JPH0744735A

JPH0744735A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH0744735A
Application number: JP5209870A
Authority: JP
Inventors: Kouichi Tashiro; 幸一田城; Yasumichi Kaneko; 靖道金子
Original assignee: Namco Ltd
Current assignee: Namco Ltd
Priority date: 1993-08-02
Filing date: 1993-08-02
Publication date: 1995-02-14

Abstract

(57)【要約】【目的】装置規模の拡大やコストの上昇を招くことな
く、３次元表示物体に関する状態変化が発生した後の画
像表示の遅れを防止することができる画像処理装置を提
供すること。【構成】本発明の画像処理装置を含むビデオゲーム装
置は、３次元処理部１０，フレームバッファ２０，ディ
スプレイ３０，疑似３次元処理部４０，ＣＰＵ５０，Ｒ
ＯＭ５２，ＲＡＭ５４，入力装置５６，カラー同期発生
回路５８を含んで構成される。３次元処理部１０は、３
次元演算回路１２，ソーティング回路１４，レンダリン
グ回路１６を含んでおり、複雑な３次元処理を行う。疑
似３次元処理部４０は、平行移動処理回路４２，回転処
理回路４４，拡大・縮小処理回路４６を含んでおり、３
次元表示物体に関する状態変化が生じた場合には、これ
らの回路の内のいずれかにおいてフレームバッファ２０
に格納された画素データに基づく２次元処理により疑似
画像を求めてディスプレイ３０から表示する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、３次元表示物体に関す
る所定の処理を行い、その結果を２次元画像として表示
する画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータグラフィックスの技
術を用いて疑似３次元画像を合成，表示するリアルタイ
ム型の表示装置が知られており、例えば各種のビデオゲ
ームや、飛行機および各種乗り物用の操縦シミュレータ
等に広く用いられている。

【０００３】図１０は、このような表示装置において３
次元表示物体に関する処理を行う構成を示す図である。
また、図１１は図１０に示す装置において３次元処理を
行う場合の原理を示す図である。

【０００４】図１０に示す表示装置は、３次元処理を行
う３次元処理部１００と、その処理結果として出力され
る２次元画像の表示を行うディスプレイ１１２とを含ん
で構成される。また、３次元処理部１００は、座標変換
部１０２，クリッピング処理部１０４，透視変換部１０
６，ソーティング処理部１０８，レンダリング処理部１
１０を含んで構成される。

【０００５】以下、３次元処理の一例を図１０および図
１１を用いて説明する。例えば、ドライビングゲームを
例にとれば、図１１に示すように、レーシングカー，建
物，障害物等を表わす３次元オブジェクト３００，３３
２，３３４がワールド座標系（Ｘｗ，Ｙｗ，Ｚｗ）で表
現される仮想３次元空間上に配置される。座標変換部１
０２は、これらの３次元オブジェクトを表わす画像情報
を、ゲームのプレーヤ３０２の視点を基準とした視点座
標系（Ｘｖ，Ｙｖ，Ｚｖ）へと座標変換する。

【０００６】次に、クリッピング処理部１０４は、いわ
ゆるクリッピング処理と呼ばれる画像処理を行う。ここ
で、クリッピング処理とはプレーヤ３０２の視野内（ま
たは３次元空間上で開かれたウインドの視野外）にある
画像情報、すなわち前方，後方，右側，下方，左側，上
方のクリッピング面３４０，３４２，３４４，３４６，
３４８，３５０により囲まれた表示領域２の外側にある
画像情報を除去する画像処理をいう。

【０００７】次に、透視変換部１０６は、表示領域２内
にある物体に対してのみ、スクリーン座標系（Ｘｓ，Ｙ
ｓ）への透視変換を行い、次段のソーティング処理部１
０８に対してデータを出力する。

【０００８】ソーティング処理部１０８は、次段のレン
ダリング処理部１１０における処理の順序を決定し、そ
の順序に従ってポリゴンの画像データを出力する。

【０００９】レンダリング処理部１１０は、ソーティン
グ処理部１０８までで３次元演算処理されたポリンゴン
の頂点座標等のデータから、ポリゴン内の全てのドット
の画像情報を演算する。具体的には、ポリゴンの頂点座
標からポリゴンの輪郭線を求め、この輪郭線と走査線と
の交点である輪郭点ペアを求め、この輪郭点ペアにより
形成されるラインを決定するために、輝度計算を行って
色処理を行う。

