JP2005173473A - マルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 三次元表示制御部から三次元表示処理部への転送量を削減したマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置を得る。
【解決手段】 三次元描画情報１０１を格納するキャッシュ領域１０４と、取得した三次元描画情報１０１がキャッシュ領域１０４に格納されている場合は格納先情報を取得し、格納されていない場合は複製をキャッシュ領域１０４に格納するキャッシュ処理部１０３と、受信した三次元描画情報１０１を格納するキャッシュ領域１０７ａ〜ｃと、受信した情報が三次元描画情報である場合はその複製をキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに格納し、格納先情報である場合は三次元描画情報を取り出すキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃと、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃが受信した三次元描画情報に基づいて三次元画像を生成し、接続されるディスプレイ１０９ａ〜ｃに表示させる三次元画像生成部１０８ａ〜ｃとを備える。
【選択図】 図１

Description

この発明は、複数のディスプレイを組み合わせて高解像度の大画面表示環境を提供するマルチディスプレイ表示装置における三次元グラフィックス表示に関するものである。

従来から、複数のディスプレイを組み合わせて１つの大画面として取り扱うことが可能な表示装置が提供されている。このような表示装置を用いて、組み合わせた画面数分の解像度を持つ高解像度の表示を行うためには、あらかじめ高解像度の画像または映像を計算機で保持し、これらを画面解像度にあわせて分割して表示させる必要がある。

一方、三次元グラフィックスを画面表示する場合でも、三次元グラフィックス処理後の高解像表示画像を生成し、画面解像度にあわせて分割して画面表示させることができる。しかし、一つの計算機で三次元グラフィックス表示の画像生成処理を行う場合は、通常、画像解像度を上げるほど処理負荷が高くなるため、この方法では大画面になるほど対話的に三次元グラフィックスを表示させることが困難となる。

そこで、複数の計算機を利用し、各ディスプレイに対応する計算機によって、それぞれの画面解像度にあわせて表示画像を生成する方式が提案されている。この方式では、大画面を構成している各ディスプレイの解像度は変わらず、また各計算機の処理負荷も変わらないので、全体の処理性能を低下されることなく三次元グラフィックスを表示することができる。

例えば、特許文献１に記載の発明には、複数のディスプレイおよび複数の三次元表示処理部を備え、各三次元表示処理部に対して三次元描画情報を同報通信するマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置が開示されている。各三次元表示処理部は、三次元表示制御部から送られてきた三次元描画情報を保持し、表示領域に対応する表示画像の生成および表示を行う。三次元表示処理部はそれぞれ、カリング処理手段、三次元画像生成手段を備える。

ここで、三次元描画情報とは三次元グラフィックスアプリケーションから発行される情報であり、描画すべき物体（モデル）の形状、色、およびその他の属性、周囲の環境等、描画シーンに関するさまざまな情報を含むものである。

三次元描画情報が三次元表示制御部に供給されると、三次元表示制御部は複数の三次元表示処理部に対して同報通信により三次元描画情報を送信する。続いて、各三次元表示処理部は、カリング処理手段によってどのモデルが表示領域に入るかを判定し、表示すべきモデルを限定する。続いて、三次元画像生成手段によって各三次元表示処理部の表示領域に含まれるモデルから表示画像を生成して、接続されるディスプレイに表示する。

ここで、表示領域とは、視点位置・視界・投影面に基づいて設定された三次元空間上の領域であり、表示領域内に存在するモデルは投影面に投影されて表示画像として生成される。この生成された表示画像は、視点位置から投影面を通して三次元空間を見た画像となる。表示領域、投影面は三次元表示処理部ごとに設定されるものである。

各三次元表示処理部は同一の構成であるが、各々が異なる表示領域を保持している。したがって、各三次元表示処理部は各々が保持する表示領域に含まれるモデルに対して表示画像の生成を行なう。最後に、三次元表示処理部で生成された画像は、三次元表示処理部に接続されるディスプレイ上に表示される。

特開２００１−３３８３１０号公報

従来のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置は上記のように構成され、三次元表示制御部が三次元描画情報を各三次元表示処理部に対して転送する。マルチディスプレイによる高解像度環境では、単一ディスプレイ環境に比べて多くのモデルを表示することが要求されるため、三次元表示制御部は多数のモデルに関する三次元描画情報を三次元表示処理部に転送する必要がある。三次元表示処理部は、表示領域に含まれるモデルを保持しておくことができるが、静的なモデルしか保持することができず、モデルの構成が変化すると、そのたびに再度モデルを転送しなおさなければならない。このとき、三次元グラフィックス表示処理における情報転送処理の負荷が高くなるため、表示効率が低下するという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、大量の情報の転送が要求されるマルチディスプレイ三次元グラフィックス装置において、三次元表示制御部から三次元表示処理部への転送量を削減したマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置を得ることを目的とする。

