JP2000242807A - 3次元ポリゴン表示装置 - Google Patents
3次元ポリゴン表示装置Info
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Abstract
ュアルクオリティ)を一定として最適ポリゴン数を算出
する3次元ポリゴン表示装置を提供する。 【解決手段】 ポリゴン描画能力検知部10により利用
機器の描画能力を検知し、1フレームの割当可能なポリ
ゴン総数Napを求める。ビジュアルクオリティ決定部2
0により1ポリゴンあたりが表わす画面上の平均面積S
pをビジュアルクオリティとして算出し、最適ポリゴン
数算出部30はSpを一定として3次元キャラクタのデ
ィスプレイ面への投影サイズから割り当てられる最適ポ
リゴン数Npを算出する。ポリゴン数調整部40は3次
元キャラクタの階層化ポリゴンの階層レベルを下げ、ポ
リゴン数をNp以上でポリゴンリダクション可能な最低
ポリゴン数とする。3次元キャラクタが移動してZ値が
変化するとSpが一定となるようにNpを更新する。
Description
画条件に応じたポリゴン数によりオブジェクトを描画す
る階層化ポリゴンデータを用いた3次元ポリゴン表示装
置に関する。
置ごとのポリゴン処理能力に応じ、また、3次元キャラ
クタの表示位置に応じて3次元キャラクタに割り当てる
最適のポリゴン数を求め、当該最適ポリゴン数となる階
層化レベルにより表示する3次元ポリゴン表示装置に関
する。
化、マルチメディア処理技術の発達により、パーソナル
コンピュータ等においても高度な3次元コンピュータグ
ラフィックスが処理できる環境が整いつつあり、3次元
グラフィックスを処理するための専用のアクセラレータ
ボードなども提供されつつある。このように、グラフィ
ックス処理能力の向上に伴い、パーソナルコンピュータ
であっても処理性能の高い上位機種では3次元キャラク
タの表示性能は十分に高く、専用グラフィックワークス
テーション(GWS)に匹敵するものとなっている。し
かし、広く一般利用者が使用し、普及しているパーソナ
ルコンピュータの多くは、グラフィックアクセラレータ
や高性能CPUを備えているとは限らず、3次元キャラ
クタのリアルタイム表示処理に十分対応できるハードウ
ェア仕様となっておらず、また、そのハードウェア仕様
のレベルも低いものから比較的高いものまで混在してい
る。そこで、これら広くバラツキのあるハードウェア性
能の差を補い、多様な表示装置で一定品質以上の3次元
キャラクタの表示処理を実現するためには、ソフトウェ
ア処理の工夫によるハードウェア処理性能不足のサポー
トが必要であり、ソフトウェア処理方式の改善が不可欠
となっている。
には様々なタイプがあるが、一般利用者が使用する人工
生物などのキャラクタやオブジェクトの動きを伴うゲー
ムなどにおいては、一般にはオブジェクトに関するデー
タを主にポリゴンの形式で保持し、レンダリングにあた
っては生成したポリゴンメッシュにテクスチャを貼り付
けることにより高速な描画処理(レンダリング)を行っ
ている。3次元キャラクタのレンダリングに消費される
処理性能(以下、レンダリングコストと呼ぶ)は、表示
処理されるポリゴン数に依存している。
次元キャラクタに割り当てることのできるポリゴン数が
多い方が良い。しかしながら、リアルタイムでポリゴン
を表示する場合には表示できるポリゴン数に限界があ
る。例えば、現状のパーソナルコンピュータをプラット
フォームとしてリアルタイム処理を行う場合には、1フ
レームあたり2,000ポリゴン程度にポリゴン数を抑
える必要があると言われている。このように一般に、ア
ニメーション設計・製作時において3次元キャラクタの
ポリゴン数やフレームレートなどは、末端利用者が使用
する最低レベルのハードウェア仕様を想定して決められ
るため低く設定されている。そのため、高いハードウェ
ア性能を持つ表示装置においてはこれら3次元キャラク
タの表示処理のために割り当てる能力の割合は小さくて
済み、ハードウェア処理能力の多くの部分は遊んでしま
う一方で画像品質が低いという問題が起こる。逆に、3
次元キャラクタのポリゴン数やフレームレートなどを利
用者が使用しうる最高レベルのハードウェア仕様を想定
して高く設定すると、末端利用者の多くの表示装置にお
いて処理能力が不足するためリアルタイム表示処理が不
