DE69813992T2

DE69813992T2 - Bilderzeugungsgerät, -Verfahren und -Programaufzeichnungsmedium, Bildkompositionsgerät, -Verfahren und -Programmaufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69813992T2
Application number: DE69813992T
Authority: DE
Inventors: Mitsuteru Osakafu Kida; Tadashi Sigaken Kobayashi; Akio Osakafu Nishimura; Minobu Osakafu Abe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-10-28
Filing date: 1998-10-28
Publication date: 2004-02-26
Anticipated expiration: 2018-10-29
Also published as: DE69813992D1; EP0913795B1; EP0913795A1; US6271850B1; ES2197411T3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bilderzeugungsgerät, ein Bilderzeugungsverfahren und ein Bilderzeugungsprogramm-Aufzeichnungsmedium. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere ein Bilderzeugungsgerät und ein Bilderzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Bildes aus Formdaten, welche eine dreidimensionale Form darstellende Koordinatenwerte aufweisen, sowie ein Bilderzeugungsprogramm-Aufzeichnungsmedium.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In den letzten Jahren waren dreidimensionale Computergraphikverfahren zum Erzeugen eines von einem beliebigen Punkt aus gesehenen dreidimensionalen Bildes auf der Basis von durch dreidimensionale Koordinaten dargestellte Formdaten eines Objektes sehr wichtig in Feldern, wie beispielsweise das Design von Gegenständen oder die Simulation von physikalischen Ereignissen. Ferner waren Verfahren zum Zusammenfügen eines durch dreidimensionale Computergraphikverfahren erzeugten Bildes und eines Fotobildes sehr effektiv in den Feldern der Videoproduktion, wie beispielsweise die Fernsehübertragung, das Kino oder dergleichen. Nachfolgend wird ein Bilderzeugungsgerät und ein Bildkompositionsgerät, welche hierzu verwendet wurden, gemäß dem Stand der Technik beschrieben.
Zunächst wird ein Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen eines Bildes basierend auf dreidimensionalen Formdaten beschrieben. Ein hierin beschriebenes allgemeines Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik handhabt darzustellende Objekte als ein Flächenpolygon (in vielen Fällen ein „Dreieck"), welche als "Polygon" bezeichnet werden, und verwendet Formdaten, welche als dreidimensionale Koordinaten beschrieben werden.
Fig. 17 zeigt ein Blockschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß dem Stand der Technik. Dieses Bilderzeugungsgerät gemäß 17 weist einen Formdatenpuffer 1701, eine Pixelerzeugungseinheit 1702, einen Z-Puffer 1703, einen Rahmenpuffer 1704 und eine Bildanzeigeeinrichtung 1705 auf. Der Formdatenpuffer 1701 speichert Formdaten, welche in das Bilderzeugungsgerät eingegeben wurden. Wie vorstehend angeführt, werden die Formdaten als dreidimensionale Daten beschrieben, welche das Polygon darstellen. Die Pixelerzeugungseinheit 1702 liest sequentiell Formdaten für jedes Polygon, welches in dem Formdatenpuffer 1701 gespeichert wird, und unterteilt die gelesenen Daten in Anzeige-Pixeleinheiten und findet eine Anzeigenfarbe für jedes Anzeigepixel als Pixelwert (R, G, B). Die Pixelerzeugungseinheit 1702 führt Operationen gemäß einer Formel durch, welche einen Ansichtspunkt berücksichtigt, um einen Tiefenwert (Z-Wert) zu finden, welcher eine Position auf einem Anzeigenschirm als Tiefe in der Blickrichtung angibt.
Algorithmen zum Bestimmen des Wertes des zu erzeugenden Pixels beinhalten eine "Flach-Schattierung", bei der alle Pixel, welche zu dem selben Polygon gehören, den gleichen Wert aufweisen, und eine "Glatt-Schattierung" zum Berechnen eines Wertes für jeden Pixel eines Polygons gemäß einer Formel, welche Umweltgegebenheiten, wie beispielsweise eine Lichtquelle oder dergleichen, berücksichtigt. Die Flach-Schattierung ist ein einfacher Algorithmus und reduziert die Verarbeitungsbelastung. Da die Flach-Schattierung es jedoch schwierig macht, ein Anzeigenbild mit glatten oder feinen Schattierungen zu erhalten, wird die Glatt-Schattierung in der Regel verwendet, um realistische und hoch qualitative Bilder zu erhalten. Eine derartige Verarbeitung ist detailliert in "Computer Graphics Principles and Practices, Foley, by van dam, Feiner, Hughes, Addision-Wesley Publishing Company (1990)" beschrieben.
Die Pixelerzeugungswerteinheit 1702 wird durch eine Software unter Verwendung eines Mehrzweckprozessors implementiert, obwohl sie durch eine spezielle Hardware implementiert werden kann. Die spezielle Hardware wird in der Regel durch eine integrierte Schaltung IC implementiert. In diesem Fall weist die IC eine Steuerfunktion zum Lesen von Daten aus dem später beschriebenen Rahmenpuffer 1704 und eine D/A Umwandlungsfunktion auf.
Der Z-Puffer 1703 und der Rahmenpuffer 1704 in 17 speichern jeweils Tiefenwerte (Z-Wert) und den Pixelwert (R, G, B). Der Z-Puffer 1703 speichert Z-Werte der Anzeigenpixel und der Rahmenpuffer 1704 speichert Pixelwerte (R, G, B) der Anzeigenpixel In einem Computergraphikprozess, welcher ein Anzeigeobjekt als ein Polygon handhabt, erhöht eine "versteckte Oberfläche" den Prozess der Realitätsempfindung, welcher verhindert, dass ein unsichtbares Teil oder ein unsichtbares Objekt aus der Sicht eines bestimmten Blickwinkels angezeigt wird. Das Bilderzeugungsgerät verwendet ein "verstecktes Oberfläche-Verfahren", welches als "Z-Puffer-Verfahren" bezeichnet wird. In dem Prozess gemäß dem Z-Puffer-Verfahren wird ein Z-Wert eines vorab verarbeiteten Polygons in dem Z-Puffer gespeichert, welcher mit einem Z-Wert eines zu verarbeitenden Polygons verglichen wird, um zu entscheiden, ob das zu verarbeitende Polygon im Vordergrund positioniert wird oder nicht, um dadurch zu entscheiden, ob das Polygon anzuzeigen ist oder nicht. In dem Bilderzeugungsgerät gemäß 17 wird der Vergleich zwischen dem Z-Wert des durch die Bilderzeugungseinheit 1702 erzeugten Polygons und dem Z-Wert des entsprechenden Pixels des vorab verarbeitenden in dem Z-Puffer 1703 gespeicherten Polygons durchgeführt. Wenn der Z-Wert des Polygons kleiner ist als derjenige des Pixels, dann wird in dem Z-Puffer der Z-Wert gespeichert und durch den Z-Wert des Polygons ersetzt und der in dem Rahmenpuffer 1704 gespeicherte Wert wird durch den Pixelwert des Polygons ersetzt. Ein kleinerer Z-Wert zeigt eine geringere Tiefe an und somit kann die oben beschriebene Verarbeitung das Polygon darstellen, welches von einem bestimmten Blickwinkel zu sehen ist, und kann das Polygon eliminieren, welches nicht von diesem Blickwinkel aus gesehen werden kann, ohne es anzuzeigen.
Für das „versteckte Oberfläche-Verfahren" können andere Algorithmen als das Z-Pufferverfahren verwendet werden. Beispielsweise kann ein herkömmliches "Tiefen-Sortier-Verfahren" verwendet werden.
Gemäß dem Tiefen-Sortier-Verfahren werden alle Polygone entsprechend ihrer Tiefe neu geordnet und dann werden die Pixelwerte der Polygone in einen Rahmenpuffer (in aufsteigender oder abfallender Tiefe) geschrieben. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist, dass ein Speicher als ein Puffer (Z-Puffer) zum Speichern der Tiefenwerte entfällt. Der Verarbeitungsaufwand zur Neuordnung steigt jedoch mit einer ansteigenden Anzahl von Polygonen, da sich n² Möglichkeiten oder n × log n Möglichkei ten ergeben. Das Z-Pufferverfahren ist besser als das Tiefen-Sortier-Verfahren zur Handhabung von vielen Polygonen geeignet. Das Z-Pufferverfahren ist effektiv, um eine Hochgeschwindigkeit bei der parallelen Ausführung einer derartigen Verarbeitung zu erhalten, da es die individuelle Verarbeitung für jedes Polygon parallel vornehmen kann.
Üblicherweise stellt die Bildanzeigeneinrichtung 1705 einen Katodenstrahlröhrenmonitor CRT dar und zeigt ein von dem Bilderzeugungsgerät erzeugtes Bild an. In einigen Anwendungen des Bilderzeugungsgerätes kann ein Monitor oder dergleichen als Bildanzeigeneinrichtung 1705 durch eine Video-Editier-Ausrüstung ersetzt werden.
Wenn die Formdaten, d. h. die dreidimensionalen Koordinaten, in das derart konstruierte Bilderzeugungsgerät eingegeben werden, werden die Formdaten zuerst in dem Formdatenpuffer 1701 gespeichert. Die Bilderzeugungseinheit 1702 liest Formdaten für jedes Polygon aus dem Formdatenpuffer 1701 aus und erzeugt, wie vorstehend angeführt, den Pixelwert und den Tiefenwert. Die Pixelerzeugungseinheit 1702 führt einen Vergleich zwischen dem erzeugten Z-Wert und dem Z-Wert des entsprechenden Pixels des vorab verarbeiteten Polygons durch und überschreibt den Inhalt des Z-Puffers, wenn der erzeugte Wert kleiner ist.
Nach der Überschreibung wird der erzeugte Pixelwert (R, G, B) an den Rahmenpuffer 1704 ausgegeben, dessen Inhalt dann überschrieben wird.
Die in dem Rahmenpuffer 1704 gespeicherten Pixelwerte werden in der Reihenfolge der entsprechenden Pixel gelesen und auf der Bildanzeigeneinrichtung 1705 angezeigt. Alternativ dazu können die Pixelwerte zunächst einem D/A Umwandlungsprozess unterzogen und dann an die Bildanzeigeneinrichtung 1705 ausgegeben werden.
Das Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik ist somit in der Lage, ein Bild zu erzeugen, welches dreidimensional angezeigt werden kann, indem der Z-Puffer verwendet wird, der ein „verstecktes Oberflächen-Verfahren" gemäß dem Z-Puffer-Verfahren durchführt.
Die Nachteile des Z-Puffer-Verfahrens sind, dass ein Verfahren zur Bildkantenglättung ("anti-aliasing") schwierig durchzuführen ist und die Darstellung transparenter Objekte schwierig ist, da der Algorithmus für den Tiefenwert benötigt wird. Gemäß dem Stand der Technik waren Probleme vorhanden bei Bilderzeugungsgeräten, welche das Z-Puffer-Verfahren anwenden, nämlich "1. Probleme mit dem Verfahren zur Bildkantenglättung" und "2. Probleme mit der Handhabung von durchsichtigen Objekten", welche nachfolgend beschrieben werden.
1. PROBLEME MIT DEM VERFAHREN ZUR BILDKANTENGLÄTTUNG
Wenn ein derart konstruiertes Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik ein Computergraphikbild erzeugt, zeigen alle Anzeigepixel ein spezifisches Polygon an, d. h. sie gehören zu dem spezifischen Polygon. An den Grenzen zwischen den Polygonen weist ein Pixel, welches zu einem Polygon gehört, einen Wert auf, der signifikant unterschiedlich zu dem Wert eines Pixels ist, welcher zu einem benachbarten Polygon gehört. Wenn beispielsweise ein Bild in einer Auflösung eines normalen TV Schirmes dargestellt wird, ist eine Größe eines Pixels für den Betrachter des Bildes wahrnehmbar. Daher wird für den Fall, dass die Werte der Pixel sich signifikant voneinander unterscheiden, die Luminanz sich deutlich an den Grenzen unterscheiden, was als unangenehm empfunden wird. Als Konsequenz tritt "jaggy" an den Grenzen von schiefen oder gekrümmten Linien auf, wodurch es unmöglich wird, eine glatte Anzeige zu realisieren, wodurch die Bildqualität verschlechtert wird.
18(a) und 18(b) zeigen ein derartiges Phänomen und ein Verfahren zur Bildkantenglättung als Maßnahme dagegen. 18(a) zeigt die Anzeige, welche durch "jaggy" beeinträchtigt wird. An den Grenzen zwischen einem oberen weißen Polygon und einem unteren schwarzen Polygon sind Treppen vorhanden. Um dies zu verhindern, werden, wie in 18(b) gezeigt, Farben der oberen und unteren Polygone an den Grenzen vermischt. Das Mischungsverhältnis ist direkt proportional zu den Gebieten jedes Polygons in jedem Pixel. Diese Verarbeitung ist das Verfahren zur Bildkantenglättung zur Verbesserung der Bildqualität.
19 zeigt ein derartiges Verfahren zur Bildkantenglättung. Um das Mischverhältnis zur Verwendung durch das Verfahren zur Bildkantenglättung zu finden, wird ein Anzeigepixel in "Subpixel" als Einheiten unterteilt und ein Polygon wird für jedes Subpixel detektiert. In dem in 19 gezeigten Beispiel wird ein Pixel in 16 Subpixel (4 × 4 Subpixel) unterteilt. In den Subpixeln in einem durch die schrägen Linien dargestellten Bereich und in den Subpixeln in dem anderen Bereich sind verschiedene Polygone vorhanden. Das Mischverhältnis entspricht der Anzahl der Subpixel/einem Pixel. Beispielsweise ist das Mischverhältnis für das Polygon in dem durch die schrägen Linien dargestellten Bereich (9 Subpixel) 9/16 für ein Pixel in einer unteren rechten Position (16 Subpixel).
In je mehr Subpixel ein Pixel bei diesem Verfahren unterteilt wird, desto dichter wird das Bereichsverhältnis des Polygons zu dem Mischverhältnis. Bei dem versteckten Oberflächen-Verfahren sind durch die Verwendung des Z-Puffers keine Probleme mit dem Algorithmus vorhanden, so lange ein Verfahren zur Bildkantenglättung unter Verwendung einer Subpixel-Division ausgeführt wird. Ein derartiges Verfahren zur Bildkantenglättung benötigt jedoch Z-Puffer und Rahmenpuffer für alle Subpixel auf einem Anzeigenbildschirm und eine große Speicherkapazität.
Als Beispiel wird angenommen, dass der Z-Wert 24 Bit, jeder R-Wert, G-Wert und B-Wert 8 Bit aufweist und der Anzeigenbildschirm aus 1024 × 512 Pixeln aufgebaut ist. In einem derartigen Fall müssen der Z-Puffer und der Rahmenpuffer jeweils eine Speicherkapazität von 1,5 M Bytes aufweisen, so dass insgesamt 3 M Bytes benötigt werden. Wenn ein Pixel in 16 Subpixel, wie in 19 gezeigt, unter den gleichen Bedingungen unterteilt wird, werden 48 M Byte (3 M × 16) benötigt.
Der Anstieg in der Speicherkapazität führt zu einer Kostensteigerung und somit ist eine Erzeugung eines glatten angezeigten Bildes in einem Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik nicht vereinbar mit einer Reduktion der Kosten.
PROBLEME BEI DER HANDHABUNG VON DURCHSICHTIGEN OBJEKTEN
Es sind viele Verfahren vorhanden, welche durchsichtige Objekte abbilden, wie beispielsweise Farbglas unter Verwendung einer Computergraphik-Bilderzeugung. Bei der Handhabung dieser Arten von Objekten wird ein als „Transparenzgrad" bezeichneter Parameter in den Formdaten eingestellt und der Transparenzgrad wird jedem Polygon zur Darstellung beigeordnet. Numerische Werte zwischen 0 und 255 werden für den Transparenzgrad verwendet. Hierbei zeigt ein Wert von 255 an, dass das entsprechende Objekt undurchsichtig ist, ein Wert von 0 zeigt an, dass das entsprechende Objekt komplett transparent (unsichtbar) ist und ein Zwischenwert zeigt einen Transparenzgrad entsprechend des Wertes an.
Wenn ein Polygon mit dem kleinsten Z-Wert in einer Vielzahl von Polygonen, einschließlich des Pixels, durchsichtig ist, d. h. der Transparenzgrad ist nicht 255, dann wird bei einem Pixel auf einem Anzeigeschirm eine Anzeigenfarbe des Pixels durch Mischen einer Anzeigenfarbe des Polygons und einer Anzeigenfarbe eines Polygons mit dem zweitkleinsten Wert des Transparenzgrades erhalten. Wenn das Polygon mit dem zweitkleinsten Z-Wert durchsichtig ist, muß eine Anzeigenfarbe eines Polygons mit dem drittkleinsten Z-Wert verwendet werden.
