JPH08110951A - テクスチャマッピング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 テクスチャデータを種々の態様で割り付ける
ことを可能にすると共に、メモリの有効利用を図る。 【構成】 フレームメモリ４には、３次元対象物の２次
元表示データが表示画面に対応したフィル座標系で記憶
される。テクスチャメモリ５には、３次元対象物の表面
にマッピングするテクスチャデータがテクスチャ座標系
で記憶される。テクスチャマッピング部１は、テクスチ
ャマッピングすべき範囲をフィル座標系及びテクスチャ
座標系の双方で規定したフィル座標及びテクスチャ座標
を入力し、フィル座標により規定される範囲の内部の各
画素のフィルアドレスを順次生成すると共に、生成され
たフィルアドレスに対応するテクスチャ座標系における
テクスチャアドレスを生成する。そして、この生成され
たテクスチャアドレスで指定されるテクスチャメモリ５
の記憶場所からテクスチャデータを読み出して、フィル
アドレスで指定されるフレームメモリ４の記憶場所に格
納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、３次元グラフィック
スシステム等において、ディスプレイ装置に表示された
３次元モデルの表面に任意のテクスチャを付与するため
のテクスチャマッピング装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスにおいて、
３次元対象物の表示のリアリティを高める手法の一つと
してテクスチャマッピングが知られている。テクスチャ
マッピングは、図１２に示すように、３次元表示対象物
３１の表面に表面粗さや特定のパターン３２を貼りつけ
て、表示対象物３１の表面を写実的に表示する手法であ
る。これを実現するシステムでは、マッピングされるテ
クスチャデータを記憶するためのテクスチャメモリが備
えられる。そして、２次元表示平面に対応するフィル座
標で指定された塗り潰すべきポリゴンの頂点座標に基づ
いて、そのポリゴンの頂点座標によって規定される形状
と同一形状のテクスチャをテクスチャメモリ上に規定
し、その範囲内のテクスチャデータをテクスチャメモリ
から読み出して、指定されたポリゴン内に割り付けてい
く。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
のテクスチャマッピング装置では、指定したポリゴンの
頂点座標によって規定される形状と同一形状のテクスチ
ャをテクスチャメモリ上に規定するように構成している
ので、例えば、図１２（ａ）のような立方体にテクスチ
ャマッピングする場合、（ア）面、（イ）面及び（ウ）
面はそれぞれの面の法線方向から見れば正方形であるに
も拘らず、（ア）面、（イ）面及び（ウ）面のそれぞれ
の面に対応したテクスチャを記憶する必要がある。言い
換えると、図１２（ｂ）の（ア）面に着目した場合、こ
の立方体をｘ軸を中心に９０度矢印方向に回転させる
と、（ア）面は（イ）面のように現れ、同様に、この立
方体をｙ軸を中心に９０度回転させると、（ア）面は
（ウ）面のように現れるようにしたいが、それぞれのテ
クスチャを各々記憶しなければならない。要するに、あ
る面に貼り付けられる同一のテクスチャであるにも拘ら
ず、従来のテクスチャマッピング装置では、面の回転、
移動、拡大等を考慮したテクスチャをも記憶しなければ
ならなかったため、メモリの容量が増えるという問題が
あった。メモリ容量を増やしたところで自ずと限界があ
り、割り付け態様の自由度が小さい。メモリ容量を増や
さない場合には、図１２（ｃ）のような不自然なテクス
チャしかマッピングすることができない。

