JPH05307610A - テクスチャマッピング方法およびその装置 - Google Patents
テクスチャマッピング方法およびその装置Info
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- JPH05307610A JPH05307610A JP4110379A JP11037992A JPH05307610A JP H05307610 A JPH05307610 A JP H05307610A JP 4110379 A JP4110379 A JP 4110379A JP 11037992 A JP11037992 A JP 11037992A JP H05307610 A JPH05307610 A JP H05307610A
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- reflection component
- texture
- display object
- brightness
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- G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T15/00—Three-dimensional [3D] image rendering
- G06T15/50—Lighting effects
- G06T15/506—Illumination models
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Graphics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Image Generation (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】テクスチャマッピングにおいて、よりリアルな
テクスチャマッピングを実現すること。 【構成】ＣＰＵ１、主メモリ・システムバス制御部２、
主メモリ３、システムバス４、グラフィックバス制御部
５、グラフィックバス６、レンダリングプロセッサ７、
フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバッフ
ァ１０、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）１１、
およびモニタ１２を有して構成される。 【効果】ハイライトがテクスチャにより乱されることが
なくなり、自然な光沢感が表現できるリアルなテクスチ
ャマッピ表示が可能となる。
テクスチャマッピングを実現すること。 【構成】ＣＰＵ１、主メモリ・システムバス制御部２、
主メモリ３、システムバス４、グラフィックバス制御部
５、グラフィックバス６、レンダリングプロセッサ７、
フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバッフ
ァ１０、ＤＡＣ（デジタルアナログコンバータ）１１、
およびモニタ１２を有して構成される。 【効果】ハイライトがテクスチャにより乱されることが
なくなり、自然な光沢感が表現できるリアルなテクスチ
ャマッピ表示が可能となる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、図形の模様等の表示技
術に係り、特に材質感のあるリアルな表示を、小規模な
ハ−ドウェアで高速に行なうテクスチャマッピング方法
および該方法を実施するための装置に関する。
術に係り、特に材質感のあるリアルな表示を、小規模な
ハ−ドウェアで高速に行なうテクスチャマッピング方法
および該方法を実施するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】まず、コンピュータ等のハードウエアを
用いた、従来の三次元の図形表示処理について説明す
る。
用いた、従来の三次元の図形表示処理について説明す
る。
【０００３】三次元の図形表示処理においては、表示さ
れる立体図形は、通常、多面体にて近似され、かかる多
面体を構成する多角形（「ポリゴン」とも称される）が
順次表示され、最終的に目的の立体図形が表示される。
れる立体図形は、通常、多面体にて近似され、かかる多
面体を構成する多角形（「ポリゴン」とも称される）が
順次表示され、最終的に目的の立体図形が表示される。
【０００４】すなわち、三次元の図形表示処理は、立体
図形を構成する多角形の表示を考えれば良いことにな
る。
図形を構成する多角形の表示を考えれば良いことにな
る。
【０００５】図９に、多角形の表示処理の主要な処理で
ある塗りつぶし処理の一例を示す。
ある塗りつぶし処理の一例を示す。
【０００６】まず、多角形の頂点Ｖ1からＶ4に関する情
報、例えば、頂点の座標（Ｘi，Ｙi，Ｚi）、ＲＧＢ輝
度（ｒi，ｇｉ，ｂi）および、テクスチャマップを施す
場合には、テクスチャ座標（ｓi，ｔi）（ｉ＝１〜４）
をもとに、多角形を水平線分（以下、「スパン」と称す
る）に分割し、多角形の下端から順次表示画面の画像情
報を蓄えておくためのファフレ−ムバッファへ、画像情
報を書き込んで行く処理が行われる。
報、例えば、頂点の座標（Ｘi，Ｙi，Ｚi）、ＲＧＢ輝
度（ｒi，ｇｉ，ｂi）および、テクスチャマップを施す
場合には、テクスチャ座標（ｓi，ｔi）（ｉ＝１〜４）
をもとに、多角形を水平線分（以下、「スパン」と称す
る）に分割し、多角形の下端から順次表示画面の画像情
報を蓄えておくためのファフレ−ムバッファへ、画像情
報を書き込んで行く処理が行われる。
【０００７】この処理は、スパン上の各画素について色
補間等の線形補間処理を施し、色に関するデ−タである
ＲＧＢ輝度を求め、これをフレ−ムバッファの所定の箇
所に順次書き込んで行く方法にて実現される。
補間等の線形補間処理を施し、色に関するデ−タである
ＲＧＢ輝度を求め、これをフレ−ムバッファの所定の箇
所に順次書き込んで行く方法にて実現される。
【０００８】頂点のＲＧＢ輝度については、図１０に示
した光の反射モデルにより、光源、面の向き、および反
射面の反射係数から計算される。
した光の反射モデルにより、光源、面の向き、および反
射面の反射係数から計算される。
【０００９】すなわち、光の強さＩは、光源からの光源
光強度Ｉp、周辺から様々な方向にて入射される光であ
る周囲光強度Ｉa、法線ベクトルＮ、光源の向きのベク
トルＬ、視点の向きのベクトルＶ、ＬとＶのベクトル和
を正規化したベクトルＨ、表示物体の周囲光反射係数Ｋ
a、拡散反射係数Ｋd、鏡面反射係数Ｋs、鏡面反射のシ
ャープさ係数ｎの値から、次式１にて計算できる。
光強度Ｉp、周辺から様々な方向にて入射される光であ
る周囲光強度Ｉa、法線ベクトルＮ、光源の向きのベク
トルＬ、視点の向きのベクトルＶ、ＬとＶのベクトル和
を正規化したベクトルＨ、表示物体の周囲光反射係数Ｋ
a、拡散反射係数Ｋd、鏡面反射係数Ｋs、鏡面反射のシ
ャープさ係数ｎの値から、次式１にて計算できる。
【００１０】 Ｉ＝Ｋa×Ｉa＋｛Ｋd×（Ｎ・Ｌ）＋Ｋs×（Ｎ・Ｈ）∧ｎ｝×Ｉp （式１） 但し、「・」は、ベクトル内積、「∧」は、べき乗を表
し、また、ベクトル間で、Ｈ＝（Ｌ＋Ｖ）／｜Ｌ＋Ｖ｜
なる関係がある。
し、また、ベクトル間で、Ｈ＝（Ｌ＋Ｖ）／｜Ｌ＋Ｖ｜
なる関係がある。
【００１１】実際には、Ｒ、Ｇ、Ｂの各成分毎に、式１
を用いて必要な色情報が演算されることになる。
を用いて必要な色情報が演算されることになる。
【００１２】式１の第一項Ｋa×Ｉaは、周囲光反射成
分、第二項Ｋd×（Ｎ・Ｌ）×Ｉpは、拡散反射成分、第
三項｛Ｋs×（Ｎ・Ｈ）∧ｎ｝×Ｉpは、鏡面反射成分を
表している。
分、第二項Ｋd×（Ｎ・Ｌ）×Ｉpは、拡散反射成分、第
三項｛Ｋs×（Ｎ・Ｈ）∧ｎ｝×Ｉpは、鏡面反射成分を
表している。
【００１３】周囲光反射成分と拡散反射成分は、物体の
色に影響される反射成分であり、鏡面反射成分は、物体
の光沢、すなわちハイライトを表現するためのものであ
り、物体の色にはあまり影響されず、すなわちテキスチ
ャに影響されないため、光源の色がそのまま出力される
ものである。
色に影響される反射成分であり、鏡面反射成分は、物体
の光沢、すなわちハイライトを表現するためのものであ
り、物体の色にはあまり影響されず、すなわちテキスチ
ャに影響されないため、光源の色がそのまま出力される
ものである。
