JP2000285256A

JP2000285256A - ３次元画像処理装置

Info

Publication number: JP2000285256A
Application number: JP9340699A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hashimoto; 剛橋本
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1999-03-31
Filing date: 1999-03-31
Publication date: 2000-10-13
Anticipated expiration: 2019-03-31
Also published as: JP3556517B2

Abstract

(57)【要約】【課題】アルファブレンディングやアンチエリアシン
グ等の高画質なレンダリング処理を軽い負荷で、且つ高
速で行うことができる３次元画像処理装置を提供するこ
とである。【解決手段】内分値発生器１０５は、ポリゴン・キャ
シュ１０４から出力された頂点座標１１２およびディス
プレイ・コントローラ１０７から出力された画面座標１
１９を与えられ、内分値１１３をレンダラ１０６に対し
出力する。レンダラ１０６は、内分値１１３およびレン
ダリング・パラメータ１１４から、各サブピクセルの色
データ値１１５および各サブピクセルのブレンディング
モード１２５を生成し、合成器１２３に対し出力する。
合成器１２３は、レンダラ１０６からピクセルの分割数
個の各サブピクセルの色データ値１１５を入力し、合成
を行ない合成色データ値１２１を出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴン画像を用
いて画面上に立体的に映像を表示する３次元画像処理装
置に係り、特にポリゴンやテクスチャのデータ（色や表
面の模様）を表示するための３次元画像処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】＜従来技術１＞ビットマップ・ディスプ
レイ装置である従来のパソコンの表示装置の構成を図２
２に示す。ＣＰＵ７０１が表示する文字コードをＶＲＡ
Ｍ７０２と呼ばれるメモリ装置に書き込む。また、この
文字コードに対応するイメージデータをさらにグラフィ
ックＶＲＡＭ７０３に書き込む。このイメージデータが
ディスプレイ・コントローラ７０４からの水平垂直信号
に同期して読み出され、ビデオ信号に変換されディスプ
レイ７０５上に表示される。

【０００３】＜従来技術２＞グラフィックス・ディスプ
レイ装置である従来のグラフィックス・ディスプレイ装
置の構成を図２３に示す。この装置は、ＣＰＵ８０１、
テクスチャデータを記憶するテクスチャ・メモリ８０
２、ポリゴン・マッピング処理回路８０３、および１画
面分のフレームメモリ８０４からなり、フレームメモリ
８０４の内容をディスプレイ・コントローラ８０５に読
み出し、ディスプレイ８０６へ順次出力するようにした
ものである。この処理装置では、ＣＰＵ８０１は各ポリ
ゴンを定義するデータとアプリケーションソフトやオペ
レーターの操作に応じて得られる操作データとを用い
て、モデリング変換や投影変換等を実行し、ポリゴン画
像を形成すべく順次所要のポリゴンに対応する変換後の
データを、ポリゴン・マッピング処理回路８０３へ出力
する。ポリゴン・マッピング処理回路８０３は、入力さ
れるポリゴンのデータに対応するテクスチャをデータメ
モリ８０２から取り込み、各ポリゴンにテクスチャを付
しながら、隠面処理を逐次施して、その結果をフレーム
メモリ８０４に出力する。ポリゴン・マッピング処理回
路８０３で生成されたポリゴン画像は、フレーム画とし
てフレームメモリ８０４に書き込まれ、所要の速度でデ
ィスプレイ８０６に繰り返し読み出されて、静止画とし
て表示される。

【０００４】＜従来技術３＞従来のＶＲＡＭ型３次元画
像表示装置の構成を図２４に示す。この装置はＣＰＵ９
０１、座標変換およびポリゴン・コードの描画を行なう
座標変換装置９０２、ポリゴン・コードを保存するポリ
ゴン・コードメモリ９０３、３頂点ポリゴンの各頂点座
標とレンダリング・パラメータを記憶するポリゴンキャ
シュ９０４、３頂点ポリゴンの各頂点座標と画面座標か
ら画面に表示されるべきポリゴン面上の１点を求める内
分値発生器９０５、内分値と３頂点ポリゴンの各頂点の
レンダリング・パラメータから内分値が示すポリゴン面
上の１点におけるレンダリング・パラメータを求め、レ
ンダリング・パラメータから表示する画素の色を求める
レンダラ９０６、及びディスプレイ・コントローラ９０
７からなる。この処理装置では、描画側、表示側の２つ
の処理がある。

【０００５】まず描画処理について説明する。ＣＰＵ９
０１は、ユーザの操作に従って、表示すべき三角形ポリ
ゴンの３つの描画頂点座標９１７およびポリゴン・コー
ド９１１を生成し、座標変換回路９０２に出力する。ま
た、各頂点に対し１組ずつ計３組のレンダリング・パラ
メータ９０９をポリゴン・キャシュ９０４に対し出力す
る。座標変換回路９０２には、４×４の座標変換マトリ
クス９１６と、三角形ポリゴンの各描画頂点座標（ｘ，
ｙ，ｚ，１）が入力される。４×４の座標変換マトリク
ス９１６を頂点座標に左からかけて、３つの（ｘ，ｙ，
ｚ）を生成する。この３つの（ｘ，ｙ，ｚ）を頂点座標
９１０としてポリゴン・キャシュ９０４に対し出力す
る。

【０００６】ポリゴン・コード９１１は、ポリゴンの通
し番号である。最初のポリゴンのポリゴン・コード９１
１は１、次のポリゴンのポリゴン・コード９１１は２と
なる。１フレームのポリゴン数を最大１６３８３とした
場合、ポリゴン・コード９１１は１４ｂｉｔの整数であ
る。色は通常ＲＧＢ各ｂｉｔの計２４ｂｉｔで表わされ
る。通常ポリゴン・コードの方が色より少ないｂｉｔ数
で表わすことができる。ポリゴン・キャシュ９０４は、
ポリゴン・コード９１１の最大値数個のエントリを持つ
バッファが２つで構成される。座標変換回路９０２から
出力されるポリゴン・コード９１１の示す位置（エント
リ）に頂点座標９１０とレンダリング・パラメータ９０
９が格納される。

【０００７】座標変換回路９０２は、画面アドレス９１
８を生成し、この値で示されるポリゴン・コード・メモ
リ９０３のエントリにポリゴン・コード９１１を書き込
む。ポリゴン・コード・メモリ９０３は、ポリゴン・コ
ード９１１を格納する（画面の横ピクセル数）×（画面
の縦ピクセル数）のエントリを持った２つのメモリで構
成される。座標変換回路９０２からアドレスとして出力
されるポリゴン・コード９１１の示す位置（エントリ）
に頂点座標９１０とレンダリング・パラメータ９０９が
格納される。

【０００８】描画を行ないながら表示を行なうため、ポ
リゴン・コード・メモリ９０３は、画面のピクセル数の
容量を持つ２つのメモリで構成される。一方のメモリを
描画側で使用する間はもう一方のメモリを表示側に使用
する。同様にポリゴン・キャシュ９０４も２つで構成さ
れ、一方を描画側で使用している時は、一方を表示側で
使用する。１画面分の表示に必要なポリゴン処理を行
い、ポリゴン・コード・メモリ９３０３やポリゴン・キ
ャシュ９０４への書き込みが完了した時点で、ＣＰＵ９
０１は制御信号９２１を用いて、ポリゴン・コード・メ
モリ９０３とポリゴン・キャシュ９０４の描画側と表示
側に入れ変える。この処理をスワップ・バッファ処理と
呼び、これによって書き込みが完了したデータを表示側
の回路から参照できるようになる。

【０００９】以降表示側の処理を説明する。ディスプレ
イの水平垂直走査に同期してディスプレイ・コントロー
ラ９０７は画面座標９１９を生成する。ポリゴン・コー
ド・メモリ９０３は画面座標９１９で示される位置に保
存されているポリゴン・コード９１１をポリゴン・キャ
シュ９０４に対し出力する。ポリゴン・キャシュ９０４
は、ポリゴン・コード９１１で示される位置に保存され
ている３頂点分の頂点座標９１２およびレンダリング・
パラメータ９１４を出力する。内分値発生器９０５は画
面座標９１９と３つの頂点座標９１２を入力する。内分
値発生器９０５は、画面座標９１９で示される画面位置
に投影される３つの頂点座標９１２で定義されたポリゴ
ン面上の位置を算出する。レンダラ９０６には、内分値
９１３と３組のレンダリング・パラメータ９１４が入力
される。レンダラ９０６は３組のレンダリング・パラメ
ータ９１４を補間し、内分値９１３が示す位置における
色データ値９１５を算出する。ディスプレイ・コントロ
ーラ９０７はレンダラ９０６から色データ値９１５を入
力し、画像信号９２０に変換し、ディスプレイ９０８に
対し出力する。以上が画面上の１ピクセルの表示処理で
ある。この処理をディスプレイ９０８の画素数分繰り返
し１画面の表示処理が終了する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１は、ディス
プレイの水平垂直信号に同期して画素生成処理を行なう
ため、処理が非常に軽いという特徴がある。しかし、四
角い図形しか表示できないために、従来技術１の発明で
は３次元グラフィクスが表示できないという欠点があっ
た。

