JPH04213779A - カラー・イメージ処理システム及び方法 - Google Patents
カラー・イメージ処理システム及び方法Info
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- JPH04213779A JPH04213779A JP3016898A JP1689891A JPH04213779A JP H04213779 A JPH04213779 A JP H04213779A JP 3016898 A JP3016898 A JP 3016898A JP 1689891 A JP1689891 A JP 1689891A JP H04213779 A JPH04213779 A JP H04213779A
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- G06F17/17—Function evaluation by approximation methods, e.g. inter- or extrapolation, smoothing, least mean square method
- G06F17/175—Function evaluation by approximation methods, e.g. inter- or extrapolation, smoothing, least mean square method of multidimensional data
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- Databases & Information Systems (AREA)
- Image Generation (AREA)
- Color Image Communication Systems (AREA)
- Controls And Circuits For Display Device (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一般的にはコンピュ
ータ・グラフィクスの分野に関し、特にカラー・イメー
ジをディスプレイ・ハードウェアに表示する方法及びス
テップに関する。
ータ・グラフィクスの分野に関し、特にカラー・イメー
ジをディスプレイ・ハードウェアに表示する方法及びス
テップに関する。
【０００２】
【従来の技術】スクリーン（ハードウェア）に含まれる
各画素（ピクセル）にカラー値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をセット
する方法は、“ジオメトリのレンダリング”と“イメー
ジの表示”の２つに分けられる。“ジオメトリのレンダ
リング”は、スクリーンに表示されるオブジェクトを多
角形で表現する方法である。このような多角形の頂点に
対応するカラー値は、レンダリングごとに実行されるラ
イティング演算（または照明演算）によって求められる
。これらのカラー値が、レンダリングごとに選ばれたピ
クセルに与えられて頂点が表示される。他のピクセルに
は、“シェーディング”によってカラー値が与えられる
。“シェーディング”は、“ジオメトリのレンダリング
”時に、多角形を成すピクセルの残りの部分を塗りつぶ
すプロセスである。これらのピクセルのカラー値は、多
角形の頂点についての既知のデータを基に計算される。 シェーディングの方法に“Ｇｏｕｒａｕｄシェーディン
グ”がある。この方法では、頂点のカラー値のカラー補
間が行われ、多角形の残りのピクセルのカラー値が得ら
れる。カラー補間を伴わないシェーディング法もある。 “ジオメトリのレンダリング”とは対照的に、“イメー
ジ”と呼ばれるカラー値のアレイを基にピクセルを塗り
つぶすだけで、カラー値をピクセルに与えることができ
る。この場合、ディスプレイ（ハードウェア）に表現さ
れるオブジェクトまたは多角形には、確立したものはな
い。このようなイメージは、カメラや、“レイ・トレー
シング”など、カラー値の計算プロセスなどから得られ
たものである。“レイ・トレーシング”は、ピクセルの
カラー値を計算する、演算集約的な方法である。こうし
たイメージ処理演算の実行にはコンピュータ・システム
の中央処理装置（ＣＰＵ）が用いられるのが通常である
。この種の従来からのシステムでは、ＣＰＵは、ディス
プレイ・スクリーン上のすべてのピクセルに対して、す
べてのイメージ処理（レイ・トレーシング）演算を順次
に実行する。レイ・トレーシングの詳細については、Ａ
ｎｄｒｅｗ Ｓ． Ｇｌａｓｓｎｅｒの“Ａｎ Ｏｖｅ
ｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ”を参照さ
れたい。一般にはイメージ処理演算、中でもレイ・トレ
ーシングは、かなり時間がかかり、表示対象のスクリー
ンの記述によるが、カラー・イメージ処理を終えるのに
数時間あるいは数日かかることもある。イメージの計算
と表示の組み合わせは“カラー・イメージ処理”とも呼
ばれる。
各画素（ピクセル）にカラー値（Ｒ、Ｇ、Ｂ）をセット
する方法は、“ジオメトリのレンダリング”と“イメー
ジの表示”の２つに分けられる。“ジオメトリのレンダ
リング”は、スクリーンに表示されるオブジェクトを多
角形で表現する方法である。このような多角形の頂点に
対応するカラー値は、レンダリングごとに実行されるラ
イティング演算（または照明演算）によって求められる
。これらのカラー値が、レンダリングごとに選ばれたピ
クセルに与えられて頂点が表示される。他のピクセルに
は、“シェーディング”によってカラー値が与えられる
。“シェーディング”は、“ジオメトリのレンダリング
”時に、多角形を成すピクセルの残りの部分を塗りつぶ
すプロセスである。これらのピクセルのカラー値は、多
角形の頂点についての既知のデータを基に計算される。 シェーディングの方法に“Ｇｏｕｒａｕｄシェーディン
グ”がある。この方法では、頂点のカラー値のカラー補
間が行われ、多角形の残りのピクセルのカラー値が得ら
れる。カラー補間を伴わないシェーディング法もある。 “ジオメトリのレンダリング”とは対照的に、“イメー
ジ”と呼ばれるカラー値のアレイを基にピクセルを塗り
