(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理装置において、
少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定手段と、
前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定手段と、
前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成手段と
を備え、
前記第１陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定する
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】
３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理装置において、
少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定手段と、
前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定手段と、
前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成手段と
を備え、
前記第１陰影像決定手段は、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定手段は、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、
前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除手段をさらに備える、
ことを特徴とする画像処理装置。
【請求項３】
請求項２に記載の画像処理装置において、
前記削除手段は、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理装置。
【請求項４】
請求項２に記載の画像処理装置において、
前記削除手段は、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理装置。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の画像処理装置において、
前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定手段をさらに備えたことを特徴とする画像処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像処理装置において、
前記陰影像輝度決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の画像処理装置において、
前記陰影像輝度決定手段は、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理装置。
【請求項８】
コンピュータによって３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理方法において、
第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、
第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、
陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成ステップと
を含み、
前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定する
ことを特徴とする画像処理方法。
【請求項９】
コンピュータによって３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理方法において、
第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、
第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、
陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成ステップと
を含み、
前記第１陰影像決定ステップは、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定ステップは、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、
前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除ステップをさらに備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記削除ステップは、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の画像処理方法において、
前記削除ステップは、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１２】
請求項８に記載の画像処理方法において、
前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定ステップをさらに備えることを特徴とする画像処理方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の画像処理方法において、
前記陰影像輝度決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の画像処理方法において、
前記陰影像輝度決定ステップは、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理方法。
【請求項１５】
コンピュータに実行させるための、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、
第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、
第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、
陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成ステップと
を含み、
前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定する、
ことを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１６】
コンピュータに実行させるための、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、
第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、
第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、
陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成ステップと
を含み、
