(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元（３Ｄ）仮想環境に雲のグラフィックスを表示するための方法を提供する。【解決手段】方法は、雲のテクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成することを含み、ただし、フィルタ閾値は、地理的領域の天候データにおける雲量情報に対応する。この方法はさらに、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、単一の等方散乱色モデルに基づき、メモリに記憶されている幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること及び着色され幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャの複数のテクセルに基づき、雲を伴う天空ドームに対応する幾何学的表面の少なくとも一部分を含む３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成することを含む。【選択図】図２
2019175457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法であって、
プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信すること、
前記プロセッサによって、雲に対応するテクスチャをメモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、前記テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、当該生成することは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、
前記プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成すること
を含む、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法。
【請求項２】
前記フィルタリングされたテクスチャを生成することはさらに、
前記プロセッサによって、前記天候データにおける前記雲量情報に対応する数値閾値を特定すること、及び、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する雲量レベルに対応する前記フィルタリングされたテクスチャを生成するために、前記プロセッサによって、前記数値閾値よりも小さい数値を有する前記テクスチャ内の複数のテクセルを削除すること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記削除することはさらに、
前記プロセッサによって、削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルの数値を、予め定められた数値に設定すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記削除することはさらに、
前記プロセッサによって、削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルのアルファチャネル値を、テクセルが透明であることを表す値に設定すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記テクスチャをマッピングすることはさらに、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における前記天空ドームに対応する放物線状の幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のテクセルを着色することはさらに、
前記プロセッサによって、マッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の前記複数のテクセルのうち少なくとも１つのテクセルに対する色cloudColorを、以下の関数
cloudColor = skyColor* (1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient
を用いて特定すること
を含み、
ここで、skyColorは、前記三次元仮想環境における空のデフォルト色に対応するパラメータ、cloudIntensityは、前記少なくとも１つのテクセルの値に対応するパラメータ、extinctColorは、前記少なくとも１つのテクセルの前記cloudIntensityパラメータに基づく光吸収及び光透過のレベルに対応するパラメータ、cloudAmbientは、前記少なくとも１つのテクセルに対するデフォルト色値に対応するパラメータである、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記天候データを受信することはさらに、
前記プロセッサ及びワイヤレスネットワークデバイスによって、オンライン天候情報源から前記天候データを受信すること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法であって、
プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報、風速情報及び風向情報を含む天候データを受信すること、
前記プロセッサによって、雲に対応する第１のテクスチャをメモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、雲に対応し前記第１のテクスチャとは異なる第２のテクスチャを前記メモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、前記風速情報及び前記風向情報に対応する前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの間の第１のオフセットを用いて、前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの組み合わせに対応する第３のテクスチャを生成すること、
前記プロセッサによって、前記第３のテクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、第１のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、当該生成することは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記第１のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記第１のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、
前記プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記第１のフィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境の第１のグラフィック描画を生成すること、
前記プロセッサによって、前記風速情報及び前記風向情報に対応する前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの間の第２のオフセットを用いて、前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの他の組み合わせに対応する第４のテクスチャを生成すること、ただし、前記第２のオフセットは前記第１のオフセットとは異なり、
前記プロセッサによって、前記第４のテクスチャに適用される前記閾値フィルタに基づき、第２のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、当該生成することは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応する前記フィルタ閾値を含み、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する前記幾何学的表面に、前記第２のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、前記単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記第２のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、
前記ディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記第２のフィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境の第２のグラフィック描画を生成して、前記雲のアニメーション化された描画を作成すること
を含む、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法。
【請求項９】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステムであって、
当該システムは、
ディスプレイデバイス、
ネットワークデバイス、
プログラミングされた命令と、雲に対応するテクスチャと、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面とを記憶するように構成されたメモリ、及び、
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス及び前記メモリと動作可能に接続されたプロセッサ
を含み、