つぶすだけで、カラー値をピクセルに与えることができ
る。この場合、ディスプレイ（ハードウェア）に表現さ
れるオブジェクトまたは多角形には、確立したものはな
い。このようなイメージは、カメラや、“レイ・トレー
シング”など、カラー値の計算プロセスなどから得られ
たものである。“レイ・トレーシング”は、ピクセルの
カラー値を計算する、演算集約的な方法である。こうし
たイメージ処理演算の実行にはコンピュータ・システム
の中央処理装置（ＣＰＵ）が用いられるのが通常である
。この種の従来からのシステムでは、ＣＰＵは、ディス
プレイ・スクリーン上のすべてのピクセルに対して、す
べてのイメージ処理（レイ・トレーシング）演算を順次
に実行する。レイ・トレーシングの詳細については、Ａ
ｎｄｒｅｗ Ｓ． Ｇｌａｓｓｎｅｒの“Ａｎ Ｏｖｅ
ｒｖｉｅｗ ｏｆ Ｒａｙ Ｔｒａｃｉｎｇ”を参照さ
れたい。一般にはイメージ処理演算、中でもレイ・トレ
ーシングは、かなり時間がかかり、表示対象のスクリー
ンの記述によるが、カラー・イメージ処理を終えるのに
数時間あるいは数日かかることもある。イメージの計算
と表示の組み合わせは“カラー・イメージ処理”とも呼
ばれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般に、現在利用でき
るコンピュータ・ディスプレイ・アダプタのハードウェ
ア・デバイスは、Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングを含
めたジオメトリ・レンダリングを実行できる。Ｇｏｕｒ
ａｕｄ シェーディングは、カラー・イメージ処理やレ
イ・トレーシングとは無関係なグラフィクス処理方式で
ある。Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングは、カラー補間
を通して実現されるので、このようなディスプレイ・ア
ダプタはカラー補間に対応している。この発明は、この
カラー補間機能を利用して、従来からのＧｏｕｒａｕｄ
シェーディングの標準的な用途では考慮されていない
目標を達成しようとするものである。
るコンピュータ・ディスプレイ・アダプタのハードウェ
ア・デバイスは、Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングを含
めたジオメトリ・レンダリングを実行できる。Ｇｏｕｒ
ａｕｄ シェーディングは、カラー・イメージ処理やレ
イ・トレーシングとは無関係なグラフィクス処理方式で
ある。Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングは、カラー補間
を通して実現されるので、このようなディスプレイ・ア
ダプタはカラー補間に対応している。この発明は、この
カラー補間機能を利用して、従来からのＧｏｕｒａｕｄ
シェーディングの標準的な用途では考慮されていない
目標を達成しようとするものである。
【０００４】ＣＰＵがレイ・トレーシング計算を行って
いる間、他のコンピュータ・グラフィクス関連ハードウ
ェアはアイドル状態にあり、ＣＵＰの処理の終了を待っ
ている。そのため、このアイドル状態のグラフィクス・
ハードウェアの機能を、システムＣＰＵによって実行さ
れる処理とあわせて活用することによって、コンピュー
タ・グラフィクス・システムの効率を最適化することが
強く望まれる。
いる間、他のコンピュータ・グラフィクス関連ハードウ
ェアはアイドル状態にあり、ＣＵＰの処理の終了を待っ
ている。そのため、このアイドル状態のグラフィクス・
ハードウェアの機能を、システムＣＰＵによって実行さ
れる処理とあわせて活用することによって、コンピュー
タ・グラフィクス・システムの効率を最適化することが
強く望まれる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、ディスプレ
イ・アダプタに含まれるマイクロプロセサを使用して、
カラー・イメージ処理の間にシステムＣＰＵにかかる処
理負荷の一部を軽減させるものである。すなわち、カラ
ー・イメージ処理を行うコンピュータ・グラフィクス・
システムを高速化するために、ディスプレイ・ハードウ
ェアのカラー補間機能を利用する。
イ・アダプタに含まれるマイクロプロセサを使用して、
カラー・イメージ処理の間にシステムＣＰＵにかかる処
理負荷の一部を軽減させるものである。すなわち、カラ
ー・イメージ処理を行うコンピュータ・グラフィクス・
システムを高速化するために、ディスプレイ・ハードウ
ェアのカラー補間機能を利用する。
【０００６】システムＣＰＵは、初めに、カラー・イメ
ージ処理（レイ・トレーシングなど）を、所定の複数の
ピクセルに対して実行する。そのときＣＰＵは、各ピク
セルの（Ｒ、Ｇ、Ｂ）値をディスプレイ・アダプタ（ハ
ードウェア）のプロセサに転送する。カラー値の、ハー
ドウェアに対する表現（すなわちＣＰＵとディスプレイ
・アダプタとの通信）は、方法として“ジオメトリ・レ
ンダリング”は用いられないとしても、Ｇｏｕｒａｕｄ
シェーディングの対象となる多角形の形をとる。ディ
スプレイ・アダプタ・プロセサは、ピクセルのカラー値
を受信した後、カラー・イメージのピクセルによって縁
取られたジオメトリック・フィギュアに含まれるすべて
のピクセルについてカラー補間を行う。
ージ処理（レイ・トレーシングなど）を、所定の複数の
ピクセルに対して実行する。そのときＣＰＵは、各ピク
セルの（Ｒ、Ｇ、Ｂ）値をディスプレイ・アダプタ（ハ
ードウェア）のプロセサに転送する。カラー値の、ハー
ドウェアに対する表現（すなわちＣＰＵとディスプレイ
・アダプタとの通信）は、方法として“ジオメトリ・レ
ンダリング”は用いられないとしても、Ｇｏｕｒａｕｄ
シェーディングの対象となる多角形の形をとる。ディ
スプレイ・アダプタ・プロセサは、ピクセルのカラー値
を受信した後、カラー・イメージのピクセルによって縁
取られたジオメトリック・フィギュアに含まれるすべて
のピクセルについてカラー補間を行う。
【０００７】
【実施例】コンピュータ・グラフィクス分野において、
ライティング計算を実行したいときは、ＩＢＭ ２７
８１（高性能３Ｄカラー・グラフィクス・プロセサ）な
どの３次元（３Ｄ）ディスプレイ・アダプタ（ハードウ
ェア・デバイス）１６を使用する。この３Ｄライティン
