(57)【要約】【課題】３次元ＣＡＤデータのオブジェクトの設計情報を利用し、データ量を削減したグラフィックイメージを構成する画像データの生成方法を提供する。【解決手段】３次元ＣＡＤを用いて生成され、異なる面要素によって定義される複数の面を組み合わせて構成されるオブジェクトの設計情報に基づいて、オブジェクトのグラフィックイメージを有する画像データの生成方法は、複数の面のうち、隣り合う２つの面の境界となるエッジを選択するエッジ選択ステップＳ３と、このエッジを挟む各面を構成する設計情報で定義された面要素のエッジ方向のピッチの最小公倍数を算出する最小公倍数算出ステップＳ４と、算出された最小公倍数をエッジ方向のピッチとするグラフィックイメージ用の面要素を生成する面要素生成ステップＳ６と、生成された面要素に基づいて、エッジを挟む２つの面のそれぞれの要素分割を行う面要素分割ステップＳ７とを有する。【選択図】 図２
2005196405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元ＣＡＤを用いて生成され、異なる面要素によって定義される複数の面を組み合わせて構成されるオブジェクトの設計情報に基づいて、該オブジェクトのグラフィックイメージを有する画像データの生成方法であって、
前記複数の面のうち、隣り合う２つの面の境界となるエッジを選択するエッジ選択ステップと、
このエッジを挟む各面を構成する前記設計情報で定義された面要素の前記エッジ方向のピッチの最小公倍数を算出する最小公倍数算出ステップと、
算出された最小公倍数をエッジ方向のピッチとするグラフィックイメージ用の面要素を生成する面要素生成ステップと、
生成された面要素に基づいて、前記エッジを挟む２つの面のそれぞれの要素分割を行う面要素分割ステップとを有することを特徴とする画像データの生成方法。
【請求項２】
請求項１に記載の画像データの生成方法において、
前記面要素分割ステップの後、前記グラフィックイメージに対して所定方向から光を当てたように前記複数の面に陰影を付けるために、各面要素に陰影情報を与えるシェーディングステップと、
前記グラフィックイメージを構成する隣り合う２つの面のそれぞれを構成し、該２つの面の境界となるエッジ部分に配置される隣り合う２つの面要素を選択する段階と、選択された２つの面要素間の境界線の陰線処理を行う段階と、陰線処理された２つの面要素の陰影情報に基づいて、２つの面要素を連続的に陰影変化させる段階を有するスムージングステップとを有することを特徴とする画像データの生成方法。
【請求項３】
請求項２に記載の画像データの生成方法において、
前記スムージングステップは、予め設定された前記隣り合う２つの面要素の交差角に応じて自動的に実行されることを特徴とする画像データの生成方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の画像データの生成方法において、
前記グラフィックイメージは、印刷されるカタログ用のイメージであることを特徴とする画像データの生成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像データの生成方法に関する。詳しくは、３次元ＣＡＤを用いて生成され、異なる面要素によって定義される複数の面を組み合わせて構成されるオブジェクトの設計情報に基づいて、該オブジェクトのグラフィックイメージを有する画像データの生成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、自動車等のカタログは、実車をスタジオ等に持ち込んで撮影した写真を用いて作成されていた。しかしながら、このような写真撮影には、十数台の試作車を用意し、また、スタジオを借り切る必要がある等、多くの時間および費用がかかるという問題がある。一方、近年では、自動車等の設計は、３次元ＣＡＤシステムによりコンピュータ上で行われることが一般的となっている。このような背景から、設計に用いた３次元ＣＡＤデータのオブジェクトの設計情報に基づいて、コンピュータグラフィックス（ＣＧ）技術により実車と同等のグラフィックイメージを有する画像データを生成し、この画像データをカタログに使用することが行われるようになってきた。
【０００３】
しかしながら、自動車の設計に用いられた３次元ＣＡＤデータの場合、このようなオブジェクトには、自動車のすべての部品の設計データ、例えば、自動車のドアであれば、ハーネス、モータ類、配線等のオブジェクトデータが含まれており、そのデータ量は膨大になる。このため、安価な汎用コンピュータでは、このような３次元ＣＡＤデータを直接処理できず、高性能で高価なコンピュータを使用して処理しなければならないという問題がある。この問題に対して、３次元ＣＡＤデータをそのまま用いるのではなく、３次元ＣＡＤデータに基づいてデータ量を削減した画像データを生成し、この画像データをカタログ等に利用することが行われている。
