(57)【要約】【課題】コンピュータグラフィック技術の向上に関する。また、３次元のコンピュータモデルをリアルタイムでレンダリングする際のピクセルのライティング技術の向上にも関する。【解決手段】アニメーションで使用する方法であって、複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、１つ以上の前記ジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うステップ、および、前記エクスポーズが行われて前記第１ノーマルマップ領域を前記モデルに適用するステップ、を含む方法が提供される。【選択図】図１
2008033939.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニメーションで使用する方法であって、
複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、
１つ以上の前記ジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うステップ、および、
前記エクスポーズが行われて前記第１ノーマルマップ領域を前記モデルに適用するステップ、を含む方法。
【請求項２】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、前記第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うためにアルファマップを使用するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、前記エクスポーズが行われた前記第１ノーマルマップのロケーションをコントロールするためにアルファマップを使用するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、前記第１ノーマルマップの前記領域のエクスポーズを行うために、前記１つ以上の前記ジョイントの前記位置に基づいてアルファマップの不透明値をコントロールするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記適用ステップはさらに、ピクセルのライティングにおいて前記エクスポーズが行われた前記第１ノーマルマップ領域を使用してモデルをリアルタイムでレンダリングするステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、１つ以上の前記ジョイントの動作に基づいて前記第１ノーマルマップ領域をリアルタイムで動的にエクスポーズを行うステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記適用ステップはさらに、前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を前記モデルにリアルタイムで適用するステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を第２ノーマルマップに重ね合わせるステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記モデルはキャラクタの顔を含み、前記第１ノーマルマップは顔にシワを与えるように構成される、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
複数のジョイントを有するモデルを構築する手段と、
１つ以上の前記ジョイントの位置に基づいて、第１ノーマルマップの領域のエクスポーズを行う手段と、
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を前記モデルに適用する手段と、を含むアニメーションで使用するシステム。
【請求項１１】
前記エクスポーズを行う手段はさらに、
前記第１ノーマルマップの前記領域のエクスポーズを行うためにアルファマップを使用する手段を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記エクスポーズを行う手段はさらに、
前記エクスポーズが行われた前記第１ノーマルマップ領域のロケーションをコントロールするためにアルファマップを使用する手段を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１３】
前記エクスポーズを行う手段はさらに、
前記第１ノーマルマップの前記領域のエクスポーズを行うために、前記１つ以上の前記ジョイントの前記位置に基づいて、アルファマップの不透明値をコントロールする手段を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１４】
前記適用手段はさらに、
ピクセルのライティングにおいて、前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を使用して、リアルタイムで前記モデルをレンダリングする手段を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１５】
前記エクスポーズを行う手段はさらに、
１つ以上の前記ジョイントの動作に基づいて、前記第１ノーマルマップ領域をリアルタイムで動的にエクスポーズを行う手段を更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
前記適用手段はさらに、
