JP2002008060A - データ処理方法、記録媒体及びデータ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ポリゴンの頂点データに対する圧縮を簡易に
行え、圧縮データに対する伸長処理もプロセッサに過大
な負荷を与えないデータ圧縮・伸張方法を提供する。 【解決手段】 画像の３次元形状を近似する複数のポリ
ゴンの頂点を複数の頂点集合（Ｖ１〜Ｖ５）に分割し、
頂点集合毎に基準点（Ｖ３）を決め、頂点集合毎にその
各頂点の位置情報として、当該頂点の座標と基準点の座
標との差分データ（Ｉｎｔ（ｘ１−ｘ３），Ｉｎｔ（ｙ
１−ｙ３），Ｉｎｔ（ｚ１−ｚ３））を、所定のスケー
ル値に対する大きさを示す整数値として求める。頂点集
合毎の基準点の座標データ及び差分データが圧縮データ
であり、各頂点とその基準点との距離は十分小さく、各
成分を整数値で表現できる。圧縮されたデータ構造は各
頂について規則的であり、整数型データから浮動小数点
数型データへの変換とスケール値との乗算で伸張可能で
ある。

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次元グラフィッ
クスデータ等の画像データに対するデータの圧縮・伸長
技術、アフィン変換や透視変換などの画像処理方法、そ
して画像データやプログラムの記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】ゲームや映画等の３次元グラフィックス
を利用する分野では高精細で高速な画像処理へのニーズ
は年々高まる傾向にあり、画像処理装置に必要な演算量
および扱うデータ量は年々増加している。

【０００３】これら３次元グラフィックス分野では３次
元物体をポリゴンと呼ばれる一種の多角形の集まりで表
現し、それらに対して画像処理を適用する。ポリゴンを
対象とした画像処理の参考文献としては、Ａｄｄｉｓｏ
ｎ Ｗｅｓｌｅｙ社から１９８２年に出版された文献
「（Ｊ．Ｄ．Ｆｏｌｅｙ ＆ Ａ．Ｖａｎ Ｄａｍ著）
Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉ
ｖｅ ＣｏｍｐｕｔｅｒＧｒａｐｈｉｃｓ」がある。

【０００４】ポリゴンで表現された物体を高精細且つ滑
らかに表現する方式としては物体を構成するポリゴンを
より細かくし、必要なポリゴン数を増やすということが
考えられる。しかし、ポリゴン数を増やすことにより、
データ量および演算量が増大する。

【０００５】演算量の増大に対してはプロセッサの処理
能力を向上させることで対応できるが、データ量の増大
に対しては画像データを記録している記録媒体の大容量
化や、メモリとプロセッサのデータ転送幅（並列転送デ
ータビット数）の拡大等が必要になる。しかし、プロセ
ッサのデータ処理能力と、外部メモリ・プロセッサ間の
バスを介するデータ転送能力とのギャップは広がる傾向
にあり、プロセッサの処理能力が十分であっても、バス
を介するデータ転送能力がプロセッサに追随できず、全
体的なデータ処理性能をデータ転送能力が律則してしま
うことがある。

【０００６】従来技術として、プロセッサで処理される
データを予め圧縮し、メモリや記録媒体に格納してお
き、プロセッサで処理する直前に圧縮されたデータを伸
長する方法が知られている。３次元画像データ、特にポ
リゴンデータの圧縮データ構造としては、例えば、「Ｊ
ＡＶＡ（登録商標）．３Ｄ」が定める圧縮方式（ＳＵＮ
ＭＩＣＲＯＳＹＳＴＥＭＳ社の公開ホームページ「ｈ
ｔｔｐ：／／ｊａｖａ.ｓｕｎ.ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ
ｓ／ｊａｖａ−ｍｅｄｉａ／３Ｄ」内の公開資料：「Ｊ
ａｖａ３Ｄ ＡＰＩ Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ(Ｖ
ｅｒｓｉｏｎ １.１.２，Ｊｕｎｅ １９９９)」の付
録Ｂにある３次元幾何圧縮（３Ｄ ＧｅｏｍｅｔｒｙＣ
ｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ））が知られている。

【０００７】前記「Ｊａｖａ ３Ｄ」では、ポリゴンを
構成する個々の頂点に対応してある種の命令を対応させ
る。これは可変長命令であり、頂点の座標、色、法線な
どのデータをそれ以前に処理された点に対する差分値で
持ち、さらに全体を可変長圧縮したものである。これに
よりネットワーク通信時の転送時間の短縮を図ることが
できる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記
「Ｊａｖａ ３Ｄ」の圧縮方式だと、圧縮された情報を
伸長するには、上記命令を逐次的に解釈して伸長しなが
らポリゴンを再構成しなければならない。可変長圧縮デ
ータの伸長を逐次的に行う必要があるため、伸長処理が
遅い傾向にある。

【０００９】また、特開平１１−２５９６８０号公報記
載のように、時間的に連続する２面の画像データの比較
において基準画像とのポリゴン差分データを作成し、基
準画像データに対する差分データを持つことで、データ
量を削減する技術がある。これは、画像の動きを記述す
るデータ量を削減するものであり、画像の静的なデータ
量を削減するものではない。

【００１０】本発明の目的は、ポリゴンの頂点データに
対する圧縮を簡易に行うことができ、圧縮データに対す
る伸長処理でもプロセッサ等に過大な負荷を与えること
のないデータ圧縮方法及びデータ伸張方法を提供するこ
とにある。

【００１１】本発明の別の目的は、ポリゴンの頂点デー
タに対するデータ圧縮構造との関連においてアフィン変
換や透視変換などの３次元画像処理の高速化に寄与でき
るデータ処理方法を提供することにある。

【００１２】本発明の更に別の目的は、前記データ圧縮
方法及びデータ伸張方法、更には前記アフィン変換や透
視変換などの高速化に寄与するデータ処理方法を容易に
実現可能にするプログラムの記録媒体を提供することに
ある。

【００１３】本発明の更に別の目的はアフィン変換や透
視変換などの３次元画像処理の高速化にとって望ましい
ところの、ポリゴンのデータ構造或いはそのデータを記
録した記録媒体を提供することにある。

【００１４】本発明のその他の目的は、ポリゴンの頂点
データに対するデータ圧縮構造との関連においてアフィ
ン変換や透視変換などの３次元画像処理の高速化に寄与
できるデータ処理装置を提供することにある。