この発明に係るマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置は、三次元表示制御手段が、三次元描画情報を格納する制御用キャッシュ領域と、制御用キャッシュ領域を探索して、取得した三次元描画情報が格納されているか否かを判定し、格納されている場合は格納先情報を取得して前記三次元表示処理手段に送信し、格納されていない場合は取得した三次元描画情報の複製を前記制御用キャッシュ領域に格納すると共に三次元表示処理手段に送信する制御用キャッシュ処理手段とを備え、各三次元表示処理手段が、三次元表示制御手段から受信した三次元描画情報を格納する表示用キャッシュ領域と、三次元表示制御手段から受信した情報が三次元描画情報であるか格納先情報であるかを判定し、三次元描画情報である場合はその複製を前記表示用キャッシュ領域に格納し、格納先情報である場合は当該格納先情報に対応する場所から三次元描画情報を取り出す表示用キャッシュ処理手段と、表示用キャッシュ処理手段が受信または取り出した三次元描画情報に基づいて、当該三次元表示処理手段の表示領域に対応する三次元画像を生成し、表示ユニットに表示させる三次元画像生成手段とを備えたものである。

この発明によれば、三次元表示制御手段と三次元表示処理手段との間の転送量を削減したグラフィックス表示を実現できるという効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置のブロック図である。図に示すように、マルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置は、三次元表示制御部（三次元表示制御手段）１０２、三次元表示処理部（三次元表示処理手段）１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃを備える。各三次元表示処理部には、それぞれディスプレイ１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃが接続される。

マルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置は、三次元グラフィックスアプリケーションから表示すべきモデルに関する三次元描画情報１０１を取得する。三次元描画情報１０１とは、描画すべきモデルの形状、色、およびその他の属性、周囲の環境等、描画シーンに関するさまざまな情報を含むものである。三次元グラフィックスにおけるモデルの定義方法としては、モデルの表面を複数の平面の組み合わせで定義するサーフェスモデルという方法が一般的に使用されている。このサーフェスモデルはプリミティブと呼ばれる基本図形の組み合わせによって構成される。さらに、このプリミティブはポリゴンとよばれる多角形パッチから構成される。

図２（ａ）〜（ｅ）はサーフェスモデルについて説明する図である。図２（ａ）に示す家型モデル２０１は、図２（ｂ）に示すように２つのプリミティブ２０２，２０３から構成される。また、図２（ｃ）に示すように、プリミティブ２０２は５つのポリゴン２０４，２０５，２０６，２０７，２０８から構成される。これらのポリゴンを構成する頂点の三次元座標や法線ベクトル、頂点における色などの属性情報は頂点データとよばれ、三次元描画情報１０１は、これらの頂点データおよび頂点データ間の関係を示すポリゴンデータを含む。また、三次元描画情報１０１はその他の光源情報、テクスチャ情報、視点に関する配置情報など、シーン描画に関するさまざまな情報を含む。

ところで、三次元グラフィックスでは、同一シーンフレーム内および連続するシーンフレーム間において、同一の三次元描画情報が発行されることがある。同一シーンフレーム内では、例えば図２（ｃ）のポリゴン２０４，２０５，２０６，２０７は、図２（ｄ）に示すようにそれぞれ複数の頂点２０４１，２０４２，２０４３、頂点２０５１，２０５２，２０５３、頂点２０６１，２０６２，２０６３、頂点２０７１，２０７２，２０７３から構成されているが、２０４１，２０５１，２０６１，２０７１は同一の頂点である。したがって、家型モデル２０１を描画する際には、三次元描画情報１０１として同一の頂点データが繰り返し発行されることになる。同様に、他の頂点に関しても重複する情報が発行されることになる。

一方、連続するシーンフレーム間では、例えばモデル全体を保持して再利用することができない場合に同一の三次元描画情報が繰り返し発行されることがある。例えば、ＣＡＤなどの設計用グラフィックスアプリケーションでは、連続するシーンフレーム間で表示するモデルを変更するときはそのモデルの局所的な頂点データのみに修正を加えればよいため、大部分の頂点は変更する必要がない。しかしながら、モデルとしては修正されたことになるため、モデル全体を更新しなければならず、三次元表示処理部がモデルデータを保持して次のシーンで再利用するということはできない。

