(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パラメータ入力装置により、パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分を入力する第１の工程と、
ポリゴン入力装置により、３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定する第２の工程と、
透視投影装置により、前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを
Ｒ ＝（透視投影画像の全画素の赤色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｇ ＝（透視投影画像の全画素の緑色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｂ ＝（透視投影画像の全画素の青色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
として求める第３の工程と
を備えることを特徴とする画像作成方法。
【請求項２】
パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分を入力する
パラメータ入力装置と、
３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定するポリゴン入力装置と、
前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを
Ｒ ＝（透視投影画像の全画素の赤色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｇ ＝（透視投影画像の全画素の緑色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｂ ＝（透視投影画像の全画素の青色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
として求める透視投影装置と
を備えることを特徴とする画像作成装置。
【請求項３】
パラメータ入力装置により、パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分、媒質の光の透明度に相当する光エネルギー半減定数を入力する第１の工程と、
ポリゴン入力装置により、３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定する第２の工程と、
透視投影装置により、前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを、背景色の赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒBG，ｇBG，ｂBG、前記入力された光エネルギー半減定数をＴ、透視投影画像中の着目した一つの画素の位置に見えるポリゴンの赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒS ，ｇS ，ｂS 、該ポリゴンの当該透視投影画像中の当該画素の位置におけるデプス値をｄｓとし、Σを該透視投影画像の全画素についての総和をとるものとして、
Ｒ＝Σ(ｒS・(1／2)ds/T＋ｒBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｇ＝Σ(ｇS・(1／2)ds/T＋ｇBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｂ＝Σ(ｂS・(1／2)ds/T＋ｂBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
として求める第３の工程と
を備えることを特徴とする画像作成方法。
【請求項４】
パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分、媒質の光の透明度に相当する光エネルギー半減定数を入力するパラメータ入力装置と、
３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定するポリゴン入力装置と、
前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを、背景色の赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒBG，ｇBG，ｂBG、前記入力された光エネルギー半減定数をＴ、透視投影画像中の着目した一つの画素の位置に見えるポリゴンの赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒS ，ｇS ，ｂS 、該ポリゴンの当該透視投影画像中の当該画素の位置におけるデプス値をｄｓとし、Σを該透視投影画像の全画素についての総和をとるものとして、
Ｒ＝Σ(ｒS・(1／2)ds/T＋ｒBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｇ＝Σ(ｇS・(1／2)ds/T＋ｇBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｂ＝Σ(ｂS・(1／2)ds/T＋ｂBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
として求める透視投影装置と