前記第１陰影像決定ステップは、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、
前記第２陰影像決定ステップは、
前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、
前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除ステップをさらに備える、
ことを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１７】
請求項１６に記載の記録媒体において、
前記削除ステップは、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１８】
請求項１６に記載の記録媒体において、
前記削除ステップは、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項１９】
請求項１５に記載の記録媒体において、
前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定ステップをさらに備えることを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項２０】
請求項１９に記載の記録媒体において、
前記陰影像輝度決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【請求項２１】
請求項１９に記載の記録媒体において、
前記陰影像輝度決定ステップは、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理装置、画像処理方法、およびコンピュータに実行させる画像処理プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
３次元コンピュータグラフィック技術において、物体によって生じる影を生成するいわゆる影つけは、「影処理（Shadowing）」といわれ、３次元グラフィックスの写実的な表示に欠かせない技術である。
【０００３】
ここで、図１に示すように、仮想光源１０２からの光線が、第１物体１０４により遮断された結果、直接光がまったく当たらない第２物体１０６上の部分を「本影」といい、また、仮想光源の光の一部によって照射された領域を「半影」という。すなわち、「本影」は、環境光を無視すると輝度がゼロになる領域であり、平行光線や点仮想光源のような、大きさを持たない仮想光源による影が相当し、また「半影」は、大きさを持つ仮想光源による「本影」の周囲に生じるぼやけた影が相当する。
【０００４】
ここで、「本影」については、例えば、レイトレーシング法、走査線単位の方法、２段階法、シャドウポリゴン法等により影処理を行うことが周知である（「技術編ＣＧ標準テキストブック」平成１１年３月１日  財団法人画像情報教育振興協会発行  第１６０頁〜第１６３頁参照）。
【０００５】
また、大きさを持つ仮想光源による「半影」については、例えば、近似的に求める方法、積分法によって求める方法等により影処理を行うことが周知である（「技術編ＣＧ標準テキストブック」平成１１年３月１日  財団法人画像情報教育振興協会発行  第１６４頁〜第１６５頁参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した「近似的に求める方法」、「積分法によって求める方法」等により、半影を影処理する場合には、本影を影処理する場合に比べて計算量が飛躍的に多くなるため、一般のパーソナルコンピュータまたはゲーム機等におけるプロセッサによってリアルタイムに半影を影処理し、表示することが困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、例えば、３次元ポリゴンを用いるゲーム等においては、正確に半影をシミュレートする必要性は少なく、むしろ多少の正確性は失われてもリアルタイムに半影を生成することが望まれている。
【０００８】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、従来の半影の影処理に比べて計算量が少なく、一般のプロセッサにおいてリアルタイムで半影を生成することができる画像処理技術を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理装置において、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定手段と、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定手段と、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成手段とを備え、前記第１陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定することを特徴とする。
【００１５】
請求項２に記載の発明は、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理装置において、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定手段と、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定手段と、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成手段とを備え、前記第１陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除手段をさらに備える、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記削除手段は、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００１７】
請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の画像処理装置において、前記削除手段は、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像処理装置において、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定手段をさらに備えたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の画像処理装置において、前記陰影像輝度決定手段は、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００２０】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載の画像処理装置において、前記陰影像輝度決定手段は、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００２１】
請求項８に記載の発明は、コンピュータによって３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理方法において、第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成ステップとを含み、前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定することを特徴とする。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像処理方法において、前記陰影像合成ステップは、前記第１陰影像および前記第２陰影像を半透明合成することを特徴とする。