例えば、図２（ｅ）に示す家型モデル２０９は、図２（ａ）の家型モデル２０１の１つの頂点のみを変更したものである。このように局所的な修正のみを加えて次のシーン、すなわち家型モデル２０１から家型モデル２０９を描画するには、家型モデル２０９を構成する全ての頂点データを三次元表示処理部に送信しなおさなければならない。よって、重複した情報を送信していることになる。従来の三次元グラフィックス表示にはこのような特徴がある。そこで、本発明では以下のように重複した情報の送信を防ぐようにする。

図１の三次元表示制御部１０２は、キャッシュ処理部（キャッシュ処理手段）１０３、キャッシュ領域（制御用キャッシュ領域）１０４、同報通信処理部（同報通信処理手段）５０１を備える。三次元表示制御部１０２は、三次元グラフィックスアプリケーションから三次元描画情報１０１を受信し、キャッシュ処理部１０３に通知する。キャッシュ処理部１０３は、取得した三次元描画情報１０１を保持すべきか否かを判定し、保持すべきと判定した場合はキャッシュ領域１０４に蓄積すると共に、必要な情報を同報通信処理部５０１に通知する。キャッシュ領域１０４は、キャッシュ処理部１０３から通知される三次元描画情報１０１を蓄積する。同報通信処理部５０１はキャッシュ処理部１０３から取得した情報を三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに同報通信する。

三次元表示処理部１０５ａ〜ｃは、三次元表示制御部１０２の同報通信処理部５０１から同報通信により送信される情報を受信し、表示画像の生成および表示を行う。各三次元表示処理部１０５ａ〜ｃは、それぞれキャッシュ処理部１０６ａ，１０６ｂ，１０６ｃ、キャッシュ領域（表示用キャッシュ領域）１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃ、三次元画像生成部（三次元画像生成手段）１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃを備える。

キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、それぞれ同報通信処理部５０１から受信した情報の蓄積またはキャッシュ領域１０７ａ〜ｃからの情報の取り出しを行うと共に、必要な情報を三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに送信する。キャッシュ領域１０７ａ〜ｃは、それぞれキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃから通知される三次元描画情報１０１を蓄積する。また、三次元画像生成部１０８ａ〜ｃは、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃから取得する三次元描画情報１０１に基づいて、表示すべき領域の表示画像を生成し、ディスプレイ１０９ａ〜ｃに供給する。ディスプレイ１０９ａ〜ｃは、取得した表示画像を表示する。

次に動作について説明する。
三次元グラフィックスアプリケーションから三次元描画情報１０１が発行されると、三次元表示制御部１０２は三次元描画情報１０１を取得する。図３は三次元表示制御部１０２の動作を示すフローチャートである。この図を参照して三次元表示制御部１０２の動作について説明する。三次元表示制御部１０２は、キャッシュ処理部１０３において、取得した三次元描画情報１０１と同一の情報がキャッシュ領域１０４内に格納されているか否かを判定する（ステップＳＴ３０１）。

キャッシュ処理部１０３は、同一の情報がすでに格納されていると判定すると、キャッシュ領域１０４から該当する三次元描画情報１０１の格納先情報を取得し（ステップＳＴ３０２）、この格納先情報を送信情報として同報通信処理部５０１に通知する（ステップＳＴ３０３）。一方、ステップＳＴ３０１において、キャッシュ処理部１０３は同一の情報が格納されていないと判定すると、取得した三次元描画情報１０１を複製してキャッシュ領域１０４に格納する（ステップＳＴ３０４）と共に、三次元描画情報１０１を送信情報として同報通信処理部５０１に通知する（ステップＳＴ３０５）。同報通信処理部５０１は取得した格納先情報または三次元描画情報１０１を、三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに対して同報通信により送信する。

図４はキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃの動作を示すフローチャートである。三次元表示処理部１０５ａ〜ｃはそれぞれ同報通信処理部５０１から情報を受け取ると、受信した情報が三次元描画情報１０１であるか格納先情報であるかをキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃにおいて判定する（ステップＳＴ４０１）。

受信情報が格納先情報である場合、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃはその格納先に存在する三次元描画情報をキャッシュ領域１０７ａ〜ｃから取り出す（ステップＳＴ４０２）。一方、受信情報が三次元描画情報１０１である場合、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは三次元描画情報の複製をキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに蓄積する（ステップＳＴ４０３）。キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは取り出した、または蓄積した三次元描画情報を三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。三次元画像生成部１０８ａ〜ｃは、取得した三次元描画情報から、ディスプレイ１０９ａ〜ｃに表示すべき領域の表示画像を生成する。三次元画像生成部１０８ａ〜ｃは生成した表示画像をディスプレイ１０９ａ〜ｃに供給し、ディスプレイ１０９ａ〜ｃは取得した表示画像を表示する。

