JPH0765199A - 画像付影方法 - Google Patents
画像付影方法Info
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- JPH0765199A JPH0765199A JP5214579A JP21457993A JPH0765199A JP H0765199 A JPH0765199 A JP H0765199A JP 5214579 A JP5214579 A JP 5214579A JP 21457993 A JP21457993 A JP 21457993A JP H0765199 A JPH0765199 A JP H0765199A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 付影処理におけるエリアシングを除去し、正
確な影領域の表示を可能にする。 【構成】 幾何処理部２は、形状データ１と光源データ
６を入力して、直交スキャンライン法を用いて透視変
換、隠れ面消去を行い、物体が作る影の領域を幾何形状
によって記述し、直交スキャン影バッファ３として保存
する。光源が複数ある場合、光源毎に影バッファ３を作
成する。画像生成部４は、形状データ１、直交スキャン
影バッファ３、光源データ６、視点情報７を入力し、視
点から見える物体上の全ての参照点について、影バッフ
ァ３を参照して参照点が影の領域に含まれているかどう
か判定し、日向である場合、物体の輝度を計算して画素
の輝度値に足し込む処理を繰り返すことで、ディジタル
画像５を生成する。
確な影領域の表示を可能にする。 【構成】 幾何処理部２は、形状データ１と光源データ
６を入力して、直交スキャンライン法を用いて透視変
換、隠れ面消去を行い、物体が作る影の領域を幾何形状
によって記述し、直交スキャン影バッファ３として保存
する。光源が複数ある場合、光源毎に影バッファ３を作
成する。画像生成部４は、形状データ１、直交スキャン
影バッファ３、光源データ６、視点情報７を入力し、視
点から見える物体上の全ての参照点について、影バッフ
ァ３を参照して参照点が影の領域に含まれているかどう
か判定し、日向である場合、物体の輝度を計算して画素
の輝度値に足し込む処理を繰り返すことで、ディジタル
画像５を生成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、計算機を用いた画像生
成に於ける付影方法に係り、特に付影処理におけるエリ
アシング（aliasing）を除去して高品質の画像を生成す
る技術に関する。
成に於ける付影方法に係り、特に付影処理におけるエリ
アシング（aliasing）を除去して高品質の画像を生成す
る技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、点光源や平行光線の付影処理で
は、Ｚバッファを用いた付影手法がしばしば用いられて
いる（例えば、Ｊ．Ｆoley，et al，“Ｃomputer Ｇrap
hics：Ｐrinciples and Ｐractice（２nd ed)”，Ａddi
sion-Ｗesly Ｐublishing，pp．７５１−７５３（１９
９０）参照）。
は、Ｚバッファを用いた付影手法がしばしば用いられて
いる（例えば、Ｊ．Ｆoley，et al，“Ｃomputer Ｇrap
hics：Ｐrinciples and Ｐractice（２nd ed)”，Ａddi
sion-Ｗesly Ｐublishing，pp．７５１−７５３（１９
９０）参照）。
【０００３】この方法では、図２に示すように、光源１
１の位置に視点を置いて、Ｚバッファ法で隠れ面消去を
行い、得られるＺバッファを影バッファ１２として保存
しておく。この影バッファ１２には、光源１１に照らさ
れる物体１３の番号と光源からその物体までの距離値が
記録される。したがって、物体表面の任意の点Ｐo（以
下、参照点と呼ぶ）から光源までの距離値が、Ｐoを影
バッファ１２に投影した位置Ｐsでの該バッファに記録
されている距離値より大きいならば、点Ｐoは影になっ
ていると判定できる。
１の位置に視点を置いて、Ｚバッファ法で隠れ面消去を
行い、得られるＺバッファを影バッファ１２として保存
しておく。この影バッファ１２には、光源１１に照らさ
れる物体１３の番号と光源からその物体までの距離値が
記録される。したがって、物体表面の任意の点Ｐo（以
下、参照点と呼ぶ）から光源までの距離値が、Ｐoを影
バッファ１２に投影した位置Ｐsでの該バッファに記録
されている距離値より大きいならば、点Ｐoは影になっ
ていると判定できる。
【０００４】Ｚバッファを用いる付影手法では、図３に
示すように、影バッファの各画素に各画素の中心点に存
在する物体の番号と中心点での光源から物体までの距離
