專利名稱：圖像處理裝置以及圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像處理裝置以及圖像處理方法，尤其涉及通過將基于圖像數(shù)據(jù)的圖 像紋理映射到計(jì)算機(jī)圖形圖像上來進(jìn)行圖像合成的圖像處理裝置等。
背景技術(shù)：
在三維圖形系統(tǒng)中，將三維坐標(biāo)分解為三角形等多邊形(多角形)，并繪制該多邊 形來繪制整個(gè)圖像。因此，在此情況下，可以說三維圖像是用多邊形的組合定義的。但是， 身邊大多物體的表面具有由復(fù)雜的試樣重復(fù)構(gòu)成的圖案，而且試樣或圖案越是復(fù)雜、精細(xì)， 越是難以用三角形等對試樣或圖案建模。紋理映射通過將使用掃描儀等獲取的圖像數(shù)據(jù)貼在物體表面上，來用較少的頂 點(diǎn)數(shù)實(shí)現(xiàn)高真實(shí)性的圖像，其定義從對象(Object)坐標(biāo)系向紋理(Texture)坐標(biāo)系的映 射，并且求出從窗口(Window)坐標(biāo)系向紋理坐標(biāo)系的映射，從而求出與窗口坐標(biāo)系中的各 像素(Pixel，Picture Cell Element)對應(yīng)的紋理的元素、S卩紋元(Texel，Texture Cell Element)。使用在紋理上的圖像數(shù)據(jù)被保存在被稱為紋理存儲器的存儲區(qū)域中。因此，當(dāng)進(jìn) 行使用運(yùn)動圖像數(shù)據(jù)隨時(shí)更新紋理存儲器的處理時(shí)，可基于運(yùn)動圖像進(jìn)行紋理映射處理。例如，專利文獻(xiàn)1中披露了對運(yùn)動圖像進(jìn)行處理來進(jìn)行紋理映射的三維圖像處理 裝置。此外，專利文獻(xiàn)2中披露了一種圖像生成裝置，該圖像生成裝置以交互方式指定CG 對象的頂點(diǎn)，并指定紋理坐標(biāo)等，由此對意圖的形狀進(jìn)行紋理映射。在先技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利文獻(xiàn)特開平11-053573號公報(bào)；專利文獻(xiàn)2 日本專利文獻(xiàn)特開07-057118號公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題CG(計(jì)算機(jī)圖形)描述數(shù)據(jù)由專業(yè)的CG設(shè)計(jì)師制作。在其虛擬三維空間中配置有 多個(gè)CG對象，表面屬性被定義為材質(zhì)。即使在紋理映射運(yùn)動圖像時(shí)，在CG制作過程中，也 不能一邊觀察被用于播放時(shí)的運(yùn)動圖像的被紋理映射的圖像一邊操作。此外，要制作的CG 也有時(shí)是動畫。被紋理映射的表面的外貌根據(jù)CG對象的配置或動畫的運(yùn)動而變化，另一方面，要 貼到該表面上的圖像除應(yīng)用的時(shí)候之外不確定。因此，難以考慮最終的整個(gè)圖像來制作CG。紋理映射靜止圖像的技術(shù)原本是為了表現(xiàn)CG對象(虛擬物體)的表面特性的，例 如可用于附加木紋或瓷磚試樣。因此，通過與該對象的形狀相匹配的映射來顯示靜止圖像。 然而，當(dāng)紋理映射運(yùn)動圖像時(shí)，與此完全不同，紋理映射靜止圖像的技術(shù)諸如作為運(yùn)動圖像 的特殊效果的一個(gè)環(huán)節(jié)等而被使用。在木紋等的情況下，由于其追隨CG對象的運(yùn)動，因此
3不用顧及畫面的上下等而僅需表現(xiàn)物體的表面即可，而在運(yùn)動圖像的情況下，相比于物體， 更希望運(yùn)動圖像所顯示的狀態(tài)能夠達(dá)到操作者的意圖。例如，在樹樁的CG圖像的情況下，樹樁的表面通?？煽吹侥贻啞Ｒ虼?，在該表面上 紋理映射將年輪形成為圖像的靜止圖像，并且配置靜止圖像，以使年輪的輪中央落在樹樁 的中央并且大致與樹樁的外周形狀(自然樹木的外周形狀不是精確的圓形而是具有凹凸 等)相匹配，由此使得看起來自然。即，通過如此設(shè)定紋理坐標(biāo)(UV坐標(biāo))來進(jìn)行位置對準(zhǔn) 和方向?qū)?zhǔn)。如此設(shè)定的紋理坐標(biāo)與樹樁的表面對應(yīng)起來被描述到CG描述數(shù)據(jù)中。當(dāng)在播放中使用該CG描述數(shù)據(jù)時(shí)，既存在將制作的樹樁的CG圖像直接播放的情 況，也存在將生動的運(yùn)動圖像、例如演出者的臉部圖像紋理映射到樹樁的表面上來播放的 情況。即，在兩個(gè)以上的用途中使用同一個(gè)CG描述數(shù)據(jù)。與樹樁的表面對應(yīng)起來的紋理坐標(biāo)被設(shè)定成使得年輪的圖像看起來自然。如果將 運(yùn)動圖像紋理映射到該表面上，則運(yùn)動圖像的上下方向、例如演出者的臉部圖像的上下方 向由于為年輪而設(shè)定的紋理坐標(biāo)而有可能朝向不自然的方向。或者，臉部圖像的中間部位 可能落座樹樁的端部，從而導(dǎo)致臉部圖像在其中間被切斷或者被分割。由于存在這樣的問 題，目前為止不能將同一個(gè)CG描述數(shù)據(jù)用于兩個(gè)用途。圖18的(a)和(b)示出了由于對 象發(fā)生了旋轉(zhuǎn)而紋理映射后的圖像(咖啡杯)朝向不自然的方向的例子。本發(fā)明的目的在于提供當(dāng)在直播的應(yīng)用等中使用制作的CG時(shí)可使運(yùn)動圖像的紋 理映射結(jié)果達(dá)到操作者的期望的圖像處理裝置等。解決問題的手段本發(fā)明的概念在于一種處理裝置，包括圖像生成單元，其基于計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù) 據(jù)來生成計(jì)算機(jī)圖形圖像；圖像映射單元，將輸入圖像紋理映射到所述圖像生成單元繪制 的計(jì)算機(jī)圖形的對象的表面上；以及坐標(biāo)設(shè)定單元，接受紋理坐標(biāo)的變更操作，并存儲該變 更操作的內(nèi)容；中，所述圖像映射單元在將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù) 基于存儲在所述坐標(biāo)設(shè)定單元中的變更操作內(nèi)容而被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。