【００１０】その後、レンダリング処理部１１０から出
力される２次元画像は、３次元処理部１００からディス
プレイ１１２に向け出力され、ディスプレイ１１２によ
る画像表示が行われる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した画
像処理装置において３次元表示物体の表示を行う場合
に、３次元処理部１００内の各変換部あるいは処理部に
よって複雑な処理を行う必要があるため、処理にある程
度の時間が必要であり、３次元表示物体に関する状態変
化が発生して画像表示が行われるまで遅れが生じるとい
う問題点があった。このため、画像表示が不自然になっ
たり、例えばドライビングゲームを例にとると緊急時に
ハンドリング操作を行った場合の表示画面への反映に遅
延が生じていた。

【００１２】一方、このような問題は３次元処理部１０
０の処理能力を向上させることにより解消させることが
できるが、非常に高速な装置が必要となり、大型でコス
ト高を招くことになり実用的ではない。そのため若干の
変更によって３次元処理に起因する表示の遅れに対処す
ることができる画像処理装置が望まれていた。

【００１３】本発明は、このような点に鑑みてなされた
ものであり、装置規模の拡大やコストの上昇を招くこと
なく、３次元表示物体に関する状態変化が発生した後の
画像表示の遅れを防止することができる画像処理装置を
提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明の画像処理装置は、３次元表示物体に関
して、投影面に対する透視変換を含む所定の処理を行っ
て、その処理結果を２次元画像として出力する３次元処
理手段と、表示領域よりも広い格納領域を有しており、
前記３次元処理手段から出力される前記２次元画像をこ
の格納領域に格納するフレームバッファと、前記フレー
ムバッファの表示領域に表示画面が対応しており、この
表示領域に格納されている前記２次元画像を表示する表
示手段と、３次元表示物体についての状態変化が生じた
ときに、前記３次元処理手段による処理が終了するまで
の間、前記フレームバッファの格納領域に格納された前
記２次元画像に対して所定の２次元処理を行い、この処
理結果を前記３次元処理手段の処理結果に近似する疑似
画像として前記表示手段に送る疑似３次元処理手段と、
を備え、前記３次元処理手段による処理が終了するまで
の間は、前記疑似３次元処理手段による簡易な２次元処
理を行った結果を表示することを特徴とする。

【００１５】

【作用】３次元処理手段は、３次元表示物体に関する透
視変換を含む所定の処理を行っており、この処理結果が
２次元画像として出力されてフレームバッファに格納さ
れ、このフレームバッファの表示領域に格納された２次
元画像が表示手段から表示される。

【００１６】３次元表示物体についての状態変化が生じ
ると、前記３次元処理手段による所定の処理が行われ、
その処理が終了した後、処理結果が表示手段から表示さ
れる。一般に３次元表示物体に関する処理は複雑で時間
がかかるため、この処理が終了するまでの間は、疑似３
次元処理手段による簡易な２次元処理を行って、３次元
処理手段の処理結果として得られる２次元画像に近似す
る疑似画像を代用画面として表示する。

【００１７】特に、３次元表示物体について生じた状態
変化が視野方向の変更あるいは３次元物体の接近，離遠
である場合は、疑似３次元処理手段による２次元処理と
して、フレームバッファ内の表示画面に対応する部分を
平行移動，回転，拡大，縮小のいずれかの処理を行うこ
とにより、上述した疑似画像を作成することができる。

【００１８】本発明においては、３次元表示物体に関す
る処理が終了するまでの間は疑似３次元処理手段による
簡易な２次元処理を行った結果を表示するため、画像表
示の遅れがほとんどなく、ごく自然な３次元表示物体の
画像表示を行うことができる。

【００１９】また、２次元処理を行う疑似３次元処理手
段を追加するだけでよく、３次元処理手段は従来のもの
を用いることができるため、装置規模やコストは現行の
装置とほとんど変わりはない。

【００２０】

【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例につい
て詳細に説明する。

【００２１】図１は、本発明を適用した一実施例の画像
処理装置の原理ブロックを示す図である。同図に示す構
成は、主に３次元表示物体についての処理を行って、そ
の結果を表示する部分に着目したものである。

【００２２】本実施例の画像処理装置は、３次元処理部
１０，フレームバッファ２０，ディスプレイ３０，疑似
３次元処理部４０を含んで構成される。

【００２３】３次元処理部１０は、３次元表示物体に関
して投影面に対する透視変換を含む所定の処理を行うも
のであり、その処理結果は２次元画像としてフレームバ
ッファ２０に向け出力される。

