(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する装置において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておく手段と、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定する手段と、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化する手段とを備えることを特徴とする映像生成装置。
【請求項２】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する装置において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておく手段と、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化する手段とを備えることを特徴とする映像生成装置。
【請求項３】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する方法において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定するステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化するステップとを有することを特徴とする映像生成方法。
【請求項４】
明るい輝度の部分では放射光の表示色の混合割合を高くし、暗い輝度の部分では背景の表示色の混合割合を高くすることを特徴とする請求項３記載の映像生成方法。
【請求項５】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する方法において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化するステップとを有することを特徴とする映像生成方法。
【請求項６】
前記点光源は、動物キャラクタが有する発光体であることを特徴とする請求項３〜５の何れかに記載の映像生成方法。
【請求項７】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定するステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化するステップとを含むコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【請求項８】
点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化するステップとを含むコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像生成装置に関し、特に、より現実に即した状態で、光線の拡がりを表現した映像を生成する映像生成装置及び方法並びに記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、マンマシンインターフェース、ヒューマンインターフェースというような人間と計算機との対話方法に対する要求があり、人工現実感（ＡＲ）、仮想現実感（ＶＲ）といった技術により人間の五感を利用した直観的な対話方法が開発されるようになってきた。また、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の分野でもゲームに代表されるような高速映像生成，アニメーション機能に人間の操作で映像が変化するものが登場してきている。
【０００３】
そして、コンピュータシステムの高性能化に伴って、自立したオブジェクト群から構成される人工生物が考えられており、コンピュータ上でその人工生物が住む世界を実現する試みもなされている。このような人工生物の動作を映像表示するための映像生成装置が、本願出願人より出願されている（特許文献１参照）。この映像生成装置は、人工生物が考えて行いたい行動パターンを命令として入力し、この命令に従って、多数の映像パターンから所望の映像を選択して連続映像を生成，表示することにより人工生物の行動を映像化し、実世界におけるような体験を可能とするものである。また、この映像生成装置では、人工生物を含む種々の物体の実写により得られた三次元の映像データに基づき、その三次元座標で示される映像データを二次元座標に変換することにより、二次元の画面に表示する映像を生成している。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−１８０２０８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この種の映像生成装置にあっては、人工生物を様々な環境の中で行動させ、人工生物の動作を現実の生物の動作に近い状態で表示して視聴者により高い現実感を提供するためには、その人工生物だけでなく、他の人工生物，自然物及び背景を含むいろいろなものについてもより実際に目で見たように表現できる映像を生成する必要がある。
【０００６】
本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたものであり、点光源から放射される光線を、不自然さを解消してより現実に即した状態で表現できるような映像を生成する映像生成装置及び方法を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明の更に他の目的は、上述した映像生成方法を実現できるコンピュータプログラムを記録した記録媒体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る請求項１の映像生成装置は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する装置において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておく手段と、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定する手段と、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化する手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る請求項２の映像生成装置は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する装置において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておく手段と、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化する手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る請求項３の映像生成方法は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する方法において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定するステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化するステップとを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る請求項４の映像生成方法は、請求項３において、明るい輝度の部分では放射光の表示色の混合割合を高くし、暗い輝度の部分では背景の表示色の混合割合を高くすることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る請求項５の映像生成方法は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成する方法において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化するステップとを