【００１４】つまり、周囲光反射成分と拡散反射成分
が、表示物体表面の色に応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂ間で値が異
なるに対し、鏡面反射成分はＲ、Ｇ、Ｂ間で値が、殆ど
変化しない。
が、表示物体表面の色に応じて、Ｒ、Ｇ、Ｂ間で値が異
なるに対し、鏡面反射成分はＲ、Ｇ、Ｂ間で値が、殆ど
変化しない。
【００１５】リアルな表示を行なうためには、各画素毎
に式１を用いて、ＲＧＢ輝度を計算すべきであるが、計
算に大量の時間がかかるという問題がある。
に式１を用いて、ＲＧＢ輝度を計算すべきであるが、計
算に大量の時間がかかるという問題がある。
【００１６】かかる計算時間の短縮のため、ポリゴンの
頂点での値のみを計算し、各画素の輝度は、線形補間等
にて求めることが普通である。
頂点での値のみを計算し、各画素の輝度は、線形補間等
にて求めることが普通である。
【００１７】具体的には、各スパンの両端のＲＧＢ輝度
を頂点の値から、例えば線形補間にて求め、スパン上の
画素に対するＲＧＢ輝度は、スパンの両端の値から、例
えば線形補間にて求めれば良い。またこの様な手法は、
公知の技術となっている。
を頂点の値から、例えば線形補間にて求め、スパン上の
画素に対するＲＧＢ輝度は、スパンの両端の値から、例
えば線形補間にて求めれば良い。またこの様な手法は、
公知の技術となっている。
【００１８】以上述べてきた、一般的な三次元の図形表
示処理の説明に基づき、従来のテクスチャマッピング装
置を、特許公開公報平３−１３８７７９号公報を例にと
り説明する。
示処理の説明に基づき、従来のテクスチャマッピング装
置を、特許公開公報平３−１３８７７９号公報を例にと
り説明する。
【００１９】同公報記載のように従来技術では、光源に
よる輝度計算等により得られたＲＧＢ輝度とテクスチャ
デ−タを加算あるいは乗算等の演算を施して混合し、こ
れを表示している。同公報掲載の装置の実施例を、図１
１に示す。
よる輝度計算等により得られたＲＧＢ輝度とテクスチャ
デ−タを加算あるいは乗算等の演算を施して混合し、こ
れを表示している。同公報掲載の装置の実施例を、図１
１に示す。
【００２０】すなわち、図１１に示したように、ＤＤＡ
（「デジタル微分解析器」のことを称し、一種の図形発
生手段である）群により、フレ−ムバッファへ書き込む
画素に関するＸ、Ｙ座標、ＲＧＢ輝度、およびテクスチ
ャアドレスｓ、ｔが求められる。
（「デジタル微分解析器」のことを称し、一種の図形発
生手段である）群により、フレ−ムバッファへ書き込む
画素に関するＸ、Ｙ座標、ＲＧＢ輝度、およびテクスチ
ャアドレスｓ、ｔが求められる。
【００２１】テクスチャアドレスｓ、ｔは、置換部（図
１１に示す）と称される手段により、指定されるアドレ
ス範囲が、有効範囲内に限定されて、テキスチャバッフ
ァに送られる。
１１に示す）と称される手段により、指定されるアドレ
ス範囲が、有効範囲内に限定されて、テキスチャバッフ
ァに送られる。
【００２２】次に、テクスチャバッファから読みだされ
た、テクスチャデ−タは、演算部にてＲＧＢ輝度情報と
混合されて、フレ−ムバッファに書き込まれ、図形表示
されることにより、テクスチャマッピングが実現されて
いた。
た、テクスチャデ−タは、演算部にてＲＧＢ輝度情報と
混合されて、フレ−ムバッファに書き込まれ、図形表示
されることにより、テクスチャマッピングが実現されて
いた。
【００２３】このように、３種類の反射成分の各々につ
いて考慮せずに、式１による輝度計算により得られた、
トータルのＲＧＢ輝度を、テクスチャデ−タと混合して
おり、輝度計算の過程において得られる性質の異なる反
射光成分、すなわち、周囲光反射成分、拡散反射成分お
よび鏡面反射成分ごとに、これらの性質に応じてテクス
チャデ−タとの混合を行うことが考慮されていなかっ
た。
いて考慮せずに、式１による輝度計算により得られた、
トータルのＲＧＢ輝度を、テクスチャデ−タと混合して
おり、輝度計算の過程において得られる性質の異なる反
射光成分、すなわち、周囲光反射成分、拡散反射成分お
よび鏡面反射成分ごとに、これらの性質に応じてテクス
チャデ−タとの混合を行うことが考慮されていなかっ
た。
【００２４】すなわち、周囲光反射成分および拡散反射
成分では表示物体の色、すなわちテクスチャが大きく影
響するのに対し、鏡面反射成分においては、テクスチャ
の影響がほとんどなく、光源の色のみの影響が強いこと
が、考慮されていなかった。
成分では表示物体の色、すなわちテクスチャが大きく影
響するのに対し、鏡面反射成分においては、テクスチャ
の影響がほとんどなく、光源の色のみの影響が強いこと
が、考慮されていなかった。
【００２５】このように、従来の方法では、鏡面反射成
分に対してもテクスチャが影響を与えるため、本来、物
体の色とは無関係で光源の色で光るハイライトにテクス
チャが付加されてしまい、リアルな表示が出来なかっ
た。
分に対してもテクスチャが影響を与えるため、本来、物
体の色とは無関係で光源の色で光るハイライトにテクス
チャが付加されてしまい、リアルな表示が出来なかっ
た。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、輝
度計算での各反射成分毎の性質を考慮していないため、
リアルな表示が難しかった。
度計算での各反射成分毎の性質を考慮していないため、
リアルな表示が難しかった。
【００２７】具体的には、演算時間の短縮等のため、テ
キスチャに影響されない鏡面反射成分に関してまで、テ
キスチャを考慮し図形表示を行なっていた。
キスチャに影響されない鏡面反射成分に関してまで、テ
キスチャを考慮し図形表示を行なっていた。
【００２８】そこで、本発明の目的は、輝度計算での反
射成分の性質を考慮して、テクスチャデ−タとの混合を
必要に応じて行なうことにより、よりリアルなテクスチ
ャマッピングを実現するものである。
射成分の性質を考慮して、テクスチャデ−タとの混合を
必要に応じて行なうことにより、よりリアルなテクスチ
ャマッピングを実現するものである。
【００２９】さらに、かかる処理を行なうハ−ドウェア
の増大を防ぎながら、リアルな図形表示装置を提供する
ことである。
の増大を防ぎながら、リアルな図形表示装置を提供する
ことである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の手段として以下の構成が、考えられる。
め、本発明の手段として以下の構成が、考えられる。
【００３１】表示物体の幾何学的情報の記憶手段と、描
画のための座標変換処理手段と、表示物体の光の反射成
分を演算し輝度を算出する輝度算出手段と、物体の輝度
情報を含む幾何学的情報およびテクスチャデ−タを画像
情報に展開する画像展開手段と、展開された画像情報を
記憶する画像記憶手段と、該画像記憶手段に記憶されて
いる画像を表示する表示手段とからなるテクスチャマッ
ピング装置において、各画素における、周囲光反射成分
と拡散反射成分の和、および鏡面反射成分の値を算出す
る画素輝度算出手段を、前記画像展開手段内に設けた手
段である。
画のための座標変換処理手段と、表示物体の光の反射成
分を演算し輝度を算出する輝度算出手段と、物体の輝度
情報を含む幾何学的情報およびテクスチャデ−タを画像
情報に展開する画像展開手段と、展開された画像情報を
記憶する画像記憶手段と、該画像記憶手段に記憶されて
いる画像を表示する表示手段とからなるテクスチャマッ
ピング装置において、各画素における、周囲光反射成分
と拡散反射成分の和、および鏡面反射成分の値を算出す
る画素輝度算出手段を、前記画像展開手段内に設けた手
段である。
【００３２】また、前記画素輝度算出手段は、周囲光反
射成分と拡散反射成分の和、および鏡面反射成分の値を
算出する処理を、複数回行なう手段であるものも考えら
れる。 さらに、前記画素輝度算出手段が、鏡面反射成
分が、予め設定された所定値以上の場合のみ、鏡面反射
成分の値を算出する処理を行なう手段を備えた構成とし
てもよい。
射成分と拡散反射成分の和、および鏡面反射成分の値を
算出する処理を、複数回行なう手段であるものも考えら
れる。 さらに、前記画素輝度算出手段が、鏡面反射成
分が、予め設定された所定値以上の場合のみ、鏡面反射
成分の値を算出する処理を行なう手段を備えた構成とし
てもよい。
【００３３】なお、前記画素輝度算出手段が、ＤＤＡ
（Digital Differential Analyzer)で構成されているも
のも考えられる。