【００２４】フレームバッファ２０は、ディスプレイ３
０の表示画面と１対１に対応する表示領域よりも広い格
納領域を有しており、３次元処理部１０から入力される
２次元画像をこの格納領域全体に格納する。ディスプレ
イ３０は、ＣＲＴあるいはＬＣＤ等によって構成される
表示手段であり、フレームバッファ２０の表示領域に格
納されている画素データに基づいて２次元画像を画面上
に表示する。

【００２５】疑似３次元処理部４０は、３次元表示物体
についての状態変化が生じたときに、フレームバッファ
２０の格納領域に格納されている２次元画像の画素デー
タに基づいて、所定の２次元処理を行うものであり、そ
の結果はディスプレイ３０に向け出力される。この疑似
３次元処理部４０によって行われる２次元処理は、３次
元処理部１０によって行われる所定の３次元処理に対応
するものであり、３次元処理部１０による処理が終了す
るまでの間は、この疑似３次元処理部４０によって行わ
れる２次元処理の結果が代用画面としてディスプレイ３
０から表示される。

【００２６】一般に３次元処理部１０によって行われる
３次元処理は、その処理内容が複雑であり時間もかかる
ため、この３次元処理が終了するまで待ってその結果を
ディスプレイ３０に表示していたのでは、状態変化が生
じてその結果が表示されるまである程度の時間（例えば
３フレーム分の１／２０秒）がかかり、画像表示のタイ
ミングがずれて不自然となる。このため、状態変化が生
じたときに疑似３次元処理部４０によってフレームバッ
ファ２０に格納された２次元画像に基づく簡易な２次元
処理を行い、その結果を３次元処理部１０による本来の
３次元処理が終了するまでの間ディスプレイ３０から表
示する。そして、３次元処理部１０による処理が終了し
た後は、この本来の処理結果をディスプレイ３０から表
示する。

【００２７】このように、３次元処理部１０による３次
元処理が行われている間は、疑似３次元処理部４０によ
って簡易な２次元処理を行って、その結果をディスプレ
イ３０から表示しているため、状態変化後の画像が長い
間表示されないという事態を回避することができ、画像
表示の遅れがほとんどなく、ごく自然な３次元表示物体
の画像表示を行うことができる。

【００２８】特に、疑似３次元処理部４０による２次元
処理の結果を表示するのは３次元処理部１０による処理
が終了するまでのごく短い間（例えば３フレーム分）で
あるため、２次元処理で代用した場合であっても、それ
程不自然な画像表示となることはない。

【００２９】図２は、図１に示す画像処理装置を含む一
実施例のビデオゲーム装置の全体構成を示す図である。

【００３０】同図に示す本実施例のビデオゲーム装置
は、上述した３次処理部１０，フレームバッファ２０，
ディスプレイ３０，疑似３次元処理部４０の他に、ＣＰ
Ｕ５０，ＲＯＭ５２，ＲＡＭ５４，入力装置５６，カラ
ー同期発生回路５８を含んで構成される。

【００３１】３次元処理部１０は、３次元演算回路１
２，ソーティング回路１４，レンダリング回路１６を含
んでいる。ここで、３次元演算回路１２は、ワールド座
標系に従って表示される３次元表示物体の座標を視点座
標系へ変換すると共に、透視投影変換等を行うものであ
る。ソーティング回路１４は、３次元演算回路１２によ
って透視投影変換された後の２次元画像データをその遠
近位置に従ってソーティングする。レンダリング回路１
６は、ソーティング回路１４によるソーティング結果に
基づいて、隠面消去，テクスチャマッピング，シェーデ
ィング等の処理を行い、その結果を３次元処理部１０か
ら出力する。

【００３２】フレームバッファ２０は、３次元処理部１
０による３次元処理結果を格納するものであり、上述し
たように、ディスプレイ３０の表示画面に対応した表示
領域よりも広い格納領域の全体に３次元処理部１０から
出力される画素データを格納する。

【００３３】疑似３次元処理部４０は、平行移動処理回
路４２，回転処理回路４４，拡大・縮小処理回路４６を
含んでいる。ここで、平行移動処理回路４２は、フレー
ムバッファ２０の表示領域からデータを読み出す際に、
該当する表示領域を平行移動させる処理を行う。これに
より、ゲームのプレーヤが視点を左右あるいは上下に移
動させた場合に３次元処理によって得られる画像とほぼ
同様の画像をフレームバッファ２０から読み出すことが
できる。その移動量はＣＰＵ５０によって計算され入力
される。