【００１１】従来技術２は、３次元グラフィクスを表示
する機能を有しているという特徴がある。しかし、ポリ
ゴン毎に表示処理を行なうため、画面の塗り重ねが多発
し、画素生成処理が非常に重くなるという欠点があっ
た。

【００１２】従来技術３は、色ではなくコードを描画す
るので、ＶＲＡＭへの書き込み処理が軽減される。また
ディスプレイの水平垂直信号に同期してマッピング等の
レンダリング処理を行なうので、レンダリング処理が非
常に軽い。また、座標変換後の３頂点の座標データおよ
びレンダリングパラメータをそのままポリゴンキャシュ
に記憶するためキャシュ処理の負荷が軽いという特徴が
ある。

【００１３】さて、高画質な画像を生成するには、アル
ファブレンディングが有効である。アルファブレンディ
ングは半透明な物体を描画する技術である。アルファブ
レンディングは通常、以下の方法で行われる。物体を視
点から遠い順に描画する。半透明の物体の書き込みの
際、フレームバッファにすでに書き込まれた色とこれか
ら書き込む色とを平均する。これによって背景物の色が
半透明物体を透過している様子が描画できる。

【００１４】ところが、従来技術３のようにコードを描
画する方式では、フレームバッファに対し色でなくコー
ドを描画する。このため、背景物のコードしか取り出す
ことができない。このため、アルファブレンディングを
実現することができなかった。

【００１５】また高画質な画像を生成するには、精密な
形状データを使用することが有効である。形状が精密に
なればなるほど、形状の凹凸の周波数が高くなる傾向に
ある。この高い周波数が、表示デバイスの表現しうる周
波数を越えた場合、エリアシングが発生する。エリアシ
ングによって発生する不規則な点滅や、モアレ等のノイ
ズは画質向上の為には最小限に押える必要がある。この
画質向上技術をアンチエリアシングと呼ぶ。その代表的
手法がオーバーサンプリングである。オーバーサンプリ
ングは表示デバイスよりも高い解像度で処理を行い、そ
れを平均し縮小することでノイズを低減する手法であ
る。通常オーバーサンプリングはピクセル毎に行われ
る。物体を描く際、各サブピクセルの位置に物体のどの
部分を描くべきか各々算出する。この各々のピクセルの
色を平均し、ピクセルの色を求める。これをフレームバ
ッファに描画する。

【００１６】ところが上述のようにコードを描画する方
式では、フレームバッファに対し色でなくコードを描画
する。このため、サブピクセルの色をフレームバッファ
への書き込み前に決定することができない。このため、
アンチエリアシングを実現することができなかった。こ
のように、従来技術３は、コードを描画するため、アル
ファブレンディングやアンチエリアシングなどの高画質
なレンダリング処理ができないという欠点があった。

【００１７】以上のように、これまでのグラフィックス
装置は、高画質な３次元グラフィックスを軽い処理で表
示することができなかった。

【００１８】そこで、本発明の目的は、アルファブレン
ディングやアンチエリアシング等の高画質なレンダリン
グ処理を軽い負荷で、且つ高速で行うことができる３次
元画像処理装置を提供することである。

【００１９】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、ピク
セルを構成する各サブピクセルのポリゴン・コード、描
画頂点座標、及び座標変換マトリクスが与えられ、該描
画頂点座標と座標変換マトリクスにより座標変換した頂
点座標と、それに対応するサブピクセル画面アドレス及
びサブピクセル・ポリゴン・コードを出力する座標変換
手段と、前記サブピクセル画面アドレスの示す位置に対
応する前記サブピクセル・ポリゴン・コードの書き込み
を制御するディザ発生回路と、前記ディザ発生回路の指
示に基づいて、前記サブピクセル画面アドレスに前記サ
ブピクセル・ポリゴン・コードを格納するポリゴン・コ
ード・メモリと、前記ポリゴン・コード・メモリに格納
された前記サブピクセル・ポリゴン・コードをアドレス
とする位置に、頂点座標及びレンダリング・パラメータ
を格納するポリゴン・キャシュと、前記頂点座標に基づ
いて、表示する画面座標のポリゴン内分値を求める内分
値発生手段と、前記ポリゴン内分値によって頂点座標に
対応するレンダリング・パラメータを補間して、前記画
面座標の色データ値とブレンディングモードを出力する
レンダラと、前記ブレンディングモードに基づいてアル
ファブレンディング処理を行い、各サブピクセルの色デ
ータ値を合成する合成手段と、を備えたことを特徴とす
る３次元画像処理装置である。

【００２０】請求項２の発明は、請求項１記載の３次元
画像処理装置であって、前記ポリゴン・キャシュと内分
値発生手段とレンダラは、直列接続され、この直列接続
されたものが複数並列接続されていることを特徴とす
る。

【００２１】請求項３の発明は、請求項１記載の３次元
画像処理装置であって、前記合成手段は、色データ値と
ブレンディングモードを１ピクセルごとにピクセル数だ
け入力し、各ピクセルの色データ値及びブレンディング
モードを利用して各色の重み付けを変化させ、加重平均
することにより合成することを特徴とする。

【００２２】請求項４の発明は、請求項１記載の３次元
画像処理装置であって、前記合成手段は、色データ値と
ブレンディングモードを１ピクセルごとにピクセル数だ
け入力し、各ピクセルの色データ値及びブレンディング
モードを利用して入力した色とその直前に入力した色を
内分して合成することを特徴とする。

【００２３】請求項５の発明は、請求項２記載の３次元
画像処理装置であって、前記合成手段は、各ピクセルの
色データ値とブレンディングモードを同時に入力し、各
ピクセルの色データ値及びブレンディングモードを利用
して各色の重み付けを変化させ、加重平均することによ
り合成することを特徴とする。

【００２４】請求項６の発明は、請求項２記載の３次元
画像処理装置であって、前記合成手段は、各ピクセルの
色データ値とブレンディングモードを同時に入力し、前
記色データ値及びブレンディングモードを利用して入力
した色とその直前に入力した色を内分して合成すること
を特徴とする。

【００２５】請求項７の発明は、請求項１又は２記載の
３次元画像処理装置であって、前記レンダラは、マテリ
アルデータを選択するアドレスであるマテリアルＩＤを
含むテクスチャ座標と頂点色からなるレンダリング・パ
ラメータを補間して内分値で示される位置のテクスチャ
座標値とマテリアルＩＤと色データ値を出力する補間手
段と、前記マテリアルＩＤから選択されたマテリアルデ
ータに基づいてブレンディング・モードとテクスチャ色
を選択するアドレスであるテクスチャＩＤを出力するマ
テリアル・メモリと、前記テクスチャ座標値で示される
位置の前記テクスチャＩＤに選択されたテクスチャ色を
出力するテクスチャ・メモリと、前記テクスチャ色と前
記色データ値を混合する混合手段と、からなることを特
徴とする。

【００２６】請求項８の発明は、請求項７記載の３次元
画像処理装置であって、前記レンダラは、さらに、前記
サブピクセル・ポリゴン・コードにより、前記混合手段
からの色データを出力するか、サブピクセルの色データ
値に変換して出力するかを選択するセレクタを備えたこ
とを特徴とする。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
によって詳述する。

【００２８】＜実施形態１＞以下、本発明に係る実施形
態１について説明する。図１は、本発明に係る３次元画
像形成装置の実施形態１を示すブロック図である。図１
に示す３次元画像形成装置は、ＣＰＵ１０１、座標変換
回路１０２、ディザ回路１２６、ポリゴン・コード・メ
モリ１０３、ポリゴン・キャシュ１０４、内分値発生器
１０５、レンダラ１０６、合成器１２３、ディスプレイ
・コントローラ１０７からなる構成である。この３次元
画像形成装置で形成した３次元画像をディスプレイ１０
８に表示する。本実施形態は、ポリゴン画像を構成する
ピクセルを、サブピクセルに分割して処理するものであ
り、通常はピクセルを２×２、３×３、４×４のサブピ
クセルに分割して処理する。本実施形態においては、サ
ブピクセルの分割は２×２とする。

【００２９】ＣＰＵ１０１は、サブピクセル・ポリゴン
・コード１１１および描画頂点座標１１７および座標変
換マトリクス１１６を座標変換回路１０２に対し出力す
る。同様に、サブピクセル・ポリゴン・コード１１１に
対応したレンダリング・パラメータ１０９をポリゴン・
キャシュ１０４に対し出力する。また、制御信号１２４
によってポリゴン・コード・メモリ１０３およびポリゴ
ン・キャシュ１０４を制御する。またディザデータ１２
７をディザ回路４２６に対し出力する。ディザデータ
は、サブピクセルの書き込みの許可不許可を表す。