在該發(fā)明中，通過圖像生成單元基于計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù)據(jù)來生成計(jì)算機(jī)圖形圖 像。在此情況下，通過將三維坐標(biāo)分解成三角形等多邊形(多角形)并繪制該多邊形，來進(jìn) 行整個(gè)圖像的繪制。此外，通過圖像映射單元將輸入圖像紋理映射到圖像生成單元繪制的 計(jì)算機(jī)圖形的對象的表面上。 此外，通過坐標(biāo)設(shè)定單元接受紋理坐標(biāo)的變更操作，并存儲該變更操作的內(nèi)容。并 且，在圖像映射單元中，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于存儲在坐標(biāo)設(shè) 定單元中的變更操作內(nèi)容而被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射?；谧兏僮鲀?nèi)容來變 更紋理坐標(biāo)的處理(變換處理)例如通過坐標(biāo)設(shè)定單元或圖像映射單元來進(jìn)行。如此，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于紋理坐標(biāo)的變更操作 內(nèi)容被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。從而，能夠得到操作者所期望那樣的輸入圖像 的紋理映射結(jié)果。并且，能夠使用在進(jìn)行CG制作時(shí)紋理映射了靜止圖像的CG和在應(yīng)用時(shí) 紋理映射了輸入圖像的CG這二者，可通過一個(gè)CG制作獲得多個(gè)成果，提高了效率。例如，在坐標(biāo)設(shè)定單元中，接受對要被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的旋 轉(zhuǎn)角度的指定，并存儲該旋轉(zhuǎn)角度的指定內(nèi)容。并且，在圖像映射單元中，當(dāng)將輸入圖像紋 理映射到對象的表面上時(shí)，根據(jù)以使被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像變?yōu)樗付ǖ男D(zhuǎn)角度的方式被變更后的紋理坐標(biāo)，來進(jìn)行紋理映射。在此情況下，被紋理映射到對象的 表面上的輸入圖像變成所指定的旋轉(zhuǎn)角度，例如豎立的狀態(tài)。例如，當(dāng)計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù)據(jù)中包含動畫時(shí)，坐標(biāo)設(shè)定單元所接受的旋轉(zhuǎn)角度的 指定是對要被紋理映射到動畫內(nèi)的預(yù)定幀中的對象的表面上的輸入圖像的旋轉(zhuǎn)角度的指 定。在此情況下，被紋理映射到動畫內(nèi)的預(yù)定幀中的對象的表面上的輸入圖像變成所指定 的旋轉(zhuǎn)角度，例如豎立的狀態(tài)。此外，例如在坐標(biāo)設(shè)定單元中，接受要被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的 縮放指定，并存儲該縮放指定內(nèi)容。并且，在圖像映射單元中，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到對 象的表面上時(shí)，根據(jù)以使被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像變?yōu)樗付ǖ目s放狀態(tài)的 方式被變更后的紋理坐標(biāo)，來進(jìn)行紋理映射。在此情況下，被紋理映射到對象的表面上的輸 入圖像變成所指定的縮放狀態(tài)。此外，例如，在坐標(biāo)設(shè)定單元中，接受要被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的 偏移指定，并存儲該偏移指定內(nèi)容。并且，在圖像映射單元中，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到對 象的表面上時(shí)，根據(jù)以使被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像變成所指定的偏移狀態(tài)的 方式被變更后的紋理坐標(biāo)，來進(jìn)行紋理映射。在此情況下，被紋理映射到對象的表面上的輸 入圖像變成所指定的偏移狀態(tài)。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于紋理坐標(biāo)的變 更操作內(nèi)容被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射，因此運(yùn)動圖像的紋理映射能夠達(dá)到操作 者的期望。


圖1是示出作為實(shí)施方式的圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)示例的框圖；圖2是示出材質(zhì)所帶的表面信息的例子的圖；圖3是示出構(gòu)成圖像選擇操作單元的控制面板的外觀的一個(gè)示例的圖；圖4是示出圖像生成單元和圖像映射單元的具體結(jié)構(gòu)例的框圖；圖5是示出圖像生成單元和圖像映射單元的功能框的結(jié)構(gòu)例的圖；圖6是用于說明紋理映射的原理的圖；圖7是示出紋理坐標(biāo)變換之前和變換之后的圖像映射狀態(tài)的圖；圖8是示出在縮放指定為縮小時(shí)對于超過
的值的圖像映射狀態(tài)例的圖；圖9是示出在指定了偏移時(shí)針對超過
的值的圖像映射狀態(tài)例的圖；圖10是用于說明紋理圖像的旋轉(zhuǎn)的圖；圖11是用于說明基于紋理坐標(biāo)和畫面的坐標(biāo)來求出傾斜角(_ θ )的原理的圖；圖12是用于說明向CG動畫圖像進(jìn)行的紋理映射的圖；圖13是示出坐標(biāo)設(shè)定單元的概念性功能框結(jié)構(gòu)的一個(gè)示例的圖；圖14是示出坐標(biāo)設(shè)定單元的處理步驟的流程圖；圖15是用于說明使紋理圖像朝上的多邊形的三角形的選擇操作的圖；圖16是示出向CG圖像進(jìn)行的紋理映射狀態(tài)(有紋理坐標(biāo)的變換)的圖；圖17是示出圖像處理裝置的變形例的框圖18是示出向CG圖像進(jìn)行的紋理映射狀態(tài)(無紋理坐標(biāo)的變換)的圖；