を備えることを特徴とする画像作成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デザイン一般に広く適用できる画像作成のための方法、及び装置、具体的には、微粒子状の物体が含まれている媒体を観察したときの、その微粒子状物体の見え方をより忠実に表現できる画像の作成方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
世の中には、図８の断面図に示すように、完全に透明ではなく、完全に不透明でもない、ある程度の透過率を有する媒質５０の中に、図中黒点で示すような媒質５０とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況が存在する。ここで、媒体５０としては、固体でもよく、液体、気体あるいはその他のものでもよい。そのような物体の例としては、乳白色の石の中に種々の色の微小な砂粒状のものが混じっているもの、こんにゃく等のものがあげられる。また、物体以外にも、霧を通して風景を見る場合や、水中でもこのような状況になる。
【０００３】
そして、例えば図８に示すような物質を図の矢印方向から観察したとすると、図中Ａで示すように表面近くにある物質は輪郭も、色も比較的はっきりと明確に見えるが、図中Ｂで示すように奥に入り込んでいる物質については、その輪郭はぼやけて見え、色も媒質５０に溶け込んでいるような感じに見える。このような現象は、霧を通して風景を見る場合や、水中でも同様に生じることは経験的に明らかであろう。
【０００４】
このように、ある程度の透過率を有する媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方、即ち、媒質内の物質からの光の散乱、光が媒質中を透過するときのエネルギーの吸収というものが考慮されたものの見え方を画像として表現できれば、デザイン一般に広く適用できる可能性があるが、従来はこのようなものの見え方を画像として表現する手法は知られていない。
【０００５】
そこで、本発明は、上述したような、ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方、あるいは、媒質内の物質からの光の散乱、光が媒質中を透過するときのエネルギーの吸収を考慮したときのものの見え方を画像として表現できる画像作成方法及び画像作成装置を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の画像作成方法は、
パラメータ入力装置により、パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分を入力する第１の工程と、
ポリゴン入力装置により、３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定する第２の工程と、
透視投影装置により、前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを
Ｒ ＝（透視投影画像の全画素の赤色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｇ ＝（透視投影画像の全画素の緑色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｂ ＝（透視投影画像の全画素の青色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
として求める第３の工程とを備えることを特徴とする。
請求項２記載の画像作成装置は、
パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分を入力する
パラメータ入力装置と、
３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定するポリゴン入力装置と、
前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを
Ｒ ＝（透視投影画像の全画素の赤色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｇ ＝（透視投影画像の全画素の緑色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
Ｂ ＝（透視投影画像の全画素の青色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
として求める透視投影装置とを備えることを特徴とする。
請求項３記載の画像作成方法は、
パラメータ入力装置により、パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分、媒質の光の透明度に相当する光エネルギー半減定数を入力する第１の工程と、
ポリゴン入力装置により、３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定する第２の工程と、
透視投影装置により、前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを、背景色の赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒBG，ｇBG，ｂBG、前記入力された光エネルギー半減定数をＴ、透視投影画像中の着目した一つの画素の位置に見えるポリゴンの赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒS ，ｇS ，ｂS 、該ポリゴンの当該透視投影画像中の当該画素の位置におけるデプス値をｄｓとし、Σを該透視投影画像の全画素についての総和をとるものとして、
