JPH1063874A - スポットライティング回路 - Google Patents
スポットライティング回路Info
- Publication number
- JPH1063874A JPH1063874A JP24539896A JP24539896A JPH1063874A JP H1063874 A JPH1063874 A JP H1063874A JP 24539896 A JP24539896 A JP 24539896A JP 24539896 A JP24539896 A JP 24539896A JP H1063874 A JPH1063874 A JP H1063874A
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- Japan
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- vertex
- light source
- polygon
- angle
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- Prior art date
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- 238000012886 linear function Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
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- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 238000013507 mapping Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Image Generation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】コンピュータグラフィックスのスポットライテ
ィング表示技術に関し、光源の移動に伴い、動的なシェ
ーディング効果を得るための高速描画回路 【構成】多角形の頂点に、光源と頂点とを結ぶ直線の傾
きと光源の法線とがなす角度をそれそれ定義してこれよ
り多角形内部の点の角度をＤＤＡ２１で求め、次にｃｏ
ｓｎからなるテーブル２２にこの補間角度を与えること
によって所定の輝度係数を得、これをシェーディグ回路
２３および減衰係数とを乗算することで目的のスポット
ライティング効果を得るスポットライティング回路
ィング表示技術に関し、光源の移動に伴い、動的なシェ
ーディング効果を得るための高速描画回路 【構成】多角形の頂点に、光源と頂点とを結ぶ直線の傾
きと光源の法線とがなす角度をそれそれ定義してこれよ
り多角形内部の点の角度をＤＤＡ２１で求め、次にｃｏ
ｓｎからなるテーブル２２にこの補間角度を与えること
によって所定の輝度係数を得、これをシェーディグ回路
２３および減衰係数とを乗算することで目的のスポット
ライティング効果を得るスポットライティング回路
Description
本発明はスポット光源からの照明による物体のスポット
ライティング回路に関し、物体をよりリアルに表現する
コンピュータグラフィックス表示技術であり、バーチャ
ルリアリティシステムなどに応用される。
ライティング回路に関し、物体をよりリアルに表現する
コンピュータグラフィックス表示技術であり、バーチャ
ルリアリティシステムなどに応用される。
【０００１】［従来の技術］スポットライティングは光
源法線とライテング点とがなす角度を用いて、光の拡散
する円錐内の輝度の分布を決定するもので、光源法線上
の輝度を最大の明るさ、離れるに従って暗く変化させる
ものである。従来スポットライト効果はそれぞれの曲面
上の全ての点に対して光源法線からの角度を計算し、さ
らに拡散および鏡面反射などの効果と併用することが必
要であることから、リアルタイム表示用としてハードウ
ェア化された回路を見ることがない。 本発明は特平願
第１０２９０４、１０２９０５、１０２９０６号に示さ
れたようにフォンシェーディングやバンプマッピングの
ハードウェア化によりこれらと併用して、リアルタイム
に映像を描画する目的のため、スポットライティングの
ハードウェア化を行ったものである。
源法線とライテング点とがなす角度を用いて、光の拡散
する円錐内の輝度の分布を決定するもので、光源法線上
の輝度を最大の明るさ、離れるに従って暗く変化させる
ものである。従来スポットライト効果はそれぞれの曲面
上の全ての点に対して光源法線からの角度を計算し、さ
らに拡散および鏡面反射などの効果と併用することが必
要であることから、リアルタイム表示用としてハードウ
ェア化された回路を見ることがない。 本発明は特平願
第１０２９０４、１０２９０５、１０２９０６号に示さ
れたようにフォンシェーディングやバンプマッピングの
ハードウェア化によりこれらと併用して、リアルタイム
に映像を描画する目的のため、スポットライティングの
ハードウェア化を行ったものである。
【０００２】［課題を解決するための手段］本発明では
多角形がビューイング変換を受けてスクリーンに投影さ
れるデバイス（視点）座標系において、光源と多角形の
頂点とを結ぶ直線の傾きと光源の法線とのなす角を計算
してこれらを各頂点毎に付加する。この角度θは ｃｏｓθ＝（ＬｘＮｘ＋ＬｙＮｙ＋ＬｚＮｚ）／ｒ ｒ＝ｓｑｒ（Ｎｘ２＋Ｎｙ２＋Ｎｚ２） ここでＬｘ、Ｌｙ、Ｌｚ、は光源の各座標軸に対する法
線成分、Ｎｘ、Ｎｙ、Ｎｚ、は光源と頂点との各軸の距
離を示す。よって各頂点にはθ＝ｃｏｓ−１をそれぞれ
属性として付加することになる。ｓｑｒ（）は平方根を
示す。次に各頂点におけるθを頂点間でＤＤＡを用いて
多角形アウトラインに沿って線形補間し、さらに水平軸
と交わる２点間のθを走査軸に沿って線形補間する。こ
うして得られた多角形面内部の全ての点のθを求めるこ