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域をリアルタイムで前記モデルに動的に適用する手段を更に含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を第２ノーマルマップに重ね合わせる手段を更に含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１８】
前記モデルはキャラクタの顔を含み、前記第１ノーマルマップは前記顔にシワを与えるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１９】
コンピュータに入力するコンピュータプログラムを組み込む媒体と、前記媒体に組み込まれ、
複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、
１つ以上の前記ジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うステップ、および、
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を前記モデルに適用するステップ、をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムと、を含む、コンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、
前記第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うためにアルファマップを使用するステップを含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２１】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域のロケーションをコントロールするためにアルファマップを使用するステップを含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２２】
前記エクスポーズを行うステップはさらに、前記第１ノーマルマップの前記領域のエクスポーズを行うために、前記１つ以上のジョイントの前記位置に基づいてアルファマップの不透明値をコントロールするステップを含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２３】
前記適用ステップはさらに、
ピクセルのライティングにおいて、前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を使用してリアルタイムで前記モデルをレンダリングするステップを含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２４】
前記領域のエクスポーズを行うステップはさらに、
１つ以上の前記ジョイントの動作に基づいて前記第１ノーマルマップ領域をリアルタイムで動的にエクスポーズを行うステップを含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２５】
前記適用ステップはさらに、
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を前記モデルにリアルタイムで動的に適用するステップを含む、請求項２４に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２６】
前記第１ノーマルマップの前記エクスポーズが行われた領域を第２ノーマルマップに重ね合わせるステップを更に含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【請求項２７】
前記モデルはキャラクタの顔を含み、前記第１ノーマルマップは前記顔にシワを与えるように構成される、請求項１９に記載のコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
概して、本発明はコンピュータグラフィックスおよびアニメーションに関し、より詳細には、３次元のコンピュータモデルをリアルタイムでレンダリングする際に、ピクセルのライティングにあたってノーマルマップ（ノーマルマップ）を使用することに関する。
【背景技術】
【０００２】
３次元コンピュータモデルにおけるピクセル毎のライティング、いわゆるパーピクセルライティング処理は、ピクセルの輝度を算出するために各ピクセルのサーフェス法線（ポリゴン法線）とライトベクトルとを使用する。ポリゴン法線は、モデル表面に対向する方向に向いた矢印のようなものである。ライトベクトルは、サーフェス上のポイントから光の位置までの線である。ポリゴン法線とライトベクトル間の角度が大きくなれば、ピクセルの色は暗くなる（逆の場合も同じである）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
テキスチャマッピングは、レンダリングの間にテキスチャ（つまり、イメージ）をコンピュータモデルのサーフィスに貼り付ける処理であり、この処理において、テキスチャがサーフィスにマッピングされる。各ピクセルのポリゴン法線は、各ピクセルに対してのライティングを決定するためにテキスチャマップの明度に従って使用される。
【０００４】
ノーマルマップはテキスチャマップに類似しているが、ノーマルマップはカラー値（color value）ではなくポリゴン法線データを含む。さらに詳しく言えば、ノーマルマップはモデルの元のポリゴン法線を変更するデータを含む。
【０００５】
