JP2000339489A - テクスチャマッピング装置及び方法 - Google Patents

テクスチャマッピング装置及び方法

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JP2000339489A
JP2000339489A JP14872499A JP14872499A JP2000339489A JP 2000339489 A JP2000339489 A JP 2000339489A JP 14872499 A JP14872499 A JP 14872499A JP 14872499 A JP14872499 A JP 14872499A JP 2000339489 A JP2000339489 A JP 2000339489A
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pixel
value
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texture
coordinate
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JP14872499A
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English (en)
Inventor
Taku Takemoto
卓 竹本
Original Assignee
Toshiba Corp
株式会社東芝
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 シンプルなハードウェアでLOD値を生成す
ることにより低コストで高品質なテクスチャマッピング
を行うこと。 【解決手段】 視点座標系(Χ,Y,Z)で、テクスチ
ャマッピングの対象であるポリゴンを含む平面とスクリ
ーン平面が作る交線lに平行な方向にスクリーン平面上
の点を微小距離動かした時、その距離と、その点に対応
するテクスチャ平面上の点の動く距離との比の対数をL
OD値λとする。これにより、線形補間値生成器はピク
セル座標生成器で生成された前記座標(x,y)に対応
するf1(x,y)を生成し、対数器はf1(x,y)
の対数log2{f1(x,y)}を生成し、減算器はレジ
スタに保存されているlog2(k/Qz)からlog2{f1
(x,y)}を減算してλを得ることができ、一回対数
を取り、一回減算をするだけでλを得ることができる。
これにより、シンプルなハードウェアでλを生成するこ
とができ、低コストで高品質なテクスチャマッピングを
行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明は、3次元コンピュー
タグラフィックス技術に係り、特にポリゴンの表面に絵
柄を貼り付けるテクスチャマッピング装置及び方法に関
する。

【0002】

【従来の技術】高品質なテクスチャマッピングでは、画
像の縮小に伴うエリアシング(折り返しノイズ)を抑え
るためのフィルタリングが不可欠である。ミップマッピ
ングはテクスチャのフィルタリングの基本技術である。

【0003】ミップマッピングでは、予め縮小した適切
なフィルタリングを施したテクスチャ画像を、縮小レベ
ル(この縮小レベルを示す指標がLOD値)毎に段階的
に複数用意しておく。そして、テクスチャマッピング時
に、前記LOD値に応じて適切な縮小レベルのテクスチ
ャ画像を選択することにより、エリアシングの発生を抑
える。

【0004】「The OpenGL Graphics System:A Specifi
cation Version 1.2(Mark Segal,Kurt Akeley 著Silico
n Graphics Inc.)」によると、LOD値λ(x,y)は
縮小率ρ(x,y)より以下のように定義されている。

【0005】

【数1】 λ(x,y)=lοg2{ρ(x,y)} (1)

【数2】 ここで、x,yは注目しているスクリーン上の点の座標
であり、u,vはその点に対応するテクスチャ画像上の
点の座標である。また、同Specification ではρの計算
を以下のように近似してもよいとも述べられている。

【0006】

【数3】 パースコレクト処理つきテクスチャマッピングにおい
て、テクスチャ画像上の点の座標(u,v)と、対応す
るスクリーン上の点の座標(x,y)の間の写像は以下
の式で表される。

【0007】

【数4】 u(x,y)={1/q(x,y)}・(Au・x+Bu・y+Cu)(4) v(x,y)={1/q(x,y)}・(Av・x+Bv・y+Cv)(5) 但し、

【数5】 q(x,y)=Aq・x+Bq・y+Cq (6) である。

【0008】ここで、Au,Bu,Cu,Av,Bv,
Cv,Aq,Bq,Cqは定数である。これより、式
(2)における

【数6】 は以下のようになる。

【0009】

【数7】 但し、αu,βu,γu,αv,βv,γvは定数で、
以下より求まる。

【0010】 αu=Bq・Au−Bu・Aq (11) βu=Au・Cq−Aq・Cu (12) γu=Bu・Cq−Bq・Cu (13) αv=Bq・Av−Bv・Aq (14) βv=Av・Cq−Aq・Cv (15) γv=Bv・Cq−Bq・Cv (16)

【0011】

【発明が解決しようとする課題】上記のように従来のテ
クスチャマッピング装置では、LOD値λ(x,y)の
値を求めるには、式(11)〜(16)に示すように多
くのパラメータを求める必要があり、さらに図8に示す
ように多くの演算5段を行わなければならず、演算コス
トがかかる。

【0012】この演算コストを軽減するために、従来は
LOD値を求めるのに以下に示すような方法が用いられ
てきた。

【0013】(1)スクリーン上で隣接する2つのピク
セルのu(およびv)の値の差分を

【数8】 の近似値とする。

【0014】(2)ポリゴン単位でのみLOD値を計算
し、ポリゴン内部のピクセルに関しては全て同じLOD
値(近似)を使う。

【0015】しかし、(1)の方法では、ポリゴンの形
状によっては隣接するピクセルが存在しない場合があ
り、このような場合の例外処理が煩雑であり、ハードウ
エアが複雑化するという問題があった。

