(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記（1）〜（6）で構成されることを特徴とする立体三次元画像を作製するためのコンピュータシステム：
（1）  ディスプレー装置と、左眼用および右眼用の画像を発生させる手段を含むディスプレー装置上の画像を立体的に見るための手段とからなる立体視システム、
（2）  所定の三次元描画空間内で動かすことによって、物体を三次元で完全には定義せずに、予め決定された方向から見た三次元物体の、閉じたラインのループとその他のラインとによって構成される立体輪郭を定義するコンピュータ入力装置
（3）  前記コンピュータ入力装置が前記三次元描画空間内で移動する時に前記コンピュータ入力装置の位置を検出する検出手段、
（4）  前記検出手段に応答して、左眼用および右眼用の二次元画像それぞれについて、閉じたラインのループとその他のライン上の複数の点についてx-y座標を決定する手段、
（5）  x-y座標を用いて左眼用および右眼用の二次元画像を作って見掛け上の三次元表面を作る表面画定手段、
（6）  上記表面画定手段に応答して、画定された三次元表面に対応する左眼用および右眼用の画像の一部分を所定の色で塗りつぶす手段であって、塗りつぶされた左眼用および右眼用の画像を立体視システムを通して見たときに三次元画像に見えるようにする塗りつぶし手段。
【請求項２】
立体視システムがフィールドシーケンシャル三次元画像機器で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記コンピュータ入力装置が、三次元描画空間におけるx-y-z座標と描画ワンドの向きとを与える描画ワンドを含む請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
立体視システムが立体写真カラー分離結像機器で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
塗りつぶし手段が、所定の閉じたラインループ内にシードポイントが置かれた時に所定のループをシードポイントアンドフラッドフィル法によって塗りつぶす手段で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
塗りつぶし手段が、所定の色で閉じたラインのループをマスキングする手段で構成される請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
塗りつぶし手段が、所定の閉じたラインのループ内にシードポイントが置かれた時に所定のループをシードポイントアンドフラッドフィル法によって塗りつぶす手段で構成される請求項２に記載のシステム。
【請求項８】
塗りつぶし手段が、所定の色で所定の閉じたラインのループをマスキングする手段で構成される請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
所定ループをマスキングする手段が左眼用および右眼用の各画像について、下記で構成される請求項６又は８に記載のシステム：
（1）  所定ループの最小および最大のx-y座標を決定するための手段、
（2）  画面外のバッファー内で所定ループの最大x-y座標よりも少なくとも１ピクセルだけ大きく且つ所定ループの最小x-y座標よりも少なくとも１ピクセルだけ小さいx-y座標を有する矩形を所定の色で作る手段、
（3）  所定のループを前記画面外のバッファー内の矩形内部に移す手段、
（4）  矩形のコーナーのわずかに内側にシードポイントを発生させる手段、
（5）  矩形と所定のループによって境界を定められた領域を透明色で塗りつぶすための手段、および
（6）  矩形を前記画面外のバッファーから表示装置へ移す手段。
【請求項１０】
下記の（1）〜（8）で構成されることを特徴とする三次元画像を作る方法：
（1）  所定の三次元描画空間内で線画を描くためのコンピュータ入力装置と、左眼用および右眼用の二次元画像を発生させる立体視システムとで構成されるコンピュータ描画システムを用い、
（2）  前記三次元描画空間内で前記コンピュータ入力装置を動かすことによって、閉じたラインのループとその他のラインによって構成される物体の立体輪郭を画定し、
（3）  前記コンピュータ入力装置が前記三次元描画空間内で移動する時に前記コンピュータ入力装置の位置を検出し、
（4）  左眼用および右眼用の二次元画像それぞれについて、前記コンピュータ入力装置の位置に応じて閉じたラインのループとその他のライン上の複数の点についてx-y座標を決定し、