可能となるという問題が起こる。
記した利用者が利用する3次元ポリゴン表示装置のハー
ドウェア性能のバラツキに基づく、表示装置個別の処理
性能の高さと実際に表示される3次元キャラクタの画像
品質との不均衡の問題を緩和する方法として以下のもの
があった。
ゴンモデルを用意しておき、3次元キャラクタの動きに
応じて3次元キャラクタに割り当てるポリゴン数を変え
る方法である。例えば、近距離用ポリゴンモデル、中間
距離用ポリゴンモデル、遠距離用ポリゴンモデルを用意
しておき、視点から3次元キャラクタの表示位置に応じ
てそれらポリゴンモデルから適当なものを選び、レンダ
リングコストを少しでも低減するものである。しかしこ
の複数パターンのポリゴンモデルを用意する方法には以
下の問題がある。第1の問題は、用意するポリゴンモデ
ルそれぞれに対するアニメーションデータが必要にな
り、データ量が膨大になってしまう点である。第2の問
題は、3次元キャラクタの表示位置を変えてポリゴンモ
デルが切り替わるときその前後において表示キャラクタ
の解像度の差異が目立ってしまう点である。これらの問
題から従来技術における第1の方法には改善が必要であ
った。
法である。階層化ポリゴンデータを用いた3次元ポリゴ
ン表示装置において利用される階層化ポリゴンデータと
は、オブジェクト表示の解像度、詳細度のレベルに応じ
て階層を持ったポリゴンデータであり、表示条件に応じ
て動的に階層レベルを遷移させることによりポリゴン数
を増減させ、ポリゴンメッシュの頂点を形成できること
を特徴とする。階層化ポリゴンデータは、基本となる最
も粗レベルの基本ポリゴンデータと基本ポリゴンデータ
に対して相対的に記述された詳細ポリゴンデータとから
なる。この階層化ポリゴンのレベルを3次元キャラクタ
の表示位置とカメラとの間の距離Zに比例させて設定
し、それぞれの階層レベルに応じて割り当てるポリゴン
数を低減させることが可能である。この方法を用いれば
再生の際にポリゴン数Nを、N=kN1/Zとして与
え、Zに反比例して低減することができる。ここでkは
係数、N1はもっとも詳細レベルのポリゴン数とする。
この方法は3次元キャラクタの表示位置に応じて割り当
てポリゴン数を低減させることができるのでレンダリン
グコストを小さく抑えるという点で有効な方法である。
リゴン表示装置個別の処理能力に応じて個別に割り当て
ポリゴン数を調整することはできなかった。また、シー
ンに応じて3次元キャラクタに割り当てるポリゴン数の
過多は、元来、そのポリゴン数で利用者の見た目(視認
性)を一定以上に保てるものであるか否かをもって判断
すれば良いが、上記第2の方法は、3次元キャラクタの
表示位置に応じてポリゴン数を動的に変化させる、つま
り表示位置と割り当てポリゴン数との相関を利用するも
のの、必ずしも利用者の視認性の高さを直接考慮したも
のとはなっていなかった。
くバラツキのある3次元ポリゴン表示装置間のハードウ
ェア性能の差を補い、かつ利用者が実際に利用する3次
元ポリゴン表示装置ごとのグラフィックス処理性能に応
じて動的に最適ポリゴン数を算出し、3次元ポリゴン表
示装置個別に3次元キャラクタのポリゴン数を増減して
カスタマイズ・最適化し、3次元ポリゴン表示装置それ
ぞれが賄いうるレンダリングコスト内で最大限の表示品
質を確保せしめることを目的とする。
ャラクタに割り当てるポリゴン数を、利用者の見た目の
画質の高さが所定の高さとなるように動的に調整できる
3次元ポリゴン表示装置を提供することを目的とする。
に本発明の3次元ポリゴン表示装置は、3次元キャラク
タのポリゴンメッシュを形成する階層化ポリゴンデータ
を用いた3次元ポリゴン表示装置において、一つのポリ
ゴンあたりが表現する表示画面上の平均面積であって、
利用者の見た目の画質を表わすビジュアルクオリティを
決定するビジュアルクオリティ決定部と、前記決定した
ビジュアルクオリティを一定として前記3次元キャラク
タに割り当てられるポリゴン数を最適ポリゴン数として
算出する最適ポリゴン数算出部と、前記3次元キャラク
タのポリゴン数が前記算出した最適ポリゴン数以上で、
かつ、ポリゴンリダクション可能な最低ポリゴン数にな
るように前記階層化ポリゴンデータの階層レベルを調整
するポリゴン数調整部を備えたことを特徴とする。
ポリゴン数を最適化することができ、3次元ポリゴン表