グ・ハードウェアには、シェーディング専用部が含まれ
る。普通、このシェーディング・ハードウェアは、先に
述べたようにＧｏｕｒａｕｄ シェーディングをサポー
トするが、本発明の適用範囲では、カラー補間法を採用
した他のシェーディング・ハードウェアも考慮されてい
る。シェーディング・ハードウェアは、通常のライティ
ング処理の間に、表示されたイメージに求められるライ
ティングを実現するためのシステムＣＰＵを支援するハ
ードウェアとして用いられる。この発明は、非ライティ
ング計算のとき、特にレイ・トレーシングなどのカラー
・イメージ処理の間に、このハードウェア支援機能を利
用する。
ライティング計算を実行したいときは、ＩＢＭ ２７
８１（高性能３Ｄカラー・グラフィクス・プロセサ）な
どの３次元（３Ｄ）ディスプレイ・アダプタ（ハードウ
ェア・デバイス）１６を使用する。この３Ｄライティン
グ・ハードウェアには、シェーディング専用部が含まれ
る。普通、このシェーディング・ハードウェアは、先に
述べたようにＧｏｕｒａｕｄ シェーディングをサポー
トするが、本発明の適用範囲では、カラー補間法を採用
した他のシェーディング・ハードウェアも考慮されてい
る。シェーディング・ハードウェアは、通常のライティ
ング処理の間に、表示されたイメージに求められるライ
ティングを実現するためのシステムＣＰＵを支援するハ
ードウェアとして用いられる。この発明は、非ライティ
ング計算のとき、特にレイ・トレーシングなどのカラー
・イメージ処理の間に、このハードウェア支援機能を利
用する。
【０００８】図１は、本発明を実施できるシステムのブ
ロック図である。ディスプレイ１０（ＣＲＴなど）に、
複数の画素（ピクセル）を参照符号１、２、３、４、５
、６、７、８、９、１１、１３及びＮで示した。ディス
プレイ・アダプタ１６（代表的なものはジオメトリ・レ
ンダリングに用いられる）は、シェーディング・プロセ
サ１２と他のすべての関連ハードウェア１４を含む。 このハードウェアには、バッファ（フレーム・バッファ
など）、ウィンドウ・バッファ、Ｚバッファなどを追加
できる。システムＣＰＵ１８は、レイ・トレーシングな
どすべてのカラー・イメージ処理を実行する。システム
・メイン・メモリ２０も図１に示した。この発明は、あ
らゆるタイプのカラー・イメージ処理アプリケーション
に適しているが、ここで主として取り上げる方法はレイ
・トレーシングである。
ロック図である。ディスプレイ１０（ＣＲＴなど）に、
複数の画素（ピクセル）を参照符号１、２、３、４、５
、６、７、８、９、１１、１３及びＮで示した。ディス
プレイ・アダプタ１６（代表的なものはジオメトリ・レ
ンダリングに用いられる）は、シェーディング・プロセ
サ１２と他のすべての関連ハードウェア１４を含む。 このハードウェアには、バッファ（フレーム・バッファ
など）、ウィンドウ・バッファ、Ｚバッファなどを追加
できる。システムＣＰＵ１８は、レイ・トレーシングな
どすべてのカラー・イメージ処理を実行する。システム
・メイン・メモリ２０も図１に示した。この発明は、あ
らゆるタイプのカラー・イメージ処理アプリケーション
に適しているが、ここで主として取り上げる方法はレイ
・トレーシングである。
【０００９】アプリケーション・プログラム・インタフ
ェース（ＡＰＩ）２２は、従来のものと同様、バス２６
を介して、ジオメトリ・レンダリングの実行を３Ｄライ
ティング・ディスプレイ・アダプタ１６に指示する。こ
の機能には、光源の位置と帰結の判定及びシェーディン
グを行うための表面のカラー補間も追加できる。ただ従
来のシステムでは、ＣＰＵ１８は、ジオメトリ・レンダ
リングのときにカラー・イメージ処理を実行しない。ま
た、ＣＰＵ１８によってカラー・イメージ処理が行われ
ている間に、従来のシステムではジオメトリ・レンダリ
ングを実行できない。
ェース（ＡＰＩ）２２は、従来のものと同様、バス２６
を介して、ジオメトリ・レンダリングの実行を３Ｄライ
ティング・ディスプレイ・アダプタ１６に指示する。こ
の機能には、光源の位置と帰結の判定及びシェーディン
グを行うための表面のカラー補間も追加できる。ただ従
来のシステムでは、ＣＰＵ１８は、ジオメトリ・レンダ
リングのときにカラー・イメージ処理を実行しない。ま
た、ＣＰＵ１８によってカラー・イメージ処理が行われ
ている間に、従来のシステムではジオメトリ・レンダリ
ングを実行できない。
【００１０】レイ・トレーシング環境でカラー・イメー
ジ処理を行うために、最初にシーン（画面）の記述がメ
イン・メモリ２０に格納される。シーン記述はテキスト
形式か、または表示対象のシーンの英数字表現である。 たとえばシーン記述には、全オブジェクトのジオメトリ
ック記述及びカラー（Ｒ、Ｇ、Ｂ）値と表面のタイプが
含まれる。また、各オブジェクトの性質、すなわちオブ
ジェクトが透明であるか半透明であるか反射面であるか
などもシーン記述に含まれる。
ジ処理を行うために、最初にシーン（画面）の記述がメ
イン・メモリ２０に格納される。シーン記述はテキスト
形式か、または表示対象のシーンの英数字表現である。 たとえばシーン記述には、全オブジェクトのジオメトリ
ック記述及びカラー（Ｒ、Ｇ、Ｂ）値と表面のタイプが
含まれる。また、各オブジェクトの性質、すなわちオブ
ジェクトが透明であるか半透明であるか反射面であるか
などもシーン記述に含まれる。
【００１１】アプリケーション・プログラムのユーザは
、レイ・トレーシング処理を具体化した後、ＡＰＩ２２
とバス２３を介して、ディスプレイ１０上の各ピクセル
に対して一連のベクトル（光線）計算を実行することを
システムＣＰＵに指示する。システムＣＰＵ１８は、ピ
クセル１から処理を開始し、そのピクセルの直前の視点
から、イメージ面のピクセルを経てシーンへ至る光線を
さかのぼってトレースする。たとえば光線１（ピクセル
１に対応）が、最初に海面と交わることが分かった場合
、光線１と海面との交点でライティング計算が行われ、
ＣＰＵ１８が、計算で求められたシェードでピクセル１
をカラー化する。この例では、浮動小数点ベクトル計算
がＣＰＵ１８によって何度も実行される。さらに、ピク
セルＮにおいて、対応するシーン記述が、球状鏡面など
の凸面反射オブジェクトであれば、レイ・トレーシング
計算には、視点からピクセルＮを経て反射面との交点に
