CN1111464A - 图像处理装置及其方法和带图像处理装置的电子装置 - Google Patents

Abstract

一种图像处理装置和方法，及含有该装置的电子 装置，例如游戏机。其具有输出变换处理 VRAM24a、24b中所存图像信息所需变换处理信号 的参数寄存器(60、70)及矩阵运算电路(66、67)；根 据各像素的预设系数k选择性切换变换处理信号并 输出其一的切换电路(77a、77b)；生成与变换处理后 图像信息相对应的读出地址的积和运算电路(65)及 VRAM访问电路(78)。其能降低CPU负荷及图像 存储器容量，生成有窗口显示的多样式分割画面的图 像数据。

Description

图像处理装置及其方法和带 图像处理装置的电子装置

本发明涉及图像处理装置及其方法和带图像处理装置的电子装置，尤其涉及游戏机中进行移动变换处理和/或旋转变换处理的图像处理技术。

在如今多媒体受到高度的重视，为了与多样化的程序软件相适应，在多媒体的二维图面的硬件范围内，正在研究、开发能够实现高度复杂的图像处理方法。特别是在视频游戏机方面，为了适应使用者越来越严格的要求，就要求提供更为真实的放映效果高的图像。

已知的现有的图像处理技术如下。在视频游戏机中使用的图像处理装置，通常是将显示游戏中上场的人物的前景画面重叠在显示地面、海面、天空或宇宙空间等背景的背景画面上进行合成处理，并将其显示在显示装置的监视器上。玩游戏机的人使人物做出动作进行游戏，而显示人物的动作时，通过使前景画和背景画作相对运动，借以表现人物的动作。这就是说，将背景画固定，而使前景画沿左右、上下方向移动或旋转，或者将前景画固定，而使背景画沿左右、上下方向移动或旋转。其中，把显示后者动作的功能称为上卷功能。

以往，图像处理装置的主要功能，除了上卷功能以外，还有称为窗口功能及优先顺序功能的一些功能。下面说明这些功能。

〔窗口功能及优先顺序功能〕

首先简单说明窗口功能及优先顺序功能。近年来，一个监视画面上显示的信息量有增大的趋势。因此，普遍采用设定之称为窗口的透明图像区域、以该窗口的内外划分画面、而显示互不相同的图像的窗口功能。通常，窗口是将背景画或另一窗口画面等重叠起来进行显示，重叠的部分根据规定的优先顺序，决定只显示哪一个图像。决定该优先顺序的功能，称为优先顺序功能。该优先顺序功能不仅在进行窗口显示时使用，而且还用来决定背景画和前景画、或不同种类的前景画之间的优先顺序等，在现在的图像处理技术中起作非常重要的作用。

〔上卷功能绘出的图像〕

接着说明上卷功能。利用上卷功能显示的上卷画面将显示人物的前景画大致固定在屏像的中央，使背景画对前景画作相对运动，但即使说使背景画运动，背景画实际上也是通过图像处理装置中实际上的运算而存储在图像处理装置中的图像存储器中的虚拟的静止画，并不是进行变换该图像信息的运算(这是指使背景画作运动的处理)。实际上进行的运算所描绘的图像是屏幕画面的范围及游戏者的视点在图像存储器中所存储的背景画的整体上所做的自由地运动。另外，所谓屏幕图像，严格地说是根据在电路中设定所做的移动变换或旋转变换的假想画面，如果从图像所显示的画面的观点来看，不妨认为是显示装置的监视画面。

〔上卷画面的结构〕

作为上卷画面的形式是家用游戏机等中采用的单元形式、以及个人计算机等中采用的位映像形式。将单元形式的上卷画面显示的屏幕图像上，将由(例如)纵横8×8个像素的图像数据构成的单元的多个图形数据进行组合(使同一图形重复或根据需要而组合成不同的图形)，使其布满屏幕画面而生成背景画数据。另外，单元图像的图形数据和单元图像在屏幕画面上的分布位置就是利用称之为图形名称数据的数据指定的数据。

〔游戏机中的上卷画面的显示控制〕

在装有图像处理装置的游戏机中，通常设有控制游戏机总体的CPU和存储图像信息的图像存储器，但上述的图形名称数据和单元图像的图形数据却是存储在图像存储器的视频RAM(以下简称作VRAM)中。就是说游戏机显示背景画时，预先在CPU的控制下，图像信息从盒式ROM或CD-ROM被写入VRAM，或者由CPU处理过的图像信息被写入后，首先从该VRAM中读出图形名称数据，利用该图形名称数据再访问VRAM，读出单元图像的图形数据，将背景画显示在屏幕画面(具体地说是监视画面)上。

上卷画面的种类有进行左右及上下移动的称为正常上卷画面和进行旋转的旋转上卷画面两种。其中，正常上卷画面由于可以预测与其动作相对应的图形数据及图形名称数据，因此可以对VRAM中的图形数据及图形名称数据在某种程度上进行统一访问。然而，旋转上卷画面却与正常上卷画面不同，不能预测与其动作相对应的图形数据及图形名称数据。因此，必须以每个点的形式对VRAM中的图形数据及图形名称数据进行访问。

〔人物及旋转上卷画面同VRAM的关系〕

可是，前景画中显示人物(例如：飞行模拟游戏机中的飞机)的图像数据(称为图形数据)是以点为单位存储在VRAM中的。因此，通过对VRAM中每个点进行访问，而就能将人物显示在屏幕画面上。

这时，如果将旋转上卷画面作为背景画显示，而且又要将前景画中的人物重叠在背景画上进行显示时，就必须对VRAM中的图形名称数据和图形数据两种数据完全以点的形式进行访问。因此，就不可避免地要将存储图形名称数据用的VRAM、以及存储图形数据用的VRAM实际上按照各自独立的方式设置。具体地说，在同时显示两幅旋转上卷画面的游戏机中，必须设置两个存储图形名称数据的VRAM和两个存储图形数据的VRAM，共计要设4个VRAM。

〔普通上卷画面显示控制的运算处理〕

考虑要按以下所述使背景画作上卷画面的移动和旋转的运算处理方法。

①根据移动旋转公式，算出背景画的每一行的起点(左端)的X、Y坐标和水平方向上的增量ΔX、ΔY。

②按点周期将水平方向上的增量ΔX、ΔY加到每一行的起点的X、Y的坐标上。

③算出各像素的位置坐标。

④对图像存储器进行访问，存取和该位置坐标相对应的地址，生成背景画的图像数据。

具体地说，在计算画面的坐标时，要利用软件进行下述的计算，求出每行在上卷画面上的起始坐标值GX_st、GY_st，以及水平方向上的坐标增量ΔGX、ΔGY。X_s-X_p＝A{(X_st+ΔX_st×V_cnt)-P_x}

   +B{(Y_st+ΔY_st×V_cnt)-P_y}

   +C(Z_st-P_z)Y_s-Y_p＝D{(X_st+ΔX_st×V_cnt)-P_x}

   +E{(Y_st+ΔY_st×V_cnt)-P_y}

   +F(Z_st-P_z)X_p＝A(P_x-C_x)+B(P_y-C_y)+C(P_z-C_z)+C_x+M_xY_p＝D(P_x-C_x)+E(P_y-C_y)+F(P_z-C_z)+C_y+M_ydX＝A×ΔX+B×ΔYdY＝D×ΔX+E×ΔY

A、B、C、D、E、F：旋转矩阵参数

P_x、P_y、P_z：视点坐标

X_p、Y_p、Z_p：旋转变换后的视点坐标

X_s、Y_s、Z_s：旋转变换后的屏幕画面坐标

X_st、Y_st、Z_st：屏幕画面起始坐标

ΔX_st、ΔY_st：屏幕画面垂直方向上的坐标增量

ΔX、ΔY：屏幕画面水平方向上的坐标增量

V_cnt：V计数值

      (监视器上的画面垂直坐标值)GX_st＝k(X_s-X_p)+X_pGY_st＝k(Y_s-Y_p)+Y_pΔGX＝k×dXΔGY＝k×dY

式中k是透视变换系数。

通过将算出的4个值写入图像处理装置，图像处理装置就能将每个点的ΔGX、ΔGY加算到GX_st、GY_st中，求出上卷画面坐标。

为了进行这种运算，必须具备装有大规模电路乘法器的矩阵运算电路。因此，为了不增大电路规模，通常利用软件进行上述运算。

在上述的技术中，必须解决以下问题。

〔课题1：如果抑制图像存储器容量就会难以生成多样化的图像数据〕

在近年来的游戏机中，要求更真实地表现复杂的图像。例如，作为旋转上卷画面的变化是这样进行显示的，也就是使VRAM中存储的一幅背景画的原图像进行右旋转和左旋转，并将右旋转后的图像和左旋转后的图像组合起来作为一幅背景画。在这种情况下，分别生成右旋转的图像的图像数据和左旋转的图像的图像数据。因此，每次生成图像数据时，都要访问存储原图像的VRAM，进行图形名称数据的存取，并且分别对单元图像的图形数据进行不同的旋转处理。总之，这种方法要对VRAM进行两次访问。因此，需要用去访问VRAM的时间，有可能会影响显示时间。

因此，通常考虑将原图像相同的背景画，预先按右旋转用的和左旋转用的分别存入VRAM，根据右旋转时的坐标和左旋转时的坐标，分别读出图形数据和图形名称数据，但这样会存在增大硬件量(要有多个实际的VRAM或者要有必要的VRAM容量)的问题。

〔课题2：显示上卷画面时会使CPU的负荷量增大〕

在使背景画进行移动、旋转时，必须根据移动或旋转的情况，利用软件算出每条线的起点坐标X、Y和水平方向上的增量ΔX、ΔY，因此在移动、旋转运算中，CPU必须进行很多的辅助操作。结果存在使CPU的负荷量加大，从而使CPU进行其它处理操作时受到限制的问题。

〔课题3：在游戏机中实现上卷画面的三轴旋转〕

在以往的上卷画面的显示控制中，屏幕画面上的各条线的增量ΔX、ΔY是一定的。因此，不可能显示以X、Y、Z三个轴为轴同时旋转的图像、也就是使背景画倾斜显示，以便意识到右端相对于左端远(或近)。因此，上卷画面的显示就受到限制。

〔课题4：对窗口显示的多样化的希望〕

在游戏机中，以往进行的窗口显示，有利用指定矩形的两个点打开的矩形窗口、或者利用指定行上的两个点打开的行窗口。因此，这些窗口受到形状单调的限制，难以用窗口做到使图像进行多样化的显示。

本发明就是鉴于上述问题而开发的，其主要目的是提供一种既能抑制CPU增加负荷或者增加图像存储容量，又能生成包括窗口显示的多种分割画面的图像数据的图像处理装置及其方法，另外提供一种达到此目的的带有图像处理装置的电子装置。