【0016】(2)の方法では、演算回数を減らすこと
ができるが、大きなポリゴンにおいては画質が劣化する
という問題がある。

【0017】又、上記のような問題があるため、テクス
チャのフィルタリングを諦め、1個のテクスチャにより
テクスチャマッピングを行うことも考えられているが、
これではエリアシングによる画質劣化が避けられないと
いう問題があった。

【0018】本発明は、上述の如き従来の課題を解決す
るためになされたもので、その目的は、シンプルなハー
ドウェアでLOD値を生成することにより低コストで高
品質なテクスチャマッピングを行うことができるテクス
チャマッピング装置及び方法を提供することである。

【0019】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明の特徴は、スクリーン上に3次元の
グラフィックスを描画する際に、ポリゴンの表面に絵柄
を貼り付けるテクスチャマッピングを行うテクスチャマ
ッピング方法において、視点座標系において、テクスチ
ャマッピングの対象であるポリゴンを含む平面とスクリ
ーン平面が作る交線に平行な方向にスクリーン平面上の
点を微小距離動かした時、その距離と、その点に対応す
るテクスチャ平面上の点の動く距離との比の対数をミッ
プマッピングにおけるLOD値λと定義し、視点座標系
において、スクリーン平面のz座標をQzとし、スクリ
ーン平面上の点(x,y,Qz)に対応するポリゴン上
の点のz座標をPz(x,y)とし、ポリゴン上の任意
の線分の長さとそれをテクスチャ座標系に写像した線分
の長さの比をkとした時、f1(x,y)=1/Pz
(x,y)とすると、λ(x,y)=log2(k/Qz)
−log2{f1(x,y)}と表されることに基づき、ポ
リゴン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算出
してテクスチャマッピングを行うことにある。

【0020】請求項2の発明の特徴は、前記λ(x,
y)=log2−log2{f1(x,y)}=−log2{(Qz
/k)×(f1(x,y)}と変形し、この−log2
{(Qz/k)×(f1(x,y)}に基づき、ポリゴ
ン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算出して
テクスチャマッピングを行うことにある。

【0021】請求項3の発明の特徴は、前記λ(x,
y)=−log2{(Qz/k)×f1(x,y)}におい
て、(Qz/k)×(f1(x,y)のかわりに任意の
一次式f2(x,y)を使用しλ=−log2{f2(x,
y)}とし、この−log2{f2(x,y)}に基づき、
ポリゴン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算
出してテクスチャマッピングを行うことにある。

【0022】請求項4の発明の特徴は、スクリーン上に
3次元のグラフィックスを描画する際に、ポリゴンの表
面に絵柄を貼り付けるテクスチャマッピングを行うテク
スチャマッピング装置において、ポリゴン内部のピクセ
ルのスクリーン座標系での座標(x,y)を生成するピ
クセル座標生成手段と、前記ピクセル座標生成手段によ
り生成されるピクセルの座標(x,y)に対応するテク
スチャ座標(u,v)を生成するテクスチャ座標生成手
段と、前記ピクセル座標生成手段により生成されるピク
セルの座標(x,y)とし、α1,β1,γ1を同一ポ
リゴン内において値の変化しない係数とした時、f1=
α1・x+β1・y+γ1を生成する線形補間値生成手
段と、前記線形補間値生成手段により生成されたf1値
の対数値若しくは近似対数値を生成する対数値生成手段
と、前記対数値生成手段により生成された値を、同一ポ
リゴン内で値の変化しない任意の定数から減算してミッ
プマッピングにおけるLOD値を生成するLOD値生成
手段と、前記テクスチャ座標生成手段により生成された
テクスチャ座標値と、前記LOD値生成手段により生成
されたLOD値から描画するピクセルに対応するテクセ
ルのメモリ上でのアドレスを生成するテクセルアドレス
生成手段と、テクスチャイメージ(テクセルのカラー
値)とスクリーンイメージ(ピクセルのカラー値)を格
納するグラフィックメモリ手段と、前記ピクセル座標生
成手段により生成されるピクセルの座標(x,y)に対
応する前記グラフィックメモリ手段上のピクセルアドレ
スを生成するピクセルアドレス生成手段と、前記テクセ
ルアドレス生成手段により生成されたテクセルアドレス
で指定される前記グラフィックメモリ手段内のエントリ
からデータを読み出して、ピクセルのカラー値を生成
し、これをピクセルアドレス生成手段により生成された
ピクセルアドレスで指定される前記グラフィックメモリ
手段内のエントリに書き込むグラフィックメモリ操作手
段とを具備することにある。