（5）  複数の点に関するx-y座標を用いて物体の左眼用および右眼用の画像を作り、
（6）  左眼用および右眼用の画像を立体視システムを通して見て、
（7）  左眼用および右眼用の二次元画像を立体視システムを通して見た時に得られる閉じたラインのループを含む見掛けの三次元表面を画定し、
（8）  その画定した三次元表面に相当する左眼用および右眼用の画像の一部を所定の色で塗りつぶし、それによって、塗りつぶされた表面の左眼用および右眼用の画像を立体視システムを通して見て得られる画像が三次元画像に見えるようにする。
【請求項１１】
下記の（1）〜（7）で構成されることを特徴とする見掛け上の三次元画像を表示する方法：
（1）  所定の三次元描画空間内で線画を描くためのコンピュータ入力装置と、左眼用および右眼用の二次元画像を発生させる立体視システムとを含むコンピュータ描画システムを提供し、
（2）  前記三次元描画空間内で前記コンピュータ入力装置を動かすことにより、物体を三次元で完全には定義せずに、閉じたラインのループとその他のラインによって構成される所定の角度から見た三次元物体の立体輪郭を画定し、
（3）  前記コンピュータ入力装置が前記三次元描画空間内で移動した時に前記コンピュータ入力装置の位置を検出し、
（4）  左眼用および右眼用の二次元画像それぞれについて、前記コンピュータ入力装置の位置に応じて閉じたラインのループとその他のライン上の複数の点についてx-y座標を決定し、
（5）  複数の点に関するx-y座標を用いて物体の左眼用および右眼用の画像を発生させ、
（6）  左眼用および右眼用の二次元画像を用いて閉じたラインループを含む見掛け上の三次元表面を発生させ、
（7）  画定された表面に対応する左眼用および右眼用の画像の一部分を所定の色で塗りつぶし、塗りつぶされた表面の左眼用および右眼用の画像を立体視することによって得られる画像が物体を所定の方向から見た時の三次元画像に見えるようにする。
【請求項１２】
前記コンピュータ入力装置が三次元描画空間におけるｘ、ｙおよびｚ軸と描画ワンドの向きとを与える描画ワンドで構成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
立体視システムが立体写真カラー分離結像機器で構成される請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
左眼用および右眼用の画像の上記部分の塗りつぶしが所定のループ内にシードポイントが置かれたのを受けて所定のループをシードポイントアンドフラッドフィル法によって塗りつぶす操作を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
塗りつぶしが所定の色で閉じたラインのループをマスキングする操作を含む請求項１０に記載のシステム。
【請求項１６】
塗りつぶしが、上記閉じたラインのループを上記所定の色でマスキングする操作を含む請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
左眼用および右眼用の画像の上記部分の塗りつぶしが所定のループ内にシードポイントが置かれた時に所定のループをシードポイントアンドフラッドフィル法によって塗りつぶす操作を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１８】
塗りつぶしが所定の閉じたラインのループを所定の色でマスキングする操作を含む請求項１２に記載の方法。
【請求項１９】
所定ループのマスキングが左眼用および右眼用の各画像について下記（1）〜（6）の操作を含む請求項１６に記載の方法：
（1）  所定ループの最小および最大のx-y座標を決定し、
（2）  画面外のバッファーで所定のループの最大x-y座標よりも少なくとも１ピクセルだけ大きく且つ所定ループの最小x-y座標よりも少なくとも１ピクセルだけ小さいx-y座標を有する矩形を所定の色で作り、
（3）  所定のループを前記画面外のバッファー内の矩形内部に移し、
（4）  矩形のコーナーからわずかに入った所にシードポイントを発生させ、
（5）  矩形と所定のループによって境界を定められた領域を透明色で塗りつぶし、さらに
（6）  矩形を前記画面外のバッファーから表示装置へと移す。
【発明の詳細な説明】
発明の属する技術分野