以上のように、この実施の形態１によれば、三次元表示制御部１０２がキャッシュ領域１０４を、三次元表示処理部１０５ａ〜ｃがそれぞれキャッシュ領域１０７ａ〜ｃを備え、三次元表示制御部１０２が同報通信により全ての情報を全ての三次元表示処理部に送信するため、キャッシュ領域１０４およびキャッシュ領域１０７ａ〜ｃが同一の情報を保持することができる。このため、キャッシュ処理部１０３はキャッシュ領域１０４にすでに格納済みの三次元描画情報１０１が送信されたと判断した場合は、格納先情報のみを三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに送信すればよいため、送信情報量が削減できる効果が得られる。

また、三次元表示制御部１０２は同報通信により全ての情報を全ての三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに送信するため、キャッシュ処理部１０３は三次元表示処理部によって送信情報を振り分ける必要がない。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置のブロック図である。図において、図１と共通する構成要素には同一符号を付し、その説明を省略する。この実施の形態２では、三次元表示制御部１０２は、カリング処理部（カリング処理手段）６０１、キャッシュ処理部１０３、キャッシュ領域１０４ａ〜ｃを備える。カリング処理部６０１は、受け取った三次元描画情報１０１が、ディスプレイ１０９ａ〜ｃのいずれの表示領域に含まれるかを判定し、そのディスプレイの情報と三次元描画情報１０１とをキャッシュ処理部１０３に通知する。三次元表示処理部１０５ａ〜ｃは、実施の形態１と同様に、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃ、キャッシュ領域１０７ａ〜ｃ、三次元画像生成部１０８ａ〜ｃを備える。三次元表示処理部１０５ａ〜ｃはそれぞれ三次元表示制御部１０２から１対１通信により情報を受け取り、表示画像を生成する。

次に動作について説明する。
三次元グラフィックスアプリケーションから三次元描画情報１０１が発行されると、三次元表示制御部１０２は三次元描画情報１０１を受け取り、カリング処理部６０１に通知する。カリング処理部６０１は、受け取った三次元描画情報１０１が、ディスプレイ１０９ａ〜ｃのいずれのディスプレイの表示領域に含まれるかを判定し、そのディスプレイの情報と三次元描画情報１０１とをキャッシュ処理部１０３に通知する。キャッシュ処理部１０３は、取得した情報に基づいてキャッシュ領域１０４ａ〜ｃのいずれに蓄積すべきかを判定し、判定に応じて対応するキャッシュ領域に蓄積する。続いて、キャッシュ処理部１０３は、三次元描画情報１０１が含まれるディスプレイに対応する三次元表示処理部１０５ａ、１０５ｂまたは１０５ｃに三次元描画情報１０１または格納先情報を送信する。

三次元表示処理部１０５ａ〜ｃは受信情報をキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃで取得する。キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは取得した情報が三次元描画情報か格納先情報かを判定する。格納先情報である場合、その情報に基づいてキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃはそれぞれキャッシュ領域１０７ａ〜ｃから三次元描画情報を取り出す。一方、受信情報が三次元描画情報１０１である場合、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは三次元描画情報の複製をキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに蓄積する。キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは取り出した、または蓄積した三次元描画情報を三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。三次元画像生成部１０８ａ〜ｃは、取得した三次元描画情報からディスプレイ１０９ａ〜ｃに表示すべき領域の表示画像を生成し、生成した表示画像をディスプレイ１０９ａ〜ｃに供給する。ディスプレイ１０９ａ〜ｃは取得した表示画像を表示する。

例えば、三次元表示制御部１０２において、カリング処理部６０１が、取得した三次元描画情報１０１はディスプレイ１０９ａと１０９ｂの表示画像を生成するのに必要であると判定すると、キャッシュ処理部１０３は、キャッシュ領域１０４ａおよび１０４ｂに三次元描画情報１０１と同一の情報がすでに格納されているかを判定する。例えばキャッシュ領域１０４ａには同一の情報が格納されていると判定すると、キャッシュ処理部１０３はキャッシュ領域１０４ａから該当する三次元描画情報１０１の格納先情報を取得し、送信情報として三次元表示処理部１０５ａに送信する。

一方、キャッシュ処理部１０３はキャッシュ領域１０４ｂには三次元描画情報１０１と同一の情報が格納されていないと判断すると、三次元描画情報１０１の複製をキャッシュ領域１０４ｂに格納すると共に、三次元描画情報１０１を送信情報として三次元表示処理部１０５ｂに送信する。なお、カリング処理部６０１によって三次元描画情報１０１が必要ないと判定されたディスプレイ１０９ｃ用の表示画像を生成する三次元表示処理部１０５ｃに対しては、何も送信されない。

