專利名稱：圖像特效裝置及圖像特效方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于影像制作等的圖像特效裝置及圖像特效方 法，特別是能使如下裝置實現(xiàn)簡化與小型化，此裝置能夠?qū)⒐庠磁c視 點的關(guān)系考慮在內(nèi)而進行照明處理，能夠?qū)崟r地表現(xiàn)寫實的特效，并 能夠處理多種特效圖像。
背景技術(shù)：
如圖17所示，現(xiàn)有的圖像特效裝置具備幀存儲器1702、以及根據(jù) 連續(xù)的寫地址1705來對圖像特效用讀地址1708進行運算的讀地址運 算部1709。圖17是現(xiàn)有的圖像特效裝置的框圖。
按照由圖像特效用讀地址運算部1709運算出的圖像特效用讀地址 1708，從幀存儲器1702讀出輸出圖像1703，由此，對按照連續(xù)的寫地 址1705依次寫入到幀存儲器1702中的輸入圖像1701應(yīng)用翻頁效果、 球形效果(ball effect)等各種視頻效果。
如圖18所示，當(dāng)在現(xiàn)有的圖像特效裝置中實現(xiàn)翻頁效果時，顯示 畫面水平方向上的讀出地址的計算方法是，根據(jù)連續(xù)的顯示畫面水平 方向X213上的寫入地址x，而計算如下式所示的針對下平面部215、 下曲面部216、上曲面部211、以及上平面部212的Xeffect。而且，圖 18中的Z214表示視點方向214 (z軸)，R202表示效果半徑202 (r)， 6z240表示視點方向Z214與法向矢量所成的角度。圖18是用以說明現(xiàn) 有圖像特效裝置中的水平方向坐標(biāo)計算方法的圖。
(下平面部215) = x
5(下曲面部216) ^"e#e" = r& = rxarcsinO/0
(上平面部212) %e#ert = ;W2-x
如圖19所示，顯示畫面垂直方向上的讀出地址計算方法是，根據(jù) 連續(xù)的顯示畫面上垂直方向Y222上的寫入地址y，而計算如下式所示 的針對下平面部215、下曲面部216、上曲面部211、以及上平面部212 的Yeffect。而且，圖19中的A231表示上表面移動量。圖19是用以說 明現(xiàn)有圖像特效裝置中的垂直方向坐標(biāo)計算方法的圖。
(下平面部215) = ^
(上曲面部211) L v/r J
(上平面部212) ^,c/:^-2a
再者，Xeffect是顯示畫面水平方向數(shù)據(jù)，且是翻頁水平方向坐標(biāo) 計算的結(jié)果，上述顯示畫面水平方向數(shù)據(jù)可用于根據(jù)直角坐標(biāo)的連續(xù) 的顯示畫面水平方向數(shù)據(jù)而產(chǎn)生翻頁效果、球形效果等各種視頻效果。 而且，Yeffect是顯示畫面垂直方向數(shù)據(jù)，且是翻頁垂直方向坐標(biāo)計算 的結(jié)果，上述顯示畫面垂直方向數(shù)據(jù)可用于根據(jù)直角坐標(biāo)的連續(xù)的顯 示畫面垂直方向數(shù)據(jù)而產(chǎn)生翻頁效果、球形效果等各種視頻效果。 Xeffect、 Yeffect被轉(zhuǎn)換成圖像特效用讀地址1708。
而且，已知一種通過將表值加以混合而獲得針對各種形狀的效果面的照明效果的裝置，上述表值中存儲著與多個預(yù)定效果面的形狀相 對應(yīng)的多個照明圖案，以將照明效果賦予所獲得的特效圖像(例如， 參照專利文獻1)。
專利文獻1:日本專利特開平05-143746號公報
一般而言，對于實現(xiàn)鏡面反射的照明效果時的計算方法而言，如
果將光源矢量設(shè)為L，將效果面的法向矢量設(shè)為N，那么反射矢量R 與效果面的形狀無關(guān)，為
R=2 (L N) N—L ......數(shù)學(xué)式1。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題
但是，上述現(xiàn)有的特效裝置的缺陷之處在于必須預(yù)先確定各種
照明圖案，且必須確定與效果面相對應(yīng)的最佳照明圖案的組合。而且， 當(dāng)新增特效功能時，有時無法在已安裝的照明圖案中尋找到最佳組合。
利用數(shù)學(xué)式1計算視點矢量v的內(nèi)積，由此，能夠計算出視點方
向上的反射率。上述數(shù)學(xué)式1的計算電路被容易地安裝到搭載有大量
乘法器的現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array, FPGA)
裝置中，將平面與曲面加以組合而獲得的照明效果較連貫且流暢，但 例如，當(dāng)假定像通過平面與曲面的組合而具有多個頁面的書本那樣的
效果面時，存在如下的情況如果翻頁操作較快，那么照明效果的可 見性欠佳，從而導(dǎo)致無銳度的特效圖像。
而且，圖20中，表示在顯示畫面上從右向左翻動頁面的效果時的 法向矢量的計算式。圖20是表示現(xiàn)有的圖像特效裝置中的法向矢量的 圖。根據(jù)圖20，下平面部215、下曲面部216、上曲面部211、以及上 平面部212的法向矢量如下式所示。[式2]
(下平面部215)法向矢量N-^，G，1)
(—sin0z,O,cos《)=
(下曲面部216)法向矢量N:
-￡，o，、i-x
2
、
-、
(sin A ，0, cos《)
(上曲面部211)法向矢量N二
二，o，、i-~
(上平面部212)法向矢量N二(0，0，1)
在此情況下，如圖21所示，在法向矢量的顯示畫面水平方向分量 206中，上平面部212與上曲面部211的連接部分的變化量變得不連續(xù)； 在法向矢量的顯示畫面水平方向分量206中，下平面部215與下曲面 部216的連接部分的變化量變得不連續(xù)。因此存在如下的情況根據(jù) 數(shù)學(xué)式1獲得的照明效果也會在平面部與曲面部的接合處變得不連續(xù)， 從而導(dǎo)致照明效果不自然。
例如，上平面部212的上表面法向矢量水平方向分量206為0，而 上曲面部211的上表面法向矢量水平方向分量206為x/r(sinez)。此夕卜， 下平面部215的下表面法向矢量水平方向分量217為0，而下曲面部 216的下表面法向矢量水平方向分量217為-x/r (-sinGz)。圖21是表示 現(xiàn)有的圖像特效裝置中的法向矢量的顯示畫面水平方向分量特性的 圖。
本發(fā)明是鑒于上述情況而完成的，目的在于提供如下的圖像特效 裝置及圖像特效方法，即使在并未預(yù)先確定照明效果的圖案、且效果 面的形狀迅速變化時，仍能夠?qū)崿F(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。 而且，本發(fā)明的目的在于提供能夠?qū)崿F(xiàn)自然的照明效果且能夠?qū)崿F(xiàn)小 型化的圖像特效裝置及圖像特效方法。解決問題的方法