下面进一步详细地说明本发明的目的。在以下说明中，各目的的编号大致与权利要求项的编号相对应，但各权利要项中的发明不受这些目的的限制，以下是所要达到的每个目的。

本发明的第1个目的在于，提供一种致力于抑制CPU负荷的增加、同时又能有效地使用图像存储器进行多种画面分割显示的图像处理装置。

本发明的第2个目的是，提供一种通过利用专用的运算电路，严格进行移动变换处理及/或旋转变换处理用的运算，抑制CPU的负荷的增大、谋求变换处理多样化的图像处理装置。

本发明的第3个目的是，提供一种能进行画面高效分割显示的图像处理装置。

本发明的第4个目的是，提供一种谋求缩短显示图像数据的生成时间的图像处理装置。

本发明的第5个目的是，提供一种谋求减轻CPU的负荷，同时能有效地使用图像存储器进行多种画面分割显示的图像处理方法。

本发明的第6个目的是，提供一种谋求减轻CPU的负荷、同时能有效地使用图像存储器进行多种画面分割显示的电子装置、特别是游戏机。

本发明的第7个目的是，提供一种备有CPU和两组视频处理机及VRAM，能进行更多形式的画面分割显示的电子装置、特别是游戏机。

本发明的第8个目的是提供一种在生成子画面图像及背景图像的电子装置中，谋求减轻CPU的负荷、同时能有效地使用图像存储器进行多种画面分割显示的、适合于游戏机的电子装置。

本发明的第9个目的是提供一种能有效地使用图像存储器进行多种画面分割显示和任意形状的窗口显示、适合于游戏机用的电子装置。

本发明的第10个目的是，提供一种能进行任意形状的窗口显示的、特别适合于游戏机的电子装置。

本发明的第11个目的是，提供一种能以生成可以看到三轴旋转的图像的图像数据、并且谋求减少CPU的辅助操作的图像处理装置。

本发明的第12个目的是，提供一种能以生成可以看三轴旋转的图像的图像数据、并且能以谋求减少CPU的辅助操作的、特别适合于游戏机的电子装置。

本发明的第13个目的是，提供一种装有显示装置、且能达到上述目的的、适合于游戏机的电子装置。

本发明的第14个目的是，提供一种能在半导体基片上整体形成的在权利要求14-21中所述结构中能达到上述目的的图像处理装置。

特别地，本发明的第15个目的是，提供一种在备有色RAM的图像处理装置中能达到上述第14个目的的图像处理装置。

本发明的第16个目的是，提供一种备有可利用CPU改写内容的控制寄存器和窗口的控制程序块、并且能够达到上述目的的图像处理装置。

本发明的第17个目的是，提供一种能在一个半导体基片上整体形成生成背景图像的图像处理器、以及能达到上述目的的图像处理装置。

本发明的第18个目的是，提供一种能高速地进行屏幕画面的旋转处理，且能实时反应游戏机等的游戏操作的图像处理方法。

本发明的第19个目的是，提供一种能生成可看到进行三轴旋转的图像的图像数据的图像处理方法。

本发明的第20个目的是，提供一种谋求画面显示多样化的图像处理方法。

为了达到上述目的，权利要求1所述发明的图像处理装置通过访问图像存储器，依次读出准备显示的图像的图像信息，在CPU的控制下，根据上述图像信息，生成图像数据，该图像处理装置的特征是包括：

对应于上述图像信息，在进行移动变换处理及/或旋转变换处理等变换处理时，输出所需要的变换处理信号的多个信号处理装置；

与上述多个信号处理装置相连接、根据预先对每个像素设定的显示转换信号有选择地切换上述变换的处理信号、并且输出其一个信号的切换装置；

以及根据上述变换处理信号，生成与变换处理过的图像信息相对应的、用于读出地址的地址生成装置。

权利要求2所述发明的图像处理装置的特征为：上述各信号处理装置分别含有保存用于移动变换处理和/或旋转变换处理的运算用的参数的参数寄存器；用上述参数进行移动变换处理和/或旋转变换处理的运算的矩阵运算电路；将规定的数据作为系数存储的系数RAM；以及调用上述系数的系数RAM的访问电路。

权利要求3所述发明的图像处理装置的特征为：从一个系数RAM向切换装置提供显示切换信号。

权利要求4所述发明的图像处理装置的特征为：上述地址生成装置含有与切换装置相连接的积和运算电路；以及与积和运算电路相连接的图像存储器访问电路。

权利要求5所述发明图像处理方法是访问图像存储器，依次读出准备显示的图像的图像信息，根据该图像信息生成图像数据，其特征为：在对图像信息进行变换处理时，生成必要的变换处理信号，根据预先对每个像素设定的显示切换信号，有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号，根据输出的变换处理信号，生成与变换过的图像信息相对应的读出地址，根据显示切换信号，生成多个图像数据，以便在监视画面上割显示独立的图像。

权利要求6所述发明的电子装置包括：(1)CPU；(2)存储图像信息的视频RAM；(3)含有背景图像生成器和与该背景图像生成器相连接的显示控制器、访问图像信息、依次读出准备显示的图像信息、在CPU的控制下生成图像数据的视频处理机，该电子装置的特征为：背景图像生成器共有以下3个组成部分，即

①输出对图像信息进行变换处理所必要的变换处理信号的多个信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接、根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与切换装置相连接、根据从切换装置输出的变换处理信号，生成与变换处理过的图像信息相对应的、用于读出地址的地址生成装置。

权利要求7所述发明的电子装置包括：(1)CPU；(2)第1视频处理机；(3)与第1视频处理机相连接、存储图像信息的第1视频RAM；(4)含有背景图像生成器和与该背景图像生成器相连接的显示控制器的第2视频处理机；(5)与该第2视频处理机相连接、存储图像信息的第2视频RAM，该电子装置的特征为：该背景图像生成器具有以下3个组成部发，即

①根据在CPU的控制下提供的信息，输出对图像信息进行变换处理所必要的变换处理信号的多个信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接、根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与切换装置相连接、生成与根据变换处理信与变换处理过的图像信息相对应的、用于读出地址的地址生成装置。

权利要求8所述发明的电子装置包括：(1)CPU；(2)与CPU相连接的总线；(3)用于控制总线中通过的信号的总线控制器；(4)含有以下3个组成部分的第1图像信息处理器，即

1)与总线相连接的控制子画面图像数据的生成的第1视频处理机；

2)与第1视频处理机相连接、用于存储生成子画面图像数据的图像信息的第1视频RAM；

3)用于展开子画面图像数据的帧缓冲器；(5)含有以下两个组成部分的第2图像信息处理部，即

1)第2视频处理机，它连接在总线上，含有生成背景图像数据的背景图像生成器；以及与背景图像生成器及第1图像信息处理器相连接、用于控制合成子画面图像数据和背景图像数据的图像数据的显示控制器；

2)与第2视频处理机相连接、用于存储生成背景图像数据的图像信息的第2视频RAM，

该电子装置的特征为：背景图像生成器具有以下3个组成部分，即

①与总线相连接，用于根据在CPU的控制下提供的信息，输出为图像信息进行变换处理所必需的变换处理信号的一对信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接、根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换和理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与转换装置相连接、根据从切换装置输出的变换处理信号，生成与变换处理过的图像信息相对应的读出地址的地址生成装置。

权利要求9所述发明的电子装置的特征为：第1视频处理机具有读出在帧缓冲器中展开的子画面图像数据、变更该图像数据的规定位值后写入上述帧缓冲器中同一地址的位值变更装置，第2视频处理机具有检测来自帧缓冲器的子画面图像数据中所含的规定位数值是否经过变更处理的位值检测器；以及根据变更后的位值，将子画面图像数据作为具有子画面图像形状的窗口信号输送至显示控制器的窗口控制器。

权利要求10所述发明的电子装置包括：(1)CPU；(2)与CPU相连接的总线；(3)控制总线中通过的信号总线控制器；(4)含有以下4个组成部分的第1图像信息处理器，即

1)与总线相连接、控制子画面图像数据的生成的第1视频处理机；

2)与第1视频处理机相连接、用于存储生成子画面图像数据的图像信息的第1视频RAM；

3)用于展开子画面图像数据的帧缓冲器；

4)用于读出在帧缓冲器中经过展开的子画面图像数据、变更该数据的规定的位值后再写入该帧缓冲器中同一地址处的位值变更装置；(5)含有以下3个组成部分的第2图像信息处理器，即

1)与总线相连接、生成背景图像数据的第2视频处理机；

2)与第2视频处理机相连接、用于存储生成背景图像数据的图像信息的第2视频RAM；

3)控制准备对子画面图像数据及背景图像数据的图像数据进行合成处理的显示控制器，

该电子装置的特征为：第2视频处理机具有以下两个组成部分，即

①检测从帧缓冲器读出的子画面图像数据中所含的位值是否是经过变更后的位值的位值检测器；

②根据变更后的位数值，将子画面图像数据作为具有子画面图像形状的窗口信号，输送给显示控制器的窗口控制器。

权利要求11所述发明的图像处理装置用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标进行、变换之前与屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)相对应的、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标进行变换之前屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标进行变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)以及在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

利用上列(1)及(2)式进行变换处理后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y由下式表示

     X＝k(Xs-Xp)+Xp

     Y＝k(Ys-Yp)+Yp

     k＝-Zp/(Zs-Zp)                      …(4)

利用上列坐标X、Y访问图像存储器，生成在坐标经过变换处理后显示的图像的图像数据，该图像处理装置的特征为包括：

对每个像素存储1个屏幕画面的系数k的系数存储器；

进行(1)式及(2)式所示的矩阵运算、算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路；

以及根据各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s和从系数存储器读出的与之相对应的像素的系数k，进行(4)式所示的运算、算出坐标X、Y的积和运算电路。

权利要求12所述发明的电子装置包括：(1)CPU；(2)视频处理机；(3)与视频处理机相连接、存储图像信息的视频RAM，通过访问视频RAM中所存的信号，依次读出准备显示的图像的图像信息，生成图像数据，该电子装置的特征为：

视频处理机含有1)背景图像生成器；2)与背景图像生成器相连接的显示控制器，

背景图像生成器具有以下4个组成部分，即

①存储下述信号的参数寄存器，即当用于表示在坐标进行变换之前的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标进行变换之前的幕画面的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_X、M_y、M_z)，通过下式表示在坐标进行变换之后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)、以及在坐标进行变换之后的屏幕画面的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$ 并由下式表示用上式进行变换处理后的画面在背景画面上的坐标X、Y时，

