JPH08329276A - ３次元グラフィックス処理装置 - Google Patents

３次元グラフィックス処理装置

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JPH08329276A
JPH08329276A JP7135423A JP13542395A JPH08329276A JP H08329276 A JPH08329276 A JP H08329276A JP 7135423 A JP7135423 A JP 7135423A JP 13542395 A JP13542395 A JP 13542395A JP H08329276 A JPH08329276 A JP H08329276A
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shadow
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JP7135423A
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English (en)
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Naohito Shiraishi
尚人 白石
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T15/00—Three-dimensional [3D] image rendering
    • G06T15/10—Geometric effects
    • G06T15/40—Hidden part removal
    • G06T15/405—Hidden part removal using Z-buffer

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Computer Graphics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Generation (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 この発明は、ライティング（スポットライト
処理）、シャドーウィング（影の付与）、当たり判定等
が容易に行える３次元グラフィックス処理装置を提供す
ることを目的とする 【構成】 ポリゴンで構成した影、光、ヒットの特殊オ
ブジェクトと出力物体のオブジェクトを格納するメモリ
と、このメモリに格納された各オブジェクトを配置し、
スクリーン座標に変換する座標変換処理装置２と、Ｚバ
ッファメモリ４ａと、特殊オブジェクトの表面側ポリゴ
ンの値と裏面側のポリゴンとの値を格納するＭＩＮ／Ｍ
ＡＸバッファメモリ４ｂと、出力物体のオブジェクトの
ポリゴンのＺ値とＺバッファメモリ４ａに格納されたＺ
値を比較して陰面処理を行うと共に、ポリゴンのＺ値が
表面側のポリゴンの値と裏面側のポリゴンとの値の間入
るか否か判断するとともに、ポリゴンのＺ値が表面側の
ポリゴンの値と裏面側のポリゴンとの値の間の場合に、
特殊のオブジェクトに基づく処理を行う描画処理装置３
と、を備えた。

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
ス処理装置に係り、特にライティング（スポットライト
処理）、シャドーウィング（影の付与）、当たり判定を
行う３次元グラフィックス処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】影を付与、すなわちシャドーウィングを
行うことで、コンピュータグラフィックス画像に現実感
を与えることができる。このシャドーウィングのアルゴ
リズムとして、Ａｐｐｅｌのスキャンライン法や、Ｚバ
ッファ法を利用した方法（「Ｚバッファ法による簡易造
影法」清水和哉ほか３名情報処理学会第３０回（昭和６
０年前期）全国大会）等が知られている。
【０００３】また、特開平４−１９５３７７号には、Ｚ
バッファ法を用いた３次元図形処理装置における影付け
方式が提案されている。この方式は、自然色に対応する
フレームバッファ（ＦＲＢ）及びＺバッファと、出力物
体の各頂点座標及び光源座標・視点座標等を変換する手
段と、或る光源から照射された光で出力物体の各方面に
より発生した投影面への投影データを作成し光源情報・
ソース出力物体情報と共にセーブする投影データ作成手
段と、与えられた光源により変化した各物体の頂点輝度
値を計算する手段と、物体のクリッピング手段と、その
結果生成された物体データをＦＲＢ・Ｚバッファに出力
する描画手段と、描画終了コマンド送られてきた時点で
前記投影データ作成手段により作成された投影データ
を、ソース物体が光源に近い順に並び替え、更に前記投
影データ作成手段で各光源・各面ごとに生成された投影
データと各ソース物体データの面で囲まれた影の領域と
重なり部分を持つ物体に対し影の部分の抽出を行い影図
形座標を生成し、更に影図形の各頂点座標とＺバッファ
中のＺ値を比較し該影図形の可視判断及び不可視部の削
除（影図形の大きさの修正）を行い、そして該頂点にお
けるＦＲＢの読み取り値（輝度値）とその影を生成する
光源による輝度値から影図形の頂点輝度値を算出する影
作成手段と、前記影作成手段により作成された影図形を
ＦＲＢに描画する手段とを有するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したＺバッファ法
を使用したシャドーウィング方式は、ある一方向の光に
対して、光の光源を視点としてＺバッファ法により隠面
処理を行い光源用Ｚバッファメモリに保持させる。次
に、実際の視点からＺバッファにより隠面処理を行うと
きにそのドットのＺ値と、そのドットに対応する光源用
のＺバッファ値とを比較し、等しければ光があたってい
るシューディング演算を行い、等しくなければ影の演算
に行う。
【０００５】このようなＺバッファを使用する影付け処
理は、基本的に１方向の光のみしか表現できず、しか
も、２回分の可視点の演算ともう１面のＺバッファメモ