【０００４】
このようなデータ量を削減した画像データの生成方法としては、ＣＧ上に配置されるオブジェクトを、その位置、大きさ、奥行き、視聴者の注目度等に応じて簡素化して描写することにより、データ量を削減した画像データの生成方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この方法によれば、本来球形で表すべき部分を立方体等のオブジェクトに近似化するなどして、画像データのデータ量を削減することができる。また、他の生成方法として、３次元ＣＡＤデータに基づいて生成されたオブジェクトを下図として表示しておき、このオブジェクトにレイヤを重ね、このレイヤ上にポリゴン（面要素）を貼り直す方法が知られている。この方法によれば、ポリゴンによって表面形状だけのオブジェクトが生成されるので、表面形状に表れない部品等のデータが削減され、データ量の軽減された画像データを生成することができる。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１７２００３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のデータ量の削減方法では、形成された画像が動画像であれば、簡素化して表示したオブジェクトの形状と本来の形状との差が判別しにくいため、視聴者に与える違和感を軽減させることができるが、注視される可能性のある静止画像では、形状の差異が判別されやすい。このため、このような方法によりデータ量を削減した静止画像データは、カタログ等に使用する画像データには向かないという問題がある。
また、ポリゴンを貼り直す方法では、３次元ＣＡＤデータ上のオブジェクトに基づいた形状を正確にトレースできるとは言い難く、データ量を削減して生成したオブジェクトに対して光を当てたようなシェーディング処理を行って静止画像を生成する場合に、不自然な陰影付けがなされ、３次元ＣＡＤデータ上のオブジェクトと、生成した画像データ上のオブジェクトとの形状の違いが明らかになってしまうという問題がある。
このような問題から、３次元ＣＡＤデータのオブジェクトに基づいて、形状を略変えずにデータ量を削減したグラフィックイメージを有する画像データの生成方法が要望されてきた。
【０００７】
本発明の目的は、３次元ＣＡＤデータのオブジェクトの設計情報を利用し、当該オブジェクトからデータ量を削減したグラフィックイメージを有する画像データの生成方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の画像データの生成方法は、３次元ＣＡＤを用いて生成され、異なる面要素によって定義される複数の面を組み合わせて構成されるオブジェクトの設計情報に基づいて、該オブジェクトのグラフィックイメージを有する画像データの生成方法であって、前記複数の面のうち、隣り合う２つの面の境界となるエッジを選択するエッジ選択ステップと、このエッジを挟む各面を構成する前記設計情報で定義された面要素の前記エッジ方向のピッチの最小公倍数を算出する最小公倍数算出ステップと、算出された最小公倍数をエッジ方向のピッチとするグラフィックイメージ用の面要素を生成する面要素生成ステップと、生成された面要素に基づいて、前記エッジを挟む２つの面のそれぞれの要素分割を行う面要素分割ステップとを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、最小公倍数算出ステップにより、オブジェクトを構成する隣り合う２つの面の境界となるエッジにおいて、各面を構成する面要素のピッチの最小公倍数が算出され、面要素生成ステップにより、この最小公倍数をピッチとする面要素が生成され、この生成された面要素を基に、面要素分割ステップにより、グラフィックイメージを構成する面が構成される。これによれば、生成されるグラフィックイメージの隣り合う２つの面を、このグラフィックイメージの基となるオブジェクトを構成する面の面要素より少ない数の面要素で構成することができる。ここで、グラフィックイメージを構成する面要素が少なくなると、グラフィックイメージの形状が粗くなるが、隣り合う２つの面の境界となるエッジ部分で、それぞれの面を構成する面要素のピッチの最小公倍数が算出され、この最小公倍数をピッチとする面要素が生成され、これら面要素によって隣り合う２つの面が構成されるので、生成したグラフィックイメージと、基となるオブジェクトとの形状の差異を最小限に抑えることができる。従って、基となるオブジェクトと比べて形状を略変えずに、データ量を削減したグラフィックイメージを有する画像データを生成することができる。
【００１０】