示装置それぞれが賄いうるレンダリングコスト内で最大
限の表示品質を確保せしめることができる。また、3次
元キャラクタの表示において、表示シーン、3次元キャ
ラクタのZ値によらず、一つあたりのポリゴンが表示画
面上に占める平均面積を一定とすることができ、画面に
表現される見た目の詳しさ、利用者の見た目の画質であ
るビジュアルクオリティが一定となる。
フレーム内に描画できるポリゴン総数Napを決めるハー
ドウェア処理能力を検知するためのポリゴン描画能力検
知部を備えることが好ましい。
により、利用者が実際に利用する機器のハードウェア処
理能力を考慮して1フレーム内に描画できる上限値とな
るポリゴン総数を検知することができる。
ゴン描画能力検知部が、前記3次元ポリゴン表示装置の
ハードウェア処理能力のうち、実際にポリゴン描画能力
として割くことのできる割合をもってポリゴン描画能力
を検知することが好ましい。
に利用可能なハードウェア処理能力を考慮して1フレー
ム内に描画できる上限値となるポリゴン総数を検知する
ことができる。
は、表示面の単位長w[ピクセル]と、前記3次元キャ
ラクタの面積Srと、前記1フレーム内に描画できるポ
リゴン総数Napと、前記3次元キャラクタのカメラから
の距離Zと、カメラからディスプレイ面の画角θの1/
2とをパラメタとして、ビジュアルクオリティSpを
(数3)より求めることが好ましい。
占める表示画面上での平均面積を計算することができ、
ビジュアルクオリティSpを具体的に求める処理構成の
一例を提供することができる。
面の単位長w[ピクセル]と、前記3次元キャラクタの
面積Srと、前記3次元キャラクタのカメラからの距離
Zと、カメラからディスプレイ面の画角θの1/2と、
前記ビジュアルクオリティS pをパラメタとして、最適
ポリゴン数Npを(数4)より求めることが好ましい。
当てるポリゴン数をビジュアルクオリティSpが一定と
なるように決めることができ、利用者の見た目の画質を
所定の高さに保ちつつ、割り当てポリゴン数を最適にす
る処理構成の一例を提供することができる。
ータが階層化ポリゴンデータであり、前記ポリゴン数調
整部は、前記3次元キャラクタに割り当てられるポリゴ
ン数が前記算出された最適ポリゴン数Npに最も近いポリ
ゴン数となるまで階層化レベルを下げることが好まし
い。
当てるポリゴン数が算出した最適ポリゴン数となるよう
に階層化レベルを変化させることができ、3次元ポリゴ
ンとして表示する上で見た目の劣化がより少ないポリゴ
ン数低減処理が実行することができる。
解像度に応じて3次元キャラクタのポリゴンメッシュを
形成する階層化ポリゴンデータを用いた3次元ポリゴン
表示装置を実現する処理プログラムを記録したコンピュ
ータ読み取り可能な記録媒体は、一つあたりのポリゴン
が表現する表示画面上の平均面積であって、利用者の見
た目の画質を表わすビジュアルクオリティを決定するビ
ジュアルクオリティ決定処理ステップと、前記決定した
ビジュアルクオリティを一定として前記3次元キャラク
タに割り当てられるポリゴン数を最適ポリゴン数として
算出する最適ポリゴン数算出処理ステップと、前記3次
元キャラクタのポリゴン数が前記算出した最適ポリゴン
数以上で、かつ、ポリゴンリダクション可能な最低ポリ
ゴン数になるように前記階層化ポリゴンデータの階層レ
ベルを調整するポリゴン数調整処理ステップを備えた処
理プログラムを記録したことを特徴とする。
表示シーン、3次元キャラクタのZ値によらず、一つあ
たりのポリゴンが表示画面上に占める平均面積を一定と
することができ、画面に表現される見た目の詳しさ、利
用者の見た目の画質であるビジュアルクオリティを一定
とする最適なポリゴン数を割り当てることができる3次
元ポリゴン表示装置を実現することができる。
て、図面を参照しつつ説明する。まず、本発明の基本原
理を説明し、次に、装置構成例を示す。
原理は、利用者が実際に利用する3次元ポリゴン表示装
置のグラフィックス処理能力により1フレーム内に扱い
うるポリゴン総数を算出し、3次元ポリゴン表示装置上
の画面全体に割り当てるポリゴン総数を当該算出値とな
るように動的に調整することである。この原理により、
どの3次元ポリゴン表示装置を用いても、その仕様によ
り決まるグラフィックス処理能力で賄いうるポリゴン総
数を用いてフレーム内に存在する3次元キャラクタを描