前記プロセッサは、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記ネットワークデバイスを用いて、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信し、
雲に対応するテクスチャを前記メモリから取り出し、
前記テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成し、ただし、前記生成は、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングし、
単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色し、
前記ディスプレイデバイスを用いて、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成する
ように構成されている、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサはさらに、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する数値閾値を特定し、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する雲量レベルに対応する前記フィルタリングされたテクスチャを生成するために、前記数値閾値よりも小さい数値を有する前記テクスチャ内の複数のテクセルを削除する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサはさらに、
削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルの数値を、予め定められた数値に設定する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、
削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルのアルファチャネル値を、テクセルが透明であることを表す値に設定する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサはさらに、
前記メモリに記憶されている放物線状の幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングする
ように構成されており、
前記放物線状の幾何学的表面は、前記３Ｄ仮想環境における前記天空ドームに対応する、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサはさらに、
マッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の前記複数のテクセルのうち少なくとも１つのテクセルに対する色cloudColorを、以下の関数
cloudColor = skyColor* (1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient
を用いて特定する
ように構成されており、
ここで、skyColorは、前記三次元仮想環境における空のデフォルト色に対応するパラメータ、cloudIntensityは、前記少なくとも１つのテクセルの値に対応するパラメータ、extinctColorは、前記少なくとも１つのテクセルの前記cloudIntensityパラメータに基づく光吸収及び光透過のレベルに対応するパラメータ、cloudAmbientは、前記少なくとも１つのテクセルに対するデフォルト色値に対応するパラメータである、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス、前記メモリ及び前記プロセッサは、車載情報システムとして統合されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス、前記メモリ及び前記プロセッサは、モバイル電子デバイスとして統合されている、
請求項９に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は全般的には、運転者情報及び運転者支援システム（これらは車載情報システムとしても知られる）の分野に関し、さらに詳細には、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションのために車両操作者にグラフィック表示を提供するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
本明細書において別段の指示がない限り、このセクションで説明する題材は本願の特許請求の範囲に対する従来技術ではなく、これらをこのセクションに含めたからといって従来技術であると認められるものではない。
【０００３】
最近の自動車は、１つ又は複数の運転者情報システム及び運転者支援システム（以下では車載情報システムと称する）を含むことが多く、これによって多種多様な情報及びエンターテイメントオプションが車両内の乗員に提供される。車載情報システムによって提供される一般的なサービスとしては、以下に限定されるものではないが、車両状態及び診断情報、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーション、ハンズフリー電話、ラジオ及び音楽再生、並びに、交通状況警報が挙げられる。車載情報システムは、複数の入力デバイス及び出力デバイスを含むことが多い。たとえば、ラジオシステム及びオーディオシステムを操作するために使用される慣用のボタン及び制御ノブが、車載情報システムにおいて共通に使用される。車両における入力のごく最近の形態として挙げられるのは、入力及び表示を単一の画面に統合したタッチスクリーン入力デバイス、並びに、車載情報システムが音声命令に応答する音声作動機能である。出力システムの例としては、機械的な計器類、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルなどのような出力ディスプレイパネル、及び、合成音声を作成するオーディオ出力デバイスが挙げられる。
【０００４】
三次元（３Ｄ）グラフィックス方法は、種々の運転者支援アプリケーション及び運転者情報アプリケーションにおいて広く使用されてきた。１つの典型例は、３Ｄマップに基づくナビゲーションシステムである。慣用の二次元（２Ｄ）マップと比べて３Ｄマップは、容易な運転者オリエンテーション及び高速なロケーション認識のために、より有用なものであるとみなされている。たとえば写真のようにリアルな３Ｄのマッピングサービス及びナビゲーションサービスが、Ａｐｐｌｅ，Ｇｏｏｇｌｅ及びＮｏｋｉａにより提供されるサービスを含め、複数のオンラインサービス及びオフラインサービスによって用意されている。最新の３Ｄグラフィックスによれば、高度にリアルな幅広いグラフィックエフェクトを作成することができる。３Ｄのマッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションという状況において、グラフィックス表示システムは、地勢、道路、建物などのような目印及びその他の目印を、極めて詳細に生成することができる。しかも一部の３Ｄマッピングシステムによれば、マッピングアプリケーションにおいて再現される現実の地理的領域における現在の天候状況に対応する天候状況及び照射状況を、３Ｄ仮想環境において描画するグラフィックエフェクトを適用することができる。たとえば３Ｄグラフィックスシステムは、ある地理的領域における現在の天候状況に基づき、雲のグラフィックレンダリングを作成することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
最新の３Ｄグラフィックスのハードウェア及びソフトウェアは、幅広いグラフィックスを再現可能である一方、雲などのようなグラフィックエフェクトの生成は一般に、３Ｄマッピングアプリケーションを使用するのに妥当なレンダリング速度でそれらのグラフィックエフェクトを作成するために、かなりのハードウェア実行リソースを必要とする。リアルな三次元の雲の複雑なグラフィックレンダリングを実行可能なグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）を含む最新の処理デバイスが存在するけれども、自動車に組み込まれたグラフィックスシステム及び安価なモバイル電子デバイスのグラフィックスシステムを含む多くのハードウェアプラットフォームには、雲のリアルなグラフィック描画を作成するのに必要とされるハードウェアが欠けている可能性がある。しかも、いまや高性能のグラフィックスハードウェアがますます含まれるようになってきている一部のモバイル電子デバイスでさえ、グラフィックスを作成するために不所望に大量の電力を消費してしまう可能性があり、その結果、バッテリを消耗させることが多く、これは走行中にマッピングアプリケーションを使用するためには非生産的なものとなる可能性がある。したがって、地理的領域における雲翳のグラフィックレンダリングを作成するために、計算上効率的な手法で三次元仮想環境において雲をレンダリングする改善された方法及びシステムが有用となるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
概要