本発明では、前記面要素分割ステップの後、前記グラフィックイメージに対して所定方向から光を当てたように前記複数の面に陰影を付けるために、各面要素に陰影情報を与えるシェーディングステップと、前記グラフィックイメージを構成する隣り合う２つの面のそれぞれを構成し、該２つの面の境界となるエッジ部分に配置される隣り合う２つの面要素を選択する段階と、選択された２つの面要素間の境界線の陰線処理を行う段階と、陰線処理された２つの面要素の陰影情報に基づいて、２つの面要素を連続的に陰影変化させる段階を有するスムージングステップとを有することが好ましい。
本発明によれば、シェーディングステップにより、面要素を削減して生成したグラフィックイメージに対して陰影情報を与え、スムージングステップの陰線処理段階で、このグラフィックイメージのうちの隣り合う面要素の境界線を陰線処理して非表示化し、陰影変化段階で、この隣り合う面要素に対して、陰影情報に基づいて連続的な陰影変化がなされる。これによれば、隣り合う２つの面を１つの面のように看做して陰影付けがなされるので、隣り合う２つの面のエッジ部分の角が目立たないようにすることができ、曲面形状を有するように描画することができる。ここで、基となるオブジェクトでは、オブジェクトに所定の光束を照射して生じる各面の陰影は、１つの面を構成する面要素が細かく配置され、それぞれの面要素に陰影情報が設定されているため、見た目上、連続的に変化することとなる。一方、１つの面を構成する面要素を削減して構成したグラフィックイメージでは、各面の面要素数が少なくなっているので、１つの面における１つの面要素の占める割合が大きくなり、１つの面の陰影が段階的となり、各面の陰影がモザイク状になってしまう場合がある。このため、生成したグラフィックイメージでは、基となるオブジェクトに比べ、曲面形状を表現できず、表現力に欠ける場合がある。このような場合に、スムージングステップによって、これら隣接する面要素の陰影を連続的に変化させることにより、面要素と面要素の繋がりをスムーズに見せることができ、生成したグラフィックイメージの曲面形状を表現することができる。従って、基となるオブジェクトの面要素より少ない面要素でグラフィックイメージを構成できるとともに、基のオブジェクトと形状の略変わらないより高精度なグラフィックイメージを構成することができる。
【００１１】
本発明では、前記スムージングステップは、予め設定された前記隣り合う２つの面要素の交差角に応じて自動的に実行されることが好ましい。
本発明によれば、隣り合う２つの面要素の交差角を設定することにより、スムージングステップでの処理対象となる面要素を設定することができる。これによれば、生成したグラフィックイメージ全体に対して処理対象となる面要素を設定できるので、１つ１つ面要素を選択する煩雑さを解消することができる。従って、グラフィックイメージ全体にわたってスムージングステップにおける処理を実行する場合に、設定の煩雑さを解消することができる。
【００１２】
本発明では、前記グラフィックイメージは、印刷されるカタログ用のイメージであることが好ましい。
本発明によれば、生成されたグラフィックイメージは、基となるオブジェクトに比べ少ないデータ量であり、安価な汎用コンピュータで取り扱うことができるので、このような画像データを用いてカタログ作成を行う場合に、好適である。また、このように生成したグラフィックイメージは、基となるオブジェクトを構成する面要素のピッチの最小公倍数を算出し、このピッチで生成された面要素で形成されるので、基となるオブジェクトとの形状の差異を最小限に抑えることができる。従って、読者に注視される場合の多いカタログに用いても鑑賞に足る高精度のグラフィックイメージを生成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本実施形態の画像データの生成方法に用いられるシステム構成を説明する図である。
図１に示すように、画像データの生成方法で用いられる３次元ＣＡＤデータは、サーバ１に設けられた大容量記憶デバイス２内に格納されており、このような大容量記憶デバイス２内に収納された３次元ＣＡＤデータは、サーバ１とネットワーク接続された各クライアント端末３で参照可能にシステムが構成されている。
サーバ１は、大容量記憶デバイス２の管理を行うとともに、各クライアント端末３の要求に応じて、必要な３次元ＣＡＤデータを提供するファイルサーバとして構成されている。このような大容量記憶デバイス２としては、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＣＤ（Compact Disk）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）または磁気テープ等を用いることができる。