至る最初の光線に沿ったバック・トレースが含まれ、反
射角が計算されて反射光線が生成され、そこでこの光線
がトレースされて、それとオブジェクトとの最も近い交
点が求められる。このような反射光線は、非反射オブジ
ェクトとの交点が検出されるまで生成されトレースされ
る。非反射オブジェクトとの交点においては、光源との
交点からの光線である影光線が生成される。この光線に
介在する交点すなわち他のオブジェクトとの交点が検出
されると、その第１交点は、影であることが分かり、Ｃ
ＰＵ１８によって行われたライティング計算が調整され
る。この交点でのライティング計算が終わると、ピクセ
ルＮは、求められたシェードでカラー化される。 ここで分かるように、シーン記述における反射オブジェ
クトの個数により、ＣＰＵ１８によって実行される計算
が相当な時間を要し、負荷の大きなものになり得る。シ
ーン記述がＣＲＴディスプレイ１０に完全に表示される
まで、数時間あるいは数日もかかることも少なくない。 これほど時間がかかれば、コンピュータ・グラフィクス
・システムのユーザにかなりの負担がかかる。たとえば
、コンピュータ・グラフィクス・アニメーション・シス
テムのユーザは、実際に対象シーンが表示され、シーン
記述に手を加える必要があるかどうかを判定するのに、
一日中待たなければならないこともある。ここでは、デ
ィスプレイ・アダプタ１６が、上述のライティング・ハ
ードウェア／プロセサ１２（ディスプレイ・アダプタ１
６のうちシェーディング・ハードウェアの部分）を代表
することに注意されたい。
、レイ・トレーシング処理を具体化した後、ＡＰＩ２２
とバス２３を介して、ディスプレイ１０上の各ピクセル
に対して一連のベクトル（光線）計算を実行することを
システムＣＰＵに指示する。システムＣＰＵ１８は、ピ
クセル１から処理を開始し、そのピクセルの直前の視点
から、イメージ面のピクセルを経てシーンへ至る光線を
さかのぼってトレースする。たとえば光線１（ピクセル
１に対応）が、最初に海面と交わることが分かった場合
、光線１と海面との交点でライティング計算が行われ、
ＣＰＵ１８が、計算で求められたシェードでピクセル１
をカラー化する。この例では、浮動小数点ベクトル計算
がＣＰＵ１８によって何度も実行される。さらに、ピク
セルＮにおいて、対応するシーン記述が、球状鏡面など
の凸面反射オブジェクトであれば、レイ・トレーシング
計算には、視点からピクセルＮを経て反射面との交点に
至る最初の光線に沿ったバック・トレースが含まれ、反
射角が計算されて反射光線が生成され、そこでこの光線
がトレースされて、それとオブジェクトとの最も近い交
点が求められる。このような反射光線は、非反射オブジ
ェクトとの交点が検出されるまで生成されトレースされ
る。非反射オブジェクトとの交点においては、光源との
交点からの光線である影光線が生成される。この光線に
介在する交点すなわち他のオブジェクトとの交点が検出
されると、その第１交点は、影であることが分かり、Ｃ
ＰＵ１８によって行われたライティング計算が調整され
る。この交点でのライティング計算が終わると、ピクセ
ルＮは、求められたシェードでカラー化される。 ここで分かるように、シーン記述における反射オブジェ
クトの個数により、ＣＰＵ１８によって実行される計算
が相当な時間を要し、負荷の大きなものになり得る。シ
ーン記述がＣＲＴディスプレイ１０に完全に表示される
まで、数時間あるいは数日もかかることも少なくない。 これほど時間がかかれば、コンピュータ・グラフィクス
・システムのユーザにかなりの負担がかかる。たとえば
、コンピュータ・グラフィクス・アニメーション・シス
テムのユーザは、実際に対象シーンが表示され、シーン
記述に手を加える必要があるかどうかを判定するのに、
一日中待たなければならないこともある。ここでは、デ
ィスプレイ・アダプタ１６が、上述のライティング・ハ
ードウェア／プロセサ１２（ディスプレイ・アダプタ１
６のうちシェーディング・ハードウェアの部分）を代表
することに注意されたい。
【００１２】ＣＰＵ１８は、レイ・トレーシング計算を
終えた後、バス２４を介して、当該ピクセルについて求
められたカラーをディスプレイ１０に転送する。ここで
もディスプレイ・アダプタ１６は、レイ・トレーシング
計算の間、シェーディング・プロセサ１２を含めてアイ
ドル状態である。この発明は、レンダリングを高速にす
るか、またはカラー・イメージ処理を効率よく実行する
ために、シェーディング・プロセサ１２を利用して、レ
イ・トレーシングにかけられたピクセルの一部のカラー
補間を通して、イメージのピクセルを部分的にカラー化
する。
終えた後、バス２４を介して、当該ピクセルについて求
められたカラーをディスプレイ１０に転送する。ここで
もディスプレイ・アダプタ１６は、レイ・トレーシング
計算の間、シェーディング・プロセサ１２を含めてアイ
ドル状態である。この発明は、レンダリングを高速にす
るか、またはカラー・イメージ処理を効率よく実行する
ために、シェーディング・プロセサ１２を利用して、レ
イ・トレーシングにかけられたピクセルの一部のカラー
補間を通して、イメージのピクセルを部分的にカラー化
する。
【００１３】多くのディスプレイ・アダプタが（上述の
３Ｄライティング・ハードウェア１６を含めて）、多角
形を塗りつぶして（カラー化して）ディスプレイ１０に
表示できる。ＣＰＵ１８は、典型的なカラー・イメージ
処理条件下では、個々のピクセルを、アプリケーション
・プログラムによって指定されたとおりに解像し、直接
ＣＲＴディスプレイ１０に送って表示する。しかしアダ
プタ１６は、シェーディング・プロセサ１２を通して、
Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングなどの補間法によって
多角形をカラー化できる。一般にこれらの多角形は、正
方形、四角形、三角形、台形などの単純な多角形である
。そこで、この発明は、ディスプレイ・アダプタ（ハー
ドウェア）１６のこの機能を利用して、単純な多角形の
カラー補間を行う。
３Ｄライティング・ハードウェア１６を含めて）、多角
形を塗りつぶして（カラー化して）ディスプレイ１０に
表示できる。ＣＰＵ１８は、典型的なカラー・イメージ
処理条件下では、個々のピクセルを、アプリケーション