【００３４】また、回転処理回路４４は、フレームバッ
ファ２０の表示領域を回転させてこのフレームバッファ
２０からデータを読み出す処理を行う。これにより、ゲ
ームのプレーヤの視界が視野方向を中心に回転した場合
に３次元処理によって得られる画像とほぼ同様の画像を
得ることができる。その回転量はＣＰＵ５０によって計
算され入力される。

【００３５】拡大・縮小処理回路４６は、フレームバッ
ファ２０の表示領域に格納されている画像を拡大あるい
は縮小してフレームバッファ２０からデータを読み出す
処理を行う。例えば、拡大処理を行う場合は、この表示
領域よりもさらに小さな領域の画素データを所定の割合
で重複して読み出すことにより、結果として拡大された
画像を得る。また、縮小処理を行う場合は、この表示領
域よりもさらに広い領域の画素データを間引いて読み出
すことにより、結果として縮小された画像を得る。これ
により、３次元表示物体が接近してくる場合にはフレー
ムバッファ２０に格納されたデータを拡大することによ
り、３次元処理結果とほぼ同様の画像を得ることができ
る。一方、３次元表示物体が離れていく場合にはフレー
ムバッファ２０に格納された画像データを縮小すること
により、３次元処理結果とほぼ同様の画像を得ることが
できる。なお、拡大，縮小する場合の倍率はＣＰＵ５０
によって計算され入力される。

【００３６】また、ＣＰＵ５０は、本実施例のビデオゲ
ーム装置の全体的な制御を行うものであり、予め定めら
れたゲームプログラムとプレーヤによる操作指示に基づ
いて各種のゲーム演算を行う。例えばドライビングゲー
ムを考えた場合、図１１に示すように、ドライビングゲ
ームを構成する要素であるレーシングカー，道路や建物
などの３次元オブジェクト３００を仮想的な表示領域２
上の所定位置に配置しなければならない。したがって、
どの３次元オブジェクトをどこに配置するかを表わすオ
ブジェクト情報および位置情報が必要となる。これらの
オブジェクト情報および位置情報はこのＣＰＵ５０によ
って演算され、３次元処理部１０内の３次元演算回路１
２に入力される。また、上述したように、疑似３次元処
理部４０内の各回路に入力される平行移動量，回転量，
拡大・縮小の倍率もこのＣＰＵ５０で演算される。

【００３７】ＲＯＭ５２は、ＣＰＵ５０が実行するゲー
ムプログラムおよびデータを格納するためのものであ
る。また、ＲＡＭ５４は、ＣＰＵ５０のワークエリアと
して機能するものであり、ＣＰＵ５０によって演算され
たオブジェクト情報および位置情報は、このＲＡＭ５４
に一旦格納された後、３次元処理部１０によって読み出
される。

【００３８】入力装置５６は、プレーヤが各種の操作指
示を入力できるように形成されている。例えば、ドライ
ビングゲームの場合は、ハンドルやシフトレバー，ブレ
ーキ，アクセル等から構成される。

【００３９】カラー同期発生回路５８は、フレームバッ
ファ２０から読み出される画素データをラスター変換
し、垂直同期信号等の各種同期信号に同期してディスプ
レイ３０に表示する。

【００４０】このような構成を有する本実施例のビデオ
ゲーム装置において、ディスプレイ３０および疑似３次
元処理部４０以外の構成、例えば３次元処理部１０，フ
レームバッファ２０等はＣＰＵ５０とバス接続されてお
り、ＣＰＵ５０との間でデータの入出力を行うと共にＣ
ＰＵ５０によって制御されている。また、疑似３次元処
理部４０にはＣＰＵ５０からの指示信号が演算された平
行移動量と共に入力されており、疑似３次元処理部４０
内の平行移動処理回路４２，回転処理回路４４，拡大・
縮小処理回路４６のそれぞれは、フレームバッファ２０
に対して所定のアクセスを行うようになっている。

【００４１】図３は、本実施例のビデオゲーム装置の外
観を示す図であり、主に入力装置５６およびディスプレ
イ３０の全体的な配置を示すものである。

【００４２】このビデオゲーム装置６０は、レーシング
カーのコックピットを再現したものであり、プレーヤが
搭乗するためのシート６２と、フロントガラスに相当す
る位置に設けられたディスプレイ３０と、プレーヤが操
作するハンドル６４，シフトレバー６６，アクセル６
８，ブレーキ７０，クラッチ７２を備えている。ここ
で、ハンドル６４，シフトレバー６６，アクセル６８，
ブレーキ７０，クラッチ７２が図２に示した入力装置５
６に相当するものである。