Bei dem versteckten Oberflächen-Verfahren werden jedoch durch Verwendung des Z-Puffers diejenigen Koordinaten ausgewählt, welche am dichtesten an einem Blickpunkt sind, d. h. Koordinaten mit einer geringen Tiefe, und daher wird lediglich die Anzeigenfarbe des Polygons mit dem kleinsten Z-Wert in dem Rahmenpuffer gespeichert. Ein Mischprozess für eine Vielzahl von Polygonen mit einem einfachen Rahmenpuffer und einem Z-Puffer gemäß 17 wird unmöglich.
Die Verwendung einer Vielzahl von Rahmenpuffern und Z-Puffern kann ein verstecktes Oberflächen-Verfahren durch das Z-Puffer-Verfahren und einen Mischprozess für den Fall überlappender Polygone mit Transparenzgraden realisieren, welcher ein durchsichtiges Objekt abbildet.
20 zeigt ein Verfahren, welches eine Vielzahl von Puffern verwendet. In dem Beispiel von 20 sind 4 Rahmenpuffer und 4 Z-Puffer gezeigt. Z-Puffer 2011, 2012, 2013 und 2014 speichern jeweils den kleinsten Z-Wert, den zweitkleinsten Z-Wert, den drittkleinsten Z-Wert und den viertkleinsten Z-Wert. Rahmenpuffer 2021, 2022, 2023 und 2024 speichern Werte (R, G, B) der entsprechenden Z-Puffer 2011 –2014. Zusätzlich werden Transparenzgrad-Puffer 2031, 2032, 2033 und 2034 zum Speichern der Transparenzgrade der entsprechenden Pixel zum Durchführen des Mischprozesses für jedes Pixel verwendet.
Diese Konstruktion von 20 ist in der Lage, einen Prozess durchzuführen, welcher die Transparenzgrade berücksichtigt, welcher eine benötigte Speicherkapazität proportional zu der Anzahl der Rahmenpuffer und der Z-Puffer erhöht.
Um ferner ein Verfahren zur Bildkantenglättung und der Darstellung der durchsichtigen Objekte simultan zu realisieren, wird die benötigte Speicherkapazität zu einem Produkt der Erhöhung dieser Kapazitäten, was zusätzliche Kosten verursacht. In dem gezeigten Beispiel wird ein Speicher von 192 M Bytes benötigt, d. h. (eine Speicherkapazität von Anzeigenpixel 3 M Bytes) × 64 (16 × 4).
Somit ist gemäß dem Stand der Technik eine bevorzugte Bilddarstellung nicht vereinbar mit einer Reduktion der Kosten.
Nachfolgend wird eine Beschreibung eines Bildkompositionsgerätes zur Komposition des durch die dreidimensionalen Computergraphiken erzeugten Bildes und des Fotobildes gemäß dem Stand der Technik angegeben.
21 zeigt ein generelles Bildkompositionsgerät gemäß dem Stand der Technik. Gemäß 21 weist das Bildkompositionsgerät eine Bilderzeugungseinheit 2101, eine Tiefenkompositionseinheit 2102, eine Pixelmischeinheit 2103, eine Kompositionsschlüssel-Verarbeitungseinheit 2104, eine Bildkompositionseinheit 2105 und eine Bildanzeigeeinrichtung 2106 auf. Die Bilderzeugungseinheit 2101, die Tiefenkompositionseinheit 2102 und die Pixelmischeinheit 2103 bilden eine CG Erzeugungseinheit 2110.
Die CG Erzeugungseinheit 2110 empfängt als dreidimensionale Koordinate beschriebene Formdaten, welche ein Polygon darstellen, als Eingabesignal und erzeugt ein CG Bild unter Verwendung eines Computergraphikprozesses. Es sei angenommen, dass die CG Erzeugungseinheit 2110 eine Vielzahl von Puffer aufweist, um ein Verfahren zur Bildkantenglättung und einen Durchsichtigkeitsprozess unter Verwendung eines bereits beschriebenen Bilderzeugungsgerätes gemäß dem Stand der Technik durchzuführen.
In diesem Beispiel weist die CG Erzeugungseinheit 2110 die Bilderzeugungseinheit 2101, die Tiefenkompositionseinheit 2102 und die Pixelmischeinheit 2103 zum Durchführen eines Verfahrens zur Bildkantenglättung oder dergleichen auf. Wie oben angeführt, benötigt diese Konstruktion eine große Speicherkapazität. Wie in dem in 17 beschriebenen Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik, kann dieses Gerät den Formdatenpuffer, die Pixelerzeugungseinheit, den Z-Puffer und den Rahmenpuffer aufweisen, wodurch ein Verfahren zur Bildkantenglättung entfallen kann.
Die Bilderzeugungseinheit 2101 verarbeitet sequentiell die eingegebenen Formdaten, um einen Pixelwert (R, G, B) und einen Tiefenwert (Z-Wert) für jedes Pixel zu erzeugen. Bei dem Verfahren zur Bildkantenglättung wird jedes Pixel in Subpixel unterteilt und ein Mischverhältnis wird berechnet. Bei dem Durchsichtigkeitsverfahren wird ein Grad der "Durchsichtigkeit" verwendet.
Die Tiefenkompositionseinheit führt einen versteckten Oberflächen-Prozess gemäß dem Z-Puffer-Verfahren durch. Es ist eine Vielzahl von Z-Puffer und Rahmenpuffer sowie eine Vielzahl von Mischverhältnis-Puffer und Transparenzgrad-Puffer, wie auch für das Verfahren zur Bildkantenglättung und für das Durchsichtigkeitsverfahren benötigt, vorgesehen, um die Verarbeitung in 20 durchzuführen. Um genau zu sein, werden jeweils 4 Puffer für den in 20 gezeigten Durchsichtigkeitsprozess vorgesehen. Die Transparenzgradpuffer können durch die Mischverhältnis-Puffer ersetzt werden, um ein Verfahren zur Bildkantenglättung durchzuführen, wodurch die Verarbeitung in 20 durchgeführt wird.
Die Pixelmischeinheit 2103 führt einen Mischprozess unter Verwendung der Pixelwerte (R, G, B) gemäß dem Transparenzgrad oder dem Mischungsverhältnis durch, um einen Wert eines anzuzeigenden Pixels zu erzeugen, welcher in dem Rahmenpuffer gespeichert wird. Die Einheit 2103 holt den kleinsten Z-Wert aus dem Z-Puffer als Z-Wert des erzeugten Bildes und gibt diesen Wert an die Bildkompositionseinheit 2105 aus.
Das durch die CG Erzeugungseinheit 2110 erzeugte CG Bild und das Fotobild werden nach einem Einblendverfahren (Chromakey-Verfahren) zusammengesetzt. Dieses Verfahren verwendet Unterschiede zwischen Farbtönen, um ein Einblendsignal (Chromakey), d. h. ein abgetastetes Signal, zu erzeugen, und führt eine Komposition durch Einfügen anderer Rahmen in die Portion durch. Beispielsweise wird ein Bild eines spezifischen Objektes (ein Mensch oder ein Auto) mit einer spezifischen, als "Chromakey-Blue" bezeichneten Farbe für den Hintergrund aufgenommen, eine Portion des "Chromakey-Blue" wird von dem erhaltenen Bild unter Verwendung eines vorbeschriebenen Prozesses abgetastet und das verbliebene spezifische Objekt wird mit dem Hintergrundbild überlappt.
Die Kompositionsschlüssel-Verarbeitungseinheit 2104 empfängt das Fotobild als Eingangssignal und führt die vorbeschriebene Verarbeitung durch, um ein Einblendsignal (Chromakey-Signal) und Fotobild-Informationen zu erzeugen. Die Fotobild-Information weist Pixelwerte (R, G, B) des Fotobildes auf. Das Einblendsignal und das Fotobild werden an die Bildkompositionseinheit 2105 eingegeben. Der Tiefenwert (Z-Wert) des Fotobildes wird ebenfalls an die Bildkompositionseinheit 2105 eingegeben. Der Z-Wert spezifiziert die Überlappungsbeziehung zwischen dem Fotobild und dem CG Bild.
Die Bildkompositionseinheit 2105 führt einen Vergleich zwischen dem Z-Wert des CG Bildes von der Pixelmischeinheit 2103 und dem Z-Wert des Fotobildes durch. Wenn der Z-Wert des Fotobildes kleiner als der des CG Bildes ist, wird der in dem Rahmenpuffer gespeicherte Pixelwert durch den in dem Fotobild enthaltenen Pixelwert ersetzt, um darin gespeichert zu werden. Dadurch wird das Fotobild durch das anzuzeigende CG Bild überlappt, wenn der Tiefenwert des Fotobildes kleiner ist, d. h. das Fotobild wird im Vordergrund bezogen auf das CG Bild positioniert. Danach wird der in dem Rahmenpuffer gespeicherte Pixelwert ausgelesen und einem D/A-Umwandlungs-Verfahren unterzogen, um auf der Bildanzeigeeinrichtung 2106 angezeigt zu werden.
Somit führt die CG Erzeugungseinheit 2110 in dem Bildkompositionsgerät gemäß dem Stand der Technik ein Verfahren zur Bildkantenglättung mit dem CG Bild durch, um sein jaggy" unauffällig zu machen oder führt einen Durchsichtigkeitsprozess durch. Dabei treten jedoch die folgenden Probleme auf.

i) Da das Verfahren zur Bildkantenglättung nicht mit dem Fotobild und dem zusammengesetzten Bild durchgeführt werden kann, wird die Bildqualität manchmal verschlechtert. Wenn das Fotobild beispielsweise hinter dem CG Bild positioniert wird, erscheinen dessen Grenzbereiche unscharf, was in eine verschlechterte Bildqualität resultiert.
ii) Ein flexibler Kompositionsprozess kann nicht durchgeführt werden. Es sei angenommen, dass der Durchsichtigkeitsprozess in dem CG Erzeugungsprozess durchgeführt wird und dass ein CG Bild erhalten wird, indem ein durchsichtiges Objekt vor einem undurchsichtigen Objekt positioniert wird. Wenn dieses CG Bild und ein Fotobild zusammengesetzt werden, kann das Fotobild nicht zwischen dem durchsichtigen Objekt und dem undurchsichtigen Objekt angeordnet werden, obwohl das Fotobild vor oder hinter dem CG Bild angeordnet werden kann. Mit anderen Worten, während eine flexible Verarbeitung, welche Überlappungsbeziehungen der Anzahl der Ebenen entsprechend verwenden können, der Anzahl der Puffer (4 Ebenen in dem in 20 gezeigten Beispiel) entspricht, in dem ein CG Erzeugungsprozess möglich sind, ist eine derartige flexible Verarbeitung nicht in dem Prozess zur Komposition des CG Bildes und des Fotobildes möglich.

Wenn das Bildkompositionsgerät eine Vielzahl von CG Erzeugungseinheiten 2110 gemäß 21 für einen derartigen flexiblen Kompositionsprozess aufweist, dann kann der Kompositionsprozess die Anzahl der Ebenen auf die Anzahl der CG Erzeugungseinheiten anheben. Ein Beispiel eines derartigen Kompositionsprozesses ist, dass ein von einer CG Erzeugungseinheit ausgegebenes CG Bild ein Hintergrundbild eines Fotobildes darstellt und ein von einer anderen CG Erzeugungseinheit ausgegebenes CG Bild vor dem Fotobild angeordnet wird. Wie vorstehend angeführt, entspricht die CG Erzeugungseinheit 2120 dem Hauptteil des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem Stand der Technik und somit führt eine Vielzahl von Erzeugungseinheiten zu einer signifikanten Kostenerhöhung. Insbesondere muss eine Vielzahl von Puffer für das Verfahren zur Bildkantenglättung oder für den Durchsichtigkeitsprozess vorgesehen werden, welche einen Speicher mit großer Kapazität benötigen, was nicht realistisch ist.
Es sei darauf hingewiesen, dass bei einem Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik eine benötigte Pufferkapazität und die entsprechenden Kosten erhöht werden, wenn ein Verfahren zur Bildkantenglättung und der Durchsichtigkeitsprozess durchgeführt wird, um eine verbesserte Bildqualität zu erhalten.
Ferner wird das Verfahren zur Bildkantenglättung und der Durchsichtigkeitsprozess nicht auf den Prozess zur Komposition des CG-Bildes und des Fotobildes angewandt. Folglich wird eine Bildqualität nicht verbessert und die Bildverarbeitung wird nicht flexibel durchgeführt.
Aus GB 2 278 524 A ist ein Verfahren und ein Gerät zur Wiedergabe von visuellen Bildern bekannt, welche eine Bereichsberechnung und ein Mischen von partiellen Pixel-Listen zur Anti-aliasing und Transparenz verwendet. Primitive Polygone werden in Subpixel-Koordinaten transformiert und dann in Scheiben geschnitten und gewürfelt, um "Pixlink"-Elemente jedem Pixel zuzuordnen. Ein übergroßer Rahmenpufferspeicher erlaubt das Speichern von vielen Pixlinks für jedes Pixel. Eine Z-Sortierung wird durch Verwendung eines Verknüpfungslisten-Datenobjekts für jeden Pixlink-Vektor in einem Pixelstapel vermieden. Da alle Bilddatenwerte für X, Y, Z, R, G, B und ein Pixelgebiet A in dem Pixlink-Datenobjekt aufrecht erhalten werden, ist eine anspruchsvolle Mischoperation für das Anti-aliasing und die Transparenz möglich.
In "Transparency and Anti-aliasing Algorithms Implemented with the Virtual Pixel Maps Technique" von Mammen, A. (IEEE computer graphics and applications, Band 9, Nr. 4, 1. Juli 1989, Seiten 43–45, XP000115865) werden zwei Wiedergabealgorithmen, nämlich die Transparenztechnik und die Anti-aliasing-Technik beschrieben, um von dem "Virtual Pixel Maps"-Verfahren zu profitieren.
Die Publikation von Winner et. al "Hardware Accelerated rendering of anti-aliasing using a modified A-Buffer Algorithm" (in Computer Graphics Proceedings, Siggraph 97, Los Angeles, 3.–8. August 1997, 3. August 1997, Seiten 307–316, XP000765830 Association for Computing Machinery) zeigt ein Bilderzeugunsgerät zum Darstellen von 3-D-Objekten. Ein Dreiecksaufbau (Polygone), eine Tiefensortierung, Transparenz- und anti-aliasing-Operationen werden ausgeführt und die darzustellenden Objekte werden mit einer Geschwindigkeit von 100 M Pixel/sec. gerastert. Die Bilddaten werden in einer Vielzahl von Puffern gespeichert. Eine CPU wird zur Verarbeitung eines Rahmens verwendet, d. h. zur Erzeugung eines Bildes aus den in den Puffern gespeicherten Daten. Der Hauptnachteil besteht dabei darin, dass verschiedene Mischfunktionen und Verteilungsgrade für jedes darzustellende Pixel verwendet werden. Diese Operationen benötigen eine große Speicherkapazi tät zum Darstellen eines Bildes in guter Qualität und in einem adäquaten Zeitraum. Dementsprechend erhöht sich der Preis des Gerätes und die Geschwindigkeit wird reduziert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsgerät vorzusehen, welches in der Lage ist, ein Verfahren zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) oder ein Durchsichtigkeitsverfahren ohne signifikante Erhöhung der Kosten des Gerätes durchzuführen, und ein Bild mit einer hohen Qualität zu erhalten.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bilderzeugungsverfahren vorzusehen, welches die Bildqualität ohne Erhöhung der Kosten des Gerätes verbessern kann.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Programmaufzeichnungsmedium vorzusehen, welches ein Bilderzeugungsprogramm aufnehmen kann, welches ein Bild mit einer hohen Qualität in einem kostengünstigen System durch Ausführen des Programms in einem Mehrzweckcomputer oder dergleichen erzeugen kann.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildkompositionsgerät vorzusehen, welches in der Lage ist, ein Verfahren zur Bildkantenglättung (Anti-aliasing) oder ein Durchsichtigkeitsverfahren ohne Erhöhung der Kosten des Gerätes durchzuführen, und ein Bild mit einer hohen Bildqualität in einem Verfahren zur Komposition eines CG-Bildes und eines Fotobildes zu erhalten.
Ferner ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Bildkompositionsverfahren vorzusehen, welches in der Lage ist, ein Verfahren zur Bildkantenglättung (Antialiasing) oder ein Durchsichtigkeitsverfahren ohne Erhöhung der Kosten des Gerätes durchzuführen, und ein Bild mit einer hohen Bildqualität bei dem Verfahren zur Komposition eines CG-Bildes und eines Fotobildes zu erhalten.
Es ist ferner eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Programmaufzeichnungsmedium vorzusehen, welches ein Bildkompositionsprogramm enthalten kann, welches in der Lage ist, ein Bild mit einer hohen Qualität in einem kostengünstigen System durch Ausführen des Programms auf einem Mehrzweckcomputer zu erzeugen.
Andere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden detaillierten Beschreibung verdeutlicht. Die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Ausführungsbeispiele sind lediglich zur Veranschaulichung vorgesehen, da verschiedene Hinzufügungen oder Modifikationen innerhalb des Schutzbereiches der Erfindung sich dem Fachmann offensichtlich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ergeben.