Ｒ＝Σ(ｒS・(1／2)ds/T＋ｒBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｇ＝Σ(ｇS・(1／2)ds/T＋ｇBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｂ＝Σ(ｂS・(1／2)ds/T＋ｂBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
として求める第３の工程とを備えることを特徴とする。
請求項４記載の画像作成装置は、
パラメータとして、少なくとも、作成画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像の画素数、背景色の赤色成分、緑色成分、及び青色成分、媒質の光の透明度に相当する光エネルギー半減定数を入力するパラメータ入力装置と、
３次元空間を設定すると共に、その設定された３次元空間に対して、それぞれに所望の色が付されたポリゴンを入力し、更に、該３次元空間の適宜な位置に、前記入力された作成画像サイズと同じサイズのスクリーンを設定するポリゴン入力装置と、
前記入力された解像度に基づいて前記スクリーン上に定められた各画素に視点を置いて、前記入力された透視投影を行う際の画角で、前記入力された画素数を有する透視投影画像が該スクリーンと平行になるように透視投影を行い、該スクリーン上に定められた全ての画素について、各画素の色成分Ｒ，Ｇ，Ｂを、背景色の赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒBG，ｇBG，ｂBG、前記入力された光エネルギー半減定数をＴ、透視投影画像中の着目した一つの画素の位置に見えるポリゴンの赤色成分、緑色成分、青色成分をそれぞれｒS ，ｇS ，ｂS 、該ポリゴンの当該透視投影画像中の当該画素の位置におけるデプス値をｄｓとし、Σを該透視投影画像の全画素についての総和をとるものとして、
Ｒ＝Σ(ｒS・(1／2)ds/T＋ｒBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｇ＝Σ(ｇS・(1／2)ds/T＋ｇBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
Ｂ＝Σ(ｂS・(1／2)ds/T＋ｂBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)
として求める透視投影装置とを備えることを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係る画像作成方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【０００８】
まず、パラメータの入力を行う（ステップＳ１）。パラメータとしては、作成する画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、透視投影画像サイズ、背景色等を設定する。ここでは作成画像サイズはｗ（ｘ方向）×ｈ（ｙ方向）とし、透視投影画像サイズはＰx 画素（ｘ方向）×Ｐy 画素（ｙ方向）とし、背景色は（ｒBG，ｇBG，ｂBG）とする。ｒBG，ｇBG，ｂBGはそれぞれ背景色の赤色成分、緑色成分、青色成分である。
【０００９】
次に、３次元空間に多数のポリゴンを入力すると共に、その３次元空間の適宜な位置にスクリーンを設定する（ステップＳ２）。その様子の例を図２に示す。図２において、１はスクリーンを示し、スクリーン１はｘ−ｙ平面に対して平行に設定されている。そのスクリーン１のサイズは、ステップＳ１で設定された作成画像サイズｗ×ｈである。また、図２ではポリゴンは三角形となされているが、任意の形状でもよいものである。そして、各ポリゴンには所望の色が付されている。ポリゴンの入力についてはコンピュータグラッフィックスの分野において広く行われている事項であるので詳細については省略するが、一つ一つのポリゴンの形状、色及び位置を定めて入力してもよく、あるいは作成済みのポリゴンのデータがあるのであれば、それを取り込んでもよい。
【００１０】
次に、スクリーン上の各画素位置に視点を置いた透視投影を行い、当該スクリーン上の各画素の色を決定する（ステップＳ３）。スクリーン上の画素が何画素になるか、そして各画素の座標値が定まるためには解像度が分かる必要があるが、そのためにステップＳ１のパラメータ入力において解像度を入力しておくのである。
【００１１】
透視投影はレンダリング処理の一つとして周知であるので、透視投影自体についての詳細な説明は省略するが、このステップＳ３で行う、透視投影により、当該透視投影位置の色を決定する処理の概略について説明すると次のようである。このときの透視投影の画角はステップＳ１で入力した画角であることは当然である。また、透視投影は、透視投影画像がスクリーンと平行となるように行う。
【００１２】
いま、スクリーン上のある画素位置Ｑから透視投影を行ったとすると、ステップＳ１で入力したＰx 画素×Ｐy 画素のサイズの透視投影画像が得られるが、その透視投影画像にはポリゴンが見えるところもあり、背景が見えるところもある。図３（ａ）はその一例を示す図であり、図３（ａ）において斜線を施した部分は透視投影画像に見えるポリゴンの部分を示している。また、あるポリゴンＡがスクリーンに非常に近い位置にある場合には、図３（ｂ）に示すように、スクリーン上の画素位置Ｑから透視投影したときに当該ポリゴンＡだけしか見えない場合もある。