クライアント端末３は、３次元ＣＡＤデータから軽量化した画像データを生成するコンピュータである。このクライアント端末には、各種画像編集ツールがインストールされており、このような画像編集ツールとしては、例えば、米エイリアスシステムズ社の「ＭＡＹＡ」（登録商標）等を利用することができる。
【００１４】
図２は、本実施形態の画像データの生成方法を説明するフローチャートである。
図２に示すように、３次元ＣＡＤデータのオブジェクトから、軽量化したグラフィックイメージを生成するには、はじめに、各クライアント端末３において、サーバ１を介して大容量記憶デバイス２から、基となる３次元ＣＡＤデータの読み込みを行う（処理Ｓ１）。この段階で、グラフィックイメージの生成に用いるオブジェクトを選択する。例えば、自動車のカタログや広告等に用いるグラフィックイメージを生成する場合であれば、自動車の外観を含むオブジェクトを対象オブジェクトとし、これを含んだ３次元ＣＡＤデータを読み込む。
【００１５】
次に、読み込まれた対象オブジェクトに含まれる不要オブジェクトの削除を行う（処理Ｓ２）。例えば、自動車のカタログに用いるグラフィックイメージを生成する場合では、設計用の３次元ＣＡＤデータに含まれる外観以外のオブジェクト（例えば、ドアの内部に設けられたハーネス、モータ類、配線等のオブジェクト）は、カタログ等のグラフィックイメージには必ずしも必要でない。このため、生成するグラフィックイメージに不要なオブジェクトを、基となるオブジェクトから削除する。
【００１６】
図３には、３次元ＣＡＤデータで表された不要オブジェクト、例えば、裏面に配置されるチューブや配線等のオブジェクトを削除した外観部分のオブジェクトであるエンジンフード４が示されている。また、図４には、ポリゴンモデル化したエンジンフード４の部分拡大図が示されている。
不要オブジェクトの削除の後、基となるオブジェクトをポリゴンモデルに変換し、隣り合う２つの面の境界となるエッジを選択する（処理Ｓ３：エッジ選択ステップ）。例えば、基となるオブジェクトが、図３に示すようなエンジンフード４である場合、図４に示すようなポリゴンモデルに変換した後、隣り合う２つの面４Ｓ１，４Ｓ２の境界となるエッジＥ１を選択する。なお、ここでいう隣り合う２つの面とは、それぞれポリゴンで形成される面であって、隣接するとともに、傾きを異にする面をいう。
【００１７】
図２および図４を用いて説明すると、基となるオブジェクトを構成する面４Ｓ１，４Ｓ２のエッジＥ１が選択された後、このエッジＥ１を挟む各面４Ｓ１，４Ｓ２のエッジ方向のポリゴンピッチの最小公倍数を算出する（処理Ｓ４：最小公倍数算出ステップ）。この処理では、エッジＥ１を挟む各面４Ｓ１，４Ｓ２を構成するポリゴンのピッチをそれぞれ算出し、各ピッチの最小公倍数を算出する。
【００１８】
図５には、最小公倍数を算出する処理手順を示すフローチャートが示されている。
図５に示すように、処理Ｓ４では、処理Ｓ３で選択されたエッジを挟む面のうち、一方の面を構成するエッジ方向のポリゴンのピッチを算出する（処理Ｓ４１）。例えば、この処理４１では、２つの面４Ｓ１，４Ｓ２のエッジＥ１において、一方の面４Ｓ１を構成するポリゴンのピッチを算出する。
また、同様に、他方の面４Ｓ２においてもエッジ方向のポリゴンのピッチを算出する（処理Ｓ４２）。
処理Ｓ４１，Ｓ４２の後、それぞれ算出されたポリゴンのピッチの最小公倍数を算出する（処理Ｓ４３）。算出された最小公倍数は、どのエッジにおいて求められたポリゴンのピッチの最小公倍数であるのかが記録される。
なお、この最小公倍数は、最小公倍数の算出に供されたエッジの長さ以下とする。ここで、各ピッチの最小公倍数がエッジの長さ以上の場合は、前述のそれぞれのピッチのうちのいずれかを変動させることにより、それぞれのピッチに基づいた最小公倍数の値がエッジの長さ以内に収まるように設定する。
【００１９】
図２に示すように、処理Ｓ４により最小公倍数が算出された後、前述の処理Ｓ３で選択された面の他の境界、または、他の面の境界が選択されるかの判定が行われる（処理Ｓ５）。ここで、オブジェクトを構成する全ての面に対して行う場合等では、他のエッジを選択すべく処理Ｓ３に戻り、再度処理Ｓ３，Ｓ４が行われる。
【００２０】
選択されたエッジで、このエッジを挟む面を構成するポリゴンのピッチの最小公倍数が算出された後、この最小公倍数をエッジ方向のピッチとするポリゴンを生成する（処理Ｓ６：面要素生成ステップ）。この処理Ｓ６で生成されるポリゴンは、生成されるグラフィックイメージのオブジェクトを構成するポリゴンである。
【００２１】
図６には、面要素分割の手順を示すフローチャートが示されている。
ポリゴン生成の後、これら生成されたポリゴンに基づいて、グラフィックイメージを構成する面の要素分割を行う（処理Ｓ７：面要素分割ステップ）。