【００４３】ドライビングゲームが開始されると、プレ
ーヤはディスプレイ３０を見ながらシフトレバー６６お
よびハンドル６４を操作すると共に、アクセル６８，ブ
レーキ７０，クラッチ７２を適宜踏み付けることにより
自己のレーシングカーを運転することができる。このと
き、ディスプレイ３０上には、プレーヤの視点方向に見
える他のレーシングカーや建物等の３次元表示物体が表
示されている。

【００４４】本実施例のビデオゲーム装置は、以上の構
成および外観を有しており、その動作を以下に説明す
る。

【００４５】図４は、このビデオゲーム装置において発
生する状態変化の一例を示す図であり、視点座標系の原
点にプレーヤがいると仮定した場合が示されている。

【００４６】同図に示す視点座標系のＺ方向がプレーヤ
の視点方向であり、Ｘ方向は左右方向、Ｙ方向は上下方
向にそれぞれ対応している。例えば、発生する状態変化
としてプレーヤの視野方向が変わる場合が考えられる。
具体的には、図３に示すハンドル６４を右にあるいは左
に回した場合には、プレーヤの視野方向がＹ軸回りに回
転することになる。図４においては、この回転角がθy
として表わされている。また、道路にアップダウンが有
り、プレーヤの視野方向が上下に変動する場合には、Ｘ
軸回りの回転となる。図４においては、回転角θx で表
わされる。さらに、道路が右下がりあるいは左下がりに
傾いている場合には、視野方向であるＺ軸回りの回転と
して表わされる。図４においては、回転角θz で表わさ
れる。

【００４７】ＣＰＵ５０は、入力装置５６（ハンドル６
４等）の操作状況等を監視しており、上述した状態変化
を検出する。そして、検出した状態変化に応じて新たな
３次元オブジェクトのオブジェクト情報および位置情報
を演算する。その後、この新たなオブジェクト情報およ
び位置情報に基づいて３次元処理部１０による処理が行
われ、その結果がフレームバッファ２０に格納される。

【００４８】本実施例においては、図４に示すＸ，Ｙ，
Ｚ軸回りの視野方向の変更が発生した場合には、３次元
処理部１０による処理が終了するまでの間、疑似３次元
処理部４０による処理を行ってその処理結果を代用画面
としてディスプレイ３０上に表示している。疑似３次元
処理部４０による処理は、３次元処理部１０で行われる
３次元処理に比べて単純であり、処理時間もほとんどか
からないことから、状態変化が発生した直後にその状態
変化に応じた画像をディスプレイ３０から表示すること
ができる。

【００４９】図５は、疑似３次元処理部４０内の各処理
回路によって行う２次元処理を説明するための図であ
る。同図（ａ）は、状態変化が生じていない場合の標準
状態を示しており、同図の全体がフレームバッファ２０
の格納領域の全体に対応しており、同図の一点鎖線で囲
まれた領域がディスプレイ３０の表示画面と１対１に対
応した表示領域に対応している。

【００５０】同図（ｂ）は、状態変化として図４に示す
Ｙ軸回りの回転が生じた場合に平行移動処理回路４２が
行う処理内容を示すものである。平行移動処理回路４２
は、角度θy に相当する値ｘだけ表示領域を水平方向に
移動させる処理を行う。実際には、平行移動処理回路４
２は、フレームバッファ２０からデータを読み出す水平
座標の初期値をｘだけずらす処理を行っている。

【００５１】図５（ｃ）は、状態変化として図４に示す
Ｘ軸回りの回転が生じた場合に平行移動処理回路４２が
行う処理内容を示すものである。平行移動処理回路４２
は、角度θx に相当する値ｙだけ表示領域を垂直方向に
移動させる処理を行う。実際には、平行移動処理回路４
２は、フレームバッファ２０からデータを読み出す垂直
座標の初期値をｙだけずらす処理を行っている。