為了實現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明的第一圖像特效裝置中，在與所輸 入的圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使圖像信息映 射到所述面上而獲得的影像信號，所述照明效果是在從任意視點觀察 時、由來自光源的光在具有曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖 像特效裝置的結(jié)構(gòu)是具有法向矢量產(chǎn)生部，其根據(jù)表示所述面的水 平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)、及所述面的形狀， 產(chǎn)生表示所述面的位置處的法線方向的矢量的法向矢量；照明效果產(chǎn) 生部，其通過根據(jù)使用了所述法向矢量、表示所述光源方向上的單位 矢量的光源方向單位矢量、表示所述視點方向上的矢量的視點矢量V、 及任意值A(chǔ)的數(shù)學(xué)式A (2 (L N) N—2L) V進行的計算，產(chǎn)生朝 向所述視點方向的所述光的反射率；以及圖像信息制成部，其根據(jù)所 述圖像及所述反射率來制成所述圖像信息。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，即使當(dāng)并未預(yù)先確定照明效果的圖案、且效果面的 形狀快速變化時，仍可以實現(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。
而且，本發(fā)明的第二圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)中，具有能夠改變所述 任意值A(chǔ)的任意值變更部。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可調(diào)整對翻頁的特定部分實施的光照(lighting)、陰 影(shading)處理所對應(yīng)的照明效果，即使不增加大規(guī)模的新的計算 電路，也可以實現(xiàn)可見性良好的照明效果，從而能夠使圖像特效裝置 小型化。
而且，本發(fā)明的第三圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)如下所述照明效果產(chǎn) 生部具有多個所產(chǎn)生的所述反射率的候選反射率，并從所述多個候選
反射率中產(chǎn)生一個反射率。
9根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可切換多種照明效果數(shù)據(jù)計算式，還可通用地計算 出除了翻頁效果以外，如球形效果等其它圖像特效中的照明效果，從 而能夠使圖像特效裝置小型化。
而且，本發(fā)明的第四圖像特效裝置中，在與所輸入的圖像相關(guān)的 圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上而 獲得的影像信號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光源 的光在具有平面和曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效裝 置具有余弦值計算部，其計算表示所述視點方向上矢量的視點方向 矢量與基于所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置及所述面的 形狀的所述面的位置處的法向矢量所成的角度的余弦值；法向矢量計 算部，其計算下述矢量來作為計算用法向矢量，所述矢量以所述余弦 值為視點方向的分量，并以所述角度的(l一余弦值)或(-l+余弦值) 為所述水平方向坐標(biāo)的分量；以及照明效果計算部，其根據(jù)所述計算 用法向矢量來計算所述照明效果。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)自然的照明效果，且可使裝置小型化。例如， 根據(jù)視點方向分量的計算結(jié)果，求出翻頁的平面部與曲面部的連接部 分的法向矢量中的水平方向分量的變化量，由此，即使不增加大規(guī)模 的新的計算電路，仍可以使所述變化量連續(xù)，因此可實現(xiàn)自然的照明 效果，且可使裝置小型化。
而且，本發(fā)明的第五圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)為當(dāng)所述形狀為具有 上表面及下表面的翻頁形狀時，所述法向矢量計算部根據(jù)由所述余弦 值計算部計算出的余弦值、所述垂直方向坐標(biāo)的位置、以及基于所述 上表面及下表面的所述垂直方向上的位置變化量的上表面移動量，計 算所述計算用法向矢量的所述垂直方向坐標(biāo)的分量。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，將己計算出的用于法向矢量計算的余弦值，用于翻 頁的垂直坐標(biāo)方向的計算，由此，在從右向左翻頁的形狀變化中，上表面不與下表面重疊，即使不增加大規(guī)模的新的計算電路，也可獲得 自然的翻頁效果，且可使裝置小型化。
而且，本發(fā)明的第六圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)是具有正弦值計算部， 其計算所述視點方向矢量與所述法向矢量所成的角度的正弦值；以及 選擇部，其選擇由所述正弦值計算部計算出的正弦值、及由所述法向 矢量計算部計算出的所述角度的(l一余弦值)、(-l+余弦值)中的任一 個，作為所述計算用法向矢量的所述水平方向坐標(biāo)的分量，所述計算 用法向矢量可用于所述照明效果計算部來計算照明效果。
根據(jù)該結(jié)構(gòu)，可切換法向矢量的水平方向分量并進行輸出，由此， 在不增加大規(guī)模的新的計算電路的情況下，還可計算出除了翻頁效果 以外，球形效果用的通用的照明效果，且可使裝置小型化。
而且，在本發(fā)明的第一圖像特效方法中，在與所輸入的圖像相關(guān) 的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上 而獲得的影像信號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光 源的光在具有曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效方法具 有下述步驟根據(jù)表示所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置 的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)、及所述面的形狀，產(chǎn)生表示所述面的位置處的法線 方向的矢量的法向矢量的步驟；通過按照使用了所述法向矢量、表示 所述光源方向上的單位矢量的光源方向單位矢量、表示所述視點方向 上的矢量的視點矢量V、及任意值A(chǔ)的數(shù)學(xué)式A (2 (L ，N) N—2L) ，V 進行計算，產(chǎn)生朝向所述視點方向的所述光的反射率的步驟；以及根 據(jù)所述圖像及所述反射率來制成所述圖像信息的步驟。
根據(jù)該方法，即使當(dāng)并未預(yù)先確定照明效果的圖案、且效果面的 形狀迅速變化時，仍能夠?qū)崿F(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。