               X＝k(X_s-X_p)+X_p

               Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p          (4)与由CPU提供的旋转矩阵参数A-F以及在进行变换之前的坐标数据P_x、P_y、P_z、C_x、C_y、C_z、M_x、M_y、M_z有关的信号，

②用于对每个像素存储由CPU提供的系数的系数存储器；

③与参数寄存器相连接、进行(1)式及(2)式所示的矩阵运算，算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路；

④根据各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s和从系数存储器读出的与之相对应的像素的系数k，进行(4)式所示的运算，算出坐标X、Y，生成视频RAM的读出地址的积和运算电路。

权利要求13所述发明的电子装置的特征是：具有根据由图像信息生成的图像数据显示图像的显示装置。

权利要求14所述发明的图像和理装置的特征为包括：

(1)用于接收来自CPU的信号的第1端子；

(2)用于连接存储图像信息的视频RAM的第2连接端子；

(3)用于输出图像数据的第3端子；

(4)具有以下5个电路的显示图像生成器，即：

1)与第1端子相连接、用于存储下述信号的参数寄存器，即与从CPU提供的旋转矩阵参数A-F、表示在坐标进行变换之前的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)有关的信号；

2)与参数寄存器相连接、进行下列(1)式及(2)式所示的运算、算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$ 式中(S_x、S_y、S_z)表示在坐标进行变换之前的屏幕画面的规定点，(X_p、Y_p、Z_p)表示在坐标经过变换处理之后的视点，(X_s、Y_s、Z_s)表示在坐标经过变换后屏幕画面的规定点；

3)与第1端子相连接、用于存储与从CPU提供的系数k有关的信号的系数存储器；

4)根据从矩阵运算电路提供的各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s及从系数存储器读出的、与各像素相对应的系数k，进行下列(4)式所示的运算，

                X＝k(X_s-X_p)+X_p

                Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p      (4)算出显示图像的坐标X及Y的积和运算电路；

5)与第2端子相连接、将从积和运算电路提供的坐标X、Y作为显示图像的像素地址，用以访问视频RAM的视频RAM访问电路；

(5)与显示图像生成器相连接、从第3端子输出生成的图像数据的显示控制器。

权利要求15所述发明的图像处理装置的特征是包括：

(1)用于接收来自CPU的信号的第1端子；

(2)用于连接存储图像信息的视频RAM的第2连接端子；

(3)用于输出图像数据的第3端子；

(4)有以下8个电路的显示图像生成器，即

1)与第1端子连接、用于存储从CPU供给的表示旋转矩阵参数、在坐标进行变换之前的视点、坐标进行变换时的中点、以及平行移动量的信号的一对参数寄存器；

2)分别与对应的参数寄存器相连接、对与图像相对应的各像素的一对坐标经过变换处理后的视点及屏幕画面上的点进行运算的一对矩阵运算电路；

3)与第1端子连接、用于存储系数且包括从CPU供给的显示切换信号的一对系数存储器；

4)与上述一对矩阵运算电路都连接的第1切换电路；

5)与上述一对系数存储器都连接的第2切换电路；

6)与第1及第2转换电路相连接、根据从第1及第2转换电路供给的信号，算出显示图像的坐标的积和运算电路；

7)从一个系数存储器向第1及第2切换电路和积和运算电路提供显示切换信号，切换从一对矩阵运算电路及一对系数存储器提供积和运算电路的信号的切换装置；

8)与第2端子相连接、将从积和运算电路提供的坐标数据作为显示图像的像素地址，用于访问视频RAM的视频RAM访问电路；

(5)与显示图像生成器相连接、从第3端子输出生成的图像数据的显示控制器。

权利要求16所述发明的图像处理装置的特征为：将色RAM连接在显示控制器上。

权利要求17所述发明的图像处理装置的特征为：具有与第1端子相连接、可由CPU改写内容的控制寄存器、以及将控制信号供给显示控制器的窗口控制器。

权利要求18所述发明的图像处理装置的特征为：显示图像生成器、窗口控制器及显示控制器构成在在半导体基片上整体形成的视频处理机IC。

权利要求19所述发明的图像处理装置的特征为：具有输入前景画用的第4端子、以及在第4端子和窗口控制器之间连接的窗口检测器，输入第4端子的信号中所含的窗口控制标记符和前景画信号，窗口控制标记符供给窗口检测器，前景画信号供给显示控制器。

权利要求20所述发明的图像处理装置的特征为：显示图像生成器生成与前景画相对应的背景画，显示控制器从第4端子输出将背景画及前景画进行合成处理后的图像数据。

权利要求21所述发明的图像处理装置的特征为：显示图像生成器、窗口控制器、显示控制器及窗口检测器构成在半导体基片上整体形成的视频处理机IC。

权利要求22所述发明的图像处理方法是用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标进行变换之前的面对屏幕画的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标进行变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示由上列(1)、(2)式进行变换处理后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y

                X＝k(X_s-X_p)+X_p

                Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p

                k＝-Z_p(Z_s-Z_p)      (4)

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，利用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标经过变换后的图像的图像数据，该图像处理方法的特征为：

进行将以屏幕画面的X轴为转轴的X轴旋转和以屏幕画面的Z轴为转轴的Z轴旋转连续起来的“X轴旋转+Z轴旋转”、和/或将以屏幕画面的Y轴为转轴的Y轴旋转和以屏幕画面的Z轴为转轴的Z轴旋转连续起来的“Y轴旋转+Z轴旋转”的旋转变换处理。

权利要23所述发明的图像处理方法是用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标进行变换之前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标进行变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示由上列(1)、(2)式变换后的画面在荧光屏画面上的坐标X、Y，

                X＝k(X_s-X_p)+X_p

                Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p

            k＝-Z_p/(Z_s-Z_p)       (4)

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，利用坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标进行变换之后的图像的图像数据，该图像处理方法的特征为：

进行将以屏幕画面的X轴为转轴的X轴旋转和以面对屏幕画面的垂线即画面轴为转轴的画面轴旋转连续起来的“X轴旋转+画面轴旋转”，和/或将以屏幕画面的Y轴为转轴的Y轴旋转和上述画面轴旋转连续起来的“Y轴旋转+画面轴旋转”的旋转变换处理。

权利要求24所述发明的图像处理方法是用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标进行变换之前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中心的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标进行变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)或及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和坐标经过变换之后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示由上列(1)、(2)式变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

     X＝k(X_s-X_p)+X_p

     Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p

     k＝-Z_p/(Z_s-z_p)……(4)

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标经过变换后的图像的图像数据，该图像处理方法的特征为：

通过将上列(4)式中的X、Y两者中的任意一个乘以上述系数k，进行屏幕画面的水平方面或垂直方向的放大或缩小。

权利要求25所述发明的图像处理方法是用旋转矩阵参数A～I、表示在坐标进行变换之前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换之后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和坐标经过变换之后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示由上列(1)、(2)式变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

     X＝k(X_s-X_p)+X_p

                                 ……(4)

     Y＝k(Y_s-Y_p)+Y_p

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标进行变换之后的图像的图像数据，该图像处理方法的特征为：

根据屏幕画面的垂直坐标值及水平坐标值，使上述k值产生相应的变化，生成图像数据，以便使屏幕画面成为曲面。

如果采用具有上述结构的权利要求1、5及6-9所述图像处理装置，由于根据显示切换信号，使切换装置的输出进行切换，将生成能够进行不同的移动、旋转变换处理的地址用的数据有选择地输出给地址生成装置，因而能够生成彼此各自独立进行变换处理的图像数据。因此根据显示切换信号，任意分割监视画面，可以分别对这些分割的画面提供独立的图像数据。结果，监视器画面能使每个被分割的画面各自显示独立的图像。另外，权利要求6-9作为适用于游戏机的电子装置，能够具备以上的动作效果。

权利要求2-4的动作效果如下。即，在权利要求2所述发明中，将由CPU提供的移动变换处理和/或旋转变换处理用的运算中所用的参数存入寄存器中，以及将由CPU经过计算求出的(或者预先存入盒式游戏卡或CD-ROM中，最好是在CPU的控制下供给)规定的数据作为系数存入RAM，用这些参数及系数进行移动变换处理和/或旋转换变处理，不仅在CPU中，而且在矩阵运算电路及积和运算电路中进行硬件运算处理。另外，由于在积和运算电路中也可以只处理由切换电路切换的画面的数据，所以能省去(例如)对画面下侧部分进行的计算。因此，只要设定在运算中所必需的参数及系数，就能减轻CPU的负担。在权利要求3所述发明中，通过使用在系数RAM所存储的一个系数作为显示切换信号之用，就能简单地进行画面分割显示。在权利要求4所述发明中，图像存储器访问电路根据积和运算电路的输出信号，只在需要进行图像显示时方才访问图像存储器，因而能节省下侧部分的重复访问。所以能够提高显示图像数据的生成速度。

在权利要求10所述发明中，由于能将任意形状的电子画面图像作为窗口使用，所以能将一个监视器画面分割成任意的形状，生成新的图像。

在权利要求11、12、14所述发明中，由于根据规定的计算式算出上卷画面的坐标X、Y，所以能生成可以看到进行三轴旋转的图像的图像数据，由于将1个画面的系数k存入系数存储器，利用矩阵运算电路及积和运算电路，就能在硬件电路中进行处理，所以能减轻CPU的辅助操作。另外，将权利要求12作为适用于游戏机的电子装置使用，也可以起到这样的作用。另外，权利要求13作为具有带拱顶的游戏机那种显示装置的游戏机所能使用的电子装置，也能起到上述的作用效果。

在具有上述作用的图像处理装置中，由于权利要求14-21所述的发明由在半导体基片上整体形成而获得的电路结构，因此能够很容易地应用于各个技术领域。

在权利要求22所述发明中，屏幕画面的旋转变换处理如果是“X轴旋转+Z轴旋转”或“Y轴旋转+Z轴旋转”，则对于屏幕画面的水平方向或垂直方向中的任意一个方向来说，k都是恒值。因此，能够减轻进行旋转变换运算处理的CPU的运算负荷，能以高速进行屏幕画面的旋转处理。因此，通过将这种图处理方法用在游戏机等的电子装置中，就能实时反应玩游戏的人对游戏机等的操作。

在权利要求23所述发明中，进行X轴旋转或Y轴旋转后，还能进行画面轴旋转处理，因此利用这种方法能够生成可以看到进行三轴旋转的图像的图像数据。另外，如果屏幕画面只进行画面轴旋转时，对于屏幕画面的水平方向或垂直方向中的任意一个方向来说，k是恒值的这一点保持不变。因此，如果采用本发明，游戏机等的操作人员在使游戏机中的人物进行画面轴旋转时，能够对该项操作产生实时反应。