画することとなり、つまり、備えているグラフィックス
処理能力を最大限利用して割り当てうる最大のポリゴン
総数を持って描画する。
原理は、描画する3次元キャラクタの見た目の品質を一
定の高さに保ちつつ、3次元キャラクタの表示位置に合
わせた割り当てポリゴン数の低減を図るものである。そ
の方法として、以下に述べるビジュアルクオリティを一
定に保つことを基準に当該3次元キャラクタに割り当て
る最適ポリゴン数を算出してポリゴン数を低減する。
ポリゴン数の算出方法について詳しく述べる。
ン数を適度に削減して表示しても見た目の画像品質を下
げることなく表示することが可能である。つまり、カメ
ラと3次元キャラクタの距離(Z)によって適正にポリ
ゴン数を変化させることによりレンダリングコストを有
効に節約することが可能となる。このように3次元ポリ
ゴン表示装置の性能を基にビジュアルクオリティを定義
することにより3次元ポリゴン表示装置に適応したポリ
ゴン表示が行えることになる。
キャラクタの最適ポリゴン数を算出することについて述
べる。いま、図1に示すようにカメラから距離Zの位置
にキャラクタが存在し、距離Dにディスプレイ面があり
投影されている場合を考える。なお、カメラからディス
プレイ面の画角はθ/2である。3次元キャラクタを前
面に投影した面積をSrとし、これがディスプレイ面上
ではSsの面積になるとする。面積Ssは(数5)のよう
になる。なおディスプレイ面上の単位長さをw[ピクセ
ル]とした。
こではcm)からピクセル単位系(pixel)に単位系の
変換を行い、ピクセル単位系での面積sを求める。
面上での面積sをピクセル数で表わすと(数7)とな
る。
し均一に分布していることを前提とし、全体のポリゴン
数をNapとした場合、投影されるポリゴンはほぼ、全体
の半分になるため、投影されるポリゴンはNap/2であ
る。ここで、1ポリゴンあたりの平均面積Sp(平均ピ
クセル数)を求める式が(数8)である。(数8)にお
いて、このSpをビジュアルクオリティとみなす。この
(数8)においてNapはシーンにかかわらず一定であ
り、このビジュアルクオリティSpを一定に保ちつつ、
ポリゴン数(Np)を求める式は(数9)になる。
はキャラクタとカメラの距離Zの2乗に反比例すること
になることを示している。なお,ビジュアルクオリティ
(S p)は3次元ポリゴン表示装置の性能によるパラメ
ータから算出することで、各3次元ポリゴン表示装置に
カスタマイズした表示を行うことが可能となる。
示す。これらの結果は上から点線の直線が従来のポリゴ
ン数一定(例えば1200ポリゴンで一定)の場合、点
線の曲線Dが従来のZ値により階層化レベルを変化させ
るもの、実線Aが本発明の最適ポリゴン数割り当て方式
をNap=1200ポリゴンとして適用した場合、実線B
が本発明の最適ポリゴン数割り当て方式をNap=600
ポリゴンとして適用した場合である。この図2から分か
るように、従来例に比べて割り当てるポリゴン数がより
多く低減ができることが分かる。さらにこのポリゴン低
減が利用者の見た目の画質を所定の高さに保ったまま実
行されたものである。このようにZ値に応じた最適なポ
リゴン数を算出しレンダリングを行うことで画像品質を
維持したままレンダリング時間を削減することが可能に
なる。
る。
から300cmの距離を往復するものとする。レンダリ
ング時間はポリゴン数に比例するため(比例係数をkと
する)、1200ポリゴン一定の場合の往路にかかるレ
ンダリング時間Tconstと本発明の最適ポリゴン数割り
当て方式を使用した場合において往路にかかるレンダリ
ング時間Toptimumを計算するとそれぞれ(数10)、
(数11)のようになる。
に、本発明の最適ポリゴン数割り当て方式を利用した場
合、2.4分の1にレンダリングコストを押さえること
ができることとなる。また図2の実線Bに示したグラフ
のように処理性能の低い3次元ポリゴン表示装置の場
合、後述するポリゴン描画能力検知部または利用者指定
条件入力部を備えておけば、描画条件に合わせてビジュ
アルクオリティを下げ、例えば1/2とすることでレン
ダリング時間をさらに低減させることが可能になる。こ
の場合、機器の処理性能に合わせてポリゴン数を算出し
た場合、ビジュアルクオリティは1/2と下げるが、こ
のビジュアルクオリティを一定に保ったままレンダリン
