JPS6190275A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 く技術分野〉 本発明は、グラフィック・ディスプレイ内に組み込まれ
たハードウェアによシ、シェーディング及びテクヌチャ
マソピングを実現する画像処理装置に関するものである
。

〈従来技術〉 従来、シェーディング、マツピングを実現するため、汎
用コンピュータを使い、ソフトウェアで処理していた。

これは、コンピュータ（ホスト）内の３次元形状の表面
の１点１点の輝度を求め、グラフィック・ディスプレイ
のピクセル単位にデータを送っていたため、表示するの
に膨大な時間を要していた。

〈発明の目的〉 本発明は、グラフィック・ディヌフルイ側にシェーディ
ングとともにマツピングを実現する機能を備えて、単時
間にシェーディング及びマツピングの処理が行なえる画
像処理装置を提供するものである。

〈実施例〉 以下図面に従って本発明の一実施例を説明する。

第１図は本発明による画像処理装置の構成例を示すブロ
ック図である。１は外部（ホストコンピュータ）よりイ
ンタフェースを介して入力される、四角パッチで構１蜘
された多面体形状を格納する形状格納バッファ、２はＴ
Ｖカメラ２ａ、スキャナ２ｂ等の複数又は単数の入力装
置で、３はこれらで読み取られた２次元の模様等のテク
スチャデータを格納するマツピングデータエリアである
。また、４はシェーディング及びマツピングを行なうプ
ロセッサ、５は陰面処理を行なうＺバッファ、の集りと
して形状格納バッファ１に入れ、マツピングも必要な場
合は、入力装置２より２次元の模様、図形を読み取り、
マツピングデータエリア３に格納する。入力装置２より
読み込んだデータは、カラー七＝り６で表示することが
可能である。そして、１個以上の光源の輝度、位置及び
視点の位置をプロセッサ４に与えると、プロセッサ４に
よシェ−ディング及びマツピングの処理を行ない、Ｚバ
ッファ５により見えない部分を表示しない処理を施して
カラーモニタ６に表示する。

第２図、第３図に形状格納バッファ１とマツピングデー
タエリア３の禍造図？示す。

１つ以上の曲面からなる３次元形状が形状格納バッファ
１に格納きれる。例えば、第４図に示すように、１つの
曲面１１ば１つ以上の四角パッチ１２ａ、１２ｂ、　・
・・、１２　ｆからな−リ、形状格納バッファ１には１
つの曲面データ単位に格納される。１つの曲面データ単
位のヘッドエリア２１には、１つの曲面を構成する、 ・四角パッチの数 ・曲面単位に固有の名前 ・データの大きさく形状格納バッファ１中、その曲面を
構成する四角パッチが占める大きさ） ・曲面の色（Ｒ，Ｇ、Ｂ単位） ・拡散反射係数 ・鏡面反射係数 ・曲面のＵ、１ｌｉｉ’向及びＶ方向の分割数（第４図
参照、図の例ではＵ方向３、■方向２に分割） を記憶する。

四角パッチエリア２２は、第２図の四角パッチ１２ａ、
１２ｂ、・・・、１２ｆ等にそれぞれ対応する固有の ・四角パッチ番号 ・各頂点へのポインタ１，２．３．４ を記憶している。

四角パッチの頂点情報エリア２３は、 ・頂点座標ｘ、ｙ、ｚの値 −Ｕ、Ｖ座標系でのＵ、Ｖの値（０，０≦Ｕ≦１．０，
０．０≦Ｖ≦１．０） ・頂点の法線ベクｌ−／しく頂点を共有する四角パッチ
の法線ベクトルの平均鎮より求める） を記憶する。

先頭のエリア２４は、１つの多面体形状に対して、共通
に散光による面の輝度値を記憶するエリアである。

マツピングデータエリア３は、入力装置２から読み込ん
だ２次元データ（テクヌチャマッピングデータ）２５を
、Ｕ、Ｖ座標でピクセル単位に記′臆する。このマツピ
ングデータ２５のＵ＝ａ。

ｖ＝ｂのピクセルデータを、前述の曲面ノＵ＝ａ。

ｖ＝ｂである１点に対応させ、これをすべてのマツピン
グデータについて行なえば、マツピング処理が実現し、
２次元の模様が３次元形状の表面に貼りつくこととなる
。

第５図のフローチャートを参照して本装置の動作を詳し
く説明する。

まず、ステップＳ１で、３次元形状を構成する四角パッ
チを入力し、形状格納バッファ１に保存する。次に、ス
テップＳ２において、光源の輝度値、位置及び視点の位
置分入力する。ステップＳ３は、マツピングスイッチ等
による操作指示に従って、マツピング処理を行なうか否
か＆１１４１断するステップであり、マツピング処理を
しない場合はステップＳ５に飛ぶ。マツピング処理する
ときはステップＳ４に進み、入力装置２よシ２次元テク
スチャデータを読み込み、マツピングデータエリア３に
格納する。