１つの実施形態によれば、三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法が開発された。この方法は、プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信すること、プロセッサによって、雲に対応するテクスチャをメモリから取り出すこと、プロセッサによって、テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、生成することは、天候データにおける雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、プロセッサによって、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、メモリに記憶されている幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャの複数のテクセルに基づき、雲を伴う天空ドームに対応する幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、地理的領域に対応する３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成することを含む。
【０００７】
他の実施形態によれば、三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法が開発された。この方法は、プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報、風速情報及び風向情報を含む天候データを受信すること、プロセッサによって、雲に対応する第１のテクスチャをメモリから取り出すこと、プロセッサによって、雲に対応し第１のテクスチャとは異なる第２のテクスチャをメモリから取り出すこと、プロセッサによって、風速情報及び風向情報に対応する第１のテクスチャと第２のテクスチャとの間の第１のオフセットを用いて、第１のテクスチャと第２のテクスチャとの組み合わせに対応する第３のテクスチャを生成すること、プロセッサによって、第３のテクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、第１のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、生成することは、天候データにおける雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、プロセッサによって、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、第１のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、メモリに記憶されている幾何学的表面にマッピングされた第１のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され幾何学的表面にマッピングされた第１のフィルタリングされたテクスチャの複数のテクセルに基づき、雲を伴う天空ドームに対応する幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、地理的領域に対応する３Ｄ仮想環境の第１のグラフィック描画を生成することを含む。この方法はさらに、プロセッサによって、風速情報及び風向情報に対応する第１のテクスチャと第２のテクスチャとの間の第２のオフセットを用いて、第１のテクスチャと第２のテクスチャとの他の組み合わせに対応する第４のテクスチャを生成すること、ただし、第２のオフセットは第１のオフセットとは異なり、プロセッサによって、第４のテクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、第２のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、生成することは、天候データにおける雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、プロセッサによって、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、第２のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、メモリに記憶されている幾何学的表面にマッピングされた第２のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、ディスプレイデバイスによって、着色され幾何学的表面にマッピングされた第２のフィルタリングされたテクスチャの複数のテクセルに基づき、雲を伴う天空ドームに対応する幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、地理的領域に対応する３Ｄ仮想環境の第２のグラフィック描画を生成して、雲のアニメーション化された描画を作成することを含む。
【０００８】
さらに他の実施形態によれば、三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステムが開発された。このシステムは、ディスプレイデバイスと、ネットワークデバイスと、メモリと、これらのディスプレイデバイス、ネットワークデバイス及びメモリと動作可能に接続されたプロセッサとを含む。メモリは、プログラミングされた命令、雲に対応するテクスチャ、及び、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面を記憶するように構成されている。プロセッサは、プログラミングされた命令を実行して、ネットワークデバイスを用いて、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信し、雲に対応するテクスチャをメモリから取り出し、テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成し、ただし、この生成は、天候データにおける雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、フィルタリングされたテクスチャをマッピングし、単一の等方散乱色モデルに基づき、メモリに記憶されている幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色し、さらにディスプレイデバイスを用いて、着色され幾何学的表面にマッピングされたフィルタリングされたテクスチャの複数のテクセルに基づき、雲を伴う天空ドームに対応する幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、地理的領域に対応する３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】三次元（３Ｄ）仮想環境における雲を含む３Ｄ仮想環境の表示を生成するように構成された、車載情報システムの概略図である。
【図２】３Ｄ仮想環境により表示される現実世界の領域における天候状況に対応する雲を含む３Ｄ仮想環境のグラフィックスを生成するためのプロセスのブロック図である。
【図３】図２のプロセスにおいて閾値フィルタ操作を用いて修正された、手続き型で生成された雲のテクスチャを示す図である。
【図４】図２のプロセスにおいてマッピングされた雲のテクスチャを受け入れた双曲面を示す図である。
【図５】３Ｄ仮想環境に風速及び風向を描画するための雲のグラフィックスのアニメーションを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
詳細な説明
次に、本明細書で開示する実施形態の原理を理解しやすくする目的で、図面及び以下に記載された明細書中の説明について言及する。この言及は、保護対象の範囲に対する限定を意図するものではない。本開示には、例示した実施形態に対するいかなる代案や変更も含まれ、また、本開示が属する技術分野の当業者であれば通常想定するであろう開示された実施形態の原理のさらなる応用も含まれる。
【００１１】
本明細書で用いられる用語「テクスチャ」は、グラフィックエフェクトを作成するために三次元仮想環境における表面に適用されるイメージデータセットのことを指す。本願は、テクスチャを用いて雲に対応するグラフィックエフェクトを生成する実施形態について述べる。本明細書で用いられる用語「テクセル」は、１つのテクスチャ内に含まれるイメージデータのピクセルのことを指す。
【００１２】
図１には、三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィック表示を生成する車載情報システム１０４を含むシステム１００が示されており、このグラフィック表示には、現実世界の地理的ロケーションにおける天候状況を計算上効率的な手法で反映する空と雲の表現が含まれる。車載情報システム１０４には、メモリ１２０と動作可能に接続されたプロセッサ１０８と、ディスプレイデバイス１４４と、任意選択のポジショニングシステム１４８と、ネットワークデバイス１５２と、任意選択の車両センサ１７０とが含まれる。車載情報システム１０４のハードウェアの実施形態には、以下に限定されるものではないが、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）のハードウェア、自動車において使用するための組み込みコンピューティングハードウェアを含む組み込みシステムのハードウェア、並びに、スマートフォン及びタブレットコンピューティングデバイスを含むモバイル電子デバイスが含まれる。システム１００においてワイヤレスデータネットワーク１８０により、車載情報システム１０４が１つ又は複数のオンライン天候情報源１９０と接続されている。
【００１３】