・プログラムによって指定されたとおりに解像し、直接
ＣＲＴディスプレイ１０に送って表示する。しかしアダ
プタ１６は、シェーディング・プロセサ１２を通して、
Ｇｏｕｒａｕｄ シェーディングなどの補間法によって
多角形をカラー化できる。一般にこれらの多角形は、正
方形、四角形、三角形、台形などの単純な多角形である
。そこで、この発明は、ディスプレイ・アダプタ（ハー
ドウェア）１６のこの機能を利用して、単純な多角形の
カラー補間を行う。
【００１４】具体的には、図１のコンピュータ・グラフ
ィクス・システムのユーザが、カラー・イメージ化また
はレイ・トレーシングの対象となるピクセルの個数（ま
たは割合）を、それらの間のカラー補間が実行される前
に決定する。たとえばユーザは、ピクセルを１つおきに
レイ・トレーシングにかけたいとすると、ピクセル１、
３、５、７が順次レイ・トレーシング計算にかけられる
。ＣＰＵ１８によるこの４回の計算が終わると、各々の
カラー値が、バス２８を介して、ディスプレイ・アダプ
タ１６のシェーディング・プロセサ１２に引き渡される
。この例のピクセル１、３、５、７は正方形の境界であ
り、ディスプレイ・アダプタ１６によって塗りつぶせる
多角形である。したがってＣＰＵ１８は、そこでシーン
記述の別の部分（ピクセル３、５、１１、１３によて縁
取られる部分など）のレイ・トレーシングを続けること
ができる。その間、ディスプレイ・アダプタ１６のシェ
ーディング・プロセサ１２は、ピクセル１、３、５、７
の、レイ・トレーシングの済んだ既知のカラーを基に、
ピクセル２、４、６、８、９のカラーを補間する。 ここから明らかなように、本発明によれば、グラフィク
ス・システム内の、レイ・トレーシングにかけられたイ
メージのレンダリングが大幅に高速化される。すなわち
図１のピクセル１ないし９のうち、実際にレイ・トレー
シングにかけられるのは１、３、５、７の４つのピクセ
ルだけであり、２、３、６、８、９の５つのピクセルは
別のプロセサによってカラー化される。ここで注意して
おきたいが、ユーザは、レイ・トレーシングの対象とす
るピクセルの個数と構成を選択できる。端的な例を挙げ
ると、ディスプレイ１０の、角の４つのピクセルは、こ
のスクリーンの、カラー補間された残りのピクセルでレ
イ・トレーシング処理ができる。もう１つの端的な例で
は、ディスプレイ１０のピクセルの行列に沿った全ピク
セルのうちかなりの部分でレイ・トレーシングが可能に
なる（詳細は後で図３により説明）。２ピクセルにつき
１つをレイ・トレーシングにかければ、最終的にレイ・
トレーシング計算の対象となるのは全ピクセルの２５％
にすぎない。上述のように、ピクセルを１つおきにレイ
・トレーシングにかけることで、レンダリングは大幅に
高速化され、解像度の低下はごくわずかですむ。解像度
のわずかな低下は、レンダリングの高速化によって無視
できる。
ィクス・システムのユーザが、カラー・イメージ化また
はレイ・トレーシングの対象となるピクセルの個数（ま
たは割合）を、それらの間のカラー補間が実行される前
に決定する。たとえばユーザは、ピクセルを１つおきに
レイ・トレーシングにかけたいとすると、ピクセル１、
３、５、７が順次レイ・トレーシング計算にかけられる
。ＣＰＵ１８によるこの４回の計算が終わると、各々の
カラー値が、バス２８を介して、ディスプレイ・アダプ
タ１６のシェーディング・プロセサ１２に引き渡される
。この例のピクセル１、３、５、７は正方形の境界であ
り、ディスプレイ・アダプタ１６によって塗りつぶせる
多角形である。したがってＣＰＵ１８は、そこでシーン
記述の別の部分（ピクセル３、５、１１、１３によて縁
取られる部分など）のレイ・トレーシングを続けること
ができる。その間、ディスプレイ・アダプタ１６のシェ
ーディング・プロセサ１２は、ピクセル１、３、５、７
の、レイ・トレーシングの済んだ既知のカラーを基に、
ピクセル２、４、６、８、９のカラーを補間する。 ここから明らかなように、本発明によれば、グラフィク
ス・システム内の、レイ・トレーシングにかけられたイ
メージのレンダリングが大幅に高速化される。すなわち
図１のピクセル１ないし９のうち、実際にレイ・トレー
シングにかけられるのは１、３、５、７の４つのピクセ
ルだけであり、２、３、６、８、９の５つのピクセルは
別のプロセサによってカラー化される。ここで注意して
おきたいが、ユーザは、レイ・トレーシングの対象とす
るピクセルの個数と構成を選択できる。端的な例を挙げ
ると、ディスプレイ１０の、角の４つのピクセルは、こ
のスクリーンの、カラー補間された残りのピクセルでレ
イ・トレーシング処理ができる。もう１つの端的な例で
は、ディスプレイ１０のピクセルの行列に沿った全ピク
セルのうちかなりの部分でレイ・トレーシングが可能に
なる（詳細は後で図３により説明）。２ピクセルにつき
１つをレイ・トレーシングにかければ、最終的にレイ・
トレーシング計算の対象となるのは全ピクセルの２５％
にすぎない。上述のように、ピクセルを１つおきにレイ
・トレーシングにかけることで、レンダリングは大幅に
高速化され、解像度の低下はごくわずかですむ。解像度
のわずかな低下は、レンダリングの高速化によって無視
できる。
【００１５】図２は、本発明により、シェーディング・
プロセサ１２の機能を起動・利用するステップのフロー
チャートである。
プロセサ１２の機能を起動・利用するステップのフロー
チャートである。
【００１６】ステップ１では、コンピュータ・グラフィ
クス・システムのユーザによって、当該ハードウェア利
用法が適用される。次に、ユーザか、おそらくはアプリ
ケーション・プログラムにより、レイ・トレーシングの
対象となるピクセルの割合が決定される。この割合は、
全ピクセルのうちごくわずかな部分から１００％にまで
及び、１００％の場合は本発明は適用されない。先に示
したとおり、約２５％であれば、良好な解像度が得られ
、イメージ処理の大幅な高速化が可能なことが確認され
ている。ステップ３では、レイ・トレーシングにかけら
れたピクセルの構成が指定され、それがディスプレイ・
アダプタ１６に送られて塗りつぶしが行われる。すなわ
ちレイ・トレーシングの終わったピクセルの構成は、正
方形、円形、四角形、台形などの多角形と指定される。 こうしてレイ・トレーシングにかけられ、多角形に構成