【0023】請求項5の発明の特徴は、スクリーン上に
3次元のグラフィックスを描画する際に、ポリゴンの表
面に絵柄を貼り付けるテクスチャマッピングを行うテク
スチャマッピング装置において、ポリゴン内部のピクセ
ルのスクリーン座標系での座標(x,y)を生成するピ
クセル座標生成手段と、前記ピクセル座標生成手段によ
り生成されるピクセルの座標(x,y)に対応するテク
スチャ座標(u,v)を生成するテクスチャ座標生成手
段と、前記ピクセル座標生成手段により生成されるピク
セルの座標(x,y)とし、α1,β1,γ1を同一ポ
リゴン内において値の変化しない係数とした時、f1=
α1・x+β1・y+γ1を生成する線形補間値生成手
段と、前記線形補間値生成手段により生成されたf1値
に同一ポリゴン内で値の変化しない任意の定数を乗算す
る乗算手段と、前記乗算手段から出力された値の対数値
若しくは近似対数値を生成することにより、ミップマッ
ピングにおけるLOD値を生成するLOD値生成手段
と、前記テクスチャ座標生成手段により生成されるテク
スチャ座標値と、前記LOD値生成手段により生成され
たLOD値から描画するピクセルに対応するテクセルの
メモリ上でのアドレスを生成するテクセルアドレス生成
手段と、テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)と
スクリーンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納する
グラフィックメモリ手段と、前記ピクセル座標生成手段
により生成されるピクセルの座標(x,y)に対応する
前記グラフィックメモリ手段上のピクセルアドレスを生
成するピクセルアドレス生成手段と、前記テクセルアド
レス生成手段により生成されたテクセルアドレスで指定
される前記グラフィックメモリ手段内のエントリからデ
ータを読み出して、ピクセルのカラー値を生成し、これ
をピクセルアドレス生成手段により生成されたピクセル
アドレスで指定される前記グラフィックメモリ手段内の
エントリに書き込むグラフィックメモリ操作手段とを具
備することにある。

【0024】請求項6の発明の特徴は、スクリーン上に
3次元のグラフィックスを描画する際に、ポリゴンの表
面に絵柄を貼り付けるテクスチャマッピングを行うテク
スチャマッピング装置において、ポリゴン内部のピクセ
ルのスクリーン座標系での座標(x,y)を生成するピ
クセル座標生成手段と、前記ピクセル座標生成手段によ
り生成されるピクセルの座標(x,y)に対応するテク
スチャ座標(u,v)を生成するテクスチャ座標生成手
段と、前記ピクセル座標生成手段により生成されるピク
セルの座標(x,y)とし且つ、α2,β2,γ2を同
一ポリゴン内において値の変化しない係数とした時、f
2=α2・x+β2・y+γ2を生成する線形補間値生
成手段と、前記線形補間値生成手段から出力されたf2
値の対数値若しくは近似対数値をとることにより、ミッ
プマッピングにおけるLOD値(Level of detail 値)
を生成するLOD値生成手段と、前記テクスチャ座標生
成手段により生成されたテクスチャ座標値と、前記LO
D値生成手段により生成されるLOD値から描画するピ
クセルに対応するテクセルのメモリ上でのアドレスを生
成するテクセルアドレス生成手段と、テクスチャイメー
ジ(テクセルのカラー値)とスクリーンイメージ(ピク
セルのカラー値)を格納するグラフィックメモリ手段
と、前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセ
ルの座標(x,y)に対応する前記グラフィックメモリ
手段上のピクセルアドレスを生成するピクセルアドレス
生成手段と、前記テクセルアドレス生成手段により生成
されたテクセルアドレスで指定される前記グラフィック
メモリ手段内のエントリからデータを読み出して、ピク
セルのカラー値を生成し、これをピクセルアドレス生成
手段により生成されたピクセルアドレスで指定される前
記グラフィックメモリ手段内のエントリに書き込むグラ
フィックメモリ操作手段とを具備することにある。

【0025】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明のテクスチャマッ
ピング装置の第1の実施の形態を示したブロック図であ
る。テクスチャマッピング装置は、ポリゴン内部の各ピ
クセルのスクリーン座標系での座標(x,y)を順々に
生成するピクセル座標生成器1、ピクセル座標生成器1
と同期してテクスチャ座標(u,v)の値を順々に生成
するテクスチャ座標生成器2、ピクセル座標生成器1と
同期してf1(x,y)の値を順々に生成する線形補間
値生成器3、線形補間値生成器3より渡されたf1
(x,y)の値の対数値又は近似対数値を生成する対数
器4、log2(k/Qz)の値を格納するレジスタ5、レ
ジスタ5に格納された値から対数器4より渡されたf1
の値を減算し、LOD値λを生成する減算器6、ピクセ
ル座標生成器1より渡されたピクセル座標から、グラフ
ィックメモリ10上のピクセルアドレスを生成するピク
セルアドレス生成器7、テクスチャ座標生成器2より渡
されたテクスチャ座標と減算器6より渡されたLOD値
から、グラフィックメモリ10上のテクセルアドレスを
生成するテクセルアドレス生成器8、テクセルアドレス
生成器8より渡されたテクセルアドレスで指定されるグ
ラフィックメモリ10内のエントリからデータを読み出
し、それをテクセルカラー値とし、更に読み出したテク
セルカラー値と光源のカラー値(環境光、拡散光、鏡面
光)との混合処理を行なって、ピクセルのカラー値を生
成するグラフィックメモリ操作器9、テクスチャイメー
ジ(テクセルのカラー値)とスクリーンイメージ(ピク
セルのカラー値)を格納するグラフィックメモリ10か
ら成る。

【0026】尚、グラフィックメモリ操作器9により生
成されたピクセルカラー値は、ピクセルアドレス生成器
7から渡されたピクセルアドレスで指定されるグラフィ
ックメモリ10内のエントリに書き込まれる。

