハイライト指示であればステップ９０
４に進み、そうでなければステップ９１５に進む。

【００３１】ステップ９０４では、光源種別７０１を参
照して変更指示にかかる光源が平行光源か点光源かを判
断する。平行光源であればステップ９０５に進み、そう
でなければステップ９０８に進む。

【００３２】ステップ９０５では、指示点の明度が指定
されているか否かを表面明度７０６に対応する指示条件
フラグ７０８を参照して判断する。明度が設定されてい
る場合は、ステップ９０６に進み、設定されていなけれ
ばステップ９０７に進む。

【００３３】ステップ９０６では、指定された点をハイ
ライト位置とし、光源が平行光源でハイライト位置の表
面明度が指定された表面明度７０６の値になるように、
光源の方向と輝度を計算する。ハイライトは数１のベク
トルＨとベクトルＮとが同じになるように光源の方向を
表すベクトルＩｓを求めればよい。この条件は次式の数
４により満たされる。同式において各ベクトルは単位ベ
クトルとする。

【００３４】

【数４】

【００３５】次いで、指示点の明度を求めるため、数１
のＩに指定された表面明度７０６の値を代入し、これに
対応する光源の輝度Ｉsorgを求める。なお、光源は平行
光源であるから、距離による減衰はなくＣｄ１，Ｃｄ２
はいずれも０である。このようにして求めた光源の方向
と輝度をステップ９２６で光源データ記憶部３０３の対
応するエリアに設定する。

【００３６】ステップ９０７に進んだ場合は、明度が指
定されていないので、上述した手順により光源の方向Ｉ
ｓのみを求め、求めた光源の方向をステップ９２６で光
源データ記憶部３０３の対応するエリアに設定する。

【００３７】ステップ９０８に進んだ場合は、ステップ
９０５と同様に指示点の明度が指定されている否かを判
断する。指定されているならばステップ９０９に、指定
されていなければステップ９１４に進む。ステップ９０
９では光源の輝度が指定されているか否かを判断する。
この判断は計算条件記憶部３０９の光源輝度７０５に対
応する指示条件フラグ７０８により行う。光源輝度が指
定されている場合はステップ９１０、指定されていなけ
ればステップ９１１を実行する。

【００３８】ステップ９１０では、光源が点光源で、光
源輝度７０５に指定された値の輝度で、指示点をハイラ
イトとし、かつ指示点の明度が指定された表面明度７０
６の値になるように、上記計算式を用いて光源の方向
と、指示点から光源までの距離を求める。この場合は、
光源が点光源であるから、減衰係数Ｃｄ０，Ｃｄ１，Ｃ
ｄ２を考慮する。

【００３９】ステップ９１１では、指示点から光源まで
の距離が指定されているか否かを判断する。この判断
は、計算条件記憶部３０９の光源距離７０４に対応する
指示条件フラグ７０８を参照して行う。光源までの距離
が指定されている場合は、ステップ９１２を実行し、指
定されていない場合はステップ１３を実行する。

【００４０】ステップ９１２では、光源が点光源、指示
点から光源までの距離を計算条件記憶部３０９の光源距
離７０４に設定された値、指示点をハイライトとし、明
度が表面明度７０６に指定された値になるように、前記
式を用いて光源の方向と輝度を求める。求めた光源デー
タはステップ９２６において前述と同様に光源データ記
憶部３０３に設定する。

【００４１】ステップ９１３では、複数のハイライト位
置を物体表面上に設定された場合に実行する。したがっ
て、複数の指示点に関する指示条件が入力されて揃って
から、各指示点について数１を適用して連立方程式を立
てて演算する。計算は各ハイライト位置での明度が指定
されているから、それらを満足するように光源の位置つ
まり方向と距離及び光源の輝度を求める。ステップ９１
４ではハイライト位置の明度が指定されていないので、
ハイライト位置を満足するように連立方程式を立てて複
数の指示点に対する指定条件を満たすように光源の方向
と距離を求める。