【００１５】本発明の前記並びにその他の目的と新規な
特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるで
あろう。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【００１７】〔１〕《圧縮方法》 ポリゴンデータの圧縮データ構造を次のようにする。先
ず、複雑な３次元の物体を、より単純な剛体のような部
品の集まりに分解する。例えば人体をポリゴンで表現す
る場合、顔や腕、肘などのパーツに分解する。これらパ
ーツ毎に含まれる複数のポリゴンを構成する頂点の集合
をクラスタと呼ぶことにする。ポリゴン数を増やせば、
各パーツを構成する複数の頂点は互いに空間的に近い範
囲に存在することになる。これに着目し、空間的に互い
に近い頂点の集合毎に基準点を定め、各頂点とその基準
点との相対ベクトルを考えたとき、その距離が小さいた
め、各成分を例えば１バイトのような整数値で表現する
ことが可能になる。従来、ポリゴンの幾何情報は、一つ
の原点に対して頂点座標の各座標値を４バイトの浮動小
数点で表現していたことと比較すれば、データ量を約４
分の１に圧縮することができる。

【００１８】そのようなデータ圧縮に着目したデータ処
理方法は、画像の３次元形状を近似する複数のポリゴン
の頂点座標データを圧縮する方法であって、画像の３次
元形状を近似する複数のポリゴンの頂点を複数の頂点集
合（Ｖ１〜Ｖ５）に分割する第１ステップと、頂点集合
毎に基準点（Ｖ３，Ｐ）を決める第２ステップと、頂点
集合毎にその各頂点の位置情報として当該頂点の座標と
基準点の座標との差分データを求める第３ステップと、
頂点集合毎における基準点の座標データ及び差分データ
を圧縮されたデータとして格納する第４ステップと、を
含む。

【００１９】前記頂点の座標及び基準点の座標が浮動小
数点データで与えられても、前記第３ステップでは前記
差分データとして、頂点の座標と基準点の座標との差分
を所定のスケール値に対する大きさを示す整数値として
求めることが可能である。例えば、差分データを符号付
き１バイトの整数（値０〜値１２７）で表現しようとす
るなら、基準点と頂点との距離の最大値を１２７で除し
た商をスケール値し、頂点座標と基準点座標との差分値
を前記スケール値で除した商を差分データとすればよ
い。

【００２０】前記頂点集合の基準点を、頂点集合毎に当
該頂点集合に含まれる各頂点の座標から求められる重心
点に近い頂点、又は前記重心点としてよい。これによ
り、頂点と相互に近い位置の基準点を容易に決めること
ができる。

【００２１】〔２〕《伸張》 前記方法で圧縮されたデータを伸長するのに以下の手段
を採用する。前記圧縮されたデータ構造は各頂点につい
て規則的な構造をち、例えば整数型データから浮動小数
点数型データへの型変換処理と、前記スケール値との乗
算処理とによって、伸張処理が可能である。この伸長処
理方法は簡易且つ高速処理可能であり、専用の伸張装置
も低コストで済む。更に、プロセッサに比較的簡易な伸
長命令を定義すれば、プロセッサの処理性能に見合う速
度でデータ伸長が可能になる。

【００２２】更に詳しくは、伸張を行うデータ処理方法
は、画像の３次元形状を近似する複数のポリゴンの頂点
の集合に対する基準点を浮動小数点数で与える座標デー
タと、夫々の頂点の座標と基準点の座標との差分を整数
で与える差分データと、差分データの大きさの基準を浮
動小数点数で与えるスケール値データとを入力する第１
ステップと、入力した前記差分データを浮動小数点数に
型変換する第２ステップと、型変換された差分データに
前記スケール値データを乗算する第３ステップと、前記
第３ステップによる乗算結果を、伸張された差分データ
として格納する第４ステップと、を含む。

【００２３】そのようなデータ伸張方法を実現す観点の
データ処理装置は、画像の３次元形状を近似する複数の
ポリゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で
与える座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標
との差分を整数で与える差分データと、差分データの大
きさの基準を浮動小数点数で与えるスケール値データと
を格納可能な記憶手段を有する。そして、前記記憶手段
から読み出された前記差分データを入力して浮動小数点
数に型変換し、型変換された差分データに前記スケール
値データを乗算し、乗算結果を伸張された差分データと
して出力する演算制御手段を備える。

【００２４】前記演算手段は例えばＣＰＵであり、ＣＰ
Ｕは整数データの浮動小数点数データへの型変換を指示
する命令を実行可能であり、この型変換を指示する命令
は、整数データのビット長を指示するビット長情報フィ
ールドを有しいる。前記型変換では整数データのビット
長と所定の浮動小数点フォーマットの仮数のビット長と
の相違に応じたビット長拡張処理が行われるが、それに
必要な整数データのビット長情報を、前記命令のデコー
ド結果から得られるから、ビット長の異なる整数データ
が混在する場合も、１命令で前記型変換を伴う処理を行
うことができる。処理対象とする整数データのビット長
情報を制御レジスタで指定する場合に比べ、処理対象と
する整数データのビット長が変わっても、その都度、余
計なレジスタアクセス動作を行わずに済み、データ処理
能率も向上する。

【００２５】〔３〕《データ記録媒体》 前記差分データによって圧縮された画像データはコンピ
ュータ読取り可能な記録媒体に記録して提供することが
できる。例えば、そのような記録媒体に記録される画像
データは、画像の３次元形状を近似する複数のポリゴン
の頂点の集合に対する基準点の座標データと、夫々の頂
点の座標と基準点の座標との差分データとを有する。前
記基準点の座標データは浮動小数点データであり、前記
差分データは所定の標準値に対する大きさを示す整数値
データである。前記基準点は、前記複数のポリゴンの頂
点の集合に含まれる各頂点の座標から求められる重心点
の座標データ、又はその重心点に近い頂点の座標データ
である。

【００２６】前記差分データによって圧縮された画像デ
ータを記録媒体に記録して提供すれば、そのデータを用
いて画像処理が行なわれることにより、圧縮データの伸
長がプロセッサの画像処理性能を落とさず、また、記録
媒体及びデータ転送のコストを減少させることを、可能
にする。