【0027】次に本実施の形態の動作について図2を参
照して説明する。図2はスクリーン上での点の微小移動
とポリゴン上での点の微小移動の関係を示した図であ
る。

【0028】従来例のところで述べた式(1)、式
(2)は、スクリーン平面上の点をある方向に微小距離
動かした時、その距離に対応するテクスチャ平面上の点
の動く距離との比の対数をλとすることを意味してい
る。この時、動かす方向はスクリーン座標系のX軸に並
行な方向若しくは、Y軸に平行な方向の2つの内、ρの
値が大きくなる方に決める。

【0029】本来なら、ありうる全方向のうちρの値が
最大になる方向とすべきであるが、計算が困難であるた
め、X軸に平行な方向とY軸に並行な方向の2方向から
選択するような定義になっている。しかし、例え2方向
だけでも、従来の方法ではその計算コストが大きいこと
は先に述べた通りである。

【0030】そこで本例では、スクリーン平面上の点を
動かす方向の定義を以下のように変更する。視点座標系
(Χ,Y,Z)において、テクスチャマッピングの対象
であるポリゴンを含む平面とスクリーン平面(Z=Q
z)が作る交線lに平行な方向とする。

【0031】視点Oを原点とした視点座標系(Χ,Y,
Z)おいて、ポリゴン上に点P(Px,Py,Pz)を
とり、それをスクリーン平面に透視射影した点をQ(Q
x,Qy,Qz)とする。点Qを上記の定義に従ってス
クリーン平面上で微小距離動かし、点Q´(Qx+ΔQ
x,Qy+ΔQy,Qz)とする。

【0032】この時、図2に示すように透視射影の関係
を維持したまま点Pもポリゴン上を移動し、P´にな
る。

【0033】直線lと直線QQ´は平行であるから、直
線lを含む平面と直線QQ´を含む平面の交線である直
線PP´は、直線l及び直線QQ´と平行になる。直線
QQ´とPP´が平行より、三角形OQQ´と三角形O
PP´が相似になる。従ってP´の座標は以下になる。

【0034】

【数9】 P´=(Px+ΔPx,Py+ΔPy,Pz) (17) ΔPx=(Pz/Qz)・ΔQx (18) ΔPy=(Pz/Qz)・ΔQy (19) 正規化されたテクスチャマッピングであれば、ポリゴン
上の線分PP´の長さと、それをテクスチャ座標系に写
像した線分の長さは、線分の方向に関係なく比例関係に
なる。

【0035】従って、この比例定数をkとし、f1
(x,y)=1/Pz(x,y)とすると,ρ及びλは
以下のようになる。

【0036】

【数10】 ρ(x,y)=k・|PP´|/|QQ´| (20) =(k/Qz)・Pz(x,y) (21) λ(x,y)=log2(ρ(x,y)) (22) =log2(k/Qz)−log2{1/Pz(x,y)} (23) =log2(k/Qz)−log2{f1(x,y)} (24) 一般にf1(x,y)は、パースコレクト処理つきテク
スチャマッピングにおけるテクスチャ座標(u,v)の
算出において元々必要な値であり、スクリーン座標x,
yに対して線形な関数となる。つまり以下のような式で
表せる。

【0037】

【数11】 f1(x,y)=α1・x+β1・y+γ1 (25) ここで、α1,β1,γ1は同一ポリゴン内で値の変わ
らない定数である。

【0038】さて、スクリーンの位置(Qz)が固定さ
れているとすると、log2(k/Qz)の値は、3Dモデ
ルのオーサリング時(モデリング時)で決まる定数とな
る。f1(x,y)の計算には新たな演算コストは発生
しないので、図3に示すように結局log2一回と減算
一回でLOD値λを算出できる。

【0039】ここで、図1に示したテクスチャマッピン
グ装置との関係を説明する。ピクセル座標生成器1はス
クリーン座標系での座標(x,y)を生成し、線形補間
値生成器3は前記座標(x,y)に対応するf1(x,
y)を生成して、これを対数器4に渡す。

【0040】対数器4はf1(x,y)の対数log2{f
1(x,y)}を生成して、これを減算器6に渡す。減
算器6はレジスタ5に保存されているlog2(k/Qz)
からlog2{f1(x,y)}を減算してLOD値を算出
(式24)する。

【0041】以降、テクセルアドレス生成器8はテクス
チャ座標生成器2より渡されたテクスチャ座標と減算器
6より渡されたLOD値λから、グラフィックメモリ1
0上のテクセルアドレスを生成する。

【0042】グラフィックメモリ操作器9はこのテクセ
ルアドレス生成器8より渡されたテクセルアドレスで指
定されるグラフィックメモリ10内のエントリからデー
タを読み出し、それをテクセルカラー値とする。

【0043】ピクセルアドレス生成器7は、ピクセル座
標生成器1より渡されたピクセル座標から、グラフィッ
クメモリ10上のピクセルアドレスを生成する。

【0044】グラフィックメモリ操作器9は読み出した
テクセルカラー値と光源のカラー値(環境光、拡散光、
鏡面光)との混合処理を行ない、ピクセルのカラー値を
生成し、これをピクセルアドレス生成器7より渡された
ピクセルアドレスで指定されるグラフィックメモリ10
内のエントリに書き込む。

