JP2000500598A - 三次元描画システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 最少限のデータのみを用いて画像を作る立体視システムを通して見た時に複雑な三次元表面に見える画像を作る方法。複雑な三次元表面の立体輪郭を三次元コンピュータ描画システムと３軸入力装置とで描く。描画は例えばＣＲＴとＣＲＴディスプレーと同期化された液晶シャッター眼鏡とを用いた立体視システムを通して見る。空間内に閉ループを描き、閉ループを色で塗りつぶし、さらに最小数の他の立体輪郭を描いて見掛け上複雑な三次元表面を画定する画像作る。眼で見た画像を類似の立体キューにコード化するという人間の神経処理段階を利用して脳が複雑な表面を有する立体の物体を作るのに必要な最少限のキューを観察者の眼に与えて画像を頭の中で完全な中実な物体を知覚させる。従来システムの複雑な数学処理を脳の正常な画像処理が行い、三次元の体積と表面を有するものとして知覚される物体を造り出す。従来システムで物体をコンピュータグラフィクスで完全に描写するのに必要な冗長な設計および計算は不要になり、三次元物体を描くのに必要な時間とにコンピュータによる画像処理が大幅に減り、アーティストは二次元表面上に二次元画像を作るのと同様な方法で簡単かつ直覚的に三次元画像を作ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 三次元描画システムおよび方法発明の属する技術分野 本発明は三次元立体画像を作成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製作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製作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、画像の製作が単調、冗長であったりアーティ ストにとって不自然な方法で製作され、さらに、記憶に大きなコンピュータメモ リー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および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（立体多項式 ）関数を使用することもできるが、この方法は画像を製作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 体のアニメシーケンスを製作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 a nd Ｐractice)に記載されている。 三次元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」(Ｉnt eractive 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半鍍銀鏡（half -silvered mirror）を通してモニターを見る。ユーザーには、鏡の下に三次元の描画空間が 与えられ、この三次元空間に画像を描くためのワンド（wand）が与えられる。こ のシステムで用いられるワンドは磁気による位置センサ技術を用いてｘ、ｙおよ び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。左眼と右眼の視界を交互に走査線上に表示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、一 つの目で三次元効果を与える画像をＣＲＴ上に１度に見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 画像の要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各要素が知 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、左右の目に 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 は直線偏光ガラスが与えられる。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製作することにあ 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 製作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 雑な立体画像を製作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、立体の輪郭キュー（cues）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「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、左目 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「シード点フラッドフィル(seed point and fl ood fill)」技術を用いて、閉じた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ループの内側へのシー ド点の位置に基づいて閉ループの左眼および右眼用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 閉ループをオフスクリーン（off-screen）バッファで処理してループに色をつけ る。すなわち、ループの左眼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ループのアウト ラインを描き、四角形の内側で且つ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ループだ けが目に見える。マコンピューターアニメーションの分野においてはスキング技 術がシー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、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キュー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 要な最小限のキューを観察者の目に提供することによって、頭の中で完全な中実 な物体を知覚させる。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、アニメのフレームで用いられ る三次元物体をアニメ製作者が迅速、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。 本発明の別の観点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上の画像の寸法との関係が実際の劇場経験に 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。本発明は双眼視システムと物理的に離れた２つのモニタと 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物体とアイピースとの焦点距離を利用してビューアと モニタ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 くために三次元空間に描かれる立体輪郭線を示す３つの図。 図５（ａ）〜（ｃ）は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）はループを塗りつぶすための従来のシード点アンドフラッ ド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１〜４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は立体視ステムを用いて見ることを予定してアニメ化される対象物（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。最終的なアニメの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作製者に三次元描画空間と、ワンドを 用いた描画器具および立体視機器とが与えられる。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空間におけるワンドの動きと描画空 間における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 波を利用して三次元空間内での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。ユーザが空間内でワンドを 動かすと、ワンドの制御下にカーソルが空間内で移動する。