【００３０】座標変換回路１０２は、入力された描画頂
点座標１１７を頂点座標１１０に座標変換し、該頂点座
標１１０をサブピクセル・ポリゴン・コード１１１でア
ドレスされるポリゴン・キャシュ１０４のエントリに書
き込む。また、サブピクセル画面アドレス１１８及びサ
ブピクセル・ポリゴン・コード１１１をディザ回路１２
６に与える。

【００３１】ディザ回路１２６は、サブピクセル画面ア
ドレス１１８にしたがってディザデータ１２７を確認評
価し、描画を行う場合はサブピクセルの位置をサブピク
セル画面アドレス１１８で与え、対応するサブピクセル
・ポリゴン・コード１１１をポリゴン・コード・メモリ
１０３に書き込む。画面座標１１９によって示されるポ
リゴン・コード・メモリ１０３の領域から各サブピクセ
ルのポリゴン・コード１２２がピクセルの分割個数の回
数だけ読み出され、ポリゴン・キャシュ１０４に送られ
る。

【００３２】ポリゴン・キャシュ１０４には、座標変換
回路１０２から出力されたサブピクセル・ポリゴン・コ
ード１１１をアドレスとして与えられ、座標変換された
頂点座標１１０が書き込まれる。同時にＣＰＵ１０１か
らのレンダリング・パラメータ１０９も同じ領域に書き
込まれる。また、ポリゴン・コード・メモリ１０３から
各サブピクセルのポリゴン・コード１２２がアドレスと
してポリゴン・キャシュ１０４に出力され、ポリゴン・
キャシュ１０４からは、ポリゴン・コード１２２で示さ
れる領域に格納されている頂点座標１１０とレンダリン
グ・パラメータ１０９が読み出される。

【００３３】内分値発生器１０５は、ポリゴン・キャシ
ュ１０４から出力された頂点座標１１２およびディスプ
レイ・コントローラ１０７から出力された画面座標１１
９を与えられ、内分値１１３をレンダラ１０６に対し出
力する。レンダラ１０６は、内分値１１３およびレンダ
リング・パラメータ１１４から、各サブピクセルの色デ
ータ値１１５および各サブピクセルのブレンディングモ
ード１２５を生成し、合成器１２３に対し出力する。こ
こで、ブレンディングモードとは、物体の透明性に併せ
て処理をするモードである。合成器１２３は、レンダラ
１０６からピクセルの分割数個の各サブピクセルの色デ
ータ値１１５を入力し、合成を行ない合成色データ値１
２１を出力する。ディスプレイコントローラ４０７は、
合成色ディスプレイ値４２１に従った画像信号４２０を
ディスプレイ４０８に対し出力しディスプレイ４０８が
その画像を表示する。

【００３４】以下本発明の動作について説明する。本発
明の動作は描画側と表示側の２つの処理がある。描画側
は、ポリゴンの外形を生成する処理である。一方、表示
側は、ポリゴン面を構成するピクセルの色を決定し、デ
ィスプレイ１０８に表示する処理である。

【００３５】始めに描画側の処理から説明する。ＣＰＵ
１０１は、ユーザの操作に従って、表示すべき三角形ポ
リゴンの３つの描画頂点座標１１７およびサブピクセル
・ポリゴン・コード１１１を生成し、座標変換回路１０
２に出力する。三角形ポリゴンの各描画頂点座標は
（ｘ，ｙ，ｚ，１）の形で表される。また、各頂点に対
し１組ずつ計３組のレンダリング・パラメータ１０９を
ポリゴン・キャシュ１０４に対し出力する。座標変換回
路１０２は、４×４の座標変換マトリクス１１６をＣＰ
Ｕ１０１から供給されて、この４×４のマトリクスを、
描画頂点座標に左からかけて、３つの（ｘ，ｙ，ｚ）を
生成する。この３つの（ｘ，ｙ，ｚ）を頂点座標１１０
としてポリゴン・キャシュ１０４に出力する。ポリゴン
・キャシュ１０４は、サブピクセル・ポリゴン・コード
１１１の最大値数個のエントリを持つバッファが２つで
構成される。座標変換回路１０２からアドレスとして出
力されるサブピクセル・ポリゴン・コード１１１の示す
位置（エントリ）に、頂点座標１１０とレンダリング・
パラメータ１０９が格納される。

【００３６】次にポリゴンの外形を描画する。図２は画
面座標と３次元座標の関係を表している説明図である。
図２において、Ｚ＝１の平面が画面を構成し、画面の上
端が（１，１，１）または（−１，１，１）下端が
（１，−１，１）又は（−１，−１，１）である。３次
元座標上の点Ｐ０（Ｘ０，Ｙ０，Ｚ０）は、画面座標
（Ｘ０／Ｚ０，Ｙ０／Ｚ０，１）に投影されることがわ
かる。同様に、点Ｐ１（Ｘ１，Ｙ１，Ｚ１）が、画面上
の座標（Ｘ１／Ｚ１，Ｙ１／Ｚ１，１）に、点Ｐ２（Ｘ
２，Ｙ２，Ｚ２）が、画面上の座標（Ｘ２／Ｚ２，Ｙ２
／Ｚ２，１）に、投影される。ポリゴンを描画すべき領
域は、−１≦Ｙ／Ｚ≦１と、−１≦Ｘ／Ｚ≦１およびＺ
＝ｎｅａｒとＺ＝ｆａｒとで囲まれる部分となる。ただ
しｎｅａｒとｆａｒとは任意の正の数とする。

【００３７】この領域内のポリゴン面を構成する各サブ
ピクセルについて、図１の座標変換回路１０２は、サブ
ピクセル画面アドレス１１８とサブピクセル・ポリゴン
・コード１１１を生成し、ディザ回路１２６に出力す
る。本実施形態においては、サブピクセルの分割は２×
２なので、ポリゴン・コード・メモリ１０３は｛（画面
の横ピクセル数）×２｝×｛（画面の縦ピクセル数）×
２｝のサブピクセル・ポリゴン・コードの配列である。

【００３８】本実施形態において、ディザデータ１２７
は、１６サブピクセル×１６サブピクセルに対する１ビ
ットのデータである。ディザデータ１２７の１ビットは
サブピクセルの書き込みの許可不許可を表す。１の時書
き込みは許可であり、０の時は不許可である。ディザデ
ータ１２７は画面の左上から画面いっぱいに繰り返しし
きつめられている。画面サイズが６４０×４８０の時、
サブピクセルは２×２であるので、サブピクセル数は１
２８０×９６０となる。したがって、ディザデータ１２
７は、横に８０回、縦に６０回繰り返される。

【００３９】ディザ回路１２６は、サブピクセル画面ア
ドレス１１８が入力されると、サブピクセル画面アドレ
ス１１８が示す位置のディザデータ１２７を調べる。こ
の値が１の時、サブピクセル画面アドレス１１８で示さ
れるポリゴン・コード・メモリ１０３のエントリにサブ
ピクセル・ポリゴン・コード１１１を書き込む。０の時
はデータを書き込まない。こうして隠面消去処理を行
う。

【００４０】図３は、上記の処理を行なった後のポリゴ
ン・コード・メモリ１０３の状態を示す。１５１は、デ
ィザデータに基づいて、ポリゴン・コード・メモリ１０
３に記憶されたサブピクセル・ポリゴン・コードのＩＤ
＝１のポリゴンである。同様に１５２，１５３は、サブ
ピクセル・ポリゴン・コードのＩＤ＝２，Ｄ＝３のポリ
ゴン７である。ポリゴン・コードのＩＤ＝１，２，３を
持つ３つの三角形ポリゴンをポリゴン・コード・メモリ
１０３に順に書き込んだ結果、３次元的に投影処理され
た３つの三角形がポリゴン・コード・メモリ１０３上に
保存されていることがわかる。また、ディザの結果ＩＤ
＝１，２のポリゴン１５１，１５２がＩＤ＝３のポリゴ
ン１５３の上に描画されていることがわかる。

【００４１】図４は、上記の処理を行なった後のポリゴ
ン・キャシュ１０４の状態を示す。ＩＤ１，２，３の３
つの三角形ポリゴンの頂点座標１１０およびレンダリン
グ・パラメータ１０９がＩＤ番目の位置に保存されてい
ることがわかる。描画を行ないながら表示を行なうた
め、ポリゴン・コード・メモリ１０３は、画面のピクセ
ル数の容量を持つ２つのメモリで構成される。一方のメ
モリを描画側で使用する間は、他方のメモリを表示側に
使用する。同様にポリゴン・キャシュ１０４も２つで構
成され、一方を描画側で使用している時は、他方を表示
側で使用する。１画面分の表示に必要なポリゴン処理を
行い、ポリゴン・コード・メモリ１０３やポリゴン・キ
ャシュ１０４への書き込みが完了した時点で、ＣＰＵ１
０１は制御信号１２４を用いて、ポリゴン・コード・メ
モリ１０３とポリゴン・キャシュ１０４の描画側と表示
側を入れ変える。この処理をスワップバッファ処理と呼
び、これによって書き込みが完了したデータを表示側の
回路から参照できるようになる。