三次元表示処理部１０５ａは三次元表示制御部１０２から情報を受け取ると、受信した情報が三次元描画情報１０１であるか格納先情報であるかをキャッシュ処理部１０６ａにおいて判定する。キャッシュ処理部１０６ａは受信情報が格納先情報であると判定すると、キャッシュ領域１０７ａから格納先情報に対応する三次元描画情報を取り出す。また、三次元表示処理部１０５ｂはキャッシュ処理部１０６ｂにおいて受信情報が三次元描画情報１０１であると判定すると、キャッシュ処理部１０６ｂは三次元描画情報１０１の複製をキャッシュ領域１０７ｂに蓄積する。キャッシュ処理部１０６ａ，ｂは取り出した、または蓄積した三次元描画情報をそれぞれ三次元画像生成部１０８ａ，ｂに供給する。三次元画像生成部１０８ａ，ｂは、取得した三次元描画情報から、ディスプレイ１０９ａ，ｂに表示すべき領域の表示画像を生成する。三次元画像生成部１０８ａ，ｂは生成した表示画像をディスプレイ１０９ａ，ｂに供給し、ディスプレイ１０９ａ，ｂは取得した表示画像を表示する。

以上のように、この実施の形態２によれば、三次元表示制御部１０２が、取得した三次元描画情報１０１がいずれのディスプレイの表示領域に含まれるかを判定するカリング処理部１０３と、各ディスプレイに対応する三次元描画情報１０１を格納するキャッシュ領域１０４ａ〜ｃを備え、表示するディスプレイに対応する三次元表示処理部のみに三次元描画情報１０１を送信するようにしたので、各表示領域に対応する最小量の情報を１対１通信により送信すればよく、送信をさらに削減できる効果が得られる。

実施の形態３．
上記実施の形態１で述べたように、三次元グラフィックスの表示では、連続するグラフィックスシーン内で同一の三次元描画情報が繰り返し使用される可能性が高いという性質がある。特に重複して使用されるのは、モデルの形状、色を決定する頂点データに関する三次元描画情報である。そこで、この実施の形態３では図１および図５に示した構成のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置を用いて、キャッシュ対象を頂点データに限定して効果的なキャッシュを行う方法を示す。

図６はこの実施の形態３に係るキャッシュ処理部１０３の動作を示すフローチャートである。図に示すように、キャッシュ処理部１０３は、三次元グラフィックスアプリケーションから発行された三次元描画情報が頂点データであるか否かを判定する（ステップＳＴ７０１）。頂点データでない場合は、そのまま三次元描画情報を送信情報とする（ステップＳＴ７０２）。一方、頂点データである場合は、キャッシュ処理部１０３はさらに、三次元描画情報１０１と同一の情報がキャッシュ領域１０４内に格納されているか否かを判定する（ステップＳＴ７０３）。格納されている場合は、格納先情報を取得し（ステップＳＴ７０４）、格納先情報を送信情報とする（ステップＳＴ７０５）。格納されていない場合は、頂点データである三次元描画情報の複製をキャッシュ領域１０４に格納し（ステップＳＴ７０６）、この三次元描画情報（頂点データ）を送信情報とする（ステップＳＴ７０７）。キャッシュ処理部１０３は、実施の形態１のように同報通信処理部５０１によって送信情報を三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに同報通信してもよいし、実施の形態２のようにディスプレイ１０９ａ〜ｃの表示領域に対応する三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに送信してもよい。

図７はこの実施の形態３によるキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃの動作を示すフローチャートである。図に示すように、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、三次元表示制御部１０２から送信情報を受信すると、受信した情報が格納先情報であるか否かを判定する（ステップＳＴ８０１）。格納先情報である場合、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃはそれぞれキャッシュ領域１０７ａ〜ｃから格納先情報に対応する三次元描画情報（頂点データ）を取り出す（ステップＳＴ８０３）。一方、格納先情報でない場合は、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、取得した情報が頂点データであるか否かを判定し（ステップＳＴ８０２）、頂点データである場合はキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに三次元描画情報（頂点データ）の複製を格納する（ステップＳＴ８０４）キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、取り出した、または蓄積した三次元描画情報を三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。なお、受信情報が格納先情報でなく頂点データでない三次元描画情報である場合は、そのまま三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに三次元描画情報を供給する。以降の動作は実施の形態１，２で説明した動作と同様である。

以上のように、この実施の形態３によれば、重複して更新されることの多い頂点データのみをキャッシュ領域１０４が格納するようにしたので、重複して更新されることの少ないモデルを構成する以外の情報、例えば光源などに関する情報はキャッシュしないため、キャッシュ領域を節約した効率のよいキャッシュが実現できる効果が得られる。