【００１３】
そして、例えば、透視投影画像のある画素位置に背景が見えたとすると、当該画素の色は（ｒBG，ｇBG，ｂBG）となる。この色はステップＳ１で背景色として入力した色である。また、透視投影画像のある画素位置に、あるポリゴンが見えたとすると、当該画素の色は当該ポリゴンの色となる。
【００１４】
そこで、透視投影画像の全ての画素の色を、赤色成分、緑色成分、青色成分毎に総和をとり、それらの各色成分の総和をそれぞれ透視投影画像の画素数Ｐx ×Ｐy で割った値を、透視投影を行ったスクリーン上の画素の各色成分とするのである。即ち、透視投影を行ったスクリーン上の画素Ｑの色成分をＲQ ，ＧQ ，ＢQ とすると、
ＲQ ＝（透視投影画像の全画素の赤色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
ＧQ ＝（透視投影画像の全画素の緑色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
ＢQ ＝（透視投影画像の全画素の青色成分の総和）／（透視投影画像の画素数）
となる。
【００１５】
以上の処理をスクリーン上の全ての画素について行う。これによって、スクリーン上に定められた全画素の色を決定することができ、目的とする画像の画像データを得ることができる。即ち、透視投影においては、スクリーンから離れているポリゴンは小さく見え、スクリーンに近いポリゴンは大きく見えるので、透視投影を行ったスクリーン上の画素の色を決定するに際して、スクリーンから離れているポリゴンの色が寄与する割合は小さく、スクリーンに近いポリゴンの色は寄与する割合が大きくなる。その結果、スクリーンから離れているポリゴンはぼやけた感じで表現され、スクリーンに近いポリゴンは比較的はっきりと明確に表現されることになるのである。
【００１６】
次に、作成した画像を出力する（ステップＳ４）。これは、ステップＳ３における処理の結果得られた、スクリーン上の各画素の色のデータを取り込み、適宜な出力装置、例えばカラープリンタあるいはフィルム出力機またはダイレクト刷版機等によって出力すればよい。また、スクリーン上の各画素の色のデータを他の装置に転送して記憶させるようにしてもよい。
【００１７】
以上のようであるので、この画像作成方法によれば、ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方を表現した画像を容易に作成することができ、デザインの分野に貢献することができる。
【００１８】
以上、本発明に係る画像作成方法の第１の実施形態について説明したが、次に、上述した画像作成方法を実現するための画像作成装置について図４を参照して説明する。
【００１９】
この画像作成装置は、パラメータ入力装置１０、ポリゴン入力装置１１、透視投影装置１２、画像出力装置１３を備えている。
パラメータ入力装置１０は、図１のステップＳ１を実行するためのものである。ポリゴン入力装置１１は図１のステップＳ２を実行するためのものであり、３次元空間の設定、設定された３次元空間に対するポリゴンの入力及びスクリーンの設定を行う機能を有している。
【００２０】
透視投影装置１２は図１のステップＳ３の処理を実行するためのものである。即ち、透視投影装置１２は、パラメータ入力装置１０で入力されたパラメータと、ポリゴン入力装置１１で入力されたポリゴン及びスクリーンのデータとを取り込み、スクリーン上の各画素位置から入力された画角で透視投影を行い、上記の演算によってスクリーン上の全ての画素の色を決定する処理を行うものである。この透視投影装置１２はソフトウェアで構成してもよいが、透視投影を行うためのハードウェアは市販されているので、そのようなハードウェアを用いれば高速処理を行うことができる。
【００２１】
これらのパラメータ入力装置１０、ポリゴン入力装置１１、透視投影装置１２の各構成要素は、いずれもコンピュータ、あるいは透視投影を行うためのハードウェアを組み込んだコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、目的とする画像が生成される。
【００２２】
画像出力装置１３は、透視投影装置１２から出力された画像を出力するものであり、具体的には、例えば、カラープリンタ、フィルム出力機、ダイレクト刷版機、あるいは適宜な記憶装置等で構成される。
【００２３】
以上の構成によって、ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方を表現した画像を容易に、短時間で作成することができ、デザインの分野に貢献することができる。
【００２４】
次に、本発明に係る画像作成方法の第２の実施形態を説明する。
上述した第１の実施形態では、ポリゴンからの光は減衰することなく散乱しながらスクリーンに到達するものとした。即ち、第１の実施形態では、媒質による光線エネルギーの吸収が考慮されていないので、ポリゴンの奥行きによる媒質の不透明感を表現することは困難である。
【００２５】
そこで、この第２の実施形態では、ポリゴンの奥行きによる媒質の不透明感を表現することができる画像作成方法を提供する。
【００２６】
図５は、本発明に係る画像作成方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【００２７】