ステップＳ５では、四角パッチの各頂点座標よシ四角パ
ッチにおける面の法線ベク）７１／ｊｚ−求め、頂点の
法線ベク）／しを、その頂点を共有する四角パッチの面
法線ベクトルの平均によシ求める。頂に格納される。そ
して、ステップＳ６において、四角パッチ内の任意の１
点における法線ベクトルを、各頂点の法線ベクトルの線
形補間により求める。

シェーディングは、基本的にはＰｈｏｎｇの手法を利用
する。これは曲面上の１点の輝度Ｉを、で表わすもので
ある。ここで、 ｍは光源の個数、 Ｋｄは拡散反射係数、 Ｋｓは鏡面反射係数、 Ｉａは散光による輝度、 Ｎは面の単位法線ベクトル、 Ｌは光源方向の単位法線ベクトル、 Ｌ′は視線方向のベク）／しと光源の単位ベクトルの２
等分方向の単位ベクトル である。ステップＳ７では、四角バ・ノチの任意の一点
の輝度を、上記の（１）式を用いて求める。

この時、マンピンクデータかあれば、その点の面のＵ、
Ｖ座標に対応したマンピングデータのＵ。

■座標を持ったヒリセルの色を加えて、Ｒ，Ｇ。

Ｂ単位に（１）式を計算する。これで、２次元の模様等
が３次元°形状の表面に貼りつけられる。

ステップＳ８では、この計算データをＺバッファ５に送
９、陰面処理を実行する。

陰面処理はスクリーン座標で行なわれ、ディスプレイの
各ヒリセルの座標に対応したＺの情報を保持している。

そして、新しいオブジェクトを３次元形状の１点の座標
にスクリーン座標に変換して得られたビクセルのＺ座標
は、古いピクセルのＺ座標と比較して、手前にあるとき
はビクセルの情報を新しいものに置き換える。第６図は
陰面処理の説明図であるが、図のように初めＺ２があり
、新しく変換して得られたものが７１であるとき、Ｚｌ
が２２と比較され、視線方向に対して手前にあるＺｌが
新しいピクセルとして保持される。

ステップＳ９はすべての表面について処理したかどうか
判断し、まだであるときはステップＳ６に戻す。すなわ
ち、１点１点についてステップＳ　ａ　＋５７＋　Ｓｓ
の動作を繰返し、四角パッチで構成された３次元形状の
すべてについて行なう。

すべての点について終了すれば、ステップＳ９から８１
０に進み、カラーモニタ６において、陰面処理を行なっ
た形状を、平行透視あるいは一点透視で表示する。

〈発明の効果〉 以上に説明したように本発明によれば、ホストコンピュ
ータから送るデータは、シェーディング、マツピング処
理をしたスクリーン座標のビクセル単位で送るのではな
く、四角パッチの情報を送ればよいので、インタフェー
スを介するデータ量が少なくてすみ、本装置のハードウ
ェアでシェーディング及びマツピングがなされるので、
ホストコンピュータの負荷が少なく、表示速度が非常に
速いという利点を有する。処理結果の表示が速いという
ことは、対話性？重視するＣＡＤ分野では重要な要素で
ある。また、模様等のテクヌチャデータの入力のために
、ＴＶ左カメラスキャナ等の入力装置を有しており、リ
アルタイムに読み込むことができ、同時にモニタ上に表
示できるという利点もある。

また本発明は、製品・パッケッンの外装デザイン、布地
等のアパレルデザインのＣＡＤ分野、リアルタイム′の
アニメーション分野等、用途は広く有用な画像処理装置
が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における装置構成例を示すブ
ロック図、第２図は第１図形状格納バッファの構造図、
第３図は同マツピングテータエリアの構造図、第４図は
１つの曲面における四角パッチの説明図、第５図は動作
を説明するフローチャート、第６図は陰面処理の説明図
である。 １・・・形状格納バッファ、２・・・入力装置、３・・
マンピングデータエリア、４・・・プロセッサ、５・・
クパッファ、６・・・カラーモニタ、２１・・・ヘッド
エリア、２２・・四角パッチエリア、２３・頂点情報エ
リア、２４・・・が１【度エリア、２５・・・テクヌチ
ャマンビングデータ。 代理人　弁理士　　福　士　愛　彦（他２名）６３′、
Ａ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、シェーディングする多面体形状情報を四角パッチの
   集合として格納する形状格納バッファと、模様、図形を
   読み取る入力装置と、該入力装置から読み込んだ２次元
   のテクスチャデータを格納するマッピングデータエリア
   と、光源の数、位置、輝度と視点の位置情報に応じて、
   四角パッチの任意点の輝度と、前記任意点に対応するマ
   ッピングデータの色を加えてＲ、Ｇ、Ｂ単位に演算する
   プロセッサとを備えてなることを特徴とする画像処理装
   置。