【００２７】〔４〕《アフィン変換》 伸長されたデータ構造を活用した３次元画像処理の高速
化のために、伸長された各頂点のデータは、基準点から
の差分ベクトルで表され、各成分は例えば夫々４バイト
の浮動小数点型データとされる。クラスタを構成する頂
点の「アフィン変換」では基準点に対する各頂点の差分
ベクトルに平行移動を除いた線形変換を適用すること
で、演算量の軽減が可能になる。

【００２８】更に詳しくは、そのようなアフィン変換を
行うデータ処理方法は、画像の３次元形状を近似する複
数のポリゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点
数で与える座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の
座標との差分を浮動小数点数で与える差分データとを入
力する。差分データは前記圧縮データ構造に対して伸張
されたようなデータを想定する。そして、入力した前記
基準点の座標データに対してアフィン変換を行うとき、
当該基準点を共有する座標データに対して当該アフィン
変換から平行移動を除外した線形変換を行う。

【００２９】そのようなデータ処理方法の実現を支援す
るプログラムはコンピュータ読取り可能に記録媒体に記
録して提供することができる。前記プログラムは、コン
ピュータに、画像の３次元形状を近似する複数のポリゴ
ンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与える
座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標との差
分を浮動小数点数で与える差分データとを入力させ、入
力させた前記基準点の座標データに対してアフィン変換
を行う場合には、当該基準点を共有する座標データに対
して当該アフィン変換から平行移動を除外した線形変換
を実行させる。

【００３０】そのようなデータ処理方法を適用したデー
タ処理装置は、画像の３次元形状を近似する複数のポリ
ゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与え
る座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標との
差分を浮動小数点数で与える差分データとを格納可能な
記憶手段と、前記記憶手段から読み出された前記基準点
の座標データに対してアフィン変換を行うとき、当該基
準点を共有する座標データに対して当該アフィン変換か
ら平行移動を除外した線形変換を行う演算手段と、を含
んで成る。

【００３１】〔５〕《透視変換》 伸長されたデータ構造を活用した３次元画像処理の高速
化のために、透視変換の近似処理を行なう。すなわち、
基準点を共有する頂点の集合に含まれる頂点は空間的に
互いに近く存在していることから、そのような各頂点の
透視変換では、基準点に対応する透視変換結果を用いて
乗算と加算の組み合わせの演算で近似させて、透視変換
で必要となる除算処理を軽減できるようにする。乗算や
加算に比べて除算処理に時間がかかるようなプロセッサ
による処理に効果的である。

【００３２】更に詳しくは、そのような透視変換を行う
データ処理方法は、画像の３次元形状を近似する複数の
ポリゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で
与える座標データと、夫々の頂点の座標と対応する基準
点の座標との差分を浮動小数点数で与える差分データと
を入力し、前記複数のポリゴンの頂点に対する透視変換
を行うとき、基準点に対しては幾何学の相似の関係を用
いた除算による透視変換を行って透視変換後の座標デー
タを求める。基準点以外の頂点に対しては、マクローリ
ン級数展開による近似計算に対応する基準点の透視変換
後の座標データ及び対応する差分データを用いて透視変
換後の座標データを求める。

【００３３】上記透視変換の近似計算において、透視変
換の座標原点から透視面までの距離が既定値よりも小さ
いときは、近似計算による誤差が無視し得ないときであ
る、その場合には、基準点以外の頂点の座標データに対
しても幾何学の相似の関係を用いた除算による透視変換
を行う方がよい。

【００３４】そのようなデータ処理方法の実現を支援す
るプログラムはコンピュータ読取り可能に記録媒体に記
録して提供することができる。前記プログラムは、コン
ピュータに、画像の３次元形状を近似する複数のポリゴ
ンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与える
座標データと、夫々の頂点の座標と対応する基準点の座
標との差分を浮動小数点数で与える差分データとを入力
させ、前記複数のポリゴンの頂点に対する透視変換を行
うとき、入力した基準点の座標データに対しては幾何学
の相似の関係を用いた除算による透視変換を行って透視
変換後の座標データを取得させ、基準点以外の入力した
頂点の座標データに対しては、対応する基準点の透視変
換後の座標データをマクローリン級数展開による近似計
算に用いて透視変換後の座標データを取得させる。

【００３５】そのようなデータ処理方法を適用したデー
タ処理装置は、画像の３次元形状を近似する複数のポリ
ゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与え
る座標データと、夫々の頂点の座標と対応する基準点の
座標との差分を浮動小数点数で与える差分データとを格
納可能な記憶手段を有する。更に、前記複数のポリゴン
の頂点に対する透視変換を行うとき、記憶手段に格納さ
れた基準点の座標データに対しては幾何学の相似の関係
を用いた除算による透視変換を行って透視変換後の座標
データを求め、記憶手段に格納されたところの基準点以
外の頂点の座標データに対しては、透視変換の透視面か
ら基準点までの距離が既定値よりも大きいとき、対応す
る基準点の透視変換後の座標データをマクローリン級数
展開による近似計算に用いて透視変換後の座標データを
求め、透視変換の透視面から基準点までの距離が既定値
よりも小さいとき、記憶手段に格納されたところの基準
点以外の頂点の座標データに対しても幾何学の相似の関
係を用いた除算による透視変換を行って透視変換後の座
標データを求める演算手段を備える。

【００３６】

【発明の実施の形態】《画像処理システム》図４は本発
明の差分データ構造を活用する画像処理システムのブロ
ック図である。記録媒体２には画像処理対象とされる画
像データ、そしてアプリケーションプログラムとしての
画像処理プログラムが格納されている。記録媒体２は例
えばフロッピー（登録商標）ディスク、ＣＤ−ＲＯＭデ
ィスク、ＭＯ（光磁気）ディスク、フラッシュメモリカ
ード等から成る。記録媒体２に対する画像データや画像
処理プログラムの記録は磁気的、電気的、光学的、ディ
スクの樹脂材料に対する機械的塑性変形などを介して行
なわれている。記録媒体２に記録されている画像データ
及び画像処理プログラムは画像処理システム１によって
読み取り可能にされる。画像処理システム１は、ワーク
ステーション又はパーソナルコンピュータなどのコンピ
ュータによって構成される。記録媒体２に記録されてい
る画像データ及び画像処理プログラムは、プロセッサ５
の制御により、当該記録媒体２に対応したディスクドラ
イブ装置３を介して読み取られる。読み取られた画像デ
ータは差分データ変換器４に供給される。差分データ変
換器４は記録媒体２から読み出された画像データをプロ
セッサ５にとって画像処理し易いデータ構造に変換する
機能を有する。記録媒体２から読み取られた画像処理プ
ログラムはプロセッサ５の制御でメモリ７にロードさ
れ、プロセッサ５によって実行される。プロセッサ５は
ＯＳ（オペレーティングシステム）を実行して基本的な
データ処理を行う。さらにプロセッサ５はキーボードや
ポインティングデバイスなどの入力装置６からの指示を
参照して画像処理プログラムを実行することにより画像
データを処理する。処理した画像データの表示は画像表
示装置８で行う。