とができる。各頂点でのθ＝ｃｏｓ−１を求める計算は
通常、グラフィック・アクセラレータのすべてのビュー
イング座標変換が終了した最終段で行う。この計算は頂
点数のみ実行すれば良いことから計算負荷は重くない。
ＤＤＡから出力されるこの内挿角θはｃｏｓテーブルか
らなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏ
ｒｙ）にアドレスとして与えられる。このテーブルはｃ
ｏｓｎθの三角関数値を基本とする。ここでｎはスポッ
トライト効果を制御する分布指数である。この結果、θ
＝０を最大とし、θの変移に従って増減する値がＤＤＡ
の動作に同期して出力される。この値は面のテキスチャ
ーにスポットライト効果係数として乗算させる。一方、
面に対する光の強さは光源からの距離によっても変化す
る。これは面中心までの距離を計算し、この値を基に減
衰係数を求め、これを面当りの定数として上記スポット
ライト効果係数に乗算することで処理できる。
多角形がビューイング変換を受けてスクリーンに投影さ
れるデバイス（視点）座標系において、光源と多角形の
頂点とを結ぶ直線の傾きと光源の法線とのなす角を計算
してこれらを各頂点毎に付加する。この角度θは ｃｏｓθ＝（ＬｘＮｘ＋ＬｙＮｙ＋ＬｚＮｚ）／ｒ ｒ＝ｓｑｒ（Ｎｘ２＋Ｎｙ２＋Ｎｚ２） ここでＬｘ、Ｌｙ、Ｌｚ、は光源の各座標軸に対する法
線成分、Ｎｘ、Ｎｙ、Ｎｚ、は光源と頂点との各軸の距
離を示す。よって各頂点にはθ＝ｃｏｓ−１をそれぞれ
属性として付加することになる。ｓｑｒ（）は平方根を
示す。次に各頂点におけるθを頂点間でＤＤＡを用いて
多角形アウトラインに沿って線形補間し、さらに水平軸
と交わる２点間のθを走査軸に沿って線形補間する。こ
うして得られた多角形面内部の全ての点のθを求めるこ
とができる。各頂点でのθ＝ｃｏｓ−１を求める計算は
通常、グラフィック・アクセラレータのすべてのビュー
イング座標変換が終了した最終段で行う。この計算は頂
点数のみ実行すれば良いことから計算負荷は重くない。
ＤＤＡから出力されるこの内挿角θはｃｏｓテーブルか
らなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏ
ｒｙ）にアドレスとして与えられる。このテーブルはｃ
ｏｓｎθの三角関数値を基本とする。ここでｎはスポッ
トライト効果を制御する分布指数である。この結果、θ
＝０を最大とし、θの変移に従って増減する値がＤＤＡ
の動作に同期して出力される。この値は面のテキスチャ
ーにスポットライト効果係数として乗算させる。一方、
面に対する光の強さは光源からの距離によっても変化す
る。これは面中心までの距離を計算し、この値を基に減
衰係数を求め、これを面当りの定数として上記スポット
ライト効果係数に乗算することで処理できる。
【０００３】［実施例］本発明に関する光源と面頂点と
の関係を図１に示す。図１では光源１２の傾きをＬとす
ると、多角形１１の各頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２と光源とを
結ぶ直線とがなす角θ０、θ１、θ２を示している。シ
ェーディングシステムでは多角形の各頂点には３次元座
標値、頂点の傾き、テキスチャー座標値などが定義され
ているが、さらにこれらにθ０、θ１、θ２をそれぞれ
付加する。図２には本発明に関するスポットライディン
グ回路ブロック図を示すものである。図１における各頂
点の頂点入射角と光源法線との角度θ０、θ１、θ２よ
り、多角形のアウトラインに沿ってまず線形補間し、そ
の次にデバイス座標系において水平軸に沿って、ＤＤＡ
２１においてさらに線形補間する。この結果得られた多
角形面上の点Ｐｉの角度θｉがＤＤＡ２１から出力さ
れ、このθｉは後段のＲＡＭ２２に与えられる。ＲＡＭ
２２ではアドレスとしてθｉを受け、輝度係数Ｉｓを出
力する。この係数Ｉｓは本発明に関わる図３に示すｃｏ
ｓｎθの非線形関数を基に作られたテーブルに従って決
定される。ここで指数ｎは図３に示すようにθに対する
輝度の範囲を制御する。すなわちこの指数値はスポット
ライトの範囲を決定する。こうして得られた輝度係数Ｉ
ｓは別途求められた減衰係数Ａ、およびシェーディング
回路２３からの輝度Ｉｐと、それぞれ乗算器２４および
２５で乗算したのち目的のスポットライト輝度Ｉを得る
ことができる。以上のように本発明はデバイス座標系に
多角形が変換された後、光源の法線と多角形頂点に対す
る入射光とがなす角度をそれぞれの頂点毎に求め、これ
を基に多角形内部を内挿して面上の全ての面における入
射角を求め、この入射角を非線形関数テーブルを用いて
輝度係数に変換した後多角形のもつテキスチャーに乗算
して目的のスポットライティングを得るものである。
の関係を図１に示す。図１では光源１２の傾きをＬとす
ると、多角形１１の各頂点Ｐ０、Ｐ１、Ｐ２と光源とを
結ぶ直線とがなす角θ０、θ１、θ２を示している。シ
ェーディングシステムでは多角形の各頂点には３次元座
標値、頂点の傾き、テキスチャー座標値などが定義され
ているが、さらにこれらにθ０、θ１、θ２をそれぞれ
付加する。図２には本発明に関するスポットライディン
グ回路ブロック図を示すものである。図１における各頂
点の頂点入射角と光源法線との角度θ０、θ１、θ２よ
り、多角形のアウトラインに沿ってまず線形補間し、そ
の次にデバイス座標系において水平軸に沿って、ＤＤＡ
２１においてさらに線形補間する。この結果得られた多
角形面上の点Ｐｉの角度θｉがＤＤＡ２１から出力さ
れ、このθｉは後段のＲＡＭ２２に与えられる。ＲＡＭ
２２ではアドレスとしてθｉを受け、輝度係数Ｉｓを出
力する。この係数Ｉｓは本発明に関わる図３に示すｃｏ
ｓｎθの非線形関数を基に作られたテーブルに従って決
定される。ここで指数ｎは図３に示すようにθに対する
輝度の範囲を制御する。すなわちこの指数値はスポット
ライトの範囲を決定する。こうして得られた輝度係数Ｉ
ｓは別途求められた減衰係数Ａ、およびシェーディング
回路２３からの輝度Ｉｐと、それぞれ乗算器２４および