【０００４】この発明は、このような問題点に鑑みてな
されたもので、テクスチャデータを種々の態様で割り付
けることができ、メモリの容量も少なくできるテクスチ
ャマッピング装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係るテクスチ
ャマッピング装置は、３次元対象物の２次元表示データ
を記憶するフレーム記憶手段と、前記３次元対象物の表
面にマッピングされるテクスチャデータを記憶するテク
スチャ記憶手段と、テクスチャマッピングすべき範囲を
規定したフィル座標及びテクスチャ座標を入力し、前記
フィル座標により規定される範囲の内部の各画素のフィ
ルアドレスを順次生成すると共に、生成されたフィルア
ドレスに対応するテクスチャアドレスを生成し、この生
成されたテクスチャアドレスで指定される前記テクスチ
ャ記憶手段の記憶場所からテクスチャデータを読み出し
て、前記フィルアドレスで指定される前記フレーム記憶
手段の記憶場所に格納するマッピング手段とを有するこ
とを特徴とする。

【０００６】

【作用】この発明によれば、テクスチャマッピングすべ
き範囲をフィル座標及びテクスチャ座標の双方で与える
と、マッピング手段は、前記フィル座標により規定され
る範囲の内部の各画素のフィルアドレスを順次生成する
と共に、生成されたフィルアドレスに対応するテクスチ
ャアドレスを生成し、この生成されたテクスチャアドレ
スで指定される前記テクスチャ記憶手段の記憶場所から
テクスチャデータを読み出して、前記フィルアドレスで
指定される前記フレーム記憶手段の記憶場所に格納する
ので、フィル座標に対するテクスチャ座標の与え方によ
って、テクスチャデータを任意に拡大、縮小、回転及び
変形させて割り付けることができる。このため、多様な
態様のマッピングを行うことができると共に、テクスチ
ャ記憶手段には、標準的なパターンのみを記憶しておけ
ばよいので、メモリ容量も削減することができる。

【０００７】通常、３次元の動画を表示する場合、一旦
表示されたポリゴンは、拡大、縮小、回転等しながら、
しばらくの間は画面上に表示され続けることが多い。そ
の際、この発明のテクスチャマッピング装置を使用すれ
ば、外部のＣＰＵは、各ポリゴンに対応して、そのテク
スチャ座標だけを記憶しておけば良く、そのため、動画
の変化によるフィル座標の変化に対して記憶されている
テクスチャ座標をそのまま使用することにより、動画の
変化に応じてテクスチャマッピングの処理が可能とな
る。よって、自然なテクスチャマッピングを行うことが
でき、外部のＣＰＵの負担を軽減することができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例を
説明する。図１は、この発明の実施例に係るテクスチャ
マッピング装置の構成を示すブロック図である。このテ
クスチャマッピング装置は、テクスチャマッピング部１
と、画像メモリ２とにより構成される。テクスチャマッ
ピング部１は、例えば１チップで構成され、外部のＣＰ
Ｕ３に接続されている。画像メモリ２は、フレームメモ
リ４とテクスチャメモリ５とから構成され、フレームメ
モリ４には、テクスチャマッピングの対象となる３次元
画像データが表示平面に対応したフィル座標系で格納さ
れ、テクスチャメモリ５には、マッピングすべきテクス
チャデータがテクスチャ座標系で格納されている。

【０００９】ＣＰＵ３からは、フィル座標系におけるマ
ッピングすべき三角形の３つの頂点座標（フィル座標）
と、各々の頂点に対応するテクスチャ座標系における貼
り付ける三角形の３つの頂点座標（テクスチャ座標）と
が与えられる。これらの座標はユーザの意向に沿ってＣ
ＰＵ３によって設定される。なお、初期座標のみをユー
ザが指定し、以降はユーザが回転、移動、拡大、縮小等
の制御データを与えるだけでＣＰＵ３がフィル座標を計
算するように構成しても良い。ここで重要なのは、フィ
ル座標、テクスチャ座標それぞれの初期座標をＣＰＵ３
がテクスチャマッピング部１に与えた後は、その物体の
回転、移動、拡大、縮小に伴い、フィル座標は更新され
るがテクスチャ座標については記憶した初期座標値をそ
のまま使えるということである。それにより、ユーザ又
はＣＰＵ３の負担が著しく低減される。