本発明は三次元立体画像を作製するためのシステムおよび方法に関するものであり、特に、最小数のパラメータとデータを指定するだけで、立体視システムを介して見た時に三次元に見える画像が作製できる改良された三次元描画システムおよび方法に関するものである。
発明の背景
立体視システムを通して三次元に見える画像を作製するための現在のコンピュータ描画システムの一つの問題は、画像の作製作業が単調、冗長であったり、アーティストにとって不自然な方法で作製され、さらに、記憶に大きなコンピュータメモリを必要とすることにある。アーティストが従来のコンピュータグラフィクス技術を用いて複雑な表面を有する物体の三次元画像を描く時には、何百または何千の多角形を定義して、x-y-z座標上に物体の表面を確実に定義しなければならない。それほど描写的なデータを必要としないスプライン関数を使用することもできるが、この方法は画像を作製するために非常に多数のコンピュータ計算が必要になる。これらの従来技術は人間や生物など複雑な物体のアニメーションシーケンスを作製する場合には煩わしく、時間のかかるものである。コンピュータグラフィクスの基本的情報は、フォーレイ達（Forey, J.D., van Dam, A., Friner, S.F., and Hughes, J.F.）の「コンピュータグラフィクス−その原理と実用」、第２版、１９９０年（Computer Graphics - Principles and Practice）に記載されている。
三次元描画空間に直接描くシステムも公知である。そのようなシステムの１つの例はシュマンド（Schmandt, C.）「インタラクティブ三次元コンピュータ空間」（Interactive Three-dimensional Computer Space, SPIE vol.367,pp.155-59,1982）に記載されている。この文献に記載のシステムは通常のＣＲＴ表示モニターを用い、ユーザはモニターに対して４５°の角度に配置された銀メッキハーフミラー（half-silvered mirror）を通してモニターを見る。ユーザには、そのハーフミラーの下に三次元描画空間が与えられ、この三次元描画空間に画像を描くための描画ワンドが用意される。このシステムで用いられる描画ワンドは、磁気による位置センサ技術を用いてx-y-z座標上の位置と方向に関する情報を与える。ユーザが電気的に動作するシャッタの役目をするランタンジルコン酸チタン酸鉛（ＰＬＺＴ）セラミックウエハを用いた特別な眼鏡を介してＣＲＴを見ることによって三次元（立体）効果が得られる。左眼視界と右眼視界とを交互に走査することによって各視界を効果的に時分割多重化する。上記眼鏡の動作はビデオ信号と同期化されており、常時いずれか一方の眼でしかＣＲＴ上の適切に対応する画像を見ることができず、結果として三次元効果を与えることができるようになっている。この技術はフィールドシーケンシャル三次元画像化と呼ばれる。観察者の脳は左眼と右眼の画像を融合させて奥行きの知覚を作り出す。左眼と右眼の画像の画素間のずれの大きさが、結果的に得られる立体画像において画素が知覚された時の奥行きを決定する。
三次元の視界を提供するためのもう一つの方法は、立体写真（二色）による左眼／右眼画像分離法を用いるものである。この方法の理論はフィールドシーケンシャル三次元画像化法と同じで、観察者には左眼用と右眼用に別々の画像を与えられ、それらの画像の水平方向のずれによって奥行きが存在するような幻覚がもたらされる。観察者は１つの物体を色の異なる、例えば赤と青の２つの分離した画像として見る。これらの画像は互いに重ね合わされ且つ水平方向にわずかにシフトされている。観察者には眼鏡が渡され、各色のフィルタを通して各画像を見る。従って、観察者は例えば赤いフィルターレンズを介して青色の画像のみを見、青いフィルターレンズを介して赤色の画像のみを見る。すなわち、左右の眼にはそれぞれ別々の画像が与えられる。この方法の欠点は画像がモノクロームに限定される点にある。これに対してフィールドシーケンシャル三次元画像化法はカラー画像が可能である。
立体画像を見るための第３の方法は、偏光フィルタを使用するものである。この方法では左眼の画像が１方向に偏光され、右眼の画像が別の方向に偏光されることが必要である。通常、この方法では画像をＣＲＴモニター上で見るのではなく、直線偏光フィルタを用いてスクリーンに画像を投射する。従って、観覧者には直線偏光眼鏡が与えられる。
発明の要約
本発明の目的は、画像を描くためにアーティストが定義するパラメータおよびデータを最少限にして三次元描画システムを用いて立体画像を作製することにある。