車載情報システム１０４において、プロセッサ１０８は１つ又は複数の集積回路を含み、この回路は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）１１２とグラフィックス処理ユニット（ＧＰＵ）１１６の機能を実装する。一部の実施形態によれば、プロセッサは、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６の機能、さらに任意選択でメモリ１２０、ネットワークデバイス１５２及びポジショニングシステム１４８を含む他の構成要素の機能を単一の集積デバイスに集積するシステム・オン・チップ（ＳｏＣ）であるのに対し、他の実施形態によれば、ＰＣＩエクスプレスなどのような周辺接続デバイス又は他の適切な周辺データ接続を介して、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６が互いに接続されている。１つの実施形態によれば、ＣＰＵ１１２は、ｘ８６、ＡＲＭ、Ｐｏｗｅｒ又はＭＩＰＳの命令セットファミリーのうちの１つなどのような命令セットを実装する市販の中央処理デバイスである。ＧＰＵ１１６は、２Ｄグラフィックス及び３Ｄグラフィックスの双方を表示するためのハードウェア及びソフトウェアを含む。１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、たとえばＯｐｅｎＧＬ、ＯｐｅｎＧＬ ＥＳ，Ｖｕｌｋａｎ又はＤｉｒｅｃｔ３Ｄのグラフィックスアプリケーションプログラミングインタフェース（ＡＰＩ）を用いて、３Ｄグラフィックスを生成するために、ＧＰＵ１１６におけるハードウェア機能を使用しながらドライバ及び他のソフトウェア命令を含むソフトウェアプログラムを実行する。たとえばＧＰＵ１１６は、１つ又は複数のハードウェア実行ユニットを含み、このユニットは、テクスチャマッピング、フラグメントシェーダ、頂点シェーダ、及び、任意選択的にジオメトリシェーダ、テッセレーションシェーダを実装し、２Ｄグラフィックス及び３Ｄグラフィックスを処理及び表示するためにシェーダを計算する。動作中、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６は、メモリ１２０から取り出されたストアドプログラム方式の命令１４０を実行する。１つの実施形態によれば、ストアドプログラム方式の命令１４０は、オペレーティングシステムソフトウェアと、マッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションを含め３Ｄグラフィックスを生成する１つ又は複数のソフトウェアアプリケーションプログラムとを含む。ストアドプログラム方式の命令１４０は、本明細書で説明する実施形態に基づき雲のグラフィック描画を生成するために、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６の動作を制御するソフトウェアを含む。
【００１４】
プロセッサ１０８は、マッピングプログラム及びナビゲーションプログラムを実行し、マップフィーチャと、車両外部の地理的領域における空の雲翳などのような天候状況とを、直観的な手法で描画するグラフィック変換によって、３Ｄグラフィック出力を生成する。プロセッサ１０８は、ソフトウェア及びハードウェアの機能と共に構成されており、この場合、プログラミングされた命令がプロセッサ１０８と動作可能に接続された１つ又は複数のメモリに記憶され、以下で説明するプロセス及びシステムの実施形態をプロセッサが実装できるようにする目的で、センサ又はデータソースからデータを供給するために、ハードウェアの機能がプロセッサ及び／又は他の電子的、電気機械的又は機械的な構成要素と動作可能に接続される。
【００１５】
メモリ１２０は、不揮発性メモリと揮発性メモリの双方を含む。不揮発性メモリは、ＮＡＮＤフラッシュメモリなどのような半導体メモリ、磁気記憶媒体及び光学記憶媒体、又は、車載情報システム１０４がデアクティベートされたとき若しくは電力を失ったときにデータを保持する他の何らかの適切なデータストレージデバイスを含む。揮発性メモリは、車載情報システム１０４の動作中、ソフトウェアと、グラフィックスデータ及びマップフィーチャデータを含むデータとを記憶するスタティックランダムアクセスメモリ及びダイナミックランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。一部の実施形態によれば、ＧＰＵ１１６及びＣＰＵ１１２は各々、別個のＲＡＭデバイス（たとえばＣＰＵ１１２についてはＤＤＲ ＳＤＲＡＭの一種、ＧＰＵ１１６についてはＧＤＤＲ，ＨＢＭの一種又はその他のＲＡＭ）へのアクセスを有する一方、他の実施形態によれば、ＣＰＵ１１２及びＧＰＵ１１６は共有メモリデバイスにアクセスする。プログラミングされた命令１４０に加えてメモリ１２０は、三次元仮想環境グラフィックスデータ１２４を記憶している。グラフィックスデータ１２４は、幾何学的モデル、テクスチャ、及び、３Ｄ仮想環境の三次元グラフィックスを生成するためにプロセッサ１０８が使用するその他のデータを含む。図１の実施形態によれば、グラフィックスデータ１２４は、３Ｄ仮想環境の空に表示される雲の構造に対応する雲のテクスチャデータ１２８における１つ又は複数のテクスチャを含む。グラフィックスデータ１２４は放物線状の天空ドーム表面１３２も含み、これは３Ｄ仮想環境における空を表現する幾何学的表面を成す。車載情報システム１０４の動作中、プロセッサ１０８は、３Ｄ仮想環境により表現される地理的領域における現在の又は予測される天候状況に基づき、雲のテクスチャデータ１２８を修正し、車載情報システム１０４において表示するためにそれらのテクスチャを放物線状の天空ドーム表面にマッピングする。
【００１６】
車載情報システム１０４は、任意選択のネットワークデバイス１５２を含み、このデバイスはデータネットワーク１８０を介して、オンライン天候情報源１９０などのような外部のコンピューティングシステムからの天候データを送信及び受信するように構成されている。ネットワークデバイス１５２の例として挙げられるのは、イーサネットアダプタ及び汎用シリアルバス（ＵＳＢ）アダプタといった有線ネットワークアダプタ、並びに、ワイヤレスワイドエリアネットワーク（ＷＷＡＮ）アダプタ、８０２．１１アダプタ、又は、ブルートゥースワイヤレスローカルエリアネットワーク（ＷＬＡＮ）アダプタなどのような無線ネットワークアダプタである。
【００１７】
図１に示されているように、オンライン天候情報源１９０は、データネットワーク１８０を介して車載情報システム１０４によりアクセス可能な手法でデータを提供する任意のオンラインサービスを含む。たとえばオンライン天候情報源１９０は、雲、風、温度、降水及び道路ハザード状況を含め、車両周囲の天候に関連する情報を提供するライブ天候サービスを含む。
【００１８】
車載情報システム１０４は、プロセッサ１０８と動作可能に接続された任意選択のポジショニングシステム１４８を含む。ポジショニングシステムの例として挙げられるのは、１つ又は複数の衛星航法システムを使用するグローバルポジショニングシステム（ＧＰＳ）受信機、定置されたワイヤレス送信機に対する車載情報システム１０４のロケーションを特定する無線三角測量受信機、及び、慣性航法システムである。動作中、プロセッサ１０８は、マッピングソフトウェアアプリケーション及びナビゲーションソフトウェアアプリケーションを実行し、これによりポジショニングシステム１４８からロケーション情報を取り出して、車載情報システム１０４の地理的ロケーションを特定し、車載情報システム１０４のロケーションに対応するよう仮想環境の表示を調節する。ナビゲーションアプリケーションにおいてプロセッサ１０８は、車載情報システム１０４のロケーション及び運動を特定して、選択された目的地までのルートを生成し、３Ｄ仮想環境においてルートを表示する。
【００１９】
動作中、プロセッサ１０８は、複数のソースから車両周囲の環境に対応する天候情報を受信する。図１の実施形態によれば、それらのソースには車両センサ１７０、オンライン情報源１９０及びポジショニングシステム１４８が含まれる。プロセッサ１０８は、いくつかの環境データを間接的に使用する。たとえばポジショニングシステム１４８は、車両ロケーションに関連するデータを提供し、プロセッサ１０８は、ポジションデータをオンライン情報源１９０へのクエリの一部として使用して、たとえば、車両周囲の領域又は車両のルート沿いにあり車両が今後走行することになる他の領域における天候を特定する。
【００２０】
車載情報システム１０４においてディスプレイデバイス１４４は、車載情報システム１０４のハウジングと一体化された統合型ディスプレイデバイス、たとえばＬＣＤ又は他のビジュアルディスプレイデバイスであり、又は、ディスプレイデバイス１４４は、有線又は無線のインタフェースを介して車載情報システム１０４と動作可能に接続された外部ディスプレイデバイスであり、これはプロセッサ１０８から出力信号を受信して、３Ｄ仮想環境の表示を生成する。車載情報システム１０４が車載組み込みコンピューティングデバイスである実施形態の場合、ディスプレイデバイス１４４は、車両のコンソールに配置されたＬＣＤ若しくは他のフラットパネルディスプレイであり、又は、ディスプレイデバイス１４４は、ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ）又はフロントガラス若しくは車両における他の表示面上に３Ｄ仮想環境を表示する他のプロジェクションディスプレイである。他のディスプレイデバイスの実施形態にはたとえば、仮想環境の本物の三次元表示をシミュレートするために、３Ｄ仮想環境の２つの異なる２Ｄイメージを形成する立体ディスプレイが含まれる。
【００２１】
車載情報システム１０４において車両センサ１７０は、車両のコンディション又は車両周囲の環境に対応するディジタルデータを生成する車両内の任意のデバイスを含み、プロセッサ１０８はこのデータを使用して、静的なマップフィーチャの仮想描画を調節する。種々の車両構成において使用されるセンサの例として挙げられるのは、以下に限定されるものではないが、カメラ、光センサ、温度計、湿度計、モーションセンサ、速度計、距離測定センサなどである。一部の実施形態によれば、プロセッサ１０８は、オンライン天候情報源１９０からの天候情報データを補足して、車両周囲の領域における雲量レベルを検出するために、車両センサ１７０を使用する。一部の実施形態によれば、車載時計は、車両周囲の時刻を記録するさらに他のセンサである。一部の実施形態によれば、ポジショニングシステム１４８又はネットワークデバイス１５２は、時刻データを受信して時計を設定し、車両が種々の地理的ロケーションにあるときに、種々の時刻での空における太陽又は月のポジションを特定する。図１の例によれば、ポジショニングシステム１４８は、車両のロケーション及び任意選択的に走行方向及び速度を表すセンサとしても動作する。一部の車両の場合には、車両において他の機能を実施するサブシステムから間接的に、付加的なセンサデータを供給することができる。