具體實(shí)施例方式下面對用于實(shí)施發(fā)明的方式(下面稱為“實(shí)施方式”)進(jìn)行說明。說明按以下順序 進(jìn)行。1.實(shí)施方式2.變形例<1.實(shí)施方式〉[圖像處理裝置的結(jié)構(gòu)]對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。圖1示出了作為實(shí)施方式的圖像處理裝置100的 結(jié)構(gòu)示例。該圖像處理裝置100具有CG(C0mputer Graphics 計(jì)算機(jī)圖形)制作單元110、 表面指定單元120、網(wǎng)絡(luò)130、圖像生成單元140、以及圖像映射單元150。另外，該圖像處理 裝置100包括矩陣開關(guān)160以及圖像選擇操作單元170。CG制作單元110、表面指定單元 120以及圖像生成單元140分別與網(wǎng)絡(luò)130連接。CG制作單元110由帶有CG制作軟件的個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC personal Computer)構(gòu) 成。該CG制作單元110輸出預(yù)定格式的CG描述數(shù)據(jù)。CG描述數(shù)據(jù)的格式例如有Collada(注 冊商標(biāo))。Collada是用于在XML (Extensible Markup Language，可擴(kuò)展置標(biāo)語言)的基礎(chǔ) 上實(shí)現(xiàn)3D的CG數(shù)據(jù)交換的描述定義。在CG描述數(shù)據(jù)中例如描述有如下的信息。(a)材質(zhì)的定義該材質(zhì)的定義是CG對象的表面性質(zhì)(外貌)。該材質(zhì)的定義中包含顏色、反射方 式、發(fā)光、凹凸等信息。并且，該材質(zhì)的定義中有時(shí)包含紋理映射的信息。紋理映射如上所述 是將圖像貼到CG對象上的方法，其能夠減輕處理系統(tǒng)的負(fù)荷的同時(shí)表現(xiàn)出復(fù)雜的模樣等。 圖2示出了材質(zhì)所帶的表面信息的例子。另外，有時(shí)不指定色彩，而指定紋理映射。(b)幾何學(xué)信息Geometry的定義該幾何學(xué)信息Geometry的定義中包含關(guān)于多邊形網(wǎng)格的位置坐標(biāo)、頂點(diǎn)坐標(biāo)等 的信息。(c)相機(jī)的定義該相機(jī)的定義中包含攝像機(jī)的參數(shù)。(d)動畫的定義該動畫的定義中包含動畫的各關(guān)鍵幀中的各種值的信息。另外，該動畫的定義中 包含動畫的各關(guān)鍵幀的時(shí)刻信息。各種信息例如是對應(yīng)的對象(節(jié)點(diǎn))的關(guān)鍵幀點(diǎn)的時(shí)刻、 位置或頂點(diǎn)的坐標(biāo)值、大小、切線向量、插值方法、各種信息在動畫中的變化等的信息。(e)場景中的節(jié)點(diǎn)(對象)的位置、方向、大小、對應(yīng)的幾何學(xué)信息定義、對應(yīng)的材 質(zhì)定義這些信息并不零散，例如被如下對應(yīng)起來?！す?jié)點(diǎn)…幾何學(xué)信息 節(jié)點(diǎn)…材質(zhì)(多個(gè))·幾何學(xué)信息…多邊形集合(多個(gè))·多邊形集合…材質(zhì)(與節(jié)點(diǎn)對應(yīng)的材質(zhì)中的一個(gè))
6
動畫…節(jié)點(diǎn)構(gòu)成一個(gè)畫面的描述被稱為場景。各個(gè)定義被稱為庫，并且在場景中被參考。例 如，在存在兩個(gè)長方體的對象的情況下，每個(gè)對象分別被描述為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，并且各節(jié)點(diǎn)可聯(lián) 想材質(zhì)定義中的一個(gè)。其結(jié)果是，每個(gè)長方體的對象可聯(lián)想材質(zhì)定義，從而可用依照各材質(zhì) 定義的色彩和反射特性來繪制?；蛘?，在長方體的對象通過多個(gè)多邊形集合來描述、并且多邊形集合可聯(lián)想材質(zhì) 定義的情況下，每個(gè)多邊形集合可用不同的材質(zhì)定義來繪制。例如，長方體具有6個(gè)面，但 有時(shí)長方體的對象用三個(gè)多邊形集合描述，例如，其中的三個(gè)面為一個(gè)多邊形集合，一個(gè)面 為一個(gè)多邊形集合，兩個(gè)面為一個(gè)多邊形集合。由于各個(gè)多邊形集合能夠聯(lián)想不同的材質(zhì) 定義，因此也可以用不同的顏色來繪制每個(gè)面。當(dāng)在材質(zhì)定義中指定了紋理映射時(shí)，基于圖像數(shù)據(jù)的圖像被紋理映射到在被聯(lián)想 的對象的面上。在該實(shí)施方式中，如后所述，例如設(shè)定材質(zhì)定義，以使輸入圖像被紋理映射。因此， 既可以在長方體的對象的所有面上紋理映射相同的輸入圖像，也可以在每個(gè)面上紋理映射 不同的輸入圖像。下面示出了作為CG描述數(shù)據(jù)的Collada文件的實(shí)例(部分摘錄例)。例如，在該 實(shí)例中，定義了名稱(值)為“OlMatDefault”的材質(zhì)。并且，該材質(zhì)的實(shí)際內(nèi)容描述了應(yīng)參 考“01MatDefault-fx”的效果。另外，在該實(shí)例中，描述了在<library_visual_scenes>中 通過結(jié)合〃 #Box01-lib〃的幾何學(xué)信息定義和“OlMatDefault"的材質(zhì)定義來進(jìn)行繪制。[Collada文件的實(shí)例]<library_materials>〈material id = 〃 OlMatDefault" name=" OlMatDefault" > 材質(zhì)定義<instance_effect url = " #01MatDefault_fx〃 /> 參考效果〈/material〉</library_materials><library_effects>〈effect id = " OlMatDefault-fx" name = " OlMatDefault" > 這是材質(zhì)的內(nèi)
