Image forming device
专利汇可以提供Image forming device专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且PURPOSE:To rapidly form a real image accurately reflecting the optical attribute data of a subject. CONSTITUTION:A z-buffer hidden-surface processor 5 is used for hidden-surface processing on a screen, the colors of picture elements existing in the inside of the shape of a projected subject are determined in accordance with the optical attributes of the subject, and if attributes such as reflection and refraction exist, the colors are determined by means of a ray tracing device 7. Since a z-buffer method is used for the hidden-surface processing on the screen, the repeat of the same processing in the subject projected to the screen can be prevented. When reflection and refraction exist as the optical attributes of the subject, the colors are determined by the ray tracing method 7, so that an image accurately reflecting the optical attributes of the subject can be formed.，下面是Image forming device专利的具体信息内容。
前記隠面処理手段は、前記データベースに格納されている被写体の形状データをカメラスクリーンに投影し、投影された仮想形状内部に存在する画素の奥行きを判定する手段を備えることを特徴とする映像生成装置。
前記隠面処理手段は、カメラスクリーンに対して前記データベースに格納されている被写体の形状データを手前から順に並ぶように並び変え、最も手前に存在する被写体を可視とする手段を備えることを特徴とする映像生成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、全体としてコンピュータグラフィックスの技術に関し、特に仮想的な３次元空間を構成する被写体に関するデータベースからリアルな映像を高速に生成する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンピュータグラフィックスにおける映像生成処理は、仮想的な３次元空間を構成する被写体の形状データとその光学的な属性データから、仮想的なカメラで撮影したような映像を作成する処理を行なう。 この処理は隠面処理と陰影処理に分けることができる。 隠面処理はカメラから見える形状のみを描く処理である。
陰影処理は被写体の光学的な属性データからカメラに到達する光の強度を計算する処理である。 一般に映像生成処理で最も時間を要する処理は隠面処理である。 従来の映像生成処理は、隠面処理として太田，竹内，大口：
「応用グラフィックス」，アスキー出版（１９８６）に示すように、光線追跡法のような仮想的な光線と被写体を構成する形状との交点を計算する処理方法と、ｚバッファ法やスキャンライン法のような被写体を構成する形状をスクリーン上で処理する方法を用いて映像を生成していた。
【０００３】光線追跡法は視点から各画素へ光線をのばし、最初にぶつかる被写体をその画素に描くべき被写体とする手法である。 被写体の光学的な属性である反射，
屈折なども同様にぶつかった被写体から反射光線や屈折光線をのばし、ぶつかる被写体の色を決定することで表現できる。 このように、この方法は反射や屈折による周りの被写体の映り込みを正確に表現することができる。
【０００４】ｚバッファ法は被写体を仮想的なカメラスクリーンに投影し、投影された被写体の内部に存在する画素の色を決定する処理である。 よって、投影された被写体内部において同一処理を避けることが可能である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記従来の映像生成処理のなかで光線追跡法は、光線ごとに計算を行なうので、画素毎に独立に計算する。 そのため、スクリーンに投影される被写体内部で同一の計算を必要とするので、
この方法は前記従来の映像生成処理であるｚバッファ法に比べ遅い生成法である。
【０００６】逆にｚバッファ法は、被写体の光学的な属性である反射，屈折などを表現するには、塩野，河野，
