JPH0689090A - 三次元グラフィックス表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 三次元グラフィックス表示装置に関し、アキ
ュムレーションバッファとイメージバッファの機能を兼
備して合成したイメージをそのまま表示することを目的
とする。 【構成】 色情報と奥行情報を付与した画素に対応し
て、該色情報を格納するイメージバッファ12,13aと該奥
行情報を格納するＺバッファ14,15aとを各２組持ち、交
互に描画と表示を行うダブルバッファ構成のフレームバ
ッファ19a とした三次元グラフィックス表示装置であっ
て、片側のイメージバッファ13a とＺバッファ15a を連
結して、複数イメージの合成結果を格納するアキュムレ
ーションバッファとするように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は三次元グラフィックス表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】三次元グラフィックス表示装置では表示
情報をイメージバッファとＺバッファに描画する。すな
わち、表示すべき画素に色情報（イメージ情報：Ｉ値、
ＲＧＢで表示）と奥行き情報（Ｚ方向情報：Ｚ値）を持
たせ、描画時にＺ値を比較して、既にイメージバッファ
とＺバッファに描画されている図形より手前であればイ
メージバッファとＺバッファの書換えを行い、そうでな
ければその画素は書き換えないよう制御する。

【０００３】このことを「Ｚバッファ隠面消去」と呼
び、三次元グラフィックス表示装置の描画制御の基本と
なっている。一般的に、Ｉ値を記憶するイメージバッフ
ァとＺ値を記憶するＺバッファをセットにして、フレー
ムバッファまたはフレームメモリと呼ぶ（２次元表示の
場合はイメージバッファのみ）。

【０００４】イメージバッファとＺバッファは１画面分
の領域があれば、描画して表示できるが、動画的な表示
を行うためなどには、２画面分の領域を用意して交互に
描画／表示することにより、スムーズな動きを実現でき
る。このような構成をダブルバッファ構成と呼ぶ。

【０００５】また、ダイナミックな動きを表現したり、
リアルな感じを表現するための高機能を提供する三次元
グラフィックス表示装置では、いったんイメージバッフ
ァに描画したイメージを加工して、ボカシ操作によるボ
ケたイメージや残像を構成したり、イメージを流したり
して、そこで作られた複数のイメージを合成した結果を
格納するアキュムレーションバッファを備えるようにな
っている。

【０００６】このためには、例えばイメージバッファに
描画したイメージを一定の時間毎に位置を移動して、所
定の係数を乗じて結果のイメージをアキュムレーション
バッファとの演算処理を行う等の画像データの操作を行
う。

【０００７】そして、アキュムレーションバッファのビ
ット長は足し込む回数によって、元のイメージバッファ
より、画素を構成するビットを多くする必要がある。た
とえば元のイメージがＲＧＢ各８ビットの２４ビットか
ら構成される場合に、最大２５６回足し込んでもオーバ
ーフローしないためにはＲＧＢ各１６ビットの４８ビッ
トのアキュムレーションバッファが必要になる。

【０００８】図３に従来の三次元グラフィックス表示装
置のフレームバッファの構成図の例を示す。図におい
て、１１は描画／制御部であって、表示データに従って
イメージバッファＡ12、イメージバッファＢ13、Ｚバッ
ファＡ14、ＺバッファＢ15、アキュームレーションバッ
ファ16に描画情報を書き込むものである。描画／制御部
はマイクロプロセッサ、メモリ、メモリに格納されてい
る画像処理プログラム、浮動小数点演算回路等から構成
されている。

【０００９】１２はイメージバッファＡであって、表示
すべきイメージ情報を保持するものであり、画面の大き
さ（２Ｋ×１Ｋ）に対してＲＧＢ各８ビットの２４ビッ
トのビット長を持つメモリである。１３はイメージバッ
ファＢであって、イメージバッファＡ12と交代で表示す
べきイメージ情報を保持するメモリである。

【００１０】１４はＺバッファＡであって、イメージバ
ッファＡ12に描画されたイメージの奥行情報を格納する
ものであり、画素の数（２Ｋ×１Ｋ）に対して設けられ
る。奥行情報は画面の奥行方向の位置を示す情報であり
２４ビットで表現する。