２５で乗算したのち目的のスポットライト輝度Ｉを得る
ことができる。以上のように本発明はデバイス座標系に
多角形が変換された後、光源の法線と多角形頂点に対す
る入射光とがなす角度をそれぞれの頂点毎に求め、これ
を基に多角形内部を内挿して面上の全ての面における入
射角を求め、この入射角を非線形関数テーブルを用いて
輝度係数に変換した後多角形のもつテキスチャーに乗算
して目的のスポットライティングを得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する光源法線と多角形頂点関係図 １１ 光源 １２ 多角形
【図２】本発明に関するスポットライティング回路 ２１ ＤＤＡ回路 ２２ 記憶素子 ２３ シェーディング回路 ２４、２５乗算器
【図３】 本発明に関する記憶素子テーブル
Claims (1)
- 【請求項１】多角形の頂点に定義されたデータを基に、
面を内挿して多角形を所定の輝度で塗りつぶすシェーデ
ィング回路において、多角形の頂点と光源とを結ぶ直線
の傾きが光源法線に対してなす角度（以下頂点入射角と
いう）をそれぞれの頂点に定義するとともに、各頂点間
において前記頂点入射角を補間したのち、内部をさらに
補間して多角形面上のすべての点の入射角を求める第一
の手段と、補間にはＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｉｆｆ
ｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｎａｌｉｚｅｒ）を用い、この出
力には記憶素子を設けて、ＤＤＡの頂点入射角データを
前記記憶素子のアドレスとする第２の手段と、前記記憶
素子には、頂点入射角がゼロとなる点を最大として、こ
の入射角の変移に対して非線形な関数からなる輝度テー
ブルを記憶させる第３の手段と、こうして得られた輝度
係数を面のもつテキスチャーに乗算して、光源法線から
離れるに従って輝度を減衰させるスポットライティング
回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24539896A JPH1063874A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | スポットライティング回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24539896A JPH1063874A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | スポットライティング回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1063874A true JPH1063874A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=17133067
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24539896A Pending JPH1063874A (ja) | 1996-08-13 | 1996-08-13 | スポットライティング回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1063874A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050890A1 (en) * | 1997-05-07 | 1998-11-12 | Sega Enterprises, Ltd. | Spotlight characteristic forming method and image processor using the same |
| KR20030083962A (ko) * | 2002-04-24 | 2003-11-01 | 주식회사 알오지 | 3차원 렌더링 이미지에 쉐이딩 효과를 적용하는 방법 및이를 구현한 프로그램을 저장한 정보저장매체 |
| CN115835463A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-21 | 普杰软件(南京)有限公司 | 一种智能照明控制系统 |
-
1996
- 1996-08-13 JP JP24539896A patent/JPH1063874A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998050890A1 (en) * | 1997-05-07 | 1998-11-12 | Sega Enterprises, Ltd. | Spotlight characteristic forming method and image processor using the same |
| US6333742B1 (en) | 1997-05-07 | 2001-12-25 | Sega Enterprises, Ltd. | Spotlight characteristic forming method and image processor using the same |
| KR20030083962A (ko) * | 2002-04-24 | 2003-11-01 | 주식회사 알오지 | 3차원 렌더링 이미지에 쉐이딩 효과를 적용하는 방법 및이를 구현한 프로그램을 저장한 정보저장매체 |
| CN115835463A (zh) * | 2022-11-29 | 2023-03-21 | 普杰软件(南京)有限公司 | 一种智能照明控制系统 |
| CN115835463B (zh) * | 2022-11-29 | 2023-09-08 | 普杰软件(南京)有限公司 | 一种智能照明控制系统 |
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