グを行うことができる。
定することで、この画像品質を一定に保つような最適ポ
リゴン数を算出することが可能となる。なお、階層レベ
ルの変更による階層化ポリゴンのポリゴンリダクション
処理において、低減後のポリゴン数が最適ポリゴン数と
丁度等しくなる階層レベルがない場合は、最も近くまで
低減できる階層レベル、つまり、最適ポリゴン数以上で
かつポリゴンリダクション可能な最低ポリゴン数となる
階層レベルに調整すれば良い。
の処理動作の基本原理である。つまり、このビジュアル
クオリティを一定に保つとは、一つのポリゴンが表示画
面上に張る大きさを一定に保つことである。この原理に
より、3次元キャラクタの表示位置が変化しても一つの
ポリゴンが表現する表示画面上の平均面積は一定である
ので、近くにあって大きく表示される3次元キャラクタ
も、遠くにあって小さく表示される3次元キャラクタ
も、ポリゴンが表現する詳しさ、利用者の見た目の品質
は一定の高さに保たれていることとなる。
次元ポリゴン表示装置の実施形態について述べる。
請求項1、2、4、5、6に記載の3次元ポリゴン表示
装置の実施形態を示している。
ついて図3を参照しつつ説明する。
知部、20はビジュアルクオリティ決定部、30は最適
ポリゴン数算出部、40はポリゴン数調整部、50はポ
リゴンデータ格納部、60は表示部、70は制御部であ
る。
態1では、利用者が利用する機器ののハードウェア処理
能力により決まる描画能力を検知する。ここではポリゴ
ン描画能力検知部10はさらに利用者が描画能力をチュ
ーニングするための描画能力設定部11を備えている。
ポリゴン描画能力検知部10は、装置が利用するCPU
の処理能力、グラフィックアクセラレータの有無とその
能力などから本装置が持つポリゴン描画能力を検知し、
処理可能なポリゴン数Napを検知するものである。描画
能力設定部11は、利用者による再生条件の指定情報の
入力部であり、例えば、処理可能なポリゴン数Napの数
値そのものの変更、または画質を高める、画質を下げる
という情報を与える。画質を高める、画質を下げるとい
う情報の入力があった場合は、例えば、処理可能なポリ
ゴン総数Napに対して係数αを与え、このαを上下させ
る。例えば、画質をもっと下げても良いと言う情報入力
に対してαを10%刻みで下げ、α=0.9とし、調整
後の処理可能なポリゴン数を0.9Napとして与える。
なお、このNapは言うまでもなく(数8)において使用
されているNapである。
ゴン描画能力検知部10により得た処理可能なポリゴン
数Napを基に(数8)に従って見た目の画質であるビジ
ュアルクオリティSpを決定する部分である。ビジュア
ルクオリティSpは基本原理の説明で述べたように、1
ポリゴンあたりが表現する平均面積(平均ピクセル数)
であり、(数8)により算出される。ビジュアルクオリ
ティ決定部20は(数8)を処理する手段を備えてい
る。なお、ビジュアルクオリティ決定部20は描画条件
入力部21を備え、(数8)の計算実行に必要な他のパ
ラメタ、ディスプレイ面の単位長W、3次元キャラクタ
を前面に投影した面積S、カメラと3次元キャラクタの
距離Z、カメラからディスプレイ面の画角θ/2を得
る。
クオリティ決定部20が決定したビジュアルクオリティ
Spを一定に保つという条件のもと、対象となる3次元
キャラクタに割り当てる最適ポリゴン数Npを(数9)よ
り求める部分である。基本原理の説明で述べたように、
最適ポリゴン数Npはカメラと3次元キャラクタの距離Z
の二乗に反比例した値として、3次元キャラクタの動き
に応じた最適値が求められる。最適ポリゴン数算出部3
0は(数9)を処理する手段を備えている。
ラクタの階層化ポリゴンモデルデータが格納されている
記憶部であり、ポリゴン数調整部40に対して、ポリゴ
ン数調整の対象となっている3次元キャラクタのポリゴ
ンデータを与える。
る3次元キャラクタのポリゴン数Np 0を、最適ポリゴン
数算出部30により算出された最適ポリゴン数Npとなる
ように低減、調整する部分である。このポリゴン数低減
調整処理により、見た目の画質であるビジュアルクオリ
ティを所定の高さに一定としつつ、余剰であるポリゴン
数を低減し、3次元キャラクタに対して適切なポリゴン
数を割り当てることができる。このポリゴン数をNp0か
ら最適ポリゴン数Npに低減させる処理として、本実施形