本発明は、これらの、およびその他の背景技術に係る要因を向上させるものであり、コンピュータグラフィック技術の向上に関する。また、３次元のコンピュータモデルをリアルタイムでレンダリングする際のピクセルのライティング技術の向上にも関する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態においてはアニメーションで使用する方法が提供される。そのような方法は、複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、１つ以上のジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップの領域のエクスポーズ(expose)あるいは露光を行うステップ、および、エクスポーズが行われた第１ノーマルマップ領域をモデルに適用あるいは貼り付けを行うステップ、を含む。
【０００７】
別の実施形態はアニメーションで使用するシステムを提供する。そのようなシステムは、複数のジョイントを有するモデルを構築する手段、１つ以上のジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップの領域のエクスポーズを行う手段、および、エクスポーズが行われた第１ノーマルマップ領域をモデルに適用する手段、を含む。
【０００８】
別の実施形態は、入力用のコンピュータプログラムをコンピュータに組み込んだ媒体、以下のようなステップ、つまり、複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、１つ以上のジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うステップ、および、エクスポーズが行われた第１ノーマルマップの領域をモデルに適用するステップ、をコンピュータプログラムに実行させるために媒体に組み込まれたコンピュータプログラム、を含む。
【０００９】
本発明の各種実施形態の特徴および利点は、以下の詳細な説明と、本発明の実施形態の原理を利用した例示の実施形態を説明した添付の図面とを参照することによって、さらに理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
上述した、およびその他の本発明の態様、特徴、および利点は、以下の図面とともに示される以下の特定の説明によってさらに明らかにされる。
【００１１】
コンピュータアニメーションでは、コンピュータモニタ上に仮想的な骨格を備えた動画を用いた３Ｄ像が構築される。フルワイヤーフレームモデル(full wire frame model)、つまりポリゴンで構築されたモデルが形成される。このようなモデルは典型的に複数のジョイント（“骨(bone)”と呼ばれることもある）を備えており、このジョイントによってモデルは別の場所に移動したりポーズをとったりすることができる。皮膚、目、口、などのサーフェスはレンダリング処理の間にモデルに追加される。
【００１２】
通常、ビデオゲームで用いられる３次元モデルはリアルタイムでレンダリングされなければならないので、解像度は相対的に低解像度（つまり、ポリゴン数が少ない）に制限されている。ノーマルマップは、低解像度モデルに高解像度モデル（つまり、ポリゴン数が多いモデル）のような外観を与えるために使用することができる。概して、これは、実際に解像度が高いモデルから表面のディテールを取り出してそれをノーマルマップに貼り付け、次にテキスチャマップに適用するやり方と同じやり方でそのノーマルマップを低解像度モデルに適用することでなされる。
【００１３】
より詳細には、このシナリオにおいて、ノーマルマップは、実際のより細かな高解像度モデルからのポリゴン法線（surface normal）に関する方向情報を含む。ノーマルマップが低解像度モデルに適用されるときには、低解像度モデルの元のポリゴン法線を変更するために、このノーマルマップの方向情報が使用される。このポリゴン法線は、より細かな高解像度のポリゴン法線を模倣するように変更される。これにより、表面がより細かくなっているかのように見せかけることができる。それは、各ピクセルで光が法線に反応する光路によるためである。この表面は、実際には精細な細部を含んでいるかのように見える。その理由は、表面の法線方向が変更されることで、光線方程式（lighting equation）も変化するからである。この技術をリアルタイムで適用し、ビデオゲームで使用される相対的に低解像度モデルの外観を大きく改善することができる。
【００１４】
概して、本発明の一実施形態は、骨あるいはジョイントの変換／位置に基づくことなくノーマルマップをアルファブレンディングすることで３次元モデルに特徴および／あるいはディテールを追加する方法を提供する。ある実施形態では、ノーマルマップは、モデルの1つ以上のジョイントの動作に基づいて３次元モデルの特定領域にディテールを追加するために使用される。またある実施形態では、ディテールが追加される特定領域のロケーションは、モデルの1つ以上のジョイントの位置や動作に基づいて決定される。
【００１５】
図１に本発明の実施形態に従う方法３０を示す。ステップ３２では、モデルは複数のジョイントを備えて構築される。ステップ３４では、第１ノーマルマップ領域が1つ以上のジョイントの位置に基づいたエクスポーズ（exposure）がなされる。またステップ３６では、エクスポーズが行われた第１ノーマルマップの領域がモデルに適用される。
【００１６】
本発明の実施形態に従う方法３０の実例応用を図２に照らして説明する。この実例応用は、キャラクタの顔の特定領域にシワやその他のディテールを適用するために、アニメーションで使用してもよい。
【００１７】
具体的には、キャラクタの頭からなる３次元モデル５０が構築される。このモデル５０は、キャラクタの顔の動作を制御する複数のジョイント５２を含む。永続的なシワ（リンクル）跡、毛穴などの静的なディテールを含む、ニュートラルノーマルマップ５４をモデル５０に任意に適用することもできる。