【００４２】次に表示側の処理を説明する。図１で示す
本実施形態は、１ピクセルを２×２のサブピクセルに分
割する例であるので、合成器１２７は４つのサブピクセ
ル色を合成する。サブピクセル色の合成数は通常４、
９、１６が使用される。ディスプレイ・コントローラ１
０７は、画面のすべてのピクセルを横方向に走査するよ
うに、画面座標を生成する。ディスプレイ・コントロー
ラ１０７は１ピクセルについて４つのサブピクセルの画
面座標を生成する。

【００４３】各々の画面座標について以下の処理を実行
する。ポリゴン・コード・メモリ１０３は画面座標１１
９で示される位置に保存されているサブピクセル・ポリ
ゴン・コード１２２をポリゴン・キャシュ１０４に対し
出力する。ポリゴン・キャシュ１０４は、サブピクセル
・ポリゴン・コード１２２で示される位置に保存されて
いる３頂点分の頂点座標１１２およびレンダリング・パ
ラメータ１１４を出力する。

【００４４】内分値発生器１０５には、画面座標１１９
と３つの頂点座標１１２が入力される。内分値発生器１
０５は、画面座標１１９で示される画面位置に投影され
る３つの頂点座標１１２で定義されたポリゴン面の位置
を算出する。算出のアルゴリズムは、視点と画面座標を
結ぶ水平平面と垂直平面でポリゴンを切断する方式を用
いる。算出した点の位置は、３つの頂点座標１１２の内
分値１１３で表される。

【００４５】図５は、実施形態１における内分値４１３
の説明図である。図５において、ポリゴンは３頂点ＡＢ
Ｃで構成されている。内分値１１３は頂点順序および内
分比で構成される。内分比は３つの数字である。また、
頂点順序は３つの頂点の並べ変えの順序を表す１つの数
字である。例えば、ＡＢＣ，ＡＣＢ，ＢＡＣ，ＢＣＡ，
ＣＡＢ，ＣＢＡの各頂点順序を各々１，２，３，４，
５，６の数字で表す。図５に示す頂点順序は１であり、
内分比が各々α、β、γである。この時、ＡＢをα：１
−αで内分した点をＰとし、ＡＣをβ：１−βで内分し
た点をＱとする。この２点ＰＱをγ：１−γで内分した
点をＲとする。この点Ｒの位置が内分値４１３によって
表される位置である。頂点順序が２の時は、ＢとＣを入
れ変えて同じ操作を実行する。

【００４６】レンダラ１０６には、内分値１１３とポリ
ゴン・キャシュ１０４から３組のレンダリング・パラメ
ータ１１４が入力される。レンダラ１０６は３組のレン
ダリング・パラメータ１１４を補間し、内分値１１３が
示す位置における色データ値１１５を算出する。図６
は、レンダリング・パラメータ４１０のうちｓ０，ｓ
１，ｓ２の補間の様子を示している。

【００４７】図６において、ポリゴンは３頂点ＡＢＣで
構成されている。今、頂点Ａ、Ｂ、Ｃに対するレンダリ
ング・パラメータ１１４を各々（ｓ０，ｔ０，ｒ０），
（ｓ１，ｔ１，ｒ１），（ｓ２，ｔ２，ｒ２）とし、頂
点順序が１、内分比をα、β、γとする。点Ｒのレンダ
リング・パラメータを（ｓ，ｔ，ｒ）として、これらを
頂点のレンダリング・パラメータから求める。まず、ｓ
を求める。ＡＢのレンダリング・パラメータのｓ０，ｓ
１をα：１−αで内分した値をｓａとし、ＡＣのレンダ
リング・パラメータのｓ０，ｓ２をβ：１−βで内分し
た値をｓｂとする。この２つの値ｓａ、ｓｂをγ：１−
γで内分した値をｓとする。このｓが内分値１１３で示
される位置Ｒにおけるレンダリング・パラメータｓの値
である。レンダラ１０６は同様にＲ位置における残りの
パラメータｔ、ｒについても求める。レンダリング・パ
ラメータ１１０はユーザーが各頂点毎に指定する１組の
数字である。通常は頂点色、３次元テクスチャ座標、テ
クスチャＩＤを使用する。

【００４８】図７は、レンダラ１０６の一例を示すブロ
ック図である。図７のレンダラは、レンダリング・パラ
メータ１１４が頂点色２０５とテクスチャ座標（ｓ，
ｔ，ｒ，ＩＤ）２０４とブレンディングモード２１１で
構成される場合を示す。本実施形態において、テクスチ
ャ座標は３次元の座標値（ｓ，ｔ，ｒ）及びテクスチャ
の種類を選択するテクスチャＩＤで構成される。テクス
チャＩＤはテクスチャの種類を選択するためのアドレス
であり、３次元の座標値（ｓ，ｔ，ｒ）はテクスチャＩ
Ｄによつて選択されるテクスチャ内の一点を表すアドレ
スである。

【００４９】補間器２０１は、内分値１１３および３頂
点のテクスチャ座標２０４を入力し、ｓ，ｔ，ｒ，ＩＤ
の４つのパラメータについて補間を行ない、内分値１１
３で示される位置Ｒのテクスチャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）２
０７およびテクスチャＩＤ２０６をテクスチャ・メモリ
２０２に対し出力する。またテクスチャ座標２０７と同
様の方法で３つの頂点色２０５を補間し、色データ値２
０９を生成し、ミキサ２０３に対し出力する。また３頂
点のブレンディングモード１２５を補間し、ブレンディ
ングモード２１１を生成し、各サブピクセルのブレンデ
ィングモード１２５として合成器１２３に対し出力す
る。

【００５０】テクスチャ・メモリ２０２は、ポリゴンに
張り付けるテクスチャイメージを格納する。テクスチャ
・メモリ２０２には補間器２０１からテクスチャＩＤ２
０６とテクスチャ座標２０７が入力され、テクスチャＩ
Ｄ２０６とテクスチャ座標２０７で示される位置のテク
スチャ色２０８をミキサ２０３に対し出力する。ミキサ
２０３は、補間器２０１からの色データ値２０９とテク
スチャ色２０８とを合成し、ミキサ色を生成し、各サブ
ピクセルの色データ値１１５として合成器１２３に対し
出力する。

【００５１】図８は、レンダラ１０６の他の例を示すブ
ロック図である。レンダラ１０６の入力レンダリング・
パラメータが頂点色２２５およびテクスチャ座標（ｓ，
ｔ，ｒ，ＭＩＤ）の場合の実施例である。図８のレンダ
ラにおいて、テクスチャ座標は３次元の座標値（ｓ，
ｔ，ｒ）及びマテリアルの種類を選択するマテリアルＩ
Ｄで構成される。マテリアルＩＤ（ＭＩＤ）はマテリア
ルの種類を選択するアドレスである。マテリアルとは、
ポリゴンの材質のことであり、材質の特性は通常、テク
スチャ、透明度、反射特性等のデータで表現される。こ
れら１つのマテリアルを表現する一連のデータを１組と
して、マテリアルデータと呼ぶ。マテリアルメモリ２３
２は、このマテリアルデータを複数格納する。マテリア
ルＩＤ２３１はマテリアルメモリ２３２に格納される複
数のマテリアルデータから１つを選択するアドレスであ
る。

【００５２】ここで、マテリアルメモリ２３２に格納す
るマテリアルデータは、テクスチャＩＤとブレンディン
グモードで構成される。テクスチャＩＤは、テクスチャ
の種類を選択するためのアドレスであり、３次元の座標
値（ｓ，ｔ，ｒ）はテクスチャＩＤによって選択される
テクスチャ内の一点を表すアドレスである。

【００５３】補間器２２１は、内分値１１３および３頂
点のテクスチャ座標２２４を入力し、４つのパラメータ
（ｓ，ｔ，ｒ，ＭＩＤ）について補間を行ない、内分値
１１３で示される位置のテクスチャ座標値（ｓ，ｔ，
ｒ）２２７をテクスチャ・メモリ２２２に対して出力す
る。また内分値１１３で示される位置のマテリアルＩＤ
２３１をマテリアルメモリ２３２に対し出力する。

【００５４】また３つの頂点色２２５を入力し、補間を
行ない、内分値１１３で示される位置の色データ値２２
９をミキサ２２３に対し出力する。マテリアルメモリ２
３２はマテリアルＩＤ２３１によって選択されるマテリ
アルデータを出力する。マテリアルデータのうちブレン
ディングモード１２５は各サブピクセルのブレンディン
グモードとして合成器１２３に出力される。またテクス
チャＩＤ２２６はテクスチャ・メモリ２２２に対し出力
される。