【００４２】ステップ９１５ではステップ９０４と同様
に、光源種別７０１を参照して変更指示にかかる光源が
平行光源か点光源かを判断する。平行光源であればステ
ップ９１６に進み、そうでなければステップ９１９に進
む。ステップ９１６ではステップ９０５と同様に、指示
点の明度が指定されているか否かを表面明度７０６に対
応する指示条件フラグ７０８を参照して判断する。明度
が設定されている場合は、ステップ９１７に進み、設定
されていなければステップ９１８に進む。

【００４３】ステップ９１７では、光源が平行光源で、
指示点の表面明度が指定された表面明度７０６の値にな
るように、光源輝度を計算する。ステップ９１８では計
算条件の不足により計算できないため、エラー表示を行
う。

【００４４】ステップ９１９ではステップ９０５と同様
に、指示点の明度が指定されているか否かを表面明度７
０６に対応する指示条件フラグ７０８を参照して判断す
る。明度が設定されている場合は、ステップ９２０に進
み、設定されていなければステップ９２５に進む。

【００４５】ステップ９２０では、ステップ９０９と同
様に、光源の輝度が指定されているか否かを判断する。
この判断は計算条件記憶部３０９の光源輝度７０５に対
応する指示条件フラグ７０８により行う。光源輝度が指
定されている場合はステップ９２１、指定されていなけ
ればステップ９２２を実行する。

【００４６】ステップ９２１では、光源が点光源で、光
源輝度が光源輝度７０５の値で、指示点の明度が表面明
度７０６の値になるように、光源までの距離を求める。
ステップ９２２では、ステップ９１１と同様に、光源ま
での距離が指定されているか否かを対応する指示条件フ
ラグ７０８を参照して判断し、指定されている場合はス
テップ９２３を、指定されていない場合はステップ９２
４をそれぞれ実行する。

【００４７】ステップ９２３では、光源が点光源で、光
源までの距離が光源距離７０４に指定された距離で、か
つ指示点の明るさが指定された表面輝度７０６になるよ
うに、前記式に基づいて光源までの距離を求める。ステ
ップ９２４では複数の点光源による照明を考え、複数点
指示を行うことにより、それらの光源の位置と輝度を求
める。ステップ９２５では、計算条件の不足により計算
が不可能であることからエラー表示を行う。

【００４８】以上の計算により求めた光源の条件をステ
ップ９２６で光源データ記憶部３０３に設定する。

【００４９】次に、形状選択／法線演算部３０６の処理
を図１２に沿って説明する。この処理は光源条件決定部
３０７から呼び出されて実行し、指示点に対応する物体
の形状を形状記憶部３０１から選択し、その形状の指示
点における法線ベクトルを求めて、光源条件決定部３０
７に返すようになっている。すなわち、ステップ１１０
３にて形状記憶部３０２から指示点に対応する位置の形
状データを１つ読み出す。その読み出した形状をステッ
プ１１０４で視点データに基づいた視点座標系に変換す
る。その結果、形状が画面の指示点に描画されているか
否かをステップ１１０５で判断し、描画されている場合
はステップ１１０６に進み、描画されていなければステ
ップ１１０８に進む。ステップ１１０６では指示点に対
応する形状表面の法線ベクトルを計算し、計算結果をス
テップ１１０７において光源条件決定部３０７に返す。
ステップ１１０８では形状記憶部３０１にまだ描画すべ
き形状が存在するか否か判断し、存在する場合はステッ
プ１１０３に戻って処理を繰り返す。存在しなければス
テップ１１０９で形状が選択できなかったことを光源条
件決定部３０７に返す。

【００５０】画像生成部３０４の処理を図１３に沿って
説明する。まず、ステップ１２０１で形状データを形状
記憶部３０１から、また視点データを視点データ記憶部
３０２から、光源データを光源データ記憶部３０３から
それぞれ読み出す。次に、ステップ１２０２において、
全ての形状要素について数１のシェーデング方程式をも
ちいて各画面の点の色計算を実行する。その結果をステ
ップ１２０３で画像表示部３０５に転送する。