【００１１】１５はＺバッファＢであって、イメージバ
ッファＢ13に描画されたイメージの奥行情報を格納する
ものであり、イメージバッファＡ12と交代でイメージバ
ッファＢ13を表示するため設けられる。

【００１２】１６はアキュームレーションバッファであ
って、いったんイメージバッファに描画したイメージを
加工してそこで作られた複数のイメージを合成した結果
を格納するメモリである。

【００１３】１７はマルチプレクサ（以下ＭＰＸと略す
る）であって、イメージバッファＡ12、イメージバッフ
ァＢ13のいずれかを選択してその出力を表示部18に出力
するものである。１８は表示部であって、画像を表示す
るものである。

【００１４】１９はフレームバッファであって、イメー
ジバッファＡ12、イメージバッファＢ13、ＺバッファＡ
14、ＺバッファＢ15、アキュームレーションバッファ16
から構成されるものである。

【００１５】図の三次元グラフィックス表示装置の動作
を説明する。動画的な表示を行う場合には、描画／制御
部11は最初にイメージバッファＡ12に描画を行い、描画
が完了した後ＭＰＸ17でイメージバッファＡ12の出力を
表示部18に供給して表示する。次に描画／制御部11はイ
メージバッファＢ13に描画を行い、描画が完了した後Ｍ
ＰＸ17でイメージバッファＢ13の出力を表示部18に供給
して表示する。次に再びイメージバッファＡ12に描画し
て表示する。このように二つのイメージバッファの内容
を交互に書き替えながら表示する。表示部の動作は６０
Ｈｚ、乃至７２Ｈｚの繰り返し周波数で行われる。

【００１６】また、ダイナミックな動きを表現したり、
リアルな感じを表現するためには一度描画／制御部11で
イメージバッファＡ12に描画を行い、さらにそのイメー
ジを加工してアキュームレーションバッファ16に合成結
果を格納する。このアキュームレーションバッファ16の
内容の上位部分をイメージバッファＢ13に転送し、ＭＰ
Ｘ17でイメージバッファＢ13の出力を表示部18に供給し
て表示する。

【００１７】また、描画／制御部11でイメージバッファ
Ａ12に描画を行う場合に画像データによっては描画時間
が数秒〜数十秒になることもある。たとえばレイトレー
シング( 光線追跡法) によって曲面を表現する場合等で
ある。

【００１８】しかし、一度イメージバッファにイメージ
が描画されたときは、そのイメージを加工することは表
示部の動作の繰り返し周波数内で実現できる。そこでレ
イトレーシングで描画したイメージが残像を持って移動
する画像をアキュームレーションバッファ上で合成して
表現することが上記の表示部の動作の繰り返し周波数内
で実現できる。

【００１９】ここで構成を示したような三次元グラフィ
ックス表示装置では、高機能の実現のため、ダブルバッ
ファ構成や、アキュムレーションバッファを搭載する
が、アキュムレーションバッファを使用する場合には、
表示すべきデータとしてアキュムレーションバッファの
上位２４ビットを使用することになる。

【００２０】そのため、図の例では、イメージバッファ
Ａ12、ＺバッファＡ14で構成する画面に描画したイメー
ジをアキュムレーションバッファ16に足し込んで、その
結果の上位２４ビットをイメージバッファＢ13に転送し
て表示する。

【００２１】また、イメージバッファＡ12に描画したイ
メージを加工する際に使用する係数を結果の上位２４ビ
ットを表示することを前提に決定しておくようにすれ
ば、アキュムレーションバッファ16の上位２４ビットを
イメージバッファＢ13に転送する際の桁合わせが不要と
なる。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の方式
では、専用のアキュムレーションバッファ16がダブルバ
ッファの他に必要であり、又、アキュムレーションバッ
ファ16の結果を表示するためにはイメージバッファＢ13
に転送する必要があった。

【００２３】本発明はこのような点にかんがみて、アキ
ュムレーションバッファとイメージバッファの機能を兼
備して合成したイメージをそのまま表示する手段を提供
することを目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】上記の課題は下記の如く
に構成された三次元グラフィックス表示装置によって解
決される。