【００５５】テクスチャ・メモリ２２２は、ポリゴンに
貼りつけるテクスチャ・イメージを格納する。テクスチ
ャ・メモリ２２２は、補間器２２１からテクスチャ座標
２２７とマテリアルメモリ２３２からテクスチャＩＤ２
２６をアドレスとして入力され、テクスチャＩＤ２２６
とテクスチャ座標２２７で示される位置のテクスチャ色
２２８をミキサ２２３に対し出力する。ミキサ２２３
は、補間器２２１からの色データ値２２９とテクスチャ
色２２８とを合成し、ミキサ色を生成し、各サブピクセ
ルの色データ値として合成器１２３に対し出力する。

【００５６】最後に合成器１２３について説明する。図
９は、合成器１２３の一例を示すブロック図である。こ
の合成器１２３は、積算器３０１とシフタ３０２とアキ
ュームレータ３０３からなり、各３つずつ配置された構
造である。この合成器に、各サブピクセルのブレンディ
ングモード１２５が２ビットのデータとして入力され
る。上位１ビットは積算器３０１のｏｎ／ｏｆｆを切替
える。下位１ビットはシフタ３０２のｏｎ／ｏｆｆを切
替える。

【００５７】以下、ブレンディングモード１２５と描画
ピクセルの特性について記述する。まず、ブレンディン
グモード１２５の説明を行う。ブレンディングモード０（００）：使用しないブレンディングモード１（０１）：ｏｆｆブレンディングモード２（１０）：Ａ値に従ってＡ値、
Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をスケールし、サブピクセル分割数回
加算を行うブレンディングモード３（１１）：Ａ値に従ってＡ値、
Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値をスケールし、サブピクセル分割数だ
け加算を行った後平均化する

【００５８】１のモードは不透明の物体の描画に使用す
る。２のモードはライト等の明るい物体の描画に使用す
る。３のモードは通常の半透明物体の描画に使用する。
各サブピクセルの色データ値１１５は、Ａ値、Ｒ値、Ｇ
値、Ｂ値の４つのパラメータで構成される。ＡＲＧＢ値
は通常０から２５５の整数である。

【００５９】次に、合成器の動作について説明する。積
算器３０１は、各サブピクセルのブレンディングモード
１２５の上位が１の時は、各サブピクセルの色データ値
１１５を入力し、各パラメータに対しＡ値を積算し、シ
フタ３０２に対し出力する。０の時はＡ値の代わりに２
５５を積算する。シフタ３０２は、各パラメータをサブ
ピクセルの分割数で割って平均を求める。すなわち、各
サブピクセルのブレンディングモード１２５の下位が１
の時は、積算器３０１が出力した値を右に２ビットシフ
トする。０の時はそのまま出力する。これまでの処理を
サブピクセルの分割個数の回数だけ行う。本合成器では
サブピクセルの分割数が４であるので、処理は４回であ
る。

【００６０】アキュムレータ３０３は、シフタ３０２か
ら出力されるデータを４サブピクセル分加算する。４ピ
クセル目のデータの加算後、以下の処理を行う。データ
の値をＤとする。・Ｄ＝Ｄ＋Ｄ／２５６・Ｄを右に８ビットシフトする。・Ｄが２５５より大きかったらＤ＝２５５とする。・Ｄを合成色データ値１２１として出力する。

【００６１】図１０は、合成器１２３の他の例を示すブ
ロック図である。この合成器において、各サブピクセル
のブレンディングモード１２５は１ビットのデータであ
り、補間器３１１のｏｎ／ｏｆｆを切替える。以下はブ
レンディングモード１２５の説明である。ブレンディングモード１：アルファブレンディングＯＮブレンディングモード０：アルファブレンディングＯＦ
Ｆ

【００６２】半透明の物体には１を使用し、不透明の物
体には０を使用する。各サブピクセルの色データ値１１
５はＡ値、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の４つのパラメータで構成
される。ＡＲＧＢ値は通常０から２５５の整数である。

【００６３】次に、合成器の動作について説明する。補
間器３１１に、出力レジスタ３１２からの色データ値と
各サブピクセルの色データ値１１５を入力し、各パラメ
ータに対し、以下の演算を行い、生成した色データ値を
出力レジスタ３１２に対し出力する。Ｒｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｒ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｒ（ｎ−１）Ｇｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｇ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｇ（ｎ−１）Ｂｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｂ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｂ（ｎ−１）Ａ（ｎ），Ｒ（ｎ），Ｇ（ｎ），Ｂ（ｎ）は各サブピク
セルの色データ値１１５を示す。Ｒ（ｎ−１），Ｇ（ｎ
−１），Ｂ（ｎ−１）は、出力レジスタ３１２から出力
されるＲ（ｎ），Ｇ（ｎ），Ｂ（ｎ）の直前の色データ
値を示す。Ａ（ｎ）はブレンディングモード１２５によ
って以下のように変化する。１：各サブピクセルの色データ値のＡ値０：２５５こうして、ブレンディングモード１２５により変化する
Ａ値に基づいて、色データとその直前の色データとを内
分する。

【００６４】出力レジスタ３１２は、各サブピクセルの
ブレンディングモード１２５の下位が１の時は、補間器
３１１が出力した値を右に２ビットシフトする。０の時
はそのまま出力する。これまでの処理をサブピクセルの
分割数回行うが、この合成器では４回である。

【００６５】ディスプレイ・コントローラ１０７は合成
器１２３から合成色１２１を入力し、画像信号１２０に
変換しディスプレイに対し出力する。以上が画面上の１
ピクセルの表示処理である。この処理をディスプレイの
画素数分繰り返し１画面の表示処理が終了する。

【００６６】＜実施形態２＞以下、本発明に係る実施形
態２について説明する。１秒間に６０回画面を表示する
インターレースのラスタースキャン方式のディスプレイ
を用いると、ピクセル数は６４０×４８０のＶＧＡ(Vid
eo Graphics Array)相当となる。この場合、１ピクセル
の処理に許容される時間は、８０ｎｓである。本実施形
態は、１ピクセルを２×２のサブピクセルに分割するの
で、１つのサブピクセルの処理に許される時間は２０ｎ
ｓとなる。この時間内に処理を行うため、内分値発生器
１０５およびレンダラ１０６では、パイプライン方式に
て、複数の処理を並列して行う。以下に、内分値発生器
およびレンダラにおけるパイプライン処理について具体
例を用いて説明する。

【００６７】まず、内分値発生器１０５における内分値
算出処理について説明する。内分値発生器１０５は、画
面の２次元座標上の所定位置（ｍ，ｎ）に、３次元座標
上の３頂点にて定義されるポリゴン面上のどの位置
（ｘ，ｙ，ｚ）が投影されるかを算出する。この内分値
算出方法では、ポリゴン面上の位置は三つの内分比およ
び頂点順序で表される。すなわち、３頂点の座標Ｐ０
（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ
２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）および画面座標（ｍ，ｎ）を入
力し、内分比α，β，γおよび頂点順序δを生成する。
内分比は、３頂点の座標で定義されるポリゴンを二つの
平面にて順次切断することによって生成する。また頂点
順序は、最初の平面による切断の際に決定する。

【００６８】内分比の算出法について、図１１および図
１２を用いて説明する。図１１は、ＸＹＺの３次元座標
における頂点座標Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２にて定義された三角
形が、ＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を結ん
だ平面によって切断している様子を示し、１０Ａは、投
影面上に三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を正規化して投影した
様子を示す。図１２は、上記の三角形が、ＹＺ平面に垂
直で原点と投影面の画面座標を結んだ平面によって切断
している様子を示し、１１Ａは、投影面上に三角形Ｐ
０，Ｐ１，Ｐ２を正規化して投影した様子を示す。図１
１、図１２において、視点は原点と一致する。

【００６９】また図１１及び図１２において、点Ｑ０，
Ｑ１は三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２とｘ＝ｍｚの条件の平面
との交点である。すなわち線分Ｑ０，Ｑ１が、ｘ＝ｍｚ
の条件の平面による三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の切断線で
ある。

【００７０】図１１において、点Ａ０は、点Ｐ０を通る
ｘ軸に平行な直線とｘ＝ｍｚの条件の平面との交点であ
る。同様に点Ａ１は、点Ｐ１を通るｘ軸に平行な直線と
ｘ＝ｍｚの条件の平面との交点、点Ａ２は、点Ｐ２を通
るｘ軸に平行な直線とｘ＝ｍｚの条件の平面との交点で
ある。そして点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分する比
は、線分Ｐ０，Ａ０の長さと線分Ｐ１，Ａ１の長さとの
比に等しい。また点Ｑ１が、線分Ｐ０，Ｐ２を内分する
比は、線分Ｐ０，Ａ０の長さと線分Ｐ２，Ａ２の長さと
の比に等しい。