「環境マッピングの一手法」，情報処理学会第４２回全国大会，２−２８７（１９９０）に述べているように、
環境マッピングなどのマッピング手法を用いなければならない。 この環境マッピングで表現される反射，屈折は疑似的な表現であり、正確なものではない。
【０００７】本発明の目的は、仮想的な３次元空間を構成する被写体に関するデータベースから映像を生成する際に、被写体の光学的な属性データを正確に反映したリアルな映像を高速に生成することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的は、スクリーン上の隠面処理はｚバッファ法を用い、投影された被写体の形状内部に存在する画素の色を決定する際、被写体の光学的な属性に従い、反射，屈折などの属性が存在すれば、光線追跡法を用いて色を決定することによって実現する。
【０００９】
【作用】スクリーン上の隠面処理はｚバッファ法を用いているので、スクリーン上に投影された被写体内で同一の処理を避けることができる。 また、被写体の光学的な属性に従い、反射，屈折が存在する場合、光線追跡法を用いて色を決定するので、被写体の光学的な属性を正確に反映した映像を生成することができる。
【００１０】
【実施例】本発明の一実施例を図１に示す。
【００１１】図１は本発明の映像生成装置の構成を示す。 映像生成装置は、３次元空間データベース１に格納されている仮想的な被写体とカメラの形状データと光学的な属性データをデータベース入力装置２によって読み込む。 映像生成環境設定装置３は、読み込まれた被写体の形状データと光学的な属性データからｚバッファ隠面処理装置５と陰影処理装置６と光線追跡装置７で必要とするデータをオブジェクトメモリ４上に設定する。 ｚバッファ隠面処理装置５は陰影処理装置６と光線追跡装置７とｚバッファ９とフレームバッファ１０を用いて隠面処理し映像を生成する。 生成された映像は、映像出力装置８によって画像データベース１１に出力される。 フレームバッファ１０はＣＲＴ１２に接続し、映像を表示する。
【００１２】図２は３次元空間データベースに格納されている被写体に関する形状データの例を示している。 ２
１は座標原点を示している。 仮想的なカメラは、座標原点に存在している。 ２２は仮想的なカメラスクリーンである。 ２３と２４は被写体の形状である。 ２３′と２
４′は被写体２３と２４を仮想的なカメラスクリーンに投影した像を表現している。 ３次元空間データベースに格納されている被写体の形状データは、図２に示すように、３頂点の座標データＰ０(Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０)，Ｐ１
（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１），Ｐ２（Ｘ２，Ｙ２，Ｚ２）である。
【００１３】図３は３次元空間データベースに格納されている被写体に関する光学的な属性データの例を示す。
３１は被写体の色のデータである。 ３２は被写体の反射率のデータである。 ３３は被写体の屈折率のデータである。 これらのデータは、被写体の形状毎に設定されている。
【００１４】図４は、映像生成環境設定装置３によって構成されたオブジェクトメモリ４の例を示している。 形状データ２３は、データベース入力装置２によって読み込み、オブジェクトメモリ４上に格納された形状である。 ｚバッファ隠面処理装置５用ルートポインタ４１と光線追跡装置７用ルートポインタ４５は予め用意されたデータである。 ボクセル集合４４は、光線追跡装置７のためのデータである。 このデータは、３次元空間に構成された全ての被写体が存在する空間を等分に分割し、各分割された空間（以降ボクセルと呼ぶ）に存在する被写体を格納するためのデータである。 このデータは、交点計算を効率よく処理するためのものである。 リスト４２
は、ｚバッファ隠面処理装置５が使用するためのリストである。 リスト４３は、光線追跡装置７が使用するリストである。 各々のリストはｚバッファ隠面処理装置５用のルートポインタ４１と光線追跡装置７用のルートポインタ４５に独立に管理される。 ここでリストは、複数の三角形データを連結するためのデータであり、入力された三角形のデータのアドレス（図４では、→で示している）と次に入力された三角形データのためのリストのアドレスを格納するデータである。 図４では、１つの被写体の形状が入力されているので、各処理装置用のリストがオブジェクトメモリ内に構成される。 このように、被写体の形状に対するアドレスをｚバッファ隠面処理装置５用のリストと光線追跡装置７用のリストによって独立に管理することによって、ｚバッファ隠面処理と光線追跡処理を同時に処理することを実現している。
【００１５】図５は、ｚバッファ隠面処理装置５のフローを示している。 処理５１は、オブジェクトメモリ４上に構成されたｚバッファ隠面処理装置５用のルートポインタから始まり、そのルートポインタに連結されているリストが終るまで実行される。 処理５２は、リストが示しているアドレスの三角形の頂点データを仮想的なカメラスクリーンに投影する処理である。 処理５３は、投影された三角形内に存在するｚバッファ９とフレームバッファ１０の各画素に対して行なわれる。 処理５４は、現在注目しているｚバッファ９の画素に格納されている奥行きの値と投影した三角形の奥行きの比較を行ない、投影した三角形が手前に存在する場合、処理５５を行なう。 処理５５は、現在注目しているフレームバッファ１