されたピクセル相互間の領域（ピクセル）をディスプレ
イ・アダプタによって塗りつぶすことができる。
クス・システムのユーザによって、当該ハードウェア利
用法が適用される。次に、ユーザか、おそらくはアプリ
ケーション・プログラムにより、レイ・トレーシングの
対象となるピクセルの割合が決定される。この割合は、
全ピクセルのうちごくわずかな部分から１００％にまで
及び、１００％の場合は本発明は適用されない。先に示
したとおり、約２５％であれば、良好な解像度が得られ
、イメージ処理の大幅な高速化が可能なことが確認され
ている。ステップ３では、レイ・トレーシングにかけら
れたピクセルの構成が指定され、それがディスプレイ・
アダプタ１６に送られて塗りつぶしが行われる。すなわ
ちレイ・トレーシングの終わったピクセルの構成は、正
方形、円形、四角形、台形などの多角形と指定される。 こうしてレイ・トレーシングにかけられ、多角形に構成
されたピクセル相互間の領域（ピクセル）をディスプレ
イ・アダプタによって塗りつぶすことができる。
【００１７】実際のレイ・トレーシング計算は、次に、
コンピュータ・グラフィクス・システムのＣＰＵ１８に
よって実行される（ステップ４）。ステップ５では、こ
れらレイ・トレーシングにかけられたピクセルのカラー
値と構成が、ＣＰＵ１８からバス２８を介してディスプ
レイ・アダプタ１６に転送される。ステップ５ではまた
、シェーディング・プロセサ１２が、レイ・トレーシン
グにかけられたピクセル相互間にあるピクセルを塗りつ
ぶし（カラー補間）、レイ・トレーシングにかけられ、
カラー補間されたピクセルを、塗りつぶされた多角形と
してディスプレイ１０に表示する。ステップ６では、レ
イ・トレーシング対象のピクセルの割合（ステップ２で
決定）が実際にレイ・トレーシングにかけられたかどう
かが判定される。そのとおりであれば、本発明の方法は
ステップ７に進んで終了する。しかし、レイ・トレーシ
ング対象のピクセルが残っていれば、プロセスはステッ
プ４に戻り、そこで追加のレイ・トレーシングが実行さ
れる。また、ステップ７では、本発明のプロセスが終了
するが、ＣＰＵ１８は、先にカラー補間されたピクセル
のレイ・トレーシングとカラー・イメージ化を継続でき
る。
コンピュータ・グラフィクス・システムのＣＰＵ１８に
よって実行される（ステップ４）。ステップ５では、こ
れらレイ・トレーシングにかけられたピクセルのカラー
値と構成が、ＣＰＵ１８からバス２８を介してディスプ
レイ・アダプタ１６に転送される。ステップ５ではまた
、シェーディング・プロセサ１２が、レイ・トレーシン
グにかけられたピクセル相互間にあるピクセルを塗りつ
ぶし（カラー補間）、レイ・トレーシングにかけられ、
カラー補間されたピクセルを、塗りつぶされた多角形と
してディスプレイ１０に表示する。ステップ６では、レ
イ・トレーシング対象のピクセルの割合（ステップ２で
決定）が実際にレイ・トレーシングにかけられたかどう
かが判定される。そのとおりであれば、本発明の方法は
ステップ７に進んで終了する。しかし、レイ・トレーシ
ング対象のピクセルが残っていれば、プロセスはステッ
プ４に戻り、そこで追加のレイ・トレーシングが実行さ
れる。また、ステップ７では、本発明のプロセスが終了
するが、ＣＰＵ１８は、先にカラー補間されたピクセル
のレイ・トレーシングとカラー・イメージ化を継続でき
る。
【００１８】図３は、ディスプレイ１０のピクセルのも
う１つの構成を示す。ドット（○）は、カラー・イメー
ジ・ピクセルを、Ｘはカラー補間ピクセルをあらわす。 図３の構成をとる場合、ＣＰＵ１８は、ピクセルをディ
スプレイ１０の第１行（行０）に沿って１つおきにカラ
ー・イメージ化する（ピクセル０、２、４、６、８、１
０、１２．．．）。ＣＰＵ１８は次に、行２のピクセル
０、２についてレイ・トレーシングを行い、それによっ
て多角形（この場合は正方形）が行０のピクセル０、２
と行２のピクセル０、２によって縁取られる。この多角
形は次に、シェーディング・プロセサ１２に転送され、
行０のピクセル１、行１のピクセル０、１、２、及び行
２のピクセル１の値が、プロセサ１２によってカラー補
間される。ピクセルのこの正方形のブロックＡがＣＲＴ
ディスプレイ１０に表示される。
う１つの構成を示す。ドット（○）は、カラー・イメー
ジ・ピクセルを、Ｘはカラー補間ピクセルをあらわす。 図３の構成をとる場合、ＣＰＵ１８は、ピクセルをディ
スプレイ１０の第１行（行０）に沿って１つおきにカラ
ー・イメージ化する（ピクセル０、２、４、６、８、１
０、１２．．．）。ＣＰＵ１８は次に、行２のピクセル
０、２についてレイ・トレーシングを行い、それによっ
て多角形（この場合は正方形）が行０のピクセル０、２
と行２のピクセル０、２によって縁取られる。この多角
形は次に、シェーディング・プロセサ１２に転送され、
行０のピクセル１、行１のピクセル０、１、２、及び行
２のピクセル１の値が、プロセサ１２によってカラー補
間される。ピクセルのこの正方形のブロックＡがＣＲＴ
ディスプレイ１０に表示される。
【００１９】ピクセルの第１ブロックＡの表示と同時に
、ＣＰＵ１８が行２のピクセル４をカラー・イメージ化
し、これは、残りの３つの境界ピクセルが先にレイ・ト
レーシングにかけられているので、もう１つの正方形と
なる。この第２ブロックＢは次に、シェーディング・プ
ロセサ１２によってカラー補間され、行０のピクセル３
、行１のピクセル３、４、及び行２のピクセル３の値が
求められる。ここから分かるように、行２のピクセル４
など、別のピクセルを１つレイ・トレーシングにかける
ことで、４つのピクセルをカラー補間できる。さらに、
行２のピクセル６をイメージ化すれば、別の４つのピク
セルがカラー補間できることも分かる。このように、プ
ロセサ１２を、カラー・イメージ処理を支援するハード
ウェアとして用いることによって、代表的なＣＲＴに表
示される数千個のピクセルをカラー・イメージ化及びカ
ラー補間して、他の場合には表示するのに数時間あるい
は数日もかかるような複雑なシーンを表示することがで
きる。
、ＣＰＵ１８が行２のピクセル４をカラー・イメージ化
し、これは、残りの３つの境界ピクセルが先にレイ・ト
レーシングにかけられているので、もう１つの正方形と