Ein Bilderzeugungsgerät, Verfahren und Aufzeichnungsmedium gemäß der Erfindung sind jeweils in den Ansprüchen 1, 9 und 10 beschrieben.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist ein Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygone, welches durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt wird, ein Polygonidentifikationsmittel zur Identifizierung eines jeden Polygons durch Entscheiden, ob die Polygone undurchsichtig sind oder nicht, für die Formdaten als ein Satz von Polygonen; ein Bilddatenberechnungsmittel zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und die Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden und von Verteilungsgraden, welche Verhältnisse der anzuzeigenden Polygone zu den Pixel angeben, aus Formdaten; temporäre Speichermittel zum temporären Speichern der Pixel-, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche durch die Bilddatenberechnungsmittel erzeugt wurden, und ein Bildkompositionsmittel zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes aus den in dem temporären Speichermittel temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und der in dem temporären Speichermittel gespeicherten Tiefenwerten auf, wobei ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht und jeder durch die Berechnungsmittel erzeugter Verteilungsgrad eine Funktion der entsprechenden durch die Polygonidentifikationsmittel erzeugten Identifikationsergebnisse darstellen. Daher wird der Verteilungsgrad bei dem Verfahren zur Bildkantenglättung für das undurchsichtige Polygon und bei dem Durchsichtigkeitsverfahren für das durchsichtige Polygon verwendet.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Aspekt ein temporäres Speichermittel auf, welches eine Vielzahl von Tiefenwerten speichert, und weist ferner ein Tiefenkompositionsmittel zum Erzeugen eines Vergleichs zwischen dem größten Tiefenwert einer Vielzahl von Tiefenwerten und des Tiefenwertes des zu verarbeitenden Polygons und zum Entscheiden, ob das zu verarbeitende Polygon gemäß dem Vergleichsergebnis anzuzeigen ist oder nicht, auf. Somit wird eine Verarbeitung auf einer Vielzahl von Ebenen durchgeführt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das temporäre Speichermittel in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Aspekt eine Vielzahl von Bereichen auf, wobei das Bilderzeugungsgerät ferner Puffersteuermittel zum Steuern der Eingabe/Ausgabe von Daten in/aus der Vielzahl von Bereichen in dem temporären Speichermittel aufweist. Somit werden Daten effektiv eingelesen bzw. ausgelesen.
Gemäß einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung unterteilt das Bilddatenberechnungsmittel in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Aspekt einen Anzeigepixel als eine Einheit von Formdaten in (M × M) Subpixel (M ≥ 2; M positive ganze Zahl); tastet M Subpixel der (M × M) Subpixel ab und entscheidet, ob sich die abgetasteten Subpixel in dem zu verarbeitenden Polygon befinden, um einen Verteilungsgrad zu erzeugen. Somit werden nicht alle Subpixel verarbeitet. Als Ergebnis wird der Verarbeitungsaufwand reduziert und die benötigte Speicherkapazität ebenfalls reduziert.
Gemäß einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung wählen die Bilddatenberechnungsmittel in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem vierten Aspekt die abzutastenden M Subpixel derart aus, dass sie nicht in der gleichen Spalte und in der gleichen Reihe mit einem Pixel vorhanden sind. Somit stellen die abzutastenden Subpixel die entsprechenden Pixel dar.
Gemäß einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung tastet das Bilddatenberechnungsmittel in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem fünften Aspekt Subpixel in spezifischen Positionen in allen Polygonen unabhängig davon ab, ob die Polygone undurchlässig sind oder nicht. Somit wird der Abtastprozess effizient durchgeführt.
Gemäß einem siebten Aspekt der vorliegenden Erfindung weist das Bilderzeugungsgerät gemäß dem zweiten Aspekt ferner Formdaten-Einteilungsmittel zum Einteilen der Formdaten in eine Vielzahl von Polygongruppen und zum Ausgeben entsprechender Polygongruppen als partielle Formdaten aus, wobei L (L: positive ganze Zahl) Stück der Polygonidentifikationsmittel, L Stück der Bilddatenberechnungsmittel und L Stück der Tiefenkompositionsmittel vorgesehen werden und wobei die L Stück der Tiefenkompositionsmittel in einer Reihe miteinander verbunden sind und die Tiefenkompositionsmittel sequenziell Ausgabesignale von Tiefenkompositionsmitteln einer vorherigen Stufe an die Tiefenkompositionsmittel einer nachfolgenden Stufe übermitteln. Somit wird die Verarbeitung für jede Polygongruppe durchgeführt und ein simultaner Betrieb kann eine schnelle Verarbeitung realisieren.
Gemäß einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung ordnen die L Stück der Tiefenkompositionsmittel in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem siebten Aspekt jeweils die an die Tiefenkompositionsmittel in der nachfolgenden Stufe zu übermittelnden Ausgangssignale in aufsteigender Reihenfolge der Tiefenwerte an. Somit arbeiten die Tiefenkompositionsmittel in den nachfolgenden Stufen effizient.
Gemäß einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderzeugungsverfahren zum Erzeugen eines Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen vorgesehen, welche durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt werden, wobei das Verfahren einen Polygonidentifikationsschritt zum Identifizieren jedes Polygons aus den Formdaten als ein Satz von Polygonen, in dem entschieden wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht; ein Bilddatenberechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und die Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden und von Verteilungsgraden, welche das Verhältnis der zu verarbeitenden Polygone zu den Pixeln darstellt, aus Formdaten; ein temporärer Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche in dem Bilddatenberechnungsschritt erzeugt wurden und ein Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes aus den in dem temporären Speicherschritt temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und der in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefenwerten aufweist, wobei ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht, und ein in dem Berechnungsmittel erzeugter Verteilungsgrad eine Funktion der entsprechenden Identifikationsergebnisse darstellt, welche in dem Polygonidentifikationsmittel erzeugt wurden. Somit wird der Verteilungsgrad in dem Verfahren zur Bildkantenglättung für das undurchsichtige Polygon und in dem Durchsichtigkeitsverfahren für das durchsichtige Polygon verwendet.
Gemäß einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bilderzeugungsprogramm-Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen eines Bilderzeugungsprogramms zur Erzeugung eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt werden, mit einem Polygonidentifikationsschritt zum Identifizieren jedes Polygons durch Entscheiden, ob jedes Polygon undurchlässig ist oder nicht, für die Formdaten als ein Satz von Polygonen; ein Bilddatenberechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes, von Tiefenwerten, welche die Tiefe mit der die zu verarbeitenden Polygone dargestellt werden, und Verteilungsgrade, welche die Verhältnisse der zu verarbeitenden Polygone zu den Pixeln, aus den Formdaten darstellen; ein temporärer Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche in dem Bilddatenberechnungsschritt erzeugt wurden und ein Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes aus den in dem temporären Speicherschritt temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und der in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefen vorgesehen, wobei ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht und jeder durch den Bilddatenberechnungsschritt erzeugter Verteilungsgrad eine Funktion des entsprechenden durch das Polygon Identifikationsmittel erzeugte Identifikationsergebnis darstellt. Somit wird der Verteilungsgrad in dem Verfahren zur Bildkantenglättung für undurchlässige Polygone und in dem Durchsichtigkeitsverfahren für durchsichtige Polygone verwendet.
Gemäß einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bildkompositionsgerät zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt werden, und zur Komposition des erzeugten Bildes und eines Fotobildes, um ein zusammengesetztes Bild zu erhalten, mit einem Polygonidentifikationsmittel zum Identifizieren jedes Polygons durch Entscheiden, ob dieses Polygon durchlässig ist oder nicht, aus Formdaten als ein Satz von Polygonen; Bilddatenberechnungsmittel zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und die Farbe entsprechender Pixel als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden und von Verteilungsgraden, welche die Verhältnisse der anzuzeigenden Polygone zu den Pixeln darstellen, aus Formdaten; temporäre Speichermittel zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche durch das Bilddatenberechnungsmittel erzeugt wurden; Fotobildverarbeitungsmittel zum Verarbeiten des Fotobildes, um Fotobild-Pixelwerte zu erzeugen, welche die Luminanz und die Farbe anzeigen und zum Verarbeiten der Verteilungsgrade des Fotobildes, welches die Verhältnisse des Fotobildes zu den Pixeln als Anzeigeeinheiten darstellen, und Bildkompositionsmittel zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes unter Verwendung der in dem temporären Speichermittel gespeicherten Pixelwerte und der durch das Fotobildverarbeitungsmittel erzeugte Fotobild-Pixelwerte auf der Basis der Verteilungsgrade und der in dem temporären Speichermittel gespeicherten Tiefenwerte, der Verteilungsgrade des durch das Fotobildverarbeitungsmittel erzeugte Fotobildes und vorab eingestellte Fotobild-Tiefenwerte. Somit wird das Fotobild auf die gleiche Art und Weise wie das erzeugte Bild verarbeitet. Gemäß einem zwölften Aspekt der vorliegenden Endung speichert das temporäre Speichermittel in dem Bildkompositionsgerät des elften Aspektes eine Vielzahl von Tiefenwerten, ferner mit Tiefenkompositionsmitteln zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem größten Tiefenwert einer Vielzahl von Tiefenwerten und dem Tiefenwert des zu verarbeitenden Polygons und zum Entscheiden entsprechend der Vergleichsergebnisse, ob das zu verarbeitende Polygon darzustellen ist oder nicht. Somit wird das Fotobild auf die gleiche Art und Weise in dem Verfahren unter der Verwendung von Tiefenwerten verarbeitet.
Gemäß einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bildkompositionsverfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes basierend auf Formdaten als ein Satz von Polygonen, welcher durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt wird, und zur Komposition des erzeugten Bildes und eines Fotobildes, um eine zusammengesetztes Bild zu erzeugen, vorgesehen, mit einem Polygonidentifikationsschritt zur Identifizierung eines jeden Polygons durch Entscheiden, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht, aus Formdaten als ein Satz von Polygonen; ein Bilddatenberechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und die Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes darstellen, von Tiefenwerten, welche die Tiefe mit der die zu verarbeitenden Polygone darzustellen sind, anzeigen, und Verteilungsgrade, welche die Verhältnisse der zu verarbeitenden Polygone zu den Pixeln darstellen, aus Formdaten und ein temporärer Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche in dem Bilddatenberechnungsschritt erzeugt wurden; ein Fotobildverarbeitungsschritt zum Verarbeiten des Fotobildes, um Fotobild-Pixelwerte zu erzeugen, welche die Luminanz und die Farbe anzeigen und Verteilungsgrade des Fotobildes, welche die Verhältnisse des Fotobildes zu den Pixeln als Anzeigeeinheit anzeigen, und ein Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes durch die Verwendung der in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Pixelwerte und dem in dem Fotobildverarbeitungsschritt erzeugen Pixelwerte basierend auf den Verteilungsgraden und dem in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefenwerte der Verteilungsgrad des in dem Fotobildverarbeitungsschritt erzeugten Fotobildes und vorab eingestellten Fotobildtiefenwerten. Somit wird das Fotobild auf die gleiche Art und Weise wie das erzeugte Bild verarbeitet.
Gemäß einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Bildkompositionsprogrammaufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen eines Bildkompositionsprogramms zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten dargestellt werden, und zur Komposition des erzeugten Bildes und eines Fotobildes vorgesehen, um ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen, mit einem Polygonidentifikationsschritt zur Identifizierung eines jeden Polygons durch Entscheiden, ob dieses Polygon undurchlässig ist oder nicht, für die Formdaten als ein Satz von Polygonen; ein Bilddatenberechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Lumi nanz und die Farbe von entsprechenden Pixelwerten als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe, mit der die zu verarbeitenden Polygone darzustellen sind, angeben; ein temporärer Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche in dem Bilddatenberechnungsschritt erzeugt wurden; ein Fotobildverarbeitungsschritt zum Verarbeiten des Fotobildes, um Fotobildpixelwerte zu erzeugen, welche die Luminanz und die Farbe angeben und Verteilungsgrade des Fotobildes, welche die Verhältnisse des Fotobildes zu den Pixeln als Anzeigeeinheit angeben, und ein Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes unter der Verwendung der in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Pixelwerte und des Fotobild-Pixelwerte, welche in dem Fotobildverarbeitungsschritt erzeugt wurden, basierend auf den Verteilungsgraden und dem in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefenwerten, den Verteilungsgraden des in dem Fotobildverarbeitungsschritt erzeugten Fotobildes und vorab eingestellten Fotobildtiefenwerten. Somit wird das Fotobild auf die gleiche Art und Weise verarbeitet wie das erzeugte Bild, um ein zusammengesetztes Bild zu erzeugen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt ein Blockschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Bilderzeugungseinheit des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
3 zeigt ein Blockschaltbild eines Prozesses zur Einteilung eines Pixels in Subpixel, welcher von einer Pixelerzeugungsschaltung in der Bilderzeugungseinheit des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird,
4 zeigt ein Diagramm eines Prozesses zur Erzeugung der Verteilungsgrade, welche in einer Bilddatenbe rechnungsschaltung in der Bilderzeugungseinheit in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird,
5(a) und 5(b) zeigen Diagramme einer Nachschlagetabelle zur Verwendung in dem Prozess zur Erzeugung der Verteilungsgrade, welche in der Bilddatenberechnungsschaltung in der Bilderzeugungseinheit in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durchgeführt wird,
6 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Z-Puffer-Steuerschaltung in der Bilderzeugungseinheit in dem Bildkompositionsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
7 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Rahmenadresserzeugungsschaltung in der Bilderzeugungseinheit des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
8 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Tiefenkompositionsschaltung in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
9 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Z-Sortierschaltung in der Tiefenkompositionsschaltung in denn Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
10 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Z-Wertvergleichsschaltung in der Tiefenkompositionsschaltung des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
11 zeigt ein Diagramm eines Beispiels der Operation, welche durch die Z-Wertvergleichsschaltung in der Tiefenkompositionsschaltung des Bilderzeugungsgerätes des ersten Ausführungsbeispieles durchgeführt wird,
12 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Mischungsverhältnisberechnungsschaltung des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
13 zeigt ein Blockschaltbild einer internen Struktur einer Pixelmischschaltung des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
14 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens zur Erzeugung der Verteilungsgrade, welche in einer Bilddatenberechnungsschaltung in einer Bilderzeugungseinheit eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durchgeführt wird,
15 zeigt ein Blockschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
16 zeigt ein Blockschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
17 zeigt ein Blockschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß dem Stand der Technik,
18 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Bildkantenglättung,
19 zeigt ein Diagramm zur Veranschaulichung des Verfahrens zur Unterteilung eines Pixels in Subpixel in dem Verfahren zur Bildkantenglättung,
20 zeigt ein Diagramm eines Verfahrens, welches eine Vielzahl von Puffern verwendet, und
21 zeigt ein Blocksschaltbild eines Bilderzeugungsgerätes gemäß dem Stand der Technik.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEI-SPIELE
[1. Ausführungsbeispiel]
Ein Bilderzeugungsgerät gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dazu geeignet, Polygondaten in drei Stücke von Daten aufzuteilen und eine Verarbeitung der jeweiligen Daten unabhängig voneinander und simultan mit der Verarbeitung der anderen Daten durchzuführen. Das Gerät ist dazu geeignet, ein Vertahren zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) lediglich dann durchzuführen, wenn das Polygon undurchsichtig ist. Nachfolgend wird die Konstruktion und der Betrieb des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben.
1 zeigt die gesamte Struktur des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Gemäß 1 weist das Bilderzeugungsgerät Formdatenunterteilmittel 101, Formdatenpuffer 102a bis 102c, Bilderzeugungseinheiten 103a bis 103c, Tiefenkompositionsschaltungen 104a bis 104c, eine Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105, eine Pixelmischschaltung 106, eine Bildanzeigeeinrichtung 107, und einen Synchronsignalgenerator 108 auf und handhabt ein darzustellendes Objekt als ein Polygon und verwendet als dreidimensionale Koordinaten beschriebene Formdaten, wie in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem Stand der Technik.
Die Formdatenunterteilmittel 101 dienen dazu, Daten für jedes Polygon als Formdaten in drei Stück der Daten zu unterteilen, um drei Stück von partiellen Formdaten zu erzeugen und gibt diese Daten an die Formdatenpuffer 102a, 102b und 102c jeweils aus, damit sie darin gespeichert werden.
Die Bilderzeugungseinheiten 103a, 103b und 103c dienen dazu, Polygondaten, welche in den partiellen, in den jeweiligen Formdatenpuffern 102a, 102b und 102c gespeicherten Formdaten daraus auszulesen und die Daten zu verarbeiten, um einen Z-Wert und einen Pixelwert (R, G, B) Pixel für Pixel zu verarbeiten und um einen "Verteilungsgrad" zu finden, welcher ein Verhältnis eines jeden Polygons zu dem entsprechenden Pixel anzeigt. In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird dieser Verteilungsgrad in einem Verfahren zur Bildkantenglättung (anit-aliasing) für ein undurchsichtiges Polygon und als ein Transparenzgrad zur Verwendung in dem Durchsichtigkeitsprozess für ein anderes Polygon verwendet. Die durch die Bilderzeugungseinheiten 103a, 103b und 103c jeweils durchgeführte Verarbeitung wird unabhängig von der anderen Verarbeitung durchgeführt.