容<profile_C0MM0N>〈technique sid =〃 standard" ><phong><emission>〈color sid=" emission" >0. 000000 0. 000000 0. 000000 1. 000000</
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color>〈/ambient〉
7
〈diffuse〉〈color sid =“ diffuse" >0.588235 0.952941 0. 9215691. 000000</ color>〈/diffuse〉<specular>〈color sid=" specular" >0. 000000 0. 000000 0. 000000 1. 000000</
color></specular><shininess>〈float sid=" shininess" >2. 000000</f loat></shininess><reflective><color sid = “ reflective “ >0. 000000 0. 000000 0.0000001.000000</color></reflective>〈reflectivity〉〈float sid =〃 reflectivity" >1. 000000</float>〈/reflectivity〉<transparent>〈color sid = “ transparent “ >1.000000 1.000000 1.000000 1.000000</color></transparent)<transparency><float sid =" transparency" >0. 000000</float></transparency)</phong></technique></profile_C0MM0N>〈/effect〉</library_effects><library_geometries>〈geometry id = 〃 BoxOl-Iib" name=" BoxOlMesh" ><mesh>〈source id =〃 BoxOl—lib—Position" ><float_array id = " BoxOl-Iib-Positi on-arr ay" count=" 24" > ^
置信息的陣列-4.673016 -8.585480 0.000000
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的說明
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000000由于是單純的立方體，因此只有0和1 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 000000 1. 0000001. 000000 </float_array>
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12〃 stride
UV坐標(biāo)
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0172]UVO “ />
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0 0 9 2 1 11 3 2 10</p> 頂點(diǎn)信息
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10
0.000000 1.000000 1.033333 1. 333333 動畫中的 X 坐標(biāo)值變化的時(shí)刻</float_array><technique_common>〈accessor source = " #Box01-translate-animation-inputX_array〃 c ount =" 4" ><param name = " TIME" type=" float" /></accessor></technique_common></source><source id = " Box01-translate-animation_outputX〃 ><float_array id = " BoxOl-translate-animation-outputX-array" cou nt =〃 4〃 >-43. 404125 -43. 404125 -23. 897228 13. 150181 動畫中的 X 坐標(biāo)值本身</float_array><technique_common>〈accessor source = " #Box01-translate-animation-outputX_array〃 co unt =〃 4〃><param name = “ X〃 type=" float" /></accessor></technique_common></source><source id = " BoxOl-translate-animation-intanX" ><float_array id = " BoxOl-translate-animation-intanX-array" count =〃 4〃 >0.000000 0.000000 1.884578 -0.000000</float_array><technique_common>〈accessor source = " #Box01-translate-animation-intanX_array〃 c ount =" 4" ><param name = “ X〃 type=" float" /></accessor></technique_common></source><source id = " BoxOl-translate-animation-outtanX" ><float_array id = " BoxOl-translate-animation-outtanX-array" cou nt =〃 4〃 >0.000000 0.000000 16. 961202 0.000000</float_array>
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<source id = " BoxO1-translate-animation-interpoIationX" > <Name_array id = " BoxO1-translate-animation-interpoIationX-array4" >BEZIER BEZIER BEZIER BEZIER</Name_array><technique_common>