【００２７】
請求項９に記載の発明は、コンピュータによって３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理方法において、第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成ステップとを含み、前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除ステップをさらに備えることを特徴とする。
【００２８】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の画像処理方法において、前記削除ステップは、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、請求項９に記載の画像処理方法において、前記削除ステップは、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００３０】
請求項１２に記載の発明は、請求項８に記載の画像処理方法において、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定ステップをさらに備えることを特徴とする。
【００３１】
請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の画像処理方法において、前記陰影像輝度決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００３２】
請求項１４に記載の発明は、請求項１２に記載の画像処理方法において、前記陰影像輝度決定ステップは、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００３３】
請求項１５に記載の発明は、コンピュータに実行させるための、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示し、半透明合成する陰影像合成ステップとを含み、前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定する、ことを特徴とする。
【００３８】
請求項１８に記載の発明は、請求項１７に記載の記録媒体において、前記陰影像合成ステップは、前記第１陰影像および前記第２陰影像を半透明合成することを特徴とする。
【００３９】
請求項１６に記載の発明は、コンピュータに実行させるための、３次元コンピュータグラフィックを処理する画像処理プログラムを記録したコンピュータ読取可能な記録媒体において、第１陰影像決定手段により、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する第１陰影像決定ステップと、第２陰影像決定手段により、前記第１陰影像からエッジのぼやけた第１陰影像のマスクを生成し、生成した前記第１陰影像のマスクの表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する第２陰影像決定ステップと、陰影像合成手段により、前記第１陰影像と前記第２陰影像とを重ねて表示する陰影像合成ステップとを含み、前記第１陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像を演算することにより、第１陰影像を決定し、前記第２陰影像決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および前記仮想光源の大きさ、ならびに前記第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて前記表示位置の変化量を演算することにより、前記第１陰影像のマスクの前記表示位置を変化させて前記第２陰影像を決定し、前記決定された第２陰影像が前記第１物体の少なくとも一部と重なって表示される場合には、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除する削除ステップをさらに備える、ことを特徴とする。
【００４０】
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の記録媒体において、前記削除ステップは、前記第２陰影像に前記第１物体の像でマスク処理を施すことにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００４１】
請求項１８に記載の発明は、請求項１６に記載の記録媒体において、前記削除ステップは、前記第２陰影像の上から前記第１物体の像を再表示することにより、前記第２陰影像から前記第１物体に重なっている部分を削除することを特徴とする。
【００４２】
請求項１９に記載の発明は、請求項１５に記載の記録媒体において、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する陰影像輝度決定ステップをさらに備えることを特徴とする。
【００４３】
請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の記録媒体において、前記陰影像輝度決定ステップは、前記仮想光源、前記第１物体および前記第２物体の位置、前記仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度を演算することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００４４】
請求項２１に記載の発明は、請求項１９に記載の記録媒体において、前記陰影像輝度決定ステップは、輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することにより、前記第１陰影像および前記第２陰影像の輝度をそれぞれ決定することを特徴とする。
【００４５】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【００４６】
画像処理装置２００は、ＣＰＵ２０２、記憶装置２０４、画像処理部２０６、ディスプレイ２０８およびバス２１６から成る。
【００４７】
この画像処理装置２００は、装置全体を統括的に制御する、プログラムされたＣＰＵ２０２に、バス２１６を介して、記憶装置２０４が接続されている。また、ＣＰＵ２０２には、画像処理を司る画像処理部２０６が、バス２１６を介して接続されている。
【００４８】
ＣＰＵ２０２は、ＯＳ（Operating System）等の制御プログラム、画像処理手順を規定したプログラム、および所要データを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラム等により、画像処理を行う。記憶装置２０４は、ハードディスク等の固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等のストレージ手段であり、画像処理に用いる各種のテーブル等を格納する。画像処理部２０６は、テクスチャメモリ２１０、画像生成部２１２およびフレームバッファ２１４から成る。テクスチャメモリ２１０は、３次元ポリゴンに貼り付ける模様であるテクスチャを格納するメモリである。画像生成部２１２は、後述するように、本影、半影等の各種の画像を生成する。フレームバッファ２１４は、ディスプレイ２０８に表示される画像を格納する高速な読み出しが可能なメモリである。