例えば、図４において示したエンジンフード４では、エッジＥ１において、隣り合う２つの面４Ｓ１，４Ｓ２のそれぞれを構成するポリゴンのピッチの最小公倍数が算出され、この最小公倍数をピッチとするポリゴンが生成される。また、面４Ｓ１の他の境界、例えば、面４Ｓ３との境界となるエッジＥ２においても、これら面４Ｓ１，４Ｓ３を構成するポリゴンのピッチの最小公倍数が算出され、この最小公倍数をピッチとするポリゴンが生成される。ここで、図６に示すように、処理Ｓ７では、各エッジＥ１，Ｅ２における面４Ｓ１を構成するポリゴンの頂点から、各エッジＥ１，Ｅ２に交差し、面４Ｓ１の傾きに沿って直線を設定（処理Ｓ７１）し、これら直線の交点を、生成するグラフィックイメージの対応する面を構成するポリゴンの頂点として設定する（処理Ｓ７２）。ここで、この頂点は、基となるオブジェクトに定義されていた面４Ｓ１を構成するポリゴンの頂点であるので、グラフィックイメージ上の頂点にポリゴンを配置して構成することにより、基となるオブジェクトの形状と略変わらない形状を有し、かつ、ポリゴン数の少ないグラフィックイメージを生成することができる。
【００２２】
このようにしてポリゴンの頂点が設定された後、これら頂点のうち３つの頂点を結び、かつ、面積が最小となるようなポリゴンを新たに生成し、処理Ｓ６で生成したポリゴンとともに配置（処理Ｓ７３）して面を構成し、これらポリゴンを連結（処理Ｓ７４）することによって、グラフィックイメージを構成する。
ここで、グラフィックイメージの面を構成するポリゴンは、三角形状のポリゴンであっても、四角形状のポリゴンであってもよい。三角形状のポリゴンとすれば、１つの面の分割数が多くなるものの、ポリゴンの角が目立たない。逆に、四角形状のポリゴンを配置すれば、ポリゴンの角が多少目立ってしまうものの、分割数を少なくすることができる。このため、各面の外縁付近においては三角形状のポリゴンを用い、各面の内部においては四角形状のポリゴンを用いることにより、１つの面を構成するポリゴン数を少なくし、かつ、ポリゴンの角を目立たなくして、グラフィックイメージと、基となるオブジェクトとの形状の差異をより目立たなくさせることができる。
【００２３】
図７には、前述の処理によりポリゴンが配置されて構成されたグラフィックイメージのポリゴンモデルが示されている。
以上の処理により構成されたグラフィックイメージは、基となるオブジェクトを構成するポリゴン数より少ないポリゴン数で構成される。例えば、前述の処理により、図４に示すポリゴンモデルのエンジンフード４から、図７に示すエンジンフード４Ａが生成される。このエンジンフード４Ａは、エンジンフード４に比べ、形状が略同じであるにも関わらず、ポリゴン数が大幅に削減されている。
具体的には、エンジンフード４の面４Ｓ１では、ポリゴン数が５１０にも達するが、面４Ｓ１に対応するエンジンフード４Ａの面４Ｓ１Ａでは、ポリゴンは８０で足りる。これにより、ポリゴン数を大幅に減らすことができ、生成したグラフィックイメージを有する画像データのデータ量を大幅に削減することができる。また、グラフィックイメージであるエンジンフード４Ａを構成するポリゴンの頂点は、基となるオブジェクトであるエンジンフード４を構成するポリゴンの頂点に対応するので、形状の変化が抑えられ、高品質のグラフィックイメージを有する画像データを生成することができる。
【００２４】
図２に示すように、ポリゴンを連結してグラフィックイメージを構成した後、このグラフィックイメージに対して、シェーディング処理を行う（処理Ｓ８：シェーディングステップ）。このシェーディング処理では、グラフィックイメージに対して照射する光源の種類、光束の角度、光束の強度、および、視点の角度等の情報を設定することによって、当該グラフィックイメージを構成する各ポリゴンに陰影情報が与えられる。すなわち、グラフィックイメージに対して、所定の光源から光束を照射した場合に、光束の入射角に対する各面を構成するポリゴンの角度、および、光束の強度等によって、各ポリゴンの陰影情報が付与される。この光源の種類には、太陽光のような無限遠光源、点光源、スポットライト、線光源および面光源等を採用できる。
【００２５】
前述のような各ポリゴンへの陰影情報の付与の後、所定のポリゴンのスムージング処理を行う（処理Ｓ９：スムージングステップ）。この処理では、曲面形状に描画する必要がある隣り合う２つの面をそれぞれ構成するポリゴンに対して、これらポリゴンの角を目立たなくさせる処理である。
ここで、基となるオブジェクトでは、ポリゴンが高密度に配置されているので、微小なポリゴンによりオブジェクトの詳細な形状が表現されていたが、このオブジェクトの設計情報を基に生成したグラフィックイメージでは、ポリゴン数が削減されているので、基となったオブジェクトと比較すると、部分的に形状の粗さが目立ってしまう。このため、生成したグラフィックイメージに対して、スムージング処理を行うことにより、曲面形状を有するように描画して、形状の粗さを補完する。