【００２２】
図１によれば車載情報システム１０４は、３Ｄ仮想環境に雲のグラフィックスを生成するために特別に構成されたハードウェアシステムの１つの実施形態として示されている。これに加え、スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイスなどのようなモバイル電子デバイスを含む同様のハードウェア構成要素を組み込んだ他の実施形態を、本明細書で説明する方法を実施するために特別に構成してもよい。
【００２３】
図２には、三次元仮想環境に雲のグラフィックスを生成するためのプロセス２００が示されている。以下の説明では、ある機能又はあるアクションを実施するプロセス２００についての言及は、その機能又はそのアクションを実施するために他のハードウェア要素と共働してストアドプログラム方式の命令を実行するプロセッサの動作を指している。ここではプロセス２００について、例示目的でシステム１００及び車載情報システム１０４と関連させて説明する。
【００２４】
プロセス２００は、任意選択の手続き型テクスチャ生成プロセスから始まり、これによれば、車載情報システム１０４における雲のグラフィックスを生成するためのベースを成す１つまた複数のテクスチャが生成される（ブロック２０４）。１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、雲のテクスチャデータ１２８において１つ又は複数のテクスチャを生成するために、パーリンノイズ源をサンプリングする。手続き型のテクスチャ生成のためにパーリンノイズを使用することは、当該技術分野において周知であり、本明細書では、これ以上詳細には扱わない。ブロック２０４の処理を、図２の例のようにプロセッサ１０８によって実施することができる。他の実施形態によれば、テクスチャ生成プロセスは、オフラインの手法でテクスチャデータを生成する外部のコンピューティングデバイスにより実施される。車載情報システム１０４は、雲のグラフィックスを生成する３Ｄマッピングプログラムアプリケーション又は他のグラフィックソフトウェアプログラムアプリケーションの実行に先立ち、以前に生成された雲のテクスチャデータ１２８をメモリ１２０に記憶する。雲のテクスチャデータ１２８を記憶するためにメモリ１２０が十分な容量を有する実施形態の場合には、雲のテクスチャデータ１２８をオフラインで生成することによって、動作中、プロセッサ１０８の計算負荷が低減される。
【００２５】
次いでプロセス２００によれば、車載情報システム１０４がオンライン天候情報源１９０から地理的領域に関する天候データを受信する（ブロック２０８）。天候データ源としてはたとえば、アメリカ国立気象局並びに現在の及び予測された天候状況情報を提供する世界中の他の国々における同等の気象局など、ウェブサービス及び公的に利用可能な他の天候情報システムが挙げられる。天候情報にはたとえば、所定の地理的領域における雲翳、風速及び風向を記述する天候データが含まれる。プロセス２００中、車載情報システム１０４は、車両の地理的ロケーションを特定するために、たとえばポジショニングシステム１４８から受信したロケーションデータを用いて、車両のすぐ近くの領域に関する天候データを受信することができる。他の構成によれば、車載情報システム１０４は、車両の現在のロケーションから場合によっては著しく離れたところに位置する車両目的地など、車両のロケーションとは異なる地理的領域に関する天候データを受信し、これによって車載情報システム１０４は、現実世界の目的地の物理的ロケーションにおける現在の雲翳に基づき、目的地に対応する３Ｄ仮想環境に雲翳を表示することができる。一部の実施形態によれば、車載情報システム１０４は、現在の天候状況データに基づき地理的領域における現在の状況を予測する雲のグラフィックスを生成する一方、他の実施形態によれば、車載情報システム１０４は、予測された天候データを用いて、今後の時点での地理的領域における予測された天候状況に基づきグラフィックスを生成する。たとえば、目的地への推定到着時刻（ＥＴＡ）があと４時間であれば、車載情報システム１０４は、オンライン天候情報源１９０から予測された天候状況データを取り出すことができ、車両のＥＴＡでの目的地における雲のグラフィック描画を供給するために、雲翳の予測レベルを用いることができる。
【００２６】
プロセス２００中、プロセッサ１０８は、メモリ１２０内の雲のテクスチャデータ１２８からプロセッサ１０８が取り出した少なくとも１つの雲のテクスチャに対し、閾値フィルタを適用する（ブロック２１２）。閾値フィルタリングプロセスによって、地理的領域における曇天のレベルを表す天候データに基づき、雲のグラフィックスを形成するために使用されるテクスチャ内のテクセルが選択される。後で詳細に説明するように閾値フィルタによって、数値閾値選択プロセスに基づき、雲の形状を成すテクスチャからテクセルが選択される。車載情報システム１０４においてプロセッサ１０８は、天候データにおける雲量情報に対応する数値閾値を特定し、この場合、数値閾値は一部の実施形態によれば、雲量レベルに逆相関している。たとえば１つの実施形態によれば、テクスチャ内のテクセル値は、８ビットのデータ（０乃至２５５の範囲内の値）を用いてコーディングされている。プロセッサ１０８は、天候データからの雲翳のパーセンテージにそのまま基づくか（たとえば５０％の雲量に対し１２８の閾値、１００％の雲量に対し０の閾値）、又は、そのまま定量的ではなく定性的な雲翳情報（たとえば「ほぼ晴れ」に対し２２５の閾値、「部分的に曇り」に対し１８０の閾値、「ほぼ曇り」に対し７５の閾値など）を含む天候データに対し予め定められた値に基づき、適切な数値範囲内の数値閾値を生成する。これに加え、天候データが雲ひとつない快晴のコンディションを表している状況において、プロセッサ１０８は、いかなる雲も含まないグラフィックスを生成するために、プロセス２００の残りの部分を省略することができる。
【００２７】
プロセッサ１０８において閾値フィルタオペレーションを、ＣＰＵ１１２、ＧＰＵ１１６又は両方のハードウェア構成要素の組み合わせを用いて実施することができる。たとえば１つの実施形態によれば、ＧＰＵ１１６はフラグメントシェーダプログラムを実行し、このプログラムによって、閾値を適用するために手続き型で生成されたテクスチャのコピーにおいてサンプリングされたテクセル各々が処理される。テクセルの数値が閾値と一致していれば又は閾値を超えていれば、フラグメントシェーダプログラムは、テクスチャ内のテクセルの数値を未変更状態のままにしておく（たとえば閾値が１１０でありテクセル値が２００であれば、出力されるテクセル値も２００である）。しかしながらテクセル値が閾値を下回っているならば、フラグメントシェーダはテクセルを０などのような予め定められた値に設定し、これによって雲の部分の間のギャップを描画するために最終的にレンダリングされるグラフィックスからテクセルが有効に削除される（たとえば閾値が１１０でありテクセル値が９７であれば、出力されるテクセル値は０に設定される）。プロセッサ１０８は、削除されたテクセルのロケーションでは雲がレンダリングされないことを保証するため、これに続くレンダリングオペレーションの間、それらの予め定められた値を無視するように構成されている。アルファチャネルを用いたテクスチャを採用する他の実施形態の場合、フラグメントシェーダは各テクセルの本来の値を変更するのではなくその代わりに、閾値と一致しているか又は閾値を超えているテクセル各々についてはアルファチャネル値を１．０（完全に不透明）に設定し、閾値を下回っているテクセル各々を有効に削除するためにアルファチャネル値を０．０（完全に透明）に設定する。テクスチャ内で削除されていない選択されたテクセルは、テクスチャにおける雲の形状を成すものであり、この場合、閾値は、空を表す雲と雲の間のギャップと対比して雲を描画するテクスチャのプロポーション全体に作用を及ぼす。一部の実施形態によれば、ＣＰＵ１１２は、ＧＰＵ１１６について上述したものと同様のプロセスにおいて、ストアドプログラム方式の命令を実行することにより、テクスチャ内のテクセルを修正する。
【００２８】
次いでプロセス２００によれば、プロセッサ１０８が、三次元仮想環境における天空ドームを成す双曲面に、フィルタリングされた雲のテクスチャをマッピングする（ブロック２１６）。このマッピングプロセスによって、３Ｄ仮想環境において種々の角度から眺めても雲が自然な外観を有することが保証される。よりリアルな雲のテクスチャマッピングを達成するために、プロセッサ１０８は、３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する放物線状の幾何学的表面に、フィルタリングされた雲のテクスチャをマッピングする。天空ドームを視覚化するために、グラフィックス業界では一般に球状マッピングや平面マッピングのような他のマッピング技術が用いられる。これに対し放物線マッピングによれば、実験的な結果に基づく上述の２つのマッピングに比べ、水平ビューから垂直ビューへのより良好な移行がもたらされる。このことに加え、放物線マッピングであると、パラメータを変更すれば球面、平面のマッピングもカバーすることができる。大部分のハードウェアの実施形態によれば、ＧＰＵ１１６は、フィルタリングされた雲のテクスチャを放物面にマッピングするテクスチャマッピングユニットのハードウェアを含む。
【００２９】