【００４９】
図３は、本発明の実施形態に係る画像生成部２１２の構成の一例を示すブロック図である。
【００５０】
画像生成部２１２は、第１陰影像決定部３０２、第２陰影像決定部３０４、陰影像輝度決定部３０６、陰影像合成部３０８から成る。
【００５１】
第１陰影像決定部３０２は、少なくとも１つの仮想光源から発せられる光線を第１物体の像が遮ることにより第２物体の像上に生ずる第１陰影像を決定する。第２陰影像決定部３０４は、第１陰影像決定部３０２により決定された第１陰影像の表示位置を変化させて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を決定する。陰影像輝度決定部３０６は、第１陰影像および第２陰影像の輝度をそれぞれ決定する。陰影像合成部３０８は、第１陰影像と第２陰影像を重ねて表示する。
【００５２】
図４は、第１陰影像決定部３０２により決定される第１陰影像の一例を示す概念図である。
【００５３】
図４は、仮想光源から発せられる平行光線を、第１物体４０２の像が遮ることにより第２物体４０４の像上に生ずる第１陰影像４０６を示す。
【００５４】
ここで、説明の簡略化のため、平行光線を用いて説明しているが、点仮想光源からの斜光線であってもよく、また、仮想光源が２つ以上あってもよい。
【００５５】
次に、第１陰影像決定部３０２における第１陰影像の決定方法を図５乃至図７を参照して説明する。
【００５６】
第１陰影像の決定方法は、後述する演算による決定方法およびテーブルによる決定方法のいずれを用いてもよい。以下に、演算による決定方法とテーブルによる決定方法を順に説明する。
【００５７】
（演算による第１陰影像の決定方法）
本方法は、上述したレイトレーシング法、走査線単位の方法、２段階法、シャドウポリゴン法等の周知の本影の影処理法を利用して、第１陰影像を決定する。いずれの本影の影処理法においても、仮想光源、第１物体および第２物体の位置、仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて、演算処理を行うことにより第１陰影像を決定することができる。
【００５８】
以下に、一例としてシャドウポリゴン法による第１陰影像の決定について説明する。
【００５９】
シャドウポリゴン法は、仮想光源と遮蔽物体で発生する影を生ずる空間を利用する方法である。ここで、かかる空間をシャドウボリュームといい、シャドウボリュームを構成する面をシャドウポリゴン（影多角形）という。
【００６０】
図４で示した第１陰影像をシャドウポリゴン法により決定する場合の処理手順の一例を示す処理フロー図を図５に示す。
【００６１】
最初に、仮想光源から発せられる平行光線を第１物体の像が遮ることにより生ずる空間であるジャドウボリュームを構成するシャドウポリゴン（図６に概念図を示す）を生成する（ステップＳ５０２）。
【００６２】
次に、第２物体とシャドウボリュームとの交差部分を演算し、または、第２物体上の任意の点がシャドウボリューム内にあるか否かを演算して、第１陰影像を決定する（ステップＳ５０４）。
【００６３】
以上、シャドウポリゴン法によって第１陰影像の決定について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、他のいかなる「本影」を生成する方法を用いて、第１陰影像を決定してもよい。
【００６４】
（テーブルによる第１陰影像の決定方法）
本方法は、陰影像を記録した予め定めた第１テーブルから第１陰影像を選択することにより、第１陰影像を決定する方法である。
【００６５】
記憶装置２０４に、陰影像を記録した第１テーブルを予め用意しておき、第１陰影像を第１テーブルから選択することにより、高速に第１陰影像を決定することができる。かかる方法は、平行光線で、かつ第１物体が単純な形状（例えば、球形等）をしている場合に、特に有効である。
【００６６】
図７は、記憶装置に記憶された第１テーブルの一例を示す図である。
【００６７】
第１テーブル７０２は、第１物体番号７０４および第１陰影像７０６を記録する。１つの第１物体に対して、複数の第１陰影像が生ずる場合（例えば、第１物体に照射される光線の角度によって、本影の形状が異る場合等）もあるため、１つの第１物体番号に対して、複数の第１陰影像を対応させることもできる（図７の例では、第１物体２に対して、第１陰影像ＢおよびＣが記録されている）。
【００６８】
以上、第１テーブルの一例を示し、予め定められたテーブルから第１陰影像を選択する決定方法について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、他のいかなる第１テーブル用いて、第１陰影像を決定してもよい。
【００６９】
次に、第２陰影像決定部３０４による第２陰影像の決定方法について、図８乃至図１１を参照して説明する。
【００７０】
図８は、第２陰影像決定部３０４による第２陰影像の決定方法の処理手順の一例を示すフロー図である。
【００７１】
最初に、図９に示すように、第１陰影像９０２からエッジのぼやけた第１陰影像のマスク９０４を作成する（ステップＳ８０２）。本マスク９０４は、例えば、以下の方法により作成する。本来のフレームバッファとは別に、新規のフレームバッファを用意する（ステップＳ８０２−２）。つぎに、第１陰影像９０２をテクスチャとみなして、用意したフレームバッファと同じ大きさのポリゴンに貼りつける（ステップＳ８０２−４）。次に、このポリゴンを、用意したフレームバッファに対して、加算しながら描画する（ステップＳ８０２−６）。
【００７２】
次に、このようにして作成したエッジのぼやけた第１陰影像のマスク９０４の表示位置を変えて、１つまたは２つ以上の第２陰影像を作成する（ステップＳ８０４）。
【００７３】
表示位置の変化量は、仮想光源、第１物体および第２物体の位置、仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに第１物体の形状のうち少なくとも１つを用いて表示位置の変化量を演算する方法と、表示位置の変化量を記録した予め定めた第２テーブルから選択することにより決定する方法のいずれを用いてもよい。
【００７４】
図１０は、記憶装置に記憶された第２テーブルの一例を示す図である。
【００７５】
第２テーブル１０００は、所定の仮想光源に対する表示位置の変化量１００４を、仮想光源と第１物体との距離ｋ1および仮想光源と第２物体との距離ｋ2の比率（ｋ1／ｋ2）１００２により予め定めている。
【００７６】
以上、第２テーブルの一例を示し、予め定められたテーブルから表示位置の変化量を選択する決定方法について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、他のいかなる第２テーブル用いて、変化量を決定してもよい。
【００７７】
一方、上記の方法により、第１陰影像の表示位置を変えて作成した第２陰影像が、図１１に示すように、第１物体と重複する場合には、第２陰影像のうち該重複部分については削除する必要がある。このような場合は、例えば、第１物体と第２物体が接近している場合には起こりやすい。
【００７８】
かかる削除方法には、図１１に示すように、第２陰影像に第１物体の像でマスク処理を施すことによる方法と、第２陰影像の上から第１物体の像を再表示することによる方法のいずれを用いてもよい。