（Digital Differential Analyzer)で構成されているも
のも考えられる。
【００３４】加えて、前記画素輝度算出手段が、周囲光
反射成分および拡散反射成分の和にテキスチャデ−タを
混合する手段である構成も考えられる。
反射成分および拡散反射成分の和にテキスチャデ−タを
混合する手段である構成も考えられる。
【００３５】
【作用】まず、ポリゴンの頂点のＲＧＢ輝度を、周囲光
反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ごとにつ
いて計算する。
反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ごとにつ
いて計算する。
【００３６】次に、鏡面反射成分の強度から鏡面反射を
考慮すべきか否かを判定する。
考慮すべきか否かを判定する。
【００３７】すなわち、鏡面反射成分の強度が、所定値
以上の場合にのみ、鏡面反射成分を考慮し、スパン描画
を行なう構成とする。
以上の場合にのみ、鏡面反射成分を考慮し、スパン描画
を行なう構成とする。
【００３８】もちろん、鏡面反射成分にはテクスチャデ
−タを混合しない構成とすることも可能である。
−タを混合しない構成とすることも可能である。
【００３９】次に、頂点の周囲光反射成分および拡散反
射成分によるＲＧＢ輝度から、色補間等の公用技術を用
いて、スパンの両端点でのＲＧＢ輝度の値を求める。
射成分によるＲＧＢ輝度から、色補間等の公用技術を用
いて、スパンの両端点でのＲＧＢ輝度の値を求める。
【００４０】さらに、図形発生手段である、第一のＤＤ
Ａ（実施例にて述べる）により、色補間等により、スパ
ン上の各画素でのＲＧＢ輝度を求めて、対応するテクス
チャデ−タと混合する。
Ａ（実施例にて述べる）により、色補間等により、スパ
ン上の各画素でのＲＧＢ輝度を求めて、対応するテクス
チャデ−タと混合する。
【００４１】鏡面反射成分を考慮しなければならない場
合は、ポリゴンの頂点での鏡面反射成分によるＲＧＢ輝
度から、スパン両端点でのＲＧＢ輝度の値を求め、第二
のＤＤＡにより、スパン上の各画素におけるＲＧＢ輝度
の値を求め、周囲光反射成分および拡散反射成分による
値を加算し、該加算値をフレ−ムバッファへ書き込む。
これにより、周囲光反射成分および拡散反射成分によ
るＲＧＢ輝度の値と、テクスチャデ−タを混合したもの
に、テクスチャに影響を受けない鏡面反射成分が加算さ
れることになり、リアルな描画を実現できることにな
る。
合は、ポリゴンの頂点での鏡面反射成分によるＲＧＢ輝
度から、スパン両端点でのＲＧＢ輝度の値を求め、第二
のＤＤＡにより、スパン上の各画素におけるＲＧＢ輝度
の値を求め、周囲光反射成分および拡散反射成分による
値を加算し、該加算値をフレ−ムバッファへ書き込む。
これにより、周囲光反射成分および拡散反射成分によ
るＲＧＢ輝度の値と、テクスチャデ−タを混合したもの
に、テクスチャに影響を受けない鏡面反射成分が加算さ
れることになり、リアルな描画を実現できることにな
る。
【００４２】なお、鏡面反射成分用のテクスチャデ−タ
を別途用意し、これに鏡面反射成分によるＲＧＢ輝度の
値を混合し、周囲光反射成分および拡散反射成分による
ＲＧＢ輝度の値とを加算する方法も考えられる。
を別途用意し、これに鏡面反射成分によるＲＧＢ輝度の
値を混合し、周囲光反射成分および拡散反射成分による
ＲＧＢ輝度の値とを加算する方法も考えられる。
【００４３】さて、周囲光反射成分および拡散反射成分
によるＲＧＢ輝度と、鏡面反射成分によるＲＧＢ輝度
を、別々のＤＤＡで取り扱う構成にして、上記処理は実
現されるが、これを一組のＤＤＡで処理することも可能
である。
によるＲＧＢ輝度と、鏡面反射成分によるＲＧＢ輝度
を、別々のＤＤＡで取り扱う構成にして、上記処理は実
現されるが、これを一組のＤＤＡで処理することも可能
である。
【００４４】つまり、一本のスパンについて、２回、同
一のＤＤＡを動作させれば良い。
一のＤＤＡを動作させれば良い。
【００４５】１回目は、周囲光反射成分および拡散反射
成分に関する処理を行ない、該処理結果をフレ−ムバッ
ファに書き込み、２回目は、鏡面反射成分によるＲＧＢ
輝度を演算し、フレ−ムバッファに記憶されている周囲
光反射成分および拡散反射成分に関する演算値と加算
し、再度フレ−ムバッファに書き込めば良い。
成分に関する処理を行ない、該処理結果をフレ−ムバッ
ファに書き込み、２回目は、鏡面反射成分によるＲＧＢ
輝度を演算し、フレ−ムバッファに記憶されている周囲
光反射成分および拡散反射成分に関する演算値と加算
し、再度フレ−ムバッファに書き込めば良い。
【００４６】あるいは、多角形全体について周囲光反射
成分と拡散反射成分に関するＲＧＢ輝度情報をテクスチ
ャデ−タと混合し、フレ−ムバッファに描画し、その
後、ポリゴン単位、あるいは、スパン単位で、鏡面反射
成分を考慮すべきか否かを判定し、所定の場合、例え
ば、鏡面反射成分の値が、予め設定されているしきい値
以上である場合、鏡面反射成分に関するＲＧＢ輝度をフ
レ−ムバッファ内の所定アドレスに加算し、描画すれば
良い。
成分と拡散反射成分に関するＲＧＢ輝度情報をテクスチ
ャデ−タと混合し、フレ−ムバッファに描画し、その
後、ポリゴン単位、あるいは、スパン単位で、鏡面反射
成分を考慮すべきか否かを判定し、所定の場合、例え
ば、鏡面反射成分の値が、予め設定されているしきい値
以上である場合、鏡面反射成分に関するＲＧＢ輝度をフ
レ−ムバッファ内の所定アドレスに加算し、描画すれば
良い。
【００４７】このように、１組のＤＤＡで、各反射成分
を考慮したテクスチャデ−タとの混合が可能となる。
を考慮したテクスチャデ−タとの混合が可能となる。
【００４８】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して説明す
る。図２に、本発明を実施するための装置の実施例を示
す。本実施例は、ＣＰＵ１、主メモリ・システムバス制
御部２、主メモリ３、システムバス４、グラフィックバ
ス制御部５、グラフィックバス６、レンダリングプロセ
ッサ７、フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチ
ャバッファ１０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバー
タ）１１、およびモニタ１２を有して構成される。ＣＰ
Ｕ１は、テクスチャマップを施した三次元図形表示のた
めに、座標変換、クリッピング、輝度計算などの表示処
理や、レンダリングプロセッサ７、フレ−ムバッファ
８、Ｚバッファ９、テクスチャバッファ１０、ＤＡＣ１
１等の制御等、システム全体の制御を行う手段であり、
例えば、半導体マイクロプロセッサを用いて実現され
る。主メモリ・システムバス制御部２は、ＣＰＵ１の主
メモリ３へのアクセスの制御、および、システムバス４
の制御等を行なう手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。主メモリ３
は、各種処理に必要なデータを記憶する手段であり、例
えば、半導体デバイスであるＲＡＭ等の電子デバイスで
構成される。システムバス４は、ＣＰＵ１および主メモ
リ３と、グラフィックバス制御部５の間での、デ−タや
制御信号の転送を行う手段であり、電気ハーネスとコネ
クタ等により構成される。また、システムバス４は、他
の入出力装置（図示せず）と、ＣＰＵ１および主メモリ
３とを接続する手段でもある。グラフィックバス制御部
５は、ＣＰＵ１および主メモリ３間でデ−タや制御信号
の授受を行い、さらにグラフィックバス６を制御する手
段であり、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ等の電子デ
バイスで構成される。グラフィックバス６は、グラフィ
ックバス制御部５を介して、ＣＰＵ１、主メモリ３と、
レンダリングプロセッサ７、フレ−ムバッファ８、Ｚバ
ッファ９、テクスチャバッファ１０およびＤＡＣ１１間
でデ−タあるいは制御信号を転送する手段であり、例え
ば、電気ハーネスとコネクタ等により構成される。レン
ダリングプロセッサ７は、ＣＰＵ１からの指示により、
フレ−ムバッファ８に、スパン等を描画する手段であ
り、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ、ＣＰＵ、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等の電子デバイスで構成される。フレ−ムバ