【００１８】
平均的な顔に現れる、さまざまに収縮する動的なシワやその他のディテールを含むノーマルマップは、ニュートラルノーマルマップ５４の上部に、あるいはニュートラルノーマルマップ５４上に重ねられる。また、このノーマルマップ５６は、“リンクルマップ”あるいは“ディテールマップ”とも呼ばれる。本発明の実施形態によれば、５８で示した領域などのノーマルマップ５６の特定領域は、モデル５０の1つ以上のジョイント５２の位置に基づいてさらされてもよい。エクスポーズされる、つまり露光されるノーマルマップ５６の特定領域のロケーションは、モデル５０の1つ以上のジョイント５２の位置や動作に基づいて決定されてもよい。したがって、適用されるノーマルマップ５６の領域を選択するために1つ以上のジョイント５２の位置や動作を使用してもよい。
【００１９】
次に、ノーマルマップ５６のエクスポーズが行われた領域５８は、モデル５０に適用される。例えば、ピクセルのライティングにおいて、ノーマルマップのエクスポーズが行われた領域５８を使用してモデル５０をレンダリングしてもよい。図示した例では、これにより、モデル５０の前額部領域６０にシワやその他のディテールが与えられる。ニュートラルノーマルマップ５４が使用される実施形態では、ノーマルマップ５６のエクスポーズが行われた領域はニュートラルノーマルマップ５４に重ね合わせられる。従って、ノーマルマップ５６の数多くのエクスポーズが行われた領域をモデル５０に適用することで、顔の特定領域にシワが形成され、様々な表情が作り出される。
【００２０】
ある実施形態では、ノーマルマップ５６の特定領域のエクスポーズを行うためにアルファマップ６２を使用してもよい。さらに、ノーマルマップ５６のエクスポーズが行われた領域のロケーションを制御するためにこのアルファマップ６２を使用してもよい。これは、モデル５０の1つ以上のジョイント５２の位置に基づいてアルファマップ６２の不透明値(opacity value)を制御することで実現することができる。つまり、アルファマップ６２の特定領域の不透明値を制御するために、モデル５０の1つ以上のジョイント５２の位置を使用してもよい。例えば、ノーマルマップ５６の対応領域５８がモデル５０にさらされるように、アルファマップ６２の特定領域６４の不透明値を変更してもよい。
【００２１】
ある実施形態では、方法３０（図１）は例えば、ビデオゲームあるいはこれに類するものなどのリアルタイムアプリケーションで使用されてもよい。例えば、ピクセルのライティングにおいて、エクスポーズが行われたノーマルマップ領域を使用してリアルタイムでモデルをレンダリングしてもよい。ある実施形態では、ノーマルマップの特定領域は、モデルの1つ以上のジョイントの動作に基づいてリアルタイムで動的にさらされる。次に、エクスポーズが行われたノーマルマップ領域をリアルタイムでモデルに動的に適用することができる。これにより、顔の動作に基づいてリアルタイムで顔の特定領域にシワやその他のディテールを適用することができる。
【００２２】
リアルタイムアプリケーションに対して、本方法３０は、本発明の実施形態に従うコンピュータアニメーションで使用され得るリアルタイム動的シェーダを提供するために使用してもよい。そのようなシェーダの一例を以下に記載する。このようなシェーダの一例は、上述のシナリオ、つまり、シワやその他のディテールがキャラクタの顔の特定領域に適用されるというシナリオに類似したシナリオに関して以下に説明される。しかし、本発明の他の実施形態では、本文に記載した教示および技術は、動的であろうがなかろうが任意の形式の構造を示すモデルに任意の形式の特徴やディテールを適用するために使用されてもよい点を理解されたい。
【００２３】
本文に説明したリアルタイムの動的“リンクル”シェーダの実施形態は、高頻度に表れるディテール（high frequency detail）、例えば、動的リンクルパターンをアニメートする。このような高頻度のディテールは、別のやり方では従来のジオメトリデフォメーション技術(geometry deformation technique)を利用して効率的に生成することができない。低頻度のデフォメーションは、広範囲に及ぶフェイシャルデフォメーションのために低解像度のジオメトリを使用し、かつ、より細かなディテールのために動的テキスチャマップ（ノーマルマップ）を使用することで、高頻度のディテールから分離される。これは、スキンクラスタを介して頂点を実際に変形することにより、極めて低解像度のジオメトリに広範囲にわたる顔の動きを作り出すために、また、ノーマルマップを使用して動的なシワなどのより細かなディテールを生成するために効果的であることが見いだされている。シェーダを共通のスムーススキンデフォメーションを用いたＣＧキャラクタとともに使用してもよい。
【００２４】
本文に記載したリアルタイムの動的リンクルシェーダの実施形態は、定義された一連の主要な“表情(フェイシャルエクスプレッション)”を使用する。このような表情はそれぞれ、感情をより理解し易く効果的に伝えるために、細かなシワやその他のディテールから得ることができる。これらの表情についてのデータを含むノーマルマップあるいは“リンクル”マップが生成される。ある実施形態では、単一のノーマルマップは平均的な顔に現れる、様々に収縮する様々な動的なシワを全て含み得る。
【００２５】