【００２６】
図８には、グラフィックイメージを構成するポリゴンのスムージング処理手順を説明するフローチャートが示されている。
図８に示すように、スムージング処理においては、この処理の対象とされる隣り合うポリゴンを直接指定するか、または処理対象となるポリゴンの交差角を指定するかの少なくともいずれかの設定を行う（処理Ｓ９１：面要素選択ステップ）。ここで、ポリゴンの交差角とは、隣り合ったポリゴンの境界における各ポリゴンの交差角を意味する。このため、交差角を指定した場合には、当該指定した交差角を有する隣り合うポリゴンのすべてが、スムージング処理の対象となる。また、ポリゴンを直接設定する場合は、グラフィックイメージの隣り合う面をそれぞれ構成し、当該それぞれの面の境界となるエッジ部分に配置される隣り合うポリゴンから設定されることとなる。
【００２７】
スムージング処理の対象となるポリゴンの設定が行われた後、当該設定された隣り合うポリゴンの境界線を陰線処理して非表示化する（境界線陰線化ステップ：処理Ｓ６２）。
この後、スムージング処理の対象に設定された隣り合うポリゴンに対して、処理Ｓ８で与えられたポリゴンの陰影情報を取得（処理９３）し、この陰影情報を基に、それぞれのポリゴンに連続的な陰影変化を行う（処理Ｓ９４：陰影変化ステップ）。この陰影変化処理では、対象となるポリゴンの陰影情報のうちの明度情報を取得し、処理対象である隣り合う２つのポリゴンのうち、高い明度を示すポリゴンの接線とは反対側の端部に、その明度を最高明度として設定し、低い明度を示すポリゴンの接線とは反対側の端部に、その明度を最低明度として設定する。この後、これら隣り合う２つのポリゴンを１つのポリゴンと看做して、最高明度が設定された端部から、最低明度が設定された端部に向かって、連続的に明度を変化させることにより、両ポリゴンの陰影変化を行い、それぞれのポリゴンがなす角をスムースに描画する。
【００２８】
次に、スムージング処理の対象に設定されたポリゴンのすべてに対して、前述の処理が行われたかどうかを判定する（処理Ｓ９５）。この判定結果において、対象に設定されたポリゴンのうち、スムージング処理が行われていない隣り合うポリゴンが存在する場合は、前述のポリゴンの境界線の陰線処理（処理９２）から対象ポリゴンに対して処理を続行する。
【００２９】
図９には、前述の処理Ｓ１〜Ｓ８を行うことによって構成し、ポリゴンモデルで描画した略球形のグラフィックイメージ５が示されている。また、図１０には、部分的にスムージング処理を行ったグラフィックイメージ５が示されており、図１１には、全体にスムージング処理を行ったグラフィックイメージ５が示されている。
図９に示すグラフィックイメージ５の隣り合うポリゴン５Ａ，５Ｂに対して、スムージング処理を行うとした場合、対象となるポリゴンにポリゴン５Ａ，５Ｂが処理Ｓ９１で設定されると、図１０に示すように、ポリゴン５Ａ，５Ｂの境界線Ｂ１が、処理Ｓ９２により陰線処理される。この後、ポリゴン５Ａ，５Ｂのそれぞれの陰影情報が、処理Ｓ９３により取得される。この陰影情報のうちの明度情報を基に、処理Ｓ９４により、境界線Ｂ１を略中央として、明度の高いポリゴン５Ａの接線とは反対側の端部に、ポリゴン５Ａの明度が最高明度として設定され、明度の低いポリゴン５Ｂの境界線とは反対側の端部に、ポリゴン５Ｂの明度が最低明度として設定される。そして、ポリゴン５Ａ，５Ｂを１つのポリゴンと看做して、最高明度が設定されたポリゴン５Ａの端部から、最低明度が設定されたポリゴン５Ｂの端部に向けて、明度が連続的に変化される。
これにより、図９では、境界線Ｂ１においてポリゴン５Ａ，５Ｂの角が立ち、形状の粗さが見られたが、スムージング処理を行うことにより、図１０に示すように、ポリゴン５Ａ，５Ｂ部分は曲面形状を有するかのように表現される。このようなスムージング処理を、グラフィックイメージ５を構成する全ポリゴンに対して行った場合の例が、図１１に示されている。このように、スムージング処理を行うことにより、少ないポリゴン数で形成したグラフィックイメージに対しても曲面形状を有するかのように表現でき、基となるオブジェクトと比較して、データ量を削減しつつ、形状を略変えないグラフィックイメージを有する画像データを生成することができる。
【００３０】
このようにして生成されたグラフィックイメージは、カタログ等の静止画像の画像データとして用いることができる。また、静止画像としてだけではなく、ゲームや映画等の動画像データとしても用いることができる。すなわち、前述の方法により構成した画像データは、基となるオブジェクトからデータ量を大幅に削減し、かつ、形状を略変えずに構成されているので、様々な用途に用いることができる。
【００３１】