【００１０】これらの座標データは、ＣＰＵインタフェ
ース１１を介してフィルアドレス生成部１２及びテクス
チャアドレス生成部１３に供給される。ここで使用され
る「アドレス」という用語は、必ずしもメモリアドレス
を示すものではなく、ｘ，ｙ座標値と同意である。一般
的なメモリでは２次元的に配置されたメモリアドレスセ
ルをロウ／カラムのアドレスで指定するように構成され
ているため、メモリアドレスとｘ，ｙ座標は１対１に対
応する。よって、「メモリアドレス」というのも「ｘ，
ｙ座標値」というのも大差はない。フィルアドレス生成
部１２は、与えられたフィル座標から、それによって規
定される三角形内の全画素についてのフレームメモリ４
上のフィルアドレスを水平走査方向に沿って順次生成す
る。テクスチャアドレス生成部１３は、フィルアドレス
生成部１２で生成されたフィルアドレスに対応するテク
スチャメモリ５上のテクスチャアドレスを生成する。テ
クスチャアドレス生成部１３で生成されたテクスチャア
ドレスは、ゲート回路１４に供給される。ゲート回路１
４は、与えられたテクスチャアドレスをテクスチャメモ
リ５の所定記憶領域内のアドレスに制限して指定された
パターンのテクスチャアドレスに変換する。ゲート回路
１４の出力は、セレクタ１５の一方の入力端に供給され
ている。セレクタ１５の他方の入力端には、フィルアド
レス生成部１２からのフィルアドレスが供給されてい
る。セレクタ１５は、制御部１６の制御のもとで両アド
レスを切換えて画像メモリ２に読出アドレス又は書込ア
ドレスとして供給する。データ処理部１７は、画像メモ
リ２から読み出されたデータに対して必要に応じて所定
の処理を施す。これら各部の制御は、制御部１６によっ
て実行される。

【００１１】次に、このように構成されたテクスチャマ
ッピング装置の動作について説明する。図２は、この装
置でテクスチャマッピング処理を実行する際の処理手順
を示すフローチャートである。テクスチャマッピング部
１のフィルアドレス生成部１２は、ＣＰＵ３からフィル
座標Ａ，Ｂ，Ｃとテクスチャ座標ＴＡ，ＴＰ，ＴＣとが
入力されたら、まず、フィル座標Ａ，Ｂ，Ｃをｙ座標の
小さい順にソートし、それに対応させてテクスチャ座標
ＴＡ，ＴＢ，ＴＣも並び替える。そして、ｙ座標の小さ
い順から再度Ａ，Ｂ，Ｃと名前を変更し、これに対応さ
せてＴＡ，ＴＢ，ＴＣも名前を変更する（Ｓ１）。ソー
ト後の各点の関係は、例えば図３（ａ），（ｂ）に示す
ような関係になる。これらの各点の座標値は、次の各変
数ｘａ，ｙａ，ｘｂ，ｙｂ，…に格納される（Ｓ２）。

【００１２】

【数１】 ｘａ＝Ａ点のｘ座標 ｙａ＝Ａ点のｙ座標 ｘｂ＝Ｂ点のｘ座標 ｙｂ＝Ｂ点のｙ座標 ｘｃ＝Ｃ点のｘ座標 ｙｃ＝Ｃ点のｙ座標 ｔｘａ＝ＴＡ点のｘ座標 ｔｙａ＝ＴＡ点のｙ座標 ｔｘｂ＝ＴＢ点のｘ座標 ｔｙｂ＝ＴＢ点のｙ座標 ｔｘｃ＝ＴＣ点のｘ座標 ｔｙｃ＝ＴＣ点のｙ座標

【００１３】続いて、ｙの初期値としてｙａを格納し
（Ｓ３）、下記数２によりＤ点のｘ座標ｘｄ、Ｅ点のｘ
座標ｘｅ、ＴＤ点のｘ，ｙ座標ｔｘｄ，ｔｙｄ、及びＴ
Ｅ点のｘ，ｙ座標ｔｘｅ，ｔｙｅをそれぞれ求める（Ｓ
４）。