実施の形態４．
上記実施の形態３では、モデルを構成する最小単位である頂点データの単位でキャッシュを行うようにしていた。これに対してこの実施の形態４では、図２（ｂ）の２０２，２０３で示したような、各モデルを構成する基本図形であるプリミティブ単位でキャッシュを行うようにする。プリミティブデータは、プリミティブに含まれる一連の頂点データおよび頂点データ間の関係を示すポリゴンデータを含む。

図８はこの実施の形態４に係るキャッシュ処理部１０３の動作を示すフローチャートである。図に示すように、キャッシュ処理部１０３は三次元グラフィックスアプリケーションから発行された三次元描画情報が、プリミティブデータであるか否かを判定する（ステップＳＴ９０１）。プリミティブデータでない場合は、そのまま三次元描画情報を送信情報とする（ステップＳＴ９０２）。一方、プリミティブデータである場合は、キャッシュ処理部１０３はさらに、三次元描画情報１０１と同一の情報がキャッシュ領域１０４内に格納されているか否かを判定する（ステップＳＴ９０３）。格納されている場合は、格納先情報を取得し（ステップＳＴ９０４）、格納先情報を送信情報とする（ステップＳＴ９０５）。格納されていない場合は、プリミティブデータである三次元描画情報の複製をキャッシュ領域１０４に格納し（ステップＳＴ９０６）、この三次元描画情報（プリミティブデータ）を送信情報とする（ステップＳＴ９０７）。キャッシュ処理部１０３は、実施の形態１のように同報通信処理部５０１によって送信情報を三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに同報通信してもよいし、実施の形態２のようにディスプレイ１０９ａ〜ｃの表示領域に対応する三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに送信してもよい。

図９はこの実施の形態４によるキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃの動作を示すフローチャートである。図に示すように、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、三次元表示制御部１０２から送信情報を受信すると、受信した情報が格納先情報であるか否かを判定する（ステップＳＴ１００１）。格納先情報である場合、三次元表示制御部１０２はキャッシュ領域１０７ａ〜ｃから格納先情報に対応する三次元描画情報（プリミティブデータ）を取り出す（ステップＳＴ１００３）。格納先情報でない場合は、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは取得した情報がプリミティブデータであるか否かを判定し（ステップＳＴ１００２）、プリミティブデータである場合はキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに三次元描画情報（プリミティブデータ）の複製を格納する（ステップＳＴ１００４）。キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは、取り出した、または蓄積した三次元描画情報を三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。なお、受信情報が格納先情報でなくプリミティブデータでない三次元描画情報である場合は、そのまま三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに三次元描画情報を供給する。以降の動作は実施の形態１，２で説明した動作と同様である。

以上のように、この実施の形態４によれば、各モデルを構成する基本図形であるプリミティブ単位でキャッシュを行うため、実施の形態３よりもキャッシュ作業の回数をおさえられ、かつモデルに関する情報のみをキャッシュ対象とした効率的な三次元グラフィック表示を行える効果が得られる。

実施の形態５．
上記実施の形態１〜４では、マルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置の構成、動作および効率的にキャッシュを行う方法について説明した。これに対して、この実施の形態５では上記実施の形態１〜４に示したマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置において、キャッシュ処理部がキャッシュ領域に格納される三次元描画情報を探索する際の探索方法について説明する。

この実施の形態５では、キャッシュ領域の探索方法としてハッシュ法を利用する。ハッシュ法とは、探索対象に関する情報から一定の規則、すなわちハッシュ関数に従ってキーとなる値を生成し、このキー値からハッシュテーブルを参照して探索を行う方式である。この実施の形態５に係るキャッシュ処理部は、このハッシュ法のアプローチを用いて生成したキーからキャッシュ領域における三次元描画情報の格納場所を決定するとする。

例えば、三次元描画情報として頂点データを用いて説明する。頂点データは頂点座標、色等を示すために整数値、浮動少数値を取り扱っている。そこで、これらの整数値、浮動少数値から一定のビットを抽出してキー値とする。ここで、浮動少数値は一般に符号部、指数部、仮数部に分けられる。指数部は浮動少数値の桁を決定するビットであるため、頂点データごとに大きな差がない。一つのグラフィックスシーンで描画対象となるモデルの座標値等の大きさは保持できる範囲が限定されるため、浮動少数値からキーを取り出す場合は、頂点データごとにあまり違いのない指数部は使用せず、差異の大きい符号部または仮数部からキーを抽出することが望ましい。