【００７１】ここでＰ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、Ｐ１
（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であ
り、Ａ０（ｍｘ０，ｙ０，ｚ０）、Ａ１（ｍｘ１，ｙ
１，ｚ１）、Ａ２（ｍｘ２，ｙ２，ｚ２）とする。

【００７２】また三角形Ｐ０，Ｑ０，Ａ０と三角形Ｐ
１，Ｑ０，Ａ１とは、相似であるから、Ｐ０，Ｑ０：Ｑ０，Ｐ１＝Ｐ０，Ａ０：Ｐ１，Ａ１＝
（ｍｚ０−ｘ０）：（ｘ１−ｍｚ１）となる。その結果、点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分す
る比は、 α＝｜ｍｚ０−ｘ０｜／（｜ｍｚ０−ｘ０｜＋｜ｍｚ１
−ｘ１｜）となる。

【００７３】同様に、三角形Ｐ０，Ｑ１，Ａ０と三角形
Ｐ２，Ｑ１，Ａ２とは、相似であるから、点Ｑ１が、線
分Ｐ０，Ｐ２を内分する比は、 β＝｜ｍｚ０−ｘ０｜／（｜ｍｚ０−ｘ０｜＋｜ｍｚ２
−ｘ２｜）となる。

【００７４】次に図１２において、点Ｒは、線分Ｑ０，
Ｑ１とＹＺ平面との交点である。点Ｂ０は、点Ｑ０を通
るｙ軸に平行な直線とｙ＝ｎｚの条件の平面との交点で
ある。同様に点Ｂ１は、点Ｑ１を通るｙ軸に平行な直線
とｙ＝ｎｚの条件の平面との交点である。

【００７５】ここでＱ０（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、Ｑ１
（ｘ４，ｙ４，ｚ４）とすると、Ｂ０（ｘ３，ｎｙ３，
ｚ３）、Ｂ１（ｘ４，ｎｙ４，ｚ４）となる。このた
め、ｙ３，ｚ３，ｙ４，ｚ４は、ｙ３＝ｙ０＋（ｙ１−ｙ０）×α ｚ３＝ｚ０＋（ｚ１−ｚ０）×α ｙ４＝ｙ０＋（ｙ２−ｙ０）×β ｚ４＝ｚ０＋（ｚ２−ｚ０）×β として、求まる。また、三角形Ｑ０，Ｒ，Ｂ０と三角形
Ｑ１，Ｒ，Ｂ１とは、相似であるから、Ｑ０，Ｒ：Ｒ，Ｑ１＝Ｑ０，Ｂ０：Ｑ１，Ｂ１＝（ｎｚ
３−ｙ３）：（ｙ４−ｎｚ４）となるので、点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分する比
は、 γ＝｜ｎｚ３−ｙ３｜／（｜ｎｚ３−ｙ３｜＋｜ｙ４−
ｎｚ４｜）となる。

【００７６】次に頂点順序の算出について説明する。ま
ず、点Ｐ０から点Ａ０までの距離ｘ０−ｍｚ０，点Ｐ１
から点Ａ１までの距離ｘ１−ｍｚ１，点Ｐ２から点Ａ２
までの距離ｘ２−ｍｚ２を演算し、符号を調べる。その
結果、一つだけ異符号のものがあり、これが先頭にくる
ように並べ替える。例えば、ｘ０−ｍｚ０が負で、ｘ１
−ｍｚ１，ｘ２−ｍｚ２が正ならば、頂点順序はＰ０，
Ｐ１，Ｐ２となる。また、ｘ１−ｍｚ１が負で、ｘ０−
ｍｚ０，ｘ２−ｍｚ２が正ならば、頂点順序はＰ１，Ｐ
０，Ｐ２となる。以上の演算で内分値が求まる。

【００７７】上述の例では、まずＸＺ平面に垂直な平面
にて切断した後、ＹＺ平面に垂直な平面にて切断した場
合について説明したが、先にＹＺ平面に垂直な平面にて
切断した後、ＸＺ平面に垂直な平面にて切断した場合
は、上述の説明におけるポリゴン座標のｘとｙを入れ替
え、また画面座標のｍとｎを入れ替えて、その他の処理
は同様である。

【００７８】次に、図１１における、ｘ−ｍｚをＸ方向
透視距離、ｙ−ｎｚをＹ方向透視距離と呼び、このＸ方
向およびＹ方向透視距離を用いた内分値算出方法につい
て説明する。

【００７９】内分値発生器１０５は、画面座標（ｍ，
ｎ）およびポリゴンの三つの頂点座標Ｐ０（ｘ０，ｙ
０，ｚ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，
ｙ２，ｚ２）の入力を受けて、Ｘ方向透視距離、内分比
α，βおよび頂点順序δを算出し、次にＹ方向透視距
離、内分比γを算出し、内分比α，β，γおよび頂点順
序δを出力する。

【００８０】図１３は、内分値発生器におけるパイプラ
イン処理の説明図である。ここで、Ａ_i,_j〜Ｆ_i,_jは、画
面の左上から（ｉ，ｊ）番目のピクセルにおける以下の
処理Ａ〜処理Ｆを表す。

【００８１】まず処理Ａは、各ピクセルにおける、Ｘ方向透視距離：ｄｘ０＝ｘ０−ｍｚ０ｄｘ１＝ｘ１−ｍｚ１ｄｘ２＝ｘ２−ｍｚ２Ｙ方向透視距離：ｄｙ０＝ｙ０−ｎｚ０ｄｙ１＝ｙ１−ｎｚ１ｄｙ２＝ｙ２−ｎｚ２頂点順序： δ＝ｓｉ０×４＋ｓｉ１×２＋ｓｉ２を求める。

【００８２】処理Ｂは、各ピクセルにおける、ｄｘ０，
ｄｘ１，ｄｘ２の並べ替えと、ｄｙ０，ｄｙ１，ｄｙ２
の並べ替えと、頂点順序δの遅延を行う。

【００８３】処理Ｃは、各ピクセルにおける、内分比
α，βの算出と、ｄｙ０，ｄｙ１，ｄｙ２および頂点順
序δの遅延を行う。

【００８４】処理Ｄは、各ピクセルにおける、ｄ＝ｄｙ０＋（ｄｙ１−ｄｙ０）×α ｅ＝ｄｙ０＋（ｄｙ２−ｄｙ０）×β を求め、α，βおよび頂点順序δの遅延を行う。

【００８５】処理Ｅは、各ピクセルにおける、内分比γ
の算出と、内分比α，βおよび頂点順序δの遅延を行
う。

【００８６】処理Ｆは、各ピクセルにおける、内分比
α，β，γおよび頂点順序δを出力する。

【００８７】上記各処理は、ピクセル表示周期のＴ１サ
イクルでは１段目で処理Ａ₀,₀を行う。次に、Ｔ２サイ
クルでは２段目で処理Ｂ₀,₀を行うと共に、１段目で処
理Ａ₁,₀を行う。次に、Ｔ３サイクルでは３段目で処理
Ｃ₀,₀を行うと共に、２段目で処理Ｂ₁,₀を行うと共に、
１段目で処理Ａ₂,₀を行う。こうして、Ｔ４，Ｔ５サイ
クルにおいて、順次処理Ｄ，Ｅを行うとともに、それぞ
れの前段の処理も同時に行う。そして、Ｔ６サイクルで
は６段目で処理Ｆが行われ、１段目〜５段目で処理Ａ〜
処理Ｅが並列して行われる。

【００８８】図１４は、レンダラにおけるパイプライン
処理の説明図である。レンダラは、レンダリングパラメ
ータとして、マテリアル色ｃ０，ｃ１，ｃ２とテクスチ
ャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）およびテクスチャＩＤとを用い
る。ここで、Ｇ_i,_j〜Ｌ_i,_jは、画面の左上から（ｉ，
ｊ）番目のピクセルにおける以下の処理Ｇ〜処理Ｌを表
す。レンダラは、内分値発生器から内分比α，β，γお
よび頂点順序δを受けて以下の処理を行う。

【００８９】まず処理Ｇでは、頂点順序δに対応して、
各頂点のテクスチャＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２とテクスチ
ャ座標（ｓ０，ｔ０，ｒ０）（ｓ１，ｔ１，ｒ１）（ｓ
２，ｔ２，ｒ２）およびマテリアル色ｃ０，ｃ１，ｃ２
を並べ替える。図１５は、ｓ０，ｓ１，ｓ２の並べ替え
例を示し、他のパラメータについても同様に並べ替え
る。

【００９０】処理Ｈは、内分値にて表される位置のレン
ダリングパラメータｓをｓａ＝ｓ０＋（ｓ１−ｓ０）×α ｓｂ＝ｓ０＋（ｓ２−ｓ０）×β ｓ＝ｓａ＋（ｓｂ−ｓａ）×γ として求める。さらにｔ，ｒ，ｃについても同様に求め
る。