【0045】グラフィックメモリ10はテクスチャイメ
ージ(テクセルのカラー値)とスクリーンイメージ(ピ
クセルのカラー値)を格納する。

【0046】本実施の形態によれば、スクリーン平面上
の点を、視点座標系(Χ,Y,Z)において、テクスチ
ャマッピングの対象であるポリゴンを含む平面とスクリ
ーン平面が作る交線lに平行な方向に微小距離動かした
時、その距離に対応するテクスチャ平面上の点の動く距
離との比の対数をLOD値λと定義することにより、L
OD値λを、一回対数を取り、その後一回減算する演算
で算出することができ、LOD値λの演算用のハードウ
ェアを簡単化でき、演算コストを大幅に低減することが
できる。

【0047】又、ポリゴン内の各ピクセルでLOD値λ
を求めるため、ポリゴンが大きくなっても、画質は悪化
せず、更に、画像の縮小に伴うエリアシングも発生しな
いため、良好な画像品質を得ることができる。

【0048】図4は、本発明のテクスチャマッピング装
置の第2の実施の形態を示したブロック図である。但
し、図1に示した第1の実施の形態と同一部分には同一
符号を用いて説明する。

【0049】テクスチャマッピング装置は、ポリゴン内
部の各ピクセルのスクリーン座標系での座標(x,y)
を順々に生成するピクセル座標生成器1、ピクセル座標
生成器1と同期してテクスチャ座標(u,v)の値を順
々に生成するテクスチャ座標生成器2、ピクセル座標生
成器1と同期してf1(x,y)の値を順々に生成する
線形補間値生成器3、乗算器11より渡された値の対数
値又は近似対数値を取ってLOD値λを生成する対数器
4、(Qz/k)の値を格納するレジスタ5、ピクセル
座標生成器1より渡されたピクセル座標から、グラフィ
ックメモリ10上のピクセルアドレスを生成するピクセ
ルアドレス生成器7、テクスチャ座標生成器2より渡さ
れたテクスチャ座標と対数器4より渡されたLOD値か
ら、グラフィックメモリ10上のテクセルアドレスを生
成するテクセルアドレス生成器8、テクセルアドレス生
成器8より渡されたテクセルアドレスで指定されるグラ
フィックメモリ10内のエントリからデータを読み出
し、それをテクセルカラー値とし、読み出したテクセル
カラー値と光源のカラー値(環境光、拡散光、鏡面光)
との混合処理を行なって、ピクセルのカラー値を生成す
るグラフィックメモリ操作器9、テクスチャイメージ
(テクセルのカラー値)とスクリーンイメージ(ピクセ
ルのカラー値)を格納するグラフィックメモリ10、線
形補間値生成器3より渡されたf1の値にレジスタ5の
内容を乗算する乗算器11から成る。

【0050】次に本実施の形態の動作について説明す
る。本例もLOD値λの算出方法は図1に示した第1の
実施の形態と同様であり、λ(x,y)=log2(k/Q
z)−log2{f1(x,y)}であるが、この式は以下
の如く変形することができる。

【数12】 λ(x,y)=−log2{(Qz/k)×f1(x,y)} (26) このようにすると、図5に示すように一回の乗算と、そ
の結果の対数を一回とることにより、LOD値λ(x,
y)を算出することができる。

【0051】上記の演算は図4に示した装置により以下
の如く実現される。ピクセル座標生成器1はスクリーン
座標系での座標(x,y)を生成し、線形補間値生成器
3は前記座標(x,y)に対応するf1(x,y)を生
成して、これを乗算器11に渡す。乗算器11は線形補
間値生成器3により生成されたf1(x,y)にレジス
タ5の(Qz/k)を乗算し、その結果を対数器4に渡
す。対数器4は(Qz/k)×f1(x,y)の対数lo
g2をとって、λ(x,y)を算出し、これをテクセルア
ドレス生成器8に渡す。

【0052】以降、テクセルアドレス生成器8はテクス
チャ座標生成器2より渡されたテクスチャ座標と対数器
4より渡されたLOD値λから、グラフィックメモリ1
0上のテクセルアドレスを生成する。

【0053】グラフィックメモリ操作器9はこのテクセ
ルアドレス生成器8より渡されたテクセルアドレスで指
定されるグラフィックメモリ10内のエントリからデー
タを読み出し、それをテクセルカラー値とする。

【0054】ピクセルアドレス生成器7は、ピクセル座
標生成器1より渡されたピクセル座標から、グラフィッ
クメモリ10上のピクセルアドレスを生成する。

【0055】グラフィックメモリ操作器9は読み出した
テクセルカラー値と光源のカラー値(環境光、拡散光、
鏡面光)との混合処理を行なって、ピクセルのカラー値
を生成し、これをピクセルアドレス生成器7より渡され
たピクセルアドレスで指定されるグラフィックメモリ1
0内のエントリに書き込む。グラフィックメモリ10は
テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)とスクリー
ンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納する。