而且，在本發(fā)明的第二圖像特效方法中，在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上 而獲得的影像信號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光 源的光在具有平面和曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效 方法具有下述步驟計算表示所述視點方向上矢量的視點方向矢量與
基于所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置及所述面的形狀的 所述面的位置處的法向矢量所成的角度的余弦值的步驟；計算下述矢 量來作為計算用法向矢量的步驟，所述矢量以所述余弦值為視點方向 的分量，并以所述角度的(l一余弦值)或(-l+余弦值)為所述水平方 向坐標(biāo)的分量的步驟；以及根據(jù)所述計算用法向矢量來計算所述照明 效果步驟。
根據(jù)該方法，可實現(xiàn)自然的照明效果，且可使裝置小型化。例如， 根據(jù)視點方向分量的計算結(jié)果，求出翻頁的平面部與曲面部的連接部 分的法向矢量中的水平方向分量的變化量，由此，即使不增加大規(guī)模 的新的計算電路，仍可以使所述變化量連續(xù)，因此，可在實現(xiàn)自然的 照明效果的同時使裝置小型化。
發(fā)明效果
對于本發(fā)明而言，即使當(dāng)并未預(yù)先確定照明效果的圖案、且效果 面的形狀迅速變化時，仍能夠?qū)崿F(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。
而且，在添加到像翻動頁面這樣的翻頁圖像特效中的照明效果中， 可以根據(jù)翻頁形狀來取消針對上平面以及下平面的照明效果，可僅對 曲面添加可見性良好的照明效果，且可使裝置小型化。
此外，根據(jù)翻頁面來使照明效果數(shù)據(jù)中的任意常數(shù)A發(fā)生變化， 由此，可分別針對陰影、光照效果而獲得最佳的照明效果。
而且，將用以計算照明效果數(shù)據(jù)的式例如"A(2(L ，N)N — 2L) *V" 切換成"2(L'N)N —L)*V"，由此，可計算出通常的照明效果數(shù)據(jù)，
12從而能夠廣泛地對應(yīng)于各種圖像特效的照明效果。
而且，例如在像翻頁這樣的具有連接平面與曲面的效果面的圖像 特效中，根據(jù)依照(l一余弦值)或(余弦值一l)而計算出的顯示畫 面平面成分的法向矢量，在平面與曲面的連接部分較為流暢的狀態(tài)下， 利用數(shù)學(xué)式1進行簡單計算，由此可實現(xiàn)自然的照明效果，且可使裝 置小型化。而且，同樣可實現(xiàn)自然且流暢的陰影效果。
而且，例如使形狀如從右向左、從左向右、從上向下、或從下向 上翻頁那樣變化，再次使用在照明處理中計算出的U—余弦值)、(余 弦值一l)的計算結(jié)果，將其與常數(shù)相乘，使得翻頁形狀的上表面不會 與下表面重疊，移動上表面位置，由此可使翻頁效果中的上表面不與 下表面重疊，且可使裝置小型化。
此外，將(l一余弦值)或(余弦值一l)切換為正弦值，由此可 計算出通常的法向矢量，從而能夠廣泛地對應(yīng)于各種圖像特效的照明 效果。


圖1是表示本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的功能 框圖。
圖2是本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置的翻頁面的名稱的 講解圖。
圖3是本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置的法向矢量產(chǎn)生部 中的法向矢量的詳細說明圖。
圖4是表示由本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置的照明效果
數(shù)據(jù)計算式產(chǎn)生的照明效果數(shù)據(jù)的特性的圖。
圖5是表示由本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置的照明效果 數(shù)據(jù)計算式產(chǎn)生的照明效果數(shù)據(jù)的特性的圖。
圖6是表示本發(fā)明第二實施方式中的圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的功能
13框圖。
圖7是表示本發(fā)明第三實施方式中的圖像特效裝置的照明效果數(shù)
據(jù)計算部的結(jié)構(gòu)的功能框圖。
圖8是表示本發(fā)明第四實施方式中的圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是本發(fā)明第四實施方式中的法向矢量的詳細說明圖。
圖IO是表示本發(fā)明第四實施方式中的法向矢量的水平方向分量特
性的圖。
圖11是表示本發(fā)明第四實施方式中的第二圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的 框圖。
圖12是本發(fā)明第四實施方式中的第二法向矢量的詳細說明圖。 圖13是表示本發(fā)明第四實施方式中的第二法向矢量的水平方向分
量特性的圖。
圖14是表示本發(fā)明第五實施方式中的圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖15是用以說明本發(fā)明第五實施方式中的翻頁效果垂直方向坐標(biāo) 計算方法的圖。
圖16是表示本發(fā)明第六實施方式中的圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖n是表示現(xiàn)有圖像特效裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖18是用以說明現(xiàn)有圖像特效裝置中的水平方向坐標(biāo)計算方法的圖。
圖19是用以說明現(xiàn)有圖像特效裝置中的垂直方向坐標(biāo)計算方法的圖。
圖20是表示現(xiàn)有圖像特效裝置中的法向矢量的圖。 圖21是表示現(xiàn)有圖像特效裝置中的法向矢量的顯示畫面水平方向 分量特性的圖。
標(biāo)記說明
10
11
Xeffect Yeffect100、 600、 800、 800B、 1400、 1600圖像效果特殊裝置
101 直角坐標(biāo)
102 效果半徑r
103 法向矢量N
104 光源方向單位矢量L
105 視點矢量V
106 任意常數(shù)A
108 模式選擇信號
109 照明效果數(shù)據(jù)I
110 法向矢量產(chǎn)生部 111、 111B 照明效果數(shù)據(jù)計算部
112 顯示畫面水平方向(x軸)
113 顯示畫面垂直方向(y軸)
114 視點方向(z軸)
120 上平面部
121 上曲面部
122 下平面部
123 下曲面部
130 上平面的法向矢量N
131 上曲面的法向矢量N
132 下平面的法向矢量N
133 下曲面的法向矢量N 135 眼睛
140 上平面部的照明效果數(shù)據(jù)I
141 上曲面部的照明效果數(shù)據(jù)I
142 照明效果放大數(shù)據(jù)IA
150 下平面部的照明效果數(shù)據(jù)I