【００５１】画像表示部３０５では、図１４に示すよう
に、ステップ１３０１において転送された各画面の点デ
ータを取り込み、ステップ１３０２において表示装置１
０４の対応する画面の点に色を書き込む。このようにし
て、ユーザが画像上で直接位置を指定して、その位置の
照明効果を指定することにより、その照明効果を実現す
る光源の位置、方向、輝度などの条件が自動的に計算さ
れ、その結果に基づいて表示画像の照明効果が変更され
ることから、容易に所望の画像を得ることができる。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
コンピュータグラフィクスにおいて、表示画像の照明効
果を設定するにあたり、光源の位置などを三次元空間の
座標で指示することなく、単に所望のハイライト位置及
び明度などを直接指示することにより所望の照明効果を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のシステム構成全体図であ
る。

【図２】形状記憶部のデータ内容の一例を示す図であ
る。

【図３】形状記憶部の形状の表面データの一例を示す図
である。

【図４】視点データ記憶部のデータ内容の一例を示す図
である。

【図５】光源データ記憶部のデータ内容の一例を示す図
である。

【図６】計算条件記憶部のデータ内容の一例を示す図で
ある。

【図７】本発明の実施例による表示画面の一例を示す図
である。

【図８】メニューの一例を示す図である。

【図９】入力制御部の処理手順を示すフローチャートで
ある。

【図１０】光源条件決定部の処理手順を示すフローチャ
ートである。

【図１１】シェーディング方程式による計算を説明する
図である。

【図１２】形状選択／法線演算部の処理手順を示すフロ
ーチャートである。

【図１３】画像生成部の処理手順を示すフローチャート
である。

【図１４】画像表示部の処理手順を示すフローチャート
である。

【符号の説明】

１０１中央処理装置１０３データ記憶装置１０４表示装置１０５入力装置３０１形状記憶部３０２視点データ記憶部３０３光源データ記憶部３０４画像生成部３０５画像表示部３０６形状選択／法線演算部３０７光源条件決定部３０８入力制御部３０９計算条件記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者福田善文茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表示対象の物体の形状を表現してなる形
状データと、前記物体を見る位置、方向等の表示画像の
視点条件を設定する視点データと、前記物体の表示画像
に照明効果を付与する光源の条件を設定する光源データ
とを格納する記憶手段と、該記憶手段に格納された前記
形状データと視点データと光源データとに基づいて前記
物体の表示画像を生成する画像生成手段と、該画像生成
手段により生成された表示画像を表示する表示手段とを
備えてなるコンピュータグラフィックスシステムにおい
て、前記表示画像の前記物体の表面における照明効果を
直接設定する照明要求指令を入力する入力手段と、該入
力手段から入力される前記照明要求指令を満たす前記光
源の条件を求めて対応する前記記憶部の光源データを書
き替える光源条件決定手段を設けたことを特徴とするコ
ンピュータグラフィックスシステム。
【請求項２】請求項１において、前記物体が３次元形
状であり、前記画像生成手段は３次元形状を２次元画像
に変換して生成することを特徴とするコンピュータグラ
フィックスシステム。
【請求項３】請求項１又は２において、前記照明要求
指令として前記表示画像の物体の表面輝度を高く設定す
る任意の点を指示する指令を含み、該指令が入力された
とき前記光源条件決定手段は前記光源の位置を調整する
ことを特徴とするコンピュータグラフィックスシステ
ム。
【請求項４】請求項１又は２において、前記照明要求
指令として前記表面輝度の値を指定する指令を含み、該
指令が入力されたとき前記光源条件決定手段は前記光源
の輝度を調整することを特徴とするコンピュータグラフ
ィックスシステム。
【請求項５】請求項１又は２において、前記照明要求
指令として前記表面輝度の値を指定する指令を含み、該
指令が入力されたとき前記光源条件決定手段は前記光源
と前記物体との距離を調整することを特徴とするコンピ
ュータグラフィックスシステム。