【００９１】処理Ｉは、マテリアルデータを読み出す。

【００９２】処理Ｊは、内分値にて表される位置のテク
スチャ色を読み出し、マテリアル色ｃの遅延を行う。

【００９３】処理Ｋは、内分値にて表される位置のテク
スチャ色とマテリアル色とを混合する。

【００９４】処理Ｌは、混合色を出力する。

【００９５】上記各処理は、ピクセル表示周期のＴ７サ
イクルでは１段目で処理Ｇ₀,₀を行う。次に、Ｔ８サイ
クルでは２段目で処理Ｈ₀,₀を行うと共に、１段目で処
理Ｇ₁,₀を行う。次に、Ｔ９サイクルでは３段目で処理
Ｉ₀,₀を行うと共に、二段目で処理Ｈ₁,₀を行うと共に、
１段目で処理Ｇ₂,₀を行う。こうして、Ｔ１０，Ｔ１１
サイクルにおいて、順次処理Ｊ，Ｋを行うとともに、そ
れぞれの前段の処理も同時に行う。そして、以降、同様
にして、Ｔ１２サイクルでは６段目で処理Ｌが行われ、
１段目〜４段目で処理Ｇ〜処理Ｋが並列して行われる。

【００９６】図１６は、本発明に係る３次元画像処理装
置の実施形態２を示すブロック図である。この３次元画
像処理装置の基本構成は、実施形態１と変わらないが、
異なる点はポリゴン・キャシュと内分値発生器とレンダ
ラの直列接続したものが、複数並列接続された構造であ
る。ＣＰＵ４０１は、サブピクセル・ポリゴン・コード
４１１、描画頂点座標４１７および座標変換マトリクス
４１６を座標変換回路４０２に対し出力する。同様に、
レンダリング・パラメータ４０９をポリゴン・キャシュ
４０４に対し出力する。また、制御信号４２４によって
ポリゴン・コード・メモリ４０３およびポリゴン・キャ
シュ４０４を制御する。またディザデータ４２７をディ
ザ回路４２６に対し出力する。

【００９７】座標変換回路４０２は、入力された描画頂
点座標４１７を頂点座標４１０に座標変換し、サブピク
セル・ポリゴン・コード４１１でアドレスされるポリゴ
ン・キャシュ４０４のエントリに書き込む。また、サブ
ピクセル画面アドレス４１８及びサブピクセル・ポリゴ
ン・コード４１１をディザ回路４２６に与える。ディザ
回路４２６は、サブピクセル画面アドレス４１８にした
がってディザデータ４２７を評価し、描画を行う場合は
サブピクセルの位置をサブピクセル画面アドレス４１８
で与え、サブピクセル・ポリゴン・コード４１１をポリ
ゴン・コード・メモリ４０３に書き込む。

【００９８】並列ポリゴン・キャシュ４０４は、座標変
換回路４０２からポリゴン・コード４１１によって示さ
れる領域に頂点座標４１０が書き込まれる。同時にＣＰ
Ｕ４０１からのレンダリング・パラメータ４０９も同じ
領域に書き込まれる。また、ポリゴン・キャシュ４０４
は、ポリゴン・コード・メモリ４０３から出力された１
ピクセルを構成する全サブピクセルのサブピクセル・ポ
リゴン・コード４２２のうち、自分の担当するサブピク
セルのポリゴン・コードで示される領域の内容である頂
点座標４１０およびレンダリング・パラメータ４０９を
読み出し並列内分値発生器４０５へ各々送る。

【００９９】並列内分値発生器４０５は、頂点座標４１
２および画面座標４１９を与えられ、内分値４１３をレ
ンダラ４０６に対して出力する。並列レンダラ４０６
は、内分値４１３およびレンダリング・パラメータ４１
４から、サブピクセル色４１５を生成し、合成器４２３
に対し出力する。合成器４２５は、並列レンダラ４０６
からサブピクセル色データ値４１５を入力し、合成を行
ない合成色データ値４２１を出力する。ディスプレイ・
コントローラ４０７は、その合成色データ値４２１に従
った画像信号４２０をディスプレイ４０８に対し出力し
ディスプレイ４０８がその画像を表示する。

【０１００】並列ポリゴン・キャシュ４０４、並列内分
値発生器４０５、並列レンダラ４０６をあわせて並列回
路と呼ぶ。図１７は並列回路の各回路が担当するサブピ
クセルを示している。図は２×２のサブピクセルの例を
示す。本例で並列回路の並列数は４であり、１番目の回
路が左上のサブピクセルを担当する。以下２番目が右
上、３番目が左下、４番目が右下を各々担当する。

【０１０１】図１８は、実施形態２の並列ポリゴン・キ
ャシュ４０４及び並列内分値発生器４０５のブロック図
である。並列ポリゴン・キャシュ４０４はセレクタ５０
３とポリゴン・キャシュ１０４とからなる。並列内分値
発生器４０５はサブピクセル画面座標発生器５０５と内
分値発生器１０５からなる。

【０１０２】セレクタ５０３は、１ピクセルを構成する
全サブピクセルのポリゴン・コード４２２が入力され、
自分が担当するサブピクセルのポリゴン・コードを１つ
選択し担当サブピクセルポリゴン・コード５０４として
出力する。サブピクセル画面座標発生器５０５は、画面
座標４１９が入力され、自分が担当するサブピクセルの
画面座標を算出し、担当サブピクセル画面座標５０６と
して出力する。１番目の並列回路の場合、担当サブピク
セルポリゴン・コード５０４は左上のサブピクセルのポ
リゴン・コードを選択する。また担当サブピクセル画面
座標５０６は左上のサブピクセルの画面座標を算出し出
力する。それ以外の回路は実施形態１の内分値発生器１
０５およびポリゴン・キャシュ１０４と同様である。並
列回路および合成器４２３を除く各回路の構成および動
作は実施形態１と同様である。

【０１０３】最後に合成器４２３について説明する。図
１９は、実施形態２の合成器の一例を示すブロック図で
ある。この合成器は、図１０の合成器が複数並列に接続
された構造である。ブレンディングモードは実施形態１
と同じである。合成器４２３は、各並列レンダラ４０６
からの各サブピクセルの色データ値４１５が同時に入力
される。各サブピクセルの色データ値４１５はＡ値、Ｒ
値、Ｇ値、Ｂ値の４つのパラメータで構成され、このＡ
ＲＧＢ値は通常０から２５５の整数である。

【０１０４】並列積算器６０１には、各サブピクセルの
ブレンディングモード４２５の上位が１の時は、各サブ
ピクセルの色データ値４１５を入力し、各パラメータに
対しＡ値を積算し、並列シフタ６０２に対し出力する。
０の時はＡ値の代わりに２５５を積算する。本実施例に
おいてサブピクセルの分割数は２×２の４である。６０
２は並列シフタである。各サブピクセルのブレンディン
グモード４２５の下位が１の時は、並列積算器６０１が
出力した値を右に２ビットシフトする。０の時はそのま
ま出力する。こうして、平均化する。６０３は加算器で
ある。並列シフタ６０２から出力されるデータを加算す
る。

【０１０５】また以下の処理を行なう。データの値をＤ
とする。・Ｄ＝Ｄ＋Ｄ／２５６・Ｄを右に８ビットシフトする。・Ｄが２５５より大きかったらＤ＝２５５とする。・Ｄを合成色データ値４２１として出力する。

【０１０６】図２０は合成器４２３の他の例である。本
実施例において各サブピクセルのブレンディングモード
４２５は１ビットのデータであり、補間器のｏｎ／ｏｆ
ｆを切替える。以下はブレンディングモード４２１の説
明である。ブレンディングモード１：アルファブレンディングＯＮブレンディングモード０：アルファブレンディングＯＦ
Ｆ半透明の物体には１を使用し、不透明の物体には０を使
用する。

【０１０７】各サブピクセルの色データ値４１５はＡ
値、Ｒ値、Ｇ値、Ｂ値の４つのパラメータで構成され
る。ＡＲＧＢ値は通常０から２５５の整数である。６０
１は多段補間器である。多段補間器６０１の補間器はサ
ブピクセルの分割数段ある。各々の補間器は前段からの
色データ値および各サブピクセルの色データ値４１５を
入力し、各パラメータに対し以下の補間演算を行う。Ｒｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｒ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｒ（ｎ−１）Ｇｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｇ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｇ（ｎ−１）Ｂｏｕｔ＝Ａ（ｎ）*Ｂ（ｎ）＋（２５６−Ａ（ｎ））*
Ｂ（ｎ−１）Ｒ（ｎ），Ｇ（ｎ），Ｂ（ｎ）は各々格段が入力する各
サブピクセルの色データ値４１５を示す。Ａ（ｎ−
１），Ｒ（ｎ−１），Ｇ（ｎ−１），Ｂ（ｎ−１）は各
々格段が入力する前段からの色データ値である。