Die Bilderzeugungseinheiten 103a, 103b und 103c weisen jeweils einen Z-Puffer, einen Rahmenpuffer und einem Puffer zum Speichern der Verteilungsgrade (nachstehend als Verteilungsgradpuffer bezeichnet) auf. Diese Puffer können vier Z-Werte, vier Pixelwerte (R, G, B) und vier Verteilungsgrade jeweils per Pixel speichern. In entsprechenden Puffern werden die vier Z-Werte, vier Pixelwerte (R, G, B) und vier Verteilungsgrade der vier Polygone in aufsteigender Reihenfolge ihrer Tiefenwerfe gespeichert.
Die Tiefenkompositionsschaltungen 104a, 104b und 104c sind linear verbunden. In diesen Schaltungen 104a bis 104c wird ein Vergleich zwischen einem Z-Wert, welcher an eine Tiefenkompositionsschaltung von einer Tiefenkompositionsschaltung einer vorhergehenden Stufe (in der Reihenfolge von 104a, 104b und 104c) eingegeben wird, und einem Z-Wert durchgeführt, welcher an die Schaltung von der damit verbundenen entsprechenden Bilderzeugungseinheit eingegeben wird und entsprechend dem Vergleichsresultat wird der Z-Wert, der Pixelwert (R, G, B) und der Verteilungsgrad ausgewählt und ausgegeben. Jedem Eingangsanschluss werden vier Sätze von Z-Werten, Pixelwerten und Verteilungsgraden per Pixel eingegeben und somit werden acht Wertsätze im Ganzen eingegeben, von denen vier Sätze mit den kleinsten Tiefenwerten ausgewählt werden. Es sei daran erinnert, dass die Z-Werte, die Pixelwerte und die Verteilungsgrade von der Bilderzeugungseinheit 103 an die Tiefenkompositionsschaltung 104a in der ersten Stufe eingeben werden und direkt an die Schaltung 104b in einer nachfolgenden Stufe ausgegeben werden. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Tiefenkompositionsschaltungen 104a bis 104c durch Tiefenkompositionsmittel implementiert.
Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 ist mit der Tiefenkompositionsschaltung 104c in der letzten Stufe verbunden, um Mischverhältnisse von vier Sätzen von Pixelwerten (R, G, B) von den Verteilungsgraden und den Z-Werte zu berechnen und die berechneten Verhältnisse an die Pixelmischschaltung 106 auszugeben. In diesem ersten Ausführungsbeispiel wird das Mischverhältnis in dem Verfahren zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) für ein undurchsichtiges Polygon und in dem Durchsichtigkeitsprozess für ein anderes Polygon verwendet. Die Pixelmischschaltung 106 ist mit der Tiefenkompositionsschaltung 104c und der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 zur Mischung der Pixelwerte (R, G, B) von der Schaltung 104c gemäß den Mischverhältnissen von der Berechnungsschaltung 105 verbunden, um Pixelwerte (R, G, B) von darzustellenden Pixeln zu erhalten. Die Bildanzeigeeinrichtung 107 ist dazu geeignet, ein erzeugtes Bild unter Verwendung der durch die Pixelmischschaltung 106a erhaltenen Pixelwerte darzustellen. Es sei angenommen, dass das Bild (1024 × 512) Pixel aufweist. In diesem ersten Ausführungsbeispiel ist die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 und die Pixelmischschaltung 106 als Bildkompositionsmittel implementiert.
Ein Synchronsignalgenerator 8 dient dazu, ein Synchronsignal synchron mit einem extern eingegebenen Synchronsignal oder einer Taktgebung zu erzeugen, wenn das Synchronsignal nicht extern eingegeben wird. Das Synchronsignal durchwandert die Tiefenkompositionsschaltungen 104a, 104b und 104c in dieser Reihenfolge. In den Schaltungen 104a, 104b und 104c werden die Verarbeitungen entsprechend dem Synchronsignal durchgeführt, um einen Tiefenkompositionsprozess derselben Pixel in dem Anzeigenbild durchzuführen.
Wie nachfolgend beschrieben, ist jede Tiefenkompositionsschaltung dazu ausgebildet, ein Taktsteuersignal entsprechend dem Synchronsignal zu erzeugen, wobei das Taktsteuersignal an die entsprechende Bilderzeugungseinheit ausgegeben wird und darin verwendet wird.
2 bis 13 stellen jeweils Diagramme einer inneren Struktur jeder Einheit oder dessen Operation in dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel dar. Nachfolgend wird eine Operation einer Bilderzeugung beschrieben, welche mittels des Bilderzeugungsgerätes des ersten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf 1 und durch 2 bis 13 beschrieben wird.
Wenn die Formdaten in das Bilderzeugungsgerät eingegeben werden, werden die Formdaten in partielle Formdaten (zumindest einige Polygondaten) durch die Formdaten-Unterteilmittel 101 unterteilt, was an die Formdatenpuffer 102, 102b und 102c jeweils eingegeben und darin gespeichert wird. Polygondaten werden jeweils durch die Bilderzeugungseinheiten 103a, 103b und 103c aus den entsprechenden Puffern 102a bis 102c gelesen.
2 zeigt ein Diagramm einer internen Struktur der Bilderzeugungseinheit 103a. In diesem ersten Ausführungsbeispiel haben die Bilderzeugungseinheiten 103a bis 103c dieselbe interne Struktur. Gemäß 2 weist die Bilderzeugungseinheit 103a (103b oder 103c) eine Geometrietransformationseinheit 1031, eine Pixelerzeugungsschaltung 1032, eine Polygonidentifikationsschaltung 1033, eine Bilddatenberechnungsschaltung 1034, eine Z-Puffersteuerschaltung 1035, eine Doppelpuffersteuerschaltung 1035, erste und zweite Puffergruppen (Z-Puffer, Rahmenpuffer, Verteilungsgradpuffer) 1037a und 1037b und eine Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 auf.
Die Geometrietransformationseinheit 1031 unterzieht dem Koordinatensystem der aus dem Formdatenpuffer gelesenen Polygondaten einem Geometrietransformationsverfahren. Die Polygondaten werden dabei in ein Schirmkoordinatensystem als ein Koordinatensystem in ein auszugebenes Bild konvertiert. Die Pixelerzeugungsschaltung 1032 unterteilt die konvertierten Polygondaten in Subpixeleinheiten, extrahiert die Subpixel in dem Polygon und erzeugt einen Pixel- und einen Z-Wert für jedes Subpixel. Die Polygonidentifikationsschaltung 1033 identifiziert jedes Polygon entsprechend dem Ausgangssignal der Pixelerzeugungsschaltung 1032, in dem entschieden wird, ob das Polygon undurchlässig oder durchsichtig ist. Die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 berechnet einen Verteilungsgrad für jedes Pixel entsprechend einem Muster von Subpixeln.
Die Z-Puffersteuerschaltung 1035 liest einen Z-Wert eines Eingabeschirmkoordinatenwertes (X, Y) aus dem Z-Puffer aus. Die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 führt eine Steuerung derart durch, dass eine der ersten und zweiten Puffergruppen 1037a und 1037b durch die Z-Puffersteuerschaltung 1035 und die andere durch die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 gesteuert wird.
Die ersten und zweiten Puffergruppen 1037a und 1037b gemäß 2 weisen jeweils einen Z-Puffer, einen Rahmenpuffer und einen Verteilungsgradpuffer auf und Daten werden in die/aus den entsprechenden Puffern parallel gelesen/geschrieben. Jeder Puffer weist 4x (eine Kapazität der Anzeigenpixel) auf, so dass es vier Sätze von Werten für jedes Pixel speichern kann. Somit weist der Z-Puffer in jeder Gruppe 6 M Bytes (24 Bits × 1024 Pixel × 512 Pixel × 4) auf. Dementsprechend weist der Rahmenpuffer eine Kapazität von 6 M Bytes auf. Der Verteilungsgradpuffer weist eine Kapazität von 2 M Bytes auf. Der Puffer weist einen Adressraum von 2 M Wörtern auf und somit ist die Adresse 21 Bits. Von diesen 21 Bits stellen die oberen 10 Bits (Bit 20 bis Bit 12) die y-Koordinaten, Bit 11 bis Bit 2 die x-Koordinaten und die 2 Bits mit dem niedrigsten Stellenwert (Bit 1 und Bit 0) Indizien zur Speicherung von vier Wertesets dar.
Die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 erzeugt serielle Adressen des Z-Puffers, des Rahmenpuffers und des Verteilungsgradpuffers. Der Synchronsignalausgang des Synchronsignalgenerators 108 gemäß 1 wird an die Tiefenkompositionsschaltung 104a (104b, 104c) eingegeben, wo das Taktsteuersignal entsprechend dem Synchronsignal erzeugt wird. Das Taktsteuersignal wird an die Bilderzeugungseinheit 103a (103b, 103c) eingegeben und dann dort in die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 eingegeben, wo die Adresse in Synchronisation mit diesem Taktsteuersignal erzeugt wird.
Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel implementiert die Polygonidentifikationsschaltung 1033 das Polygonidentifikationsmittel und die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 implementiert das Bilddatenberechnungsmittel.
Nachfolgend wird die Operation der Bilderzeugungseinheit 103a (103b, 103c) unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Die von den Formdatenpuffer 102a in 1 gelesenen Polygondaten werden in das Schirmkoordinatensystem als das Koordinatensystem auf dem auszugebenen Bild mittels der Geometrietransformationseinheit 1031 in der Bilderzeugungseinheit 103a umgewandelt und an die Pixelerzeugungsschaltung 1032 ausgegeben.
Die Pixelerzeugungsschaltung 1032 unterteilt die Polygone in Subpixeleinheiten und extrahiert die Subpixel in dem Polygon. 3 zeigt eine konzeptionelle Ansicht zur Erläuterung dieses Verfahrens. In dem oberen linken Bereich wird ein Anzeigenpixel durch ein "Pixel" dargestellt. 3 zeigt einen Bereich von (7 × 5) Pixeln. Ein kleineres Quadrat entspricht einem Subpixel. In dem veranschaulichten Beispiel wird ein Pixel in 16 Pixel (4 × 4) unterteilt. Das Polygon stellt ein Dreieck dar, welches durch die dicken Linien repräsentiert wird. Die Subpixel in dem Polygon werden durch schräge Linien dargestellt. Die Pixelerzeugungsschaltung 1032 unterteilt somit ein Pixel in Subpixel und extrahiert die Subpixel in dem Polygon. Für alle durch die schrägen Linien dargestellten Subpixel werden die Z-Werte und die Pixelwerte (R, G, B) gefunden. Der Z-Wert beträgt 21 Bit, der R-Wert, der G-Wert oder der B-Wert beträgt 8 Bits.
In dem in 1 gezeigten Formdatenpuffer wird ein "Transparenzgrad" vorab eingestellt, welcher die Transparenz des Polygons angibt. Der Transparenzgrad ist 8 Bits und zeigt "undurchsichtig" an, wenn der Wert in dem dezimalen System 255 beträgt und gibt "transparent" an, wenn der Wert 0 beträgt. Die Zwischenwerte zeigen "durchscheinend" gemäß ihren Werten an.
Somit wird angenommen, dass ein Polygon nicht vorhanden ist, dessen Transparenzgrad 0 beträgt.
Die Pixelerzeugungsschaltung 1032 gibt den Z-Wert, den Wert (R, G, B) und den Transparenzgrad an die Polygonidentifikationsschaltung 1033 aus, welche bestimmt, ob das Polygon undurchsichtig oder durchlässig ist, entsprechend, ob der Wert 255 beträgt oder nicht. Die Polygonidentifikationsschaltung 1033 gibt ein Identifikationsergebnis an die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 aus, welches "undurchlässig" oder "durchsichtig" anzeigt.
Die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 berechnet einen Verteilungsgrad für jedes Pixel aus einem Muster der entsprechenden Subpixel des Polygons. 4 zeigt diesen Vorgang. In dem oberen rechten Bereich ist ein Anzeigepixel durch "Pixel" dargestellt. Ein Anzeigenpixel ist in 16 Subpixel unterteilt und es wird durch die Pixelerzeugungsschaltung 1032 entschieden, ob die entsprechenden Subpixel in dem Polygon vorhanden sind oder nicht. Die Bilddaten-Berechnungsschaltung 1034 verarbeitet andererseits einen Teil der Subpixel. Dieses durch das von der Bilddatenberechnungsschaltung 1034 durchgeführte Verfahren variiert entsprechend der Identifikationsergebnisse "undurchlässig" oder "durchlässig", welche durch die Polygonidentifikationsmittel 1033 erhalten werden. Genauer gesagt wird in dem ersten Ausführungsbeispiel ein Verfahren zur Bildkantenglättung (Anti-aliasing) durchgeführt, wenn das Polygon "undurchlässig" ist.
Wenn das Identifikationsergebnis "undurchlässig" anzeigt, tastet die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 vier Subpixel der 16 Subpixel entsprechend einem Anzeigenpixel ab und berechnet dessen Verteilungsgrad. In 4 zeigen die Zeichen (⊙- und O-Positionen von abzutastenden Subpixeln in einem undurchlässigen Polygon an.
Die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 berechnet einen 4 Bit-Wert ("1" oder "0") der entsprechenden Subpixel. "1" zeigt an, dass ein Subpixel sich in dem Polygon befindet und "0" zeigt an, dass es sich nicht in dem Polygon befindet. Auf dieser Basis findet die Schaltung 1034 einen Verteilungsgrad unter Bezugnahme auf eine Nachschlagetabelle. 5(a) und 5(b) stellen Diagramme einer Nachschlagetabelle zur Verwendung durch die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 dar. Wie in 5(a) gezeigt, stellt die Nummer der Bits "1" in der binären Notation "0", "1", "2", "3" oder "4" dar, der entsprechende Verteilungsgrad ist jeweils "0", "64", "128", "192" oder "255".
Wenn der Verteilungsgrad nicht "0" darstellt, dann wird der Schirmkoordinatenwert (X, Y) und der Verteilungsgrad des Pixels an die Z-Puffersteuerschaltung 1035 (2) ausgegeben. Die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 gibt ebenfalls den Z-Wert und den Pixelwert (R, G, B) an die Z-Puffersteuerschaltung 1035 aus. Da diese Werte sich von Subpixel zu Subpixel unterscheiden, wählt die Bilddatenberechnungsschaltung 1034 eines der vier Subpixel unter Verwendung eines Selektors aus. Diese Selektion wird unter Bezugnahme auf die in 5(b) gezeigte Nachschlagetabelle durchgeführt. In dieser Tabelle ist ein Wert, welcher einen auszuwählenden Subpixel anzeigt, ein Wert, welcher eine Bitposition eines Bits "1" in einer binären Notation anzeigt. Wenn eine Vielzahl von Bits "1" darstellen, zeigen sie eine Position dichter an einem Zentrum an. Die Auswahl einer Position dichter an dem Zentrum bedeutet, dass ein Subpixel, welches den entsprechenden Pixel darstellt, mit einer hohen Wahrscheinlichkeit ausgewählt wird.
Diese Verarbeitung gilt für den Fall, wenn das von der Polygonidentifikationsschaltung 1033 ausgegebene Identifikationsergebnis "undurchlässig" anzeigt. Wenn das Ergebnis andererseits "durchlässig" anzeigt, werden lediglich Subpixel in einer ⊙-Position abgetastet. Wenn ein Subpixel in einer ⊙-Position sich nicht in dem Polygon befindet oder selbst wenn die anderen Subpixel sich in dem Polygon befinden, wird die Eingabe des Z-Wertes und des Pixelwertes aufgegeben. Wenn der Subpixel sich in der ⊙-Position in dem Polygon befindet, werden die Schirmkoordinatenwerte (YX) der entsprechenden Pixel, der Z-Wert, der Pixelwert (R, G, B) und der Verteilungsgrad des Subpixels in der ⊙-Position an die Z-Puffersteuerschaltung 35 ausgegeben. Für das durchsichtige Polygon wird der Transparenzgrad als ein Verteilungsgrad verwendet.
Die Position der abzutastenden Subpixel ist nicht durch die in 4 gezeigten Positionen beschränkt und gleiche Effekte können unter der Verwendung von anderen Positionen erreicht werden. Um vorzugsweise geeignete Resultate zu erreichen, wird die Abtastung derart durchgeführt, dass die Subpixel nicht in einer Spalte, in einer Reihe oder in einer schrägen Richtung abgetastet werden.