【0056】本実施の形態によれば、第1の実施の形態
に比べると減算の代わりに乗算が必要になるが、各演算
器を浮動小数点形式で実装する場合、加減算より乗算の
方がパイプラインを短くできる場合もあり、シンプルな
ハードウェアでLOD値を生成することができるため、
低コストで高品質なテクスチャマッピングを行うことが
でき、第1の実施の形態と同様の効果がある。

【0057】図6は、本発明のテクスチャマッピング装
置の第3の実施の形態を示したブロック図である。但
し、図1に示した第1の実施の形態と同一部分には同一
符号を用いて説明する。テクスチャマッピング装置は、
ポリゴン内部の各ピクセルのスクリーン座標系での座標
(x,y)を順々に生成するピクセル座標生成器1、ピ
クセル座標生成器1と同期してテクスチャ座標(u,
v)の値を順々に生成するテクスチャ座標生成器2、ピ
クセル座標生成器1と同期してf2(x,y)の値を順
々に生成する線形補間値生成器3、線形補間値生成器3
より渡されたf2(x,y)の値の対数値又は近似対数
値を生成する対数器4、ピクセル座標生成器1より渡さ
れたピクセル座標から、グラフィックメモリ10上のピ
クセルアドレスを生成するピクセルアドレス生成器7、
テクスチャ座標生成器2より渡されたテクスチャ座標と
対数器4より渡されたLOD値から、グラフィックメモ
リ10上のテクセルアドレスを生成するテクセルアドレ
ス生成器8、テクセルアドレス生成器8より渡されたテ
クセルアドレスで指定されるグラフィックメモリ10内
のエントリからデータを読み出し、それをテクセルカラ
ー値とし、読み出したテクセルカラー値と光源のカラー
値(環境光、拡散光、鏡面光)との混合処理を行なっ
て、ピクセルのカラー値を生成するグラフィックメモリ
操作器9、テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)
とスクリーンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納す
るグラフィックメモリ10から成る。

【0058】次に本実施の形態の動作について説明す
る。本例も、LOD値λの算出方法は図1に示した第1
の実施の形態と同様で、

【数13】 λ(x,y)=log2(k/Qz)−log2{f1(x,y)} で表せる。ここで、f2(x,y)=(Qz/k)・f
1(x,y)とすると、上式は以下のように表せる。

【0059】

【数14】 λ(x,y)=−log2{(Qz/k)・f1(x,y)} (27) =−log2{f2(x,y)} (28) f1(x,y)の値はスクリーン座標x,yに対して線
形であるから、Qz/kが定数ならf2(x,y)の値
もx,yに対して線形である。

【0060】つまり、以下のような式で表せる。

【0061】

【数15】 f2(x,y)=Qz・(α1・x+β1・y+γ1)/k (29) =(Qz・α1)・x/k+(Qz・β1)・y/k+(Qz ・γ1)/k (30) 上記のように変形した場合、第1の実施の形態と異な
り、この値を生成するのに新たな演算リソースが必要に
なるが、その代わり減算一回分の演算がなくなり、また
全体のパイプラインの段数が減る。

【0062】また、このようにすると、λの算出とテク
スチャのパースコレクト処理が切り離される。つまり必
ずしも、f2(x,y)が式(28)である必要はな
く、もっと一般的に

【数16】 f2(x,y)=α2・x+β2・y十γ2 (31) とできる(α2,β2,γ2は同一ポリゴン内で定
数)。これにより、より柔軟なλを生成することができ
る。

【0063】上記の演算は図6に示した装置により以下
の如く実現される。ピクセル座標生成器1はスクリーン
座標系での座標(x,y)を生成し、線形補間値生成器
3は前記座標(x,y)に対応するf2(x,y)を生
成して、これを対数器4に渡す。対数器4はf2(x,
y)の対数log2{f2(x,y)}を算出してLOD値
λを生成する。

【0064】テクセルアドレス生成器8はテクスチャ座
標生成器2より渡されたテクスチャ座標と対数器4より
渡されたLOD値から、グラフィックメモリ10上のテ
クセルアドレスを生成する。グラフィックメモリ操作器
9はこのテクセルアドレス生成器8より渡されたテクセ
ルアドレスで指定されるグラフィックメモリ10内のエ
ントリからデータを読み出し、それをテクセルカラー値
とする。

【0065】グラフィックメモリ操作器9は読み出した
テクセルカラー値と光源のカラー値(環境光、拡散光、
鏡面光)との混合処理を行なって、ピクセルのカラー値
を生成し、これをピクセルアドレス生成器7より渡され
たピクセルアドレスで指定されるグラフィックメモリ1
0内のエントリに書き込む。グラフィックメモリ10は
テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)とスクリー
ンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納する。

【0066】本実施の形態も、図7に示すように一回の
線形補間演算と、対数を一回とることにより、LOD値
λを算出でき、シンプルなハードウェアでLOD値を生
成することができるため、低コストで高品質なテクスチ
ャマッピングを行うことができ、第1の実施の形態と同
様の効果がある。