【０１０８】Ａ（ｎ）はブレンディングモード４２５に
よって以下のように変化する。１：各サブピクセルの色データ値のＡ値０：２５５第一段の補間器は前段からの色データ値の代わりに０を
入力する。最終段の補間器で生成される色データ値を合
成色データ値４２１として出力する。レンダラ４０６
は、前述のものと同様である。

【０１０９】図２１は、レンダラのさらに他の例を示す
ブロック図である。この構成は、図８のレンダラに対
し、ミキサ２２３の公団にセレクタ２４１を追加したも
のである。このセレクタ２４１に、ミキサ色１１５およ
びサブピクセル・ポリゴン・コード１２２を入力してい
る。サブピクセル・ポリゴン・コード１２２の最上位ビ
ットが０の場合は、ミキサ色１１５を出力する。また、
１の場合は、サブピクセル・ポリゴン・コード１２２を
各サブピクセルの色データ値２４２として出力する。サ
ブピクセル・ポリゴン・コード１２２を各サブピクセル
の色データ値４２２に変換する方法について説明する。
サブピクセル・ポリゴン・コード１２２が１６ビットで
あるとすると、１ビットをＡ値の最上位、残りのｅビッ
トずつをＲＧＢ値の上位５ビットに各々割り当て、余っ
たビットは０とする。こうして、サブピクセルの色デー
タ値４２２として出力する。

【０１１０】

【発明の効果】本発明によれば、色ではなくコードを描
画しなおかつ複数の色を合成して表示を行なうため、ア
ルファブレンディングとオーバーサンプリングによるレ
ンダリング処理が可能になり、高画質な３次元グラフィ
クスを非常に軽い負荷で実現できる。

【０１１１】さらに、請求項２、５及び６の発明によれ
ば、パイプライン方式で複数の処理を並列に行うので、
処理が高速で、またより小さい回路規模で実現できる。

【０１１２】また、請求項７及び８の発明によれば、マ
テリアルＩＤを利用することにより様々なマテリアルを
切替えることが可能になり、多様な色生成機能をＶＲＡ
Ｍ型３Ｄ画像処理装置に付加することができる。

【０１１３】また、請求項８の発明によれば、セレクタ
を備えることにより、サブピクセル・ポリゴン・コード
の内容を色情報としても使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元画像形成装置の実施形態１
を示すブロック図である。

【図２】画面座標と３次元座標の関係を表している説明
図である。

【図３】描画処理後のポリゴン・コード・メモリの状態
図である。

【図４】描画処理後のポリゴン・キャシュの状態図であ
る。

【図５】実施形態１における内分値４１３の説明図であ
る。

【図６】レンダリング・パラメータの補間の説明図であ
る。

【図７】実施形態１のレンダラの一例を示すブロック図
である。

【図８】実施形態１のレンダラの他の例を示すブロック
図である。

【図９】実施形態１の合成器の一例を示すブロック図で
ある。

【図１０】実施形態１の合成器の他の例を示すブロック
図である。

【図１１】三角形が、ＸＺ平面に垂直で原点と投影面の
画面座標を結んだ平面によって切断されている説明図で
ある。

【図１２】三角形が、ＹＺ平面に垂直で原点と投影面の
画面座標を結んだ平面によって切断されている説明図で
ある。

【図１３】実施形態２の内分値発生器の処理の説明図で
ある。

【図１４】実施形態２のレンダラの処理の説明図であ
る。

【図１５】テクスチャ座標のｓ０，ｓ１，ｓ２の並べ替
えを示す説明図である。

【図１６】本発明に係る３次元画像形成装置の実施形態
２を示すブロック図である。

【図１７】実施形態２の並列回路のブロック図である。

【図１８】実施形態２の並列ポリゴン・キャシュ及び並
列内分値発生器のブロック図である。

【図１９】実施形態２の合成器の一例を示すブロック図
である。

【図２０】実施形態２の合成器の他の例を示すブロック
図である。

【図２１】図８のレンダラのさらに他の例を示すブロッ
ク図である。

【図２２】従来のビットマップ・ディスプレイ装置のブ
ロック図である。

【図２３】従来のグラフィック・ディスプレイ装置のブ
ロック図である。

【図２４】従来のＶＲＡＭ型３次元画像表示装置のブロ
ック図である。

【符号の説明】

１０１ＣＰＵ１０２座標変換回路１０３ポリゴン・コード・メモリ１０４ポリゴン・キャシュ１０５内分値発生器１０６レンダラ１０７ディスプレイ・コントローラ１０８ディスプレイ１０９レンダリング・パラメータ１１０，１１２頂点座標１１１サブピクセル・ポリゴン・コード１１３内分値１１４レンダリング・パラメータ１１５各サブピクセルの色データ値１１６座標変換マトリクス１１７描画頂点座標１１８サブピクセル画面アドレス１１９画面座標１２０画像信号１２１合成色データ値１２２各サブピクセルのポリゴン・コード１２３合成器１２５各サブピクセルのブレンディングモード１２６ディザ回路１２７ディザデータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピクセルを構成する各サブピクセルのポ
リゴン・コード、描画頂点座標、及び座標変換マトリク
スが与えられ、該描画頂点座標と座標変換マトリクスに
より座標変換した頂点座標と、それに対応するサブピク
セル画面アドレス及びを出力する座標変換手段と、前記サブピクセル画面アドレスの示す位置に対応する前
記サブピクセル・ポリゴン・コードの書き込みを制御す
るディザ発生回路と、前記ディザ発生回路の指示に基づいて、前記サブピクセ
ル画面アドレスに前記サブピクセル・ポリゴン・コード
を格納するポリゴン・コード・メモリと、前記ポリゴン・コード・メモリに格納された前記サブピ
クセル・ポリゴン・コードをアドレスとする位置に、頂
点座標及びレンダリング・パラメータを格納するポリゴ
ン・キャシュと、前記頂点座標に基づいて、表示する画面座標のポリゴン
内分値を求める内分値発生手段と、前記ポリゴン内分値によって頂点座標に対応するレンダ
リング・パラメータを補間して、前記画面座標の色デー
タ値とブレンディングモードを出力するレンダラと、前記ブレンディングモードに基づいてアルファブレンデ
ィング処理を行い、各サブピクセルの色データ値を合成
する合成手段と、を備えたことを特徴とする３次元画像
処理装置。
【請求項２】前記ポリゴン・キャシュと内分値発生手
段とレンダラは、直列接続され、この直列接続されたも
のが複数並列接続されていることを特徴とする請求項１
記載の３次元画像処理装置。
【請求項３】前記合成手段は、色データ値とブレンデ
ィングモードを１ピクセルごとにピクセル数だけ入力
し、各ピクセルの色データ値及びブレンディングモード
を利用して各色の重み付けを変化させ、加重平均するこ
とにより合成することを特徴とする請求項１記載の３次
元画像処理装置。
【請求項４】前記合成手段は、色データ値とブレンデ
ィングモードを１ピクセルごとにピクセル数だけ入力
し、各ピクセルの色データ値及びブレンディングモード
を利用して入力した色とその直前に入力した色を内分し
て合成することを特徴とする請求項１記載の３次元画像
処理装置。
【請求項５】前記合成手段は、各ピクセルの色データ
値とブレンディングモードを同時に入力し、各ピクセル
の色データ値及びブレンディングモードを利用して各色
の重み付けを変化させ、加重平均することにより合成す
ることを特徴とする請求項２記載の３次元画像処理装
置。
【請求項６】前記合成手段は、各ピクセルの色データ
値とブレンディングモードを同時に入力し、前記色デー
タ値及びブレンディングモードを利用して入力した色と
その直前に入力した色を内分して合成することを特徴と
する請求項２記載の３次元画像処理装置。
【請求項７】前記レンダラは、マテリアルデータを選択するアドレスであるマテリアル
ＩＤを含むテクスチャ座標と頂点色からなるレンダリン
グ・パラメータを補間して内分値で示される位置のテク
スチャ座標値とマテリアルＩＤと色データ値を出力する
補間手段と、前記マテリアルＩＤから選択されたマテリアルデータに
基づいてブレンディング・モードとテクスチャ色を選択
するアドレスであるテクスチャＩＤを出力するマテリア
ル・メモリと、前記テクスチャ座標値で示される位置の前記テクスチャ
ＩＤに選択されたテクスチャ色を出力するテクスチャ・
メモリと、前記テクスチャ色と前記色データ値を混合する混合手段
と、からなることを特徴とする請求項１又は２記載の３
次元画像処理装置。
【請求項８】前記レンダラは、さらに、前記サブピク
セル・ポリゴン・コードにより、前記混合手段からの色
データを出力するか、サブピクセルの色データ値に変換
して出力するかを選択するセレクタを備えたことを特徴
とする請求項７記載の３次元画像処理装置。