【００５２】図５（ｄ）は、状態変化として図４に示す
Ｚ軸回りの回転が発生した場合に対応しており、回転処
理回路４４は、フレームバッファ２０から画素データを
読み出す表示領域を回転する。この回転処理回路４４が
行う回転処理は、上述した平行移動処理回路４２が行う
平行処理に比べて若干複雑になり、フレームバッファ２
０からデータを読み出す際の読み出しアドレスを画素毎
に計算して、フレームバッファ２０に対するアドレス指
定を行う。ただし、このような処理を行う場合であって
も、３次元処理部１０内の各回路による複雑な処理に比
べれば単純な処理であり、各フレームの表示時間内に終
了させることができる。

【００５３】図６は、図５（ｂ）に示すようにフレーム
バッファ２０の表示領域を水平方向にｘだけ平行移動さ
せる場合の、この移動量ｘを説明するための図である。
同図は、Ｘ−Ｚ平面を示しており、プレーヤがハンドル
６４を切ることにより、時計方向に角度θy だけ回転し
た場合が示されている。このときの移動量ｘは、ｘ＝ｈtan θy で計算することができる。ここで、ｈは視点座標系の原
点から投影面までの距離である。

【００５４】図７は、状態変化が３次元表示物体の接近
あるいは離遠である場合の２次元処理を説明するための
図である。この場合には、拡大・縮小処理回路４６は、
フレームバッファ２０に格納された画素データを拡大あ
るいは縮小する処理を行う。具体的には、縮小処理を行
う場合は、図７の四角枠ｂで囲まれた画素データを適宜
間引いてフレームバッファ２０から読み出すことによ
り、状態変化が生じていないときに四角枠ａに含まれる
画素データと同じ量のデータを読み出す。一方、拡大処
理を行う場合には、同図四角枠ｃに囲まれた画素データ
を一定の割合で繰り返しフレームバッファ２０から読み
出すことにより、状態変化が生じていない場合に四角枠
ａに含まれる画素データと同じ量のデータの読み出しを
行う。例えば、１０ライン中の１ラインを重複して読み
出すことにより、結果として垂直方向に１０％の拡大処
理を行ったことになる。同様に、水平ラインに含まれる
１０画素に１画素の割合で重複して読み出すことによ
り、水平方向に１０％の拡大処理を行ったことになる。

【００５５】図８は、本実施例のビデオゲーム装置の動
作タイミングを示す図である。同図（ａ）の「ＶＢｌ
ａｎｋ」は、カラー同期発生回路５８によって作成され
る負論理の垂直同期信号であり、この信号の立ち下がり
に同期してフレームの切替えが行われるようになってい
る。

【００５６】同図（ｂ）の「状態」は、３次元表示物体
の表示状態を示しており、図中のＡ，Ｂ，Ｃそれぞれは
異なった状態に対応する。例えばドライビングゲームの
場合には、スピード，ハンドル操作，路面の状況変化等
が組み合わさって１つの状態を形成し、本実施例の場合
には状態Ａから状態Ｂに変化し、さらに状態Ｃに変化す
る。

【００５７】同図（ｃ）の「ＣＰＵ３次元処理」は、
図２に示すＣＰＵ５０と３次元処理部１０内の３次元演
算回路１２のそれぞれによる処理内容を示しており、垂
直同期信号「ＶＢｌａｎｋ」の立ち下がりに同期して
ＣＰＵ５０が状態を検出し、その後３次元演算回路１２
による所定の処理が行われるようになっている。すなわ
ち、フレームの切替わり直後にまずＣＰＵ５０による状
態検出処理が行われ、検出した状態に応じて３次元処理
を行うために必要な各種演算をＣＰＵ５０によって行っ
た後に、３次元演算回路１２による処理が行われる。

【００５８】なお、ＣＰＵ５０は、３次元演算回路１２
に入力する各種演算を行うと同時に、疑似３次元処理部
４０内の各回路に入力する平行移動量，回転量，拡大・
縮小の倍率のいずれか１つあるいは複数を演算する処理
を行う。この処理は、図８（ｃ）ではＡ＊，Ａ＊＊，Ｂ
＊で表わされる。

【００５９】同図（ｄ）の「ソーティング」は、３次元
処理部１０内のソーティング回路１４の処理内容を示し
ており、同図（ｅ）の「レンダリング」はレンダリング
回路１６の処理内容を示している。同図（ｃ）〜（ｅ）
に示すように、あるフレーム周期内で３次元演算回路１
２による処理が行われると、次のフレーム周期において
ソーティング回路１４による処理が行われ、さらに次の
フレーム周期においてレンダリング回路１６による処理
が行われる。したがって、最短の場合であってもＣＰＵ
５０によって状態変化が検出されてから２フレーム周期
遅れてレンダリング回路１６による処理が行われるよう
になっている。