リを必要とし、計算量の増大と装置が大型化するという
難点がある。
【０００６】しかしながら、ゲーム等では、光源はあま
り変化せず、影等は多少非現実的であっても美しい影が
望まれる。
【０００７】この発明は、上述した従来の問題点を解決
するためになされたものにして、ライティング（スポッ
トライト処理）、シャドーウィング（影の付与）、当た
り判定等が容易に行える３次元グラフィックス処理装置
を提供することを目的とする
【０００８】
【課題を解決するための手段】この発明の第１の３次元
グラフィックス処理装置は、ポリゴンで構成した影のオ
ブジェクトと出力物体のオブジェクトを格納する第１の
記憶手段と、この第１の記憶手段に格納された各オブジ
ェクトを配置し、スクリーン座標に変換する座標変換手
段と、Ｚバッファメモリと、影のオブジェクトの表面側
ポリゴンの値と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッ
ファメモリと、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ
値とＺバッファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面
処理を行うと共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴン
の値と裏面側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する
手段と、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面
側のポリゴンとの値の間の場合に、影のオブジェクトに
基づく輝度演算を行う手段と、を備えたことを特徴とす
る。
【０００９】この発明の第２の３次元グラフィックス処
理装置は、ポリゴンで構成したライトのオブジェクトと
出力物体のオブジェクトを格納する第１の記憶手段と、
この第１の記憶手段に格納された各オブジェクトを配置
し、スクリーン座標に変換する座標変換手段と、Ｚバッ
ファメモリと、ライトのオブジェクトの表面側ポリゴン
の値と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッファメモ
リと、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ値とＺバ
ッファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面処理を行
うと共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏
面側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する手段と、
ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面側のポリ
ゴンとの値の間の場合に、ライトのオブジェクトに基づ
く輝度演算を行う手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】この発明の第３の３次元グラフィックス処
理装置は、ポリゴンで構成したヒットのオブジェクトと
出力物体のオブジェクトを格納する第１の記憶手段と、
この第１の記憶手段に格納された各オブジェクトを配置
し、スクリーン座標に変換する座標変換手段と、Ｚバッ
ファメモリと、ヒットのオブジェクトの表面側ポリゴン
の値と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッファメモ
リと、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ値とＺバ
ッファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面処理を行
うと共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏
面側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する手段と、
ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面側のポリ
ゴンとの値の間の場合に、当たり処理を行う手段と、を
備えたことを特徴とする。
【００１１】
【作用】この発明は、影や光等をポリゴンの立体からな
るオブジェクトで表現し、これら特殊なオブジェクトは
Ｚバッファメモリに書き込まずに、そのオブジェクト用
のバッファに、各ポリゴンのドットの裏面側の値のＺ
（ＭＩＮ）と表面側の値のＺ（ＭＡＸ）を格納するよう
にし、普通のポリゴンは、このバッファメモリの各ドッ
トのＭＩＮとＭＡＸの中に入るかを調べ、入れば影や光
の演算を行うことによりリアルタイムに影やスポットラ
イトを表現できる。また、このハードウェアをあたり判
定にも使用することができる。
【００１２】
【実施例】以下、この発明の実施例を参照して説明す
る。図１は、この発明の実施例が適用される３次元グラ
フィックス装置の構成を示すブロック図である。
【００１３】この３次元グラフィックス装置は、メモリ
１、座標変換処理装置２、描画処理装置３、Ｚバッファ
メモリ４ａとＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂとを備
えたバッファメモリ４、フレームメモリ５、表示処理装
置６及び画像を表示するＣＲＴ７を備える。
【００１４】メモリ１には、オブジェクトを構成するポ
リゴンの端点や法線ベクトル等が格納されている。この
メモリ１に格納されるオブジェクトは通常の物体のオブ
ジェクトの他にこの発明では、影や光等をポリゴンの立
体で表した特殊オブジェクトも格納されている。このメ
モリ１からオブジェクトに対する各データが座標変換処
理装置２に与えられる。
【００１５】座標変換処理装置２は、ＣＰＵまたはＤＳ
Ｐで構成され、オブジェクトに対する回転、拡大、縮小
等を行い、ワールド座標に配置後、視野変換を行いスク