151 下曲面部的照明效果數(shù)據(jù)I X201 水平方向坐標(biāo)
R202 效果半徑
15203
204、 204B
205
206
207、 207B
211
212 X213 Z214
215
216
217
余弦值
余弦值計算部
法向矢量視點方向分量
法向矢量水平方向分量
法向矢量計算部
上曲面部
上平面部
顯示畫面水平方向 視點方向 下平面部 下曲面部
下表面法向矢量水平方向分
角度
218
219 Y220 Y222
223
224
225 A231 ez240
250 601
701
702
703
704
705
法向矢量計算部
翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部
垂直方向坐標(biāo)
顯示畫面垂直方向
正弦值
模式選擇信號 選擇器
上表面移動量
視點方向與法向矢量所成的
正弦值計算部
任意常數(shù)A切換控制部
第一乘法器
第一2bit左移位器
第二2bit左移位器
選擇器
第二乘法器706
707
708
1701
1702
1703 1705
1708
1709
具體實施例方式
以下，使用附圖來對本發(fā)明的實施方式中的圖像特效裝置加以說明。
(第一實施方式) 首先，對本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置加以說明。
圖1是表示本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置100的結(jié)構(gòu)的 圖。圖像特效裝置100由法向矢量產(chǎn)生部110與照明效果數(shù)據(jù)計算部
111所構(gòu)成。
使用圖2來對法向矢量產(chǎn)生部110加以說明。輸入直角坐標(biāo)101 與效果半徑r102，其中上述直角坐標(biāo)101表示所輸入的圖像的水平方 向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置，上述效果半徑r102決定翻頁的翻轉(zhuǎn)部 分的效果的大小，根據(jù)連續(xù)的顯示畫面水平方向(x軸)112、或顯示 畫面垂直方向(y軸)113，求出與水平方向坐標(biāo)xll2的位置相對應(yīng)的 各個翻頁面的法向矢量N103。
如圖3所示，以如下的方式來產(chǎn)生上述法向矢量N103:上平面部 120的法向矢量N103為上平面的法向矢量N130二 (0， 0， 1);上曲面
17
減法器 第三乘法器 第四乘法器 輸入圖像 幀存儲器 輸出圖像 連續(xù)的寫地址 圖像特效用讀地址 讀地址運算部121 (圖2中由點表示的部分)的法向矢量N103為上曲面的法向矢 量N131;下平面部122的法向矢量N103為下平面的法向矢量N132二 (0， 0， 1);下曲面部123 (圖2中由斜線表示的部分)的法向矢量 N103為下曲面的法向矢量N133。
再者，在圖l中，XeffectlO是用以產(chǎn)生翻頁效果、球形效果等各 種視頻效果的顯示畫面水平方向數(shù)據(jù)，該顯示畫面水平方向數(shù)據(jù)是由 法向矢量產(chǎn)生部110根據(jù)直角坐標(biāo)101的連續(xù)的顯示畫面水平方向 X112的數(shù)據(jù)而運算出的。
Yeffectll是用以產(chǎn)生翻頁效果、球形效果等各種視頻效果的顯示 畫面垂直方向數(shù)據(jù)，該顯示畫面垂直方向數(shù)據(jù)是由法向矢量產(chǎn)生部110 根據(jù)直角坐標(biāo)101的連續(xù)的顯示畫面垂直方向Y113的數(shù)據(jù)而運算出 的。
這樣，對于圖像特效而言，根據(jù)基于法向矢量產(chǎn)生部110運算出 的XeffectlO、 Yeffectll的讀地址，從幀存儲器中讀出按照連續(xù)的寫地 址依次寫入到幀存儲器中的輸入圖像數(shù)據(jù)，由此，能夠?qū)⒎撔Ч?br> 球形效果等各種視頻效果添加到輸入圖像中。
照明效果數(shù)據(jù)計算部111根據(jù)法向矢量產(chǎn)生部110中產(chǎn)生的法向 矢量N103、由微機等輸入的光源方向單位矢量L104、視點矢量V105、 以及任意常數(shù)A106，產(chǎn)生反射方向矢量R107。
在產(chǎn)生反射方向矢量R107之后，該照明效果數(shù)據(jù)計算部111使用 照明效果數(shù)據(jù)計算式(下述數(shù)學(xué)式2)來計算照明效果數(shù)據(jù)I109。在下 述內(nèi)容中，將對用以計算出照明效果數(shù)據(jù)1109的處理內(nèi)容加以敘述。 此處，視點矢量V105設(shè)為V，光源方向單位矢量L104設(shè)為L，反射 方向矢量R107設(shè)為R，法向矢量N103設(shè)為N，任意常數(shù)A106設(shè)為A。照明效果數(shù)據(jù)1109= (R V) xA= ((2 (N L) N—2L) V) A ……數(shù)學(xué)式2
當(dāng)使用數(shù)學(xué)式1時，即使平面的法向矢量為(0， 0， 1)，照明效 果數(shù)據(jù)I也會有余值，因此，照明效果會被添加到圖2中的正面平面部 120與上平面部121上，從而導(dǎo)致照明效果無銳度。
因此，為了將平面時的照明效果數(shù)據(jù)I設(shè)為零而導(dǎo)入數(shù)學(xué)式2，此 數(shù)學(xué)式2能夠通過在數(shù)學(xué)式1中的L之前插入系數(shù)"2"而實現(xiàn)。由此 來取消平面部的照明效果。再者，由于曲面部的照明效果數(shù)據(jù)I會變?nèi)酰?所以能夠通過添加任意常數(shù)A來調(diào)整照明效果數(shù)據(jù)I的放大率。
就數(shù)學(xué)式2而言，首先，當(dāng)將對應(yīng)于圖3中人的眼睛135的視點 矢量V105設(shè)為(0， 0, 1)，將法向矢量N103設(shè)為(Nx， Ny， Nz)， 將光源方向單位矢量L104設(shè)為(Lx， Ly， Lz)，將任意常數(shù)A106設(shè) 為1來求出照明效果數(shù)據(jù)1109時，視點矢量V105如下所述。再者， Nz、 Lz等z軸方向分量是視點方向(z軸)114的分量。
首先，將數(shù)學(xué)式2中的"2 (N*L)"展開后成為 "2NxLx+2NyLy+2NzLz"，將其設(shè)為"Q"。此時，如果將Q代入到數(shù) 學(xué)式2中，那么反射矢量R- (QN —2L)。當(dāng)求出反射方向矢量R與 視點矢量V105 (0， 0， 1)的內(nèi)積來作為照明效果數(shù)據(jù)1109時，照明 效果數(shù)據(jù)1109成為如下所示的數(shù)學(xué)式3。
照明效果數(shù)據(jù)I109 = R V = R (0, 0， 1) =Q'Nz —2Lz
……數(shù)學(xué)式3
如上所述，使用圖4、圖5來對翻頁效果的每個形狀的照明效果數(shù) 據(jù)1109加以說明。