まず、パラメータの入力を行う（ステップＳ１１）。これは図１のステップＳ１と同様であり、作成する画像サイズ、解像度、透視投影を行う際の画角、投影画像サイズ、背景色等を設定するが、ここでは、更に光エネルギー半減定数Ｔを入力する。この光エネルギー半減定数Ｔは、媒質の光の透明度に相当するものである。なお、ここでは作成画像サイズはｗ（ｘ方向）×ｈ（ｙ方向）とし、投影画像サイズはＰx 画素（ｘ方向）×Ｐy 画素（ｙ方向）とし、背景色は（ｒBG，ｇBG，ｂBG）とする。
【００２８】
次に、３次元空間に多数のポリゴンを入力すると共に、その３次元空間の適宜な位置にスクリーンを設定する（ステップＳ１２）。これは図１のステップＳ２と同じである。
【００２９】
なお、スクリーン上の各画素位置は、ステップＳ１１で入力される解像度によって定められることは第１の実施形態で説明した通りである。
【００３０】
次に、スクリーン上の各画素位置に視点を置いた透視投影を行い、当該スクリーン上の各画素の色を決定する（ステップＳ１３）。このときの透視投影の画角はステップＳ１１で入力した画角であることは当然である。また、透視投影は、透視投影画像がスクリーンと平行となるように行う。
【００３１】
このスクリーン上の各画素の色を決定するに際しては、ステップＳ１１で入力した光エネルギー半減定数Ｔと、透視投影で求められたデプス値とを用いる。具体的には次のようである。
スクリーン上のある画素位置Ｑから透視投影を行ったとすると、上述したように透視投影画像が得られるが、いま、その透視投影画像の中の一つの画素に着目する。図６にその例を示す。いま、図６に示す透視投影画像中の一つの画素Ｓに着目する。
【００３２】
さて、透視投影画像中の当該画素Ｓの位置に、あるポリゴンが見え、当該ポリゴンの色が（ｒS ，ｇS ，ｂS ）であるとする。このときのデプス値として、スクリーン中の対象画素と、この対象画素と当該透視投影画像中の画素Ｓとを通る直線がポリゴンと交差する点との距離を用いる。ハードウェアを利用して透視投影を行う場合には、透視投影画像の各画素のデプス値が自動的に求められるので、これを利用してもよい。
そこで、いま、当該ポリゴンの、当該透視投影画像中の画素Ｓの位置におけるデプス値がｄｓであったとすると、当該ポリゴンの当該画素Ｓの位置に対応する位置からの光は、スクリーンに達するまで媒質によって減衰されることになるが、媒質による光エネルギーの減衰によって媒質の色、即ち背景色が混じり込むことになる。
【００３３】
透視投影画像中の当該画素Ｓの位置のポリゴンからの光エネルギーがスクリーンに届くときにどのような量になっているかを考えると、デプス値がｄｓ、光エネルギー半減定数がＴであるから、核物質の半減期の考え方と同様にして、赤色成分については、当該画素Ｓの位置のポリゴンからはｒS・（1／2）ds/Tだけの光がスクリーンに到達すると考えることができ、それ以外は背景色が混じると考えることができる。従って、透視投影画像中の当該画素Ｓの位置からスクリーン上の画素Ｑに到達する光の中の背景色の混じる量はｒBG・（1−（1／2）ds/T）と考えることができる。
【００３４】
従って、透視投影画像中の画素Ｓからスクリーン上の画素Ｑに到達する光の赤色成分は、
赤色成分＝ｒS・（1／2）ds/T ＋ｒBG・（1−（1／2）ds/T）  …(1)
となる。緑色成分、青色成分についても同様であり、透視投影画像中の画素Ｓからスクリーン上の画素Ｑに到達する光の緑色成分、青色成分は、それぞれ次のようになる。
緑色成分＝ｇS・（1／2）ds/T ＋ｇBG・（1−（1／2）ds/T）  …(2)
青色成分＝ｂS・（1／2）ds/T ＋ｂBG・（1−（1／2）ds/T）  …(3)
となる。
【００３５】
以上は、透視投影画像中の画素Ｓの位置にポリゴンが見えた場合であるが、上記の(1) 〜(3) 式は当該画素Ｓの位置に背景色が見えた場合にも適用できるものである。即ち、背景色が見えた場合には、(1) 〜(3) 式において、ｒS ＝ｒBG，ｇS ＝ｇBG，ｂS ＝ｂBGとなるから、結局、
赤色成分＝ｒBG・（1／2）ds/T ＋ｒBG・（1−（1／2）ds/T）＝ｒBG  …(4)
緑色成分＝ｇBG・（1／2）ds/T ＋ｇBG・（1−（1／2）ds/T）＝ｇBG  …(5)
青色成分＝ｂBG・（1／2）ds/T ＋ｂBG・（1−（1／2）ds/T）＝ｂBG  …(6)
となるからである。
【００３６】
上記の(1) 〜(3) の演算を透視投影画像の全ての画素について行う。これにより、スクリーン上のある画素Ｑの位置から透視投影を行った場合の透視投影画像の全ての画素からの光の各色成分を求めることができる。
【００３７】
そして、透視投影画像の全ての画素の色を、赤色成分、緑色成分、青色成分毎に総和をとり、それらの各色成分の総和をそれぞれ透視投影画像の画素数Ｐx ×Ｐy で割った値を、透視投影を行ったスクリーン上の画素Ｑの各色成分とするのである。即ち、透視投影を行ったスクリーン上の画素Ｑの色成分をＲQ ，ＧQ ，ＢQ とすると、
ＲQ ＝Σ(ｒS・(1／2)ds/T＋ｒBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)…(7)
ＧQ ＝Σ(ｇS・(1／2)ds/T＋ｇBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)…(8)
ＢQ ＝Σ(ｂS・(1／2)ds/T＋ｂBG・(1−(1／2)ds/T))／(透視投影画像の画素数)…(9)
となる。ここで、Σは、透視投影画像の全画素について総和をとることを意味している。
【００３８】