Gemäß 2 liest die Z-Puffersteuerschaltung 1035 den Z-Wert des Eingabeschirmkoordinatenwertes (XY). Die ausgelesene Adresse des Z-Puffers weist 21 Bits auf und die y-Koordinate entspricht den Bits 20 bis 12, die x-Koordinate entspricht den Bits 11 bis 2. Die beiden Bits mit dem geringsten Stellenwert stellen Indices zur Unterscheidung von vier Wertesets pro Pixel dar und variieren von 0 bis 3, um vier Sets von Z-Werten auszulesen. Ein Vergleich wird unter diesen ausgelesenen Z-Werten durchgeführt und der größte Z-Wert wird ausgewählt. Der ausgewählte Z-Wert wird mit dem von der Bilddatenberechnungsschaltung 1034 eingegeben Z-Wert verglichen. Wenn der Z-Wert des Polygons größer oder gleich des ausge wählten Z-Wertes ist, wird die folgende Verarbeitung nicht durchgeführt und der Z-Wert, der (R, G, B) Wert und der Verteilungsgrad, welcher eingegeben worden ist, werden verworfen.
Wenn der Z-Wert des Polygons andererseits kleiner ist als der ausgewählte Z-Wert, dann wird der Z-Wert des Polygons in die Adresse geschrieben, in der der größte Z-Wert gespeichert ist. Simultan werden die Pixelwerte (R, G, B) und der Verteilungsgrad des Polygons jeweils in die entsprechenden Adressen in dem Rahmenpuffer und dem Verteilungsgradpuffer geschrieben.
6 zeigt eine Schaltungsstruktur der Z-Puffersteuerschaltung 1035. Wie in 6 gezeigt, werden der Z-Wert, der Pixelwert (R, G, B) und der Verteilungswert (56 Bits insgesamt) an die Z-Puffersteuerschaltung 1035 von der Bilddatenberechnungsschaltung 1034 ausgegeben und vier Z-Werte (24 Bits) werden sequenziell durch die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 eingegeben. Der Inhalt des Z-Wertregisters 690 wird zu dem Takt gelöscht, wenn der erste Z-Wert eingegeben wird und danach wird ein geladener Wert darin gespeichert, bis er beim nächsten Durchgang unter der Steuerung der Taktsteuerschaltung 691 gelöscht wird.
Der Z-Wert aus den Z-Puffern (nachstehend als Puffer Z-Wert bezeichnet) wird an eine erste Vergleichsschaltung 692 eingegeben. Der in dem Z-Wertregister 690 gespeicherte Wert (Register Z-Wert) wird ebenfalls in die erste Vergleichschaltung 692 eingegeben. Die erste Vergleichsschaltung 692 vergleicht den Puffer-Z-Wert mit dem Register-Z-Wert. Wenn der Puffer-Z-Wert größer als der Register-Z-Wert ist, wird der Puffer-Z-Wert von der ersten Vergleichsschaltung 692 in das Z-Wert-Register 690 geladen und der geladene Wert wird darin als Register-Z-Wert gespeichert.
Wenn vier Z-Werte von den Z-Puffern eingegeben wurden und die oben angeführte Verarbeitung durchgeführt wurde, verbleibt der größte Z-Wert der vier Z-Werte in dem Z-Wertregister 690 als der Register-Z-Wert, wobei angenommen wird, dass dieser Wert den größten Register-Z-Wert darstellt. Der größte Register-Z-Wert wird von dem Z-Wertregister an eine zweite Vergleichsschaltung 693 ausgegeben. Der Z-Wert (nachstehend als Berechnungs-Z-Wert beschrieben) von der Bilddatenberechnungsschaltung 1034 wird an die zweite Vergleichsschaltung 693 eingegeben, wo ein Vergleich zwischen dem Berechnungs-Z-Wert und dem größten Z-Wert durchgeführt wird und das Vergleichsergebnis wird an eine Schreibadresserzeugungseinrichtung 694 ausgeben. Die Schreibadresserzeugungsschaltung 694 erzeugt eine Schreibadresse, wenn ein Vergleichsergebnis, welches von der zweiten Vergleichsschaltung 693 eingegeben wurde, anzeigt, dass der Berechnungs-Z-Wert kleiner ist.
Das Vergleichsergebnis von der ersten Vergleichsschaltung 692 wird ebenfalls an die Schreibadresserzeugungsschaltung 694 eingegeben, welches eine Schreibadresse erzeugt, während die beiden Bits mit dem geringsten Schwellenwert entsprechend dem Vergleichresultat der Vergleichsschaltung 692 gesteuert werden.
Nach der oben beschriebenen Verarbeitung in der Z-Puffersteuerschaltung 1035 in 6 wird eine Schreibadresse an die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 ausgegeben. Der Z-Wert, der Pixelwert (R, G, B) und der Verteilungsgrad, welcher in die Z-Puffersteuerschaltung 1035 eingegeben wurden, werden an die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 als Schreibdaten ausgegeben. Die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 steuert das Schreiben jedes Puffers derart, dass eingegebene Schreibdaten an die eingegebene Schreibadresse geschrieben werden, wodurch der Inhalt jedes Speichers überschrieben wird, wenn der Z-Wert des Polygons kleiner ist.
Die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 erzeugt seriell Adressen des Z-Puffers, des Rahmenpuffers und des Verteilungsgradpuffers in Synchronisation mit dem Taktsteuersignal (s. 1), welche durch die Tiefenkompositionsschaltung 104a von dem Synchronsignalgenerator 108 eingegeben wurden. 7 zeigt eine Struktur der Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038, welche das Adressverfahren implementiert. Die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 weist einen ersten Zähler 10381 und einen zweiten Zähler 10382 auf. Der erste Zähler 10381 zählt die Bits 11 bis 0 der Adressen, dessen Inhalt durch ein horizontales Synchronisationssignal gelöscht wird und erzeugt eine Adresse unter Verwendung eines Zählers, welcher immer hochzählt. Eine Frequenz, bei der die Bits 11 bis 0 hochgezählt werden, ist 4 × höher als eine reziproke (dot clock cycle) Anzeigezeit eines Pixels. Ferner wird der erste Zähler 1038 4 × während der Anzeigezeit eines Pixels nach oben gezählt.
Der zweite Zähler 10382 zählt die Bits 19 bis 12 einer Adresse, dessen Inhalt durch ein vertikales Synchronisationssignal gelöscht wird und erzeugt eine Adresse unter der Verwendung eines Zählers, welcher durch ein horizontales Synchronisationssignal hochgezählt wird. Die derart durchgeführte Zählung durch den ersten und zweiten Zähler ergibt einen sequenziellen Zugriff auf die vier Wertesets der Zielpixel in Synchronisation mit dem Synchronsignal. Die vier Wertesets eines Pixels werden sequenziell von dem Z-Puffer, dem Rahmenpuffer und dem Verteilungsgradpuffer ausgegeben.
Die Doppelpuffersteuerschaltung 1036 führt eine Steuerung derart durch, dass eine der ersten und zweiten Puffergruppen 1037a und 1037c durch die Z-Puffersteuerschaltung 1035 gesteuert werden und die anderen werden durch die Rahmenadresserzeugungsschaltung 1038 gesteuert. Dies verändert sich für jedes vertikale Synchronisationssignal. Mit anderen Worten, das Schalten zwischen diesen Puffern wird rahmenweise durchgeführt.
Gemäß 1 wird eine Beschreibung der Operation des Bilderzeugungsgerätes wieder dargelegt. Die Bilderzeugungseinheiten 103a, 103b und 103c, welche jeweils mit den Tiefenkompositionsschaltungen 104a, 104b und 104c verbunden sind, erzeugen die Z-Werte, die Pixelwerte (R, B, G) und die Verteilungsgrade und geben an die entsprechenden Tiefenkompositionsschaltungen 103a, 103b und 103c aus.
Die entsprechenden Tiefenkompositionsschaltungen sind, wie vorstehend angeführt, verbunden. Die zwischen den Schaltungen zu transferierenden vier Wertesätze werden in aufsteigender Reihenfolge der Z-Werte umgeordnet. Es sei angenommen, dass die derart umgeordneten vier Wertesätze als "level 0", "level 1", "level 2" und "level 3" jeweils genannt werden. Nachfolgend wird eine Beschreibung der detaillierten Struktur und Operation der Tiefenkompositionsschaltungen 104a, 104b und 104c dargelegt.
Gemäß 8 wird eine Tiefenkompositionsschaltung 104b gezeigt. Die Schaltung 104b weist eine Z-Sortierschaltung 1041, eine Z-Vergleichsschaltung 1042 und eine Taktsteuerschaltung 1043 auf.
Die Z-Werte, die Pixelwerte (R, G, B) und die Verteilungsgrade werden von der Bilderzeugungseinheit 103b an die Z-Sortierschaltung 1041 in der Tiefenkompositionsschaltung 104b eingegeben. Die Z-Sortierschaltung 1049 sortiert (führt eine Neuordnung durch) die vier Sätze der Z-Werte, Pixelwerte und Verteilungsgrade in aufsteigender Reihenfolge der Z-Werte und gibt einen Wert entsprechend einem durch die Z-Wertvergleichsschaltung 1042 erzeugtes ebenes Steuersignal aus. Wenn beispielsweise "0" als Ebene-Steuersignal eingegeben wird, werden diejenigen Werte eines Satzes, welcher den kleinsten Z-Wert aufweist, unabhängig von der Reihenfolge ausgegeben, in welcher die vier Sätze von Werfen eingegeben wurden.
Die Z-Wertvergleichsschaltung 1042 führt einen Vergleich zwischen den vier von der Tiefenkompositionsschaltung 104a eingegeben Z-Werten und den vier Z-Werten in der Z-Sortierschaltung 1041 durch, um vier Sätze auszuwählen, welche kleinere Z-Werte aufweisen, und gibt die ausgewählten vier Sätze an die Tiefenkompositionsschaltung 104c aus. Diese Auswahl wird durch Ausgeben des Ebene-Steuersignals an die Z-Sortierschaltung 1041 und durch Erhalten der entsprechenden Sätze von Werten durchgeführt.
Die Taktsteuerschaltung 1043 erzeugt ein Taktsteuersignal in Synchronisation mit dem Synchronsignal (s. 1), welche von dem Synchronsignalgenerator 108 eingeben wurde und gibt das Steuersignal an die Z-Steuerschaltung 1041 und die Z-Wertvergleichsschaltung 1042 aus. Die Taktsteuerschaltung 1043 gibt das Taktsteuersignal ebenfalls an die Bilderzeugungseinheit 103b (s. 1 und 8) aus.
9 zeigt eine interne Struktur der Z-Sortierschaltung 1041, mit der die Tiefenkompositionsschaltung 104b vorgesehen ist. Gemäß 9 weist die Z-Sortierschaltung 1041 ein erstes Z-Wertregister 10411, ein zweites Z-Wertregister 10412, ein drittes Z-Wertregister 10413, eine erste Vergleichschaltung 10414, eine zweite Vergleichsschaltung 10415, eine dritte Vergleichsschaltung 10416, eine Adresserzeugungsschaltung 10417 und einen 2-Anschlussspeicher 10418 auf.
Die ersten bis dritten Z-Wertregister 10411–10413 speichern jeweils einen Eingabe-Z-Wert. Die erste bis dritte Vergleichsschaltung 10414–10416 vergleicht jeweils die in den entsprechenden Z-Wertregistern gespeicherten Z-Werte mit dem von der Bilderzeugungseinheit 103b eingegeben Z-Wert. Die Adresserzeugungsschaltung 10417 erzeugt eine Leseadresse und eine Schreibadresse des 2-Anschlussspeichers 10418 entsprechend der Vergleichsergebnisse der ersten bis dritten Vergleichsschaltung 10414 bis 10416.
Der Z-Wert, der Pixelwert und der Verteilungsgrad werden an die derart strukturierte Z-Sortierschaltung 1041 eingegeben und diese Werte werden in dem Speicher 10418 (56 Bits × 8 Wörter) gespeichert. Zur gleichen Zeit wird die Schreibadresseneingabe von der Adresserzeugungsschaltung 10417 schrittweise erhöht und die vier Sätze von Werten eines Pixels werden in entsprechenden Adressen in der Reihenfolge, in der sie eingegeben wurden, gespeichert.
Die eingegebenen Z-Werte werden ebenfalls in dem Z-Wertregister 10411 in der Z-Sortierschaltung 1041 gespeichert. Das erste bis dritte Z-Wertregister 10411, 10412 und 10413 stellt ein Schieberegister dar. Jedes Mal, wenn der Z-Wert eingegeben wird, d. h. bei jedem Zyklus, wird der gespeicherte Wert von dem ersten zu dem zweiten Register und von dem zweiten zu dem dritten Register verschoben.
Der in dem ersten Register 10411 (der erste Z-Wert) gespeicherte Z-Wert wird in die erste Vergleichsschaltung 10414 eingegeben. Die erste Vergleichsschaltung 10414 empfängt den in dem entsprechenden Zyklus eingegeben Z-Wert als Eingabe und vergleicht diesen Z-Wert mit dem ersten Z-Wert. Die erste Vergleichsschaltung 10414 speichert ein Vergleichsergebnis und gibt das Vergleichsergebnis des entsprechenden Zyklus', ein Vergleichsergebnis des vorherigen Zyklus', ein Vergleichsergebnis des vorletzten Zyklus' als Signal CP1 an die Adresserzeugungsschaltung 10417 aus.
Die zweite Vergleichsschaltung 10415 gibt einen Vergleichswert des eingegebenen Z-Wertes eines entsprechenden Zyklus' und ein in dem zweiten Z-Wertregister 10412 gespeicherten Wert (zweiter gespeicherter Z-Wert) und das Vergleichsergebnis des letzten Zyklus' an die Adresserzeugungsschaltung 10417 als ein Signal CP2 aus. Die dritte Vergleichsschaltung 10416 gibt ein Vergleichsergebnis des eingegeben Z-Wertes des entsprechenden Zyklus' und den in dem dritten Z-Wertregister 10413 gespeicherten Wert an die Adresserzeugungsschaltung 10417 als ein Signal CP3 aus.
Wenn die vier Sätze von Werten in die Adresserzeugungsschaltung 10417 eingegeben werden, ordnet es diese Werte in der aufsteigenden Reihenfolge der Z-Werte gemäß den Signalen CP1 bis CP3, welche von der ersten bis dritten Vergleichsschaltung ausgegeben wurden. Die Adresserzeugungsschaltung 10417 empfängt das ebene Steuersignal von der Z-Wertvergleichsschaltung 1042 (8) als ein Eingabesignal und erzeugt eine Leseadresse gemäß dem ebenen Steuersignal. Der 2-Anschlussspeicher 104188 ist auf der Basis von 8-Wort organisiert. Vier Wörter werden zuerst an den Speicher 10418 und die anderen vier Wörter für ein nachfolgendes Pixel werden darin eingegeben, während die ersten vier Wörter in der Reihenfolge der Ebenen der Z-Werte angeordnet werden. Der 2-Anschlussspeicher 10418 ist mit anderen Worten ein doppelt gepufferter Speicher.
Somit weisen die von der Z-Sortierschaltung 1041 an die Z-Wertvergleichsschaltung 1042 ausgegebenen Z-Werte, Pixelwerte (R, G, B) und Verteilungsgradebenen entsprechend dem ebenen Steuersignal auf, welches von der Z-Wertvergleichsschaltung 1042 ausgegeben wurde.
10 zeigt eine interne Struktur der Z-Wertvergleichsschaltung 1042. Gemäß 10 weist die Z-Wertvergleichsschaltung 1042 einen FIFO-(First-In, First-Out) Speicher 10421, eine Steuerschaltung 10422, einen Komparator 10423 und einen Selektor 10424 auf.
Der FIFO-Speicher 10421 speichert die Z-Werte, die Pixelwerte und die Verteilungsgrade, welche von der Tiefenkompositionsschaltung 104a gemäß 8 eingegeben wurden. Der FIFO-Speicher 10421 ist in der Lage, Daten in der Reihenfolge auszugeben, in welcher sie eingegeben wurden (die Daten werden auf einer First-in, First-Out-Basis verarbeitet). Ein Schreibanschluss des Speichers 10421 ist mit der Tiefenkompositionsschaltung 104a und ein Leseanschluss ist mit dem Komparator 10423 und dem Selektor 10424 verbunden. Der FIFO-Speicher 10421 weist eine Kapazität (2-Wortlänge) zum Speichern von zwei Sätzen von Z-Werten, Pixelwerten und Verteilungsgraden auf.
Die Steuerschaltung 10422 erzeugt das Ebene-Steuersignal entsprechend dem eingegebenen Synchronsignal und steuert die gesamte Z-Wertvergleichsschaltung 1042. Der Komparator 10423 vergleicht den in dem FIFO-Speicher 10421 gespei cherten Z-Wert mit dem von der Z-Sortierschaltung 1041 eingegebenen Wert. Der Selektor 10424 wählt einen dieser beiden Werte unter der Steuerung der Steuerschaltung 10422 aus.