値が保存される。このため、参照点の位置によっては、
距離値の微妙な差によって、参照点が影であるか否かの
判定を誤る。これを防ぐために、Ｚバッファに記録され
た距離値に一定の距離値を加える。しかし、加える値が
大きすぎると、本来影となるべき部分が日向と誤判定さ
れたり、影の輪郭が移動したりするエリアシングが発生
する。このため、加える値を慎重に選ぶ必要があるが、
完全にエリアシングを防ぐことは困難である。また、正
方形の画素領域を１点で代表するため、量子化誤差によ
り影の輪郭部分がぎざぎざになる。
示すように、影バッファの各画素に各画素の中心点に存
在する物体の番号と中心点での光源から物体までの距離
値が保存される。このため、参照点の位置によっては、
距離値の微妙な差によって、参照点が影であるか否かの
判定を誤る。これを防ぐために、Ｚバッファに記録され
た距離値に一定の距離値を加える。しかし、加える値が
大きすぎると、本来影となるべき部分が日向と誤判定さ
れたり、影の輪郭が移動したりするエリアシングが発生
する。このため、加える値を慎重に選ぶ必要があるが、
完全にエリアシングを防ぐことは困難である。また、正
方形の画素領域を１点で代表するため、量子化誤差によ
り影の輪郭部分がぎざぎざになる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術において、影の領域をＺバッファに画素単位に
離散的に記録するために発生する諸問題を解決し、正確
な影領域の表示を実現することにある。
従来技術において、影の領域をＺバッファに画素単位に
離散的に記録するために発生する諸問題を解決し、正確
な影領域の表示を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、一点から照射
される光源の場合は、光源の位置を視点とする物体の形
状の透視投影像を、平行光線の場合は、平行光線の進む
方向に見える物体形状の平行投影像を、投影面上で等間
隔の水平線で分割した後、隣合う２本の水平線と多角
形のエッジの交点、隣合う２本の水平線の間に存在す
る多角形の頂点、隣合う２本の水平線の間に存在する
エッジ同士の交点、のいずれかを通る垂直線で分割する
ことにより、物体が作る影の領域を台形と三角形の幾何
形状の場合によって記録する。形状データ、光源デー
タ、視点情報を用いて行う画像生成を行う際は、光源か
らの光が物体に到達するか否かを、光源から物体までの
距離と、光源から前記保存された影の領域までの距離と
を比較することで判定する。
される光源の場合は、光源の位置を視点とする物体の形
状の透視投影像を、平行光線の場合は、平行光線の進む
方向に見える物体形状の平行投影像を、投影面上で等間
隔の水平線で分割した後、隣合う２本の水平線と多角
形のエッジの交点、隣合う２本の水平線の間に存在す
る多角形の頂点、隣合う２本の水平線の間に存在する
エッジ同士の交点、のいずれかを通る垂直線で分割する
ことにより、物体が作る影の領域を台形と三角形の幾何
形状の場合によって記録する。形状データ、光源デー
タ、視点情報を用いて行う画像生成を行う際は、光源か
らの光が物体に到達するか否かを、光源から物体までの
距離と、光源から前記保存された影の領域までの距離と
を比較することで判定する。
【０００７】
【作用】本発明では、直交スキャンライン法により、物
体が作る影の領域を幾何形状によって記述し、影バッフ
ァとして保存する。本発明で用いる影バッファを直交ス
キャン影バッファと称する。すなわち、影の領域は、図
４に示すように、投影面上における等間隔の水平線２１
と、隣合う２本の水平線と多角形のエッジの交点、隣合
う２本の水平線の間に存在する多角形の頂点、あるいは
隣合う２本の水平線の間に存在するエッジ同士の交点を
通る垂直線２２とによって分割された、垂直線を底辺と
する台形と三角形の領域の集合で記述される。したがっ
て、参照点が影か否かを判定するには、参照点を直交ス
キャン影バッファに投影して、どの領域に含まれるかを
判定すればよく、エリアシングの除去された正確な影を
表示することができる。
体が作る影の領域を幾何形状によって記述し、影バッフ
ァとして保存する。本発明で用いる影バッファを直交ス
キャン影バッファと称する。すなわち、影の領域は、図
４に示すように、投影面上における等間隔の水平線２１
と、隣合う２本の水平線と多角形のエッジの交点、隣合
う２本の水平線の間に存在する多角形の頂点、あるいは
隣合う２本の水平線の間に存在するエッジ同士の交点を
通る垂直線２２とによって分割された、垂直線を底辺と
する台形と三角形の領域の集合で記述される。したがっ
て、参照点が影か否かを判定するには、参照点を直交ス
キャン影バッファに投影して、どの領域に含まれるかを