以上の処理をスクリーン上の全ての画素について行う。これによって、スクリーン上に定められた全画素の色を決定することができ、目的とする画像の画像データを得ることができる。即ち、透視投影においては、スクリーンから離れているポリゴンは小さく見え、スクリーンに近いポリゴンは大きく見えるから、透視投影を行ったスクリーン上の画素の色を決定するに際して、スクリーンから離れているポリゴンの色が寄与する割合は小さく、スクリーンに近いポリゴンの色は寄与する割合が大きくなり、その結果として、スクリーンから離れているポリゴンはぼやけた感じで表現され、スクリーンに近いポリゴンは比較的はっきりと明確に表現されることに加え、透視投影画像中に見えるポリゴンのデプス値、及び光エネルギー半減定数Ｔによって、媒質によるポリゴンからの光の散乱、媒質によりポリゴンからの光エネルギーの吸収を考慮するようにしたので、ポリゴンの奥行きによる媒質の不透明感を表現することができる。
【００３９】
以上の処理によりスクリーン上の全ての画素の色が決定され、画像データが作成されたら、次に作成した画像を出力する（ステップＳ１４）。これは、ステップＳ１３における処理の結果得られた、スクリーン上の各画素の色のデータを取り込み、適宜な出力装置、例えばカラープリンタあるいはフィルム出力機またはダイレクト刷版機等によって出力すればよい。また、スクリーン上の各画素の色のデータを他の装置に転送して記憶させるようにしてもよい。
【００４０】
以上のようであるので、この画像作成方法によれば、ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方、特に、その場合において、媒質による光の散乱、光エネルギーの吸収をも考慮したものの見え方を表現した画像を容易に作成することができ、デザインの分野に貢献することができる。
【００４１】
以上、本発明に係る画像作成方法の第２の実施形態について説明したが、次に、上述した画像作成方法を実現するための画像作成装置について図７を参照して説明する。
【００４２】
この画像作成装置は、パラメータ入力装置２０、ポリゴン入力装置２１、透視投影装置２２、画像出力装置２３を備えている。
パラメータ入力装置２０は、図５のステップＳ１１を実行するためのものである。ポリゴン入力装置２１は図５のステップＳ１２を実行するためのものであり、３次元空間の設定、設定された３次元空間に対するポリゴンの入力及びスクリーンの設定を行う機能等の機能を有している。
【００４３】
透視投影装置２２は図５のステップＳ１３の処理を実行するためのものである。即ち、透視投影装置２２は、パラメータ入力装置２０で入力されたパラメータと、ポリゴン入力装置２１で入力されたポリゴン及びスクリーンのデータとを取り込み、スクリーン上の各画素位置から入力された画角で透視投影を行い、パラメータ入力装置２０から入力された光エネルギー半減定数Ｔと、透視投影装置２２による透視投影の結果得られた透視投影画像の各画素のデプス値を参照し、(7)〜(9)式によってスクリーン上の全ての画素の色を決定する処理を行うものである。この透視投影装置２２はソフトウェアで構成してもよいが、透視投影を行うためのハードウェアは共に市販されているので、そのようなハードウェアを用いれば高速処理を行うことができる。
【００４４】
これらのパラメータ入力装置２０、ポリゴン入力装置２１、透視投影装置２２の各構成要素は、いずれもコンピュータ、あるいは透視投影を行うためのハードウェアを組み込んだコンピュータを利用して構築される構成要素であり、最終的に、このコンピュータによって、目的とする画像が生成される。
【００４５】
画像出力装置２３は、透視投影装置２２から出力された画像を出力するものであり、具体的には、例えば、カラープリンタ、フィルム出力機、ダイレクト刷版機、あるいは適宜な記憶装置等で構成される。
【００４６】
以上の構成によって、ある媒質の中に、媒質とは異なる物質が含まれているような物体、あるいは状況を観察した場合のものの見え方、特に、媒質による光の散乱、光エネルギーの吸収をも考慮したものの見え方を表現した画像を容易に、短時間で作成することができ、種々のデザインの分野に貢献することができる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能であることは当業者に明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る画像作成方法の第１の実施形態を示すフローチャートである。
【図２】  ポリゴンの入力、及びスクリーンの入力を説明するための図である。
【図３】  スクリーン上の画素位置から透視投影を行ったときに見える透視投影画像を説明するための図である。
【図４】  本発明に係る画像作成方法の第１の実施形態を実現するための画像作成装置の構成例を示す図である。
【図５】  本発明に係る画像作成方法の第２の実施形態を示すフローチャートである。
【図６】  図５のステップＳ１３の処理を説明するための図である。
【図７】  本発明に係る画像作成方法の第２の実施形態を実現するための画像作成装置の構成例を示す図である。
【図８】  本発明で作成しようとする画像を説明するための図である。
【符号の説明】
１０…パラメータ入力装置、１１…ポリゴン入力装置、１２…透視投影装置、１３…画像出力装置、２０…パラメータ入力装置、２１…ポリゴン入力装置、２２…透視投影装置、２３…画像出力装置。
【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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