【００２５】図１は、本発明の構成図である。色情報と
奥行情報を付与した画素に対応して、該色情報を格納す
るイメージバッファ12,13aと該奥行情報を格納するＺバ
ッファ14,15aとを各２組持ち、交互に描画と表示を行う
ダブルバッファ構成のフレームバッファ19a とした三次
元グラフィックス表示装置であって、片側のイメージバ
ッファ13a とＺバッファ15a を連結して、複数イメージ
の合成結果を格納するアキュムレーションバッファとす
るように構成する。

【００２６】

【作用】片側のイメージバッファ13a とＺバッファ15a
を連結することでアキュームレーションバッファの必要
とするビット数のメモリが構成される。そこでこのメモ
リをアキュームレーションバッファとして利用する。

【００２７】そこで、従来のアキュームレーションバッ
ファが不要となる。さらに、このイメージバッファ13a
とＺバッファ15a を連結したメモリをアキュームレーシ
ョンバッファとして利用した場合、アキュームレーショ
ンバッファの上位をイメージバッファ13a に対応させて
おくと、アキュームレーションバッファからイメージバ
ッファ13a に転送する時間が不要になる。

【００２８】

【実施例】図１は本発明の実施例の三次元グラフィック
ス表示装置の構成図である。図において、１３ａはイメ
ージバッファＢであって、ＲＧＢ各８ビットで構成され
るイメージ情報を格納するメモリである。１５ａはＺバ
ッファＢであって、奥行情報を格納するメモリである。

【００２９】イメージバッファＢ13a とＺバッファＢ15
a とは連結してアキュームレーションバッファ16a とし
ても使用される。その他、図３と同一符号の物は同一物
である。

【００３０】イメージバッファＢ13a をアキュムレーシ
ョンバッファ16a の上位２４ビットと兼用、Ｚバッファ
Ｂ15a をアキュムレーションバッファ16a の下位２４ビ
ットと兼用し、アキュムレーションバッファ16a を使用
する場合には、このイメージバッファＢ13a とＺバッフ
ァＢ15a を連結してアキュムレーションバッファ16aと
して使用する。

【００３１】図２は本発明の実施例のアキュームレーシ
ョンバッファの構成図である。図は描画／制御部11で描
画データであるＲＧＢ各１６ビット、合計４８ビットの
データが送出され、描画データのＲＧＢの上位各８ビッ
トがイメージバッファＢ13aに転送格納され、描画デー
タのＲＧＢの下位各８ビットがＺバッファＢ15a に格納
されることを示す。

【００３２】イメージバッファＡ12に描画された図形を
アキュムレーションバッファ16a のイメージデータに足
し込んで、複数のイメージが合成された図形を作り、表
示する場合はアキュムレーションバッファ16a の上位２
４ビットが、そのまま、表示機能を持ったイメージバッ
ファＢ13a であるため、ＭＰＸ17で切り替えることによ
り、アキュームレーションバッファからイメージバッフ
ァに転送する必要もなくそのまま表示できる。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よればダブルバッファの片側のイメージバッファ、Ｚバ
ッファを使用してアキュムレーションバッファを構成で
き、専用のアキュームレーションバッファが不要にな
り、結果の表示もイメージバッファへの転送なしに行え
て、その時間だけ高速表示が行えるという著しい工業的
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施例の三次元グラフィックス表示
装置の構成図

【図２】 本発明の実施例のアキュームレーションバッ
ファの構成図

【図３】 従来の三次元グラフィックス表示装置の構成
図の例

【符号の説明】

１１ 描画／制御部 １２ イメージバ
ッファＡ １３，１３ａ イメージバッファＢ １４ Ｚバッファ
Ａ １５，１５ａ ＺバッファＢ １６ アキューム
レーションバッファ １７ ＭＰＸ １８ 表示部 １９，１９ａ フレームバッファ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 色情報と奥行情報を付与した画素に対応
   して、該色情報を格納するイメージバッファ(12,13a)と
   該奥行情報を格納するＺバッファ(14,15a)とを各２組持
   ち、交互に描画と表示を行うダブルバッファ構成のフレ
   ームバッファ(19a) とした三次元グラフィックス表示装
   置であって、片側のイメージバッファ(13a) とＺバッフ
   ァ(15a) を連結して、複数イメージの合成結果を格納す
   るアキュムレーションバッファを構成したことを特徴と
   する三次元グラフィックス表示装置。