態1では、階層化ポリゴンの階層化レベル低減によるポ
リゴン数低減処理を行う。この階層化ポリゴンによるポ
リゴン数低減処理例は後述するが、ポリゴン数調整部4
0は、粗い基本ポリゴンモデルにポリゴンを被せ、必要
なポリゴン数を持つモデルを作成する。
するディスプレイであり、CRT、液晶ディスプレイな
ど種類を問わない。
なお、制御部70、装置に必要なメモリ、デバイスなど
は便宜上、説明を省略する。
ンの階層化レベル低減によるポリゴン数低減処理の例を
簡単に説明しておく。図4において、201は階層レベ
ルがあるレベルである階層化ポリゴンにより形成された
ポリゴンメッシュ、202は一段階粗いレベルに遷移し
た階層化ポリゴンにより形成されたポリゴンメッシュ、
203はさらに一段階粗いレベルに遷移した階層化ポリ
ゴンにより形成されたポリゴンメッシュである。
持つ。ここで、データ量を低減するためにポリゴン頂点
の一部を潰して省略する(以下、縮退と呼ぶ)ことを考
える。例えば、縮退の規則として2点間の距離がある基
準距離L以内であるポリゴン頂点の一方を縮退する規則
を採用することとし、ある階層レベルの基準距離LをL
1、次の粗い階層レベルの基準距離をL2とする。ポリゴ
ンメッシュ201は、図4に示すように、V0・V1間
の距離LV0V1が、LV0V1<L1<L2であり、V2・V5
間の距離LV2V5が、L1<LV2V5<L2であるとする。
一段階粗い階層レベルに遷移を説明する。現在の階層レ
ベルの基準距離LはL1であるので、2点間の距離がL1
以下であるポリゴン頂点V0とV1が縮退の対象とな
る。ポリゴンメッシュ202は、V0とV1を一つにま
とめることにより新しく生成されたポリゴン頂点をV0
としてV1を縮退したものであり、ポリゴン頂点数は7
個となっている。同様に、次の階層レベル生成は、基準
距離LがL2であるので、V2とV5が縮退の対象と選
ばれた結果、V5が縮退され、ポリゴンメッシュ203
のポリゴン頂点数が6個となった。上記の階層化処理を
オブジェクト全体に適用して各階層レベルのポリゴンデ
ータを得て、各レベル間の相対情報として記憶しておけ
ば、階層化ポリゴンデータの階層レベルを遷移させた場
合でも動的に各階層のポリゴンデータを補間、縮退する
ことができる。
てるポリゴン数を変化させることができる。本実施形態
1の3次元ポリゴン表示装置のポリゴン数調整部40
は、ポリゴン数が最適ポリゴン数となる階層レベル、ま
たは低減後のポリゴン数が最適ポリゴン数と等しくなる
階層レベルがない場合にはポリゴン数が最適ポリゴン数
以上かつポリゴンリダクション可能な最低のポリゴン数
となる階層レベルまで階層化ポリゴンの階層レベルを粗
いレベルに変えて行き、当該粗いレベルの基本ポリゴン
モデルにポリゴンを被せ、必要なポリゴン数を持つモデ
ルを作成することができる。
装置を用いれば、表示シーン、3次元キャラクタのZ値
によらず、一つあたりのポリゴンが表示画面上に占める
平均面積を一定とすることができ、画面に表現される見
た目の詳しさ、利用者の見た目の画質であるビジュアル
クオリティを一定とする最適なポリゴン数を割り当て、
3次元ポリゴンの階層化レベルを調整し、ポリゴン数を
低減することができる。
を用いて説明したビジュアルクオリティSp算出方法、
最適ポリゴン数Np算出方法、階層化ポリゴンレベルの
レベル低減によるポリゴン数低減処理方法は、一例であ
り、同様の目的、効果をもたらす数式変形は可能であ
る。
請求項3に記載の3次元ポリゴン表示装置の実施形態を
示している。
て、図5を用いて説明する。本実施形態2は、3次元ポ
リゴン表示装置の用途がコンピュータグラフィックス専
用ではなく、マルチタスクが可能な環境、マルチウィン
ドウで複数のアプリケーションが実行でき、ハードウェ
ア処理能力のうち、実際にポリゴン描画能力として割く
ことのできる処理能力を考慮してポリゴン描画能力を検
知するものである。
ついて図5を参照しつつ説明する。
知部、11は描画能力設定部、12はシステム稼動状態
検知部、20はビジュアルクオリティ決定部、30は最
適ポリゴン数算出部、40はポリゴン数調整部、50は
ポリゴンデータ格納部、60は表示部である。なお、実
施形態1で図3を用いて説明したものと同じ要素につい
ては図3で用いた番号と同じ番号を付し、ここでの詳し
い説明は適宜省略する。