図４には、放物線マッピングプロセスの詳細が示されており、これにはフィルタリングされた雲のテクスチャ４０４が含まれ、このテクスチャは天空ドームに対応する放物線状の幾何学的表面４０８にマッピングされている。放物面４０８の中央ポイント４１０を、３Ｄ仮想環境におけるＺ軸に沿って仮想カメラの真上にある視点とするならば、プロセッサ１０８は、雲のノイズテクスチャをＺ軸に沿って仮想カメラの上の放物面にマッピングすることになる。図４に示されているように、中央ポイント４１０は放物線状の幾何学的表面の頂点に対応する。図４には、例示目的で単一のテクスチャ４０４しか示されていないけれども、一部の実施形態によれば、単一のフィルタリングされたテクスチャ又は複数のフィルタリングされたテクスチャが、より広いエリアをカバーするためにタイリングされ、タイリングされたテクスチャが放物面４０８にマッピングされる。
【００３０】
再び図２を参照すると、次いでプロセス２００によれば、プロセッサ１０８が、雲に対応するマッピングされたテクスチャにおけるテクセルすべてに色を適用する（ブロック２２０）。車載情報システム１０４の１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、赤、緑及び青の色レベルに対応する３つの別個のサブテクセル色値を用いて色を生成し、それらの色値がディスプレイデバイス１４４によりまとめられて、レンダリングされるシーンにおける各テクセルの最終的な出力色が作成される。ブロック２１２の処理について言及しながら上述したように、プロセッサ１０８は、閾値プロセスを用いて雲の形状及び密度を生成するが、このプロセスによっても、レンダリングされる雲に関連づけられた最終的な色は付与されない。たとえば好天時の白い雲は、もっと暗い荒天時の雲と同じ一般的なサイズ及び形状を有する可能性があるが、これら２つの雲はそれぞれ異なる色を有する。これに加え、３Ｄ仮想環境における太陽、月及び場合によっては他の光源の相対ポジションが、雲の色に影響を及ぼす。
【００３１】
雲のテクセルに色を適用するために、プロセッサ１０８は、雲にサブ散乱色を適用し、すべての入力に基づき雲の最終的な色を合成する。ＧＰＵパイプラインにおいて、より僅かな処理リソースしか消費しないようにする目的で、プロセス２００は、雲の色をレンダリングするために修正された単一の等方散乱モデルを実装する。このモデルは、等方Ｍｉｅモデルの修正バージョンである。一般的な従来技術のＭｉｅモデルは、各項の無限級数の和に基づき散乱光の強度を計算する必要があったが、プロセス２００は数値近似を採用しており、これはＭｉｅモデルの無限級数よりも計算上効率的である一方、３Ｄマッピングアプリケーションにおいてそれにもかかわらず正確な雲の色がもたらされる。プロセッサ１０８は、以下の関数により記述される単純化された計算を実施する。
cloudColor = skyColor* (1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient
上記関数において、skyColorパラメータは、いかなる雲も存在しない三次元仮想環境における空に対するデフォルト色値である（たとえばノーマル、フォグ又はサンドストーム）。cloudAmbientパラメータは、３Ｄ仮想環境のための全体的なカラーテーマの一部分として選択される雲のデフォルト色値である。cloudIntensityパラメータはテクセルごとに異なり、０．０乃至１．０の数値範囲にマッピングされる上述の閾値を超えた各テクセルの値に対応する。extinctColorパラメータは、各テクセルのcloudIntensityパラメータ値に基づく雲のテクスチャ内の各テクセルの光吸収及び光透過のレベルに対応する。１つの実施形態によれば、extinctColorパラメータは、雲における光源からの光の吸収をシミュレートする１つの関数また関数セットを用いて、経験的に決定される。単一のテクセルの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）のサブテクセルの色要素をマッピングする３つの関数から成るセットの一例は、extinctColor.R = e(-cloudIntensity*C1); extinctColor.G = e(-cloudIntensity*C2)及びextinctColor.B = e(-cloudIntensity*C3)であり、ここで、C1, C2, C3は、経験的に決定された数値による係数値である。よって、白色からもっと暗い灰色又は他の色のシェードまで変化し得る雲など、夜明け又は夕暮れの太陽光の作用ゆえにさらに他の色の雲も含め、様々な色のテクセルを含む雲のグラフィックスを生成するために、cloudColor値は、cloudIntensityパラメータ値及びextinctColorパラメータ値に作用を及ぼす個々のテクセル値に基づき、雲の各テクセル間で異なる。プロセッサ１０８において、ＧＰＵ１１６は、フラグメントシェーダプログラムを用いてテクセルごとに色計算を実施することができ、又は、ＣＰＵ１１２は、上述の関数に基づき雲における各テクセルの色を計算することができる。
【００３２】
放物線状の天空ドーム表面に事前にマッピングされたテクスチャ内のテクセルに、プロセッサ１０８が色を適用した後、プロセッサ１０８は上述の雲を含む３Ｄ仮想環境のグラフィック表示を生成する（ブロック２２４）。車載情報システム１０４においてプロセッサ１０８は、３Ｄ仮想環境内の仮想カメラのロケーションに基づき、３Ｄ仮想環境のグラフィック表示を生成し、これによって、他の点では従来技術において公知の３Ｄレンダリング技術を用いて、仮想カメラの視錐台を通して見た３Ｄ仮想環境の部分に基づき、２Ｄラスタリングされたイメージがディスプレイデバイス１４４によって生成される。プロセッサ１０８は、雲を伴う空に加え、３Ｄ仮想環境における地形、建物、目印及び他の特徴のグラフィックレンダリングも生成する。ディスプレイデバイス１４４は、空及びレンダリングされた雲を伴う放物面の一部分の視覚的描画を、他の要素と共に３Ｄ仮想環境内の視野によってユーザに提供する。雲のグラフィック描画によって、オンライン天候情報源１９０から受信した現在の天候状況に基づき車載情報システムにおいて表示される地理的領域内の雲翳のレベルに関して、単純かつ容易に理解可能な情報が提供される。
【００３３】
図３には、閾値フィルタリングされたテクスチャを含むレンダリングされた雲のグラフィックスの２つの例が示されており、これらのテクスチャは、本明細書で説明したプロセス２００を用いて、放物線状の天空ドームにマッピングされて着色されたものである。具体的には、ゼロ又は著しく小さいフィルタ閾値を用いた曇天の雲翳に対応する雲のテクスチャ３０４によって、レンダリングされたグラフィック描画３１２が作成される。プロセッサ１０８は、フィルタリングされたテクスチャ３０８を生成するために５０％の閾値を適用し、この場合、フィルタリングされたテクスチャ３０８における背景領域は、雲と雲の間のギャップを表す。プロセッサ１０８はグラフィックレンダリング３１６を作成し、このレンダリングには、雲内のギャップ間に青色の空を伴いながら、フィルタリングされたテクスチャ３０８に基づく部分的な雲翳が含まれている。フィルタリングされたテクスチャに基づき雲の密度及び形状を変更することに加えて、プロセス２００の着色方法によれば、曇天の雲のレンダリング３１２の場合にはより暗い着色、好天の雲のレンダリング３１６の場合にはより明るい着色というように、雲にそれぞれ異なる色をもたせることができる。図３の例の場合、フィルタリングされたテクスチャ３０４と３０８の双方は、車載情報システム１０４がメモリ１２０内の雲のテクスチャデータ１２８に記憶している同じ基本的な雲のテクスチャに基づいている。プロセス２００によれば、単一の雲のテクスチャ又は少数の異なる雲のテクスチャを使用して、種々の天候状況ごとに雲の複雑なレンダリングを生成し直すことなく、曇天からほとんど晴天まで幅広い範囲の雲の状況を描画するグラフィックスを生成することができる。
【００３４】
上述のようにプロセス２００によれば、３Ｄ仮想環境に雲のグラフィック描画を生成するための計算上効率的な方法が提供される。一部の実施形態によれば、車載情報システム１０４は、３Ｄ仮想環境において雲に対する風の影響を描画するために、雲を経時的にアニメーション化する（ブロック２２８）。プロセッサ１０８は、ブロック２０８の処理について言及しながら上述したように、オンライン天候情報源１９０から天候状況データと共に風速データ及び風向データを受信する。１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、風の状況に対応する方向及び速度で雲の動きを示すために、レンダリングされた一連のフレームにわたり放物面に雲のテクスチャをマッピングするテクスチャポジションに対し、空間オフセットを適用することによって、雲の動きをアニメーション化する。この場合、各フレームは、三次元仮想環境における雲の単一のグラフィック描画を含み、プロセス２００は、それぞれ異なる雲のレンダリングを含む一連のフレームを作成して、三次元仮想環境内に雲のアニメーション化された描画を作成する。
【００３５】
他の実施形態によれば、プロセッサ１０８は、空における現在の雲の形状の変化を模倣するため、雲の形状も経時的に変化させる。この実施形態によれば、プロセッサ１０８は、第１の雲のテクスチャを使用して作成された現在レンダリングされている雲からずらされたテクスチャとして用いるために、雲のテクスチャデータ１２８に記憶されている第２の雲のテクスチャを用い、第１の雲のテクスチャと第２の雲のテクスチャにおけるテクセルの組み合わせに基づき、第３のテクスチャを生成する。プロセッサ１０８は、アニメーションのフレーム間で変化する２つのテクスチャの間のオフセットを生成し、アニメーションのフレームごとに異なる雲のテクスチャを作成する。車載情報システム１０４においてプロセッサ１０８は、ＣＰＵ１１２、ＧＰＵ１１６又は両方のハードウェア構成要素の組み合わせを用いて、アニメーション化された雲のグラフィックスのために２つのテクスチャの組み合わせを生成する。