【００１４】

【数２】ｘｄ＝ｘａ＋（ｘｂ−ｘａ）＊（ｙ−ｙａ）／
（ｙｂ−ｙａ） ｘｅ＝ｘａ＋（ｘｃ−ｘａ）＊（ｙ−ｙａ）／（ｙｃ−
ｙａ） ｔｘｄ＝ｔｘａ＋（ｔｘｂ−ｔｘａ）＊（ｙ−ｙａ）／
（ｙｂ−ｙａ） ｔｘｅ＝ｔｘａ＋（ｔｘｃ−ｔｘａ）＊（ｙ−ｙａ）／
（ｙｃ−ｙａ） ｔｙｄ＝ｔｙａ＋（ｔｙｂ−ｔｙａ）＊（ｙ−ｙａ）／
（ｙｂ−ｙａ） ｔｙｅ＝ｔｙａ＋（ｔｙｃ−ｔｙａ）＊（ｙ−ｙａ）／
（ｙｃ−ｙａ）

【００１５】次に、ｘの初期値としてｘｄを格納し（Ｓ
５）、テクスチャアドレス生成部１３にｘ，ｙ，ｘｄ，
ｘｅ，ｔｘｄ，ｔｘｅ，ｔｙｄ，ｔｙｅを転送する。テ
クスチャアドレス生成部１３は、下記数３により、ＴＰ
点のｘ，ｙ座標ｔｘ，ｔｙを算出する（Ｓ６）。

【００１６】

【数３】ｔｘ＝ｔｘｄ＋（ｔｘｅ−ｔｘｄ）＊（ｘ−ｘ
ｄ）／（ｘｅ−ｘｄ） ｔｙ＝ｔｙｄ＋（ｔｙｅ−ｔｙｄ）＊（ｘ−ｘｄ）／
（ｘｅ−ｘｄ）

【００１７】そして、セレクタ１５によってテクスチャ
アドレス生成部１３の出力を選択することにより、テク
スチャメモリ５のＴＰ点のアドレス（ｔｘ，ｔｙ）のテ
クスチャデータを読み出し（Ｓ７）、続いてセレクタ１
５によってフィルアドレス生成部１３の出力を選択する
ことにより、そのデータをフレームメモリ４のＰ点のア
ドレス（ｘ，ｙ）に格納する（Ｓ８）。このとき、格納
データに対してデータ処理部１７でシェーディング処理
等を施したのちにデータを格納するようにしてもよい。

【００１８】以上の処理を、ｘがｘｅに達するまでｘを
１ずつインクリメントしながら繰り返し実行し（Ｓ９，
Ｓ１０）、ｘがｘｅに達したら、ｙを＋１して（Ｓ１
２）、次のＤ点及びＥ点を求め、同様の操作でＰ点及び
ＴＰ点のｘ，ｙ座標を算出する。この操作は、ｙがｙｃ
に達するまで続けられる（Ｓ１１）。なお、ｙがｙｂに
達したら、ステップＳ４のｘｄ，ｔｘｄ，ｔｙｄの算出
式については数２の代わりに下記数４を使用する。

【００１９】

【数４】ｘｄ＝ｘｂ＋（ｘｃ−ｘｂ）＊（ｙ−ｙｂ）／
（ｙｃ−ｙｂ） ｔｘｄ＝ｔｘｂ＋（ｔｘｃ−ｔｘｂ）＊（ｙ−ｙｂ）／
（ｙｃ−ｙｂ） ｔｙｄ＝ｔｙｂ＋（ｔｙｃ−ｔｙｂ）＊（ｙ−ｙｂ）／
（ｙｃ−ｙｂ）