従って、本実施形態によれば、処理Ｓ３により、隣り合う２つの面の境界となるエッジが選択され、処理Ｓ４により、このエッジを挟む各面を構成するポリゴンのピッチの最小公倍数が算出される。また、処理Ｓ６により、この最小公倍数をピッチとするポリゴンが生成され、処理Ｓ７により、生成されたポリゴンを基に面分割が行われ、ポリゴンが配置される。これらポリゴンを連結することで面が形成され、これら面によってグラフィックイメージが構成される。これによれば、このグラフィックイメージの隣り合う２つの面は、基となるオブジェクトの対応する各面のポリゴンピッチの最小公倍数を算出し、この最小公倍数をピッチとするポリゴンにより形成されるので、基となるオブジェクトを構成するポリゴンより少ない数のポリゴンで、グラフィックイメージを構成することができる。従って、ポリゴン数を減らして、データ量を軽減したグラフィックイメージを有する画像データを生成することができる。
【００３２】
また、本実施形態によれば、生成するグラフィックイメージを構成する隣り合う２つの面は、その境界となるエッジにおいて、基となるオブジェクトの対応する面を構成するポリゴンの最小公倍数をピッチとするポリゴンによって形成されている。ここで、グラフィックイメージを構成するポリゴンが少なくなると形状が粗くなる。しかしながら、グラフィックイメージの隣り合う２つの面は、基となるオブジェクトの対応するエッジを挟む面を構成するポリゴンのピッチの最小公倍数をピッチとするポリゴンによって構成されるので、それぞれの面を構成するポリゴン数を削減できるとともに、この削減に伴う面の形状変化を最小限に抑えることができる。従って、基となるオブジェクトの形状を略変えずに、データ量を削減したグラフィックイメージを含む画像データを生成することができる。
【００３３】
また、本実施形態によれば、処理Ｓ８により、ポリゴン数を削減して生成したグラフィックイメージに対して陰影情報が与えられる。また、処理Ｓ９中の処理Ｓ９２により、このグラフィックイメージのうちのスムージング処理対象である隣り合うポリゴンの境界線が陰線処理され、処理Ｓ９３により、処理Ｓ８で与えられた陰影情報から対象ポリゴンの明度が取得され、この明度を基に、処理９４により、隣り合う２つのポリゴンを１つのポリゴンと看做して連続的な陰影変化がなされる。これによれば、スムージング処理を行うことにより、対象となる隣り合うポリゴンのエッジ部分の角が目立たないようにすることができ、所定の面が曲面形状を有するように、グラフィックイメージを描画することができる。ここで、基となるオブジェクトは、多数の微小なポリゴンによって構成されており、各ポリゴンが光束に対する陰影情報を有しているので、オブジェクトに所定の光束を照射して生じる各面の陰影は連続的に変化し、曲面形状が表現される。しかしながら、生成したグラフィックイメージでは、各面はポリゴン数により構成されているので、１つの面における１つのポリゴンの占める割合が大きくなる。このため、隣り合う面の陰影変化が段階的となり、曲面形状を表現できないが、本実施形態では、これら隣り合うポリゴンの陰影を連続的に変化させることにより、ポリゴンのエッジを目立たなくさせるとともに、各面の境界における曲面形状を表現することができる。従って、高精度なグラフィックイメージを構成することができる。
【００３４】
また、本実施形態によれば、処理Ｓ９１により、隣り合う２つのポリゴンを直接設定すること、および／または、隣り合う２つのポリゴンの交差角を設定することにより、スムージング処理を行うポリゴンを設定することができる。ここで、交差角を設定する場合では、この交差角に該当するグラフィックイメージ中のポリゴンすべてが処理Ｓ９２以降の処理の対象となる。これによれば、生成したグラフィックイメージ全体に対して対象となるポリゴンを設定できるので、１つ１つポリゴンを選択する煩雑さを解消することができる。また、ポリゴンを直接指定する場合では、曲面的に描画したい部分だけを設定できるので、グラフィックイメージの表現力を向上することができる。従って、生成したグラフィックイメージ全体にわたってスムージング処理を実行する場合に、設定の煩雑さを解消することができ、直接ポリゴンを指定する場合であっても、グラフィックイメージの表現力を向上することができる。
【００３５】
また、本実施形態によれば、生成されたグラフィックイメージは、前述のように、基となるオブジェクトに比べ少ないデータ量とすることができる。これによれば、このようなグラフィックイメージを含む画像データは、安価な汎用コンピュータで取り扱うことができるので、高性能で高価な大型のコンピュータを使用する必要がなく、カタログおよび広告等の作成コストを削減できる。また、前述のように、グラフィックイメージは、基となるオブジェクトの形状が略同じに構成され、高精度なグラフィックイメージを生成することができるので、雑誌や書籍等に用いる静止画像データをしても使用することができ、また、動画像として映画、ゲーム等の映像コンテンツにも利用することができる。