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12
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=〃 #01MatDefault〃 />參考材質(zhì)</technique_common></bind_material></instance_geometry></node></visual_scene></library_visual_scenes>返回到圖1，矩陣開關(guān)160構(gòu)成了圖像選擇單元，該圖像選擇單元從多個(gè)輸入圖像 數(shù)據(jù)中選擇性地獲取一個(gè)圖像數(shù)據(jù)。該矩陣開關(guān)160包括9條輸入線、4條輸出總線161 164、交叉點(diǎn)開關(guān)組165 168。9條輸入線在圖中沿一個(gè)方向排列，分別從VTR、視頻攝像機(jī)等輸入圖像數(shù)據(jù)。4條 輸出總線161 164與輸入線交叉地沿其他方向排列。交叉點(diǎn)開關(guān)組165在9條輸入線和 輸出總線161交叉的各個(gè)交叉點(diǎn)處與9條輸入線以及輸出總線161連接?；谟脩舻膱D像 選擇操作，該交叉點(diǎn)開關(guān)組165被控制，從而輸入到9條輸入線上的圖像數(shù)據(jù)中的某一個(gè)被 選擇性地輸出到輸出總線161上。該輸出總線161構(gòu)成用于紋理映射的圖像數(shù)據(jù)L的輸出 線(輔助輸出線)。另外，交叉點(diǎn)開關(guān)組166、167、168分別在9條輸入線和輸出總線162、163、164交 叉的各交叉點(diǎn)處與9條輸入線以及輸出總線161連接?；谟脩舻膱D像選擇操作，該交叉 點(diǎn)開關(guān)組166、167、168被控制，從而輸入到9條輸入線上的圖像數(shù)據(jù)中的某一個(gè)被選擇性 地輸出到輸出總線162、163、164上。該輸出總線162、163、164構(gòu)成用于外部輸出的圖像數(shù) 據(jù)0UT1、0UT2、0UT3的輸出線。由于對由連續(xù)的幀數(shù)據(jù)構(gòu)成的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行切換，因此交叉點(diǎn)開關(guān)組165 168 的各個(gè)交叉點(diǎn)開關(guān)的接通/斷開動作在作為幀的斷開處的垂直消隱區(qū)間內(nèi)進(jìn)行。
圖像選擇操作單元170接收發(fā)給上述矩陣開關(guān)160的指示的操作輸入。該圖像選 擇操作單元170由與各個(gè)輸出總線分別對應(yīng)的按鈕行構(gòu)成，各按鈕被構(gòu)成為與各輸入線相 對應(yīng)。圖3示出了構(gòu)成圖像選擇操作單元170的控制面板170A的外觀的一個(gè)示例。在 該控制面板170A上，與輸出總線161 164分別相對應(yīng)的沿左右方向延伸的按鈕行171 174在上下方向上排列。各按鈕行由用于選擇與對應(yīng)于各輸入線的輸出總線之間的連接的 擇一式按鈕構(gòu)成，選中的按鈕被點(diǎn)亮。在控制面板170A的上部設(shè)置有文字顯示部175，在該文字顯示部175上顯示用于 識別向各個(gè)輸入線的輸入圖像的文字。另外，在控制面板170A的左部設(shè)置有文字顯示部 176，在該文字顯示部176上顯示用于識別各按鈕列所對應(yīng)的輸出總線上得到的圖像數(shù)據(jù) 的文字。返回到圖1，圖像生成單元140基于由CG制作單元110制作的CG描述數(shù)據(jù)來生成 三維空間圖像、即CG圖像。該圖像生成單元140不進(jìn)行耗費(fèi)時(shí)間的渲染處理，而是按動畫 幀的實(shí)際時(shí)間生成圖像。圖像生成單元140在讀入CG描述數(shù)據(jù)后，將各個(gè)定義等信息保存在存儲器中，并 且這些信息之間的對應(yīng)關(guān)系也作為數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而被保持。另外，圖像生成單元140還將用于 執(zhí)行動畫的關(guān)鍵幀中的各種值保存在存儲器中。例如，當(dāng)繪制某個(gè)節(jié)點(diǎn)的幾何學(xué)信息中的多邊形集合時(shí)，參考該幾何學(xué)信息和對 應(yīng)起來的材質(zhì)定義來按照其色彩等的指定來繪制該多邊形集合。在動畫的情況下，使當(dāng)前 時(shí)刻逐個(gè)幀地前進(jìn)，并通過對當(dāng)前時(shí)刻前后的關(guān)鍵幀中的各值進(jìn)行插值來確定各值，由此 進(jìn)行繪制。從表面指定單元120向該圖像生成單元140送出要紋理映射輸入圖像的對象的指 定信息。圖像生成單元140控制圖像映射單元150，以便將輸入圖像紋理映射到該指定信息 所示的對象的表面上。圖像映射單元150將輸入圖像紋理映射到圖像生成單元140所繪制的CG中由表 面指定單元120指定的紋理映射對象的表面上。該圖像映射單元150在被安裝時(shí)與上述的 圖像生成單元140形成一體，圖像映射單元150可通過CPU (Central Processing Unit,中 央處理器)上的基于軟件的控制、以及GPU(Graphics Processing Unit，圖形處理器)等硬 件的動作來實(shí)現(xiàn)。控制軟件指定進(jìn)行紋理映射的多邊形集合并將其指示給軟件。[圖像生成單元以及圖像映射單元的結(jié)構(gòu)例]圖4示出了圖像生成單元140和圖像映射單元150的具體結(jié)構(gòu)例。圖像生成單 元140和圖像映射單元150包括圖像輸入輸出部141、GPU 142、本地存儲器143、CPU 144 以及主存儲器145。另外，圖像生成單元140和圖像映射單元150包括周邊設(shè)備控制部 146、硬盤驅(qū)動器(HDD) 147、以太網(wǎng)電路148a以及網(wǎng)絡(luò)端子148b。另外，圖像生成單元 140和圖像映射單元150包括USB (Universal Serial Bus，通用串行總線)端子149以及 SDRAM(SynchronousDRAM,同步動態(tài)隨機(jī)存儲器)151?！耙蕴W(wǎng)”是注冊商標(biāo)。