例えば、そのようなノーマルマップあるいはリンクルマップは、以下のワークフローを利用して生成され得る。まず、所望の表情のブレンドシェイプが生成される。このブレンドシェイプは後で細かくされる。例えば、“眉をあげる”という顔の動作については、モデルの眉を一番上にあげるために、フェイシャルリグ(facial rig)のアニメーションコントロールが使用される。この結果生じる形状は、高解像度のモデリングパッケージにエクスポートされ、アーティストがテンプレートとして使用し、特定の表情、つまり、額のシワに必要とされる高頻度のディテールが追加される。一例として、このタスクに使用できるモデリングパッケージとして、Pixologic,Inc.社より入手可能なZbrush（登録商標）が挙げられる。次に、追加されたジオメトリックディテールは、ノーマルマップあるいはリンクルマップとしてエクスポートされる。このリンクルマップは、永続的なシワの跡、毛穴などの静的なディテールを全て含むニュートラルノーマルマップ上部に重ねられる。
【００２６】
ある実施形態では、リンクルマップのディテールの外観を局所的に制御するために、上述の例と同様に、グレースケールアルファマップを使用してもよい。このようなアルファマップは、例えばAdobe Systems Incorporated.より入手可能なPhotoshop（登録商標）などの２次元（２Ｄ）イメージ処理パッケージを使用して生成するあるいは作り出すことができる。アルファマップは、リンクルマップの特定の顔領域、例えば、額を局所的にエクスポーズを行うために作り出され、これにより額のシワをモデルに適用することができる。
【００２７】
本システムは、シェーダの属性をアニメートするために、３Ｄモデルで広範囲におよぶ顔の動作を生成するジョイントトランスフォーメーションを利用し、シワの表示をコントロールする。ある実施形態では、シェーダがブレンドされたアルファマップを使用してリンクルマップの所定領域の表示を規制することができるよう、アルファマップをコントロールするためにジョイントトランスフォーメーションが使用され得る。つまり、アルファブレンディングは、フェイシャルリグのジョイントを変換することで直接的にコントロールされ得る。選択したコントロールジョイントの変換値は、それぞれの関連するアルファマップの不透明部分をアニメーション化する。所与のアルファマップの不透明値に基づいて、リンクルマップはニュートラルマップ上に局所的に重ねられる。このようにして、動的リンクルマップのどの領域がエクスポーズが行われたか、あるいはマスクされたかを正確にコントロールするために、一連のアルファマップが使用される。これは、動的でリアクティブなリンクルシステムを提供する。
【００２８】
ある実施形態では、キャラクタの顔を所定数の領域に分割してもよい。これにより、各シワを独立して示すことができる。本例では、キャラクタの顔は、ＵＶスペースで７つの領域に分割される。これにより、各シワが独立して示される。以下の表１は、例示的な分類であり、これをガイドラインとして使用してもよい。このテーブルは各アルファ領域を、それぞれに関連するコントローラとともに示す。しかし、本発明の他の形態では、リンクルゾーンの選択と数とは、所与のプロジェクトの特定の要件および制限に基づいて、増減してもよいことに留意されたい。
【表１】
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移動ベクトルは、コントロールジョイントの動作方向を示しており、以下に例を示す。
【００２９】
以下に、リアルタイムの動的リンクルシェーダの動作の一例を記載する。具体的には、図３Ａはキャラクタの頭の３Ｄモデルを示している。このモデルは、キャラクタの顔の動作をコントロールする複数のジョイントを含む。この図では、キャラクタの顔はニュートラルポーズ(neutral pose)にある。つまり、いずれのジョイントも移動しない。例えば、ブロウ（眉）ジョイントはこのポーズにおいてニュートラルである。
【００３０】
キャラクタの顔がニュートラルポーズにあるので、リンクルマップからシワを追加する必要はない。このように、アルファマップは目に見えないので、リンクルマップのどの部分もエクスポーズされない。図３Ｂは目に見えないアルファマップを例示している。また、参照のためにＵＶマップを例示する。
【００３１】
図３Ｃは、ベースあるいはニュートラルノーマルマップである。このニュートラルノーマルマップは、永続的なシワの跡や毛穴といった、静的なディテールを含み得る。例示のニュートラルポーズにおいては、このノーマルマップだけが適用される。繰り返しになるが、本例では、リンクルマップはニュートラルポーズに対してトランスパレントであり、影響を与えることはない。
【００３２】
図３Ｄは最終的な結果を示す。図示しているように、動的なシワは一切追加されておらず、ニュートラルな表情あるいはポーズで示している。
【００３３】
図４Ａ、４Ｂ、４Ｃ、および４Ｄは、本発明の一実施形態に従う適切な領域における特定の関連したリンクルパターンの外観と、所与の顔の動作のジョイント構造 間に関係が定義される方法を例示している。例えば、図４は“眉をアップする”あるいは“眉をあげる”というポーズに対するジョイントの移動を示す。図示しているように、このポーズは、眉ジョイントを上方に変形する。これは、正のＹ方向への移動に対応する。これにより、剥きだしにされた額のジオメトリが持ち上がる。したがって、外側の眉ジョイントは＋Ｙ方向に移動する。
【００３４】
図４Ｂは“眉をあげる”というポーズに対してのアルファマップフェーディング(alpha map fading)を示す。つまり、ブロウ領域のアルファマップをコントロールするために、正のＹジョイントの変換値がシェーダに入力される。これにより、アルファマップの“眉”部分が見えるようになる。
【００３５】
図４Ｃは、リンクルマップの出現を示す。つまり、リンクルマップの眉の領域がアルファマップによってさらされる。つまり、アルファマップは、動的リンクルマップが眉領域においてのみ不透明となるようにコントロールされ、その結果、額のシワが表示される。