は実施形態1で説明したポリゴン描画能力検知部10と
同様であるが、描画能力設定部11に加えてさらにシス
テム稼動状態検知部12を備えている。システム稼動状
態検知部12は、システムの実際の稼動状態を検知する
部分であり、CPU稼動状態(CPU負荷率)、グラフ
ィックスアクセラレータなど専用デバイスの使用状況な
どを監視する。このシステム稼動状態検知部12が検知
する情報によりポリゴン描画能力検知部10は、システ
ムリソースのうち3次元ポリゴンの描画処理に利用可能
であるハードウェア処理能力を把握することができる。
いるコンピュータにおいて、3次元グラフィックス表示
以外のアプリケーションが実行されているとする。例え
ば、一つのウィンドウで3次元グラフィックスの表示処
理が実行され、別のウィンドウで大容量データファイル
のネットワーク通信を実行しているものとする。当該3
次元3次元ポリゴン表示装置はこのようにグラフィック
ス表示処理以外の負荷があるので保持するハードウェア
リソースにより決まるハードウェア処理能力のすべてを
グラフィックス表示処理に投入できるわけではない。
いるコンピュータの持つCPU処理能力、グラフィック
スアクセラレータなどのハードウェア全体の処理能力を
A0とする。グラフィックス表示以外の実行しているア
プリケーションの処理に必要な処理能力Bとする。シス
テム稼動状態検知部12はCPU負荷状態、その他ハー
ドウェアリソースの稼動状態をモニタし、他のアプリケ
ーション処理に消費される処理能力Bを検知することが
できるものである。ポリゴン描画能力検知部10は、ハ
ードウェア全体の処理能力A0とシステム稼動状態検知
部12により検知した他のアプリケーション処理に消費
される処理能力Bからグラフィックス表示処理に利用で
きる処理能力Aを、A=A0−Bとして計算する。この
ように算出したグラフィックス表示処理に利用できる処
理能力Aを用いて実施形態1で説明した描画処理可能な
ポリゴン総数Napを求める。この算出したNapを用いて
ビジュアルクオリティ決定部20以降処理を行なう。つ
まりビジュアルクオリティ決定部20による(数8)を
用いたビジュアルクオリティSpの計算処理、最適ポリ
ゴン数算出部30による(数9)を用いたNpの計算は実
施形態1と同様に実行する。
表示装置によれば、3次元ポリゴン表示装置の用途がコ
ンピュータグラフィックス専用ではなくマルチウィンド
ウで複数のアプリケーションが実行できる環境におい
て、ハードウェア処理能力のうち、実際にポリゴン描画
能力として割くことのできる処理能力を考慮してポリゴ
ン描画能力を検知することができる。
ゴン表示装置は、上記に説明した構成を実現する処理を
記述したプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録
媒体に記録して提供することにより、各種コンピュータ
を用いて構築することができる。本発明にかかる3次元
ポリゴン表示装置を実現する処理ステップを備えたプロ
グラムを記録した記録媒体は、図6に図示した記録媒体
の例に示すように、CD−ROM102やフレキシブル
ディスク103等の可搬型記録媒体101だけでなく、
ネットワーク上にある記録装置内の記録媒体100や、
コンピュータのハードディスクやRAM等の記録媒体1
05のいずれであっても良く、プログラム実行時には、
プログラムはコンピュータ104上にローディングさ
れ、主メモリ上で実行される。
録媒体を用いれば、コンピュータを用いて、画面に表現
される見た目の詳しさ、利用者の見た目の画質であるビ
ジュアルクオリティを一定とする最適なポリゴン数を割
り当てることができる3次元ポリゴン表示装置を実現す
ることができる。
1、2、4、5、6に記載の3次元ポリゴン表示装置に
よれば、表示シーン、3次元キャラクタのZ値によら
ず、一つあたりのポリゴンが表示画面上に占める平均面
積を一定とすることができ、画面に表現される見た目の
詳しさ、利用者の見た目の画質であるビジュアルクオリ
ティを一定とする最適なポリゴン数を割り当て、3次元
ポリゴンの階層化レベルを調整し、ポリゴン数を低減す
ることができる。
表示装置によれば、3次元ポリゴン表示装置の用途がコ
ンピュータグラフィックス専用ではなくマルチウィンド
ウで複数のアプリケーションが実行できる環境におい
て、ハードウェア処理能力のうち、実際にポリゴン描画