リーン投影を行って、スクリーン座標系に変換する。
【００１６】この座標変換処理装置２は、例えば、ライ
ティング（スポットライト処理）を行う場合には、図２
（ａ）に示すワールド座標系において、車のオブジェク
トＣに点光源としてスポットライトＬが照射されている
のを、視点Ｅの位置からスクリーンＳを介して観察した
状態を、図２（ｂ）に示すスクリーン座標系に変換する
ものである。具体的には、図３に示すように、車のオブ
ジェクトＣと円柱のオブジェクトで構成されるスポット
ライトのオブジェクトＬを回転させ、図３（ａ）のワー
ルド座標系に配置する。ここでは、図３（ｄ）に示す車
のオブジェクトＣと図３（ｃ）に示すスポットライトの
オブジェクトＬをワールド座標系に配置する。このスポ
ットライトのオブジェクトＬはライトの属性を有し、ワ
ールド座標上で車のオブジェクトＣに斜め上から重なる
ように配置しており、このスポットライトのオブジェク
トＬの内部が後に多く描画される。このように図３
（ａ）に示すようにワールド座標系に配置された後、図
３（ｂ）に示すように、視野変換され、スクリーンＳに
投影して図３（ｅ）に示すように、スクリーン座標へ変
換する。
【００１７】また、シャドーウィング（影の付与）を行
う場合には、図４（ａ）に示すワールド座標系におい
て、車のオブジェクトＣに棒のオブジェクトａの影のオ
ブジェクトＫがかかるのを、視点Ｅの位置からスクリー
ンＳを介して観察した状態を、図４（ｂ）に示すスクリ
ーン座標系に変換するものである。具体的には、図５に
示すように、車のオブジェクトＣと影のオブジェクトＫ
と棒のオブジェクトａの各オブジェクトを回転させ、図
５（ａ）のワールド座標系に配置する。ここでは、図３
（ｅ）に示す車のオブジェクトＣ、図３（ｃ）に示す影
のオブジェクトＫと（ｄ）に示す棒のオブジェクトａを
ワールド座標系に配置する。影のオブジェクトＫは影の
属性を有し、ワールド座標上で車のオブジェクトＣの中
を割るようにして重なるように配置しており、この影の
オブジェクトＫの内部が後に黒く描画される。このよう
に図５（ａ）に示すようにワールド座標系に配置された
後、図５（ｂ）に示すように、視野変換され、スクリー
ンＳに投影して図５（ｆ）に示すように、スクリーン座
標へ変換する。
【００１８】更に、当たり判定を行う場合には、図６
（ａ）に示すワールド座標系において、飛行機のオブジ
ェクトＰにミサイルのオブジェクトＭがかかるのを、視
点Ｅの位置からスクリーンＳを介して観察した状態を、
図６（ｂ）のスクリーン座標系に変換するものである。
具体的には、図７に示すように、飛行機のオブジェクト
ＰとミサイルのオブジェクトＭを回転させ、図７（ａ）
のワールド座標系に配置する。ここでは、図７（ｄ）に
示す飛行機のオブジェクトＰ、図７（ｃ）に示すミサイ
ルのオブジェクトＭをワールド座標系に配置する。ミサ
イルのオブジェクトＭはＨＩＴの属性を有し、ワールド
座標上で飛行機のオブジェクトＰに突き刺さるように配
置しており、このミサイルのオブジェクトＭと交叉する
と座標変換処理装置２内のＣＰＵに対して、当たりが起
こったことを知らせる。そして、図７（ａ）に示すよう
に、ワールド座標系に配置された後、図７（ｂ）に示す
ように、視野変換され、スクリーンＳに投影して図７
（ｅ）に示すように、スクリーン座標へ変換する。
【００１９】この座標変換装置２よりスクリーン投影さ
れたオブジェクトを構成する各ポリゴンのデータが描画
処理装置３へ与えられる。
【００２０】この描画処理装置３は、座標変換処理装置
２によりスクリーン座標に変換されたポリゴンのデータ
をＺバッファメモリ４ａ及びＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂに格納されたＺバッファデータと比較して陰面
処理を行い、更にＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂの
データにより、ライティング（スポットライト処理）ま
たは、シャドーウィング（影付け処理）或いは、当たり
判定を行いフレームメモリ５にそのデータを書き込む。
【００２１】フレームメモリ５は、各ドットの色値
（Ｒ，Ｇ，Ｂ）またはＬＵＴ（ルックアップテーブル）
アドレスが格納される。
【００２２】表示処理装置６は、フレームメモリ５をア
クセスし、フレームメモリ５に格納された色値またはＬ
ＵＴアドレスからそのドットの色を演算して求め、その
演算で得られた色をＣＲＴ７に送り、ＣＲＴ７にて画像
が表示される。
【００２３】前述したＺバッファメモリ４ａとＭＩＮ／
ＭＡＸバッファメモリ４ｂは、図８に示すように、ライ
ティング、シャドーウィング、当たり判定で異なるフォ
ーマットを有し、（ａ）は、ライティング時のフォーマ
ット、（ｂ）はシャドーウィング時のフォーマット、
（ｃ）は当たり判定時のフォーマットをそれぞれ示す。
【００２４】まず、シャドーウィングのフォーマットに
つき説明する。図８（ｂ）に示すように、シャドーウィ
ングの場合には、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂに
は、影の最小値（ＳＨＡＤＯＷ ＭＩＮＺ）、影の最大
値（ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺ）が格納されている。この
ＳＨＡＤＯＷ ＭＩＮＺ、ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺにつ
いて、図９の例により説明する。図９は、スクリーン座
標上にあり、影オブジェクトＢにより立方体のオブジェ
クトＡにＣのような影付けを行っている。この影付けオ
ブジェクトは図１０に示すように、５つのポリゴンから
構成された立方体であり、図１０（ｄ）（ｅ）に示す表
面部分のポリゴンをＭＩＮＺ、（ａ）（ｂ）（Ｃ）に示
す裏面部分のポリゴンをＭＡＸＺとする。
【００２５】尚、この実施例においてはポリゴンは図１
６のように反時計回りとする。
【００２６】このように、影付けオブジェクトを分ける
ことにより、このオブジェクトがスクリーン上でしめる
各ドットに対し、最小（ＭＩＮ）のＺ値と最大（ＭＡ