【００６０】また、同図（ｆ）の「ディスプレイ」は、
ディスプレイ３０に表示される内容を示している。同図
（ｃ）に示すように、ＣＰＵ５０によって状態変化が検
出されると、次にフレーム周期でＣＰＵ５０による平行
移動量等の演算、および疑似３次元処理部４０による所
定の２次元処理が行われる。例えば、状態がＡからＢに
変化した場合には、この状態変化が発生した次のフレー
ムにおいて状態Ｂに応じて数フレーム後に得られるであ
ろう３次元処理結果の画像Ｂに近似した疑似画像Ａ＊が
疑似３次元処理部４０の制御によって得られる。そし
て、その次のフレーム周期においてディスプレイ３０か
らこの疑似画像Ａ＊が表示される。すなわち、状態変化
が生じた時点から２フレーム目（図８に示す時間ｔ１
後）には、この状態変化に基づいて得られた疑似画像が
ディスプレイ３０上に表示されることになる。

【００６１】図９は、比較のために従来のビデオゲーム
装置の動作タイミングを示した図である。この場合に
は、本実施例の疑似３次元処理部４０による処理が行わ
れないため、本実施例におけるレンダリング回路１６に
よる処理が終了した後に、その処理結果に基づいて次の
フレーム周期においてディスプレイ３０による表示が行
われる。すなわち、従来のビデオゲーム装置において
は、状態変化が発生した後４フレーム目（図９に示す時
間ｔ２後）にこの変化した状態に応じた画像が表示され
ることになる。

【００６２】以上により、図８に示した本実施例では、
状態変化から２フレーム目にこの変化した状態に応じた
疑似画像が表示されるため、従来に比べると２フレーム
分表示の遅れが改善されたことになり、フレームレート
を６０とした場合には、４／６０秒の表示の遅れが２／
６０秒に改善されたことになる。

【００６３】なお、本実施例においては、状態変化が生
じた時点からレンダリング回路１６による処理が終了す
るまで約３フレーム分の時間を要するため、状態変化が
生じてから３フレーム分の時間が経過する以前に次の状
態変化が生じると、疑似３次元処理部４０は２つ前の状
態に基づいてフレームバッファ２０に格納されたデータ
に基づいて２次元処理を行うことになる。

【００６４】すなわち、図８（ｂ）に示すように状態Ａ
からＢおよび状態Ｂから状態Ｃといった第１および第２
の状態変化がごく短い時間内に発生した場合には、第２
の状態変化の次のフレーム周期内において疑似３次元処
理部４０による処理が間に合わないことになる。

【００６５】本来であれば、第２の状態変化は状態Ｂか
ら状態Ｃへの変化であるため、状態Ｂに応じてフレーム
バッファ２０に格納された画像Ｂに基づいて疑似３次元
処理部４０による２次元処理が行われ、その結果として
疑似画像Ｂ＊が出力されなければならない。

【００６６】ところが、第２の状態変化が発生した時点
では、状態Ｂに基づいてフレームバッファ２０内の画像
Ｂが作成されていないため、１つ前の疑似画像Ａ＊を基
準として疑似３次元処理部４０による２次元処理が行わ
れ、その結果として疑似画像Ａ＊＊が得られる。図８
（ｆ）に示すように、ディスプレイ３０は、この疑似画
像Ａ＊＊を表示する。そして、次のフレーム周期におい
ては、通常通りにフレームバッファ２０に格納された状
態Ｂに基づく画像Ｂにより疑似３次元処理部４０による
２次元処理が行われ、疑似画像Ｂ＊がディスプレイ３０
から出力される。

【００６７】このように本実施例においては、状態変化
が生じるとこの状態変化後の画像が３次元処理部１０内
の３次元演算回路１２，ソーティング回路１４，レンダ
リング回路１６によって演算され、その結果がフレーム
バッファ２０に格納される。また、この演算処理と並行
して、疑似３次元処理部４０による２次元処理が行われ
る。この疑似３次元処理部４０による２次元処理は、３
次元処理部１０による３次元処理に比べると単純であり
処理時間もかからないため、３次元処理部１０による処
理が終了するまでの間は、疑似３次元処理部４０の処理
によって得られた疑似画像をディスプレイ３０に表示す
る。これにより、状態変化が生じた後の画像表示の遅れ
がほとんどなく、ごく自然な３次元画像表示を行うこと
ができる。