圖像輸入輸出部141輸入用于進(jìn)行紋理映射的圖像數(shù)據(jù)，并且輸出將基于圖像數(shù) 據(jù)的圖像適當(dāng)?shù)丶y理映射了的CG圖像的圖像數(shù)據(jù)。該圖像輸入輸出部141最大能夠輸 入四個(gè)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)，并且最大能夠輸出四個(gè)系統(tǒng)的圖像數(shù)據(jù)。這里被處理的圖像數(shù)據(jù)例如是由 SMPTE 292M 規(guī)定的 HD-SDI (High Definition television-Serial Digital Interface，高清串行信號接口)規(guī)格的圖像數(shù)據(jù)。GPU 142和主存儲器145能夠同等地對 圖像輸入輸出部141進(jìn)行存取。主存儲器145起到CPU 144的工作區(qū)域的功能，并且暫時(shí)存儲從圖像輸入輸出部 141輸入的圖像數(shù)據(jù)。CPU 144控制圖像生成單元144和圖像映射單元150的整體。該CPU 144與周邊設(shè)備控制部146連接。該周邊設(shè)備控制部146進(jìn)行CPU144和周邊設(shè)備之間的接 口處理。CPU 144經(jīng)由周邊設(shè)備控制部146與內(nèi)置的硬盤驅(qū)動器147連接。另外，CPU 144 經(jīng)由周邊設(shè)備控制部146、以太網(wǎng)電路148a與網(wǎng)絡(luò)端子148b連接。另外，CPU 144經(jīng)由周 邊設(shè)備控制部146與USB端子149連接。并且，CPU 144經(jīng)由周邊設(shè)備控制部146與SDRAM 151連接。CPU 144進(jìn)行紋理坐標(biāo)的控制。即，該CPU 144對輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行用于將基于該 輸入圖像數(shù)據(jù)的圖像紋理映射到GPU 142所繪制的多邊形的表面上的處理。GPU 142基于 保存在硬盤驅(qū)動器147等中的CG描述數(shù)據(jù)生成來CG圖像，并且根據(jù)需要將輸入圖像紋理 映射到被指定的多邊形的表面上。本地存儲器143在起到GPU142的工作區(qū)域的功能的同 時(shí)，暫時(shí)存儲由GPU 142制作的CG圖像的圖像數(shù)據(jù)。CPU 144除了能夠?qū)χ鞔鎯ζ?45進(jìn)行存取之外，也能夠?qū)Ρ镜卮鎯ζ?43進(jìn)行 存取。同樣，GPU 142能夠?qū)Ρ镜卮鎯ζ?43進(jìn)行存取，并且也能夠?qū)χ鞔鎯ζ?45進(jìn)行存 取。由GPU 142生成并起初存儲在本地存儲器143中的CG圖像數(shù)據(jù)從該本地存儲器143 中依次被讀出，并從圖像輸入輸出部141輸出。圖5示出了上述圖像生成單元140和圖像映射單元150的功能框圖的結(jié)構(gòu)示例。 該圖像生成單元140和圖像映射單元150包括圖像輸入部152、紋理圖像存儲部153、CG控 制部154、CG繪制部155、紋理坐標(biāo)控制部156、幀緩沖器157以及圖像輸出部158的功能框。圖像輸入部152和圖像輸出部158由圖像輸入輸出部141構(gòu)成。另外，紋理圖像 存儲部153由主存儲器145構(gòu)成。另外，CG控制部154和紋理坐標(biāo)控制部156由CPU 144 構(gòu)成。另外，CG繪制部155由GPU 142構(gòu)成。另外，幀緩沖器157由本地存儲器143構(gòu)成。通過成對地增加圖像輸入部152和紋理圖像存儲部153，能夠增加圖像輸入的系 統(tǒng)。另外，通過成對地增加幀緩沖器157和圖像輸出部158，能夠增加圖像輸出的系統(tǒng)。這里，參照圖6，示出了紋理映射的原理。如圖6的(a)所示，將U、V坐標(biāo)(紋理 坐標(biāo))的值、即0至1分別對應(yīng)到進(jìn)行紋理映射的圖像上(運(yùn)動圖像也可以)。圖6的(b) 是在結(jié)合兩個(gè)直角三角形的多邊形而成的長方形上通過在各個(gè)頂點(diǎn)上設(shè)定圖示的U、V坐 標(biāo)的值而紋理映射了的圖像。此時(shí)變?yōu)榭v向縮小的圖像。圖6的(c)是將圖6的(b)的圖 像旋轉(zhuǎn)后的情況，即便旋轉(zhuǎn)多邊形，圖像也附著在其上。返回到圖1，如上所述，表面指定單元120指定輸入圖像被紋理映射的紋理映射對 象。并且，表面指定單元120經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)130向圖像生成單元140發(fā)送該指定信息。該表面 指定單元120例如由GUI (Graphical User Interface，圖形用戶界面)實(shí)現(xiàn)。表面指定單元120例如顯示CG描述數(shù)據(jù)中的對象所被賦予的預(yù)定屬性的值(名 稱)作為選擇項(xiàng)以供操作者選擇，由此使操作者選擇作為紋理映射對象的對象。表面指定單元120將選中的屬性的值作為要紋理映射的對象的指定信息發(fā)送給圖像生成單元140。 這里，預(yù)定屬性假定是材質(zhì)定義或材質(zhì)定義所帶的表面信息等。坐標(biāo)設(shè)定單元180接受紋理坐標(biāo)的變更操作，并存儲該變更操作的內(nèi)容。該坐標(biāo) 設(shè)定單元180在被安裝時(shí)與上述的圖像生成單元140形成一體。圖像映射單元150在將輸 入圖像映射到作為紋理映射對象的對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于存儲在坐標(biāo)設(shè)定單元180中 的變更操作內(nèi)容而被變更的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。操作者對坐標(biāo)設(shè)定單元180進(jìn)行用于指定如何變更紋理映射圖像(輸入圖像)的 指定輸入。操作者在紋理映射對象的對象已被確定的狀態(tài)下進(jìn)行該指定輸入。坐標(biāo)設(shè)定單 元180存儲該指定輸入作為變更操作內(nèi)容。操作者例如可在進(jìn)行CG制作時(shí)進(jìn)行該指定輸入。在此情況下，CG設(shè)計(jì)師(CG制 作及操作者)識別進(jìn)行輸入圖像的紋理映射的場合和不進(jìn)行該紋理映射的場合這兩者來 進(jìn)行CG制作。