Ｘ）のＺ値が決まる。この値をスクリーンに対応する各
ドットごとに格納するのがこのＭＩＮ／ＭＡＸバッファ
メモリ４ｂである。
【００２７】図９に示す例では、オブジェクトＡは、影
オブジェクトＢの領域において、オブジェクトＡのＺ値
と影オブジェクトＢのＺ値の最小値（ＭＩＮＺ）、Ｚ値
の最大値（ＭＡＸＺ）と比較され、オブジェクトＡのＺ
値が影オブジェクトＢのＺ値に間に入る、すなわち、Ｍ
ＩＮＺ≦Ｚ≦ＭＡＸＺの条件を満たす部分に影付けＣが
施される。
【００２８】また、ライティングの場合には、ＭＩＮ／
ＭＡＸバッファメモリ４ｂには、ライトの最小値（ＬＩ
ＧＨＴ ＭＩＮＺ）、ライトの最大値（ＬＩＧＨＴ Ｍ
ＡＸＺ）が格納されている。このライティング処理は、
ライトの最小値（ＬＩＧＨＴＭＩＮＺ）、ライトの最大
値（ＬＩＧＨＴ ＭＡＸＺ）の属性が影の属性と異なる
だけでシャドーウィングの処理と同様に行われる。すな
わち、図９において、シャドーウィングにおいてはＣ領
域を暗くし、ライティングにおいては、Ｃ領域を明るく
するものであり、領域を求める動作は同じである。
【００２９】次に、当たり判定のフォーマットにつき説
明する。図８（ｃ）に示すように、当たり判定の場合に
は、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂには、当たりの
最小値（ＨＩＴ ＭＩＮＺ）、当たりの最大値（ＨＩＴ
ＭＡＸＺ）が格納されている。このＨＩＴ ＭＩＮ
Ｚ、ＨＩＴ ＭＡＸＺについて、図１１の例により説明
する。図１１はスクリーン座標上にあり、当たり判定を
行っている例を示すものであり、オブジェクトＢがオブ
ジェクトＡに衝突している。このオブジェクトＢは、６
このポリゴンから構成されており、このポリゴンは図１
２に示すように、表面をＭＩＮＺ（（ａ）、（ｂ）、
（ｃ））、裏面をＭＡＸＺ（（ｄ）、（ｅ）、（ｆ））
とする。このように分けることにより、このオブジェク
トがスクリーン上でしめる各ドットに対して、ＭＩＮＺ
の値とＭＡＸＺの値が求まる。この値をスクリーンに対
応する各ドット毎に格納するのが、このＭＩＮ／ＭＡＸ
バッファメモリ４ｂである。ここでは、オブジェクトＡ
はヒットオブジェクトＢの領域において、オブジェクト
ＡのＺ値とヒットオブジェクトのＭＩＮＺ、ＭＡＸＺと
が比較され、オブジェクトＡのＺ値がオブジェクトＢの
Ｚ値に間に入る、すなわち、ＭＩＮＺ≦Ｚ≦ＭＡＸＺの
条件を満たす部分が図１３のＣ領域であり、この領域を
初めて見つけたとき、ＣＰＵに当たりが起こったことを
知らせる。
【００３０】次に、この発明の描画処理装置３の構成に
つき図１４に従い説明する。
【００３１】座標処理装置２においてスクリーン座標に
変換されたポリゴンの端点データが座標変換処理装置イ
ンターフェース（Ｉ／Ｆ）３１に与えられ、このインタ
ーフェース３１からポリゴン内部生成処理装置３２にデ
ータが転送される。
【００３２】ポリゴン内部生成処理装置３２は、インタ
フェース３１から受け取ったポリゴンの端点座標からポ
リゴンの内部のドットのＺ値、色、Ｚバッファアドレ
ス、フレームメモリアドレス等を求め、ポリゴンがシャ
ドーポリゴン、ライトポリゴン、ヒットポリゴンであれ
ば、ＭＩＮＺ値またはＭＡＸＺ値とＭＩＮ／ＭＡＸバッ
ファアドレスを求める。
【００３３】この実施例においては、バッファメモリ４
は、Ｚバッファメモリ４ａとＭＩＮ／ＭＡＸバッファ４
ｂとで構成されている。上記ポリゴン内部生成処理装置
３２にて算出されたＺバッファメモリ４ａのアドレスは
アドレスレジスタ３３に与えられ、このアドレスに従い
Ｚバッファメモリ４ａがアクセスされる。Ｚバファメモ
リ４ａは、スクリーンに対応するピクセルのＺ値が格納
されており、Ｚバッファメモリ４ａから出力されたＺ値
がデータレジスタ３４に格納される。
【００３４】データレジスタ３４に格納されたＺ値はＺ
値比較処理装置３５に与えられ、このＺ値比較処理装置
６はＺバッファメモリ４ａのＺ値とポリゴン内部生成装
置３２からのＺ値を比較する。そして、Ｚバッファメモ
リ４ａのＺ値がポリゴン内部のＺ値より大きい場合、す
なわち、Ｚバッファメモリ４ａのＺ値＞Ｚ値の場合に
は、Ｚバッファメモリ４ａを更新する。
【００３５】また、そのドットがシャドーポリゴン、ラ
イトポリゴン、ヒットポリゴンであれば、上記ポリゴン
内部生成処理装置３２がＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ
４ｂのアドレスを算出し、算出されたアドレスがアドレ
スレジスタ３８に与えられ、このアドレスに従いＭＩＮ
／ＭＡＸＺバッファメモリ４ｂがアクセスされる。ＭＩ
Ｎ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂからＭＩＮＺ、ＭＡＸＺ
が読み出され、ＭＩＮＺ、ＭＡＸＺがデータレジスタ３
９に格納される。そして、ＭＩＮＺ、ＭＡＸＺがＺ値比
較処理装置３５に与えられ、ＭＩＮＺ≦Ｚ≦ＭＡＸＺで
あれば、シャドーポリゴン、ライトポリゴン時はこのド
ットの輝度値や色を輝度演算処理装置４１で演算し、ヒ
ットポリゴン時はコントローラ（ＣＰＵ）４３に当たり
が起こったことを知らせる。
【００３６】また、Ｚ値比較処理装置３５から受け取っ
た更新されたＺ値はデータレジスタ３６に格納され、Ｚ
バッファメモリ４ａに与えられる。
【００３７】輝度演算処理装置４１にて演算された輝度
はデータレジスタ１４に格納される。ポリゴン内部生成
処理装置３２で算出されたフレームメモリ５のアドレス
がアドレスレジスタ４０に格納され、このアドレス値に
よりアドレス指定されたフレームメモリ５にデータレジ
スタ４２に格納されたデータが書き込まれる。このフレ
ームメモリ５には、スクリーンに対応するピクセルの色
値またはＬＵＴアドレスが格納される
【００３８】前述した輝度演算処理装置４１は、ポリゴ
ン内部処理装置３２から輝度値、色値またはＬＵＴアド
レスを受け取り、スポットライトの輝度、色の演算や影
の数、色の演算を行う。
【００３９】これら各装置はコントローラ４３で制御さ
れ、このコントローラ４３は図１７ないし図２２に示す
フローに基づき、全体をコントロールする。。
【００４０】図１５にフォンのシェーディングモデルを