19就上平面部120以及下平面部122而言，根據(jù)上述上平面的法向 矢量N130、及下平面的法向矢量N132，表示平面的法向矢量N103成 為(0, 0， 1)，數(shù)學(xué)式3中的Q成為2 Lz， Nz為1，從而，照明效 果數(shù)據(jù)I109成為"0"。如圖4中的上平面部的照明效果數(shù)據(jù)I140、及 圖5中的下平面部的照明效果數(shù)據(jù)I150所示，由于照明效果數(shù)據(jù)I109 為0，所以照明效果被取消。
就上曲面部121而言，根據(jù)圖3的法向矢量N131，照明效果數(shù)據(jù) 1109成為如圖4中的上曲面部的照明效果數(shù)據(jù)1141所示的值。此照明 效果數(shù)據(jù)I109大于0，因此，對上面局面部121添加了光照這一照明 效果。將此上面局部的照明效果數(shù)據(jù)1141與任意常數(shù)A106相乘，由 此，產(chǎn)生如圖4中的照明效果放大數(shù)據(jù)IA142所示的照明效果數(shù)據(jù) 1109，從而能夠進一步加強光照這一照明效果。
而且，就下曲面部123而言，根據(jù)圖3的法向矢量N133而獲得圖 5所示的下曲面部的照明效果數(shù)據(jù)I151，作為照明效果數(shù)據(jù)I109。由于 此照明效果數(shù)據(jù)1109小于0，所以對下曲面部123添加了陰影這一照 明效果。而且，可由任意常數(shù)A106來進一步加強陰影這一照明效果。
此外，當(dāng)不希望對翻頁的上平面部120、上曲面部121、下平面部 122、及下曲面部123分別添加照明效果時，可將任意常數(shù)A106設(shè)為 "0 (零)"。
其結(jié)果，可以對應(yīng)于圖2中的翻頁的形狀，不對上平面部120以 及下平面部122添加照明效果，而是對上曲面部121添加光照這一照 明效果，并對下曲面部123添加陰影這一照明效果。
這樣，在該圖像特效裝置100中，只要修改照明效果數(shù)據(jù)計算式 的一部分，使得能夠取消翻頁效果的平面上的照明效果，而僅對曲面 添加照明效果，那么即使不增加大規(guī)模的新的運算電路，也可以實現(xiàn)
20可見性良好的照明效果，且可使裝置小型化。
再者，在本實施方式中，以從右向左翻動頁面的效果為主題進行 了說明，但也可以是朝向任一個方向的翻頁效果，且也可以是翻頁效 果以外的將平面與曲面加以組合而成的特效。
而且，在本實施方式中，將視點矢量V105設(shè)為(0， 0, 1)進行 了說明，但也可以是除此以外的方向。
根據(jù)該本發(fā)明第一實施方式中的圖像特效裝置IOO，在與所輸入的 圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使圖像信息映射到 面上而獲得的影像信號，上述照明效果是在從任意視點觀察時、由來 自光源的光在具有曲面的面上產(chǎn)生的照明效果，上述圖像特效裝置100
的結(jié)構(gòu)是具有法向矢量產(chǎn)生部IIO，其根據(jù)表示面的水平方向坐標(biāo)及
垂直方向坐標(biāo)的位置的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)、及面的形狀，產(chǎn)生表示面的位
置處的法線方向的矢量的法向矢量；照明效果數(shù)據(jù)計算部111，其通過 使用法向矢量、表示光源方向上的單位矢量的光源方向單位矢量、表
示視點方向上的矢量的視點矢量V、及任意值A(chǔ)的數(shù)學(xué)式A (2 (L ，N) N — 2L) V進行的計算，產(chǎn)生朝向視點方向的光的反射率；以及圖像 信息制成部，其根據(jù)圖像及反射率來制成圖像信息，由此，即使當(dāng)并 未預(yù)先確定照明效果的圖案，且效果面的形狀迅速變化時，仍能夠?qū)?現(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。而且，例如在添加到像翻動頁 面這樣的翻頁圖像特效中的照明效果中，可以根據(jù)翻頁形狀來取消針 對上平面以及下平面的照明效果，可僅對曲面添加可見性良好的照明 效果，且可使裝置小型化。
(第二實施方式) 接著，對本發(fā)明第二實施方式中的圖像特效裝置加以說明。
圖6是表示本發(fā)明第二實施方式中的圖像特效裝置600的結(jié)構(gòu)的
21圖。圖像特效裝置600具有法向矢量產(chǎn)生部110、照明效果數(shù)據(jù)計算部
111及任意常數(shù)切換控制部601。任意常數(shù)切換控制部601根據(jù)翻頁面 的形狀來切換任意常數(shù)A106的值，并輸出到照明效果數(shù)據(jù)計算部111 中，上述翻頁面的形狀對應(yīng)于基于直角坐標(biāo)101的圖2中的水平方向 坐標(biāo)xll2的位置。再者，關(guān)于法向矢量產(chǎn)生部IIO與照明效果數(shù)據(jù)計 算部lll，由于與第一實施方式中所說明的結(jié)構(gòu)及功能相同，因此標(biāo)以 相同標(biāo)記并省略說明。
例如，當(dāng)直角坐標(biāo)101對應(yīng)于圖2中的上曲面部121時，如果任 意常數(shù)切換控制部601將任意常數(shù)A106的值設(shè)定成使照明效果數(shù)據(jù) 1109增倍的系數(shù)，那么照明效果數(shù)據(jù)計算部111可任意地調(diào)整光照這 一照明效果，以產(chǎn)生照明效果數(shù)據(jù)I109。
相反，當(dāng)直角坐標(biāo)101對應(yīng)于圖2中的下曲面部123時，如果任 意常數(shù)切換控制部601將任意常數(shù)A106的值設(shè)定成使照明效果數(shù)據(jù) 1109小于0的系數(shù)，那么照明效果數(shù)據(jù)計算部111可任意地調(diào)整陰影 這一照明效果，以產(chǎn)生照明效果數(shù)據(jù)I109。
上述本發(fā)明第二實施方式中的圖像特效裝置600的結(jié)構(gòu)中具有可 改變?nèi)我獬?shù)A的任意常數(shù)切換控制部601，由此，可調(diào)整對翻頁的特 定部分實施的光照、陰影處理所對應(yīng)的照明效果，即使不增加大規(guī)模 的新的計算電路，也可以實現(xiàn)可見性良好的照明效果，并能夠使圖像 特效裝置小型化。
(第三實施方式) 其次，對本發(fā)明第三實施方式中的圖像特效裝置加以說明。
在本發(fā)明第三實施方式中的圖像特效裝置700中，并未圖示整個 裝置的結(jié)構(gòu)框圖，且照明效果數(shù)據(jù)計算部111以外的結(jié)構(gòu)與本發(fā)明第二 實施方式中的圖像特效裝置100或本發(fā)明第一實施方式中的600相同。在本實施方式中，圖像特效裝置700具有照明效果數(shù)據(jù)計算部111B， 以此取代了照明效果數(shù)據(jù)計算部111。照明效果數(shù)據(jù)計算部111B從未 圖示的控制部接收模式選擇信號，并選擇一個照明效果數(shù)據(jù)運算式I， 上述模式選擇信號用以從多個照明效果數(shù)據(jù)I運算式中選擇進行運算 的式子。圖7是表示本發(fā)明第三實施方式中的特效裝置的照明效果數(shù) 據(jù)計算式111B的結(jié)構(gòu)的圖。