本発明の他の目的は、二次元描画と同様な簡単且つ直接的な方法で立体画像を作製できるようにアーティストを補助するシステムおよび方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、立体画像を定義し、表示するために記憶、処理しなければならない情報量を最小限に抑えることによってコンピュータを用いて複雑な立体画像を作製するのに必要なメモリと処理の量を減少させることにある。
本発明のさらに他の目的は、改良された立体画像を見るためのシステムおよび方法を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、コンピュータアニメーションで用いられる立体線画を作る方法を大幅に単純化することにある。
本発明のシステムおよび方法はユーザが最小限の量のデータを特定することで複雑な表面を有する立体画像を三次元描画空間内に簡単且つ迅速に描くことを可能にする。本発明は人間の立体的視覚処理系を利用して、立体の輪郭暗示から画像の表面を解釈する。
アーティストは３軸入力装置すなわち「描画ワンド」と、上記の立体視覚システムと用いる。本発明方法の第１段階では、アーティストが三次元描画空間内で閉じたラインよりなる閉ループと、他のラインを描いて物体の必要な立体的輪郭を描写する。この立体的な輪郭は物体の区別しうる特徴（この場合は線）であり、左眼で見た画像では右眼で見た画像に比べて横方向にズレた状態で表示される。アーティストによって描かれる輪郭は上方、正面および側方から物体のアウトラインを完全に規定するものではなく、アーティストが選択した特定の方向から見た物体の輪郭を規定するにすぎない。
本発明の画像形成法の第２段階は観察者に見える見掛けの表面の「ペインティング」である。この段階は公知の「シードポイントアンドフラッドフィル（seed point and flood fill）」技術を用いて、閉ループをアーティストが選択した色で塗りつぶすことによって行われる。この描画システムでは立体画像の閉ループの内側へのシードポイントの位置付けにより、閉ループの左眼用および右眼用の二次元画像投影の適当な部分を選択された色で塗りつぶすか、マスキング技術を用いて塗りつぶしを行うこともできる。この場合には、左眼用および右眼用の各画像に対して以下のようにして閉ループを画面外のバッファーで処理して閉ループに色をつける。すなわち、閉ループの左眼用および右眼用の二次元画像を取り囲む大きさの単純な図形、例えば四角形を描き、アーティストが選択したループ色で塗りつぶし、その後、アーティストが選択したライン色を用いて四角形の中に閉ループのアウトラインを描き、四角形の内側で且つ閉ループの外側に当たる領域を透明な色で塗りつぶし、続いて、四角形をディスプレーに移動させと適切に着色された閉ループだけが目に見える。コンピュータアニメーションの分野においてはマスキング技術がシードポイントアンドフラッドフィル法よりも進んだ技術である。
本発明は以下のような驚くべき結果を達成する。すなわち、塗りつぶされた閉ループは着色された二次元平面に見えるであろうという予想に反して、閉ループの端縁とアーティストが描いた追加の立体輪郭とによって画定される三次元の立体輪郭のために、立体視装置を通して見たときに観察者には複雑な三次元表面として見える。
このように、本発明は、目で見た画像を類似の暗示にコード化するという人間の神経処理プロセスを利用して、脳が複雑な表面を有する立体を造り出すのに必要な最小限の暗示を観察者の目に提供することによって、頭の中で完全な立体的物体を知覚させる。換言すれば、従来のシステムにおける複雑な機械的処理を脳の正常な画像処理がとって代わって行い、三次元の体積と表面とを有するものとして知覚される物体を造り出す。従って、物体をコンピュータグラフィックスで完全に描写するための現在のシステムに必要な大型設備と計算が不要になり、三次元物体を描くのに必要な時間とコンピュータが画像を処理するのに必要な計算およびメモリが大幅に減少する。
本発明の改良された三次元描画技術を用いると、アニメーションのフレームで用いられる三次元物体をアニメーション作製者が迅速、簡単且つ直覚的に描くことができるので、本発明の三次元描画技術はコンピュータを利用したアニメーションで特に利用される。本発明はさらに、ユーザに三次元画像を見るための立体視システムを提供するバーチャルリアリティーシステムにも利用でき、そこでは観覧者が自分で立体画像を描くことができる。