示す。このフォンは、次の数式１に従ってＲ，Ｇ，Ｂを
算出する。
【００４１】
【数１】
【００４２】数式２に簡単なライティング演算の例を示
す。
【００４３】
【数２】 Ｒ＝ＰＲ＊（１−ＩＬ）＋ＰＭＡＸＲ＊（ＩＬ） Ｇ＝ＰＧ＊（１−ＩＬ）＋ＰＭＡＸＧ＊（ＩＬ） Ｂ＝ＰＢ＊（１−ＩＬ）＋ＰＭＡＸＢ＊（ＩＬ） ここで、ＰＲはポリゴンＲレベル、ＰＭＡＸＲはポリゴ
ンのＲのＭＡＸレベル、ＰＧはポリゴンＧレベル、ＰＭ
ＡＸＧはポリゴンのＧのＭＡＸレベル、ＰＢはポリゴン
Ｂレベル、ＰＭＡＸＢはポリゴンのＢのＭＡＸレベル、
ＩＬは輝度レベルである。
【００４４】数式３にシャドーウィングの演算例を示
す。
【００４５】
【数３】 Ｒ＝ＰＲ＊（１−ＳＬ）＋ＳＨＡＤＯＷＲ＊（ＳＬ） Ｇ＝ＰＧ＊（１−ＳＬ）＋ＳＨＡＤＯＷＧ＊（ＳＬ） Ｂ＝ＰＢ＊（１−ＳＬ）＋ＳＨＡＤＯＷＢ＊（ＳＬ） ここで、ＰＲはポリゴンＲレベル、ＳＨＡＤＯＷＲは影
のＲレベル、ＰＧはポリゴンＧレベル、ＳＨＡＤＯＷＧ
は影のＧレベル、ＰＢはポリゴンＢレベル、ＳＨＡＤＯ
ＷＢは影のＢレベル、ＳＬは影レベルである。
【００４６】次に、この描画処理装置３の動作につき図
１７ないし図２２のフローチャートに従い説明する。
【００４７】図１７及び１８はライティング処理時のフ
ローであり、図１７はポリゴンがライトポリゴンの時の
処理であり、図１８はポリゴンが普通のポリゴンの時の
処理である。
【００４８】まず、図１７に従いライトポリゴン時の処
理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリーン
座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポリ
ゴンの外形を求める（ステップＳ１）。続いて、ポリゴ
ン内部のドットにつきＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４
ｂのアドレスを算出した後（ステップＳ２）、そのドッ
トのＺ値を求める（ステップＳ３）。
【００４９】その後、ポリゴンが表か裏か判断し（ステ
ップＳ４）、表の場合には、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂのＬＩＧＨＴ ＭＩＮＺの領域にＺ値を書き込
む（ステップＳ５）。また、裏の場合には、ＭＩＮ／Ｍ
ＡＸバッファメモリ４ｂのＬＩＧＨＴ ＭＡＸＺの領域
にＺ値を書き込む（ステップＳ６）。
【００５０】そして、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４
ｂの属性領域にライトポリゴンがあることを示すフラグ
をｏｎさせる（ステップＳ７）。続いて、すべてのポリ
ゴン内部のドットに対して処理を行ったか否か判断され
（ステップＳ８）、処理が終わっていない場合には、ス
テップＳ２に戻り前述の動作を繰り返す、そして、すべ
てのドットに対して処理が終わると、ライトポリゴンの
処理が終了する。
【００５１】次に、図１８に従い普通のポリゴン時の処
理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリーン
座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポリ
ゴンの外形を求める（ステップＳ１０）。続いて、ポリ
ゴン内部のＺバッファメモリ４ａのアドレスを算出し、
次のドットのＺ値を算出し、Ｚバッファメモリ４ａをア
クセスする（ステップＳ１１）。
【００５２】その後、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値と
ドットのＺ値を比較し、どちらが大きいか判断する（ス
テップＳ１２）、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値の方が
大きいの場合には、対応するＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂのアドレスを求め、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂをアクセスする（ステップＳ１３）。そして、
ライトポリゴンがあるか否か判断され（ステップＳ１
４）、ライトポリゴンがある場合には、ＬＩＧＨＴ Ｍ
ＩＮＺ≦Ｚ≦ＬＩＧＨＴ ＭＡＸＺであるか否か判断が
される（ステップＳ１５）。ＬＩＧＨＴ ＭＩＮＺ≦Ｚ
≦ＬＩＧＨＴ ＭＡＸＺの場合には、ライティング処理
が行われるので、輝度演算処理装置４１により、光の当
たった輝度値を演算する（ステップＳ１６）。
【００５３】続いて、フレームメモリ５に対応するアド
レスを求め、フレームメモリ５に色データを書き込み、
更にＺバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む（ステップ
Ｓ１７）。
【００５４】一方、ステップＳ１２において、Ｚバッフ
ァメモリ４ａ中のＺ値の方が小さいと判断されると、直
ちにステップＳ１７に進み、フレームメモリ５に対応す
るアドレスを求め、フレームメモリ５に光の当たってい
ない色データを書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値
を書き込む領域にＺ値を書き込む。また、ステップＳ１
４において、ライトポリゴンがない場合には、ステップ
Ｓ１７に進み、フレームメモリ５に対応するアドレスを
求め、フレームメモリ５に光の当たっていない色データ
を書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む。
さらに、ステップＳ１５において、ＬＩＧＨＴ ＭＩＮ
Ｚ≦Ｚ≦ＬＩＧＨＴ ＭＡＸＺでないと判断されると、
直ちにステップＳ１７に進み、フレームメモリ５に対応
するアドレスを求め、フレームメモリ５に光の当たって
いない色データを書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ
値を書き込む。
【００５５】そして、すべてのポリゴン内部のドットに
対して処理を行ったか否か判断され（ステップＳ１