判定すればよく、エリアシングの除去された正確な影を
表示することができる。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の一実施例について図面により
説明する。
説明する。
【０００９】図１は、本発明の一実施例の概略ブロック
図を示したものである。図において、幾何処理部２で
は、形状データ１と光源データ６から直交スキャン影バ
ッファ３を生成する。画像生成部４では直交スキャン影
バッファ３、形状データ１、光源データ６、及び視点情
報７を用いて、画素を格子状にならべて構成されるデジ
タル画像５を生成して表示する。
図を示したものである。図において、幾何処理部２で
は、形状データ１と光源データ６から直交スキャン影バ
ッファ３を生成する。画像生成部４では直交スキャン影
バッファ３、形状データ１、光源データ６、及び視点情
報７を用いて、画素を格子状にならべて構成されるデジ
タル画像５を生成して表示する。
【００１０】幾何処理部２は、いわゆる直交スキャンラ
イン法を用いて透視変換、隠れ面消去を行い、視点から
見える物体形状を台形と三角形に分割して記述し、直交
スキャン影バッファ３を生成する。直交スキャン影バッ
ファ３は光源ごとに生成する。図５は、直交スキャンラ
イン法の説明図であり、物体を投影面上で等間隔の水平
線（水平走査線）２１で分割した後、隣合う２本の水
平線と多角形のエッジの交点、隣合う２本の水平線の
間に存在する多角形の頂点、隣合う２本の水平線の間
に存在するエッジ同士の交点、のいずれかを通る垂直線
（垂直走査線）２２で分割する。なお、直交スキャンラ
イン法は特開平４−１５７７０号公報に詳述さている。
イン法を用いて透視変換、隠れ面消去を行い、視点から
見える物体形状を台形と三角形に分割して記述し、直交
スキャン影バッファ３を生成する。直交スキャン影バッ
ファ３は光源ごとに生成する。図５は、直交スキャンラ
イン法の説明図であり、物体を投影面上で等間隔の水平
線（水平走査線）２１で分割した後、隣合う２本の水
平線と多角形のエッジの交点、隣合う２本の水平線の
間に存在する多角形の頂点、隣合う２本の水平線の間
に存在するエッジ同士の交点、のいずれかを通る垂直線
（垂直走査線）２２で分割する。なお、直交スキャンラ
イン法は特開平４−１５７７０号公報に詳述さている。
【００１１】図６は、直交スキャン影バッファ３におけ
る影領域記述の一実施例であり、ここでは図５のＢ領域
の記述例を示している。図６において、Ｙ−list３０に
は、各々隣合う水平走査線の間の領域（図５のＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄのそれぞれ）内で、最初に現われる垂直線と２番
目に現れる垂直線との間の記述子３１の格納番地が格納
される。該格納番地の次の番地には、２番目と３番目の
垂直線の間の記述子３２の格納番地が格納され、以下同
様のリスト構造で隣合う２本の垂直線の間の領域を記述
する。各領域の記述子は、前記の台形もしくは三角形に
分割された領域を構成する４つもしくは３つの頂点への
ポインタを格納する。光源が複数ある時は、光源毎に該
影バッファを作成する。
る影領域記述の一実施例であり、ここでは図５のＢ領域
の記述例を示している。図６において、Ｙ−list３０に
は、各々隣合う水平走査線の間の領域（図５のＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄのそれぞれ）内で、最初に現われる垂直線と２番
目に現れる垂直線との間の記述子３１の格納番地が格納
される。該格納番地の次の番地には、２番目と３番目の
垂直線の間の記述子３２の格納番地が格納され、以下同
様のリスト構造で隣合う２本の垂直線の間の領域を記述
する。各領域の記述子は、前記の台形もしくは三角形に
分割された領域を構成する４つもしくは３つの頂点への
ポインタを格納する。光源が複数ある時は、光源毎に該
影バッファを作成する。
【００１２】画像生成部４は、従来から公知の画像生成
手法と同様の手法を用いて隠れ面消去し、視点から見え
る物体上の全ての参照点に対して、直交スキャン影バッ
ファ３を参照し、参照点が影の領域に含まれているかど
うかを判定する。そして、日向である場合は、例えば本
願と同日の出願に係る「画像生成・表示方法」に記載の
輝度計算手法を用いて、輝度を計算する。
手法と同様の手法を用いて隠れ面消去し、視点から見え
る物体上の全ての参照点に対して、直交スキャン影バッ
ファ３を参照し、参照点が影の領域に含まれているかど
うかを判定する。そして、日向である場合は、例えば本
願と同日の出願に係る「画像生成・表示方法」に記載の
輝度計算手法を用いて、輝度を計算する。
【００１３】図７に、隠れ面消去法としてＺバッファ法