【００６８】また、疑似３次元処理部４０は、フレーム
バッファ２０の読み出しアドレスを変更あるいは演算す
るだけであるため、処理内容が単純であって比較的簡易
な構成とすることができ、装置規模やコストは現行のビ
デオゲーム装置とほとんど変わりはない。

【００６９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。例えば、上述した本実施例では、ドライン
ビングゲーム等のビデオゲーム装置を例にとり説明した
が、本発明は３次元表示物体に関する処理を行ってその
結果をディスプレイ上に表示する装置であればその他の
装置にも適用することができる。例えば、飛行機および
各種乗り物用の操縦シミュレータ等に適用することも可
能である。

【００７０】また、上述した実施例においては、３次元
処理の内容として３次元演算回路１２，ソーティング回
路１４，レンダリング回路１６による３次元処理を考え
たが、３次元処理の内容としてはこれに限られることは
ない。例えば、その一部を省略し、あるいはクリッピン
グ処理等を追加するような場合であってもよい。

【００７１】

【発明の効果】上述したように、本発明によれば、３次
元表示物体に関する処理が終了するまでの間は、疑似３
次元処理手段による簡易な２次元処理を行った結果を表
示するため、画像表示の遅れがほとんどなく、ごく自然
な３次元表面時物体の画像表示を行うことができる。

【００７２】また、２次元処理を行う疑似３次元処理手
段を追加するだけでよく、３次元処理手段は従来のもの
を用いることができるため、装置規模やコストは現行の
装置とほとんど変わりはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した一実施例の画像処理装置の原
理ブロックを示す図である。

【図２】図１に示す画像処理装置を含む一実施例のビデ
オゲーム装置の全体構成を示す図である。

【図３】本実施例のビデオゲーム装置の外観を示す図で
ある。

【図４】ビデオゲーム装置において発生する状態変化の
一例を示す図である。

【図５】疑似３次元処理部内の各処理回路によって行う
２次元処理を説明するための図である。

【図６】フレームバッファの表示領域を水平方向に移動
させる場合の移動量を説明するための図である。

【図７】発生する状態変化が３次元表示物体の接近ある
いは離遠である場合の画像の拡大あるいは縮小処理を説
明するための図である。

【図８】本実施例のビデオゲーム装置の動作タイミング
を示す図である。

【図９】比較のために従来のビデオゲーム装置の動作タ
イミングを示す図である。

【図１０】従来の表示装置において３次元表示物体に関
する画像処理を行う構成を示す図である。

【図１１】一般的な３次元処理を行う場合の原理を示す
図である。

【符号の説明】

１０３次元処理部１２３次元演算回路１４ソーティング回路１６レンダリング回路２０フレームバッファ３０ディスプレイ４０疑似３次元処理部４２平行移動処理回路４４回転処理回路４６拡大・縮小処理回路５０ＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元表示物体に関して、投影面に対す
る透視変換を含む所定の処理を行って、その処理結果を
２次元画像として出力する３次元処理手段と、表示領域よりも広い格納領域を有しており、前記３次元
処理手段から出力される前記２次元画像をこの格納領域
に格納するフレームバッファと、前記フレームバッファの表示領域に表示画面が対応して
おり、この表示領域に格納されている前記２次元画像を
表示する表示手段と、３次元表示物体についての状態変化が生じたときに、前
記３次元処理手段による処理が終了するまでの間、前記
フレームバッファの格納領域に格納された前記２次元画
像に対して所定の２次元処理を行い、この処理結果を前
記３次元処理手段の処理結果に近似する疑似画像として
前記表示手段に送る疑似３次元処理手段と、を備え、前記３次元処理手段による処理が終了するまで
の間は、前記疑似３次元処理手段による簡易な２次元処
理を行った結果を表示することを特徴とする画像処理装
置。
【請求項２】請求項１において、前記疑似３次元処理部は、３次元表示物体について生じ
た状態変化が視野方向の変更である場合に、前記フレー
ムバッファの表示画面に対応する部分を平行移動あるい
は回転する２次元処理を行うことを特徴とする画像処理
装置。
【請求項３】請求項１において、前記疑似３次元処理部は、３次元表示物体について生じ
た状態変化がこの３次元表示物体の接近あるいは離遠で
ある場合に、前記フレームバッファの表示画面に対応す
る部分を拡大あるいは縮小する２次元処理を行うことを
特徴とする画像処理装置。