なる。この第２ブロックＢは次に、シェーディング・プ
ロセサ１２によってカラー補間され、行０のピクセル３
、行１のピクセル３、４、及び行２のピクセル３の値が
求められる。ここから分かるように、行２のピクセル４
など、別のピクセルを１つレイ・トレーシングにかける
ことで、４つのピクセルをカラー補間できる。さらに、
行２のピクセル６をイメージ化すれば、別の４つのピク
セルがカラー補間できることも分かる。このように、プ
ロセサ１２を、カラー・イメージ処理を支援するハード
ウェアとして用いることによって、代表的なＣＲＴに表
示される数千個のピクセルをカラー・イメージ化及びカ
ラー補間して、他の場合には表示するのに数時間あるい
は数日もかかるような複雑なシーンを表示することがで
きる。
【００２０】
【発明の効果】この発明によれば、ディスプレイ・アダ
プタに含まれるマイクロプロセサを使用して、カラー・
イメージ処理の間にシステムＣＰＵにかかる処理負荷の
一部を軽減することができる。すなわち本発明は、カラ
ー・イメージ処理を行うコンピュータ・グラフィクス・
システムを高速化するために、ディスプレイ・ハードウ
ェアのカラー補間機能を利用する。また、与えられたス
クリーンに対して実行すべき計算の量が大幅に低減する
。計算量の低減により、画面のカラー・イメージ化が大
幅に高速化される。
プタに含まれるマイクロプロセサを使用して、カラー・
イメージ処理の間にシステムＣＰＵにかかる処理負荷の
一部を軽減することができる。すなわち本発明は、カラ
ー・イメージ処理を行うコンピュータ・グラフィクス・
システムを高速化するために、ディスプレイ・ハードウ
ェアのカラー補間機能を利用する。また、与えられたス
クリーンに対して実行すべき計算の量が大幅に低減する
。計算量の低減により、画面のカラー・イメージ化が大
幅に高速化される。
【図１】本発明によって用いられる要素を示すブロック
図である。
図である。
【図２】本発明により、ディスプレイ・アダプタ（ハー
ドウェア）の機能を実現するステップを示すフローチャ
ートの図である。
ドウェア）の機能を実現するステップを示すフローチャ
ートの図である。
【図３】本発明を採用したシステムによってカラー補間
できるピクセル及びカラー・イメージ化できるピクセル
を表示するディスプレイの一部を示す図である。
できるピクセル及びカラー・イメージ化できるピクセル
を表示するディスプレイの一部を示す図である。
Claims (21)
- 【請求項１】ピクセルのカラー値を補間することによっ
てカラー・イメージを表示する方法であって、カラー・
イメージ化対象のピクセルの個数を決定するステップと
、決定された個数に含まれる上記ピクセルの各々のカラ
ー・イメージ値を計算するステップと、上記決定された
個数に含まれないピクセルの各々のカラー値を補間する
ステップとを含む、カラー・イメージ表示方法。 - 【請求項２】請求項１に記載の方法であって、補間ステ
ップが、カラー補間を実行可能なディスプレイ・ハード
ウェアを起動するステップを含む、カラー・イメージ表
示方法。 - 【請求項３】請求項２に記載の方法であって、決定ステ
ップが、決定された個数のピクセルの一部に、特定構成
領域を指定するステップを含む、カラー・イメージ表示
方法。 - 【請求項４】請求項３に記載の方法であって、補間ステ
ップが、指定された構成領域に含まれるピクセルのみの
カラー値を割り当てるステップを含む、カラー・イメー
ジ表示方法。 - 【請求項５】請求項４に記載の方法であって、補間ステ
ップが、指定された構成領域に含まれるピクセルのみの
カラー値を補間するステップと、上記指定された構成に
含まれるカラー・イメージ・ピクセルとカラー補間ピク
セルとを表示するステップと、決定された個数のピクセ
ルが表示されるまで、カラー・イメージ値の計算ステッ
プに戻るステップとを含む、カラー・イメージ表示方法
。 - 【請求項６】請求項５に記載の方法であって、カラー値
計算ステップが、レイ・トレーシング処理ステップを含
む、カラー・イメージ表示方法。 - 【請求項７】ピクセルのカラー値を補間することによっ
てカラー・イメージを表示する方法であって、カラー・
イメージ化対象のピクセルの個数を決定するステップと
、決定された個数に含まれる上記ピクセルの各々のカラ
ー・イメージ値を計算するステップと、上記決定された
個数のピクセルの一部に、カラー・イメージ化された上
記ピクセルによって縁取られる特定構成領域を指定する
ステップと、カラー補間を実行可能なディスプレイ・ハ
ードウェアを起動することによって、上記決定された個
数に含まれないピクセルの各々のカラー値を補間するス
テップと、指定された構成に含まれるカラー・イメージ
・ピクセルとカラー補間ピクセルとを表示するステップ
とを含む、カラー・イメージ表示方法。 - 【請求項８】ピクセルのカラー値を補間することによっ
てカラー・イメージを表示するコンピュータ・プログラ
ムであって、カラー・イメージ化対象のピクセルの個数
を決定するステップと、決定された個数に含まれる上記
ピクセルの各々のカラー・イメージ値を計算するステッ
プと、上記決定された個数に含まれないピクセルの各々
のカラー値を補間するステップとを含む、コンピュータ
・プログラム。 - 【請求項９】請求項８に記載のコンピュータ・プログラ
ムであって、補間ステップが、カラー補間を実行可能な
ディスプレイ・ハードウェアを起動するステップを含む
、コンピュータ・プログラム。 - 【請求項１０】請求項９に記載のコンピュータ・プログ
ラムであって、決定ステップが、決定された個数のピク
セルの一部に特定構成領域を指定する第２ステップを含
む、コンピュータ・プログラム。 - 【請求項１１】請求項１０に記載のコンピュータ・プロ
グラムであって、補間ステップが、指定された構成領域
に含まれるピクセルのみのカラー値を割り当てるステッ
プを含む、コンピュータ・プログラム。 - 【請求項１２】請求項１１に記載のコンピュータ・プロ
グラムであって、補間ステップが、指定された構成領域
に含まれるピクセルのカラー値のみを補間する第２ステ
ップと、上記指定された構成に含まれるカラー・イメー
ジ・ピクセルとカラー補間ピクセルとを表示するステッ
プとを含む、コンピュータ・プログラム。 - 【請求項１３】請求項１２に記載のコンピュータ・プロ