此外，操作者例如可以在圖像生成單元140從CG制作單元100獲取CG描述 數(shù)據(jù)后進(jìn)行應(yīng)用時(shí)進(jìn)行該指定輸入。在此情況下，由應(yīng)用時(shí)的操作者決定如何進(jìn)行輸入圖 像的紋理映射。不管哪個(gè)情況下，坐標(biāo)設(shè)定單元180都將指定輸入和對應(yīng)的CG描述數(shù)據(jù)配 對存儲。[指定輸入和紋理坐標(biāo)變更的例子](A)縮放指定對坐標(biāo)設(shè)定單元180接受被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的縮放指定、并 存儲該縮放指定的內(nèi)容的情況進(jìn)行說明。紋理坐標(biāo)的U、V均處于0至1之間，通過將該區(qū)間完全映射到物體表面上，可顯示 圖像的X、y的整個(gè)區(qū)域。與此相對，當(dāng)想放大圖像時(shí)，如果將U、V的更小的區(qū)間、例如0. 3 至0. 7的區(qū)間映射到物體表面，則結(jié)果可放大圖像。在此情況下，如果將多邊形的各頂點(diǎn)的原U、V值設(shè)為ul、Vl，則新U、V的值u2、v2 可通過下式(1)、式(2)求出。u2 = 0. 4Xul+0. 3— (1)v2 = 0. 4Xvl+0. 3— (2)坐標(biāo)設(shè)定單元180接受區(qū)間
的值的操作輸入，作為縮放值。圖像映射 單元150通過與該縮放值相應(yīng)的式(1)、式(2)來變換CG描述數(shù)據(jù)的相應(yīng)對象表面的多邊 形的U、V值，然后進(jìn)行紋理映射。例如，圖7示出了紋理坐標(biāo)的變換之前和變換之后的圖像映射狀態(tài)。圖7的(a) 示出了在紋理圖像沒有被變換時(shí)紋理映射到結(jié)合兩個(gè)直角三角形的多邊形而成的長方形 上的圖像。與此相對，在紋理圖像被變換后，只有圖7的(b)的圖像框內(nèi)的圖像被映射，從 而變成縮放狀態(tài)。當(dāng)將區(qū)間作為[a,b]來將式(1)、式(2)通式化時(shí)，如式(3)、式(4)所示。u2 = (b-a) Xul+a... (3)v2 = (b-a) Xvl+a... (4)如果將區(qū)間設(shè)為如[-1，-2]這樣比
大的范圍，則圖像將被縮小。對于超過
的值，可以選擇指定不顯示或者重復(fù)顯示中的任一個(gè)來作為紋理映射的動作。在該重 復(fù)顯示中，[1，2]等的區(qū)間也如w，l]的區(qū)間那樣處理。
16
圖8的(a)和(b)示出了對于超過
的值的圖像映射狀態(tài)例。圖8的(a)示 出了選擇指定了不顯示的情況，對于超過W，l]的值，什么也不顯示。圖8的(b)示出了選 擇了重復(fù)顯示的情況，對于超過W，l]的值，進(jìn)行了重復(fù)顯示。如此，操作者通過指定顯示區(qū)間[a，b]，能夠放大或縮小被紋理映射到CG對象的 表面上的圖像。(B)偏移指定對坐標(biāo)設(shè)定單元180接受被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的偏移指定、并 存儲該偏移指定的內(nèi)容的情況進(jìn)行說明。紋理坐標(biāo)的U、V均處于0至1之間，通過將該區(qū)間完全映射到物體表面上，可顯示 圖像的x、y的整個(gè)區(qū)域。與此相對，當(dāng)想沿水平方向偏移圖像時(shí)，如果將U的例如0.3以上 的部分映射到物體表面，則結(jié)果圖像將向左側(cè)偏移0. 3。在此情況下，如果將多邊形的各點(diǎn)的原U值設(shè)為ul，則新U的值u2可通過下式(5) 求出。u2 = ul+0. 3... (5)坐標(biāo)設(shè)定單元180接受區(qū)間
的值的操作輸入，作為水平方向的偏移值。圖 像映射單元150通過與該偏移值相應(yīng)的上述式(5)來變換CG描述數(shù)據(jù)的相應(yīng)對象表面的 多邊形的U值，然后進(jìn)行紋理映射。當(dāng)將水平方向的偏移值作為[c]來將式(5)通式化時(shí)，如式(6)所示。u2 = ul+c... (6)此外，當(dāng)想沿垂直方向偏移圖像時(shí)，如果將V的例如0. 3以上的部分映射到物體表 面，則結(jié)果圖像將向下側(cè)偏移0.3。在此情況下，如果將多邊形的各點(diǎn)的原V值設(shè)為vl，則 新V的值v2可通過下式(7)求出。v2 = vl+0. 3... (7)坐標(biāo)設(shè)定單元180接受區(qū)間
的值的操作輸入，作為垂直方向的偏移值。圖 像映射單元150通過與該偏移值相應(yīng)的式(7)來變換CG描述數(shù)據(jù)的相應(yīng)對象表面的多邊 形的V值，然后進(jìn)行紋理映射。當(dāng)將垂直方向的偏移值作為[C]來將式(7)通式化時(shí)，如式⑶所示。v2 = vl+c... (8)在此情況下，對于超過
的值，通常指定“重復(fù)顯示”。即，在c = 0. 5的情況 下，對于ul = 0.8的點(diǎn)，得到u2 = 0.8+0. 5 = 1. 3，但其被當(dāng)作0. 3來處理。圖9示出了對 于超過
的值的圖像映射狀態(tài)例。在此情況下，u2 = ul+0. 5，v2 = vl，是沿水平方向 偏移了 0. 5的例子。如此，操作者通過指定U的偏移值[C]，能夠沿水平方向偏移被紋理映射到CG對象 的表面上的圖像。此外，操作者通過指定V的偏移值[c]，能夠沿垂直方向偏移被紋理映射 到CG對象的表面上的圖像。也可以一并應(yīng)用該偏移指定和上述的縮放指定。(C)旋轉(zhuǎn)角度指定對坐標(biāo)設(shè)定單元180接受對被紋理映射到對象的表面上的輸入圖像的旋轉(zhuǎn)角度 的指定、并存儲該旋轉(zhuǎn)角度的指定內(nèi)容的情況進(jìn)行說明。有時(shí)要輸出的CG圖像中的對象(多邊形網(wǎng)格)被配置成旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)。被紋理映
17射了的圖像由于在旋轉(zhuǎn)后映射的，因此結(jié)果如圖6的(C)、圖10的(a)所示的那樣被傾斜顯