本発明の別の特徴は、単一モニターシステムに関連する問題、すなわち平均的な人間の眼間距離とコンピュータモニター上の画像の寸法との関係が実際の劇場での体感に対応しない結果、描かれた物体の空間的配置が映画の観客に見える物体の空間的配置に対応しないという事実に起因する問題を解決した改良型立体視システムを提供することにある。本発明は双眼鏡式ビューアーシステムと物理的に離れた２つのモニターとを用いて左眼用と右眼用の画像を供給することによってこのような問題を解決する。そうすることによって対物レンズと接眼レンズとの焦点距離を利用してビューアとモニターとの間のスケーリングを調節することができる。
【図面の簡単な説明】
図１（ａ）は三次元物体の平面図。
図１（ｂ）は三次元物体の正面図。
図１（ｃ）は三次元物体の側面図。
図２（ａ）〜（ｃ）は本発明に従って三次元表面を描くために三次元描画空間に描かれる立体輪郭線を示す３つの図。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に従って三次元物体の追加の特徴を描くために三次元描画空間に描かれる立体輪郭線を示す３つの図。
図４（ａ）〜（ｃ）は本発明に従って三次元物体のさらに別の追加の特徴を描くために三次元描画空間に描かれる立体輪郭線を示す３つの図。
図５（ａ）〜（ｃ）は閉ループを色で塗りつぶすための本発明によるマスキング技術を説明する図。
図５（ｄ）〜（ｆ）は閉ループを塗りつぶすための従来のシードポイントアンドフラッドフィル法に関する問題点を説明する図。
図６は本発明による改良された立体視システムを示すブロック図。
図７は本発明による改良された立体視システムの詳細図。
［発明の詳細な説明］
本発明のシステムおよび方法は、複雑な三次元表面を有する人間や動物などの顔や姿の画像を迅速且つ直覚的に作製可能にするものである。これに対して既存のコンピュータグラフィクスシステムは非直覚的で、単調、冗長で、時間がかかる。本発明では最少限のデータと計算しか用いられないので、小型のワークステーションやパーソナルコンピュータでも実行できる。以下、図１から図４を参照してコンピュータを用いたアニメーションへの利用を例にとって本発明を説明する。
図１は立体視システムを用いて見ることを予定してアニメーション化される対象物（魚）を示す３つの図である。図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は正面図、図１（ｃ）は側面図を示す。最終的なアニメーションシーケンスで観覧者が見るのは正面図だけであり、平面図および側面図は物体の持つボリュームに反映される。
本発明のシステムおよび方法では、アニメーション作製者に三次元描画空間と、描画ワンドを用いた描画器具および立体視機器とが用意される。これらの装置自体はコンピュータグラフィクスの技術で公知である。好ましい具体例では本発明の三次元描画システムをパーソナルコンピュータに入れる。合計４台のパーソナルコンピュータが使用され、左眼および右眼の視界に対して画像を作製するために１台ずつ専用コンピュータが使用され、入力装置を受けるために１台のコンピュータが使用される。入力装置は、描画ワンドの他に、実際の三次元描画空間における描画ワンドの動きと（コンピュータ上の）三次元描画空間における描画ワンドカーソルの動きとの間の関係を制御する例えばジョイスティックを有している。４番目のコンピュータは制御インタフェースソフトウェアを走らせてファイルシステムを管理するために使用される。これら４台のコンピュータは各パラレルポートを介して通信する。描画ワンドとしてはアセンジョンテクノロジー社（Ascension Technologies, Inc.）の「Flock of Birds」を使用できるが、その他のメーカーからも描画ワンドは入手可能である。この装置は電磁波を利用して実際の三次元描画空間内での描画ワンドの位置と向きを与える。
立体視システムは液晶シャッター眼鏡を使用する。これはステレオグラフィクス社（Stereographics Corp）から入手可能である。ユーザが実際の三次元描画空間内で描画ワンドを動かすと、描画ワンドに制御されてカーソルが三次元描画空間内で移動する。描画ワンド上のボタンを押すことによって、三次元描画空間内の描画ワンドカーソルの移動経路に沿ってアーティストが選択した色の線が描かれる。アニメーション作製者が描いた線の断片をコンピュータが数学的に定義して処理することができるようにするためにはシステムはビットマップドローイングではなくベクトルベースの画像を出すことが重要である。ナナオ社（Nanao）製の高解像度１７インチモニターは画像解像度、安定性、使いやすさの点で最も適当であることが判っている。