【００３６】
図４Ｄは最終的な結果を示す。つまり、眉のシワが３Ｄモデル上に現れる。
【００３７】
図５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、および５Ｄは、本発明の一実施形態に従う適切な領域の特定の関連したリンクルパターンの外観と、所与の顔の動作のジョイント構造間の関係についての別の例を示す。つまり、図５Ａは、複数の部分から構成された表情である、スマイルに関するジョイント移動を示している。図示しているように、頬ジョイントは＋Ｙ方向に移動し、口角ジョイント(mouth corner joint)は−Ｚ方向に変換する。
【００３８】
図５Ｂは、スマイルポーズに対してのアルファマップフェーディングを示す。図示しているように、“目尻”アルファマップ、および、“スマイルフォールド”(笑ったときに下まぶたにできるシワ)アルファマップが見えるようになる。
【００３９】
図５Ｃは、リンクルマップの発生を示す。図示しているように、リンクルマップの目の領域と頬のシワがアルファマップによってエクスポーズされる。
【００４０】
図５Ｄに、目尻とスマイルフォールドとを３Ｄモデル上に示した最終の結果を示す。
【００４１】
ジョイント構造とそれらの適切なリンクルパターンとは、最高のフェイシャルポーズを設定するうえでインタラクティブ処理を施し、シワの動きをテストするアーティスト／アニメータによって微調整されてもよい。シワに関して設定される各キーポーズについては、ある実施形態では、コントロールリグのジョイントポジションと、関連するそのアルファマップの強度値間で最もロジカルな関係を見つけるうえで望ましいものである。このような実施形態では、この関係の有効性により、ジョイントがジオメトリを変形するときはいつでも、正しいシワが確実に表示されることになる。
【００４２】
モデルのジオメトリックデフォメーションに対するリンクル表示のタイミングもまた、本発明の実施形態に従い検討され得る。例えば、ジオメトリックデフォメーションに対するリンクル表示のタイミングが非線形となっている実施形態では、よりリアルにシワが現れる。つまり、リンクルパターンは線形的には発生しない。むしろリンクルパターンは自然に発生し、ある実施形態では、ジョイント移動の約半分の距離がカバーされた後にリンクルパターンが現れるようにしてもよい。経験的には、顔の広範囲におよぶ動作については、シワはまずゆっくりとした速度で表示され、ジョイント移動の傾きがピークに達すると非常に速く表示されるようになる。従って、ある実施形態では、シワの表示における、シワのできはじめとシワのもどりとを曲線関係に調整すると、より信じられやすい結果を得ることが出来る。
【００４３】
上記に概要を述べた方法および技術は、非常に細かい特徴、例えば、非常に細かい表情を有するアニメキャラクタを効果的に生成するために使用してもよい。“リンクルマップ”の自動的で、リアクティブなセットアップ、および、広範囲におよぶ顔の動作（ジョイントトランスフォーメーション）とより細かなディテールの発生（アルファブレンドしたノーマルマップ）との関係を構築することで、正確に読み込むために必要とされる全ての特性要素を必然的に含む、一貫性のある表情を作り出すことができる。上述の動的シェーダのような、本文に記載した方法、技術および解決法は、最新のリアルタイムアプリケーションおよび映画のゲームエンジンなどのエンジンなどでの使用に適している。さらに、本文に記載した方法および技術は、モーションキャプチャデータの他、キーフレームアニメーションと使用することができる。その理由は、リンクルマップがデフォーマレベル（つまり、ジョイント）でコントロールされるからである。
【００４４】
本発明の別の実施形態では、本文に記載した方法および技術は、本文に記載した例に加えて多数の別のタイプのアプリケーションおよびシナリオにおいて使用できる点に留意されたい。例えば、本文に記載した方法および技術はまた、コントロールされた微妙な方法で体積を加減するなど、シワ以外に微妙な変化をもたらす顔やボディのその他の変形を促進するためにも使用してもよい。例えば、該方法および技術を、笑ったときに下まぶたのふくらみをよりふっくらさせるように使用することができる。その他に、首、腕、および手に浮き出る血管、および、頭を回したときに現れる首のシワ、にも該方法および技術を使用してもよい。キャラクタニメーションに加えて、本文に記載した方法および技術はまた、複雑な折り目パターンを追加することで衣服の変形を細かいところにまで描写するように利用することができる。したがって、本文に記載した方法および技術は、本文に記載したシワに関しての解決法に加えて、多数のその他の用法を有する。
【００４５】
本文に記載した方法および技術は、多数の様々なタイプのコンピュータ、グラフィックワークステーション、テレビ、娯楽システム、ビデオゲームシステム、ＤＶＤプレーヤ、ＤＶＲ、メディアプレーヤ、ホームサーバ、ビデオゲームコンソール、およびこれらに類するものなどで利用、実装、および／あるいは実行されてよい。図６に、このような実装品に対して使用されてよい例示的なシステム２００を示す。しかし、本文に記載したいずれの実施形態においても、このシステム２００の使用は全く求められない点に留意されたい。
【００４６】
一例では、システム２００は中央処理ユニット（ＣＰＵ）２０２、グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）２０４、デジタル微分解析機（ＤＤＡ）ハードウェア２０６、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）２０８、およびディスクドライブなどの大容量記憶装置２１０を含み得るが、これらは必須というわけではない。システム２００は、例えば、任意のタイプのディスプレイなどの、ディスプレイ２１２に結合あるいは一体化されてもよい。