【００３７】図４に例示される画像処理システムを用い
て例えば３次元画像処理対象とされる画像データは、空
間内の頂点の集まりから成り、各頂点は、３次元の座標
値、さらに明るさを示すための頂点法線データ（法線ベ
クトル）等の属性データを持っている。プロセッサ５は
これら座標値や属性データに対してアフィン変換、クリ
ッピング、シェーディング、透視変換、及びレンダリン
グなどの処理をパイプライン処理的に行う。このような
一連の処理はグラフィックパイプラインと呼ばれること
もある。以下の説明では、グラフィックパイプライン処
理のうち、本発明の差分データ構造を利用したアフィン
変換及び透視変換に関するデータ処理について述べる。

【００３８】《整数差分データ》図１には３次元画像を
構成する頂点集合の一例を示す。ここでは３角形の集合
により３次元空間内の物体表面を表す。このような三角
形をポリゴンと呼ぶ。図１では３つの頂点Ｖ１、Ｖ２、
Ｖ３を持つポリゴンをポリゴンＶ１Ｖ２Ｖ３と表記する
ことにすれば、図１はポリゴンＶ１Ｖ２Ｖ３、ポリゴン
Ｖ２Ｖ３Ｖ４、ポリゴンＶ３Ｖ４Ｖ５をもつ物体表面を
表している。このような幾何情報は頂点の並びＶ１、Ｖ
２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５をこの順番で与えることにより表
現できる。すなわち最初の２つの頂点Ｖ１、Ｖ２は例外
として、次の頂点Ｖ３にポリゴンＶ１Ｖ２Ｖ３を対応さ
せ、次の頂点Ｖ４と直前のポリゴンを構成する頂点のう
ち、順番の新しい２つ、すなわち頂点Ｖ２，Ｖ３とによ
りポリゴンＶ２Ｖ３Ｖ４が表現できる。同様に次の頂点
Ｖ５によりポリゴンＶ３Ｖ４Ｖ５が表現される。このよ
うに頂点を１つ加える毎に新しいポリゴンを構成するデ
ータ表現をストリップ表現と呼ぶ。各頂点の位置はその
３次元座標値、すなわちｘ座標値、ｙ座標値，ｚ座標値
で確定する。各座標値は浮動小数点数で表現されるもの
とする。例えば、頂点Ｖ１のｘ座標値、ｙ座標値，ｚ座
標値はそれぞれｘ１，ｙ１，ｚ１で表し、各座標値は浮
動小数点数とする。各頂点は、さらに３次元座標値以外
にも、色属性や、法線ベクトル情報等の属性データも持
っている。

【００３９】図１では、例として５つの頂点Ｖ１、Ｖ
２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ５の集まりを示している。このよう
に予め決められた頂点の集まりをクラスタと呼ぶことに
する。クラスタは複雑な３次元物体を構成する頂点集合
をより単純ないくつかの部分集合に分割したときの頂点
集合を表現するのに使用する。これらクラスタの例とし
ては、剛体的な特性、すなわち空間内の移動でその形を
変えないような特性をもつ物体を構成する頂点の集まり
などがある。

【００４０】図２には上記クラスタデータのデータ構造
が例示される。図２の（Ａ）に例示されるようにクラス
タデータ２４は、そのクラスタに対応するヘッダデータ
１０及びそのクラスタに属する頂点に関する頂点データ
２３から成る。頂点データ２３は各頂点毎に存在し、頂
点座標データ及び必要な頂点属性データ（頂点法線デー
タなど）から成る。

【００４１】図２の（Ｂ）に示されるヘッダデータ１０
は、予め決められた頂点集合（＝クラスタ）毎に定めら
れるデータ構造であり、そのクラスタを構成する頂点の
個数を頂点個数フィールド１１に持ち、後述するクラス
タを構成する差分データのデータ変換で利用するスケー
ル値をスケールフィールド１２に持ち、そのクラスタの
基準点を示す基準点インデックスフィールド１３を有す
る。この他に、必要に応じてそのクラスタで表される物
体の光の反射特性や質感を表す属性などを示すクラスタ
属性フィールドを持つことも可能である。

【００４２】前記頂点データ２３に含まれる頂点座標デ
ータは、図２の（Ｃ）示される浮動小数型頂点データ１
４又は図２の（Ｄ）に示される整数差分データ１９とさ
れる。

【００４３】前記浮動小数型頂点データ１４は、頂点座
標を浮動小数型データ（浮動小数点数データとも称す
る）で表すデータ構造である。頂点のｘ成分フィールド
１５、ｙ成分フィールド１６、ｚ成分フィールド１７は
頂点のｘ、ｙ、ｚ座標成分を夫々４バイトの浮動小数点
数表現で持つ。浮動小数型頂点データ１４は、例えば、
後述する差分データ表現の基準となる点（基準点）や、
浮動小数型データに変換された差分データを表すことが
可能である。

【００４４】前記整数差分データ１９は、ｘ差分値フィ
ールド２０、ｙ差分値フィールド２１、ｚ差分値フィー
ルド２２を持つ。整数差分データ１９は、例えば、頂点
と前記基準点との相対的な位置関係を、基準点と頂点と
の差分ベクトルで表したときのｘ成分（ｄｘ）、ｙ成分
（ｄｙ）、ｚ成分（ｄｚ）を例えば１バイトの整数値で
表したデータである。