【0067】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項1又
は4の発明によれば、スクリーン平面上の点を、視点座
標系(Χ,Y,Z)で、テクスチャマッピングの対象で
あるポリゴンを含む平面とスクリーン平面が作る交線l
に平行な方向に微小距離動かした時、その距離と、その
点に対応するテクスチャ平面上の点の動く距離との比の
対数をLOD値λとすることにより、LOD値を算出す
るために必要な要素が、対数器一つと減算器一つで済
み、シンプルなハードウェアでLOD値を生成すること
により低コストで高品質なテクスチャマッピングを行う
ことができる。

【0068】請求項2又は5の発明によれば、スクリー
ン平面上の点を、視点座標系(Χ,Y,Z)で、テクス
チャマッピングの対象であるポリゴンを含む平面とスク
リーン平面が作る交線lに平行な方向に微小距離動かし
た時、その距離と、その点に対応するテクスチャ平面上
の点の動く距離との比の対数をLOD値λとすることに
より、LOD値を算出するために必要な要素が、対数器
一つと乗算器−つで済み、シンプルなハードウェアでL
OD値を生成することにより低コストで高品質なテクス
チャマッピングを行うことができる。

【0069】請求項3又は6の発明によれば、スクリー
ン平面上の点を、視点座標系(Χ,Y,Z)で、テクス
チャマッピングの対象であるポリゴンを含む平面とスク
リーン平面が作る交線lに平行な方向に微小距離動かし
た時、その距離と、その点に対応するテクスチャ平面上
の点の動く距離との比の対数をLOD値λとすることに
より、LOD値を算出するために必要な要素が、線形補
間器一つと対数器一つで済み、シンプルなハードウェア
でLOD値を生成することにより、低コストで高品質な
テクスチャマッピングを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明のテクスチャマッピング装置の第1の実
施の形態を示したブロック図である。

【図2】スクリーン上での点の微小移動とポリゴン上で
の点の微小移動の関係を示した図である。

【図3】図1に示したテクスチャマッピング装置による
LOD値算出手順を示した手順図である。

【図4】本発明のテクスチャマッピング装置の第2の実
施の形態を示したブロック図である。

【図5】図4に示したテクスチャマッピング装置による
LOD値算出手順を示した手順図である。

【図6】本発明のテクスチャマッピング装置の第3の実
施の形態を示したブロック図である。

【図7】図6に示したテクスチャマッピング装置による
LOD値算出手順を示した手順図である。

【図8】従来のテクスチャマッピング装置によるLOD
値算出手順を示した手順図である。

【符号の説明】

1 ピクセル座標生成器 2 テクスチャ座標生成器 3 線形補間値生成器 4 対数器 5 レジスタ 6 減算器 7 ピクセルアドレス生成器 8 テクセルアドレス生成器 9 グラフィックメモリ操作器 10 グラフィックメモリ 11 乗算器