Die Tiefenkompositionsschaltung 104a gibt Z-Werte, Pixelwerte und Verteilungsgrade der Ebenen "0", "1", "2" und "3" jeweils in entsprechenden Zyklen aus. Die Steuerschaltung 10422 gibt ein Signal aus, mit welchem der FIFO-Speicher 10421 zurückgesetzt wird, bevor diese Werte der Ebene "0" eingegeben werden und somit wird der FIFO-Speicher 10421 zurückgesetzt. In einem Zyklus werden die Werte der Ebene "0" in den FIFO-Speicher 10421 geschrieben und in einem nachfolgenden Zyklus werden sie daraus ausgegeben.
Der FIFO-Speicher 10421 gibt die Z-Werte an den Komparator 10423 (Komparatoreingang B) aus. Die Z-Sortierschaltung 1041 gibt die Z-Werte ebenfalls an den Komparator 10423 (Komparatoreingang A) aus. Der Komparator 10423 führt einen Vergleich zwischen dem Z-Wert (A) und dem Z-Wert (B) durch und gibt das Vergleichsergebnis an die Steuerschaltung 10422 aus.
Die Steuerschaltung 10422 erzeugt ein Signal zum Steuern der Auswahl des Selektors 10424 (Auswahlsteuersignal) entsprechend dem Vergleichsergebnis von dem Komparator 10423 und gibt das Selektionssteuersignal an den Selektor 10424 aus. Das Selektionssteuersignal zeigt an, dass das Ausgangssignal der Z-Sortierschaltung auszuwählen ist, wenn das Vergleichsergebnis an die Steuerschaltung 10422 als "A ≤ B" einzugeben ist und zeigt an, dass das Ausgangssignal des FIFO-Speichers 10421 auszuwählen ist, wenn das Ergebnis "A > B" ist.
Das durch die Steuerschaltung 10422 erzeugte Ebene-Steuersignal wird in einem nachfolgenden Zyklus aufgerechnet, wenn das Vergleichsergebnis "A ≤ B" beträgt.
Die Steuerschaltung 10422 gibt ein Lesesteuersignal an den FIFO-Speicher 10421 aus. Das Signal ist "1" in dem entsprechendem Zyklus, wenn das Vergleichsergebnis "A > B" beträgt. Dann wird ein nachfolgender Wert aus dem FIFO-Speicher 10421 in einem nachfolgenden Zyklus gelesen. Ein Schreibsteuersignal an dem FIFO-Speicher 10421 beträgt "1" in dem entsprechenden Zyklus, wenn eine Eingabe von der Tiefenkompositionsschaltung 104a vorhanden ist und Daten darin ge schrieben werden. Daten werden nicht in den FIFO-Speicher 10421 geschrieben, wenn drei oder mehr Daten darin vorhanden sind, welche noch nicht gelesen wurden. Dies erfolgt, da der FIFO-Speicher 10421 eine Kapazität von zwei Datensätzen aufweist. Es sei angemerkt, dass es nicht notwendig ist, drei oder mehr Datensätze in dem FIFO-Speicher 10421 zu speichern, da Daten von vier Ebenen, welche von der Tiefenkompositionsschaltung 104a eingegeben wurden, in aufsteigender Reihenfolge der Z-Werte umgeordnet wurden. Wenn zwei Sätze in dem Speicher 10421 gespeichert wurden, wird entschieden, dass der dritte Datensatz unabhängig der Werte nicht benötigt wird. In diesem Fall ist es daher nicht notwendig, einen Schreibvorgang durchzuführen.
Die 11(a) und 11(b) zeigen Beispiele der Operation der Z-Wertvergleichsschaltung 1042. Die Vergleichswerte des Komparators 10423 sind in diesen Fig. en unterschiedlich.
Der Selektor 10424 in 10 gibt die Z-Werte, die Pixelwerte und die Verteilungsgrade aus, welche zu dem Ausgangssignal der Z-Wertvergleichsschaltung 1042 in 8 und zu dem Ausgangssignal der Tiefenkompositionsschaltung 104b in 1 werden, welche an die Tiefenkompositionsschaltung 104c ausgegeben werden.
Die innere Struktur und Operation der Tiefenkompositionsschaltung 104b sind wie bereits oben beschrieben. Andererseits ist die Tiefenkompositionsschaltung 104a mit der Bilderzeugungseinheit 103a verbunden und eine Schaltung in einer vorherigen Stufe ist nicht vorhanden. Aus diesem Grund wird der größte Z-Wert, welcher als Eingangssignal dargestellt werden kann, an einen Eingabeanschluss der Schaltung 104a von einer vorhergehenden Stufe eingeben. Die Tiefenkompositionsschaltung 104a ist mit der Tiefenkompositionsschaltung 104b mit seiner nachfolgenden Stufe verbunden. Die Tiefenkompositionsschaltung 104c ist mit einer Bildererzeugungseinheit 103c und der Tiefenkompositionsschaltung 104b verbunden. Die Schaltung 104c ist mit der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 und der Pixelmischschaltung 106 in einer nachfolgenden Stufe verbunden. Die internen Strukturen und Operationen der Tiefenkompositionsschaltungen 104a und 104c sind identisch mit denen der Tiefenkompositionsschaltung 104b in 8 mit Ausnahme der Anschlüsse.
Gemäß 1 wird die Beschreibung des Bilderzeugungsgerätes weitergeführt. Die Tiefenkompositionsschaltung 104c gibt ausgewählte Z-Werte und Verteilungsgrade an die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 aus. Die ausgewählten Pixelwerte (R, G, B) werden an die Pixelmischschaltung 106 ausgegeben. Das Synchronsignal passiert die Tiefenkompositionsschaltungen 104a bis 104c und wird an die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 und die Pixeimischschaltung 106 ausgegeben.
Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 berechnet Mischverhältnisse der vier Sätze von Pixelwerten (R, G, B) und gibt diese Verhältnisse an die Pixeimischschaltung 106 aus. Nachfolgend wird eine Beschreibung der detaillierten Struktur und Operation der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 dargelegt.
12 zeigt eine interne Struktur der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105. Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 weist einen Addierer 1051, ein Alpharegister 1052, einen Invertierer 1053, einen Selektor 1054, ein UND-Gatter 1055 und eine Steuerschaltung 1056 auf.
Der Addierer 1051 führt einen Addierprozess durch, um einen addierten Wert der Verteilungsgrade der Eingabeebenen zu erhalten. Das Alpharegister 1052, der Invertierer 1053, der Selektor 1054 und das UND-Gatter 1055 finden ein Mischverhältnis entsprechend des von dem Addierer 1051 erhaltenen Ergebnisses, welches an die Pixelmischschaltung 106 auszugeben ist. Die Steuerschaltung 1056 steuert die gesamte Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105.
Gemäß 1 gibt die Tiefenkompositionsschaltung 104c Verteilungsgrade der Ebenen "0", "1", "2" und "3" jeweils in den entsprechenden Zyklen aus.
Die Steuerschaltung 1056 aus 12 erzeugt ein Signal und gibt dieses aus, mit welchem das Alpharegister 1052 zurückgesetzt wird, bevor der Verteilungsgrad der Ebene "0" eingegeben wird und somit wird der in dem Alpharegister 1052 gespeicherte Wert gelöscht wird. Wenn die Werte der entsprechenden Ebenen eingegeben wurden, werden die Werte in dem Alpharegister 1052 durch den Addierer 1051 integriert, und der daraus resultierende Wert wird temporär in dem Alpharegister 1052 als Alphawert gespeichert.
Der Addierer 1051 gibt einen "Übertrag" an die Steuerschaltung 1056 aus, wenn die Summe der Verteilungsgrade 100% (255, 8 Bit) beträgt. Die Steuerschaltung 1056 steuert den Selektor 1054 und das UND-Gatter 1055 derart, dass die von der Tiefenkompositionsschaltung 104c eingegebenen Grade direkt an die Pixelmischschaltung 106 als Mischverhältnisse ausgegeben werden, bis die Schaltung 1056 den Übertrag von dem Addierer 1051 detektiert hat. Der Selektor 1054 wählt "B" unter der Steuerung der Steuerschaltung 1056 aus. Das von der Steuerschaltung 1056 an das Und-Gatter 1055 ausgegebene Signal besteht aus "1" Bit.
Wenn die Steuerschaltung den Übertrag von dem Addierer 1051 erfasst hat, führt es eine Steuerung derart durch, dass ein Komplement des Alphawertes in dem entsprechenden Zyklus ausgegeben wird. Unter dieser Steuerung wählt der Selektor 1054"A" aus und dadurch wird ein von dem Invertierer 1053 invertierter Alphawert ausgewählt. Somit wird das Komplement des einen ausgegeben. Das von der Steuerschaltung 1056 an das UND-Gatter 1055 ausgegebene Signal wird aus "1" Bit zusammengesetzt. Die Steuerschaltung 1056 führt eine Steuerung derart durch, dass "0" immer in einem Zyklus ausgegeben wird, welcher dem Zyklus folgt, in dem der Übertrag detektiert wurde. Mit anderen Worten, die Steuerschaltung 1056 gibt "0" Bits an das UND-Gatter 1055 aus.
Als Ergebnis der obigen Steuerung wird eine, Schaltung realisiert, welche die Verteilungsgrade der nachfolgenden Ebenen ignoriert, wenn die Summe der Verteilungsgrade 100% (255,8 Bits) beträgt. Bei dieser Steuerung wird die Summe der Mischverhältnisse nicht größer als 100%, selbst wenn irgendeine Kombination von Werten als Verteilungsgrade eingegeben wird. Eine derartige Steuerung kann verhindern, dass die Pixelwerte (R, G, B), welche durch die Pixelmischhaltung 106 gemischt wurden, überlaufen.
Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 gemäß 1 gibt das Mischverhältnis an die Pixelmischschaltung 106 aus. Die Tiefenkompositionsschaltung 104c gibt die Pixelwerte an die Pixelmischschaltung 106 aus. Die Pixelmischschaltung 106 mischt die eingegebenen Pixelwerte (R, G, B) gemäß den Mischverhältnissen von der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105, um die Pixelwerte (R, G, B) der darzustellenden Pixel zu erzeugen.
Eine Beschreibung einer detaillierten Struktur und eine Operation der Pixelmischschaltung 106 wird im Nachfolgenden gegeben. 13 zeigt eine interne Struktur der Pixelmischschaltung 106. Das Pixelmischverhältnis 106 weist erste bis dritte Multiplizierer 1061r, 1061g und 1061b, erste bis dritte Addierer 1062r, 1062g und 1062b, erste bis dritte Integrationsregister 1063r, 1063g und 1063b, erste bis dritte Ausgaberegister 1064r, 1064g und 1064b und eine Steuerschaltung 1065 auf.
Die ersten bis dritten Multiplizierer 1061r, 1061g und 1061b multiplizieren das Mischungsverhältnis mit den Eingabewerten (R, G, B). Die ersten bis dritten Addierer 1062r, 1062g und 1062b integrieren die Pixelwerte (R, G, B) für alle Ebenen. Die ersten bis dritten Integrationsregister 1063r, 1063g und 1063b speichern Integrationsergebnisse. Die ersten bis dritten Ausgaberegister 1064x, 1064g und 1064b geben die in den entsprechenden Registern 1063r, 1063g und 1063b jeweils gespeicherten Ergebnisse aus. Die Steuerschaltung 1065 steuert die Pixelmischschaltung 106.
Die Pixelmischschaltung 106 empfängt Pixelwerte (R, G, B) der Ebenen "0", "1", "2" und "3" als Eingabesignale von der Tiefenkompositionsschaltung 104c jeweils in den entsprechenden Zyklen. Die Steuerschaltung 1065 in 13 erzeugt ein Steuersignal und gibt dieses aus, mit welchem die ersten bis dritten Integrationsregister 1063r, 1063g und 1063b zurückgesetzt werden und somit werden die in den entsprechenden Registern gespeicherten Werte zurückgesetzt. Wenn ein Wert für jede Ebene eingeben wurde, werden die in dem ersten bis dritten Register 1063r, 1063g und 1063b gespeicherten Werte jeweils zu den Werten addiert, welche sich aus der Multiplizierung der Eingabepixelwerte (R, G, B) mit dem Mischverhältnis ergeben haben. Wenn die Pixelwerte der Ebene "3" eingegeben werden, werden bei der Beendigung der Verarbeitung Werte in den Registern 1063r, 1063g und 1063b gespeichert, welche aus der Mischung der Pixelwerte (R, G, B) aller Ebenen entsprechend der Mischverhältnisse resultieren.
Die Steuerschaltung 1065 gibt ein Ladesignal an die ersten bis dritten Ausgaberegister 1064x, 1064g und 1064b derart aus, dass sich darin befindliche Werte in einem Zyklus aktualisiert werden, in dem die Pixelwerte der Ebene "3" eingegeben wurden. Die an die Bildanzeigeeinrichtung 7 ausgegebenen Pixelwerte (R, G, B) entsprechen Werten der jeweiligen Ebenen, welche entsprechend den Mischver hältnissen gemischt wurden. Die an die . Bildanzeigeeinrichtung 107 in 1 ausgegebenen Pixelwerte (R, G, B) werden in der Pixelmischschaltung 106 einmal in vier Zyklen aktualisiert, was der Anzeigezeit entspricht, während der ein Pixel auf der Anzeigeeinrichtung 107 angezeigt wird.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel weist das Bilderzeugungsgerät Formdaten-Unterteilmittel 101, Formdatenpuffer 102a–102c, Bilderzeugungseinheiten 103a-103c, die Tiefenkompositionsschaltung 104a–104c, die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105, die Pixelmischschaltung 106, die Bildanzeigeeinrichtung 107 und den Synchronsignalgenerator 108 auf, wobei lediglich das undurchlässige Polygon einem Verfahren zur Bildkantenglättung (Anti-aliasing) unterzogen wird, das durchsichtige Polygon nicht dem Verfahren zur Bildkantenglättung unterzogen wird, der Verteilungsgrad aus dem Transparenzgrad für das durchsichtige Polygon berechnet wird und der Verteilungsgrad aus dem Bereich des Polygons in dem Pixel für das undurchlässige Polygon berechnet wird. Somit wird das Verfahren zur Bildkantenglättung durchgeführt und das durchsichtige Objekt wird dargestellt, während eine Erhöhung der Kapazität der Pufferspeicher vermieden wird.
Genauer gesagt werden Z-Werfe, Pixelwerte (R, G, B,) und Verteilungsgrade für jedes Pixel in jedem Polygon gefunden. Für durchlässige Polygone wird der Verteilungsgrad aus dem Transparenzgrad berechnet, während für undurchlässige Polygone der Verteilungsgrad aus dem Bereich des Polygons in dem Pixel berechnet wird. Somit wird der Verteilungsgrad für das Polygon, welches einen Transparenzgrad aufweist, bei der Darstellung des durchlässigen Objektes verwendet und der Verteilungsgrad für das Polygon, welches keinen Transparenzgrad aufweist, wird bei dem Verfahren zur Bildkantenglättung verwendet. Somit wird im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem jedes Pixel in 16 Subpixel (16 Speicher pro Pixel) unterteilt wird, die Kapazität auf 1/16 reduziert, da jedes Pixel einen Speicher benötigt, um das Polygon zu verarbeiten, welches keinen Transparenzgrad aufweist. Wenn das durchlässige Polygon zusätzlich nicht dem Verfahren zur Bildkantenglättung unterzogen wird, wird die Luminanz an den Grenzen des durchlässigen Polygons nicht signifikant verändert. Somit tritt die in 18(a) gezeigte Unnatürlichkeit nicht auf. Als Ergebnis ist es somit möglich, das Bilderzeugungsgerät zu realisieren, welches in der Lage ist, ein Verfahren zur Bildkantenglättung durchzuführen und das durchlässige Objekt darzustellen, während eine Erhöhung der Rahmenpuffer und der Z-Puffer unterdrückt wird.
Die Formdaten-Unterteilmittel 101 unterteilen ferner die Formdaten und die Bilderzeugungseinheiten 103a–103c und die Tiefenkompositionsschaltungen 104a–104c verarbeiten jeweils die unterteilten Formdaten. Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 106 berechnet das Mischverhältnis des Pixelwertes (R, G, B) in jedem Rahmenpuffer aus dem Verteilungsgrad und die Pixelmischschaltung 107 mischt den Pixelwert (R, G, B) in jedem Rahmenpuffer, um den Pixelwert (R, G, B) des auszugebenen Bildes zu erzeugen. Daher wird die Verarbeitung zum Finden der Z-Werte, der Pixelwerte (R, G, B) und der Verteilungsgrade für alle Pixel parallel für jedes Polygon durchgeführt. Somit werden die Tiefenkompositionsschaltungen zur Komposition der Pixelwerte und der Verteilungsgrade entsprechend der Z-Werte vorgesehen, wodurch die Komposition der Ergebnisse aus der parallelen Verarbeitung erreicht wird. Somit wird eine effiziente Hochgeschwindigkeitsverarbeitung realisiert.
[2. Ausführungsbeispiel]
Ein Bilderzeugungsgerät gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel führt den Betrieb, wie bei dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, durch und ist zur Verarbeitung eines Zwischenzeilenbildes (interlaced image) geeignet.