照明效果數(shù)據(jù)計算部U1B具有第一乘法器701、第一 lbit左移位 器702、第二 lbit左移位器703、選擇器704、第二乘法器705、減法 器706、第三乘法器707、以及第四乘法器708。
第一乘法器701中，輸入光源方向單位矢量L104及法向矢量 N103，并將運算結(jié)果輸出到第一 lbit左移位器702中。第一lbit左移 位器702中，輸入第一乘法器701的運算結(jié)果，并將運算結(jié)果輸出到 第二乘法器705中。第二 lbit左移位器703中，輸入光源方向單位矢 量L104,并將運算結(jié)果輸出到選擇器704中。
選擇器704中，輸入模式選擇信號108、光源方向單位矢量L104、 及第二 lbit左移位器703的運算結(jié)果，并根據(jù)模式選擇信號108，將結(jié) 果輸出到減法器706中。
第二乘法器705中，輸入第一 lbit左移位器702的運算結(jié)果，并 將運算結(jié)果輸出到減法器706中。減法器706中，輸入選擇器704的 運算結(jié)果及第二乘法器705的運算結(jié)果，并將運算結(jié)果輸出到第三乘 法器707中。第三乘法器707中，輸入減法器706的運算結(jié)果及視點 矢量V105，并將運算結(jié)果輸出到第四乘法器708中。第四乘法器708 中，輸入第三乘法器707的運算結(jié)果及任意常數(shù)A106，并輸出照明效 果數(shù)據(jù)I109。
圖7中，根據(jù)光源方向單位矢量L104是否經(jīng)過第二 lbit左移位器
23703，可以得出兩種照明效果數(shù)據(jù)I運算式，在光源方向單位矢量L104經(jīng)過第二 lbit左移位器703的情況下，照明效果數(shù)據(jù)I運算式與現(xiàn)有數(shù)學(xué)式1以及任意常數(shù)A106-1的情況相同，而當(dāng)光源方向單位矢量L104不經(jīng)過第二 lbit左移位器703時，照明效果數(shù)據(jù)I運算式與本發(fā)明第一實施方式中所說明的數(shù)學(xué)式2相同。
也就是說，在實現(xiàn)現(xiàn)有數(shù)學(xué)式1所示的照明效果數(shù)據(jù)I計算式的結(jié)構(gòu)中，新增第二 lbit左移位器703與選擇器704，由選擇器704根據(jù)模式選擇信號108，來切換數(shù)學(xué)式1所示的現(xiàn)有的照明效果數(shù)據(jù)I計算式、及數(shù)學(xué)式2所示的第一實施方式中所述的圖像特效裝置100的照明效果數(shù)據(jù)I計算式。
而且，在本實施方式中，已使用圖7對用于切換兩個照明效果數(shù)據(jù)I運算式的結(jié)構(gòu)進行了介紹，但運算式并不限于兩個，也可具有能夠?qū)崿F(xiàn)兩個以上的運算式的結(jié)構(gòu)。
上述本發(fā)明第三實施方式中的圖像特效裝置700的結(jié)構(gòu)如下照明效果數(shù)據(jù)計算部111B具有多個所產(chǎn)生的反射率的候選反射率，并從多個候選反射率中產(chǎn)生一個反射率，由此，即使不增加大規(guī)模的新的計算電路，只增加由第二 lbit左移位器703與選擇器704簡單地組合而成的電路，就可以切換多種照明效果數(shù)據(jù)I計算式，除了翻頁效果以外，還可通用地計算出球形效果等其它圖像特效中的照明效果，并可使圖像特效裝置小型化。
(第四實施方式)其次，對翻頁效果中的上表面的照明效果加以說明。
圖8是表示本發(fā)明第四實施方式中的圖像特效裝置800的結(jié)構(gòu)的圖。圖像特效裝置800具有余弦值計算部204及法向矢量計算部207。余弦值計算部204中，輸入水平方向坐標(biāo)201 (x)(圖8中的X201)及效果半徑202 (r)(圖8中的R202),并根據(jù)下式求出余弦值203 (cos9z)。
法向矢量計算部207中，輸入余弦值計算部204的計算結(jié)果即余 弦值203 (cosez)，并輸出法向矢量的水平方向分量206及法向矢量的 視點方向分量205。
這里，當(dāng)將用以實現(xiàn)翻頁效果中的上表面的照明效果的法向矢量 的水平方向分量206設(shè)為n一vector一x，將法向矢量的視點方向分量205 設(shè)為n—vector_z日寸，法向矢量N二 (n—vector—x, 0， n—vector一z)。法向 矢量計算部207輸出與輸入值相同的由余弦值計算部204計算出的余 弦值203 (cos9z)，作為n_vector—z。而且，法向矢量計算部207利用 n一vector—z的計算結(jié)果來計算n—vector一x，作為n—vector—x= 1 — cos6z。
此時，上曲面部211的法向矢量N成為下式。
iV = (l-cos《，0,cos《)=
1-、1-;,0,、1-^ Vr V r
而且，上平面部212的法向矢量N為 N二 (0， 0， 1)，
n—vector_x的特性如圖10所示，在上曲面部211與上平面部212 的連接部分，變化量變得連續(xù)。
這里，圖9是本發(fā)明第四實施方式中的法向矢量的詳細說明圖， 上平面部212及下曲面部211中的粗線箭頭的方向表示法向矢量的方向。而且，圖IO是表示本發(fā)明第四實施方式中的法向矢量的水平方向 分量特性的圖。
其結(jié)果，如圖9這樣的翻頁效果的上平面部212、上曲面部211 的連接部分處的照明效果可以連續(xù)地變化，視覺上能夠獲得自然的照 明效果。
其次，對翻頁效果中的下表面的照明效果加以說明。
圖11是表示本發(fā)明第四實施方式中的第二圖像特效裝置800B的 結(jié)構(gòu)的圖。此圖像特效裝置800B的結(jié)構(gòu)基本上與圖8所示的圖像特效 裝置800相同，但圖像特效裝置800B具有法向矢量計算部207B，以 此取代了法向矢量計算部207。
法向矢量計算部207B以與圖8相同的方式求出n—vector—z。接著， 利用n—vector—z的計算結(jié)果來計算下曲面部216的n—vector—x，作為 n vector x=cos6z—1。
此時，下曲面部216的法向矢量N成為下式。
iV = (cos《_l,0，cos《)=
l-;-l,O,、 1-^
而且，下平面部215的法向矢量N為 N= (0， 0， 1),
n—vector—x的特性如圖13所示，在下曲面部216與下平面部215 的連接部分，變化量變得連續(xù)。
這里，圖12是本發(fā)明第四實施方式中的第二法向矢量詳細說明圖，下平面部215及下曲面部216中的粗線箭頭的方向表示法向矢量的方 向。而且，圖13是表示本發(fā)明第四實施方式中的第二法向矢量的水平 方向分量特性的圖。
其結(jié)果，如圖12這樣的翻頁效果的下平面部215、下曲面部216 的連接部分處的照明效果可以連續(xù)地變化，視覺上能夠獲得自然的照 明效果。