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スクリーン上に3次元のグラフィックス
    を描画する際に、ポリゴンの表面に絵柄を貼り付けるテ
    クスチャマッピングを行うテクスチャマッピング方法に
    おいて、 視点座標系において、テクスチャマッピングの対象であ
    るポリゴンを含む平面とスクリーン平面が作る交線に平
    行な方向にスクリーン平面上の点を微小距離動かした
    時、その距離と、その点に対応するテクスチャ平面上の
    点の動く距離との比の対数をミップマッピングにおける
    LOD値λと定義し、 視点座標系において、スクリーン平面のz座標をQzと
    し、スクリーン平面上の点(x,y,Qz)に対応する
    ポリゴン上の点のz座標をPz(x,y)とし、ポリゴ
    ン上の任意の線分の長さとそれをテクスチャ座標系に写
    像した線分の長さの比をkとした時、f1(x,y)=
    1/Pz(x,y)とすると、λ(x,y)=log2(k
    /Qz)−log2{f1(x,y)}と表されることに基
    づき、 ポリゴン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算
    出してテクスチャマッピングを行うことを特徴とするテ
    クスチャマッピング方法。
  2. 【請求項2】 前記λ(x,y)=log2(k/Qz)−
    log2{f1(x,y)}=−log2{(Qz/k)×f1
    (x,y)}と変形し、この−log2{(Qz/k)×f
    1(x,y)}に基づき、 ポリゴン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算
    出してテクスチャマッピングを行うことを特徴とする請
    求項1記載のテクスチャマッピング方法。
  3. 【請求項3】 前記λ(x,y)=−log2{(Qz/
    k)×f1(x,y)}において、(Qz/k)×f1
    (x,y)のかわりに任意の一次式f2(x,y)を使
    用しλ=−log2{f2(x,y)}とし、この−log2
    {f2(x,y)}に基づき、 ポリゴン内部の各ピクセルのLOD値λ(x,y)を算
    出してテクスチャマッピングを行うことを特徴とする請
    求項1記載のテクスチャマッピング方法。
  4. 【請求項4】 スクリーン上に3次元のグラフィックス
    を描画する際に、ポリゴンの表面に絵柄を貼り付けるテ
    クスチャマッピングを行うテクスチャマッピング装置に
    おいて、 ポリゴン内部のピクセルのスクリーン座標系での座標
    (x,y)を生成するピクセル座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応するテクスチャ座標(u,v)を
    生成するテクスチャ座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)とし、α1,β1,γ1を同一ポリゴン
    内において値の変化しない係数とした時、f1=α1・
    x+β1・y+γ1を生成する線形補間値生成手段と、 前記線形補間値生成手段により生成されたf1値の対数
    値若しくは近似対数値を生成する対数値生成手段と、 前記対数値生成手段により生成された値を、同一ポリゴ
    ン内で値の変化しない任意の定数から減算してミップマ
    ッピングにおけるLOD値を生成するLOD値生成手段
    と、 前記テクスチャ座標生成手段より生成されたテクスチャ
    座標値と、前記LOD値生成手段により生成されたLO
    D値から描画するピクセルに対応するテクセルのメモリ
    上でのアドレスを生成するテクセルアドレス生成手段
    と、 テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)とスクリー
    ンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納するグラフィ
    ックメモリ手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応する前記グラフィックメモリ手段
    上のピクセルアドレスを生成するピクセルアドレス生成
    手段と、 前記テクセルアドレス生成手段により生成されたテクセ
    ルアドレスで指定される前記グラフィックメモリ手段内
    のエントリからデータを読み出して、ピクセルのカラー
    値を生成し、これをピクセルアドレス生成手段により生
    成されたピクセルアドレスで指定される前記グラフィッ
    クメモリ手段内のエントリに書き込むグラフィックメモ
    リ操作手段と、 を具備することを特徴とするテクスチャマッピング装
    置。
  5. 【請求項5】 スクリーン上に3次元のグラフィックス
    を描画する際に、ポリゴンの表面に絵柄を貼り付けるテ
    クスチャマッピングを行うテクスチャマッピング装置に
    おいて、 ポリゴン内部のピクセルのスクリーン座標系での座標
    (x,y)を生成するピクセル座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応するテクスチャ座標(u,v)を
    生成するテクスチャ座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)とし、α1,β1,γ1を同一ポリゴン
    内において値の変化しない係数とした時、f1=α1・
    x+β1・y+γ1を生成する線形補間値生成手段と、 前記線形補間値生成手段により生成されたf1値に同一
    ポリゴン内で値の変化しない任意の定数を乗算する乗算
    手段と、 前記乗算手段から出力された値の対数値若しくは近似対
    数値を生成することにより、ミップマッピングにおける
    LOD値を生成するLOD値生成手段と、 前記テクスチャ座標生成手段により生成されるテクスチ
    ャ座標値と、前記LOD値生成手段により生成されたL
    OD値から描画するピクセルに対応するテクセルのメモ
    リ上でのアドレスを生成するテクセルアドレス生成手段
    と、 テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)とスクリー
    ンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納するグラフィ
    ックメモリ手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応する前記グラフィックメモリ手段
    上のピクセルアドレスを生成するピクセルアドレス生成
    手段と、 前記テクセルアドレス生成手段により生成されたテクセ
    ルアドレスで指定される前記グラフィックメモリ手段内
    のエントリからデータを読み出して、ピクセルのカラー
    値を生成し、これをピクセルアドレス生成手段により生
    成されたピクセルアドレスで指定される前記グラフィッ
    クメモリ手段内のエントリに書き込むグラフィックメモ
    リ操作手段と、 を具備することを特徴とするテクスチャマッピング装
    置。
  6. 【請求項6】 スクリーン上に3次元のグラフィックス
    を描画する際に、ポリゴンの表面に絵柄を貼り付けるテ
    クスチャマッピングを行うテクスチャマッピング装置に
    おいて、 ポリゴン内部のピクセルのスクリーン座標系での座標
    (x,y)を生成するピクセル座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応するテクスチャ座標(u,v)を
    生成するテクスチャ座標生成手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)とし且つ、α2,β2,γ2を同一ポリ
    ゴン内において値の変化しない係数とした時、f2=α
    2・x+β2・y+γ2を生成する線形補間値生成手段
    と、 前記線形補間値生成手段から出力されたf2値の対数値
    若しくは近似対数値をとることにより、ミップマッピン
    グにおけるLOD値(Level of detail 値)を生成する
    LOD値生成手段と、 前記テクスチャ座標生成手段により生成されたテクスチ
    ャ座標値と、前記LOD値生成手段により生成されるL
    OD値から描画するピクセルに対応するテクセルのメモ
    リ上でのアドレスを生成するテクセルアドレス生成手段
    と、 テクスチャイメージ(テクセルのカラー値)とスクリー
    ンイメージ(ピクセルのカラー値)を格納するグラフィ
    ックメモリ手段と、 前記ピクセル座標生成手段により生成されるピクセルの
    座標(x,y)に対応する前記グラフィックメモリ手段
    上のピクセルアドレスを生成するピクセルアドレス生成
    手段と、 前記テクセルアドレス生成手段により生成されたテクセ
    ルアドレスで指定される前記グラフィックメモリ手段内
    のエントリからデータを読み出して、ピクセルのカラー
    値を生成し、これをピクセルアドレス生成手段により生
    成されたピクセルアドレスで指定される前記グラフィッ
    クメモリ手段内のエントリに書き込むグラフィックメモ
    リ操作手段と、 を具備することを特徴とするテクスチャマッピング装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008276781A (ja) * 2007-05-01 2008-11-13 Vivante Corp テクスチャ詳細レベル計算のための装置と方法

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