Eine "Verschachtelung" (Inter-Lacing) wird zur Einteilung der Zeit (eine Rahmenzeit) verwendet, bei der alle Anzeigepixel einmal in ein geradezahliges Feld (erste Hälfte) und ein ungeradezahliges Feld (zweite Hälfte) gerastert werden. In dem geradezahligen Feld werden 510 Rasterlinien in der Reihenfolge von 0, 2, 4, ..., 2n (n: positive, ganze Zahl) der y-Koordinaten der Schirmkoordinaten gerastert, während in dem ungeradezahligen Feld 511 Rasterzeilen in der Reihenfolge von 1, 3, 5, ..., 2n + 1 (n: positive, ganze Zahl) der y-Koordinaten abgetastet werden.
Bei der Verschachtelung (Inter-Lacing) werden Rasterzeilen von oben nach unten in einer Zeit abgetastet, welche halb so lang wie eine Rahmenzeit ist, und ein entsprechender Vorteil ist somit ein schnelles Ansprechverhalten bei einer Hochgeschwindigkeitsbewegung. Im Allgemeinen wird eine Bildqualität jedoch mit halber Auslösung in einer Y-Richtung verschlechtert. Somit ist dies für den Fall geeignet, wo eine Auflösung in einer Y-Richtung für ein sich langsam bewegendes Bild oder ein Standbild gewährleistet ist. Wenn eine Ortsfrequenz bei der Verschachtelung (Inter-Lacing) hoch in der Y-Richtung eines Bildes ist, tritt "Flimmern" (Flicker), manchmal selbst bei einem Standbild, auf. Da die Ortsfrequenz (spatial frequenzy) eines natürlichen durch eine TV-Übertragung oder dergleichen angezeigten Bildes gering ist, spielt das "Flimmern" keine Rolle. Bei einem Computergrafikbild ist die Ortsfrequenz an der Grenze zwischen Objekten hoch und das "Flimmern" ist einzigartig für die Verschachtelungen. Es ist notwendig, einen Filterprozess in der Y-Richtung durchzuführen, um das "Flimmern" zu unterdrücken. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird der Filterprozess unter Verwendung eines zu verarbeitenden Pixels und eines dazu benachbarten Pixels in der Y-Richtung durchgeführt, wenn ein Verteilungsgrad berechnet wird.
Das Bilderzeugungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel ist im Wesentlichen identisch mit dem in 1 gezeigten und die internen Strukturen der Bilderzeugungseinheiten 103a–103c gemäß 1 sind identisch mit den in 2 gezeigten. Kurz gesagt, die Operation der Bilddaten-Berechnungsschaltung 1034 in 2 ist unterschiedlich zu der im ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4.
14 zeigt eine schematische Ansicht zur Erläuterung der durch die Bilddaten-Berechnungsschaltung 1034 gemäß 2 durchgeführten Verarbeitung. Nachfolgend wird eine Beschreibung der Verarbeitung der Bilddaten-Berechnungsschaltung 1034 gemäß 14 dargelegt.
Gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Pixel in 16 Subpixel unterteilt und ein unmittelbar unter dem Pixel positioniertes Pixel (ein Pixel dessen y-Koordinate um 1 größer ist als die des vorhergehenden Pixels) wird in 16 Subpixel unterteilt, so dass 32 Subpixel insgesamt erhalten werden, von denen 8 Pixel abgetastet werden.
Die abgetasteten Subpixel werden in einen Verteilungsgrad unter Bezugnahme auf eine Nachschlagetabelle gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel umgewandelt. Die hierin gezeigte Nachschlagetabelle weist eine Eingabe von 8 Bit auf, in welche die Nachschlagetabelle gemäß 5(a) erweitert wurde. Um genau zu sein, stellen die Grade in der Nachschlagetabelle „0", „32", „64", „96", „128", „160", „192", „225" gemäß der Anzahl der Bits „1" in der binären Notation dar, wenn die Nummer "0", „1", „2", „3", „4", „5", „6", „7" oder „8" ist. Eine Erweiterung der Nachschlagetabelle von 5(b) wird verwendet, wenn ein Z-Wert oder ein Pixelwert (R, G, B) aus den Werten der Subpixel ausgewählt wird.
Als Ergebnis dieser Verarbeitung werden Pixel auf den y-Koordinaten „0" und „1" verwendet, um eine Abtastzeile auf einer y-Koordinate „0" anzuzeigen und Pixel auf einer y-Koordinate „1" und „2" werden dazu verwendet, eine Abtastzeile auf einer y-Koordinate „0" darzustellen. Dies unterdrückt die Ortsfrequenz (spatial frequenzy) in der Y-Richtung und reduziert das der Zeilensprunganzeigeeinrichtung eigene Flimmern.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, bei dem die Bilddaten-Berechnungsschaltung unterschiedlich zu der des ersten Ausführungsbeispieles ist, werden Subpixel in vorbestimmten Positionen unter der Verwendung zweier in der Y-Richtung benachbarter Pixel als eine Einheit ausgewählt und Subpixel in einem der Pixel werden für alle Pixel abgetastet. Somit wird die Ortfrequenz (spatial frequency) in der Y-Richtung unterdrückt, um das der Zeilensprunganzeigeeinrichtung eigene Flimmern zu reduzieren.
Wenn in diesem zweiten Ausführungsbeispiel die Pixel in 16 Pixel (4 × 4 Pixel) unterteilt werden, können die Pixel in 36 Subpixel (6 × 6 Pixel) unterteilt werden. In diesem Fall ist die Anzahl der abzutastenden Subpixel „6" oder „12" (Verschachtelung Inter-Lacing). In diesem Fall sei ebenfalls daran erinnert, dass die Abtastpunkte nicht in einer Spalte oder einer Reihe ausgerichtet sind.
Während in den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen die zwischen den Tiefenkompositionsschaltungen zu transferierenden vier Sätze von Werten vier Ebenen (0-3) aufweisen, an denen Z-Werte in aufsteigender Reihenfolge umgeordnet wurden, ist die Anzahl der Ebenen nicht darauf beschränkt. Im Allgemeinen kann durch Erhöhung der Anzahl der Ebenen ein verstecktes Oberflächenverfahren flexibel durchgeführt werden, wodurch die Bildqualität verbessert wird. Andererseits werden dadurch die benötigten Speicher erhöht, was zu einer Kostensteigerung führt. Es ist somit wünschenswert, die Anzahl der Ebenen in Hinblick auf die gewünschte Bildqualität und Kosten einzustellen.
Ferner sind die Bilderzeugungsgeräte gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel als zweckbestimmte Geräte unter Verwendung von zweckbestimmten Schaltungen beschrieben. Es ist jedoch möglich, die Bilderzeugungsgeräte gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel durch Aufzeichnung eines Bilderzeugungsprogramms zur Ausführung der Verarbeitung dieser Ausführungsbeispiele auf einem Programmaufzeichnungsmedium und durch Ausführung des Programms unter Verwendung eines Mehrzweckcomputersystems oder dergleichen zu implementieren. Als Programmaufzeichnungsmedium sind die in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel beschriebenen Medien möglich.
Die gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel in 1 und 2 gezeigten Bilderzeugungsgeräte werden wie folgt implementiert: Die Formdaten-Unterteilmittel, die Bilderzeugungseinheit, die Tiefenkompositionsschaltung, die Mischverhältnisberechnungseinheit und die Pixelmischschaltung werden durch Ausführen des Bilderzeugungsprogramms unter der Steuerung einer CPU oder einer DSP ausgeführt. Der Synchronsignalgenerator wird durch einen Taktgenerator und einen Taktsynchronisierer implementiert. Die Formdatenpuffer, die Puffer in der Bilderzeugungseinheit und der 2-Anschlussspeicher in der Tiefenkompositionsschaltung werden durch die Hauptspeicher oder Hilfsspeicher implementiert. Die Bildanzeigeeinheit wird durch einen Monitor oder eine Anzeigevorrichtung implementiert. Das erzeugte Bild kann ferner in einem Speicher oder dergleichen anstatt in einer Darstellung auf einem Monitor oder dergleichen gespeichert werden und in diesem Fall kann das Computersystem als eine Editionseinheit verwendet werden. Das erzeugte Bild kann andererseits durch ein Netzwerksystem oder dergleichen zur Anzeige oder Edition in einem Netzwerkcomputer oder dergleichen übertragen werden.
[3. Ausführungsbeispiel]
Ein Bildkompositionsgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung handhabt Fotobilddaten ebenso wie die zur CG-Erzeugung verwendeten Formdaten, wenn ein Fotobild und eine CG-Bild zusammengesetzt werden.
15 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Struktur des Bildkompositionsgerätes gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel. Das Bildkompositionsgerät weist eine Bilderzeugungseinheit 1501, eine Fotobild-Verarbeitungseinheit 1502, eine Tiefensortiereinheit 1503, eine Mischverhältnis-Berechnungseinheit 1504, eine Bildkompositionseinheit 1505 und eine Bildanzeigeeinheit 1506 auf. Wie die Bilder zeugungsgeräte gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, behandelt das Bildkompositionsgerät ein darzustellendes Objekt als ein Polygon und verwendet die als dreidimensionale Koordinaten beschriebenen Formdaten. Die Formdaten beinhalten Informationen, welche den Transparenzgrad jedes Polygons anzeigen. In diesem dritten Ausführungsbeispiel kann der Transparenzgrad irgendeinen Wert zwischen 0 und 1 aufweisen. Das Polygon ist undurchsichtig, wenn der Wert 1 beträgt und es ist durchsichtig, wenn der Wert 0 beträgt. Wenn der Transparenzgrad einen Wert zwischen 0 und 1 aufweist, ist das Polygon durchlässig gemäß dem Transparenzgrad.
Die Bilderzeugungseinheit 1501 verarbeitet die eingegebenen Formdaten aufeinanderfolgend und erzeugt einen Pixelwert (R, G, B) und einen Tiefenwert (Z) für jedes Pixel entsprechend dem Ansichtspunkt. Die Bilderzeugungseinheit 1501 erzeugt den Verteilungsgrad gemäß einem Verfahren zur Bildkantenglättung oder des Durchlässigkeitsverfahrens, wie im Nachfolgenden beschrieben wird.
Die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1502 empfängt ein Fotobild und führt eine oben beschriebene Verarbeitung durch, um ein Chromakey-Signal (Einblendsignal) und Fotobildinformationen zu erzeugen, welche Pixelwerte und Z-Werte aufweisen. Die Tiefensortiereinheit 1503 sortiert (führt eine Umordnung durch) die Z-Werte von der Bilderzeugungseinheit 1501 und die Z-Werte des Fotobildes, wobei diese Sortierung von dem kleinsten Z-Wert zu dem größten Z-Wert erfolgt. Die Mischverhältnis-Berechnungseinheit 1504 führt eine Addition des eingegebenen Verteilungsgrades durch und erzeugt ein Mischverhältnis. Die Bildkompositionseinheit 1505 führt eine Berechnung der Pixelwerte des CG-Bildes und des Fotobildes durch, um Pixelwerte der anzuzeigenden Pixel gemäß dem durch die Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 erzeugten Mischverhältnis zu erzeugen. Die Bildanzeigeeinheit 1506 zeigt das Bild unter Verwendung der durch die Bildkompositionseinheit 1505 erzeugten Pixelwerte dar.
Eine Beschreibung der Operation des so konstruierten Bildkompositionsgerätes vom Eingeben der Formdaten und des Fotobildes bis zur Darstellung des zusammengesetzten Bildes wird dargelegt.
Beim Empfangen der Formdaten unterwirft die Bilderzeugungseinheit 1501 Polygondaten (Daten jedes Polygons) der Formdaten einer geometrischen Transforma tion, um Polygondaten zu erzeugen, welche in ein Schirmkoordinatensystem transformiert worden sind. Gemäß dem Transparenzgrad der zu verarbeitenden Polygondaten entscheidet die Bilderzeugungseinheit 1501, ob das Polygon einem Verfahren zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) oder dem Durchlässigkeitsverfahren unterzogen wird. Wenn der Transparenzgrad des zu verarbeitenden Polygons (nachfolgend „Zielpolygon") 1 (undurchlässig) beträgt, führt die Bilderzeugungseinheit 1501 ein Verfahren zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) durch. Wenn es weniger als 1 beträgt, führt die Einheit 1501 das Durchlässigkeitsverfahren durch.
Beim Durchführen des Verfahrens zur Bildkantenglättung unterteilt die Bilderzeugungseinheit 1501 ein Pixel auf den Schirm in 4 × 4 Subpixel und überprüft, ob jedes der Subpixel innerhalb des Zielpolygons positioniert ist oder nicht, wodurch ein Verteilungsgrad erzeugt wird, welcher das Verhältnis des Polygons zu jedem Pixel darstellt. Wie in dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß 4 kann die Bilderzeugungseinheit 1501 den Verteilungsgrad durch Abtasten einiger der 16 Subpixel erhalten, in welche ein Pixel unterteilt ist.
Wenn die Bilderzeugungseinheit 1501 andererseits das Durchlässigkeitsverfahren durchführt, wird die oben beschriebene Unterteilung eines Pixels in Subpixel und eine Extrahierung der in dem Zielpolygon positionierten Subpixel nicht ausgeführt und der Transparenzgrad des Zielpolygons wird als der Verteilungsgrad verwendet. Wenn der Transparenzgrad eines Polygons 0 (transparent) beträgt, ist der Verteilungsgrad dieses Polygons ebenfalls 0 und dieses Polygon wird somit tatsächlich von den darzustellenden Objekten ausgenommen.
In beiden Fällen wird das Zielpolygon der nachfolgenden Verarbeitung solange unterzogen, wie sein Verteilungsgrad nicht 0 ist. Die Bilderzeugungseinheit 1501 vergleicht den aus dem Z-Puffer ausgelesenen Z-Wert mit dem Z-Wert des Zielpolygons und die Einheit 1501 schreibt den Z-Wert des Zielpolygons in den Puffer, wenn der Z-Wert des Zielpolygons kleiner ist als der Z-Wert aus dem Z-Puffer. Die Einheit 1501 schreibt die Pixelwerte (R, G, B) des Zielpolygons in den Rahmenpuffer und schreibt den Verteilungsgrad des Zielpolygons in den Verteilungsgradpuffer. Die Bilderzeugungseinheit 1501 speichert somit die Daten von 4 Polygonen der Polygone mit dem kleinsten Z-Wert.
Währenddessen empfängt die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1502 das Fotobild und erzeugt ein Chromakey-Signal und Pixelwerte. Danach gibt die Einheit 1502 das Chromakey-Signal als den Verteilungsgrad des Fotobildes an die Tiefensortiereinheit 1503 aus. Die Einheit 1502 gibt ferner die Pixelwerte an die Bildkompositionseinheit 1505 aus.
Die Tiefensortiereinheit 1503 empfängt die Z-Werte der Polygondaten von der Bilderzeugungseinheit 1501 und empfängt einen Z-Wert, welcher vorher als der Tiefenwert des Fotobildes eingestellt wurde. Dann sortiert die Tiefensortiereinheit 1503 die vier Z-Werte von der Bilderzeugungseinheit 1501 und setzt den Z-Wert, wobei die Sortierung von dem kleinsten (seichtesten) Z-Wert zu dem größten (tiefsten) Z-Wert erfolgt. Die Tiefensortiereinheit 1503 empfängt ferner die Verteilungsgrade der vier Polygondaten von der Bilderzeugungseinheit 1501 und den Verteilungsgrad des Fotobildes und gibt diese fünf Verteilungsgrade an die Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 in der Reihenfolge der oben beschriebenen Sortierung der Z-Werte aus.
Somit werden fünf Verteilungsgrade, welche gemäß der Reihenfolge der Z-Werte sortiert wurden, an die Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 ausgegeben. Diese Grade werden in der Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 nachfolgend addiert, um Mischverhältnisse zu erzeugen. Während der aufeinanderfolgenden Addition wird der Verteilungsgrad als ein Mischverhältnis angenommen, solange die Summe nicht 1 überschreitet. Wenn die Summe 1 überschreitet, wird das Kompliment von eins der Summe als ein Mischverhältnis genommen und das Mischverhältnis wird somit als 0 ohne Ausführung der Berechnung angenommen. Somit wird verhindert, dass das Mischverhältnis 1 überschreitet. Die Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 gibt die derart erzeugten fünf Mischverhältnisse an die Bildkompositionseinheit 1505 aus.
In der Bildkompositionseinheit 1505 werden die von der Bilderzeugungseinheit 1505 und der Bilddatenverarbeitungseinheit 1502 zugeführten Pixelwerte einer Integration unter Verwendung der durch das Mischverhältnisberechnungsmittel 1505 zugeführten fünf Mischverhältnissen unterzogen. Somit erzeugt die Bildkompositionseinheit 1505 ein zusammengesetztes Bild, in dem vier Ebenen des CG-Bildes und eine Ebene des Fotobildes zusammengesetzt werden. Das so erzeugte zusammenge setzte Bild wird von der Bildkompositionseinheit 1505 an die Bildanzeigeeinheit 1506 ausgegeben und in der Bildanzeigeeinheit 1506 angezeigt.