０の画素の色を陰影処理装置６によってもとまった色に書き換える。 同時にこの処理は、被写体の光学属性と現在注目している画素の３次元空間上の位置を陰影処理装置６に送る。
【００１６】本実施例では、ｚバッファ隠面処理装置を使用しているが、スキャンライン隠面処理装置を使用することもできる。
【００１７】図６は、陰影処理装置６のフローを示している。 処理６１は、まず色を送られた被写体の色に設定する処理である。 処理６２は、被写体の光学的な属性である反射率を判定する処理である。 この処理は、反射率が０なら周りの被写体は映り込むことはないので、光線追跡装置７を呼び出さないように制限する処理である。
処理６３は、反射光線を算出し、光線追跡装置７を呼び出す処理である。 処理６４は、まとまった反射による映り込みの色を加算する処理である。 この加算処理は、反射率と求まった色を乗算し、加算する処理である。 処理６５は、被写体の光学的な属性である屈折率を判定する処理である。 この処理は、屈折率が０なら屈折による周りの被写体が映り込むことはないので、光線追跡装置７
をよびださないように制限している処理である。 処理６
６は、屈折光線を算出し、光線追跡装置７を呼び出す処理である。 処理６７は、求まった屈折による映り込みの色を加算する処理である。
【００１８】図７は、光線追跡装置７のフローを示している。 処理７１は、光線追跡用のルートポインタが示しているボクセル集合を貫く光線が通るボクセルに対する処理である。 処理７２は、ボクセルに登録された全てのリストに対する処理である。 処理７３は、リストが示す三角形と光線との交点を求める処理である。 この処理は、交点が存在すれば、処理７４を呼ぶ。 処理７４は、
交点が存在する被写体の色を求めるため、陰影処理装置６を呼び出す処理である。
【００１９】
【発明の効果】本発明により、スクリーン上の隠面処理はｚバッファ法を用いているので、スクリーン上に投影された被写体内で同一の処理を避けることができ、高速に映像を生成することができる。 また本発明により、被写体の光学的な属性に従い、反射，屈折が存在する場合、光線追跡法を用いて色を決定するので、被写体の光学的な属性を正確に反映した映像を生成することができる。
【図１】本発明の一実施例を示す映像生成装置の構成図である。
【図２】３次元空間データベース１に格納されている被写体に関する形状データの例を表す図である。
【図３】３次元空間データベース１に格納されている被写体に関する光学的な属性データの例を表す図である。
【図４】映像生成環境設定装置３によって構成されたオブジェクトメモリ４の例を表す図である。
【図５】ｚバッファ隠面処理装置５のフローを表す図である。
【図６】陰影処理装置６のフローを表す図である。
【図７】光線追跡装置７のフローを表す図である。
１…３次元空間データベース、２…データベース入力装置、３…映像生成環境設定装置、４…オブジェクトメモリ、５…ｚバッファ隠面処理装置、６…陰影処理装置、
７…光線追跡装置、８…映像出力装置、９…ｚバッファ、１０…フレームバッファ、１１…画像データベース、１２…ＣＲＴ。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 具有视力矫正的头戴式显示设备 | 2020-05-12 | 658 |
| 三维光场图像生成方法及装置 | 2020-05-13 | 123 |
| 使用光线跟踪渲染以生成可见性流 | 2020-05-16 | 944 |
| 一种基于CPU与GPU混合的渲染方法 | 2020-05-16 | 945 |
| 用于驾驶员辅助系统的状况分析 | 2020-05-08 | 660 |
| 基于左右眼空间复用的虚拟三维场景立体画面绘制方法 | 2020-05-17 | 244 |
| 使用可变速率着色的运动自适应渲染 | 2020-05-11 | 261 |
| 在虚拟空间中探索医学可视化参数 | 2020-05-15 | 443 |
| 通过平滑锯齿边缘向计算机生成的图像添加更大的真实感 | 2020-05-13 | 830 |
| 一种太阳能充电装置 | 2020-05-12 | 425 |
高效检索全球专利专利汇是专利免费检索,专利查询,专利分析-国家发明专利查询检索分析平台，是提供专利分析，专利查询，专利检索等数据服务功能的知识产权数据服务商。
我们的产品包含105个国家的1.26亿组数据，免费查、免费专利分析。
专利汇分析报告产品可以对行业情报数据进行梳理分析，涉及维度包括行业专利基本状况分析、地域分析、技术分析、发明人分析、申请人分析、专利权人分析、失效分析、核心专利分析、法律分析、研发重点分析、企业专利处境分析、技术处境分析、专利寿命分析、企业定位分析、引证分析等超过60个分析角度，系统通过AI智能系统对图表进行解读，只需1分钟，一键生成行业专利分析报告。