在权利要求24所述发明中，通过将前面(4)式中的X、Y任意一方乘以系数k，可以进行沿水平方向或垂直方向放大或缩小的图像处理。

在权利要求25所述发明中，可使k值随同屏幕画面的任何垂直坐标及水平坐标值产生相应的变化，因此能使屏幕画面呈曲面。

图1是本发明的一个实施例中的游戏机主机的框图。

图2表示前景画的1个像素的图像数据。

图3是像素数据写入帧缓冲器23中的处理例的说明图。

图4是上卷画面、屏幕画面及表示视线的斜视图。

图5是使图4中的屏幕画面相对于上卷画面进行X轴旋转的斜视图。

图6是使图4中的屏幕画面相对于上卷画面进行Y轴旋转的斜视图。

图7是使图4中的屏幕画面相对于上卷画面进行Z轴旋转的斜视图。

图8是图4对应的屏幕画面的正视图。

图9是与图5对应的屏幕画面的正视图。

图10是与图6对应的屏幕画面的正视图。

图11是与图7对应的屏幕画面的正视图。

图12是说明移动旋转变换式的“参数”及“系数”的曲线图。

图13是上卷画发送器21的框图。

图14是背景图像生成器41的框图。

图15是背景图像生成部41的一部分图像化的框图。

图16是用旋转参数A、B进行分割显示的屏幕画面的监视器图像。

图17是图像的移动旋转的说明图。

图18是图像的移动旋转的说明图。

图19是用窗口进行分割显示的屏幕画面的监视器图像。

图20、图21是屏幕画面的旋转变换处理的说明图。

图22是进行能看到三轴旋转的“X轴旋转+画面轴旋转”的图像的说明图。

图23是进行X轴旋转+画面轴旋转时的上卷画面、屏幕画面及视点的关系图。

图24是将球公式用作参数进行图像处理的说明图。

图25及图26是本发明的另一实施例的电路图。

下面参照附图具体说明本发明的一个实施例。

1.实施例的结构

本实施例是本发明的游戏机的一个实施例。

〔游戏机主机10的总体结构〕

首先用图1所示的框图说明游戏机主机10的总体结构。10是游戏机主机。玩游戏的人操作游戏机用的输入装置，即操纵器34通过成为I/O控制器的SMPC(System Manager & Peripheral Con-trol/系统管理及外围控制器)33连接到游戏机主机10上。该SM-PC33对游戏机10总体进行复位管理、或进行与操纵器34等外部机器的接口控制。另外盒式游戏卡35可安装在游戏机主机10上能够自由插拔。在盒式游戏卡35中存储着写入半导体存储器(掩膜型ROM)中的游戏程序。另外，通过将CD-ROM驱动器(图中未示出)安装在游戏机主机10上，游戏程序也可以不存入盒式游戏卡35中，而是以编入CD-ROM的形态供给。

14是设在游戏机主机10内的总线，与其连接的有CPU15、RAM16、ROM17、总线控制器18、以及声处理机36。其中，CPU15是用来在执行盒式游戏卡35中的游戏程序的同时，对游戏机进行总体控制，它由32位RISC型高速CPU(2个称为SH-2的CPU芯片)构成。在总线控制器18中设有DMA控制器和中断控制器等，起到作为CPU15的协同处理器的作用。窗口处理机36控制声音(PCM/FM)，由D/A变换器37将数字信号变成模拟信号，从扬声器(图中未示出)输出声音。

以下对连接在总线14上的子画面发送器20及上卷器21进行说明。

〔子画面发送器20〕

(1)子画面发送器20简介

子画面发送器20连同连接在它上面的VRAM(或命令RAM)22及帧缓冲器23共同构成第1图像信息处理器，用来对作为前景画FG的子画面图像进行处理。子画面发送器20是以称之为视频处理机1(以下简称VDP1)的IC芯片装在半导体芯片上形成的。命令RAM22(由4M位的DRAM构成)和双面的帧缓冲器23(每一面为2M位)共同连接在该子画面发送器20上。来自CPU15的命令数据及前景画的原画的图像数据存储在命令RAM22中。帧缓冲器23用来将子画面的图像数据展示。

通过CPU15执行ROM17中的程序，将命令数据(绘画命令)输送给子画面发送器20后，子画面送支器20将该命令数据作成命令表写入命令数据RAM22中。子画面发送器20从命令RAM22中有选择地读出人物等的子画面的图像数据(规定的绘画命令)，经过进行旋转、放大、缩小、色运算等处理后，写入帧缓冲器23中规定的地址中，将前景画的图像数据在帧缓冲器23中展开。另外，子画面发送器20依次读出写入帧缓冲器23中的1帧的图像数据，将该图像数据不通过总线14直接供给上卷器21。控制绘画的信息设定在子画面发送器20内部的系统寄存器中。

〔前景画的图像数据的结构〕

由子画面发送器20处理的1个像素的图像数据如图2所示，用16位表示。右侧11位D0-D10是指定颜色的色码用的位，其中11位是作为后面将要说明的色RAM25的地址使用。子画面人物的每1个画点用4位或8位存入VRAM22中，但在写入帧缓冲器23中时，在人物数据的左侧位上附加上对每个人物指定的色RAM地址偏移值。位D8-D10或D5-D10是未使用的位，位D11-D14是优先顺序码。当将多个图像重叠显示时，对每个重叠的像素进行优先顺序比较，优先顺序高的像素比低的像素优先显示。

〔MSB导通功能〕

然而，子画面发送器20具有MSB导通功能。此处所说的MSB导通功能是指将子画面人物写入帧缓冲器23中指定的位置时，不是简单地做写入操作，而是读出写入的地址的帧缓冲器数据，只将该数据的最左位即MSB(Most Significant Bit/最高有效位)从0变为1的数据写入同一地址的功能。如图2所示，在本实施例中前景画的图像数据中，最左位D15是窗口标记符，当其值为“1”时，表示含有该值的像素是窗口像素，如果其值为“0”，则表示该像素不是窗口像素。这时，使用MSB导通功能的子画面人物的点数据，只要判断是否是透明点即可使用，不受写入帧缓冲器中的数据的制约。

前景画面FG的图像数据的流程如下所述。在图13中，前景画FG的图像数据首先从子画面发送器20进入端子40。在输入的前景画的图像数据中，最左位D15的窗口标记符被输送至子画面窗口检测器42，余下的右侧15位D0-D14色码及优先顺序码则输向显示控制器43。经过子画面窗口检测器42检测出数值为1的窗口标记符后，将其检测信号输送至窗口控制器44。

〔像表数据写入帧缓冲器23的处理示例及MSB接导通功能〕

现以图3所示的人物为例，说明像素数据写入帧缓冲器23的处理示例。图中，子画面人物C1、C2、W1是在前景画中展开的，具有用虚线围起来的如图所示的形状。各人物C1、C2、W1的点数据值分别为“0001h”、“0002h”、“0003h”。按人物C1、C2、W1的顺序写入帧缓冲器23。

当这种子画面发送器20在像素数据写入帧结冲器23时，子画面发送器20首先将帧缓冲器23完全清零，变为0000h(设每点为16位)。其次，子画面发送器20按子画面人物C1的形状将0001h写入帧缓冲器23中指定的位置。然后子画面发送器20再按子画面人物C2的形状将0002h写入帧缓冲器23中指定的位置处。

当设有具有子画面人物W1的形状的窗口时，首先对子画面人物W1指定使用MSB导通功能。于是，子画面发送器20根据子画面人物W1的形状，读出帧缓冲器数据，只将该数据的MSB从0变为1后的数据写入同一地址。这样获得的帧缓冲器数据与来自上卷器21的水平及垂直同步信号同步读出，再输入上卷器21。在上卷器21中，帧缓冲器数据的MSB作为窗口标记符使用，根据其位值判断是否进行窗口处理。在帧缓冲器数据其余的(除MSB以外的)15位作为子画面的点数据使用。

当设有具有子画面人物C2的形状的窗口时，与上述子画面人物W1的情况相同，首先进行指定，以便使用MSB导通功能，从而便可以根据子画面人物C2的形状将MSB从0变为1的数据写入帧缓冲器23中指定位置成为可能。

〔上卷器21〕

(1)止卷器21简介

上卷器21同连接在它上面的VRAM24和色RAM25共同构成第2图像信息处理器，用来对形成背景画的上卷画面进行图像处理。上卷器21是在被称之为视频处理机2(以下简称VDP2)的IC芯片的半导体芯片上形成的。该VDP2芯片内设有记录色码的色RAM25(32K位)，以及生成图像数据用的设定数据寄存器(图中未示出)。另外，4位或8位的VRAM24被连接在上卷器21上。

上卷器21根据寄存器的设定，读出VRAM24中所存的数据，根据上卷画面的图像数据寄存器的设定，确定优先顺序，生成图像数据。生成图像数据的上卷器21将该图像显示数据变换成显示色数据，输出至显示装置。另外，图像数据由CPU15通过总线控制器17在VRAM24和色RAM25中进行定义处理。

(2)VRAM24的结构

现在说明VRAM24。VRAM24分成具有相同容量的称之为VRAMa和VRAMb的两个系统。各个VRAM24a、24b分别存储以纵横8×8个像素作为数据单元的图形数据、以及图形名称数据(是图形数据在VRAM中的存储地址)，它是当将上述单元布满纵横28×40个单元构成1帧背景画时，用来指示要使用哪一个与单元的分布位置相对应的单元。

(3)上卷画面的种类

本实施例中的上卷画面计有背景画BG0和BG1，这些背景画可以是旋转上卷画面。此处所说的旋转上卷画面是指以坐标轴(X、Y、Z轴)为转轴旋转，以及以垂直于监视器画面的画面轴为转轴旋转的上卷画面。

(4)当旋转上卷画面进行显示时，上卷画面、屏幕画面和视点的关系。

以下参照附图说明在显示旋转上卷画面时，上卷画面、屏幕画面与视点的关系。现以图4所示的状态作为初始状态，图5所示是以X轴为中心，使屏幕画面相对于上卷画面进行旋转的“X轴旋转”的情况，图6所示是以Y轴为中心，使屏幕画面相对于上卷画面进行旋转的“Y轴旋转”的情况，图7所示是以Z轴为中心，使屏幕画面对上卷画面进行旋转的“Z轴旋转”的情况。

(5)移动旋转变换式中的“参数”及”系数

使屏幕画面从图4中的状态开始进行如图5-图7所示进行运动时，屏幕画面上的图像显示成如图9-图11所示的样子。图8与图4对应，图9与图5对应，图10与图6对应，图11与图7对应。图8-图11的下方所示的是各图所示状态时的旋转矩阵参数。