を使用する場合の画像生成処理フローチャートを示す。
また、図８に光源、視点、物体上の参照点、その直交ス
キャン影バッファ上の投影点の関係を示す。
を使用する場合の画像生成処理フローチャートを示す。
また、図８に光源、視点、物体上の参照点、その直交ス
キャン影バッファ上の投影点の関係を示す。
【００１４】［初期化］各光源Ｌj毎に直交スキャン影
バッファＳjを作成し、保存する（ステップ１１０）。
生成するディジタル画像の全ての画素値を０に初期化す
る(ステップ１２０)。
バッファＳjを作成し、保存する（ステップ１１０）。
生成するディジタル画像の全ての画素値を０に初期化す
る(ステップ１２０)。
【００１５】［隠れ面処理］Ｚバッファ法を用いて、各
画素に見える物体を決定する（ステップ１３０）。そし
て、それぞれの画素に以下の処理を行う。画素１つを取
り出し、Ｐiとする（ステップ１４０）。画素Ｐiに投影
される物体の三次元位置Ｐoを求める（ステップ１５
０）。そして、各光源について、以下の処理を行う。光
源を１つ取り出し、Ｌjとする（ステップ１６０）。光
源Ｌｊから影領域までの距離を次のようにして計算する
（ステップ１７０）。点Ｐoを光源Ｌjに対応する直交ス
キャン影バッファＳj上に投影した点Ｐsを求める（１７
１）。直交スキャン影バッファＳjを構成するリストを
手繰り、点Ｐsを含む三角形または台形Ａを求める（１
７２）。三角形または台形Ａを構成する３ないし４頂点
の位置座標から、Ｐsにおける光源から影領域までの距
離Ｐsを計算する（１７３）。距離Ｐsが光源Ｌjから点
Ｐoまでの距離より小さければ、影になっていると判定
する（ステップ１８０）。Ｐoが影でないならば、点Ｐo
における物体の輝度を計算して、画素Ｐiの輝度値に足
し込む（ステップ１９０）。全ての光源について処理し
たか判定し（ステップ２００）、未処理の光源があれば
ステップ１６０に戻る（光源ループ）。全ての光源につ
いて処理が終了した場合、次に全ての画素を処理したか
判定し（ステップ２１０）、未処理の画素があればステ
ップ１４０に戻る（画素ループ）。
画素に見える物体を決定する（ステップ１３０）。そし
て、それぞれの画素に以下の処理を行う。画素１つを取
り出し、Ｐiとする（ステップ１４０）。画素Ｐiに投影
される物体の三次元位置Ｐoを求める（ステップ１５
０）。そして、各光源について、以下の処理を行う。光
源を１つ取り出し、Ｌjとする（ステップ１６０）。光
源Ｌｊから影領域までの距離を次のようにして計算する
（ステップ１７０）。点Ｐoを光源Ｌjに対応する直交ス
キャン影バッファＳj上に投影した点Ｐsを求める（１７
１）。直交スキャン影バッファＳjを構成するリストを
手繰り、点Ｐsを含む三角形または台形Ａを求める（１
７２）。三角形または台形Ａを構成する３ないし４頂点
の位置座標から、Ｐsにおける光源から影領域までの距
離Ｐsを計算する（１７３）。距離Ｐsが光源Ｌjから点
Ｐoまでの距離より小さければ、影になっていると判定
する（ステップ１８０）。Ｐoが影でないならば、点Ｐo
における物体の輝度を計算して、画素Ｐiの輝度値に足
し込む（ステップ１９０）。全ての光源について処理し
たか判定し（ステップ２００）、未処理の光源があれば
ステップ１６０に戻る（光源ループ）。全ての光源につ
いて処理が終了した場合、次に全ての画素を処理したか
判定し（ステップ２１０）、未処理の画素があればステ
ップ１４０に戻る（画素ループ）。
【００１６】上記隠れ面処理においては、直交スキャン
影バッファが影領域を幾何形状で記述しているので、影
領域の判定を誤り無く行うことができる。
影バッファが影領域を幾何形状で記述しているので、影
領域の判定を誤り無く行うことができる。
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、影の領
域を幾何形状で記述しているので、正確な影／日向の判
定を可能にする。
域を幾何形状で記述しているので、正確な影／日向の判
定を可能にする。
【図１】本発明の一実施例の概略構成図である。
【図２】従来のＺバッファを用いた付影手法を説明する
図である。
図である。
【図３】Ｚバッファの一例である。
【図４】本発明による直交スキャン影バッファの一例で
ある。
ある。
【図５】投影像の分割処理を説明する図である。
【図６】直交スキャン影バッファの記述例を説明する図
である。
である。
【図７】本発明による画像生成処理のフローチャートの
一例である。
一例である。
【図８】光源、視点、物体の位置、その影バッファ上の
投影点の関係を示す図である。
投影点の関係を示す図である。
１ 形状データ ２ 幾何処理部 ３ 直交スキャン影バッファ ４ 画像生成部 ５ デジタル画像 ６ 光源データ ７ 視点情報
Claims (1)