【００２０】この操作によって、テクスチャメモリ５に
格納されたテクスチャデータがフィル座標で指定された
領域にマッピングされることになる。

【００２１】いま、図４に示すようなテクスチャデータ
がテクスチャメモリ５に格納されているとし、フィル座
標として図３（ａ）に示すようなやや扁平気味の三角形
の頂点Ａ，Ｂ，Ｃの座標が指定され、テクスチャ座標と
して図４のＴＡ，ＴＢ，ＴＣが指定されたとすると、フ
ィル座標で指定された三角形にマッピングされるテクス
チャは、図５（ａ）のように、やや扁平気味に変形した
画像となる。同様に、テクスチャ座標として先の例に対
してやや回転した図４のＴＡ′，ＴＢ′，ＴＣ′が指定
されたとすると、テクスチャは、図５（ｂ）のように、
やや回転した画像となる。また、テクスチャ座標として
先の例よりも小さな図４のＴＡ″，ＴＢ″，ＴＣ″が指
定されたとすると、テクスチャは図５（ｃ）に示すよう
に、拡大された画像となる。このように、この装置によ
れば、テクスチャ座標をフィル座標に対して任意の値と
することにより、マッピングされるテクスチャを自由に
変形、回転、拡大、縮小することができる。

【００２２】また、この装置によれば、例えば、図６
（ｂ）に示すような立方体の各面を構成する６つの正方
形に対し、同図（ａ）のようなテクスチャデータを対応
させ、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）のように回転させた
場合、立方体の各頂点の座標は各々ＣＰＵ３で計算され
て入力されるが、テクスチャ座標は、立方体がどのよう
に回転しようと、最初に設定した値を入力すればよい。
このため、ＣＰＵ３の計算の負荷を軽減することができ
る。

【００２３】ところで、上記の例のようにテクスチャデ
ータが繰り返しのパターンからなる場合、テクスチャメ
モリ５には、フィル座標系全体に対応する分のテクスチ
ャデータを格納するのは、経済的でない。そこで、この
装置では、図８に示すように、テクスチャデータを一部
のみ記憶すると共に、種々のテクスチャデータを記憶す
ることにより、テクスチャメモリ５の有効利用を図るよ
うにしている。図示の例では、各テクスチャアドレス範
囲とテクスチャデータとの関係は、下記表１の通りとな
る。

【００２４】

【表１】

【００２５】そこで、テクスチャアドレス生成部１３で
生成されたテクスチャアドレスｔｘ，ｔｙの各上位４ビ
ットを、ゲート回路１４によってテクスチャデータに対
応した固定値に置き換える。例えば“Ｆ”の繰り返しパ
ターンであれば、ｔｘ，ｔｙの上位４ビットは、それぞ
れ０，０になる。これにより、図８に示すように、テク
スチャアドレスとして、“Ｆ”のテクスチャデータの記
憶範囲を超えるアドレスＴＡ（１−−−，０−−−），
ＴＢ（０−−−，１−−−），ＴＣ（１−−−，１−−
−）が与えられても、各上位４ビットが“０”に置き換
えられるので、各アドレスがＴＡ′（０−−−，０−−
−），ＴＢ′（０−−−，０−−−），ＴＣ′（０−−
−，０−−−）に置き換えられ、結果として図９（ａ）
に示すような、“Ｆ”の繰り返しパターンを全体的に割
り付けることができる。同様に、アドレスの各上位４ビ
ットをそれぞれ“１，０”に設定すれば、図８に示した
ＴＡ，ＴＢ，ＴＣによって割り付けられるパターンは、
図９（ｂ）のような、“Ｔ”の繰り返しパターンとな
る。