【００４５】図１に示したクラスタの例において、頂点
Ｖ３をこのクラスタの基準点とし、それ以外の頂点Ｖ
１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５を近傍頂点と呼ぶことにする。図
１のクラスタに対応するクラスタのデータ（クラスタデ
ータ）の例を図３に示す。図３の（Ａ）に示される整数
差分表現では、基準点Ｖ３のｘ，ｙ，ｚ座標値をそれぞ
れの浮動小数点データ型で表し、近傍点Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
４，Ｖ５については整数差分データ型で表す。図３の
（Ｂ）にはそれらの浮動小数点差分表現が示されてい
る。図３の（Ａ）の近傍点Ｖ１，Ｖ２，Ｖ４，Ｖ５のデ
ータは、（Ｂ）の夫々浮動小数点データで表した基準頂
点と近傍頂点との差分ベクトルのｘ成分、ｙ成分、ｚ成
分を、それぞれ１バイト整数に変換した値を示してい
る。たとえば、基準点Ｖ３に対する近傍頂点Ｖ１の差分
ベクトルは図３の（Ｂ）に例示されるように「(ｘ１−
ｘ３、ｙ１−ｙ３、ｚ１−ｚ３)」と表される。整数差
分データ１９はこの浮動小数値を図３の（Ａ）に例示さ
れるように、整数化したものである。近傍頂点Ｖ１の整
数データ型での差分ベクトルは「(Ｉｎｔ(ｘ１−ｘ
３)、Ｉｎｔ(ｙ１−ｙ３)、Ｉｎｔ(ｚ１−ｚ３))」と表
記している。この整数差分値「Ｉｎｔ(ｘ１−ｘ３)、Ｉ
ｎｔ(ｙ１−ｙ３)、Ｉｎｔ(ｚ１−ｚ３)」と頂点データ
との関係は図１に例示されている。ここで「Ｉｎｔ」と
いう記号は浮動小数データ型から整数データ型に変換し
た値を意味するものである。この変換方法については後
ほど詳しく述べる。

【００４６】前記記録媒体２に格納される画像データの
座標データ表現に必要なデータサイズは、前記近傍頂点
の位置情報を整数データ型に圧縮した整数差分データで
表すことにより、全ての座標点の座標データを浮動小数
点データ型で表現する場合に比べて、約４分の１に低減
できる。

【００４７】《整数差分データへの圧縮方法》図５のフ
ローチャートには差分データ表現形式の整数差分データ
の生成若しくは変換方法、即ちポリゴンデータ圧縮方法
が例示される。これは図１に示すような浮動小数型座標
データＶ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）〜Ｖ５（ｘ５，ｙ５，
ｚ５）をもつ頂点集合から、クラスタデータ２４の各頂
点データ２３を作成する方法を示すものである。

【００４８】ステップＳ１ではクラスタ化対象頂点集合
の選択を行う。前述したように、クラスタは複雑な３次
元物体をより単純な部分に分割したときの各部分に対応
して使われる。これらクラスタの例としては、剛体的な
特性、すなわち空間内の移動でその形を変えないような
特性をもつ物体を構成する頂点の集まりなどがある。こ
れらクラスタは画像データのモデル化段階で定義されて
いるものであり、ここではそれらクラスタに属する頂点
の座標値を読み込む。各座標値は浮動小数点型データで
表されているとする。

【００４９】ステップＳ２では選択されたクラスタを構
成する頂点の集まりから整数差分表現の基準となる頂点
（基準点）を選択する。基準点以外の点を近傍点と呼
ぶ。基準点と近傍点との差分ベクタの長さが各近傍点毎
に大きくばらつかないようにするために、クラスタに属
する頂点群の「重心点」を求め、例えばその点の座標値
に近い一つの頂点を基準点とする。即ち、ここで重心点
のｘ座標値は、各頂点のｘ座標値の平均値、すなわち、
ｘ座標値の総和を頂点個数で割った値とする。同様に重
心点のｙ座標値、ｚ座標値は、それぞれ、各頂点のｙ座
標値の平均、ｚ座標値の平均とする。この重心点と各頂
点の距離を計算し、重心点から最小の距離にある頂点を
このクラスタの基準点とする。基準点以外の点は近傍点
と呼ぶことにする。

【００５０】ステップＳ３では、基準点と近傍点との差
分ベクタを整数化するためのスケール値を計算する。基
準点と各近傍点の距離のうち、最大の値をＬとおく。こ
のＬを例えば値１２７で除算した商をこのクラスタのス
ケール値（浮動小数点数）とし、Ｓで表すことする。こ
こでは、１バイトの符号付き整数で差分値を０〜１２７
の値で表すためである。もし、整数値を表すビットサイ
ズを変えたいならば、そのビットサイズで表現できる正
の整数値をＳとすればよい。このとき、整数差分データ
１９の各成分は当該ビットサイズに変更すればよい。

【００５１】ステップＳ４では、スケール値から近傍点
の整数差分を計算する。まず、各近傍点と基準点との差
分ベクタを浮動小数型で表す。例えば図３の（Ｂ）の浮
動小数差分表現では近傍点Ｖ１に対する差分ベクタは
「（ｘ１−ｘ３，ｙ１−ｘ３，ｚ１−ｚ３）」と表され
ている。次にこの浮動小数型の差分ベクタの各ｘ，ｙ，
ｚ成分をステップＳ３で計算されたスケール値Ｓでそれ
ぞれ除算し、四捨五入した商を整数値に変換する。この
操作を「Ｉｎｔ」という記号で表すとき、上記例の浮動
小数型差分ベクタ「（ｘ１−ｘ３，ｙ１−ｘ３，ｚ１−
ｚ３）」は整数型差分ベクタ「（Ｉｎｔ(ｘ１−ｘ３)，
Ｉｎｔ(ｙ１−ｘ３)，Ｉｎｔ(ｚ１−ｚ３)）」で近似表
現できる。この操作を全ての近傍点に対して行う。図３
の（Ａ）の整数差分表現では近傍頂点Ｖ１，Ｖ２，Ｖ
４，Ｖ５に対する整数差分データ１９のｘ，ｙ，ｚ成分
が示されている。

【００５２】浮動小数点数から整数への変換方法につい
ては、公知でありここではその詳細な説明は省略する
が、例えば、以下のような処理で実現できる。浮動小数
点数の仮数Ｍの有効桁数Ｌを整数データの桁数に合わせ
て、仮数をＭ＝１．ｂ１ｂ２ｂ３…ｂＬと変形する。指
数ＥのゲタＥ０と前記浮動小数点数の仮数の有効桁数Ｌ
との和の値Ｅ０＋Ｌを取得し、Ｅ＜Ｅ０＋Ｌならば、Ｅ
＝Ｅ０＋Ｌになるまで、仮数Ｍを１桁右シフトし、Ｅを
＋１し、Ｅ＝Ｅ０＋Ｌのときの値ｂ１ｂ２ｂ３…ｂＬを
整数の絶対値とする。浮動小数点数の符号が負の場合に
はその絶対値を２の補数に変換する。これによって、浮
動小数点数から整数への変換が完了される。