【００３６】
たとえば１つの実施形態によれば、プロセッサ１０８は、第１の雲のテクスチャと第２の雲のテクスチャにおけるテクセルの組み合わせから、たとえば以下の関数
texelu,v = (first_texture [u,v] + second_texture [u+ texOffsetu, v + texOffsetv]) / 2
を用いて生成されたテクセルを有する第３のテクスチャを生成する。ここで、u, vは、第１のテクスチャと第２のテクスチャの双方における１つのテクセルの二次元座標を表し、texOffsetu及びtexOffsetvは、第２のテクスチャ内のそれぞれ異なるロケーションに対する数値によるオフセット値であり、これらのオフセット数値は、雲のアニメーションを描画するために、レンダリングされる各フレーム間で変化する。一部の実施形態によれば、texOffsetu値及びtexOffsetv値は、アニメーションシーケンスの最初のフレームについては０でスタートし、プロセッサ１０８は、雲に対する風向及び風速の双方の影響を描画するために、後続のフレームにおいて量を変化させることにより、天候データに基づきテクスチャオフセット値を増大又は低減する。上述の関数は２つのテクセル値の算術平均を作成するが、ただし、他の実施形態によれば、２つのテクセル値を算術平均以外の手法で組み合わせることができる。プロセッサ１０８は、２つのテクスチャの組み合わせから作成されたテクセルを使用して、第３の雲のテクスチャを生成し、このテクスチャは、アニメーションの各フレーム中、テクセルごとに異なるcloudIntensity値を有する他のフィルタリングされたテクスチャを作成するための入力として用いられ、さらにプロセッサ１０８は、修正されたテクセル値を使用して、ブロック２１２乃至２２４について言及しながら上述した処理に戻り、三次元仮想環境における雲のアニメーション化された描画のために、一連のグラフィックレンダリングを作成する。
【００３７】
異なるオフセット値を有する第１の雲のテクスチャと第２の雲のテクスチャとの組み合わせによって、三次元仮想環境の付加的な各グラフィックフレームをレンダリングするために、それぞれ異なるフィルタリングされたテクスチャが作成され、これにより三次元仮想環境において雲の形状の動きと変化の双方が描画される。次いでプロセス２００によれば付加的なフレームのために、プロセッサ１０８は、第１のテクスチャと第２のテクスチャとの間の第２のオフセットを入力として用いて、第１の雲のテクスチャと第２の雲のテクスチャとの組み合わせに基づき、第４のテクスチャを生成し、これによってアニメーションの後続のフレームのために第２のフィルタリングされたテクスチャを生成し、さらに車載情報システム１０４は、プロセス２００の付加的な反復を実施して、上述のようにアニメーションの付加的なフレームを生成する。このプロセスによれば、３Ｄナビゲーションシステムにおいて雲のもっともらしい挙動がもたらされ、図５のアニメーションシーケンスに示されているように、これには雲の回転、消滅、出現及び混合が含まれる。図５によれば車載情報システム１０４は、時系列で生成された複数のイメージフレーム５０４Ａ乃至５０４Ｆを有する雲のレンダリングされたフレームの推移を生成し、これによって風速及び風向に基づき雲の動きが空に描画される。
【００３８】
本明細書で説明した実施形態によれば、コンピュータ技術に対する改善がもたらされ、さらに詳細には、グラフィックスを生成するために特別に構成されたコンピュータ化システムのオペレーションに対する改善がもたらされる。本明細書で説明した改善の非排他的な例として、三次元仮想環境に雲のグラフィックレンダリングを生成するためのプロセスが挙げられ、これは従来技術による雲のレンダリング技術に比較して、より僅かな計算リソースしか必要とせず、これによって、効率が劣る従来技術のレンダリング技術に比べ、３Ｄ仮想環境に雲を効率的にレンダリング可能なコンピュータ化デバイスの基盤が拡大される。本明細書で説明した実施形態によれば、３Ｄ仮想環境に描画される地理的領域内の現在の雲量状況に対応する３Ｄ仮想環境における雲の効率的レンダリングも可能になり、これによって３Ｄのマッピングアプリケーション及びナビゲーションアプリケーションの機能が改善される。
【００３９】
自明のとおり、これまで開示してきた特徴及び機能並びにその他の特徴及び機能の変形又はそれらの代替案を所望のように組み合わせて、さらに他の多くの種々のシステム、アプリケーション又は方法を実現することができる。現時点では予見できない又は予期されない様々な代替案、修正、変形又は改善を、後から当業者が行うことができ、これらも以下の特許請求の範囲に含まれるものとする。
【図１】
2019175457.tif 000003
【図２】
2019175457.tif 000004
【図３】
2019175457.tif 000005
【図４】
2019175457.tif 000006
【図５】
2019175457.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】令和1年7月22日(2019.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法であって、
プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信すること、
前記プロセッサによって、雲に対応するテクスチャをメモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、前記テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、前記閾値フィルタは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、
前記プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成すること
を含む、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法。
【請求項２】
前記フィルタリングされたテクスチャを生成することはさらに、
前記プロセッサによって、前記天候データにおける前記雲量情報に対応する数値閾値を特定すること、及び、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する雲量レベルに対応する前記フィルタリングされたテクスチャを生成するために、前記プロセッサによって、前記数値閾値よりも小さい数値を有する前記テクスチャ内の複数のテクセルを削除すること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記削除することはさらに、
前記プロセッサによって、削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルの数値を、予め定められた数値に設定すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記削除することはさらに、
前記プロセッサによって、削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルのアルファチャネル値を、テクセルが透明であることを表す値に設定すること
を含む、
請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記テクスチャをマッピングすることはさらに、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における前記天空ドームに対応する放物線状の幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングすること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記複数のテクセルを着色することはさらに、
前記プロセッサによって、マッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の前記複数のテクセルのうち少なくとも１つのテクセルに対する色cloudColorを、以下の関数
cloudColor = skyColor* (1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient
を用いて特定すること
を含み、
ここで、skyColorは、前記三次元仮想環境における空のデフォルト色に対応するパラメータ、cloudIntensityは、前記少なくとも１つのテクセルの値に対応するパラメータ、extinctColorは、前記少なくとも１つのテクセルの前記cloudIntensityパラメータに基づく光吸収及び光透過のレベルに対応するパラメータ、cloudAmbientは、前記少なくとも１つのテクセルに対するデフォルト色値に対応するパラメータである、
請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記天候データを受信することはさらに、
前記プロセッサ及びワイヤレスネットワークデバイスによって、オンライン天候情報源から前記天候データを受信すること
を含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法であって、
プロセッサによって、地理的領域に対応する雲量情報、風速情報及び風向情報を含む天候データを受信すること、
前記プロセッサによって、雲に対応する第１のテクスチャをメモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、雲に対応し前記第１のテクスチャとは異なる第２のテクスチャを前記メモリから取り出すこと、