ッファ８は、モニタ１２に表示する画像を記憶する手段
であり、例えば半導体デバイスであるＲＡＭ等の電子デ
バイスで構成される。Ｚバッファ９は、いわゆる隠面消
去のために用いられる手段であり、例えば半導体デバイ
スであるＲＡＭ等の電子デバイスで構成される。テクス
チャバッファ１０は、テクスチャマップ処理を施すテク
スチャデ−タを記憶する手段であり、例えば、半導体デ
バイスであるＲＡＭ等の電子デバイスで構成される。Ｄ
ＡＣ１１は、フレ−ムバッファ８から所定の周期でフレ
−ムバッファ上のデジタル画像情報を読みだし、アナロ
グ情報に変換する手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。モニタ１２は
描画結果を出力する手段であり、例えばＣＲＴ、液晶デ
ィスプレイ、ＥＬディスプレイ等が考えられる。
る。図２に、本発明を実施するための装置の実施例を示
す。本実施例は、ＣＰＵ１、主メモリ・システムバス制
御部２、主メモリ３、システムバス４、グラフィックバ
ス制御部５、グラフィックバス６、レンダリングプロセ
ッサ７、フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチ
ャバッファ１０、ＤＡＣ（デジタル・アナログコンバー
タ）１１、およびモニタ１２を有して構成される。ＣＰ
Ｕ１は、テクスチャマップを施した三次元図形表示のた
めに、座標変換、クリッピング、輝度計算などの表示処
理や、レンダリングプロセッサ７、フレ−ムバッファ
８、Ｚバッファ９、テクスチャバッファ１０、ＤＡＣ１
１等の制御等、システム全体の制御を行う手段であり、
例えば、半導体マイクロプロセッサを用いて実現され
る。主メモリ・システムバス制御部２は、ＣＰＵ１の主
メモリ３へのアクセスの制御、および、システムバス４
の制御等を行なう手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。主メモリ３
は、各種処理に必要なデータを記憶する手段であり、例
えば、半導体デバイスであるＲＡＭ等の電子デバイスで
構成される。システムバス４は、ＣＰＵ１および主メモ
リ３と、グラフィックバス制御部５の間での、デ−タや
制御信号の転送を行う手段であり、電気ハーネスとコネ
クタ等により構成される。また、システムバス４は、他
の入出力装置（図示せず）と、ＣＰＵ１および主メモリ
３とを接続する手段でもある。グラフィックバス制御部
５は、ＣＰＵ１および主メモリ３間でデ−タや制御信号
の授受を行い、さらにグラフィックバス６を制御する手
段であり、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ等の電子デ
バイスで構成される。グラフィックバス６は、グラフィ
ックバス制御部５を介して、ＣＰＵ１、主メモリ３と、
レンダリングプロセッサ７、フレ−ムバッファ８、Ｚバ
ッファ９、テクスチャバッファ１０およびＤＡＣ１１間
でデ−タあるいは制御信号を転送する手段であり、例え
ば、電気ハーネスとコネクタ等により構成される。レン
ダリングプロセッサ７は、ＣＰＵ１からの指示により、
フレ−ムバッファ８に、スパン等を描画する手段であ
り、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ、ＣＰＵ、ＲＡ
Ｍ、ＲＯＭ等の電子デバイスで構成される。フレ−ムバ
ッファ８は、モニタ１２に表示する画像を記憶する手段
であり、例えば半導体デバイスであるＲＡＭ等の電子デ
バイスで構成される。Ｚバッファ９は、いわゆる隠面消
去のために用いられる手段であり、例えば半導体デバイ
スであるＲＡＭ等の電子デバイスで構成される。テクス
チャバッファ１０は、テクスチャマップ処理を施すテク
スチャデ−タを記憶する手段であり、例えば、半導体デ
バイスであるＲＡＭ等の電子デバイスで構成される。Ｄ
ＡＣ１１は、フレ−ムバッファ８から所定の周期でフレ
−ムバッファ上のデジタル画像情報を読みだし、アナロ
グ情報に変換する手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。モニタ１２は
描画結果を出力する手段であり、例えばＣＲＴ、液晶デ
ィスプレイ、ＥＬディスプレイ等が考えられる。
【００４９】次に、具体的に、多角形のテクスチャマッ
ピング表示処理手順を図１を参照して説明する。図１
に、処理手順を示すフロ−チャ−トを示す。この処理
は、その殆どがＣＰＵ１にて行なわれるが、ステップ１
３ｇ、ステップ１３ｊおよびステップ１３ｌの処理は、
ＣＰＵ１が、システムバス４、グラフィックバス６を介
してレンダリングプロセッサ７に、コマンド処理パラメ
−タを送ることにより、レンダリングプロセッサ７にて
処理が行なわれる。
ピング表示処理手順を図１を参照して説明する。図１
に、処理手順を示すフロ−チャ−トを示す。この処理
は、その殆どがＣＰＵ１にて行なわれるが、ステップ１
３ｇ、ステップ１３ｊおよびステップ１３ｌの処理は、
ＣＰＵ１が、システムバス４、グラフィックバス６を介
してレンダリングプロセッサ７に、コマンド処理パラメ
−タを送ることにより、レンダリングプロセッサ７にて
処理が行なわれる。
【００５０】まず、ステップ１３ａでは、表示物体を構
成するポリゴンの頂点座標、および、頂点法線ベクトル
への座標変換処理が行われる。次に、ステップ１３ｂで
は、光源情報、反射係数および法線ベクトルを用いて、
周囲光反射成分および拡散反射成分について輝度計算が
行われる。ステップ１３ｃでは、鏡面反射成分について
の輝度計算がなされる。ステップ１３ｄでは、該ポリゴ
ンにおいて、表示範囲の外に出た部分を切り取る、いわ
ゆるクリッピング処理が行われる。これらの処理は、三
次元図形表示処理では広く一般的に行われている公知・
公用の技術のため、ここでは記載を省略する（例えば、
アスキー出版局編「応用グラフィックス」等に記載され
ている）。次に、ステップ１３ｅにて、頂点での鏡面反
射成分の強さが、予め設定されている、しきい値を越え
ているか否かを判定し、越えている場合には、鏡面反射
成分を考慮するため、ステップ１３ｉに分岐する。越え
ていなかった場合には、ステップ１３ｆへと進む。な
お、かかるしきい値は、例えばソフトウエア上で予め設
定されている。次に、ステップ１３ｆでは、先に述べた
ようにポリゴンをスパンに分解し、描画すべきスパンの
端点の情報、すなわち、両端点の座標、テクスチャ座
標、周囲光反射成分および拡散反射成分によるＲＧＢ輝
度を頂点におけるＲＧＢ輝度の値から、例えば線形の色
補間により求める。
成するポリゴンの頂点座標、および、頂点法線ベクトル
への座標変換処理が行われる。次に、ステップ１３ｂで
は、光源情報、反射係数および法線ベクトルを用いて、
周囲光反射成分および拡散反射成分について輝度計算が
行われる。ステップ１３ｃでは、鏡面反射成分について
の輝度計算がなされる。ステップ１３ｄでは、該ポリゴ
ンにおいて、表示範囲の外に出た部分を切り取る、いわ
ゆるクリッピング処理が行われる。これらの処理は、三
次元図形表示処理では広く一般的に行われている公知・
公用の技術のため、ここでは記載を省略する（例えば、
アスキー出版局編「応用グラフィックス」等に記載され
ている）。次に、ステップ１３ｅにて、頂点での鏡面反
射成分の強さが、予め設定されている、しきい値を越え
ているか否かを判定し、越えている場合には、鏡面反射
成分を考慮するため、ステップ１３ｉに分岐する。越え
ていなかった場合には、ステップ１３ｆへと進む。な
お、かかるしきい値は、例えばソフトウエア上で予め設
定されている。次に、ステップ１３ｆでは、先に述べた
ようにポリゴンをスパンに分解し、描画すべきスパンの
端点の情報、すなわち、両端点の座標、テクスチャ座
標、周囲光反射成分および拡散反射成分によるＲＧＢ輝
度を頂点におけるＲＧＢ輝度の値から、例えば線形の色
補間により求める。
【００５１】また、後述するＤＤＡによる、演算処理の
ためのＲＧＢ輝度増分、Ｚ座標増分およびテクスチャ座
標増分を求める。ステップ１３ｇでは、テクスチャデ−
タ（これは予め、テクスチャバッファに記憶されている
とする）と、周囲光反射成分および拡散反射成分のＲＧ
Ｂ輝度を混合してスパン上の画素を描画する。
ためのＲＧＢ輝度増分、Ｚ座標増分およびテクスチャ座
標増分を求める。ステップ１３ｇでは、テクスチャデ−
タ（これは予め、テクスチャバッファに記憶されている