図２は魚の体を描くために使用した描画ワンドカーソルの三次元描画空間での実際の経路を示す。アニメーション作製者は図２（ｂ）に示すように三次元描画空間内に正面から見た対象物のアウトラインのみを描く。点Ａから出発して、描画ワンドのカーソルはまっすぐ下に向かって点Ｂまで移動し、その後前方（つまり紙から飛び出す方向に）に湾曲経路に沿ってＢからＣまで、上方に向かって湾曲経路に沿ってＣからＤまで、さらに後方（紙の向こう側に）に向かって湾曲経路Ｄに沿ってＡに戻る。３つの図面すなわち平面図（図２ａ）、正面図（図２ｂ）および側面図（図３ｃ）を示すが、これらの図はアニメーション作製者が別々に描いたものではなく、アニメーション作製者が三次元描画空間に描いた線の結果を二次元の図で示したものである。図２（ａ）〜（ｃ）の３つの図に示すように線は複数の面を横切っており、従って三次元表面を表している。対象は三次元描画空間内でこの線で完全に定義されておらず、平面で見た場合には意図したような外観を持たないことは明らかである。すなわち、アニメーションシーケンスで見られる表面のみを定義するので、コンピュータシステムに要求される計算およびメモリが大幅に減少する。
対象の基本となる上記のアウトラインに、別の立体輪郭の特徴を類似の方法で追加することができる。図３は図１に示した眼と口を描いたものである。正面図である図３（ｂ）は左眼（点ＥおよびＧで始まり同じ点で終わる）、右眼（点ＦおよびＨで始まり同じ点で終わる）および口（点Ｉで始まり同点で終わる）を表示するために用いた描画ワンドカーソルの動きを示す。図３（ｂ）には参考までに魚のアウトラインが点線で示してある。これらの特徴（目、口）を上および側方から見た図をそれぞれ図３（ａ）および３（ｃ）に示す。
図４は同様に図１に示したひれの平面図、正面図および側面図（それぞれ図１ａ、ｂ、ｃ）を示しており、右のひれ、右のひれおよび背びれがそれぞれ点Ｊ、ＫおよびＬを起点に描かれる様子が示されている。
すなわち、三次元描画空間内で描画ワンドを数回動かすだけで、魚の一部が三次元で定義され、立体描画が得られる。しかし、このプロセスで定義できるのはアニメーション作製者が選択した特定の方向について魚の立体輪郭のみである。対象物の複雑な三次元表面を作るためのさらに別の条件は、線画の適当な部分（観覧者の脳内で三次元表面の画像を造り出したい線画の部分）を適当な色で塗りつぶすことである。
この閉ループを塗りつぶす作業は公知のシードポイントアンドフラッドフィル（seed point and flood-fill）法で行うことができる。アニメーション作製者は対象物の所定の領域を塗りつぶすために閉ループとそれを塗りつぶすのに使用する色とを選択する。これは多くの方法を用いて行うことができ、例えばコンピュータ描画システムにおける公知の方法で、閉ループ内に描画ワンドを配置し、閉ループを選択し、「シードポイント」を決定し、スクリーン上のカラーパレットから色を選択する方法で行うことができる。システムはアニメーション作製者の動作に応答して左眼および右眼の二次元画像の適当な部分（閉ループ内）をその選択した色で満たし即ち塗りつぶし、得られた立体表面を表示する。このシードポイントアンドフラッドフィル法はフォーレイ（Foley）達によって報告されている。
あるいは、本明細書で「マスキング」とよぶ新規な方法を用いて塗りつぶしを行うことができる。このマスキングは表示に先立って立体画像の一部である閉ループを下記の方法で処理することによって表示用に塗りつぶす技術である。最初に、上記いずれかの技術（フィールドシーケンシャル画像分離法、立体写真法または偏光法）を用いて三次元効果を達成するのに必要な左眼および右眼の画面を別々に作製するために、閉ループの立体画像の二次元平面上への左眼用および右眼用の投影図を確認し、各投影図それぞれについて画面外バッファで図５（ａ）に示すように閉ループの最小および最大のx-y座標（Ｘｍａｘ、Ｙｍａｘ、Ｘｍｉｎ、Ｙｍｉｎ）を求め、両側に投影された各ループよりも少なくとも１ピクセル分だけ大きい矩形を作る。図５（ａ）は片方の眼用の閉ループの投影図と矩形とを示す。矩形領域全体を閉ループを塗りつぶすべき色で描く。アニメーション作製者が描いた閉ループの二次元投影図を図５（ｂ）に示すように閉ループのための適当なライン色のバッファへ移す。シードポイントアンドフラッドフィル法を用いて再び矩形を塗りつぶす。シードポイントは矩形の内側に作られる。この２度目の塗りつぶしは閉ループの外側且つ矩形の内側の領域のみに対して行われ、従って、閉ループの内側はその色では塗りつぶされず、図５（ｃ）に示すように、元の閉ループ内はそのままである。２度目の塗りつぶしは、表示された時にこの境界に囲まれた領域が透明になり、閉ループのみが適切な色で目に見えるようにするコードで構成される。この処理（この処理はわずか１秒で行われる）を行った後に矩形をバッファから目に見えるディスプレーに移す。目に見えるのは適当な色の閉ループおよび閉ループの境界線だけである。好ましい実施例では単純化のために矩形を用いるが、任意の好適な幾何学的形状を用いることができる。