前記プロセッサによって、前記風速情報及び前記風向情報に対応する前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの間の第１のオフセットを用いて、前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの組み合わせに対応する第３のテクスチャを生成すること、
前記プロセッサによって、前記第３のテクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、第１のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、ただし、前記閾値フィルタは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記第１のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記第１のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、
前記プロセッサに接続されたディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記第１のフィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境の第１のグラフィック描画を生成すること、
前記プロセッサによって、前記風速情報及び前記風向情報に対応する前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの間の第２のオフセットを用いて、前記第１のテクスチャと前記第２のテクスチャとの他の組み合わせに対応する第４のテクスチャを生成すること、ただし、前記第２のオフセットは前記第１のオフセットとは異なり、
前記プロセッサによって、前記第４のテクスチャに適用される前記閾値フィルタに基づき、第２のフィルタリングされたテクスチャを生成すること、
前記プロセッサによって、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する前記幾何学的表面に、前記第２のフィルタリングされたテクスチャをマッピングすること、
前記プロセッサによって、前記単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記第２のフィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色すること、及び、
前記ディスプレイデバイスによって、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記第２のフィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境の第２のグラフィック描画を生成して、前記雲のアニメーション化された描画を作成すること
を含む、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するための方法。
【請求項９】
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステムであって、
当該システムは、
ディスプレイデバイス、
ネットワークデバイス、
プログラミングされた命令と、雲に対応するテクスチャと、前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面とを記憶するように構成されたメモリ、及び、
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス及び前記メモリと動作可能に接続されたプロセッサ
を含み、
前記プロセッサは、前記プログラミングされた命令を実行して、
前記ネットワークデバイスを用いて、地理的領域に対応する雲量情報を含む天候データを受信し、
雲に対応するテクスチャを前記メモリから取り出し、
前記テクスチャに適用される閾値フィルタに基づき、フィルタリングされたテクスチャを生成し、ただし、前記閾値フィルタは、前記天候データにおける前記雲量情報に対応するフィルタ閾値を含み、
前記３Ｄ仮想環境における天空ドームに対応する幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングし、
単一の等方散乱色モデルに基づき、前記メモリに記憶されている前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の複数のテクセルを着色し、
前記ディスプレイデバイスを用いて、着色され前記幾何学的表面にマッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャの前記複数のテクセルに基づき、雲を伴う前記天空ドームに対応する前記幾何学的表面の少なくとも一部分を含む、前記地理的領域に対応する前記３Ｄ仮想環境のグラフィック描画を生成する
ように構成されている、
三次元（３Ｄ）仮想環境のグラフィックスを生成するためのシステム。
【請求項１０】
前記プロセッサはさらに、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する数値閾値を特定し、
前記天候データにおける前記雲量情報に対応する雲量レベルに対応する前記フィルタリングされたテクスチャを生成するために、前記数値閾値よりも小さい数値を有する前記テクスチャ内の複数のテクセルを削除する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記プロセッサはさらに、
削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルの数値を、予め定められた数値に設定する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記プロセッサはさらに、
削除される前記複数のテクセルにおける１つのテクセルのアルファチャネル値を、テクセルが透明であることを表す値に設定する
ように構成されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記プロセッサはさらに、
前記メモリに記憶されている放物線状の幾何学的表面に、前記フィルタリングされたテクスチャをマッピングする
ように構成されており、
前記放物線状の幾何学的表面は、前記３Ｄ仮想環境における前記天空ドームに対応する、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１４】
前記プロセッサはさらに、
マッピングされた前記フィルタリングされたテクスチャ内の前記複数のテクセルのうち少なくとも１つのテクセルに対する色cloudColorを、以下の関数
cloudColor = skyColor* (1.0-cloudIntensity)+extinctColor*cloudAmbient
を用いて特定する
ように構成されており、
ここで、skyColorは、前記三次元仮想環境における空のデフォルト色に対応するパラメータ、cloudIntensityは、前記少なくとも１つのテクセルの値に対応するパラメータ、extinctColorは、前記少なくとも１つのテクセルの前記cloudIntensityパラメータに基づく光吸収及び光透過のレベルに対応するパラメータ、cloudAmbientは、前記少なくとも１つのテクセルに対するデフォルト色値に対応するパラメータである、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス、前記メモリ及び前記プロセッサは、車載情報システムとして統合されている、
請求項９に記載のシステム。
【請求項１６】
前記ディスプレイデバイス、前記ネットワークデバイス、前記メモリ及び前記プロセッサは、モバイル電子デバイスとして統合されている、
請求項９に記載のシステム。
【外国語明細書】
2019175457.tif 000008
2019175457.tif 000009
2019175457.tif 000010
2019175457.tif 000011
2019175457.tif 000012
2019175457.tif 000013
2019175457.tif 000014
2019175457.tif 000015
2019175457.tif 000016
2019175457.tif 000017
2019175457.tif 000018
2019175457.tif 000019
2019175457.tif 000020
2019175457.tif 000021
2019175457.tif 000022
2019175457.tif 000023
2019175457.tif 000024
2019175457.tif 000025
2019175457.tif 000026
2019175457.tif 000027
2019175457.tif 000028
2019175457.tif 000029
2019175457.tif 000030
2019175457.tif 000031
2019175457.tif 000032
2019175457.tif 000033
2019175457.tif 000034
2019175457.tif 000035
2019175457.tif 000036
2019175457.tif 000037
2019175457.tif 000038
2019175457.tif 000039
2019175457.tif 000040
2019175457.tif 000041
2019175457.tif 000042
2019175457.tif 000043
2019175457.tif 000044