とする）と、周囲光反射成分および拡散反射成分のＲＧ
Ｂ輝度を混合してスパン上の画素を描画する。
【００５２】ステップ１３ｈにて、全スパンの描画を終
了したか否かを判定し、終了していない場合には、ステ
ップ１３ｆに戻り一連の処理を繰り返す。
了したか否かを判定し、終了していない場合には、ステ
ップ１３ｆに戻り一連の処理を繰り返す。
【００５３】一方、鏡面反射成分を考慮すべき場合は、
ステップ１３ｉでは、ステップ１３ｆと同様の処理、す
なわち、ポリゴンをスパンに分解し、スパンの両端の情
報を求める処理をおこなう。ステップ１３ｊでは、ステ
ップ１３ｇと同一の処理を行う。ステップ１３ｋでは、
ステップ１３ｉにて求めたスパンの端点情報を変更す
る。 すなわち、輝度情報は、鏡面反射成分を考慮した
ものとし、テクスチャ座標を鏡面反射成分用の座標に変
更し、さらにテクスチャマップが不要な場合には、その
旨の指定を行なう。この端点情報を用いて、ステップ１
３ｌにてスパンを描画する。この場合にはフレ−ムバッ
ファ８の所定アドレスに格納されている値に加算して描
画する。次に、ステップ１３ｍにて、全スパンの描画が
終了したか否かを判断し、未終了なら、ステップ１３ｉ
に戻り一連の処理を繰り返す。このような手順により、
周囲光反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ご
とに別々のテクスチャマップを施すことが可能となる。
また、かかる処理は、鏡面反射成分の値が、予め設定さ
れたしきい値を超える場合にのみ行なえば良いが、鏡面
反射成分を考慮せず、テクスチャマップを施す処理を行
なうことも可能である。次に、本発明の主要部である、
レンダリングプロセッサ７におけるスパン描画処理につ
いて詳細に説明する。図３に、レンダリングプロセッサ
７の構成の実施例を示す。
ステップ１３ｉでは、ステップ１３ｆと同様の処理、す
なわち、ポリゴンをスパンに分解し、スパンの両端の情
報を求める処理をおこなう。ステップ１３ｊでは、ステ
ップ１３ｇと同一の処理を行う。ステップ１３ｋでは、
ステップ１３ｉにて求めたスパンの端点情報を変更す
る。 すなわち、輝度情報は、鏡面反射成分を考慮した
ものとし、テクスチャ座標を鏡面反射成分用の座標に変
更し、さらにテクスチャマップが不要な場合には、その
旨の指定を行なう。この端点情報を用いて、ステップ１
３ｌにてスパンを描画する。この場合にはフレ−ムバッ
ファ８の所定アドレスに格納されている値に加算して描
画する。次に、ステップ１３ｍにて、全スパンの描画が
終了したか否かを判断し、未終了なら、ステップ１３ｉ
に戻り一連の処理を繰り返す。このような手順により、
周囲光反射成分および拡散反射成分と、鏡面反射成分ご
とに別々のテクスチャマップを施すことが可能となる。
また、かかる処理は、鏡面反射成分の値が、予め設定さ
れたしきい値を超える場合にのみ行なえば良いが、鏡面
反射成分を考慮せず、テクスチャマップを施す処理を行
なうことも可能である。次に、本発明の主要部である、
レンダリングプロセッサ７におけるスパン描画処理につ
いて詳細に説明する。図３に、レンダリングプロセッサ
７の構成の実施例を示す。
【００５４】本実施例は、グラフィックバスインタフェ
−ス７１、シ−ケンサ７２、ＤＤＡ部７３、輝度ブレン
ド部７４、ソ−スバッファ７５、ディスティネ−ション
バッファ７６、フレ−ムバッファインタフェ−ス７７を
有して構成される。グラフィックバスインタフェ−ス７
１は、グラフィックバス６とレンダリングプロセッサ７
を接続する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、トランジ
スタ、抵抗等の電子デバイスで構成される。
−ス７１、シ−ケンサ７２、ＤＤＡ部７３、輝度ブレン
ド部７４、ソ−スバッファ７５、ディスティネ−ション
バッファ７６、フレ−ムバッファインタフェ−ス７７を
有して構成される。グラフィックバスインタフェ−ス７
１は、グラフィックバス６とレンダリングプロセッサ７
を接続する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、トランジ
スタ、抵抗等の電子デバイスで構成される。
【００５５】シ−ケンサ７２は、ＤＤＡ部７３で発生す
る画素数の管理など、レンダリングプロセッサ７の動作
を制御する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、トランジ
スタ、等の電子デバイスで構成される。ＤＤＡ部７３
は、スパン上の画素の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＲＧＢ輝
度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、透明度（α）、および、テクスチャ
座標（ｓ，ｔ）を演算する手段であり、例えばレジス
タ、半導体メモリ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、加算器等の電子デ
バイスを有して構成される。
る画素数の管理など、レンダリングプロセッサ７の動作
を制御する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、トランジ
スタ、等の電子デバイスで構成される。ＤＤＡ部７３
は、スパン上の画素の座標値（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、ＲＧＢ輝
度（Ｒ，Ｇ，Ｂ）、透明度（α）、および、テクスチャ
座標（ｓ，ｔ）を演算する手段であり、例えばレジス
タ、半導体メモリ、ＣＰＵ、ＲＯＭ、加算器等の電子デ
バイスを有して構成される。
【００５６】一般に、ＤＤＡは、描画演算のために用い
られる公知の手段であり、各種の文献に掲載されている
（例えば、マグロウヒル「対話型コンピュータグラフィ
ックス」Ｗ．Ｍニューマン著、大須賀節雄監訳）。ＤＤ
Ａは、与えられた微分方程式に基づき、所定の演算を行
ない、例えば図形等を発生する手段であり、演算時の浮
動小数点演算と丸め操作のため、整数型演算を利用した
ブレセンハム型等の各種の構成が、公知技術となってい
る。
られる公知の手段であり、各種の文献に掲載されている
（例えば、マグロウヒル「対話型コンピュータグラフィ
ックス」Ｗ．Ｍニューマン著、大須賀節雄監訳）。ＤＤ
Ａは、与えられた微分方程式に基づき、所定の演算を行
ない、例えば図形等を発生する手段であり、演算時の浮
動小数点演算と丸め操作のため、整数型演算を利用した
ブレセンハム型等の各種の構成が、公知技術となってい
る。
【００５７】輝度ブレンド部７４は、ＤＤＡ部７３から
出力される輝度情報と、ソ−スバッファ７５に取り込ま
れている、前記テクスチャ座標に該当するテクスチャデ
−タとを混合する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、ト
ランジスタ等の電子デバイスで構成される。ソ−スバッ
ファ７５は、ＤＤＡ部７３から出力されるテクスチャ座
標（ｓ，ｔ）に基づき、フレ−ムバッファインタフェ−
ス７７を介して、テクスチャバッファ１０の対応するア
ドレスにおける、データを読み出し、取り込む手段であ
り、例えば、各種ＴＴＬ、ＲＡＭ等の電子デバイスで構
成される。ディスティネ−ションバッファ７６は、輝度
ブレンド部７４での処理結果を格納する手段であり、Ｒ
ＡＭ等の電子デバイスで構成される。ディスティネ−シ
ョンバッファ７６に格納されたデータは、フレ−ムバッ
ファインタ−フェ−ス７７を介して、フレ−ムバッファ
８の該当アドレスに書き込まれる。また、ディスティネ
−ションバッファ７６は、ある画素に対応するフレ−ム
バッファの書き込み前の値、および隠面消去に用いられ
るＺバッファの値を保持し、さらに、輝度ブレンド部７
４にて演算された結果を保持する。フレ−ムメモリイン
タフェ−ス７７は、ＤＤＡ部７３から出力される画素座
標（Ｘ，Ｙ）、およびテクスチャ座標（ｓ，ｔ）に基づ
き、フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバ
ッファ１０から、対応するアドレスに記憶されているデ
ータを、ディスティネ−ションバッファ７６、あるい
は、ソ−スバッファ７５に取り込み、さらに、デスティ
ネ−ションバッファ７６内の輝度情報あるいはＺ座標
を、フレ−ムバッファ８、あるいは、Ｚバッファ９に書
き込む手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ、