図１０（ａ），（ｂ）は実施の形態５に係るキャッシュ処理部が三次元描画情報をキャッシュ領域に格納する場所を決定するためのキー値生成について説明する図である。図１０（ａ）は頂点Ｖの座標を浮動少数値で示す頂点データ１１０１の構成を説明する図である。頂点データ１１０１は、頂点座標情報であることを示す描画命令部Ｖop、頂点座標値Ｖx ，Ｖy ，Ｖz を含む。ここではＶopは２バイトの情報量の整数値であるとし、Ｖx ，Ｖy ，Ｖz は各々４バイトの情報量の浮動少数値であるとする。このとき頂点データ１１０１の情報量は１４バイトである。

図１０（ｂ）は頂点座標値Ｖx ，Ｖy ，Ｖz の各構成を説明する図である。図に示すように、浮動少数値である頂点座標値Ｖx ，Ｖy ，Ｖz は、各々１ビットの符号部、８ビットの指数部および２３ビットの仮数部から構成される。ここでは、符号部および仮数部から合計２バイト分のビットを抽出し、キー値Ｖkey を生成する。例えば、図１０（ｂ）に示すように、Ｖx の仮数部から５ビット、Ｖy の仮数部から５ビット、Ｖz の符号部から１ビット、Ｖz の仮数部から５ビットを抽出し、合計２バイトのＶkey を生成する。この２バイトのＶkey と、キーであることを示す２バイトの描画命令Ｋopとを組み合わせて４バイトの送信情報１１０２を生成し、これをキー値とする。このキー値を格納先情報とみなしてキャッシュ領域における格納場所を決定し、送信情報として送信する。このように１４バイトの三次元描画情報が４バイトの送信情報に変換され、ここでは転送情報量が７０％以上も削減されたこととなる。

上記実施の形態１〜４に示したキャッシュ処理部１０３は、キャッシュ領域１０４に三次元描画情報１０１を格納する際は、上記のようにキー値を生成してこのキー値から決定されるキャッシュ領域１０４内の場所に情報を格納する。また、三次元表示制御部１０２は三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに格納先情報を送信する際は、三次元描画情報１０１からキー値を生成し、このキー値を送信情報として送信する。

また、実施の形態４で示したプリミティブ単位でのキャッシュにおいては、例えばプリミティブに含まれるある１頂点の頂点座標値からキー値を生成すればよく、さらに大幅に送信情報を削減できる。

次に動作について説明する。
図１１は実施の形態５に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。このキャッシュ処理部１０３は頂点データ単位でキャッシュを行い、キャッシュ時にはハッシュ法を用いて格納先を決定する。図１１に示すように、キャッシュ処理部１０３は三次元グラフィックスアプリケーションから発行された三次元描画情報を受け取ると、頂点データであるか否かを判定する（ステップＳＴ１２０１）。頂点データでないと判定された三次元描画情報は、そのまま送信情報となる（ステップＳＴ１２０２）。一方、頂点データであると判定された三次元描画情報については、キャッシュ処理部１０３は例えば図１０（ｂ）に示したようにビットを抽出してキー値を生成する（ステップＳＴ１２０３）。続いて、生成したキー値から決定されるキャッシュ領域１０４内の場所に同一の頂点データが格納されているか否かを判定する（ステップＳＴ１２０４）。

格納されている場合は、キー値を格納先情報として送信情報に設定する（ステップＳＴ１２０５）。格納されていない場合は、キャッシュ領域１０４内でキー値から決定される場所に頂点データの複製を格納し（ステップＳＴ１２０６）、この三次元描画情報（頂点データ）を送信情報とする（ステップＳＴ１２０７）。キャッシュ処理部１０３は、実施の形態１のように同報通信処理部５０１によって送信情報を三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに同報通信してもよいし、実施の形態２のようにディスプレイ１０９ａ〜ｃの表示領域に対応する三次元表示処理部１０５ａ〜ｃに送信してもよい。

図１２は実施の形態５に係るキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃの動作を示すフローチャートである。このキャッシュ処理部１０６ａ〜ｃはハッシュ法のアプローチで情報の取り出しを行う。キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃは三次元表示制御部１０２から送信情報を受信すると、受信した情報がキー値であるか否かを判定する（ステップＳＴ１３０１）。キー値である場合、キャッシュ処理部１０６ａ〜ｃはキャッシュ領域１０７ａ〜ｃ内でキー値から決定される場所に格納されている頂点データを取り出して三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。一方、キー値でない場合、頂点データであるか否かを判定し（ステップＳＴ１３０２）、頂点データである場合はキャッシュ領域１０７ａ〜ｃに三次元描画情報（頂点データ）の複製を格納する（ステップＳＴ１３０４）と共に三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。頂点データでない場合は、受信情報をそのまま三次元画像生成部１０８ａ〜ｃに供給する。