Wie vorstehend gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben, weist das Bildkompositionsgerät die Bilderzeugungseinheit 1501, die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1502, die Tiefensorfiereinheit 1503, die Mischverhältnis-Berechnungseinheit 1504, die Bildkompositionseinheit 1505 und die Bildanzeigeeinheit 1506 auf. Die Tiefensortiereinheit 1503, die Mischverhältnisberechnungseinheit 1504 und die Tiefenkompositionseinheit 1505 verarbeiten vier Ebenen eines CG-Bildes und eine Ebene eines Fotobildes. Somit kann ein Fotobild und ein CG-Bild einschließlich eines durchlässigen Objektes und eines undurchlässigen Objektes derart zusammengesetzt werden, dass das Fotobild zwischen diesen Objekten des CG-Bildes eingefügt wird, wobei ein hochqualitatives Bild selbst dann erhalten wird, wenn ein Fotobild hinter dem Objekt eingefügt wird, welches einem Verfahren zur Bildkantenglättung unterzogen wird. Das Bildkompositionsgerät gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel kann ferner durch Erweiterung des Bildkompositionsgerätes gemäß dem Stand der Technik implementiert werden, welches vier Ebenen von , Signalen verarbeitet, wenn CG erzeugt werden, so dass es fünf Ebenen von Signalen verarbeiten kann. Somit können die oben angeführten Effekte erhalten werden, ohne eine signifikante Erhöhung der Kosten des Gerätes zu erhalten.
[4. Ausführungsbeispiel]
Das Bildkompositionsgerät gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erzeugt ein Bild auf ähnliche Weise, wie es schon für das Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, und setzt das erzeugte CG-Bild mit einem Fotobild auf ähnliche Weise, wie schon für das Bildkompositionsgerät gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel beschrieben, zusammen.
16 zeigt ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung der Struktur des Bildkompositionsgerätes gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel. Das Bildkompositionsgerät weist Formdaten-Unterteilmittel 1601, Formdatenpuffer 1602a–1602c, Bilderzeugungseinheiten 1603a–1603c, Tiefenkompositionseinheiten 1604a–1604c, eine Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605, eine Pixelmischschaltung 1606, eine Bildanzeigeeinheit 1607, einen Synchronsignalgenerator 1608 und eine Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 auf.
Die Formdaten-Unterteilmittel 1601, die Formdatenpuffer 1602a–1602c, die Bilderzeugungseinheiten 1603a–1603c, die Tiefenkompositionsschaltungen 1604a–1604c, die Bildanzeigeeinheit 1607 und der Synchronsignalgenerator 1608 entsprechen denen des ersten Ausführungsbeispiels (101, 102a–102c, 103a–103c, 104a–104c, 107 und 108) und die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 ist identisch mit der des dritten Ausführungsbeispiels (1502). Die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 dieses vierten Ausführungsbeispiels gibt das erzeugte Chromakey-Signal als ein Verteilungsgrad des Fotobildes an die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605 aus und gibt die erzeugten Pixelwerte des Fotobildes an die Pixelmischschaltung 1606 aus.
Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605 erzeugt die Mischverhältnisse auf ähnliche Weise wie die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 105 des ersten Ausführungsbeispiels. Die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605 dieses vierten Ausführungsbeispiels ist jedoch unterschiedlich zu der Schaltung 105 des ersten Ausführungsbeispiels, indem es nicht lediglich die Verteilungsgrade und die Tiefenwerte von vier Ebenen von CG, sondern ebenfalls den Verteilungsgrad einer Ebene von der Fotobild-Verarbeitungseinheit und des als Tiefenwert des Fotobildes eingestellten Z-Wertes empfängt und diese Werte zur Kalkulation verwendet.
Die Pixelmischschaltung 1606 erzeugt ein auszugebendes Bild auf der Basis der durch die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605 auf ähnliche Weise wie für die Pixelmischschaltung 106 des ersten Ausführungsbeispiels erzeugten Mischverhältnisses. Bei der Erzeugung des Bildes führt die Pixelmischschaltung 1606 eine Mischung unter der Verwendung der Pixelwerte für eine Ebene des durch die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 zugeführten Fotobildes sowie der Pixelwerte für vier Ebenen von CG durch, welche von der Tiefenkompositionsschaltung 1604c zugeführt werden, um Pixelwerte des auszugebenden Bildes zu erzeugen.
Die Operation des Bildkompositionsgerätes gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist identisch mit der Operation des Bilderzeugungsgerätes gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel mit Ausnahme der Operation der Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609, der Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605 und der Pixelmischschaltung 1606.
Wie oben beschrieben, weist das Bildkompositionsgerät gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Formdaten-Unterteilmittel 1601, die Formdatenpuffer 1602a- 1602c, die Bilderzeugungseinheiten 1603a–1603c, die Tiefenkompositionsschaltungen 1604a–1604c, die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung 1605, die Pixelmischschaltung 1606, die Bildanzeigeeinheit 1607, den Synchronsignalgenerator 1608 und die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 auf. Somit führt dieses Gerät eine CG-Bilderzeugung einschließlich des Verfahrens zur Bildkantenglättung (anti-aliasing) und des Durchlässigkeitsverfahrens wie das Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel durch und führt eine Bildkomposition von vier Ebenen des CG-Bildes und einer Ebene des Fotobildes durch. Somit kann das Bildkompositionsgerät ein hochqualitatives CG-Bild erzeugen, während die als Puffer benötigte Anzahl der Speicher gering gehalten wird und die Qualität des zusammengesetzten Bildes aus dem CG-Bild und dem Fotobild kann durch Erweiterung des Bilderzeugungsgerätes des ersten Ausführungsbeispiels erweitert werden.
Während in diesem Ausführungsbeispiel die Fotobild-Verarbeitungseinheit 1609 zu dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel hinzugefügt wird, kann es ebenfalls dem Bilderzeugungsgerät gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel hinzugefügt werden und in diesem Fall ist das resultierende Gerät zur Verschachtelung (Inter-Lacing) geeignet.
Während in dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel die Anzahl der Ebenen bei der CG-Erzeugung vier beträgt wie in dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, ist die Anzahl der Ebenen nicht darauf beschränkt und die Bildqualität kann durch Erhöhung der Anzahl der Ebenen innerhalb der erlaubten Kosten erhöht werden.
Die Bildkompositionsgeräte gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel sind als zweckbestimmte Geräte unter der Verwendung von zweckbestimmten Schaltungen, wie die Bilderzeugungsgeräte gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel, beschrieben. Es ist jedoch möglich, die Bildkompositionsgeräte gemäß dem dritten und vierten Ausführungsbeispiel durch Aufzeichnung von Bildkompositionsprogrammen zur Ausführung der Verarbeitung dieser Ausführungsbeispiele auf einem Programmaufzeichnungsmedium zu implementieren und durch Ausfüh rung der Programme unter Verwendung eines vielseitigen Computersystems oder dergleichen auszuführen. Als Programmaufzeichnungsmedium können diejenigen Medien verwendet werden, welche für das erste und zweite Ausführungsbeispiel beschrieben wurden.
Die Bildkompositionsgeräte gemäß den letzten beiden in den 15 und 16 gezeigten Ausführungsbeispielen werden wie folgt implementiert: Die Bilderzeugungseinheit, die Fotobildverarbeitungseinheit, die Tiefensortiereinheit, die Mischverhältnisberechnungseinheit und die Bildkompositionseinheit (drittes Ausführungsbeispiel) sowie die Formdatenunterteilmittel, die Bilderzeugungseinheit, die Tiefenkompositionsschaltung, die Mischverhältnis-Berechnungsschaltung und die Pixelmischschaltung (viertes Ausführungsbeispiel) werden durch Ausführen des Bildkompositionsprogramms unter der Steuerung einer CPU oder einer DSP ausgeführt. Der Synchronsignalgenerator wird durch einen Taktgenerator und einen Taktsynchronisierer implementiert. Die Formdatenpuffer, die Puffer in der Bilderzeugungseinheit und die 2-Anschlussspeicher in der Tiefenkompositionsschaltung werden durch einen Hauptspeicher oder einen Hilfsspeicher implementiert. Die Bildanzeigeeinheit wird durch einen Monitor oder eine Anzeigeeinrichtung implementiert. Das erzeugte Bild kann ferner in einem Speicher oder dergleichen gespeichert, anstatt auf einem Monitor oder dergleichen angezeigt zu werden und das Computersystem kann als eine Editionseinheit verwendet werden. Das erzeugte Bild kann ebenfalls durch ein Netzwerksystem oder dergleichen zur Anzeige oder Edition in einem Netzwerkcomputer oder dergleichen übermittelt werden.

Claims

Bilderzeugungsgerät zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten repräsentiert werden, mit: Bilddaten-Berechnungsmitteln zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden, und von Verteilungsgraden von den Polygonen auf entsprechende Pixel aus den Formdaten; temporären Speichermitteln zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche durch die Bilddaten-Berechnungsmittelerzeugt wurden; und Bildkompositionsmittel zum Erzeugen eines anzuzeigenden Bildes aus den in dem temporären Speichermittel temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und den in den temporären Speichermitteln gespeicherten Tiefenwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Gerät ferner ein Polygonidentifikationsmittel aufweist, wobei das Polygonidentifikationsmittel ein Identifikationsergebnis für jedes Polygon erzeugt, wobei das Identifikationsergebnis einen Hinweis enthält, ob die Polygone undurchsichtig sind oder nicht, ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht, und jeder durch die Bilddaten-Berechnungsmittel erzeugte Verteilungsgrad eine Funktion des entsprechenden Identifikationsergebnisses darstellt, welches durch das Polygonidentifikationsmittel erzeugt wurde.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das temporäre Speichermittel eine Vielzahl von Tiefenwerten speichert, wobei das Bilderzeugungsgerät ferner Tiefenkompositionsmittel zum Durchführen eines Vergleichs zwischen dem größten Tiefenwert der Vielzahl von Tiefenwerten und dem Tiefenwert des zu verarbeitenden Polygons und zum Entscheiden entsprechend der Vergleichsergebnisse, ob das zu verarbeitende Polygon darzustellen ist oder nicht, aufweist.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das temporäre Speichermittel eine Vielzahl von Bereichen aufweist, wobei das Bilderzeugungsgerät ferner Puffersteuermittel zum Steuern der Eingabe/Ausgabe von Daten von/an der Vielzahl von Bereichen in dem temporären Speichermittel aufweist.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilddaten-Berechnungsmittel ein Anzeigepixel als eine Einheit von Formdaten in (MXM) Sub-Pixeln (M ≥ 2 M: positive ganze Zahl) aufteilt, M Sub-Pixel von den (MXM) Sub-Pixels abtastet und entscheidet, ob sich die abzutastenden Sub-Pixel in dem zu verarbeitenden Polygon befinden oder nicht, um den Verteilungsgrad zu erzeugen.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilddaten-Berechnungsmittel die abzutastenden M Sub-Pixel derart auswählt, dass sie nicht in derselben Zeile und Reihe in einem Pixel vorhanden sind.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass Bilddaten-Berechnungsmittel Sub-Pixel in spezifischen Positionen in allen Polygonen unabhängig davon abtastet, ob die Polygone undurchsichtig sind oder nicht.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 2, ferner gekennzeichnet durch Formdaten-Einteilungsmittel zum Einteilen der Formdaten in eine Vielzahl von Polygongruppen und zum Ausgeben entsprechender Polygongruppen als partielle Formdaten; und wobei L Stück der Polygonidentifikationsmittel, L Stück der Bilddaten-Berechnungsmittel und L Stück der Tiefenkompositionsmittel bereitgestellt sind, wobei L eine positive ganze Zahl ist, und wobei die L Stücke der Tiefenkompositionsmittel reihenweise verbunden sind und die Tiefenkompositionsmittel sequentiell Ausgabesignale von Tiefenkompositionsmittel einer vorhergehenden Stufe an Tiefenkompositionsmittel einer nachfolgenden Stufe übermitteln.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die L Stück der Tiefenkompositionsmittel jeweils die an die Tiefenkompositionsmittel in der nachfolgenden Stufe zu übermittelnden Ausgangssignale in aufsteigender Reihenfolge der Tiefenwerte anordnet.
Bilderzeugungsverfahren zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten repräsentiert werden, mit: einem Bilddaten-Berechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinheiten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden, und von Verteilungsgraden von den Polygonen auf entsprechende Pixel aus den Formdaten; einem temporären Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche durch den Bilddaten-Berechnungsschritt erzeugt wurden; und einem Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines anzuzeigenden Bildes aus den in dem temporären Speicherschritt temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und den in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefenwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Polygonidentifikationsschritt zum Erzeugen eines Identifikationsergebnisses für jedes Polygon aufweist, wobei das Identifikationsergebnis einen Hinweis enthält, ob die Polygone undurchsichtig sind oder nicht, ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht, und jeder durch den Bilddaten-Berechnungsschritt erzeugte Verteilungsgrad eine Funktion des entsprechenden Identifikationsergebnisses darstellt, welche in dem Polygonidentifikationsschritt erzeugt wurde.
Bilderzeugungsprogramm-Aufzeichnungsmedium zum Aufzeichnen eines Bilderzeugungsprogramm zum Erzeugen eines dreidimensionalen Bildes auf der Basis von Formdaten als ein Satz von Polygonen, welche durch dreidimensionale Koordinaten repräsentiert werden, mit: einem Bilddaten-Berechnungsschritt zum Erzeugen von Pixelwerten, welche die Luminanz und Farbe von entsprechenden Pixeln als Anzeigeeinhei ten eines Bildes angeben, von Tiefenwerten, welche die Tiefe angeben, mit welcher die zu verarbeitenden Polygone angezeigt werden, und von Verteilungsgraden von den Polygonen auf entsprechende Pixel aus den Formdaten; einem temporären Speicherschritt zum temporären Speichern der Pixelwerte, der Tiefenwerte und der Verteilungsgrade, welche durch den Bilddaten-Berechnungsschritt erzeugt wurden; und einem Bildkompositionsschritt zum Erzeugen eines anzuzeigenden Bildes aus den in dem temporären Speicherschritt temporär gespeicherten Pixelwerten auf der Basis der Verteilungsgrade und den in dem temporären Speicherschritt gespeicherten Tiefenwerten, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren ferner einen Polygonidentifikationsschritt zum Erzeugen eines Identifikationsergebnisses für jedes Polygon aufweist, wobei das Identifikationsergebnis einen Hinweis enthält, ob die Polygone undurchsichtig sind oder nicht, ein einzelner Verteilungsgrad für jedes Pixel unabhängig davon berechnet wird, ob das Polygon undurchsichtig ist oder nicht, und jeder durch den Bilddaten-Berechnungsschritt erzeugte Verteilungsgrad eine Funktion des entsprechenden Identifikationsergebnisses darstellt, welche in dem Polygonidentifikationsschritt erzeugt wurde.
Bilderzeugungsgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Fotobild-Verarbeitungsmittel zum Verarbeiten eines Fotobildes, um die Luminanz und Farbe angebende Fotobild-Pixelwerte und um Verteilungsgrade der Fotobilder zu erzeugen, welche das Verhältnis der Fotobilder zu den Pixeln als Anzeigeeinheiten angeben, und wobei das Bildkompositionsmittel Fotobild-Pixelwerte, die durch das Fotobild-Verarbeitungsmittel erzeugt wurden, auf der Basis des Verteilungsgrades des durch das Fotobild-Verarbeitungsmittel erzeugten Fotobildes und voreingestellte Fotobild-Tiefenwerte zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes verwendet.
Bilderzeugungsverfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch ein Fotobild-Verarbeitungsschritt zum Verarbeiten eines Fotobildes, um die Luminanz und Farbe angebende Fotobild-Pixelwerte und um Verteilungsgrade der Fotobilder zu erzeugen, welche das Verhältnis der Fotobilder zu den Pixeln als Anzeigeeinheiten angeben, und wobei der Bildkompositionsschritt Fotobild-Pixelwerte, die durch den Fotobild-Verarbeitungsschritt erzeugt wurden, auf der Basis des Verteilungsgrades des durch den Fotobild-Verarbeitungsschritt erzeugten Fotobildes und voreingestellte Fotobild-Tiefenwerte zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes verwendet.
Bilderzeugungsprogramm-Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch ein Fotobild-Verarbeitungsschritt zum Verarbeiten eines Fotobildes, um die Luminanz und Farbe angebende Fotobild-Pixelwerte und um Verteilungsgrade der Fotobilder zu erzeugen, welche das Verhältnis der Fotobilder zu den Pixeln als Anzeigeeinheiten angeben, und wobei der Bildkompositionsschritt Fotobild-Pixelwerte, die durch den Fotobild-Verarbeitungsschritt erzeugt wurden, auf der Basis des Verteilungsgrades des durch den Fotobild-Verarbeitungsschritt erzeugten Fotobildes, und voreingestellte Fotobild-Tiefenwerte zum Erzeugen eines darzustellenden Bildes verwendet.