８）、処理が終わっていない場合には、ステップＳ１１
に戻り前述の動作を繰り返す、そして、すべてのドット
に対して処理が終わると、このポリゴンの処理が終了す
る。
【００５６】図１９及び図２０はシャドーウィング処理
時のフローであり、図１９はポリゴンがシャドーポリゴ
ンの時の処理であり、図２０はポリゴンが普通のポリゴ
ンの時の処理である。
【００５７】まず、図１９に従いシャドーポリゴン時の
処理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリー
ン座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポ
リゴンの外形を求める（ステップＳ２１）。続いて、ポ
リゴン内部のドットにつきＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモ
リ４ｂのアドレスを算出した後（ステップＳ２２）、そ
のドットのＺ値を求める（ステップＳ２３）。
【００５８】その後、ポリゴンが表か裏か判断し（ステ
ップＳ２４）、表の場合には、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファ
メモリ４ｂのＳＨＡＤＯＷ ＭＩＮＺの領域にＺ値を書
き込む（ステップＳ２５）。また、裏の場合には、ＭＩ
Ｎ／ＭＡＸバッファメモリ４ｂのＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸ
Ｚの領域にＺ値を書き込む（ステップＳ２６）。
【００５９】そして、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４
ｂの属性領域にシャドーポリゴンがあることを示すフラ
グをｏｎさせる（ステップＳ２７）。続いて、すべての
ポリゴン内部のドットに対して処理を行ったか否か判断
され（ステップＳ２８）、処理が終わっていない場合に
は、ステップＳ２２に戻り前述の動作を繰り返す、そし
て、すべてのドットに対して処理が終わると、シャドー
ポリゴンの処理が終了する。
【００６０】次に、図２０に従い普通のポリゴン時の処
理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリーン
座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポリ
ゴンの外形を求める（ステップＳ３０）。続いて、ポリ
ゴン内部のＺバッファメモリ４ａのアドレスを算出し、
次のドットのＺ値を算出し、Ｚバッファメモリ４ａをア
クセスする（ステップＳ３１）。
【００６１】その後、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値と
ドットのＺ値を比較し、どちらが大きいか判断する（ス
テップＳ３２）、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値の方が
大きいの場合には、対応するＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂのアドレスを求め、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂをアクセスする（ステップＳ３３）。そして、
シャドーポリゴンがあるか否か判断され（ステップＳ３
４）、シャドーポリゴンがある場合には、ＳＨＡＤＯＷ
ＭＩＮＺ≦Ｚ≦ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺであるか否か
判断がされる（ステップＳ３５）。ＳＨＡＤＯＷ ＭＩ
ＮＺ≦Ｚ≦ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺの場合には、シャド
ーウィング処理が行われるので、輝度演算処理装置４１
により、影の輝度値を演算する（ステップＳ３６）。
【００６２】続いて、フレームメモリ５に対応するアド
レスを求め、フレームメモリ５に色データを書き込み、
Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む（ステップＳ３
７）。
【００６３】一方、ステップＳ３２において、Ｚバッフ
ァメモリ４ａ中のＺ値の方が小さいと判断されると、直
ちにステップＳ３７に進み、フレームメモリ５に対応す
るアドレスを求め、フレームメモリ５に影のない色デー
タを書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む
にはの領域にＺ値を書き込む。また、ステップＳ３４に
おいて、シャドーポリゴンがないと判断されると、直ち
にステップＳ３７に進み、フレームメモリ５に対応する
アドレスを求め、フレームメモリ５に影のない色データ
を書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む。
さらに、ステップＳ３５において、ＳＨＡＤＯＷ ＭＩ
ＮＺ≦Ｚ≦ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺでないと判断される
と、直ちにステップＳ３７に進み、フレームメモリ５に
対応するアドレスを求め、フレームメモリ５に影のない
色データを書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書
き込む。
【００６４】そして、すべてのポリゴン内部のドットに
対して処理を行ったか否か判断され（ステップＳ３
８）、処理が終わっていない場合には、ステップＳ３１
に戻り前述の動作を繰り返す、そして、すべてのドット
に対して処理が終わると、このポリゴンの処理が終了す
る。
【００６５】図２１及び図２２は当たり判定処理時のフ
ローであり、図２１はポリゴンがヒットポリゴンの時の
処理であり、図２２はポリゴンが普通のポリゴンの時の
処理である。
【００６６】まず、図２１に従いヒットポリゴン時の処
理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリーン
座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポリ
ゴンの外形を求める（ステップＳ４１）。続いて、ポリ
ゴン内部のドットにつきＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ
４ｂのアドレスを算出した後（ステップＳ４２）、その
ドットのＺ値を求める（ステップＳ４３）。
【００６７】その後、ポリゴンが表か裏か判断し（ステ
ップＳ４４）、表の場合には、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファ
メモリ４ｂのＨＩＴ ＭＩＮ Ｚの領域にＺ値を書き込
む（ステップＳ４５）。また、裏の場合には、ＭＩＮ／
ＭＡＸバッファメモリ４ｂのＨＩＴ ＭＡＸ Ｚの領域
にＺ値を書き込む（ステップＳ４６）。
【００６８】そして、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ４
ｂの属性領域にヒットポリゴンがあることを示すフラグ
をｏｎさせる（ステップＳ４７）。続いて、すべてのポ
リゴン内部のドットに対して処理を行ったか否か判断さ
れ（ステップＳ４８）、処理が終わっていない場合に
は、ステップＳ２２に戻り前述の動作を繰り返す、そし
て、すべてのドットに対して処理が終わると、シャドー
ポリゴンの処理が終了する。
【００６９】次に、図２２に従い普通のポリゴン時の処
理につき説明する。座標変換処理装置２からスクリーン
座標へ変換されたポリゴン端点の座標を受け取り、ポリ
ゴンの外形を求める（ステップＳ５０）。続いて、ポリ
ゴン内部のＺバッファメモリ４ａのアドレスを算出し、
次のドットのＺ値を算出し、Ｚバッファメモリ４ａをア
クセスする（ステップＳ５１）。
【００７０】その後、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値と
ドットのＺ値を比較し、どちらが大きいか判断する（ス
テップＳ３２）、Ｚバッファメモリ４ａ中のＺ値の方が
大きいの場合には、対応するＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂのアドレスを求め、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリ４ｂをアクセスする（ステップＳ５３）。そして、
ヒットポリゴンがあるか否か判断され（ステップＳ５
４）、ヒットポリゴンがある場合には、ＨＩＴ ＭＩＮ
Ｚ≦Ｚ≦ＨＩＴ ＭＡＸＺであるか否か判断がされる
（ステップＳ５５）。ＨＩＴ ＭＩＮＺ≦Ｚ≦ＨＩＴ
ＭＡＸＺの場合には、当たりがあると判断されるので、
ＣＰＵへ当たりが起こったことを知らせる（ステップＳ
５６）。
【００７１】続いて、フレームメモリ５に対応するアド
レスを求め、フレームメモリ５に色データを書き込み、
Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む（ステップＳ５
７）。
【００７２】一方、ステップＳ３２において、Ｚバッフ
ァメモリ４ａ中のＺ値の方が小さいと判断されると、直
ちにステップ５７に進み、フレームメモリ５に対応する
アドレスを求め、フレームメモリ５に色データを書き込
み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む。また、ス
テップＳ５４において、ヒットポリゴンがない場合に
は、同じくステップ５７に進み、フレームメモリ５に対
応するアドレスを求め、フレームメモリ５に色データを
書き込み、Ｚバッファメモリ４ａにＺ値を書き込む。さ
らに、ステップＳ５５において、ＨＩＴ ＭＩＮＺ≦Ｚ
≦ＨＩＴ ＭＡＸＺでないと判断されると、直ちにステ
ップＳ５７に進み、フレームメモリ５に対応するアドレ
スを求め、フレームメモリ５に色データを書き込み、Ｚ
バッファメモリ４ａにＺ値を書き込む。
【００７３】そして、すべてのポリゴン内部のドットに
対して処理を行ったか否か判断され（ステップＳ５
８）、処理が終わっていない場合には、ステップＳ５１
に戻り前述の動作を繰り返す、そして、すべてのドット
に対して処理が終わると、このポリゴンの処理が終了す
る。
【００７４】また、ライティング、シャドーウィング、
当たり判定を同時に同じハードウェアを共有させて実行
する場合は、これら３つのうちで優先順位を決めて、各
ドットにそれぞれ一つの属性のみ持つようにし、属性フ
ラグとして普通のポリゴン、ライティング、シャドーウ
ィング、当たり判定の識別コードを有することにより可
能である。
【００７５】また、上述した実施例においては、Ｚバッ
ファメモリとＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリを別々のメ
モリで構成しているが、１つのメモリで構成し、その領
域をそれぞれわけて用いることもできる。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリによりリアルタイムに
影を付けるべきか付けないかを判断でき、輝度演算処理
によりその輝度値を求めることができる。
【００７７】また、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリによ
りリアルタイムに光を付けるべきか、付けないかを判断
でき、輝度演算処理によりその輝度値を求めることがで
きる。
【００７８】さらに、ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリに
よりリアルタイムに当たっているか当たっていないかを
判断できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例が適用される３次元グラフィ
ックス装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ライティング処理の動作を示す模式図である。
【図３】ライティング処理の動作を示す模式図である。
【図４】シャドーウィング処理の動作を示す模式図であ
る。
【図５】シャドーウィング処理の動作を示す模式図であ
る。
【図６】当たり処理の動作を示す模式図である。