- 【請求項１】 一点から照射される光源の場合は光源の
位置を視点とする物体形状の透視投影像を、平行光線の
場合は平行光線の進む方向に見える物体形状の平行投影
像を、投影面上で等間隔の水平線で分割した後、隣合う
２本の水平線と多角形のエッジの交点、隣合う２本の水
平線の間に存在する多角形の頂点、隣合う２本の水平線
の間に存在するエッジ同士の交点を通る垂直線でさらに
分割することにより、物体が作る影の領域を幾何形状と
して保存し、 形状データ、光源データ、視点情報を用いて行う画像生
成を行う際、光源からの光が物体に到達するか否かを、
光源から物体までの距離と、光源から前記保存された影
の領域までの距離とを比較することで判定することを特
徴とする画像付影方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214579A JPH0765199A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 画像付影方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5214579A JPH0765199A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 画像付影方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0765199A true JPH0765199A (ja) | 1995-03-10 |
Family
ID=16658058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5214579A Pending JPH0765199A (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 画像付影方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0765199A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997018667A1 (fr) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Sony Corporation | Dispositif pour effets speciaux, procede de traitement d'images et procede de generation d'ombres |
| JP2009223906A (ja) * | 1996-10-29 | 2009-10-01 | Intel Corp | コンピュータグラフィックス／画像生成装置の照明および陰影シミュレーション |
| JP2017194855A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 株式会社リコー | 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像処理システム |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP5214579A patent/JPH0765199A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997018667A1 (fr) * | 1995-11-14 | 1997-05-22 | Sony Corporation | Dispositif pour effets speciaux, procede de traitement d'images et procede de generation d'ombres |
| US6014472A (en) * | 1995-11-14 | 2000-01-11 | Sony Corporation | Special effect device, image processing method, and shadow generating method |
| JP2009223906A (ja) * | 1996-10-29 | 2009-10-01 | Intel Corp | コンピュータグラフィックス／画像生成装置の照明および陰影シミュレーション |
| JP2017194855A (ja) * | 2016-04-21 | 2017-10-26 | 株式会社リコー | 画像処理装置、画像処理方法、画像処理プログラム、及び画像処理システム |
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