根據(jù)上述本發(fā)明的第四實施方式中的圖像特效裝置800，在與所輸 入的圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使圖像信息映 射到面上而獲得的影像信號，該照明效果是在從任意視點觀察時、由 來自光源的光在具有平面和曲面的面上產(chǎn)生的照明效果，該圖像特效 裝置800的結(jié)構(gòu)是具有余弦值計算部204，其計算表示視點方向上矢 量的視點方向矢量與基于面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置及 面的形狀的面的位置處的法向矢量所成的角度的余弦值；法向矢量計 算部207，其計算下述矢量來作為計算用法向矢量，上述矢量以余弦值 為視點方向的分量，并以角度的(l一余弦值)或(-l+余弦值)為水平 方向坐標(biāo)的分量；以及照明效果計算部，其根據(jù)計算用法向矢量來計 算照明效果，由此，例如根據(jù)視點方向分量的計算結(jié)果，求出翻頁的 平面部與曲面部的連接部分的法向矢量N中的水平方向分量的變化量， 從而即使不增加大規(guī)模的新的計算電路，仍可以使上述變化量連續(xù)， 因此可實現(xiàn)自然的照明效果，同時可使裝置小型化。
再者，在本實施方式中，對于水平方向上的翻頁效果進行了說明， 但也可以是向除此以外的方向進行翻頁，此時，可以與水平方向分量 同樣的方式來考慮法向矢量的垂直方向分量。
而且，在本實施方式中，圍繞翻頁效果進行了說明，但也可以是 連接平面與曲面、或曲面與曲面的圖像特效。(第五實施方式)
接著，對本發(fā)明第五實施方式中的圖像特效裝置1400加以說明。
圖14是表示本發(fā)明第五實施方式中的圖像特效裝置1400的結(jié)構(gòu) 的圖。圖像特效裝置1400具有余弦值計算部204、法向矢量計算部218、 及翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部219。再者，翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部219 是法向矢量計算部的一部分的實例。
余弦值計算部204與第四實施方式中所說明的相同。法向矢量計 算部218具有與第四實施方式中的法向矢量計算部207或法向矢量計 算部207B相同的功能。
為了計算出照明處理用法向矢量，翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部219 使用由余弦值計算部204計算出的余弦值203 (cos6z)、表示上表面及 下表面的位置變化量的上表面移動量231 (a)(圖14中的A31)、及垂 直方向坐標(biāo)220 (y)(圖14中的Y20)，執(zhí)行用以求出Yeffect的計算。 用以計算出Yeffect的計算、也就是由翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部219進 行的計算，是針對下平面部215、下曲面部216、上曲面部211、及上 平面部212且如下式所示進行的。圖15是用以說明本發(fā)明第五實施方 式中的翻頁效果垂直方向坐標(biāo)計算方法的圖。
(下平面部215) Yeffect=y
(下曲面部216) Yeffect = y—a{l—cosez}
(上曲面部211) Yeffect = y — a{l+cos0z}
(上平面部212) Yeffect=y—2a
根據(jù)上述本發(fā)明第五實施方式中的圖像特效裝置1400，當(dāng)形狀為具有上表面及下表面的翻頁形狀時，所述翻頁垂直方向坐標(biāo)計算部219
根據(jù)由余弦值計算部204計算出的余弦值、垂直方向坐標(biāo)的位置、以
及基于上表面及下表面的垂直方向上的位置變化量的上表面移動量， 計算出計算用法向矢量的垂直方向坐標(biāo)的分量，由此，將已計算出的
用于法向矢量計算的cosez，用于翻頁的垂直坐標(biāo)方向的計算，從而， 例如在從右向左翻頁的形狀變化中，上表面不與下表面重疊，即使不 增加大規(guī)模的新的計算電路，仍可獲得自然的翻頁效果，同時可使裝 置小型化。
再者，在本實施方式中，利用從右向左翻頁的效果進行了說明， 但除此以外，也可以是從左向右、從上向下、從下向上的方向。
(第六實施方式)
接著，對本發(fā)明第六實施方式中的圖像特效裝置1600加以說明。
圖16是表示本發(fā)明第六實施方式中的圖像特效裝置1600的結(jié)構(gòu) 的圖。圖像特效裝置1600具有正弦值計算部250、余弦值計算部204B、 法向矢量計算部218、及選擇器225。再者，選擇器225是選擇部的實 例。
正弦值計算部250中，輸入水平方向坐標(biāo)201 (x)(圖16中的 X201)及效果半徑202(r)(圖16中的R202)，計算正弦值223 (sinez) =x/r。余弦值計算部204B中，輸入正弦值223 (sin6z)，進行下式的 余弦值計算，并輸出余弦值203 (cosOz)。
〖式6]<formula>formula see original document page 29</formula>
法向矢量計算部218與第五實施方式中所說明的相同。選擇器225中，輸入由正弦值計算部250計算出的正弦值223 (sinez) =x/r、及由法向矢量計算部218計算出的計算結(jié)果，根據(jù)模 式切換信號224來選擇任一個值，并輸出此值作為法向矢量水平方向 分量206即n_vector—x。通過選擇器225可切換從右向左的翻頁效果用 的法向矢量的水平方向分量、及球形效果用的法向矢量的水平方向分 量，并可輸出作為法向矢量水平方向分量206。
上述本發(fā)明第六實施方式中的圖像特效裝置1600的結(jié)構(gòu)中具有 正弦值計算部250，其計算視點方向矢量與法向矢量所成的角度的正弦 值；以及選擇器225,其選擇由正弦值計算部250計算出的正弦值、及 由法向矢量計算部218計算出的角度的(l一余弦值)、(-l+余弦值)中 的任一個，作為在由照明效果計算部進行的照明效果的計算中使用的 計算用法向矢量的水平方向坐標(biāo)的分量，由此，可切換法向矢量的水 平方向分量并進行輸出，從而在不增加大規(guī)模的新的計算電路的狀態(tài) 下，還可計算出除了翻頁效果以外，球形效果用的通用的照明效果， 且可使裝置小型化。
再者，在本實施方式中，利用對從右向左的翻頁效果、與球形效 果的照明效果進行切換的情況進行了說明，但也可以是從翻頁效果以 外的連接平面與曲面、或曲面與曲面的圖像特效，向其它圖像特效切 換。
以上，已參照詳細或特定的實施方式，對本發(fā)明進行了說明，但 本領(lǐng)域技術(shù)人員明白可以在不脫離本發(fā)明的精神與范圍的前提下進 行各種變更及修正。
本申請基于2006年6月28日申請的日本專利申請 No.2006-178445 、及2006年8月1日申請的日本專利申請 No.2006-210103，將其內(nèi)容并入本申請作為參考。
30工業(yè)利用可能性
本發(fā)明作為可利用已小型化的結(jié)構(gòu)來實時地處理各種圖像特效的照明效果的圖像特效裝置等而廣泛地應(yīng)用在例如對影像、圖像進行制作、編輯等的各領(lǐng)域中。而且，本發(fā)明有效地用作可利用已小型化的結(jié)構(gòu)來實時地處理各種圖像特效的照明效果，并可廣泛地應(yīng)用在對影像、圖像進行制作、編輯等的各領(lǐng)域中的圖像特效裝置。
權(quán)利要求