立体画像を処理する場合には本発明のマスキング法はシードポイントアンドフラッドフィル法よりも有利である。例えばシードポイントアンドフラッドフィル法を小さい閉ループに適用する場合、アニメーション作製者がシードポイントを立体ループ内に配置することは困難または不可能な場合がある。すなわち、立体画像の左眼用および右眼用の二次元投影図を作った時にシードポイントを各二次元投影ループの内側に含まれるようにすることが困難または不可能になる場合がある。この場合には一方または両方の投影図について閉ループの内側でなく外側が塗りつぶされるということが起こる。さらに、コンピュータを用いてアニメーションシーケンスを作製中に１つのオリジナル線画から一連の線画を自動的に描くことが望まれている場合、作製された線画がデザインによっては三次元空間内でねじれた閉ループを含むことがあり、変形した閉ループの二次元投影で複数の閉ループが発生することがある。このような状況ではシードポイントが完全に閉ループからはずれるか、作製された閉ループの１つだけが塗りつぶされることになる。例えば、図５（ｄ）に示したシードポイントＳＰを含む単一ループは図５（ｅ）に示すような８の字型にねじれる可能性がある。この場合にはシードポイントＳＰは図５（ｅ）に示すように８の字型の一部のみに含まれることになり、この部分のみが塗りつぶされるか、図５（ｆ）に示すようにシードポイントが完全に閉ループの外側にはみ出し、この場合は閉ループの外側が着色される。
二次元の左眼用および右眼用の画像の閉ループを塗りつぶす方法としていずれの方法を用いても、結果として得られる表示は同じである。すなわち、色を塗られた領域は立体視システムを通して見たときに表面を画定する三次元エッジ輪郭によって歪んで見え、予想される平坦に見えるのではなく、複雑な三次元表面として画像が知覚されるという驚くべき結果が得られる。観覧者には、閉ループの立体エッジ輪郭（およびアーティストが描いたその他任意の立体エッジ輪郭、例えば図３（ａ）−（ｃ）および図４（ａ）−（ｃ）に示す魚の口、ひれおよび眼）と右眼用および左眼用の二次元画像の塗りつぶされた領域との間に相互作用が存在するように見え、立体輪郭によって塗りつぶされた領域は複雑な三次元表面へと歪められているように映る。
すなわち、アニメーション作製者はアニメーションシーケンスで用いられる三次元表面を規定するのに必要な最小限の情報を直接且つ直覚的に特定できる。これによってアニメーションシーケンスの三次元画像を作製する際のアニメーション作製者の仕事が大幅に軽減される。この方法はコンピュータシステムに要求されるメモリおよび処理を最小限にし、三次元物体を完全に画定するのに必要な複雑なデータ構造を用いずに複雑な三次元ボリュームの外観および表面を表示することができる。実際には、コンピュータによってすべき処理を人間の脳が行う。脳には、複雑な三次元表面を見ているという幻覚を脳に与えるのに必要な最少限量のデータが与えられる。これは、脳に実際のアクションを見ていると観覧者に思い込ませるのに十分な短い時間間隔で一連の静止写真を見せる映画において造り出される幻覚に類似した空間幻覚である。
本発明はさらに三次元画像を表示するための改良された立体視システムを提供する。図６は本発明の立体視システム１を示すブロック図であり、このシステムは右眼用および左眼用の画像の独立したモニター１０、２０と、水平方向に独立した２つのモニターを見るための双眼鏡式ビューアーシステム３０とを含む。アニメーション作製者はモニターを直接見るのではなく、双眼鏡式ビューアーシステム３０を介して左眼用モニター１０と右眼用モニター２０とを見る。従って、観覧者とモニターとの間の有効光学距離は、双眼鏡式ビューアーシステム３０内の対物レンズと接眼レンズの焦点距離を調節することによって制御することができる。