【００５３】ステップＳ５では、ステップＳ４で得られ
た近傍点の整数差分データの各成分から整数差分データ
１９を構成し、このクラスタに対応するヘッダデータ１
０、基準点に対応する浮動小数点型頂点データ１４、及
び整数差分データ１９を合わせてクラスタデータ２４を
構成する。

【００５４】ステップＳ６では、未処理のクラスタがあ
るか判定し、未処理のものがあれば、そのクラスタを上
記同様に処理する。

【００５５】《浮動小数点差分データへの伸張》前記差
分データ変換器４は整数差分データ１９を浮動小数点型
データへ変換する機能を有する。前記差分データ変換器
４は先ず、入力された整数差分データ１９のｘ差分値フ
ィールド２０の値ｄＸ、ｙ差分値フィールド２１の値ｄ
Ｙ、ｚ差分値フィールド２２の値ｄＺをそれぞれ４バイ
トサイズの単精度浮動小数点形式に変換する。

【００５６】整数から浮動小数点数への変換方法につい
ては、公知でありここではその詳細な説明は省略する
が、例えば、以下の処理で実現することが可能である。
整数データの符号を浮動小数点数データの符号（Ｓ）と
し、整数データの絶対値の２進表現（ｂ０ｂ１ｂ２…ｂ
Ｌ）を求め、２進表現の桁数（Ｌ＋１）が仮数の桁数に
なるようにする。前記絶対値の２進表現を正規化前の仮
数（Ｍ＝ｂ０．ｂ１ｂ２…ｂＬ）とし、その２進表現の
桁数（Ｌ）及び指数のゲタ（Ｅ０）から正規化前の指数
（Ｅ＝Ｅ０＋Ｌ）を決定し、それらによって正規化され
ていない浮動小数点数が求められる。これを正規化する
ことによって整数データの浮動小数点数への変換が完了
される。

【００５７】次に、浮動小数で表現された各差分値にス
ケールフィールド１２のスケール値を乗算することによ
り浮動小数点型差分データに変換される。例えば、図３
の（Ａ）における整数差分表現に示される各整数値は、
図３の（Ｂ）における浮動小数差分表現のように４バイ
トの浮動小数値に変換される。すなわち、クラスタデー
タ１０を構成する各頂点データ２３のうち、近傍点に対
応するものは、データ変換により整数差分データ１９の
データ構造から、浮動小数点型差分データに変換され
る。ただし、ここでのｘ、ｙ、ｚ成分の意味は、基準点
と近傍点との差分を表すベクトルの各ｘ、ｙ、ｚ成分で
ある。以降のアフィン変換や透視変換などの処理では、
ここで変換された浮動小数点差分データに対して演算が
行なわれる。各頂点に関する浮動小数点差分型差分デー
タのデータサイズは各成分毎に４バイトに伸張されてい
る。

【００５８】《アフィン変換》図６には伸張された差分
データを用いるアフィン変換の一例が示される。図６の
（Ｂ）に示される式１において、Ｗ、Ｖ、Ｐはそれぞれ
３次元空間内のベクトルを表し、Ｍは３行３列の正方行
列を表すとする。＊は積を意味する。このとき、ベクト
ルＶからベクトルＷへの変換をアフィン変換といい、ア
フィン変換は行列ＭとベクトルＰで決定される。ベクト
ルＰは３次元空間内の平行移動と解釈される。図６の
（Ｂ）における式２は式１のアフィン変換を成分で表現
したものである。図６の（Ａ）において点Ｖ１は前記ア
フィン変換によって点Ｗ１に変換され、点Ｖ２はアフィ
ン変換によって点Ｗ２に変換されたものとする。また、
ベクトルｄＶ２は点Ｖ１から点Ｖ２への相対ベクトルと
し、そのｘ、ｙ、ｚ成分をそれぞれ、ｄｘ２、ｄｙ２、
ｄｚ２で表す。またベクトルｄＷ２は点Ｗ１から点Ｗ２
へ向かう相対ベクトルとする。

【００５９】このとき、数学の線形性から、ベクトルｄ
Ｗ２はベクトルｄＷ１を行列Ｍで変換したものに過ぎな
い。すなわち、アフィン変換に含まれる平行移動の影響
が相対ベクトルには表れない。この性質を利用して差分
表現された頂点のクラスタデータを操作する。

【００６０】今、図６の点Ｖ１はある頂点クラスタの基
準点とし、点Ｖ２はそのクラスタの近傍点とする。この
とき、差分データ変換器４で変換された近傍点Ｖ２の浮
動小数型差分データは、図７の（Ａ）のアフィン変換前
の座標差分表現のように示されている。

【００６１】クラスタ内の基準点Ｖ１および近傍点Ｖ２
に、それぞれ図６の（Ｂ）の式１、式２で表されるアフ
ィン変換を適用してできる点をそれぞれＷ１、Ｗ２とお
くと、Ｗ１は変換後クラスタ内の基準点、Ｗ２は変換後
クラスタ内の近傍点となる。そのとき、変換後のクラス
タデータは図７の（Ｂ）のアフィン変換後座標差分表現
に示されるようになる。すなわち、アフィン変換に含ま
れる平行移動の影響が相対ベクトルには表れない性質か
ら、近傍点に対しては、浮動小数型差分データのｘ、
ｙ、ｚ成分から構成されるベクトルを単に図６の（Ｂ）
の式１、式２の行列Ｍで変換すればよいことがわかる。
ただし、基準点Ｖ１に対しては、図６の（Ｂ）の式１、
式２の行列Ｍでの変換とベクトルＰでの平行移動が必要
であることは言うまでもない。

【００６２】クラスタに対して以上のようなアフィン変
換を適用することにより、近傍点に対応する頂点のアフ
ィン変換では平行移動の演算が不要となり演算量の軽減
に寄与することができる。

【００６３】《透視変換》図８には伸張された頂点差分
データを利用した透視変換の手法が例示される。図８は
３次元空間をｚ軸に垂直な方向から見た図である。点Ｖ
１と原点とを結ぶ直線と２次元透視平面３０との交点を
Ｗ１で表す。このように点Ｖ１と原点を結ぶ直線と透視
平面３０との交点Ｗ１を求めることを透視変換といい、
Ｗ１を透視点と呼ぶことにする。