【００４７】
ＣＰＵ２０２および／あるいはＧＰＵ２０４は、本文に記載した方法および技術のステップを実行するために、あるいは実行をアシストするために使用することができ、また、さまざまなプログラムコンテント、イメージ、モデル、アニメーション、キャラクタ、ビデオゲーム、などはディスプレイ２１２でレンダリングされ得る。リムーバブル記憶媒体２１４は、任意に大容量記憶装置２１０とともに使用されてもよく、これは、本文に記載した方法および技術を実行するコードを記憶するために使用され得る。しかし、ＲＡＭ２０８や大容量記憶装置２１０などのいずれの記憶媒体がこのようなコードを記憶するために用いられてもよい。システム２００の全てあるいは一部は、任意のタイプの装置に組み入れられてもよく、そのような装置の例としては、コンピュータ、ワークステーション、テレビ、ビデオゲームコンソールあるいはシステム、あるいは任意のタイプの装置を含む、あらゆるタイプの装置が上げられる。
【００４８】
本明細書において、具体的な実施形態およびその応用によって本発明を記載したが、添付の請求の範囲に記載した本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、これらの実施形態は、当業者によって種々に変更および変形することができる。
また、本発明は、アニメーションで使用する方法は、複数のジョイントを有するモデルを構築するステップ、１つ以上のジョイントの位置に基づいて第１ノーマルマップ領域のエクスポーズを行うステップ、および、エクスポーズが行われた第１ノーマルマップ領域をモデルに適用するステップ、を含むものとして要約することもできる。なお、アニメーションで使用するシステムは、これらのステップを実行する手段を含む。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に従うアニメーションで使用するための方法を示したフロー図。
【図２】本発明の実施形態に従う図１に示した方法の応用を示す分解組立図。
【図３Ａ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したニュートラルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したニュートラルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したニュートラルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図３Ｄ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したニュートラルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図４Ａ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用した“眉をあげる”ポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用した“眉をあげる”ポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用した“眉をあげる”ポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図４Ｄ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用した“眉をあげる”ポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図５Ａ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したスマイルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図５Ｂ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したスマイルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図５Ｃ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したスマイルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図５Ｄ】本発明の実施形態に従う図１に示した方法を応用したスマイルポーズを示したスクリーンショットを示す、ディスプレー上に表示した中間調画像。
【図６】本発明の実施形態に従う本文に示し記載した方法および技術を実行、実装、および／あるいは実施するために使用できるシステムを示したブロック図。
【符号の説明】
【００５０】
２００  システム
２０２  中央処理ユニット
２０４  グラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）
２０６  デジタル微分解析機
２０８  ランダムアクセスメモリ
２１０  大容量記憶装置
２１２  ディスプレイ
２１４  リムーバブル記憶媒体
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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