図７は双眼鏡式ビューアーシステム３０のより詳細な図である。このシステムは、左眼用テレスコープおよび右眼用テレスコープを有し、これらテレスコープの間隔は観覧者が自分の目の間隔に合わせて横方向に調節できるようになっている。各テレスコープは接眼レンズ３１（１つの実施例ではナグラー（Nagler）社製の９ｍｍ接眼レンズである）と２５ｍｍ対物レンズ３２（市販品の３５ｍｍカメラレンズであってもよい）とで構成される。視野レンズ３４は接眼レンズの視野絞りの所に配置される。角度４５°の鏡３３は横方向に間隔をあけて配置された各モニターからの光をそれぞれの対物レンズ３２へ向ける。３５ｍｍの対物レンズと１２ｍｍの接眼レンズとを使用することもできる。鏡によって生じる画像の上下および左右反転はソフトウェアを用いて修正する。いずれの構成でも、モニター１０および２０は約６４インチ離して配置される。視界は焦点距離の異なる接眼レンズを用いることによって簡単に変更することができる。図６に示すように横方向に間隔を空けてモニターを配置するよりも図７に示すように４５°の角度を持たせた追加の鏡４０を使用することによって双眼鏡式ビューアーシステムの正面にモニターを配置することができる。
例えばアーティストが劇場内で観覧者が見る画像と全く同じ画像を見ることができるフルスクリーンビューを光学系で提供することができる。これは、アーティストが描いた画像が劇場で映写された時に立体的な歪みが生じないことを保証するために必要である。好ましい実施例では、光学系はスクリーンの寸法およびＩＭＡＸ（登録商標）劇場の座席のレイアウトに従って調節される。第２の視野は観客が知覚可能な細かさと同じレベルの細かさで全体画像の一部をアニメーション作製者が見ることを可能にする。表示された画像の一部分は画像がフィルムフレームに記録される時の全水平解像度に対するモニターの水平ピクセル解像度の割合によって決定される。この場合、光学系は、劇場の中央の列に座っている観客がみる角度に合った視野を提供する。さらに、上記両限界のほぼ中ほどの視野が画像を描くのに好適であるので、それが提供される。
双眼鏡式ビューアーシステムは観客が見るであろうものに近付けるための適当なスケーリングを提供する上では有利であるが、欠点もある。まず第１に、アニメーション作製者が描いているものは、１度に一人の人間しか見ることができない。第２に、長時間に渡っての使用はアニメーション作製者にとって快適でない。アニメーション作製者に適切なスケーリングを提供する別の手段は大型スクリーンディスプレーを用いるものである。このシステムでは２つの高解像度ＨＤＴＶ  ＣＲＴプロジェクタを用いて左眼用および右眼用の各画像を大きなディスプレースクリーン（幅約１２フィートで高さ約８フィート）に投影する。適当なプロジェクタは、カナダ国オンタリオのエレクトロホーム（Electrohome）社製のマークイス（Marquis 9000 CRT）プロジェクタである。フィールドシーケンシャル法または偏光法のいずれかを用いて左右の眼の画像を提供することができる。大型スクリーンディスプレーの使用はアニメーション作製者にＩＭＡＸ劇場の中央の座席からの視界に近い一定角度範囲の視界を提供する。
好ましい実施例では、マイクロソフトウインドウズ（商標）のアプリケーションとして入手可能な制御インターフェースソフトウェアをアニメーション分野でアニメーションシーケンスの各フレームを記憶するのに使用される露出シート（expore sheet）に合わせたものが用いられる。
以上、特定の実施例および適用例を挙げて本発明を詳細に説明したが、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、添付した請求項の範囲によってのみ限定されるものである。
【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５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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【図５ｅ】
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【図５ｆ】
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【図６】
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【図７】
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