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明に係る請求項６の映像生成方法は、請求項３〜５の何れかにおいて、前記点光源は、動物キャラクタが有する発光体であることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る請求項７の記録媒体は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合させて前記点光源で背景を照らした状態の表示色を決定するステップと、放射光の表示色と背景の表示色とを混合する際の混合率を前記輝度情報に応じて変化するステップとを含むコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る請求項８の記録媒体は、点光源で背景を照らした状態を二次元平面に表示するための映像を、前記点光源からの放射光及び背景それぞれの映像データを用いて生成するためのコンピュータプログラムを記録した記録媒体において、前記点光源からの放射光の映像データにおける複数階調の輝度情報を記憶しておくステップと、前記点光源からの放射光に照らされる背景の領域の表示色の輝度を前記輝度情報に応じて変化するステップとを含むコンピュータプログラムを記録したことを特徴とする。
【００１８】
本発明の映像生成装置では、点光源からの光線及び背景の既存の映像データを用いて、点光源からの光線が背景に照らされた状態の二次元平面での映像を生成する。点光源からの光線の映像データを格納しておく際に、複数階調で示される各画素の輝度情報も併せて格納しておく。そして、光線の色と背景の色と色とを混合して表示色を決める場合に、その混合率を輝度情報に応じて制御する。つまり、明るい輝度である部分では光線の色の混合割合を高くし、暗い輝度である部分では背景の色の混合割合を高くする。このようにすれば、点光源に近い領域では光線のまぶしい感じが強調され、点光源から遠い領域ではぼんやりとした光線の中で背景が浮かび上がるような透明感を表現でき、簡易な方法にて現実感に富んだ点光源と背景との関係の映像を表示することができる。また、光線の複数階調で示される各画素の輝度情報を利用して、光線に照らされる背景の輝度のみを上げるようにしても、現実感に富んだ点光源と背景との関係の映像を表示することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
本発明の実施の形態では、何れも仮想的に設定された三次元のＸ−Ｙ−Ｚ座標系を、ある視点から見た場合の投影図を作成し、この投影図を二次元平面に表示する。従って、三次元空間に存在する物体は、二次元のＵ−Ｖ座標系に変換されて表示される。なお、視点の仮想三次元空間上での位置が定まれば、三次元座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を二次元座標（Ｕ，Ｖ）に変換する手法は周知である。
【００２０】
また、実際には三次元空間に存在する人工生物，木，山等を二次元平面上で表示するので、これらの前後関係（画面の奥行き方向の関係）を考慮して、表示用の映像を生成する必要がある。そこで、実写により得られた三次元の映像データをその三次元の座標に基づいて変換した二次元の映像データを予め準備しておくが、その二次元の映像データには、すべての表示物体について、そのＺ値（前後方向の位置を示す値であって大きいほど前方に位置している）が保存されている。そして、その二次元の映像データを利用して複数の物体を二次元平面上で表示する場合には、それらのＺ値を比較して各物体の前後関係を考慮する。
【００２１】
次に、本発明における点光源からの背景への光放散の表示の具体例について説明する。点光源からなる発光体を有するキャラクタが存在し、そのキャラクタの発光体が定期的に点灯して、その光線が背景（例えば空）に放散された状態の映像を生成して表示する場合について説明する。図１は、本発明の映像生成装置の構成を示すブロック図であり、映像生成装置は、種々のオブジェクト（キャラクタ，発光体からの光線，背景等）の表示命令を出力する表示命令部11と、種々のオブジェクトの実写による３次元の映像データを格納しているＣＤ等のデータ格納部12と、点光源からの光線における複数階調（例えば64階調) の輝度情報を格納する輝度情報格納部13と、表示命令部11からの表示命令に従って光線が背景（例えば空）に放散された映像を含む各種の映像を生成して表示する表示部14とを有する。
【００２２】
本発明の動作について、表示部14での処理手順を示す図２のフローチャート、及び、図３の複数階調の輝度情報を示す模式図を参照して説明する。
【００２３】
まず、表示部14は、表示命令部11から前記キャラクタの発光体を光らせるような表示命令を受ける（Ｓ11）。この表示命令に応じて、表示部14は、データ格納部12に格納されている光線の映像データを読み出す（Ｓ12）と共に、背景の映像データを読み出す（Ｓ13）。また、表示部14は、輝度情報格納部13に格納されている点光源からの光線における複数階調の輝度情報を読み出す（Ｓ14）。図３に示すように、点光源から放射される光線は二次元平面では三角形状をなしており、点光源に近い位置では輝度が高く、点光源に遠い位置では輝度が低くなっている。読み出される輝度情報は、点光源からの光線を実際に撮影してその輝度分布を示すものである。
【００２４】
そして、光線の色と背景の色とを混合した色にて、背景が光線で照らされた状態の映像を生成して表示する（Ｓ15）。ここで、光線の色と背景の色とを混合して表示色を決める際に、その画素における輝度情報に応じて両色の混合率を変化させる。即ち、輝度が高い領域では光線の色の混合割合を高くし、逆に、輝度が低い領域では背景の色の混合割合を高くする。このようにすれば、点光源に近い領域では光線のまぶしい感じを強調でき、点光源から遠い領域ではぼんやりとした光線の中で背景が浮かび上がった透明感を表現できて、現実感を増すことができる。
【００２５】
なお、上述した例では、点光源からの光線の輝度情報に応じて混合割合を変化させて光線の色と背景の色とを混合するようにしたが、読み出した光線における複数階調の輝度情報に基づいて、点光源から光線が照射される背景についてその輝度のみを上げた表示色を使用するようにしても良い。このようにしても、光線の中で背景が浮かび上がった現実感に富む映像を表示できる。なお、このような場合の映像生成装置の構成及び処理手順は、上述した例（図１，図２）と基本的に同じである。
【００２６】
図４は、上述した実施の形態を実施するためのシステム構成を示す模式図である。本システムは、コンピュータ41と、ディスプレイ42と、コンピュータ41に接続されたキー入力を行うキーボート43及び指示入力を行うマウス44とを備える。コンピュータ41は、上述したような各種の処理を行うためのプログラムを、そのプログラムが記録されている磁気ディスク等の記録媒体45からロードする。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明の映像生成装置では、点光源から放射される光線を、不自然さを解消してより現実に即した状態で二次元平面に表示できる。また、上述したような本発明における映像生成処理は、ＣＰＵ等のシステムに特別に重い負荷を与えることはなく、パーソナルコンピュータの性能でもリアルタイムで映像表示を行える。よって、本発明は、前述したパーソナルコンピュータ上で人工生物が住む世界を実現するシステムにおける、現実感の向上に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の映像生成装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の処理手順を示すフローチャートである。
【図３】輝度情報を示す模式図である。
【図４】本発明のシステム構成を示す模式図である。
【符号の説明】
11  表示命令部
12  データ格納部
13  輝度情報格納部
14  表示部
【図１】
0003773481.tif 000002
【図２】
0003773481.tif 000003
【図３】
0003773481.tif 000004
【図４】
0003773481.tif 000005