抵抗等の電子デバイスで構成される。ここで、図７に、
テクスチャデ−タの一例を示す。全体が８×８画素で構
成される表示領域に描かれた十字模様のテクスチャデ−
タであり、テキスチャ座標であるｓおよびｔが、（０，
０）から（７，７）の範囲で定義されている。図７中に
表示されている円が、テクスチャの画素を表し、画素の
中心が、整数の座標値となっている。ＤＤＡ部７３に
て、各画像のテクスチャ座標ｓおよびｔが算出される
が、一般には、常にｓあるいはｔが整数、すなわち、あ
るテクスチャデ−タ画素の中心となるとは限らず、ｓあ
るいはｔが整数でない場合には、例えば、最も近い画素
における値が取り込まれることになる。
出力される輝度情報と、ソ−スバッファ７５に取り込ま
れている、前記テクスチャ座標に該当するテクスチャデ
−タとを混合する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、ト
ランジスタ等の電子デバイスで構成される。ソ−スバッ
ファ７５は、ＤＤＡ部７３から出力されるテクスチャ座
標（ｓ，ｔ）に基づき、フレ−ムバッファインタフェ−
ス７７を介して、テクスチャバッファ１０の対応するア
ドレスにおける、データを読み出し、取り込む手段であ
り、例えば、各種ＴＴＬ、ＲＡＭ等の電子デバイスで構
成される。ディスティネ−ションバッファ７６は、輝度
ブレンド部７４での処理結果を格納する手段であり、Ｒ
ＡＭ等の電子デバイスで構成される。ディスティネ−シ
ョンバッファ７６に格納されたデータは、フレ−ムバッ
ファインタ−フェ−ス７７を介して、フレ−ムバッファ
８の該当アドレスに書き込まれる。また、ディスティネ
−ションバッファ７６は、ある画素に対応するフレ−ム
バッファの書き込み前の値、および隠面消去に用いられ
るＺバッファの値を保持し、さらに、輝度ブレンド部７
４にて演算された結果を保持する。フレ−ムメモリイン
タフェ−ス７７は、ＤＤＡ部７３から出力される画素座
標（Ｘ，Ｙ）、およびテクスチャ座標（ｓ，ｔ）に基づ
き、フレ−ムバッファ８、Ｚバッファ９、テクスチャバ
ッファ１０から、対応するアドレスに記憶されているデ
ータを、ディスティネ−ションバッファ７６、あるい
は、ソ−スバッファ７５に取り込み、さらに、デスティ
ネ−ションバッファ７６内の輝度情報あるいはＺ座標
を、フレ−ムバッファ８、あるいは、Ｚバッファ９に書
き込む手段であり、例えば各種ＴＴＬ、トランジスタ、
抵抗等の電子デバイスで構成される。ここで、図７に、
テクスチャデ−タの一例を示す。全体が８×８画素で構
成される表示領域に描かれた十字模様のテクスチャデ−
タであり、テキスチャ座標であるｓおよびｔが、（０，
０）から（７，７）の範囲で定義されている。図７中に
表示されている円が、テクスチャの画素を表し、画素の
中心が、整数の座標値となっている。ＤＤＡ部７３に
て、各画像のテクスチャ座標ｓおよびｔが算出される
が、一般には、常にｓあるいはｔが整数、すなわち、あ
るテクスチャデ−タ画素の中心となるとは限らず、ｓあ
るいはｔが整数でない場合には、例えば、最も近い画素
における値が取り込まれることになる。
【００５８】次に、レンダリンプロセッサ７内に設けら
れるＤＤＡ部の構成について、図４を参照して説明す
る。
れるＤＤＡ部の構成について、図４を参照して説明す
る。
【００５９】図４に、ＤＤＡ部７３の構成の一実施例を
示す。本実施例は、ＸＹ用ＤＤＡ７３１、ｓｔ用ＤＤＡ
７３２、Ｚ用ＤＤＡ７３３およびＲＧＢα用ＤＤＡ７３
４を有して構成される。ＸＹ用ＤＤＡ７３１は、描画の
ため発生させる画素の座標計算のための手段である。ｓ
ｔ用ＤＤＡ７３２は、マッピングするテクスチャのテク
スチャ座標発生のための手段である。Ｚ用ＤＤＡ７３３
は、発生画素のＺ座標発生のための手段である。ＲＧＢ
α用ＤＤＡ７３４は、ＲＧＢ輝度および透明度示すα値
等の演算を行なう手段である。このような手段により、
スパン描画に必要となる各画素に関する各種座標およ
び、輝度情報等が生成されることになる。次に、レンダ
リンプロセッサ７内に設けられる輝度ブレンド部７４の
構成について図５を参照して説明する。本実施例は、テ
クスチャ合成部７４１、αブレンド部７４２、ラスタオ
ペレ−ション部７４３およびＺ比較部７４４を有して構
成される。テクスチャ合成部７４１は、ソ−スバッファ
７５から送られるテクスチャデ−タと、ＤＤＡ部７３か
らの輝度情報を所定の方法により混合し、αブレンド部
７４２に送る手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、
トランジスタ等の電子デバイスで構成される。
示す。本実施例は、ＸＹ用ＤＤＡ７３１、ｓｔ用ＤＤＡ
７３２、Ｚ用ＤＤＡ７３３およびＲＧＢα用ＤＤＡ７３
４を有して構成される。ＸＹ用ＤＤＡ７３１は、描画の
ため発生させる画素の座標計算のための手段である。ｓ
ｔ用ＤＤＡ７３２は、マッピングするテクスチャのテク
スチャ座標発生のための手段である。Ｚ用ＤＤＡ７３３
は、発生画素のＺ座標発生のための手段である。ＲＧＢ
α用ＤＤＡ７３４は、ＲＧＢ輝度および透明度示すα値
等の演算を行なう手段である。このような手段により、
スパン描画に必要となる各画素に関する各種座標およ
び、輝度情報等が生成されることになる。次に、レンダ
リンプロセッサ７内に設けられる輝度ブレンド部７４の
構成について図５を参照して説明する。本実施例は、テ
クスチャ合成部７４１、αブレンド部７４２、ラスタオ
ペレ−ション部７４３およびＺ比較部７４４を有して構
成される。テクスチャ合成部７４１は、ソ−スバッファ
７５から送られるテクスチャデ−タと、ＤＤＡ部７３か
らの輝度情報を所定の方法により混合し、αブレンド部
７４２に送る手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、
トランジスタ等の電子デバイスで構成される。
【００６０】αブレンド部７４２は、いわゆるαブレン
ドを行う手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。αブレンド
（英名では「α−channel-compositing」と称し、例え
ば、「Computer Graphics」，James D. Foley等著，ADD
ISION-WESLEY PUBLISHING COMPANY出版、等の文献に記
載されている）とは、書き込みを行なう画素における輝
度値と、該画素に対応するフレ−ムバッファに記憶され
ている輝度値とを、所定の混合比で混合する処理をい
う。ラスタオペレ−ション部７４３は、いわゆるラスタ
−オペレ−ション処理、および、隠面消去のためにＺ比
較器７４４の出力により、画素の書き込みを停止する処
理を行う手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。ここで、ラス
タ−オペレ−ション処理とは、フレームバッファ上のあ
る矩形領域の情報を、フレームバッファ上の他の位置へ
転写する処理をいう。Ｚ比較器７４４は、ＤＤＡ部７３
からのＺ座標値と、Ｚバッファに記憶されているＺ座標
とを比較し、所定の条件が満足されない場合は、ラスタ
オペレ−ション部７４３に画素の書き込みの抑止を指示
する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トランジ
スタ等の電子デバイスで構成される。この様な手段を設
けることにより、表示処理技術として一般に用いられて
いる、αブレンド処理や隠面消去処理に加えて、テクス
チャマッピングを施した画素描画処理が実現できる。図
６に、テクスチャ合成部７４１の構成の一実施例を示
す。本実施例は、輝度合成回路７４１ａおよびセレクタ
７４１ｂを有して構成される。輝度合成回路７４１ａ
は、テクスチャ合成処理そのものを実行する手段であ
り、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トランジスタ等の電子
デバイスで構成される。セレクタ部７４１ｂは、使用す
るテクスチャデ−タの種類に応じて、同一のデ−タを選
択する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラン
ジスタ等の電子デバイスで構成される。本構成におい
て、テクスチャデ−タとしては、例えば、(1)明るさの
情報であるＩtのみ、(2)Ｉtとαt、(3)テクスチャのＲ
ＧＢ輝度であるＲt，Ｇt，Ｂt、(4)Ｒt，Ｇt，Ｂt，αt