1. 一種圖像特效裝置，其在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上而獲得的影像信號，所述照明效果是在從任意視點觀察時，由來自光源的光在具有曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效裝置具有法向矢量產(chǎn)生部，其根據(jù)表示所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置的直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)及所述面的形狀，產(chǎn)生表示所述面的位置處的法線方向的矢量的法向矢量；照明效果產(chǎn)生部，其通過按照使用了所述法向矢量、表示所述光源方向上的單位矢量的光源方向單位矢量、表示所述視點方向上的矢量的視點矢量V、及任意值A(chǔ)的數(shù)學(xué)式A(2(L·N)N—2L)·V進行的計算，產(chǎn)生朝向所述視點方向的所述光的反射率；以及圖像信息制成部，其根據(jù)所述圖像及所述反射率來制成所述圖像信息。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖像特效裝置，其具有能夠改變所述任意值A(chǔ)的任意值變更部。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像特效裝置，其中， 所述照明效果產(chǎn)生部具有多個所產(chǎn)生的所述反射率的候選反射率，并從所述多個候選反射率中產(chǎn)生一個反射率。
4. 一種圖像特效裝置，其在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添 加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上而獲得的影像信 號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光源的光在具有平 面和曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效裝置具有-余弦值計算部，其計算表示所述視點方向上矢量的視點方向矢量 與基于所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置及所述面的形狀 的所述面的位置處的法向矢量所成的角度的余弦值；法向矢量計算部，其計算出下述矢量來作為計算用法向矢量，所 述矢量以所述余弦值為視點方向的分量，并以所述角度的(l一余弦值) 或(-l+余弦值)為所述水平方向坐標(biāo)的分量；以及照明效果計算部，其根據(jù)所述計算用法向矢量來計算出所述照明 效果。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像特效裝置，其中，當(dāng)所述形狀為具有上表面及下表面的翻頁形狀時， 所述法向矢量計算部根據(jù)由所述余弦值計算部計算出的余弦值、 所述垂直方向坐標(biāo)的位置、以及基于所述上表面及下表面的所述垂直 方向上的位置變化量的上表面移動量，計算出所述計算用法向矢量的 所述垂直方向坐標(biāo)的分量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像特效裝置，其具有正弦值計算部，其計算所述視點方向矢量與所述法向矢量所成的角度的正弦值；以及選擇部，其選擇由所述正弦值計算部計算出的正弦值、及由所述 法向矢量計算部計算出的所述角度的(l一余弦值)、(-l+余弦值)中的 任一個，作為由所述照明效果計算部進行的照明效果計算中使用的所 述計算用法向矢量的所述水平方向坐標(biāo)的分量。
7. —種圖像特效方法，其在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添 加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上而獲得的影像信 號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光源的光在具有曲 面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效方法具有根據(jù)表示所述面的水平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置的直角坐 標(biāo)數(shù)據(jù)、及所述面的形狀，產(chǎn)生表示所述面的位置處的法線方向的矢 量的法向矢量的步驟；通過按照使用了所述法向矢量、表示所述光源方向上的單位矢量 的光源方向單位矢量、表示所述視點方向上的矢量的視點矢量V、及任意值A(chǔ)的數(shù)學(xué)式A (2 (L N) N — 2L) V進行計算，產(chǎn)生朝向所 述視點方向的所述光的反射率的步驟；以及根據(jù)所述圖像及所述反射率來制成所述圖像信息的步驟。
8. —種圖像特效方法，其在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添 加照明效果，并輸出通過使所述圖像信息映射到面上而獲得的影像信 號，所述照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光源的光在具有平 面和曲面的所述面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效方法具有計算表示所述視點方向上矢量的視點方向矢量與基于所述面的水 平方向坐標(biāo)及垂直方向坐標(biāo)的位置及所述面的形狀的所述面的位置處 的法向矢量所成的角度的余弦值的步驟；計算下述矢量來作為計算用法向矢量的步驟，所述矢量以所述余 弦值為視點方向的分量，并以所述角度的(l一余弦值)或(-l+余弦值) 為所述水平方向坐標(biāo)的分量；以及根據(jù)所述計算用法向矢量來計算所述照明效果的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像特效裝置，即使當(dāng)并未預(yù)先確定照明效果的圖案、且效果面的形狀快速變化時，仍能夠?qū)崿F(xiàn)與各種圖像特效相對應(yīng)的照明效果。圖像特效裝置(100)在與所輸入的圖像相關(guān)的圖像信息中添加照明效果，并輸出通過使圖像信息映射到面上而獲得的影像信號，該照明效果是在從任意視點觀察時、由來自光源的光在具有曲面的面上產(chǎn)生的照明效果，所述圖像特效裝置(100)具有法向矢量產(chǎn)生部(110)，根據(jù)直角坐標(biāo)數(shù)據(jù)及面的形狀來產(chǎn)生面的位置處的法向矢量，并且，按照使用了法向矢量、光源方向單位矢量、視點矢量(V)、及任意值(A)的數(shù)學(xué)式A(2(L·N)N-2L)·V進行計算，由此產(chǎn)生朝向視點方向的光的反射率，并根據(jù)圖像及反射率來制成圖像信息。
文檔編號G06T15/80GK101479771SQ20078002371
公開日2009年7月8日 申請日期2007年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月28日
發(fā)明者坪田一廣, 泉弘幸 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社