以下参照图12说明本实施例中采用的移动旋转为换式的“参数”和“系数”。该图表示以移动旋转进行变换后的屏幕画面(即旋转上卷画面的显示画面)和以中点为基准，使视点及屏幕画面进行旋转变换，从经过变换后的视点出发，通过变换后的屏幕画面的视线集中在与固定的上卷画相交的点上。

图12中，以中点(C_x、C_y、C_z)为中心，使坐标在进行变换前的视点(P_x、P_y、P_c)旋转，然后再平行移动，变换后的视点(X_p、Y_p、Z_p)的移动旋转变换式由下式给出： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ 式中，M_x、M_y、M_z分别是相对于X、Y、Z轴的平行移动量，A-I是旋转矩阵参数。

另外，与上述的情况相同，使坐标在进行变换前的屏幕画面的点(S_x、S_y、S_z)进行移动旋转，坐标经过变换后的屏幕画面上的点(X_s、Y_s、Z_x)的移动旋转变换式由下式给出： $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

另外，从变换后的视点出发，通过变换后的屏幕画面上的点而到达所显示的上卷画面上的点(X、Y、Z)的视线用下式表示： $\frac{X-\mathrm{Xp}}{\mathrm{Xs}-\mathrm{Xp}}=\frac{Y-\mathrm{Yp}}{\mathrm{Ys}-\mathrm{Yp}}=\frac{Z-\mathrm{Zp}}{\mathrm{Zs}-\mathrm{Zp}}\·\·\·\left(3\right)$

此时所显示的上卷画面，也就是VRAM27中存储的背景画，由Z＝0的平面所显示的上卷画面的X、Y坐标用下式表示：

   X＝k(X_s-X_p)+X_p

   Y＝k(Y_s-y_p)+Y_p              …(4)式中   k＝-Z_p/(Z_s-Z_p)

上式中的系数K根据(1)式、(2)式表示如下： $k=\frac{-(G(\mathrm{Px}-\mathrm{Cx})+H(\mathrm{Py}-\mathrm{Cy})+I(\mathrm{Py}-\mathrm{Cy})+\mathrm{Cz}+\mathrm{Mz})}{G(\mathrm{Sx}-\mathrm{Px})+H(\mathrm{Sy}-\mathrm{Py})+I(\mathrm{Sy}-\mathrm{Py})}\·\·\·\left(5\right)$

(5)式中，变换前的视点(P_x、P_y、P_z)、变换前的中点(C_x、C_y、C_z)、平行移动量(M_x、M_y、M_z)及旋转矩阵参数A-I在1帧内都是定值，所以系数k随变换前的屏幕画面上的点(S_x、S_y、S_z)的值而变化。

通常，变换前的荧光屏画面与监视器画面相同，所以S_x是监视器画面的水平方向坐标值的H计数值，S_y是监视器画面的垂直方向坐标值的V计数值，S_z为0。

这时如图9所示，从图8所示的初始状态开始，对屏幕画面进行X轴旋转的参数G为0的移动旋转变换后，系数k在监视器画面水平方向上变为一定，只随V计数值变化。

另外，当进行Y轴旋转的参数H为0的移动旋转变换后，系数k在监视器画面的垂直方向上变为一定，只随H计数值变化。另外，当进行三轴旋转的参数G、H都不为0的移动旋转变换后，系数k只随V计数值及H计数值变化。另外，使变换后的屏幕画面以垂直于该变换后的屏幕画面的垂线，即画面轴为中心进行旋转的画面轴旋转时，变换前的屏幕画面上的点S_x、S_y随V计数值及H计数值变化，变换前的荧光屏画面上的点S_z变为一定。

(6)上卷器21的主要结构部分

参照图13详细说明上述那种上卷器21的主要结构成部分。图中，41是背景画生成器、42是子画面窗口检测器、43是显示控制器、44是窗口控制器。背景画生成器41将在以后进行说明，此处首先依次说明其它主要的结构部分。

(6-1)子画面窗口检测器42

子画面窗口检测器42通过端子40连接在子画面发送器20上。子画面窗口检测器42是用来检测从帧缓冲器23读出的子画面图像数据中所含的MSB是否经过变更的位值检测器。

(6-2)显示控制器43

显示控制器43连接在背景图像生成器41及窗口控制器44上，用来控制图像数据，以便将子画面图像数据和背景图像数据进行合成处理。

(6-2-1)开关50、51、52

在显示控制器43中装有开关50、51、52。开关50在开关信号FGSW导通期间、也就是在指示将窗口打开的期间，将前景画FG的图像数据的色码置换成00H(H表示16进制)，而在开关信号FGSW断开期间，也就是在指示不打开窗口期间，直接输出前景画FG的图像数据。同样，开关51、52分别在开关信号BG0SW、BG1SW各自的接通期间，将背景画BG0、BG1各自的图像数据的色码置换成00H，而在开关信号BG0SW、BG1SW各自断开期间，将背景画BG0、BG1各自的图像数据直接输出。

(6-2-2)优先顺序电路54

优先顺序电路54连接在开关50-52上。该优先顺序电路54将开关50-52输出的前景画FG、背景画GB0、BG1各自的图像数据输入进来。另外，优先顺序电路54用来判断前景画FG、背景画BG0、BG1各自的图像数据内的色码是否为00H，如果是00H，将其作为透明对待，对00H以外的其他图像数据，比较其优先顺序码，选择优先顺序码的值大的图码数据顺序输出。

(6-2-3)彩色化电路55

彩色化电路55连接在优先顺序电路54上。彩色化电路55在优先顺序电路54输出的图像数据为调色板形式时，用色码访问色RAM25，将来自色RAM25的色码作为地址，获得表示三原色RGB各自的灰度的RGB数据，由端子56将该RGB数据输出。另外，当图像数据为RGB形式时，直接表示色数据。RGB数据用图1所示的D/A变换器31加以模拟化，作为RGB放像信号从端子32输出，显示在监视器(图中未示出)上。

(6-3)窗口控制器44

窗口控制部44根据变更后的MSB，将子画面图像数据作为具有子画面图像形状的窗口信号输送至显示控制器。在窗口控制器44中设有控制寄存器45。该控制寄存器45的内容可通过端子46由CPU15写入。控制寄存器45中存有下述a-e的信息。

a.内外控制位

是用来指示由前景画FG的窗口标记符指定的窗口形状是否将该窗口范围以内(窗口标记符＝1的部分)，还是以外(窗口标记符＝0的部分)的部分打开的位。

b.子画面窗口控制码

它由3位起动位构成，用来指示每一幅画是否将前景画FG及两个背景画BG0、BG1中的哪一个窗口打开。

c.矩形窗口位置信息

指示以往的那种矩形窗口的起始位置的XY坐标和终止位置的XY坐标。

d.矩形窗口控制码

由与矩形窗口对应的内外位及起动位构成。

上述的子画面窗口控制码、矩形窗口位置信息、矩形窗口控制码，分别指定多个子画面窗口和多个矩形窗口。

e.积和控制码

指示在多个子画面窗口和矩形窗口的逻辑和区域和逻辑积区域中要将哪一个区域中的窗口打开。

窗口控制器44根据上述控制寄存器45中的内容，生成分别指示前景画FG、背景画GB0、BG1打开窗口的位置用的开关信号FGSW、BG0SW、BG1SW，供给显示控制器43。

(7)背景画生成器41的结构

图14是背景画生成器41的结构框图。背景画生成器41是用来生成背景画BG0、BG1的，从VRAM24分别读出两帧的图形名称数据，用这两帧的图形名称数据分别从VRAM24读出图形数据，而且通过输出上述图形数据，获得两帧的前景画BG0、BG1的图像数据。另外，背景画BG0、BG1各自的图像数据(像素数据的数据)结构是按图2所示的结构中不含窗口标记符的15位构成。

这种背景画生成器41的很大一部分是由信号处理装置、切换装置、地址生成装置，以及水平计数器63和垂直计数器64构成。

(7-1)信号处理装置

信号处理装置是输出对图像信息进行移动变换处理和/或旋转变换处理所必要的变换处理信号的装置，由下述的一对要素构成。信号处理装置有两个要素是指背景画BG0有旋转参数A和旋转参数B这样的两个参数而言。

(7-1-1)参数寄存器60、70

参数寄存器60、70是保存在进行坐标变换处理的运算中所用的参数的寄存器。各自独立的旋转矩阵参数A-F及变换前的视点(P_x、P_y、P_z)中点(C_x、C_y、C_z)，平行移动量(M_x、M_y、M_z)由CPU15通过端子46分别写入参数寄存器60、70。

(7-1-2)矩阵运算电路66、76

矩阵运算电路66、76是用上述参数进行矩阵运算的硬件。各矩阵运算电路66、76将分别从参数寄存器60、70提供的旋转矩阵参数A-F及变换前的视点(P_x、P_y、P_z)、中点(C_x、C_y、C_z)、平行移动量(M_x、M_y、M_z)代入(1)式，算出变换后的视点的X_p、Y_p。与此同时，将旋转矩阵参数A-F及中点(C_x、C_y、C_z)、平行移动量(M_x、M_y、M_z)、以及作为S_x的H计数值，作为S_y的V计数值、作为S_z的固定值O代入(2)式，求出变换后的荧光屏画面的X_s、Y_s。

(7-1-3)系数RAM61、71及系数RAM访问电路62、72

各自独立的1个画面的系数k是由CPU15通过端子46分别写入系数RAM61、71。该系数k是用CPU15计算出来的，因此每1像素(例如)为16位，是在垂直及水平消隐期间写入的。此时，由CPU15写入系数RAM61、71中的1个画面的系数k如上所述，随移动旋转变换的种类的不同，所需要的数据量也不同。由CPU15只按所需要的最小限度的数据量计算系数K，通过端子46写入系数RAM61、71中。而且，CPU15分别根据访问开始时的起始地址和H计数值、V计数值，将两个地址的增量指定给访问电路62、72，根据移动旋转变换的种类，进行对控制系数RAM61、71的访问。

系数RAM访问电路62、72是用于访问系数RAM61、71，调用系数k的硬件。也就是说系数RAM61、71是根据系数RAM电路80、81的访问，依次读出各像素的系数k，供给后面所述的转换电路77b。

另外，系数RAM61中存储的每1个像素16位的系数的最左端的位(MSB)，以此作为显示转换位，系数RAM71中存储的16位的系数的最左端一位未使用。在图15中示意绘出。

(7-2)切换装置

切换装置是根据对每个像素设定的系数k，有选择地切换上述变换处理信号的装置，由切换电路77a、77b构成。矩阵运算电路66、76连接在切换电路77a上，系数RAM61、71连接在切换电路77b上。