【００２６】このようなゲート回路１４は、例えば図１
０のように構成することができる。マスク回路２１は、
テクスチャアドレス生成部１３からの出力の上位ビット
を“０”に置き換えることによりマスクする。いま、テ
クスチャ座標が１１ビットの場合、各ｘ，ｙ座標につい
てテクスチャデータのパターンサイズとマスク回路２４
の出力との関係は、下記表２の通りとなる。なお、ここ
で上欄の数字はマスク回路２１の出力ビット番号で、
“０”の部分がマスクされるビット、bxがアドレスのｘ
ビット目をそのまま通過させることを意味している。マ
スク回路２１の出力のビット“０”の部分をＯＲゲート
２２によってテクスチャパターン番号に置き換えれば、
サイズ８×８のテクスチャデータを２⁸ ＝２５６通り選
択することが可能になる。

【００２７】

【表２】

【００２８】また、例えば図１０のＯＲゲート２２の代
わりに、図１１のように、加算器２３を使用することに
より、指定の値だけテクスチャアドレスをオフセットさ
せることができるので、複数あるテクスチャデータの領
域の大きさが異なっても所望のテクスチャマッピングが
可能である。

【００２９】このように、繰り返し図形をテクスチャデ
ータとする場合において、極端な場合繰り返しの最小単
位のみをテクスチャデータとして記憶しておけば、任意
の座標でテクスチャ座標を指定してテクスチャマッピン
グを行うことができ、メモリの容量を節約することがで
きると共に、テクスチャ座標の指定が簡単になる。

【００３０】なお、以上の実施例では、マッピングする
範囲を三角形として説明したが、四角形等、他の多角形
に対してマッピングを施しても良いことはいうまでもな
い。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
フィル座標に対するテクスチャ座標の与え方によって、
テクスチャデータを任意に拡大、縮小、回転及び変形さ
せて割り付けることができるので、多様な態様のマッピ
ングを行うことができると共に、テクスチャ記憶手段に
は、標準的なパターンのみを記憶しておけばよいので、
メモリ容量も削減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施例に係るテクスチャマッピン
グ装置のブロック図ある。

【図２】 同装置によるマッピング処理の手順を示すフ
ローチャートである。

【図３】 同装置に与えられるフィル座標とテクスチャ
座標の一例を示す図である。

【図４】 同装置におけるテクスチャメモリとテクスチ
ャ座標との関係を示す図である。

【図５】 図４の各テクスチャ座標に対応するマッピン
グ結果を示す図ある。

【図６】 立方体とこれにマッピングされるテクスチャ
パターンの一例を示す図である。

【図７】 同立方体が回転した場合のパターンの変化を
示す図である。

【図８】 テクスチャメモリの有効利用方法の一例を示
す図である。

【図９】 同メモリを使用したマッピング例を示す図で
ある。

【図１０】 ゲート回路の具体例を示す図である。

【図１１】 ゲート回路の他の例を示す図である。

【図１２】 テクスチャマッピングを説明するための図
である。

【符号の説明】

１…テクスチャマッピング部、２…画像メモリ、３…Ｃ
ＰＵ、４…フレームメモリ、５…テクスチャメモリ、１
１…ＣＰＵインタフェース、１２…フィルアドレス生成
部、１３…テクスチャアドレス生成部、１４…ゲート回
路、１５…セレクタ、１６…制御部、１７…データ処理
部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元対象物の２次元表示データを表示
   画面を記憶するフレーム記憶手段と、 前記３次元対象物の表面にマッピングされるテクスチャ
   データを記憶するテクスチャ記憶手段と、 テクスチャマッピングすべき範囲を規定したフィル座標
   及びテクスチャ座標を入力し、前記フィル座標により規
   定される範囲の内部の各画素のフィルアドレスを順次生
   成すると共に、生成されたフィルアドレスに対応するテ
   クスチャアドレスを生成し、この生成されたテクスチャ
   アドレスで指定される前記テクスチャ記憶手段の記憶場
   所からテクスチャデータを読み出して、前記フィルアド
   レスで指定される前記フレーム記憶手段の記憶場所に格
   納するマッピング手段とを有することを特徴とするテク
   スチャマッピング装置。