【００７９】
次に、陰影像輝度決定部３０６による第１陰影像および第２陰影像の輝度の決定方法について、図１２を参照して説明する。
【００８０】
第１陰影像および第２陰影像の輝度は、仮想光源、第１物体および第２物体の位置、仮想光源の個数および仮想光源の大きさ、ならびに仮想光源の照度のうち少なくとも１つを用いて第１陰影像および第２陰影像の輝度を演算することによる方法、または輝度の変化量を記録した予め定めた第３テーブルから選択することによる方法のいずれの方法を用いてもよい。
【００８１】
図１２は、記憶装置に記憶され第３テーブルの一例を示す図である。
【００８２】
第３テーブル１２００は、第１陰影像および第２陰影像の輝度１２０６を、仮想光源の照度ｌｕｘ１２０２、および、仮想光源と第２物体との距離ｋ2１２０４により予め定めている。
【００８３】
以上、第３テーブルの一例を示し、予め定められたテーブルから第１陰影像および第２陰影像の輝度を選択する決定方法について説明したが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、他のいかなる第３テーブルを用いて、陰影像の輝度を決定してもよい。
【００８４】
次に、陰影像合成部３０８による第１陰影像および第２陰影像の合成方法について、図１３を参照して説明する。
【００８５】
図１３は、第１陰影像および第２陰影像の合成方法の概念図である。
【００８６】
エッジのぼやけた第１陰影像１３０２と、該第１陰影像から生成した１つまたは２つ以上の第２陰影像（１３０４〜１３０８・・・）とを加算処理して、半影１３１０を合成する。この場合、第１陰影像および第２陰影像を半透明合成してもよい。
【００８７】
その後で、該合成された半影１３１０を、本影の部分である第１陰影像とブレンティングして、最終的な影１３１２を生成する。
【００８８】
以上の第１陰影像決定部３０２、第２陰影像決定部３０４、陰影像輝度決定部３０６および陰影像合成部３０８の処理により、半影を簡易な方法で生成することができるようになり、一般のプロセッサにおいてもリアルタイムで半影を生成することができるようになる。
【００８９】
（他の実施の形態）
他の実施の形態においては、第１陰影像を決定する際に、第1物体から影生成用に構成ポリゴン数を少なくした「簡易オブジェクト」を作成し、かかる「簡易オブジェクト」を用いて第1陰影像を決定してもよい。半影を作成する際には、第1物体の形状は必ずしも正確である必要はない。けだし、半影の外形はぼやけているからである。そこで、例えば、数十から数百個のポリゴンから構成される第1物体については、その第1物体の主要形状を規定する数個のポリゴンからなる「簡易オブジェクト」を用いて、第１陰影像を決定することにより、影処理の演算量をさらに軽減することができる。該「簡易オブジェクト」の作成方法については、第1物体に対する少なくとも１つの「簡易オブジェクト」を予めテーブルに格納しておいて必要時に選択する方法、表面積または体積が大きいポリゴンから順にポリゴンを選択していき、予め定めたポリゴン数からなるオブジェクトを作成する方法等がある。
【００９０】
一方、本発明の他の実施の形態において、本発明はコンピュータ・システムにおいて使用するためのコンピュータプログラム製品として実施することができる。本発明の各手段を定義するプログラムは、多くのフォーム（形式）でコンピュータに導入することができるのは当業者には自明である。これらのフォームの例としては、（ａ）コンピュータで使用可能な非書き込み記憶媒体（例えば、コンピュータの入出力装置によって読み取ることのできるＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭディスク、ＤＶＤ−ＲＯＭディスク等）中に永久的に保持されている情報のフォーム、（ｂ）コンピュータで使用可能な書き込み可能な記憶媒体（例えば、フロッピー・ディスク及びハード・ディスク駆動装置等）中に、前もって保持されている情報のフォーム、（ｃ）例えばデジタルデータストリームまたは搬送波に乗せられたコンピュータデータ信号等のごとく、モデムを通る電話回線やネットワークのような伝送媒体を介してコンピュータに伝達される情報のフォーム、などがあり、本発明はこれらのフォームに限定されるものではない。従って、本発明の画像処理方法を管理する、コンピュータで読み取り可能な命令を記録した媒体は、本発明の他の実施の形態を与える。
【００９１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、従来の半影の影処理に比べて計算量が少なく、一般のプロセッサにおいてリアルタイムで半影を生成することができる画像処理技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】３次元グラフィックス技術における「本影」および「半影」の概念を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る画像処理装置の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施形態に係る画像生成部２１２の構成の一例を示すブロック図である。
【図４】第１陰影像決定部３０２により決定される第１陰影像の一例を示す概念図である。
【図５】図４で示した第１陰影像をシャドウポリゴン法により決定する場合の処理手順の一例を示す処理フロー図である。
【図６】シャドウポリゴンの概念を示す図である。
【図７】第１テーブルの一例を示す図である。
【図８】第２陰影像決定部３０４による第２陰影像の決定方法の処理手順の一例を示すフロー図である。
【図９】エッジのぼやけた第１陰影像のマスクを示す図である。
【図１０】第２テーブルの一例を示す図である。
【図１１】第１陰影像の表示位置を変えて作成した第２陰影像が、第１物体と重複する場合を示す図である。
【図１２】第３テーブルの一例を示す図である。
【図１３】第１陰影像および第２陰影像の合成方法の概念図である。
【符号の説明】
１０２    仮想光源
１０４、４０２    第１物体
１０６、４０４    第２物体
２００    画像処理装置
２０２    ＣＰＵ
２０４    記憶装置
２０６    画像処理部
２０８    ディスプレイ
２１０    テクスチャメモリ
２１２    画像生成部
２１４    フレームバッファ
２１６    バス
３０２    第１陰影像決定部
３０４    第２陰影像決定部
３０６    陰影像輝度決定部
３０８    陰影像合成部
４０６、９０２    第１陰影像
９０４、１３０２    エッジのぼやけた第１陰影像
１３０４、１３０６、１３０８    第２陰影像
【図１】
0004480210.tif 000002
【図２】
0004480210.tif 000003
【図３】
0004480210.tif 000004
【図４】
0004480210.tif 000005
【図５】
0004480210.tif 000006
【図６】
0004480210.tif 000007
【図７】
0004480210.tif 000008
【図８】
0004480210.tif 000009
【図９】
0004480210.tif 000010
【図１０】
0004480210.tif 000011
【図１１】
0004480210.tif 000012
【図１２】
0004480210.tif 000013
【図１３】
0004480210.tif 000014