由矩阵运算电路66、76分别输出的X_p、Y_p、X_s、Y_s被输送至切换电路77a。从系数RAM61读出的系数k的最左端一位被输送至切换电路77a、77b。当显示转换位的MSB的值为“1”时，切换电路77a选定由矩阵运算电路66进行输出，当为“0”时，选定由矩阵运算电路76进行输出。当MSB的值为“1”时，切换是路77b选定由系数RAM6进行输出，当为“0”时，选定由系数RAM71进行输出。

(7-3)地址生成装置

地址生成装置连接在上述切换装置上，根据变换处理信号，生成与进行移动变换处理和/或旋转变换处理的图像信息相对应的读出地址，由连接在转换电路77a、77b上的积和运算电路65和连接在积和运算电路65上的VRAM存储器访问电路78构成。

积和运算电路65根据从矩阵运算电路66或76供给的X_p、Y_p、X_s、Y_s，以及从系数RAM61或71供给的系数k的右侧15位，与水平计数值同步进行(4)式的运算，算出上卷画面的坐标X、Y。由各积和运算电路65算出的坐标X、Y供给的VRAM访问电路78。

VRAM访问电路78将上述上卷画面的坐标X、Y作为背景画的像素地址，访问VRAM24a、24b。坐标X、Y各自的右侧3位(这是指单元大小为纵8位×8位时的位数)是单元内的像素位置地址，将该6位除外作为地址的位是图形名称地址。VRAM访问电路78从VRAM24a、24b读出图形名称数据，利用该图形名称数据内的图形数据地址和像素位置地址，从VRAM24a、24b读出色码的图形数据，由该色码和图形名称数据内的优先顺序码形成将图2所示形式的窗口除外的像素数据，从端子79输出。

(7-4)水平计数器63、垂直计数器64

水平计数器63对安装在内部的振荡器产生的点脉冲进行计数，求出H计数值及水平同卡脉冲。垂直计数器64对上述水平同步脉冲进行计数，求出V行数值及垂直同步脉冲。上述H计数值及V计数值供给矩阵运算电路66、76及系数RAM访问电路62、72，H计数值供给积和运算电路65。水平及垂直同步脉冲通过端子62供给子画面发送器20。另外，在背景画生成器41中，除去水平计数器63、垂直计数器64及VRAM访问电路78以外的其他主要结构部分形成一个整体结构的电路块41a。

II.实施例的操作效果

具有上述结构的本实施例的动作如下。

(1)背景画的分割显示切换

预先对每个像素将作为显示切换信号的系数k中所含的切换用的位设定为规定值，根据该显示切换信号使切换电路77a、77b的输出进行切换，将生成进行不同的移动及旋转变换处理的地址用的数据有选择地输出给积和运算和65。因此，能生成进行各自独立的变换处理的图像数据。从而能根据显示切换信号，任意分割屏幕画面(监视器画面)，分别对该分割画面供给各自独立的图像数据。结果，每个分割画面都能在屏幕画面(监视器画面)上显示各自独立的图像。

以下根据背景画BG0说明以上的动作。在背景画BG0中，旋转参数A、B的使用模式可以从下列4个模式中选择。即

模式0：使用旋转参数A。

模式1：使用旋转参数B。

模式2：根据从旋转参数A的系数表读入的系数表切换图像。

模式3：根据旋转参数窗口进行切换。

共有这样的4种模式。

若取模式0和1，分别生成根据一组旋转参数表得到的图像数据。若取模式2、3，则生成将根据旋转参数A得到的图像数据和根据旋转参数B得到的图像数据显示在1个画面中的背景画的图像数据。

若取模式2，当从系数RAM61读入的系数数据的最左侧一位的值为“1”时，生成由旋转参数A得到的图像数据；当系数数据的最左侧一位的值为“0”时，生成由旋转参数B得到的图像数据(参见图16)。

现利用图17、图18，与以往的技术进行对比，进一步说明在选取模式2时的图像处理的动作。设定参数寄存器60及系数RAM61中写入的参数及系数是进行右旋转用的数据，而参数寄存器70及系数RAM71中写入的参数及系数是进行左旋转用的数据，假定在进行移动旋转变换之前的背景画是纵线模样的长方形P(图17)。这时，如果按照以往的图像处理方法，是将同一长方形P的图像数据存入P1用的和P2用的两个VRAM中，根据各自的移动旋转情况，经常计数P1和P2两个上卷画坐标，根据算出的上卷画面坐标，从各自的画面用的VRAM读出P1和P2用的图像数据，经过比较优先顺序后，显示合成画P1+P2(图18)。

如果采用以往的这种方法，就必须经常进行两个上卷画面坐标的计算(即，还要计算进入P1下侧的看不到P2的部分的数据)，因此要有两上积和运算电路，另外，还至少需要2个存储图像数据的VRAM。

与此不同，在本实施例中，根据系数k的值使转换电路77a、77b进行转换，通过计算移动图像P1和移动旋转图像P2的上卷画面坐标X、Y，而不计算图像P2在图像P1后面的部分的坐标X、Y(可省略)，因此一个积和运算电路65就足以够用，只需读出P1用和P2用的图像数据中的一个。因此，实际上一个VRAM24就够用了。当P1和P2的原图像(背景画)的图像信息相同时，只将一个原图像的图像信息存在VRAM中即可。这样，如果采用本实施例，则能缩短运算时间，以及节省所需要的VRAM个数或VRAM存储区域。另外，图18是将与右旋转图像P1的显示部分对应的系数k的显示切换位的值设定为“1”的情况。

如上所述，根据系数k的显示切换位的值，使切换电路77a、77b进行切换，能有效地将背景画分割为所希望的区块，可对各区块进行各不相同的移动旋转处理。由于进行这样的分割显示，就能有效地使用有限的VRAM容量(减少了原图像的存储空间)，从而能够生成多种式样的背景画。

若取模式3，根据窗口控制器44的内外控制位，切换两个图像数据(参照MSB劲能)。即，该窗口用作透明处理窗口使用时，生成根据旋转参数B得到的图像数据，除此以外的其他部分生成根据旋转参数A得到的图像数据(参见图19)。

这样，在取模式3的情况下，由子画面发送器20的窗口控制器44生成具有子画面人物形状的窗口，还可生成在该窗口内外两侧使两个图像数据进行切换的图像数据。这时，与矩形窗口或线窗口那种形状单调的窗口相比较，可将任意形状的子画面人物作为窗口使用，因此能期待良好的分割显示放像效果。另外，在左右对照地分割成两个部分等情况下，当然也可以利用矩形窗口或线窗窗在其范围内外进行简单的分割显示。

(2)移动旋转变换处理时的操作效果

进行本实施例中的背景画的运动，即在进行屏幕画面的旋转变换处理时，通常，旋转变换的中点(C_x、C_y、C_z)，在坐标进行变换之前的视点(P_x、P_y、P_z)，平行移动量M_z、旋转矩阵参数G、H、I等在1帧中不变。另外，如果将变换前的屏幕画面作为平行于XY平面的画面((S_z一定)时，如沿X轴旋转，k是S_y(屏幕画面的垂直方向的坐标值)的函数，在屏幕水平方向上恒定。当沿Y轴进行旋转时，k是S_x(屏幕画面的水平方向坐标值)的函数，而在屏幕画面的垂直方向上恒定。Z轴旋转时k保持恒定。

在本实施例中，CPU15计算该k值，将1个画面的系数k存入系数RAM61、71中，矩阵运算电路66、76及积和运算电路65在CPU15指定的时间内读出参数寄器60、70中写入的参数及在系数RAM61、71中写入的系数k，进行硬件方式的运算。因此，与CPU进行电路规模大的积和运算的旧有示例相比较，在CPU15中处理的坐标变换计算量大幅度减少，因此能大幅度地减轻CPU15的辅助操作。因此CPU15在进行的其它处理操作时所受的制约就宽松多了。因此能提高CPU15所能进行的其他处理，提高了程序设计的自由度。

在本实施例中，进行屏幕画面的旋转变换处理时，由于将系数MSB作为显示切换信号之用，因此不是将变更加到系数k本身上进行运算，而只变更该系数的读出方法即可。因此只要设定CPU15运算时必要的参数及系数就行了。

具体地说，当屏幕画面进行图20所示沿X轴进行旋转时(图中左侧)，越是靠近画面上方的线，系数值(系数数据值)越大，如果屏幕画面是用来显示地面等，当系数数据值大于某一个数值时，会给人以一种地平线的感觉，从此线往上，则能显示与地面上卷画面不同的例如空中的上卷画面(图中右侧)。如果使这种图像显示再进行沿画面轴进行旋转时(图21)，虽然要改变系数数据的读出方法，但系数数据本身保持不变。如上所述，可利用系数数据的MSB，进行显示区域的切换，因此即使让上卷画面旋转，也不需要对有关该显示区域进行各种运算处理。

屏幕画面的旋转变换处理如果是沿“X轴旋转+Z轴旋转”或沿“Y轴旋转+Z轴旋转”，则k值相对于屏幕画面的水平方向或垂直方向的某一方向是恒定的，因此CPU15的运算负荷小，能高速进行屏幕画面的旋转处理，能实时反应玩游戏机的人对游戏机的操作。

因此，在进行X、Y、Z三轴旋转变换处理时，屏幕画面上所有点的k值则完全不同，因此，不可能用32位RISC这样的CPU15实时进行这种变换处理。但在本实施例中，如图22所示，进行沿X轴旋转后，就能简单地进行沿画面轴旋转的处理，因此利用这种方法能够生成可看到进行三轴旋转的图像的图像数据。图23示出了进行这种“X轴旋转+画面轴旋转”时的上卷画面、屏幕画面及视点之间的关系。

如果屏幕画面只进行沿画面轴旋转时，k值相对于屏幕画面的水平方向或垂直方向都是恒定的、不变化。因此当玩游戏机的游戏者进行使人物作沿画面轴旋转的操作时，本实施例中的CPU15能实时地反应这种操作。

而且在本实施例中，通过将系数k乘到(4)式中的X、Y某一个值上时，就能进行水平方向或垂直方向的放大、缩小的图像处理。例如进行沿X轴旋转时，因系数k在画面的水平方向上是恒定的，所以CPU15只需计算垂直于画面方向的各条线的系数k。这时，只在V计数值经过变化后，再由CPU15对系数RAM61访问即可，因此，CPU15指定与H计数值同步的地址增量为0H(H表示16进制)，与V计数值同步的地址增量为2H(系数为16位时)。这样CPU15对系数RAM61的访问经常不是针对1个像素进行的，而是可以根据移动旋转变换的种类的不同有所变化，CPU15将必要的最小限度的系数k存入系数RAM61中就足以够用。