7J\ ο若要將被紋理映射了的圖像以預(yù)定的旋轉(zhuǎn)角度配置，例如豎立配置，則需要將對 象的配置保持不變，并旋轉(zhuǎn)紋理圖像。當(dāng)將要紋理映射結(jié)果的粘貼圖像旋轉(zhuǎn)角度θ時(shí)，只 要紋理坐標(biāo)的U、V的值旋轉(zhuǎn)-θ。例如，如圖10的(b)所示，以紋理空間的(0. 5,0. 5)為 中心旋轉(zhuǎn)-Θ。順便說一下，雖然繞著紋理空間的任意位置都可旋轉(zhuǎn)，但對于通常的圖像來 說，將原圖像畫面的正中心作為旋轉(zhuǎn)中心的做法不會導(dǎo)致圖像中心發(fā)生偏移，較為妥當(dāng)。在此情況下，如果將多邊形的各點(diǎn)的原U、V值設(shè)為ul、vl，則新U、V的值u2、v2可 通過下式(9)矩陣運(yùn)算來求出。數(shù)學(xué)式1
'cos(-0) — sin(-0)"
權(quán)利要求
一種圖像處理裝置，包括圖像生成單元，基于計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù)據(jù)來生成計(jì)算機(jī)圖形圖像；圖像映射單元，將輸入圖像紋理映射到所述圖像生成單元繪制的計(jì)算機(jī)圖形的對象的表面上；以及坐標(biāo)設(shè)定單元，接受紋理坐標(biāo)的變更操作，并存儲該變更操作的內(nèi)容；其中，所述圖像映射單元在將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于存儲在所述坐標(biāo)設(shè)定單元中的變更操作內(nèi)容而被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述坐標(biāo)設(shè)定單元接受對要被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像的旋轉(zhuǎn)角度 的指定，并存儲該旋轉(zhuǎn)角度的指定內(nèi)容，所述圖像映射單元在將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù)下述的紋理坐 標(biāo)來進(jìn)行紋理映射，即該紋理坐標(biāo)基于存儲在所述坐標(biāo)設(shè)定單元中的指定內(nèi)容被實(shí)施了 變更以使得被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像變成所述指定的旋轉(zhuǎn)角度。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其中， 所述計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù)據(jù)中包含動畫，所述坐標(biāo)設(shè)定單元所接受的旋轉(zhuǎn)角度的指定是對要被紋理映射到所述動畫內(nèi)的預(yù)定 幀中的所述對象的表面上的輸入圖像的旋轉(zhuǎn)角度的指定。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述坐標(biāo)設(shè)定單元接受要被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像的縮放指定，并 存儲該縮放指定的內(nèi)容，所述圖像映射單元在將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù)下述的紋理坐 標(biāo)來進(jìn)行紋理映射，即該紋理坐標(biāo)基于存儲在所述坐標(biāo)設(shè)定單元中的指定內(nèi)容被實(shí)施了 變更以使得被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像變成所述指定的縮放狀態(tài)。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述坐標(biāo)設(shè)定單元接受要被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像的偏移指定，并 存儲該偏移指定的內(nèi)容，所述圖像映射單元在將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù)下述的紋理坐 標(biāo)來進(jìn)行紋理映射，即該紋理坐標(biāo)基于存儲在所述坐標(biāo)設(shè)定單元中的指定內(nèi)容被實(shí)施了 變更以使得被紋理映射到所述對象的表面上的輸入圖像變成所述指定的偏移狀態(tài)。
6.一種圖像處理方法，包括圖像生成步驟，基于計(jì)算機(jī)圖形描述數(shù)據(jù)來生成計(jì)算機(jī)圖形圖像； 圖像映射步驟，將輸入圖像紋理映射到在所述圖像生成步驟中繪制的計(jì)算機(jī)圖形的對 象的表面上；以及坐標(biāo)設(shè)定步驟，接受紋理坐標(biāo)的變更操作，并存儲該變更操作的內(nèi)容； 其中，在所述圖像映射步驟中，當(dāng)將輸入圖像紋理映射到所述對象的表面上時(shí)，根據(jù)基 于在所述坐標(biāo)設(shè)定步驟中存儲的變更操作內(nèi)容而被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。
全文摘要
本發(fā)明提供一種使得運(yùn)動圖像的紋理映射結(jié)果達(dá)到操作者的期望的圖像處理裝置以及圖像處理方法。坐標(biāo)設(shè)定單元(180)接受操作者對紋理坐標(biāo)的變更操作(縮放指定操作、偏移指定操作、旋轉(zhuǎn)角度指定操作等)，并存儲該變更操作的內(nèi)容。圖像映射單元(150)在將輸入圖像紋理映射到對象的表面上時(shí)，根據(jù)基于存儲在坐標(biāo)設(shè)定單元(180)中的變更操作內(nèi)容而被變更后的紋理坐標(biāo)來進(jìn)行紋理映射。紋理坐標(biāo)的變更處理由坐標(biāo)設(shè)定單元(180)或圖像映射單元(150)進(jìn)行。進(jìn)行輸入圖像的紋理映射的結(jié)果是，例如能夠得到操作者所期望的那樣的縮放狀態(tài)、偏移狀態(tài)、旋轉(zhuǎn)角度狀態(tài)等。
文檔編號G06T15/00GK101958003SQ20101022431
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月14日
發(fā)明者中村泉三郎, 尾崎典雅, 柿原利政, 鵜飼健生 申請人:索尼公司