グラムであって、カラー値計算ステップが、レイ・トレ
ーシング処理を実行するステップを含む、コンピュータ
・プログラム。 - 【請求項１４】ピクセルのカラー値を補間することによ
ってカラー・イメージを表示するコンピュータ・プログ
ラムであってカラー・イメージ化対象のピクセルの個数
を決定するステップと、決定された個数に含まれる上記
ピクセルの各々のカラー・イメージ値を計算するステッ
プと、上記決定された個数のピクセルの一部に、カラー
・イメージ・ピクセルによって縁取られる特定構成領域
を指定するステップと、カラー補間を実行可能なディス
プレイ・ハードウェアを起動することによって、上記決
定された個数に含まれないピクセルの各々のカラー値を
補間するステップと、指定された構成に含まれるカラー
・イメージ・ピクセルとカラー補間ピクセルとを表示す
るステップとを含む、コンピュータ・プログラム。 - 【請求項１５】ピクセルのカラー値を補間することによ
ってカラー・イメージを表示するシステムであって、カ
ラー・イメージ化対象のピクセルの個数を決定するステ
ップと、決定された個数に含まれる上記ピクセルの各々
のカラー・イメージ値を計算するステップと、上記決定
された個数に含まれないピクセルの各々のカラー値を補
間するステップとを含む、カラー・イメージ表示システ
ム。 - 【請求項１６】請求項１５に記載のシステムであって、
補間ステップが、カラー補間を実行可能なディスプレイ
・ハードウェアを起動するステップを含む、カラー・イ
メージ表示システム。 - 【請求項１７】請求項１６に記載のシステムであって、
決定ステップが、決定された個数のピクセルの一部に特
定構成領域を指定する第２ステップを含む、カラー・イ
メージ表示システム。 - 【請求項１８】請求項１７に記載のシステムであって、
補間ステップが、指定された構成領域に含まれるピクセ
ルのみのカラー値を割り当てるステップを含む、カラー
・イメージ表示システム。 - 【請求項１９】請求項１８に記載のシステムであって、
補間ステップが、指定された構成領域に含まれるピクセ
ルのカラー値のみを補間する第２ステップと、上記指定
された構成に含まれるカラー・イメージ・ピクセルとカ
ラー補間ピクセルとを表示するステップとを含む、カラ
ー・イメージ表示システム。 - 【請求項２０】請求項１９に記載のシステムであって、
カラー値計算ステップが、レイ・トレーシング処理を実
行するステップを含む、カラー・イメージ表示システム
。 - 【請求項２１】ピクセルのカラー値を補間することによ
ってカラー・イメージを表示するシステムであって、カ
ラー・イメージ化対象のピクセルの個数を決定するステ
ップと、決定された個数に含まれる上記ピクセルの各々
のカラー・イメージ値を計算するステップと、上記決定
された個数のピクセルの一部に、カラー・イメージ・ピ
クセルによって縁取られる特定構成領域を指定するステ
ップと、カラー補間を実行可能なディスプレイ・ハード
ウェアを起動することによって、上記決定された個数に
含まれないピクセルの各々のカラー値を補間するステッ
プと、指定された構成に含まれるカラー・イメージ・ピ
クセルとカラー補間ピクセルとを表示するステップとを
含む、カラー・イメージ表示システム。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US480190 | 1990-02-13 | ||
| US07/480,190 US5138699A (en) | 1990-02-13 | 1990-02-13 | Hardware utilization of color interpolation capability in a color imaging system |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04213779A true JPH04213779A (ja) | 1992-08-04 |
| JPH081665B2 JPH081665B2 (ja) | 1996-01-10 |
Family
ID=23907006
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3016898A Expired - Fee Related JPH081665B2 (ja) | 1990-02-13 | 1991-01-18 | カラー・イメージ処理システム及び方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5138699A (ja) |
| EP (1) | EP0442682B1 (ja) |
| JP (1) | JPH081665B2 (ja) |
| DE (1) | DE69130127T2 (ja) |
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| US11074762B2 (en) | 2017-08-30 | 2021-07-27 | Go Ghost, LLC | Method of modifying ray tracing samples after rendering and before rasterizing |
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|---|---|---|---|---|
| JP2020532816A (ja) * | 2017-08-30 | 2020-11-12 | ゴー ゴースト, エルエルシーGo Ghost, Llc | レンダリング後及びラスタライズ前のレイトレーシングサンプルの修正方法 |
| US11074762B2 (en) | 2017-08-30 | 2021-07-27 | Go Ghost, LLC | Method of modifying ray tracing samples after rendering and before rasterizing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
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