在本实施例中，系数K可以与随着H计数值、V计数值的变化而变化的情况完全对应，因此屏幕画面不必是平面，也可以呈曲面状，能进行各种图像处理。例如，如图24所示，可以进行利用球公式作为参数的图像处理，以及进行歪斜的图像处理。

(3)系数表控制

在本实施例中，与上述的旋转参数A、B不同，将计算显示坐标时使用的旋转参数作成表格，保存在系数RAM中。通过将该系数表读入每条线或每一个点，即可表现多种多样的图像。至于要将从系数表读入的数据作为哪一个种参数使用，共有以下4种系数数据模式。即

模式0：作为放大缩小系数k_x、k_y使用。

模式1：作为放大缩小系数k_x使用。

模式2：作为放大缩小系数k_y使用。

模式3：作为旋转变换后的视点坐标X_p使用。

如果取模式0，从旋转参数表读入的k_x、k_y无效，将从系数表读入的数据作为k_x、k_y使用。如果指定取模式1，仅继续照原样使用从旋转参数表读k_y，但作为k_x则要使用从系数表中读入的数据。如果指定取模式2，与此相反，仅只照原样继续使用从旋转参数表读入的k_x，但作为k_y则要使用从系数表读入的数据。如果指定取模式3，根据从旋转参数表中读入的数据进行旋转变换的X方向的视点坐标X_p无效，要以从系数表读入的数据作为X_p使用。

(4)根据系数数据的最左端一位来确定图像处理的综述

系数k的最左端一位通常作为透明位使用，凡是使用该位为1的系数数据的画点，都被强制地变成透明点。但在背景画BG0选择旋转参数取模式2时，则要将从旋转参数A用的系数表读入的数据最左端一位用来进行旋转参数的切换。即，最左端一位的值为“1”时，生成由旋转参数A指定的图像数据；最左端一位的值为“0”时，生成由旋转参数B指定的图像数据。

III.其它实施例

本发明不限于上述实施例，还可以适当地选择各种结构的部件的形状或装设的数量，还包括以下实施例。

①例如，在上述实施例中，根据从系数RAM61、71输出的系数k的显示切换位，对切换电路77a、77b进行切换控制，但除此以外，还可以利用从窗口控制器44输出的开关信号BG0SW等，进行切换电路77a、77b的切换控制。

②如果限制参数G，使其不变为0，使两种移动转变换中的一种为沿X轴旋转或Z轴旋转，则将每一次从系数RAM读出系数k输送给垂直方向的每条线即可，因此准备用来保持对每条线读出的系数数据的寄存器，就能使系数RMA61、71通用而改用一个即可。

③图25所示的电路是在不需要对图19所示的进行各自独立变换的多个图像进行合成处理的情况下，使背景画(例如P)进行移动旋转、生成新的图像(例如P1)时所使用的电路示例。另外，在图25所示的电路中，当使背景画BG0、BG1彼此独立旋转时，可将参数寄存器60、系数RAM61、积和运算电路65设置成两个系统来实现。

另外，当准备使用与图14所示的电路块41a同样结构的电路块(图中未示出)时，就可以与电路块41a一样，用来连接水平计数器63和垂直计数器64。再将图中未绘出的电路块的积和运算电路的输出部与VRAM访问电路78共同连接在另外准备的VRAM访问电路上，在该VRAM访问电路上连接两个VRAM，由VRAM访问电路访问两个VRAM。即这时共计有4个VRAM。

④根据图14说明的以上电路结构是背景画BG0或BG1中的一个电路。因此为了生成另一个背景画还需要再设置一个同样的电路。

这种电路如图26中的示例所示。这是在积和运算电路65的输出端上连接两个VRAM访问电路78、78b，并将VRAM24a、24b分别连接在VRAM访问电路78a、78b上。积和运算电路65的输出进行分时切换，将背景画BG0的数据送给VRAM访问电路78路，将背景画BG1的数据送给VRAM访问电路78b。VRAM的访问电路78b访问VRAM24b，与上述背景画BG0的情况一样，生成像素数据并从端子80输出。

⑤本发明的游戏机也可以像(例如)有拱顶的游戏机那样，将显示装置设置在一个整体上。

⑥或者，作为本发明的图像处理装置，将VRAM除外的主要结构部分IC化，使该IC产品化也是有效的。如果采用这种实施例，则可广泛地提供装有图像处理装置的各种型式的机器。

⑦IC化的范围也可适当地选择，例如像将显示图像生成器、窗口控制器及显示控制器在半导体印刷电路板上整体形成，作为视频处理机IC这种结构的实施例。

⑧还包括将窗口检测器也加进该实施例的视频处理机IC中的实施例等，作为另外一个实施例。

⑨本发明的图像处理装置适用于游戏机，但不受此限，不言而喻，还能广泛地应用于个人计算机等中。

如果采用本发明的图像处理装置，则能在抑制图像存储容量增加的同时，生成含有窗口显示的多种样式的分割画面的图像数据，在实用上极其有用。另外，由于本发明的图像处理装置能够准备多种形状的窗口，因此可以致力于显示画面的多样化。再者，如果采用本发明的图像处理装置，既可减轻CPU的计算负担，又能进行多种移动旋转变换及放大缩小变换。

Claims (25)

1.一种图像处理装置，用于访问CPU和存储图像信息的图像存储器，依次读出准备显示的图像的图像信息，在CPU的控制下，根据上述图像信息生成图像数据，该图像处理装置的特征为，具有：

与图像信息输出进行变换处理所必要的变换处理信号相对应的多个信号处理装置；

与上述多个信号处理装置相连接、根据预先对每个像素设定的显示切换信号，有选择地切换上述变换处理信号、且输出其中一个信号的切换装置；

与上述切换装置相连接、根据变换处理信号生成与经过变换处理的图像信息相对应的读出地址的地址生成装置。

2.根据权利要求1所述图像处理装置，其特征为：上述各信号处理装置包括：

保存用于移动变换处理和/或旋转变换处理的运算用的参数的参数寄存器；

用上述参数进行移动变换处理和/或旋转变换处理的运算的矩阵运算电路；

系数RAM，用于存储规定的数据，作为系数存储使用；

以及调用上述系数的系数RAM访问电路。

3.根据权利要求2所述图像处理装置，其特征为：从一个系数RAM向切换装置供给显示切换信号。

4.根据权利要求2或3所述图像处理装置，其特征为：在上述地址生成装置中包括：

与切换装置相连接的积和运算电路；

以及与积和运算电路相连接的图像存储器访问电路。

5.一种图像处理方法，用来访问图像存储器，依次读出准备显示的图像的图像信息，根据该图像信息生成图像数据，其特征为：

对图像信息进行变换处理时生成必要的变换处理信号，

根据预先对每个像素设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号，

根据输出的变换处理信号生成与经过变换的图像信息相对应的读出地址，

根据显示转换信号生成若干图像数据，以便在监视器画面上分区显示独立的图像。

6.一种电子装置，它包括：

(1)CPU；

(2)存储图像信息用的视频RAM；

(3)包括背景图像生成器和与该前景图像生成器相连接的显示控制器，访问视频RAM、依次读出欲显示的图像的图像信息、在CPU的控制下生成图像数据的视频处理机，该电子装置的特征为：背景图像生成器由以下①-③的组成部分组成；

①输出对图像信息进行变换处理所必要的变换处理信号的多个信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接、根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与切换装置相连接、根据上述切换信号生成与经过变换处理的图像信息相对应的读出地址的地址生成装置。

7.电子装置，包括：

(1)CPU；

(2)第1视频处理机；

(3)与第1视频处理机相连接、存储图像信息的第1视频RAM；

(4)包括背景图像生成器和与该背景图像生成器相连接的显示控制器的第2视频处理机；

(5)与该第2视频处理机相连接、存储图像信息的第2视频RAM，

该电子装置的特征为：背景图像生成器具有以下①-③的组成部分，

①根据在CPU的控制下提供信息，输出对图像信息进行变换处理所必要的变换处理信号的多个信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接、根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与切换装置相连接、生成与经过根据变换处理信号进行过变换的图像信息相对应的读出地址的地址生成装置。

8.电子装置，包括：

(1)CPU；

(2)与CPU连接的总线；

(3)控制总线中通过的信号的总线控制器；

(4)含有以下1)-3)的组合部分的第1图像信息处理器；

1)与总线相连接的控制子画面图像数据的生成的第1视频处理机；

2)与第1视频处理机相连接、用于存储生成子画面图像数据用的图像信息的第1视频RAM；

3)将子画面图像数据展开用的帧缓冲器；

(5)包括以下1)、2)组成部分的第2图像信息处理器，

1)第2视频处理机，它连接在总线上，包括生成背景图像数据的背景图像生成器；以及与该背景图像生成器及第1图像信息处理器相连接、控制合成子画面图像数据和背景图像数据用的图像数据的显示控制器；

2)与第2视频处理机相连接、用于存储生成背景图像数据用的图像信息的第2视频RAM，

该电子装置的特征为：背景图像生成部有以下①-③的组成部分，

①与总线相连接、根据CPU的控制下提供的信息，输出对图像信息进行变换处理所必要的变换处理信号的一对信号处理装置；

②与上述多个信号处理装置相连接，根据预先设定的显示切换信号有选择地切换上述变换处理信号，并输出其中的一个信号的切换装置；

③与切换装置相连接、根据从切换装置输出的变换处理信号，生成与经过变换处理的图像信息相对应的读出地址的地址生成装置。

9.根据权利要求8所述电子装置，其特征为：第1视频处理机具有读出帧缓冲器中经过展开的子画面图像数据、经过变更该图像数据的规定位数值后，再写入上述帧缓冲器中同一地址的位值变更装置，

第2视频处理机具有检测来自帧缓冲器的子画面图像数据中所含的规定位的值是否经过变更处理的位值检测器；以及根据变更后的位值，将子画面图像数据作为具有子画面图像形状的窗口信号输送给显示控制器的窗口控制器。

10.电子装置，包括：

(1)CPU；

(2)与CPU相连接的总线；

(3)控制总线中通过的信号的总线控制器；

(4)含有以下1)-4)的组成部分的第1图像信号处理装置，

1)与总一相连接、控制子画面图像数据生成的第1视频处理机；

2)与第1视频处理机相连接、用于生成子画面图像数据用的图像信息的第1视频RAM；

3)将子画面图像数据展开用的帧缓冲器；

4)读出帧缓冲器中经过展开的子画面图像数据、经过变更该数据的规定的位值之后，再写入该帧缓冲器中同一地址处的位值变更装置；

(5)含有以下1)-3)的组成部分的第2图像信息处理装置，

1)与总线相连接、生成背景图像数据的第2视频处理机；

2)与第2视频处理机相连接、用于存储生成背景图像数据用的图像信息的第2视频RAM；

3)控制准备进行合成处理子画面图像数据及背景图像数据用的图像数据的显示控制器，

该电子装置的特征为：第2视频处理机具有以下①、②的组成部分，

①检测从帧缓冲器读出的子画面图像数据中所含的位值是否经过变更处理的位值检测装置；

②根据经过变更后的位值，将子画面图像数据作为具有子画面图像形状的窗口信号输送至显示控制器的窗口控制装置。

11.图像处理装置，其是用旋转矩阵参数A-I、表示坐标变换前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