ワンド上のボタンを 押すことによって三次元空間内の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。アニメ製作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。アニメ作製者は図２（ｂ）に示すように三次元空間内に正面 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、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作製者が別々に描いたものではなく、ア ニメ作製者が三次元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平面を横切っており、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、アニメの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ーが大幅に減少する。 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１ ａ、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 abd flood-fill）法で行うことができる。アニメ作製者は対象物 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。これは多くの方法の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」点を決定し、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。システムはアニメ製作者の動作に応答して左目 および右眼の二次元画像の適当な部分をフラッドフィルし、得られた立体表面を 表示する。このシー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ス画像分離法、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および右眼用投 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および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。アニメ作成者が描いたループの 二次元投影図を図５（ｂ）に示すようにループ用の適当なライン色のバッファへ 転送する。シードポイントフラッドフィル法を用いて再び矩形を塗りつぶす。シ ード点は矩形の内側に作られる。この２度目の塗りつぶしはループの 外側且つ矩形の内側の領域のみに対して行われ、従って、ループの内側は充填さ れず、図５（ｃ）に示すように、元のループの色のまま残る。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、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転 送する。目に見えるのは適当な色のループおよび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フィル法よりも有 利である。例えばシードフィル法を小さいループに適用する場合、アニメ作製者 がシード点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、立体画像の左眼および右眼用二次元投影図を作った時にシード点を各二 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立体空間内でねじれたル ープを含むことがあり、変形したループの二次元投影で複数のループが発生する ことがある。このような状況ではシード点が完全にループからはずれるか、作製 されたループの１つだけが塗りつぶされることになる。例えば、図５（ｃ）に示 したシード点ＳＰを含む単一ループは図５（ｄ）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点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点が完全にループの外側にはみ出し、この場合はループの 外側が着色される。 二次元の左眼および右眼用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） と右眼および左眼用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、アニメ作製者はアニメの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 メシーケンスの三次元画像を作製する際のアニメ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ー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は本発明の視覚システム１を示すブロック図であり、このシステムは 右眼および左眼用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光学システム３０とを含む。アニメ作製者はモニ ターを直接見るのではなく、双眼光学システム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 離は双眼光学システム１０内の対物レンズとアイピース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は双眼視システム３０のより詳細な図である。このシステムは左眼および 右眼に効果的にテレスコープを提供し、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 はアイピース３１（１つの実施例ではナグラー(Ｎagler)社製の９ｍｍアイピー スで ある）と２５ｍｍ対物レンズ（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はアイピース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のアイピース 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６ ４インチ離して配置される。視界は焦点距離の異なるアイピースを用いることに 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視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素子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、光学素子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 製作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、光学素子は画像全体のフラクションが劇場の 中央の列に座っている観客の全てを含むような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。 双眼視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作製者にとって快適でない。アニメ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ス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 sh eet)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。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月８日（１９９８．１．８） 【補正内容】 請求の範囲 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製作す 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) 入力装置が三次元描画空間内で移動する時に入力装置の位置を検出する 検出手段、 (4) 検出手段に応答して、左眼および右眼用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およびｙ座標を 決定する手段、 (5) ｘおよびｙ座標を用いて左眼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手段、 (6) 上記表面画定手段に応答して、画定された表面に対応する左眼および右 眼用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お よび右眼用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にす る手段。 ２． 立体視システムがフィールドシーケンス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。 ３． 入力装置が空間におけるｘ、ｙおよびｚ座標と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。 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。 ５． 塗りつぶし用の手段が所定の閉じたラインループ内にシード点が置かれた 時に所定のループをフラッドフィリング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。 ６． 塗りつぶし用の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。 ７． 塗りつぶし用の手段が所定の閉じたラインのループ内にシード点が置かれ た時に所定のループをフラッドフィリング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。 ８． 塗りつぶし用の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。 ９． 所定ループをマスキングする手段が左眼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に記載のシステム： (1) 所定ループの最小および最大のｘｙ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ｘｙ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ｘｙ座標よりも少なくとも１ピクセル だけ小さいｘおよびｙ座標を有する矩形を所定の色で作る手段、 (3) 所定のループをオフスクリーンバッファ内の矩形内部に転送する手段、 (4) 矩形のコーナーのわずかに内側にシード点を発生させる手段、 (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) 矩形をオフスクリーンバッファから表示装置へ転送する手段。 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) 三次元描画空間内で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) コンピュータ入力装置が描画空間内で移動する時にこのコンピュータ入 力装置の位置を検出し、 (4) 左眼および右眼用の二次元画像それぞれについて、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およびｙ座標を決定し、 (5) 複数の点に関するｘおよびｙ座標を用いて物体の左眼および右眼用画像 を作り、 (6) 左眼および右眼用画像を立体視システムを通して見て、 (7) 左眼および右眼用二次元画像を立体視システムを通して見た時に得られ る閉じたラインループを含む見掛けの三次元表面を画定し、 (8) 画定された表面に相当する左眼および右眼用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および右眼用画像を立体視 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。 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) 三次元描画空間内で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) 入力装置が描画空間内で移動した時にこの入力装置の位置を検出し、 (4) 左眼および右眼用の二次元画像それぞれについて、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およびｙ座 標を決定し、 (5) 複数の点に関するｘおよびｙ座標を用いて物体の左眼および右眼用画像 を発生させ、 (6) 左眼および右眼用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および右眼用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。 １２． 入力装置が空間におけるｘ、ｙおよびｚ軸と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。 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。 １４． 左眼および右眼用画像の上記部分の塗りつぶしが所定のループ内にシー ド点が置かれたのを受けて所定のループをフラッドフィリングによって塗りつぶ す操作を含む請求項１０に記載の方法。 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。 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。 １７． 左眼および右眼用画像の上記部分の塗りつぶしが所定のループ内にシー ド点が置かれた時に所定のループをフラッドフィリングによって塗りつぶす操作 を含む請求項１２に記載の方法。 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。 １９． 所定ループのマスキングが左眼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ｘｙ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ｘｙ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ｘｙ座標よりも少なくとも１ピクセル だけ小さいｘｙ座標を有する矩形を所定の色で作り、 (3) 所定のループをオフスクリーンバッファ内の矩形内部に転送し、 (4) 矩形のコーナーからわずかに入った所にシード点を発生させ、 (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) 矩形をオフスクリーンバッファから表示装置へと転送する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＵＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ， ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，Ｇ Ｅ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ， ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，Ｐ Ｌ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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製作す 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ラインを画定するための描画ワンド、 (3) ワンドが三次元描画空間内で移動する時にワンドの位置を検出する手段 、 (4) 立体視システムを用いて上記のラインを立体的に表示して三次元画像の 輪郭を表示する手段、 (5) フラッドフィル法のために上記三次元画像の表面を画定する表面画定手 段 (6) 上記表面画定手段に応答して左眼および右眼用画像の上記画定された表 面に対応する部分をフラッドフィリングによって塗りつぶす手段であって、フラ ッドフィリングによって塗りつぶされた左眼および右眼用画像が立体視システム を通して見たときに三次元画像に見えるよにする手段。 ２． 下記の（1）〜（5）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で線画を描く描画器具と、左眼および右眼用画像 を作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用い、 (2) 描画空間で描画器具を用いて三次元物体を所定の方向から見た時の三次 元表面のアウトラインおよびその他の任意の立体輪郭とをトレースし、 (3) 描画器具が上記表面をトレースした時の描画器具の位置を記録して描画 器具に対する３軸位置の情報を作り、 (4) 記録されたデータを用いて立体視システムを通して見るための左眼およ び右眼用画像を作り、 (5) 所定の色を用いて上記表面の左眼および右眼用画像をフラッドフィリン グによって塗りつぶして、フラッドフィリングによって塗りつぶされた表面の左 眼および右眼用の画像より得られる立体画像が観察者には複雑な三次元表面とし て見えるようにする。