【００３６】
また、本実施形態によれば、処理Ｓ５により、グラフィックイメージを構成する面のうち、他の隣り合う面のエッジを選択することができる。これによれば、グラフィックイメージを構成し、隣り合う全ての面のポリゴン数を削減することができる。従って、生成されるグラフィックイメージを含む画像データのデータ量を一層削減することができる。
【００３７】
また、本実施形態によれば、面要素分割を行う処理Ｓ７では、処理Ｓ７１，Ｓ７２により、グラフィックイメージを構成する面の内部においてもポリゴン数の削減が図られる。これによれば、これら処理Ｓ７１，Ｓ７２で設定された頂点は、基となるオブジェクトを構成するポリゴンの頂点に対応するので、これら頂点にポリゴンを配置して構成されるグラフィックイメージは、基となるオブジェクトと略変わらない形状を有することとなる。また、グラフィックイメージを構成する面の内部の頂点を設定してポリゴンを配置することにより、１つの面に配置されるポリゴン数を一層少なくすることができる。従って、基となるオブジェクトの形状と略変わらないグラフィックイメージを、一層少ないデータ量で生成することができる。
【００３８】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態で示した処理Ｓ１〜Ｓ９は、自動的に実行されるようにコンピュータ上で設定されていてもよい。例えば、処理Ｓ２で削除される不要オブジェクトは、外観形状に影響を及ぼさない場合は、自動的に削除されてもよく、処理Ｓ４での設定されたエッジでの最小公倍数の算出は、自動的に行われてもよい。また、処理Ｓ３におけるエッジの選択や処理Ｓ９１におけるポリゴンの交差角の設定等は、そのつど選択、設定をユーザに行わせ、その他の処理は自動で行われるようにしてもよい。
【００３９】
前記実施形態では、生成されたグラフィックイメージを構成するポリゴンを曲面的に描画する場合、処理Ｓ９により、隣り合うポリゴンの陰影情報を取得し、これら陰影情報のうちの明度情報に基づき、隣り合う２つのポリゴンを１つのポリゴンと看做して連続的な陰影変化を行うことにより曲面形状を有するかのように描画するとしたが、本発明はこれに限らず、曲面的に描画するポリゴンの頂点に、自由曲面ポリゴンを配置するようにしてもよい。
【００４０】
前記実施形態では、サーバ１、大容量記憶デバイス２およびクライアント端末３を含むシステム構成で、画像データの生成方法が行われるとしたが、本発明はこの構成に限らず、外部とは接続されていない１台のコンピュータ上で行われてもよい。すなわち、本発明の画像データの生成方法を実行するシステム構成は、どのような構成であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は、カタログや広告等に用いられる静止画像データの生成に利用できる他、ゲームや映画等に使用する動画像データの生成にも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の一実施形態にかかる画像データの生成方法に用いられるシステム構成を示す模式図。
【図２】前記実施形態における画像データの生成方法の手順を説明するフローチャート。
【図３】前記実施形態における基となるオブジェクトを示す図。
【図４】前記実施形態におけるポリゴンモデル化したオブジェクトの部分拡大図。
【図５】前記実施形態における最小公倍数を算出する手順を説明するフローチャート。
【図６】前記実施形態における面要素分割の手順を説明するフローチャート。
【図７】前記実施形態における生成したグラフィックイメージのポリゴンモデルの部分拡大図。
【図８】前記実施形態におけるスムージングの手順を説明するフローチャート。
【図９】前記実施形態における生成したグラフィックイメージを示す図。
【図１０】前記実施形態におけるスムージングを一部に施したグラフィックイメージを示す図。
【図１１】前記実施形態におけるスムージングを全体に施したグラフィックイメージを示す図。
【符号の説明】
【００４３】
Ｓ３…処理（エッジ選択ステップ）
Ｓ４…処理（最小公倍数ステップ）
Ｓ６…処理（面要素生成ステップ）
Ｓ７…処理（面要素分割ステップ）
Ｓ８…処理（シェーディングステップ）
Ｓ９…処理（スムージングステップ）
Ｓ９１…処理（面要素を選択する段階）
Ｓ９２…処理（境界線の陰線処理を行う段階）
Ｓ９４…処理（連続的に陰影変化させる段階）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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