利用上列(1)、(2)式变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y由下式表示：

               X＝k(Xs-Xp)+Xp

               Y＝k(Ys-Yp)+Yp

               k＝-Zp/(Zs-Zp)           …(4)

利用上列坐标X、Y访问图像存储器，生成在坐标经过变换处理后显示的图像的图像数据，

该图像处理装置的特征为，包括：

对每个像素存储1个屏幕画面的系数k的系数存储器；

进行(1)式及(2)式所示的矩阵运算、算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路；

以及根据各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s和从系数存储器读出的、与之相对应的像素的系数k，进行(4)式所示的运算，算出坐标X、Y的积和运算电路。

12.电子装置，包括：

(1)CPU；

(2)视频处理机；

(3)与视频处理机相连接、用于存储图像信息的视频RAM，

通过访问视频RAM中存储的信号，依次读出准备显示的图像信息，生成图像数据，

该电子装置的特征为：上述视频处理机包括

1)背景图像生成器；

2)与背景图像生成器相连接的显示控制器，

背景图像生成器具有以下①-④的组成部分，

①用于存储下述信号的参数寄存器，即当采用表示在坐标经过变换之前的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标经过变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面的规定点的(S_x、S_y、S_x)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下式表示从标变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)、以及在坐标经过变换后的屏幕画面的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$ 并由下式表示用上式进行变换后的画面在背景画面上的坐标X、Y时，

X＝k(Xs-Xp)+Xp

                           …(4)

Y＝k(Ys-Yp)+Yp与CPU供给的旋转矩阵参数A-F及在变换前的坐标数据P_x、P_y、P_z、C_x、C_y、C_z、M_x、M_y、M_z有关的信号，

②用于存储CPU提供的每个像素系数的系数存储器；

③与参数寄存器相连接、进行(1)式及(2)式所示的矩阵运算，算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路；

④根据各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s和从系数存储器读出的与之相对应的像素的系数k，进行(4)式所示的运算，算出坐标X、Y，生成视频RAM的读出地址的积和运算电路。

13.根据权利要求6、7、8、9、10或12所述电子装置，其特征为：具有根据由图像信息生成的图像数据显示图像的显示装置。

14.图像处理装置，其特征为具有下述结构：

(1)接收来自CPU的信号用的第1端子；

(2)连接存储图像信息的视频RAM用的第2连接端子；

(3)输出图像数据用的第3端子；

(4)具有以下1)-5)的电路的显示图像生成器，

1)与第1端子连接、存储下述信号的参数存储器，即与从CPU提供的旋转矩阵参数A-F，表示在坐标经过变换之前的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标经过变换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)有关的信号；

2)与参数寄存器相连接、进行下列(1)式及(2)式所示的运算、算出各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s的矩阵运算电路， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

式中(S_x、S_y、S_z)表示在坐标经过变换之前的屏幕画面的规定点，(X_p、Y_p、Z_p)表示在坐标经过变换后的视点，(X_s、Y_s、Z_s)表示在坐标经过变换后屏幕画面的规定点；

3)与第1端子相连接、用于与从CPU提供的系数k有关的信号的系数存储器；

4)根据从矩阵运算电路提供的各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s及从系数存储器读出的与各像素相对应的系数k，进行(4)式所示的运算，

     X＝k(Xs-Xp)+Xp

                                    …(4)

     Y＝k(Ys-Yp)+Yp算出显示图像的坐标X及Y的积和运算电路；

5)与显示图像生成部相连接、从第3端子输出生成的图像数据的显示控制器。

15.图像处理装置，其特征为包括：

(1)接收来自CPU的信号用的第1端子；

(2)连接存储图像信息的视频RAM用的第2连接端子；

(3)输出图像数据用的第3端子；

(4)有以下1)-8)的电路的显示图像生成器，

1)与第1端子相连接、存储从CPU提供的表示旋转矩阵参数、在坐标经过变换之前的视点、在坐标进行变换时的中点、以及平行移动量的信号的一对参数寄存器；

2)分别和与之相对应的参数寄存器相连接、对与一对图像相对应的各像素的坐标经过变换之后的视点及屏幕画面上的点进行运算的一对矩阵运算电路；

3)与第1端子相连接、存储系数且包括从CPU供给的显示切换信号的一对系数存储器；

4)与上述一对矩阵运算电路一一连接的第1切换电路；

5)与上述一对系数存储器一一连接的第2切换电路；

6)与第1及第2转换电路连接、根据从第1及第2切换电路提供的信号，算出显示图像的坐标的积和运算电路；

7)从一个系数存储器向第1及第2切换电路和积和运算电路提供显示切换信号，切换从一对矩阵运算电路及一对系数存储器向积和运算电路提供信号的切换装置；

8)与第2端子相连接、将从积和运算电路提供的坐标系数作为显示图像的像素地址、访问视频RAM用的视频RAM访问电路；

(5)与显示图像生成器相连接、从第3端子输出生成的图像数据的显示控制器。

16.根据权利要求14或15所述的图像处理装置，其特征为：色RAM被连接在显示控制器上。

17.根据权利要求14、15或16所述的图像处理装置，其特征为：具有与第1端子相连接、可由CPU改写内容的控制寄存器；

以及将控制信号提供给显示控制器的窗口控制器。

18.根据权利要求17所述图像处理装置，其特征为：显示图像生成器、窗口控制器及显示控制器构成在半导体基片上整体形成的视频处理机IC。

19.根据权利要求17所述图像处理装置，其特征为：

具有输入前景画用的第4端子；以及在第4端子和窗口控制器之间连接的窗口检测器，

输入第4端子的信号中含有窗口控制标记符和前景画信号，

窗口控制标记符被提供给窗口检测器，

前景画信号被提供给显示控制器。

20.根据权利要求19所述图像处理装置，其特征为：显示图像生成器生成与前景画相对应的背景画，

显示控制器从第4端子输出将背景画及前景画合成后的图像数据。

21.根据权利要求20所述图像处理装置，其特征为：显示图像生成器、窗口控制器、显示控制器及窗口检测器构成在半导体基片，其采整体形成的视频处理机IC。

22.图像处理方法，其采用旋转矩阵参数A-I、表示坐标变换前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示经过由上列(1)、(2)式进行变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

   X＝k(Xs-Xp)+Xp

   Y＝k(Ys-Yp)+Yp

   k＝-Zp/(Zs-Zp)                      …(4)

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，利用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标经过变换之后的图像的图像数据，该图像处理方法的特征为：

进行将以屏幕画面的X轴为转轴的X轴旋转和以屏幕画面的Z轴为转轴的Z轴旋转连续起来的“X轴旋转+Z轴旋转”、和/或将以屏幕画面的Y轴为转轴的Y轴旋转和以屏幕画面的Z轴为转轴的Z轴旋转连续起来的“Y轴旋转+Z轴旋转”的旋转变换处理。

23.图像处理方法，其采用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标经过变换之前的相对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)，表示在坐标进行变换的中点的(C_x、C_y、C_z)，表示在坐标进行变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)，以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示经过上列(1)、(2)式进行变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

  X＝k(Xs-Xp)+Xp

  Y＝k(Ys-Yp)+Yp

  k＝-Zp/(Zs-Zp)                          …(4)

根据预先对每个像素设定的1个荧光屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上述(4)式的运算，算出坐标X、Y，用该坐标X、Y访问图像存储器、生成显示在坐标经过变换之后的图像数据，该图像处理方法的特征为：

进行将以屏幕画面的X轴为转轴的X轴旋转和以相对屏幕画面的垂线即画面轴为转轴的画面轴旋转连续起来的“X轴旋转+画面轴旋转”、和/或将以屏幕画面的Y轴为转轴的Y轴旋转和上述画面轴旋转连续起来的“Y轴旋转+画面轴旋转”的旋转变换处理。

24.图像处理方法，其采用旋转矩阵参数A-I、表示在坐标变换前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示经过上列(1)、(2)式进行变换后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

    X＝k(Xs-Xp)+Xp

    Y＝k(Ys-Yp)+Yp

    k＝-Zp/(Zs-Zp)                       …(4)

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标经过变换之后的图像数据，该图像处理方法的特征为：

通过将上列(4)式中的X、Y两者中的任意一方乘以上述系数k，进行屏幕画面的水平方向或垂直方向的放大或缩小。

25.图像处理方法，其采用旋转矩阵参数A-I、表示坐标变换前的面对屏幕画面的视点的(P_x、P_y、P_z)、表示在坐标进行换时的中点的(C_x、C_y、C_z)、表示在坐标经过变换之前的屏幕画面上的规定点的(S_x、S_y、S_z)、以及表示平行移动量的(M_x、M_y、M_z)，通过下列(1)式及(2)式表示在坐标经过变换后的视点的(X_p、Y_p、Z_p)和在坐标经过变换后的屏幕画面上的规定点的(X_s、Y_s、Z_s)， $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xp}\\ \mathrm{Yp}\\ \mathrm{Zp}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Px}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Py}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Pz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(1\right)$ $\left[\begin{array}{c}\mathrm{Xs}\\ \mathrm{Ys}\\ \mathrm{Zs}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}\mathrm{ABC}\\ \mathrm{DEF}\\ \mathrm{GHI}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}\mathrm{Sx}-\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Sy}-\mathrm{Cy}\\ \mathrm{Sz}-\mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Cx}\\ \mathrm{Cy}\\ \mathrm{Cz}\end{array}\right]+\left[\begin{array}{c}\mathrm{Mx}\\ \mathrm{My}\\ \mathrm{Mz}\end{array}\right]\·\·\·\left(2\right)$

通过下式表示经过上列(1)、(2)式进行变换之后的画面在屏幕画面上的坐标X、Y，

    X＝k(Xs-Xp)+Xp

                                         …(4)

    Y＝k(Ys-Yp)+Yp

根据预先对每个像素设定的1个屏幕画面的系数k和各像素的X_p、Y_p、X_s、Y_s进行上列(4)式的运算，算出坐标X、Y，用该坐标X、Y访问图像存储器，生成显示在坐标经过变换后的图像数据，该图像处理方法的特征为：

根据荧光屏画面的垂直坐标值及水平坐标值，使上k值变化，生成图像数据，以便使屏幕画面成为曲面。

Images