以上のように、この実施の形態５によれば、キャッシュ処理部１０３および１０６ａ〜ｃがハッシュ法のアプローチによってキャッシュ領域の探索を行うようにしたので、転送量を削減でき、かつ情報量に依存しない高速な探索を行うことができる効果が得られる。

なお、異なる三次元描画情報から同一のキー値が生成された場合は、新たな情報での上書き、リスト構造での連結、キー値の再生成などによる処理が必要となるが、同一のキー値が生成される可能性の低いキー生成法を工夫することで、キャッシュ領域への格納を効率的に分散し、効果的なキャッシュ処理を行うことができる。

この発明の実施の形態１によるマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置のブロック図である。 （ａ）〜（ｅ）はサーフェスモデルについて説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る三次元表示制御部の動作を示すフローチャートである。 同実施の形態１に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態２によるマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置のブロック図である。 この発明の実施の形態３に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態３に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態４に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 （ａ），（ｂ）はこの発明の実施の形態５に係るキャッシュ処理部が三次元描画情報をキャッシュ領域に格納する場所を決定するためのキー値生成について説明する図である。 この発明の実施の形態５に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。 この発明の実施の形態５に係るキャッシュ処理部の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１０１ 三次元描画情報、１０２ 三次元表示制御部、１０３ キャッシュ処理部、１０４，１０４ａ〜ｃ キャッシュ領域、１０５ａ〜ｃ 三次元表示処理部、１０６ａ〜ｃ キャッシュ処理部、１０７ａ〜ｃ キャッシュ領域、１０８ａ〜ｃ 三次元画像生成部、１０９ａ〜ｃ ディスプレイ、２０１，２０９ 家型モデル、２０２，２０３ プリミティブ、２０４〜２０８ ポリゴン、５０１ 同報通信処理部、６０１ カリング処理部、１１０１ 頂点データ、１１０２ キー値、２０４１〜２０４３，２０５１〜２０５３，２０６１〜２０６３，２０７１〜２０７３，２０８１〜２０８４ 頂点。

Claims (6)

1. 複数の表示ユニットを組み合わせて一体となって表示するマルチディスプレイの各表示ユニットに表示させる画像をそれぞれ生成する複数の三次元表示処理手段と、
   表示すべき物体の三次元描画情報を取得し、前記三次元表示処理手段に送信して三次元グラフィックスを表示させる三次元表示制御手段とを備えたマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置において、
   前記三次元表示制御手段が、
   三次元描画情報を格納する制御用キャッシュ領域と、
   前記制御用キャッシュ領域を探索して、取得した三次元描画情報が格納されているか否かを判定し、格納されている場合は格納先情報を取得して前記三次元表示処理手段に送信し、格納されていない場合は取得した三次元描画情報の複製を前記制御用キャッシュ領域に格納すると共に前記三次元表示処理手段に送信する制御用キャッシュ処理手段とを備え、
   前記各三次元表示処理手段が、
   前記三次元表示制御手段から受信した三次元描画情報を格納する表示用キャッシュ領域と、
   前記三次元表示制御手段から受信した情報が三次元描画情報であるか格納先情報であるかを判定し、三次元描画情報である場合はその複製を前記表示用キャッシュ領域に格納し、格納先情報である場合は当該格納先情報に対応する場所から三次元描画情報を取り出す表示用キャッシュ処理手段と、
   前記表示用キャッシュ処理手段が受信または取り出した三次元描画情報に基づいて、当該三次元表示処理手段の表示領域に対応する三次元画像を生成し、前記表示ユニットに表示させる三次元画像生成手段とを備えたことを特徴とするマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。
2. 三次元表示制御手段は、三次元表示処理手段に対して同報通信によって格納先情報または三次元描画情報を送信する同報通信処理手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。
3. 三次元表示制御手段は、取得した三次元描画情報が、複数の三次元表示処理手段のいずれの表示領域に含まれるかを判定するカリング処理手段を備え、
   制御用キャッシュ領域は、前記カリング処理手段によって判定された表示領域に対応するように三次元描画情報を格納する複数のキャッシュ領域を有し、
   制御用キャッシュ処理手段は、前記カリング処理手段によって含まれると判定された三次元表示処理手段に対してのみ情報を送信することを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。
4. 制御用キャッシュ処理手段は、表示させる画像を構成する頂点に関する三次元描画情報を一単位として処理することを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。
5. 制御用キャッシュ処理手段は、表示させる画像を構成するプリミティブに関する三次元描画情報を一単位として処理することを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。
6. 制御用キャッシュ処理手段は、ハッシュ法を用いて制御用キャッシュ領域の探索を行うことを特徴とする請求項１記載のマルチディスプレイ三次元グラフィックス表示装置。

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