の４種類のテクスチャデ−タを選択できる。輝度合成回
路７４１ａでは、加算や乗算など、図８の表に示した混
合処理を行う。ここで、図８において、Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂ
ｉ、αｉは、輝度ブレンド部７４に入力される輝度情報
を示している。混合法としては、例えば乗算、加算等が
あり、それぞれのテクスチャデ−タの種類により、ＲＧ
Ｂ輝度およびαの出力値の例を、図８の表に示す。な
お、テクスチャマップを施す必要がない場合は勿論、輝
度混合は行わず、ＤＤＡ部７３からの入力情報（Ｒ，
Ｇ，Ｂ，α）がそのまま出力される。
ドを行う手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。αブレンド
（英名では「α−channel-compositing」と称し、例え
ば、「Computer Graphics」，James D. Foley等著，ADD
ISION-WESLEY PUBLISHING COMPANY出版、等の文献に記
載されている）とは、書き込みを行なう画素における輝
度値と、該画素に対応するフレ−ムバッファに記憶され
ている輝度値とを、所定の混合比で混合する処理をい
う。ラスタオペレ−ション部７４３は、いわゆるラスタ
−オペレ−ション処理、および、隠面消去のためにＺ比
較器７４４の出力により、画素の書き込みを停止する処
理を行う手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラ
ンジスタ等の電子デバイスで構成される。ここで、ラス
タ−オペレ−ション処理とは、フレームバッファ上のあ
る矩形領域の情報を、フレームバッファ上の他の位置へ
転写する処理をいう。Ｚ比較器７４４は、ＤＤＡ部７３
からのＺ座標値と、Ｚバッファに記憶されているＺ座標
とを比較し、所定の条件が満足されない場合は、ラスタ
オペレ−ション部７４３に画素の書き込みの抑止を指示
する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トランジ
スタ等の電子デバイスで構成される。この様な手段を設
けることにより、表示処理技術として一般に用いられて
いる、αブレンド処理や隠面消去処理に加えて、テクス
チャマッピングを施した画素描画処理が実現できる。図
６に、テクスチャ合成部７４１の構成の一実施例を示
す。本実施例は、輝度合成回路７４１ａおよびセレクタ
７４１ｂを有して構成される。輝度合成回路７４１ａ
は、テクスチャ合成処理そのものを実行する手段であ
り、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トランジスタ等の電子
デバイスで構成される。セレクタ部７４１ｂは、使用す
るテクスチャデ−タの種類に応じて、同一のデ−タを選
択する手段であり、例えば、各種ＴＴＬ、抵抗、トラン
ジスタ等の電子デバイスで構成される。本構成におい
て、テクスチャデ−タとしては、例えば、(1)明るさの
情報であるＩtのみ、(2)Ｉtとαt、(3)テクスチャのＲ
ＧＢ輝度であるＲt，Ｇt，Ｂt、(4)Ｒt，Ｇt，Ｂt，αt
の４種類のテクスチャデ−タを選択できる。輝度合成回
路７４１ａでは、加算や乗算など、図８の表に示した混
合処理を行う。ここで、図８において、Ｒｉ、Ｇｉ、Ｂ
ｉ、αｉは、輝度ブレンド部７４に入力される輝度情報
を示している。混合法としては、例えば乗算、加算等が
あり、それぞれのテクスチャデ−タの種類により、ＲＧ
Ｂ輝度およびαの出力値の例を、図８の表に示す。な
お、テクスチャマップを施す必要がない場合は勿論、輝
度混合は行わず、ＤＤＡ部７３からの入力情報（Ｒ，
Ｇ，Ｂ，α）がそのまま出力される。
【００６１】以上の説明により、レンダリングプロセッ
サ７が、テクスチャマップを施してスパンを描画できる
ことになる。
サ７が、テクスチャマップを施してスパンを描画できる
ことになる。
【００６２】もちろん、レンダリングプロセッサ７が、
テクスチャマップを施さずにスパンを描画することも可
能である。
テクスチャマップを施さずにスパンを描画することも可
能である。
【００６３】さらに、図１を参照して説明した処理によ
り、反射成分の性質を考慮して、ハイライトに乱れのな
いテクスチャマップが可能になり、リアルな描画が可能
になる。
り、反射成分の性質を考慮して、ハイライトに乱れのな
いテクスチャマップが可能になり、リアルな描画が可能
になる。
【００６４】加えて、本発明においては、輝度算出用の
ＤＤＡは、従来どうり一組だけで良く、鏡面反射成分の
影響を考慮する必要がある場合にのみ、鏡面反射成分に
よる輝度情報を考慮し処理を行うため、処理速度の低下
等の性能低下は殆ど生じない。 もちろん、周囲光反射
成分および拡散反射成分用と、鏡面反射成分用の輝度算
出用ＤＤＡを二組を設け、並列に輝度混合を行っても良
い。
ＤＤＡは、従来どうり一組だけで良く、鏡面反射成分の
影響を考慮する必要がある場合にのみ、鏡面反射成分に
よる輝度情報を考慮し処理を行うため、処理速度の低下
等の性能低下は殆ど生じない。 もちろん、周囲光反射
成分および拡散反射成分用と、鏡面反射成分用の輝度算
出用ＤＤＡを二組を設け、並列に輝度混合を行っても良
い。
【００６５】なお、従来のテクスチャマッピング装置に
おいても、該装置が、表示物体の反射成分の指定が可能
な構成であれば、本方法を使用することにより、リアル
な３次元の図形表示処理が可能となる。
おいても、該装置が、表示物体の反射成分の指定が可能
な構成であれば、本方法を使用することにより、リアル
な３次元の図形表示処理が可能となる。
【００６６】すなわち、表示物体の反射成分の指定が可
能な装置を使用する場合、表示物体の反射成分の指定時
に、必要な成分のみ（例えば、周囲光反射成分および拡
散反射成分）出力され、他の成分（例えば、鏡面反射成
分）は出力されないように指定し、テクスチャマッピン
グを施す画像処理を行なうことによっても、リアルな三
次元画像表示を実現できる。
能な装置を使用する場合、表示物体の反射成分の指定時
に、必要な成分のみ（例えば、周囲光反射成分および拡
散反射成分）出力され、他の成分（例えば、鏡面反射成
分）は出力されないように指定し、テクスチャマッピン
グを施す画像処理を行なうことによっても、リアルな三
次元画像表示を実現できる。
【００６７】さらに、上述の説明では、周囲光反射成分
と拡散反射成分の和に対してテキスチャデータを混合し
ていたが、これらに混合せず、鏡面反射成分と混合して
もよく、この場合、一様でないハイライト表現が可能と
なる。
と拡散反射成分の和に対してテキスチャデータを混合し
ていたが、これらに混合せず、鏡面反射成分と混合して
もよく、この場合、一様でないハイライト表現が可能と
なる。
【００６８】またさらに、周囲光反射成分と拡散反射成
分の和、および、鏡面反射成分ごとに、別々のテキスチ
ャデータを、別々の混合法にて混合することも可能であ
り、この場合、多様な表示が実現できる。
分の和、および、鏡面反射成分ごとに、別々のテキスチ
ャデータを、別々の混合法にて混合することも可能であ
り、この場合、多様な表示が実現できる。
【００６９】もちろん、周囲光反射成分と拡散反射成分
をも分離して、テキスチャマッピング処理を行なうこと
も可能であり、この場合、ＤＤＡを３組設けた構成によ
って所定の処理を行なうこと、あるいは、１組のＤＤＡ
で、３回の所定の処理を行なうことでテクスチャマッピ
ング処理が実現できる。
をも分離して、テキスチャマッピング処理を行なうこと
も可能であり、この場合、ＤＤＡを３組設けた構成によ
って所定の処理を行なうこと、あるいは、１組のＤＤＡ
で、３回の所定の処理を行なうことでテクスチャマッピ
ング処理が実現できる。
【００７０】また、始めから鏡面反射成分を計算しない
ハードウエア構成とし、鏡面反射成分にはテキスチャデ
ータを混合しないテキスチャマッピング処理も考えられ
る。
ハードウエア構成とし、鏡面反射成分にはテキスチャデ
ータを混合しないテキスチャマッピング処理も考えられ
る。
【００７１】
【発明の効果】本発明により、光の反射成分の性質に応
じて、テクスチャマップを施すことができ、特に自然な
ハイライト表現が可能となる。
じて、テクスチャマップを施すことができ、特に自然な
ハイライト表現が可能となる。
【００７２】さらに、各反射成分毎に画素輝度算出用ハ
−ドウェアを特別に設ける必要がない装置を提供でき
る。