【図７】当たり処理の動作を示す模式図である。
【図８】ＺバッファメモリとＭＩＮ／ＭＡＸバッファメ
モリのフォーマットを示す図であり、（ａ）は、ライテ
ィング時のフォーマット、（ｂ）はシャドーウィング時
のフォーマット、（ｃ）は当たり判定時のフォーマット
をそれぞれ示す。
【図９】影のオブジェクトと物体のオブジェクトによる
シャドーウィングの例を示す模式図である。
【図１０】ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリに格納される
ＳＨＡＤＯＷ ＭＩＮＺ、ＳＨＡＤＯＷ ＭＡＸＺの関
係を示す模式図である。
【図１１】ヒットオブジェクトと物体のオブジェクトに
よる当たりの例を示す模式図である。
【図１２】ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリに格納される
ＨＩＴ ＭＩＮＺ、ＨＩＴ ＭＡＸＺの関係を示す模式
図である。
【図１３】ヒットオブジェクトと物体のオブジェクトに
よる当たりの例を示す模式図である。
【図１４】この発明の描画処理装置の構成を示すブロッ
ク図である。
【図１５】フォンのシェーディングモデルを示す模式図
である。
【図１６】ポリゴンの方向を示す図である。
【図１７】ライティング処理時のフローチャートであ
り、ポリゴンがライトポリゴンの時の処理を示す。
【図１８】ライティング処理時のフローチャートであ
り、ポリゴンが普通のポリゴンの時の処理を示す。
【図１９】シャドーウィング処理時のフローチャートで
あり、ポリゴンがライトポリゴンの時の処理を示す。
【図２０】シャドーウィング処理時のフローチャートで
あり、ポリゴンが普通のポリゴンの時の処理を示す。
【図２１】ヒット処理時のフローチャートであり、ポリ
ゴンがライトポリゴンの時の処理を示す。
【図２２】ヒット処理時のフローチャートであり、ポリ
ゴンが普通のポリゴンの時の処理を示す。
【符号の説明】
１ メモリ ２ 座標変換処理装置 ３ 描画処理装置 ４ バッファメモリ ４ａ Ｚバッファメモリ ４ｂ ＭＩＮ／ＭＡＸバッファメモリ ５ フレームメモリ ６ 表示処理装置 ７ ＣＲＴ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリゴンで構成した影のオブジェクトと
    出力物体のオブジェクトを格納する第１の記憶手段と、
    この第１の記憶手段に格納された各オブジェクトを配置
    し、スクリーン座標に変換する座標変換手段と、Ｚバッ
    ファメモリと、影のオブジェクトの表面側ポリゴンの値
    と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッファメモリ
    と、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ値とＺバッ
    ファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面処理を行う
    と共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面
    側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する手段と、ポ
    リゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面側のポリゴ
    ンとの値の間の場合に、影のオブジェクトに基づく輝度
    演算を行う手段と、を備えたことを特徴とする３次元グ
    ラフィックス処理装置。
  2. 【請求項２】 ポリゴンで構成したライトのオブジェク
    トと出力物体のオブジェクトを格納する第１の記憶手段
    と、この第１の記憶手段に格納された各オブジェクトを
    配置し、スクリーン座標に変換する座標変換手段と、Ｚ
    バッファメモリと、ライトのオブジェクトの表面側ポリ
    ゴンの値と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッファ
    メモリと、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ値と
    Ｚバッファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面処理
    を行うと共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値
    と裏面側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する手段
    と、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面側の
    ポリゴンとの値の間の場合に、ライトのオブジェクトに
    基づく輝度演算を行う手段と、を備えたことを特徴とす
    る３次元グラフィックス処理装置。
  3. 【請求項３】 ポリゴンで構成したヒットのオブジェク
    トと出力物体のオブジェクトを格納する第１の記憶手段
    と、この第１の記憶手段に格納された各オブジェクトを
    配置し、スクリーン座標に変換する座標変換手段と、Ｚ
    バッファメモリと、ヒットのオブジェクトの表面側ポリ
    ゴンの値と裏面側のポリゴンとの値を格納するバッファ
    メモリと、出力物体のオブジェクトのポリゴンのＺ値と
    Ｚバッファメモリに格納されたＺ値を比較して陰面処理
    を行うと共に、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値
    と裏面側のポリゴンとの値の間入るか否か判断する手段
    と、ポリゴンのＺ値が表面側のポリゴンの値と裏面側の
    ポリゴンとの値の間の場合に、当たり処理を行う手段
    と、を備えたことを特徴とする３次元グラフィックス処
    理装置。
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