能力として割くことのできる処理能力を考慮してポリゴ
ン描画能力を検知することができる。
た記録媒体を用いれば、コンピュータに当該処理ステッ
プを読み込ませることにより、画面に表現される見た目
の詳しさ、利用者の見た目の画質であるビジュアルクオ
リティを一定とする最適なポリゴン数を割り当てること
ができる3次元ポリゴン表示装置を実現することができ
る。
のディスプレイ面への投影の様子を示す図
路配線図である。
の概略ブロック図
階層化レベル低減によるポリゴン数低減処理の例を示す
図
の概略ブロック図
型記録媒体 102 CD−ROM 103 フレキシブルディスク 104 コンピュータ 105 コンピュータ上のRAM/ハードディスク等の
記録媒体
Claims (7)
- 【請求項1】 3次元キャラクタのポリゴンメッシュを
形成する階層化ポリゴンデータを用いた3次元ポリゴン
表示装置において、 一つのポリゴンあたりが表現する表示画面上の平均面積
であって、利用者の見た目の画質を表わすビジュアルク
オリティを決定するビジュアルクオリティ決定部と、 前記決定したビジュアルクオリティを一定として前記3
次元キャラクタに割り当てられるポリゴン数を最適ポリ
ゴン数として算出する最適ポリゴン数算出部と、 前記3次元キャラクタのポリゴン数が前記算出した最適
ポリゴン数以上で、かつ、ポリゴンリダクション可能な
最低ポリゴン数になるように前記階層化ポリゴンデータ
の階層レベルを調整するポリゴン数調整部を備えたこと
を特徴とする3次元ポリゴン表示装置。 - 【請求項2】 前記3次元ポリゴン表示装置の、1フレ
ーム内に描画できるポリゴン総数Napを決めるハードウ
ェア処理能力を検知するためのポリゴン描画能力検知部
を備えた請求項1に記載の3次元ポリゴン表示装置。 - 【請求項3】 ポリゴン描画能力検知部が、前記3次元
ポリゴン表示装置のハードウェア処理能力のうち、実際
にポリゴン描画能力として割くことのできる割合をもっ
てポリゴン描画能力を検知する請求項2に記載の3次元
ポリゴン表示装置。 - 【請求項4】 前記ビジュアルクオリティ決定部は、表
示面の単位長w[ピクセル]と、前記3次元キャラクタ
の面積Srと、前記1フレーム内に描画できるポリゴン
総数Napと、前記3次元キャラクタのカメラからの距離
Zと、カメラからディスプレイ面の画角θの1/2とを
パラメタとして、ビジュアルクオリティSpを(数1)
より求める請求項2または3に記載の3次元ポリゴン表
示装置。 【数1】 - 【請求項5】 前記最適ポリゴン数算出部は、表示面の
単位長w[ピクセル]と、前記3次元キャラクタの面積
Srと、前記3次元キャラクタのカメラからの距離Z
と、カメラからディスプレイ面の画角θの1/2と、前
記ビジュアルクオリティSpをパラメタとして、最適ポ
リゴン数Npを(数2)より求める請求項4に記載の3次
元ポリゴン表示装置。 【数2】 - 【請求項6】 前記3次元キャラクタのポリゴンデータ
が階層化ポリゴンデータであり、前記ポリゴン数調整部
は、前記3次元キャラクタに割り当てられるポリゴン数
が前記算出された最適ポリゴン数Npに最も近いポリゴン
数となるまで階層化レベルを下げる請求項1に記載の3
次元ポリゴン表示装置。 - 【請求項7】 表示解像度に応じて3次元キャラクタの
ポリゴンメッシュを形成する階層化ポリゴンデータを用
いた3次元ポリゴン表示装置を実現する処理プログラム
を記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であっ
て、 一つあたりのポリゴンが表現する表示画面上の平均面積
であって、利用者の見た目の画質を表わすビジュアルク
オリティを決定するビジュアルクオリティ決定処理ステ
ップと、 前記決定したビジュアルクオリティを一定として前記3
次元キャラクタに割り当てられるポリゴン数を最適ポリ
ゴン数として算出する最適ポリゴン数算出処理ステップ
と、 前記3次元キャラクタのポリゴン数が前記算出した最適
ポリゴン数以上で、かつ、ポリゴンリダクション可能な
最低ポリゴン数になるように前記階層化ポリゴンデータ
の階層レベルを調整するポリゴン数調整処理ステップを
備えた処理プログラムを記録したことを特徴とする記録
媒体。
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