【００６４】透視点Ｗ１のｘ，ｙ，ｚ座標値をそれぞ
れ、ｐｘ１，ｐｙ１，ｚ０と表す。２次元透視平面上の
点の座標値は方程式「ｚ＝ｚ０」を満たす平面なので、
この平面上の点のｚ座標値は常にｚ０である。Ｗ１の
ｘ、ｙ座標値ｐｘ１，ｐｙ１は幾何学の相似の関係よ
り、図８（Ｂ）の式３および式４で計算できる。ここで
式３および式４に含まれる値Ａは式１により計算され
る。すなわち、透視点の座標値を計算するには、除算が
１回と、乗算が２回あれば十分である。

【００６５】点Ｖ２が点Ｖ１の十分近くにあれば、点Ｖ
２の透視点Ｗ２のｘ、ｙ座標値を除算を使用しない近似
式で計算できる。この近似式とは、数学の分野での微分
可能関数「１/ｚ」をｚ＝ｚ１の近くで「マクローリン
級数展開」した級数（図８（Ｂ）の式１０）を定数項と
１次の項で打ち切ったものである。要するに、図８の式
１１のようにｚ０／（ｚ１＋ｄｚ２）に対して定数項と
１次の項で打ち切ったマクローリン級数展開を施す。こ
れにより、図８の点Ｖ２が十分点Ｖ１に近ければ、点Ｖ
２の透視点Ｗ２のｘ、ｙ座標値はそれぞれ、図８の
（Ｂ）の式５及び式６のｐｘ２，ｐｙ２で近似できる。
ここで、値ｄｘ２，ｄｙ２，ｄｚ２はＶ１からＶ２へ向
かう相対ベクトルのｘ，ｙ，ｚ成分であり、「ｘ１＋ｄ
ｘ２」、「ｙ１＋ｄｙ２」、「ｚ１＋ｄｚ２」はそれぞ
れ点Ｖ２のｘ、ｙ、ｚ座標値を点Ｖ１の座標値と点Ｖ１
から点Ｖ２へ向かう相対ベクトルの成分値で表したもの
である。

【００６６】ここで、図８の（Ｂ）における式５及び式
６に含まれる値Ａ、Ｂは図８の（Ｂ）の式１及び式２に
より予め計算しておき、値「Ａ−Ｂ＊ｄｚ２」も一度計
算された値を式５、式６で再利用するものとすれば、透
視点の座標値の近似計算には、実質的に乗算が３回と加
算が３回あれば十分である。すなわち、毎回除算は不要
となる（ここで記号「＊」は乗算を表すとする）。プロ
セッサによる除算に必要な演算サイクル数が乗算や加算
に比べて大幅に大きいとき、上記のような近似計算を点
Ｖ１の十分近くに存在する透視変換対象点に対して適用
することにより全体の演算処理時間が短縮される。例え
ば、浮動小数点データの除算に１５サイクルかかり、浮
動小数点データの乗算と加算にそれぞれ２サイクル掛か
るとすれば、近似計算しない場合、除算が１回、乗算が
２回、加算が２回で合計、２３サイクルかかる。一方、
近似計算すれば、乗算が３回と加算が３回で合計１２サ
イクルで済む。

【００６７】図９には浮動小数点差分データを用いた透
視変換処理のフローチャートが示される。いま、図８の
点Ｖ１はあるクラスタの基準点であり、点Ｖ２はそのク
ラスタの近傍点であるとする。

【００６８】ステップＳ１１で、除算を含む正規の透視
変換により、先ず基準点に対応する透視点を計算する。
すなわち、図８の（Ｂ）における式１、式３、式４で透
視点の座標値を計算する。加えて以降の近似計算で繰り
返し再利用される値を式２で計算しておく。

【００６９】ステップＳ１２はこのクラスタに属する近
傍点に対して除算を含まない近似計算を適用するかどう
かを判定する。基準点Ｖ１のｚ座標値が座標原点に近す
ぎると近似による誤差が拡大するので、画像処理プログ
ラムで予め決定されているある値ｃより小さいときは誤
差が顕著に表れるのを防ぐためにステップＳ１３に進
む。そうでないときはステップＳ１４に進む。

【００７０】ステップＳ１３では図８の（Ｂ）における
式７、式８、式９により近傍点に対応する透視点のｘ、
ｙ座標値を計算する。ｄｘ、ｄｙ、ｄｘはそれぞれ近傍
点に対応する浮動小数型頂点データのｘ、ｙ、ｚ成分値
である。

【００７１】Ｓ１４では近傍点に対応する透視点のｘ、
ｙ座標値の近似で共有される値「Ａ−Ｂ*ｄｚ２」を計
算する。ここで、Ａ、ＢはステップＳ１１において図８
の（Ｂ）における式１、式２を用いて計算された値であ
り、ｄｚ２は近傍点に対応する浮動小数型頂点データの
ｚ成分値である。

【００７２】ステップＳ１５では近傍点に対応する透視
点のｘ座標値の近似を図８の（Ｂ）における式５で計算
する。ｄｘ２は近傍点に対応する浮動小数型頂点データ
のｘ成分値である。

【００７３】ステップＳ１６では近傍点に対応する透視
点のｙ座標値の近似を図８の（Ｂ）における式６で計算
する。ｄｙ２は近傍点に対応する浮動小数型頂点データ
のｙ成分値である。

【００７４】ステップＳ１７で与えられたクラスタ内で
未処理の近傍点があれば、ステップＳ１５に進み、なけ
れば当該クラスタに属する点の透視変換を終了する。

【００７５】前記プロセッサ５が以上説明した「アフィ
ン変換」及び「透視変換」を行う為の処理プログラム
は、特に制限されないが、前記記録媒体２から読み込ま
れた前記画像処理プログラムに含まれている。

【００７６】ここで、以上説明した整数差分データ構造
を採用することによる画像情報の圧縮、圧縮された画像
情報の伸張、伸張して得られる浮動小数点差分データを
利用する「アフィン変換」及び「透視変換」の夫々、に
より得られる作用効果を説明する。一般に、３次元画像
のポリゴン表現においてポリゴン数を増やせば増やすほ
ど、よりなめらかでより緻密な３次元画像を構成できる
とされている。一方で、ポリゴン数を増やすということ
は頂点個数および必要なデータ量が増大することを意味
し、また画像処理に必要な計算量が増大することを意味
する。