−ドウェアを特別に設ける必要がない装置を提供でき
る。
【図１】ポリゴンのテクスチャマップ表示処理手順の工
程図である。
程図である。
【図２】システム全体の構成の実施例の説明図である。
【図３】レンダリンプロセッサの構成の実施例の説明図
である。
である。
【図４】ＤＤＡ部の構成の実施例の説明図である。
【図５】輝度ブレンド部の構成の実施例の説明図であ
る。
る。
【図６】テクスチャ合成部の構成の実施例の説明図であ
る。
る。
【図７】テクスチャデ−タの一例の説明図である。
【図８】輝度混合処理内容を示す表である。
【図９】多角形の塗り潰し処理の説明図である。
【図１０】光の反射モデルの説明図である。
【図１１】従来のテクスチャマッピング装置例の説明図
である。
である。
１…ＣＰＵ、２…主メモリ・システムバス制御部、３…
主メモリ、４…システムバス、５…グラフィックバス制
御部、６…グラフィックバス、７…レンダリングプロセ
ッサ、８…フレ−ムバッファ、９…Ｚバッファ、１０…
テクスチャバッファ、１１…ＤＡＣ、１２…モニタ
主メモリ、４…システムバス、５…グラフィックバス制
御部、６…グラフィックバス、７…レンダリングプロセ
ッサ、８…フレ−ムバッファ、９…Ｚバッファ、１０…
テクスチャバッファ、１１…ＤＡＣ、１２…モニタ
Claims (9)
- 【請求項１】表示物体に関する、形状の幾何学的情報、
光の反射係数、表面の模様のうち、少なくとも前記二つ
を含む情報を指定するテクスチャデ−タを用い、さら
に、表示される状況を設定するために仮想的に与えられ
る光源および視点の方向ベクトルを含む情報を基に、光
の反射成分を演算することにより表示物体各部の明るさ
を求め、表示物体の陰影を表現するとともに、テクスチ
ャデ−タを表示物体表面にマッピングすることにより、
表示物体表面の色彩を表現する表示物体のテクスチャマ
ッピング方法において、光の反射成分のうち、周囲光反
射成分および拡散反射成分の和にテキスチャデ−タを混
合することを特徴とするテクスチャマッピング方法。 - 【請求項２】表示物体の幾何学的情報の記憶手段と、描
画のための座標変換処理手段と、表示物体の光の反射成
分を演算し輝度を算出する輝度算出手段と、物体の輝度
情報を含む幾何学的情報およびテクスチャデ−タを画像
情報に展開する画像展開手段と、展開された画像情報を
記憶する画像記憶手段と、該画像記憶手段に記憶されて
いる画像を表示する表示手段とからなるテクスチャマッ
ピング装置において、 各画素における、周囲光反射成分と拡散反射成分の和、
および鏡面反射成分の値を算出する画素輝度算出手段
を、前記画像展開手段内に設けたことを特徴とするテク
スチャマッピング装置。 - 【請求項３】請求項２記載において、前記画素輝度算出
手段は、周囲光反射成分と拡散反射成分の和、および鏡
面反射成分の値を算出する処理を、複数回行なう手段で
あることを特徴とするテクスチャマッピング装置。 - 【請求項４】表示物体に関する、形状の幾何学的情報、
光の反射係数、表面の模様のうち、少なくとも前記二つ
を含む情報を指定するテクスチャデ−タを用い、さら
に、表示される状況を設定するために仮想的に与えられ
る光源および視点の方向ベクトルを含む情報を基に、光
の反射成分を演算することにより表示物体各部の明るさ
を求め、表示物体の陰影を表現するとともに、テクスチ
ャデ−タを表示物体表面にマッピングすることにより、
表示物体表面の色彩を表現する表示物体のテクスチャマ
ッピング方法において、光の反射成分のうち、鏡面反射
成分の値が、予め設定された所定値以上の場合のみ、各
画素における明るさの演算に鏡面反射成分による明るさ
を含めた演算処理を行なうことを特徴とするテクスチャ
マッピング方法。 - 【請求項５】請求項２、３記載において、前記画素輝度
算出手段が、鏡面反射成分が、予め設定された所定値以
上の場合のみ、鏡面反射成分の値を算出する処理を行な
う手段を備えたことを特徴とするテクスチャマッピング
装置。 - 【請求項６】請求項２、３、または５記載において、前
記画素輝度算出手段が、ＤＤＡ（Digital Differential
Analyzer)で構成されていることを特徴とするテクスチ
ャマッピング装置。 - 【請求項７】表示物体に関する、形状の幾何学的情報、
光の反射係数、表面の模様のうち、少なくとも前記二つ
を含む情報を指定するテクスチャデ−タを用い、さら
に、表示される状況を設定するために仮想的に与えられ
る光源および視点の方向ベクトルを含む情報を基に、光
の反射成分を演算することにより表示物体各部の明るさ
を求め、表示物体の陰影を表現するとともに、テクスチ
ャデ−タを表示物体表面にマッピングすることにより、
表示物体表面の色彩を表現する表示物体のテクスチャマ
ッピング方法において、光の反射成分のうち、鏡面反射
成分にはテクスチャデ−タを混合しないことを特徴とす
るテクスチャマッピング方法。 - 【請求項８】請求項２、３記載において、前記画素輝度
算出手段が、周囲光反射成分および拡散反射成分の和に
テキスチャデ−タを混合する手段であることを特徴とす
るテクスチャマッピング装置。 - 【請求項９】表示物体に関する、形状の幾何学的情報、
光の反射係数、表面の模様のうち、少なくとも前記二つ
を含む情報を指定するテクスチャデ−タを用い、さら
に、表示される状況を設定するために仮想的に与えられ
る光源および視点の方向ベクトルを含む情報を基に、光
の反射成分である周囲光反射成分、拡散反射成分およ
び、鏡面反射成分を演算することにより物体各部の明る
さを求め、物体の陰影を表現するとともに、テクスチャ
デ−タを物体表面にマッピングすることにより、物体表
面の色彩を表現するテクスチャマッピング方法におい
て、テクスチャデ−タに影響を受けない鏡面反射成分に
対しては、テクスチャデ−タとの混合を行わないテクス
チャマッピング方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04110379A JP3107452B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | テクスチャマッピング方法およびその装置 |
| US08/053,371 US5673374A (en) | 1992-04-28 | 1993-04-28 | Method and apparatus for non-disturbed specular reflections on textured surfaces |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP04110379A JP3107452B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | テクスチャマッピング方法およびその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05307610A true JPH05307610A (ja) | 1993-11-19 |
| JP3107452B2 JP3107452B2 (ja) | 2000-11-06 |
Family
ID=14534321
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP04110379A Expired - Fee Related JP3107452B2 (ja) | 1992-04-28 | 1992-04-28 | テクスチャマッピング方法およびその装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5673374A (ja) |
| JP (1) | JP3107452B2 (ja) |
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1992
- 1992-04-28 JP JP04110379A patent/JP3107452B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1993
- 1993-04-28 US US08/053,371 patent/US5673374A/en not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
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