【００７７】ポリゴンを構成する頂点の位置情報が座標
成分あたり４バイトの浮動小数点データで表されるモデ
ルにおいて、上述のように、この位置情報を整数データ
型に圧縮した整数差分データ１９に変換することによ
り、画像データ格納時にはポリゴンの位置情報に必要な
データサイズを約４分の１に圧縮することができる。

【００７８】また、伸長処理は各頂点データに対して、
１バイト整数データを４バイト浮動小数点データにデー
タ型変換してスケール値（フィールド１２のデータ）を
乗算するので、複雑な伸長処理が不要である。

【００７９】また、整数差分データ１９を浮動小数点型
頂点データに伸長したとき近傍点の各ｘ、ｙ、ｚ成分は
基準点に対する相対値であるという特徴を利用して、ア
フィン変換では平行移動の演算が不要となる場合があ
り、演算量の軽減に寄与することができる。

【００８０】さらに、頂点数が増えるということは頂点
間の距離が近づくことを意味しており、透視変換処理に
おいて、除算を乗算と加算の組み合わせで近似すること
が可能で、基準点と近傍点間の距離が近づくことにより
誤差も小さく済むため、除算に必要なサイクル数が大き
いなプロセッサなどでは、画像の品質を落とさずに透視
変換処理時間を全体的に短縮することができる。

【００８１】《整数差分データの別の例》上記の説明で
は、図５のフローチャートに基づいて説明したように、
クラスタの基準点としてポリゴンを構成する頂点の中か
ら一つを選んだ。すなわち、ステップＳ２において、ク
ラスタに属する頂点群の「重心点」を求め、その点の座
標値に近い頂点を基準点とした。このとき、前記重心点
そのものを基準点とすることも可能である。すなわち、
図１０の（Ａ）に示すように点Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ
４，Ｖ５から成るクラスタの重心が点Ｐであるとき、ク
ラスタを構成する各頂点Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５
を全て近傍点として、それらの整数差分データ１９の内
容を図１０の（Ｂ）の整数差分表現で表すことができ
る。ここで、ｘ０、ｙ０、ｚ０はそれぞれクラスタの重
心点のｘ、ｙ、ｚ座標値とし、「Ｉｎｔ」は前述と同様
の意味を持つ。

【００８２】こうしたときのクラスタデータ２４におけ
る前述の例との相違点は、ヘッダデータ１０において基
準点となる頂点を指定するための基準点インデックスフ
ィールド１３が不要になることである。基準点Ｐの位置
情報を浮動小数型頂点データ１４の形式で表し、データ
構造としては、ヘッダデータの直後に配置すればよい。
ここで基準点Ｐはポリゴンを構成する頂点ではないの
で、基準点Ｐに関しては頂点法線データ等の付加属性デ
ータは不要である。そして各頂点に対応する頂点データ
２３をデータ構造としては基準点Ｐに対応するデータの
直後に順番に配置する。この順番は例えば、ストリップ
表現で規定される頂点順序とすればよい。

【００８３】アフィン変換においても、基準点Ｐと近傍
点との関係は前述の例とほぼ同様である。相違点は、ク
ラスタを構成する頂点が全て近傍点の役割を担い、基準
点Ｐはポリゴンの頂点とはならないことである。透視変
換においても、基準点Ｐと近傍点との関係は前述の例と
ほぼ同様である。違いは、クラスタを構成する頂点が全
て近傍点の役割を担い、基準点Ｐは実際の透視平面上で
の表示対象とはならないことである。

【００８４】基準点をこのようにする場合にも、前述の
例と同様に、クラスタの各頂点の位置情報を整数データ
型に圧縮した整数差分データに変換することにより、画
像データ格納時にはポリゴンの位置情報に必要なデータ
サイズを約４分の１に圧縮することができる。

【００８５】また、画像データを整数差分データに圧縮
する処理において、基準点をクラスタを構成する頂点か
ら選ぶ必要がないため、圧縮時間が前述の例に比較して
さらに短縮できる。さらに基準点がクラスタデータ２４
上でいつも同じ位置（例えばヘッダデータ１０の直後）
に配置され、且つ頂点データが全て同じ差分データ構造
をもつので、画像処理プログラム実行時にプロセッサな
どによるデータアクセスが規則的に行え、この点におい
ても処理時間の短縮を促進できる。

【００８６】また、前述の例と同様にアフィン変換では
平行移動の演算が不要となる場合があり演算量の軽減に
寄与することができる。さらに、前述の例と同様に、透
視変換処理において、除算を乗算と加算の組み合わせで
近似することが可能で、基準点と近傍点間の距離が近づ
くことにより誤差も小さく済むため、除算に必要なサイ
クル数が大きいプロセッサなどでは、画像の品質を落と
さずに全体の処理時間を短縮できる。

【００８７】《浮動小数点差分データへの別の変換例》
前述の例では、プロセッサ５のアクセラレータなどとし
て位置付けられるハードウェアとしての差分データ変換
器４により、整数差分データ１９を浮動小数型差分デー
タに変換しているが、別の実現方式として、差分データ
変換器４を用いずに、プロセッサ５で実行される所定の
データロード命令に、上記変換機能をもたせることも可
能である。

【００８８】例えば、図４において差分データ変換器４
を削除する。各クラスタデータ２４は画像データの記録
媒体２から一旦メモリ７にストアされているとする。こ
のストア処理はプロセッサ５が行ってもよいが、図示を
省略するＤＭＡＣ（ダイレクト・メモリ・アクセス・コ
ントローラ）で行ってもよい。プロセッサ５は、画像処
理プログラムに従って、頂点の位置データをプロセッサ
５内のレジスタにロードする機能と整数データを浮動小
数にフォーマット変換する機能を持つ所定のデータロー
ド命令（ＦＬＯＡＤ命令）により、メモリ上の整数差分
データ１９のｘ差分値フィールド２０、ｙ差分値フィー
ルド２１、ｚ差分値フィールド２２をそれぞれ浮動小数
点数形式に変換して浮動小数点レジスタにロードでき
る。その後のアフィン変換や透視変換は前述の例と同様
に、画像処理プログラムに従って行うことができ、前述
の例と同じ効果を得ることができる。また、差分データ
変換器４を用いずに、プロセッサ５で実行されるＦＬＯ
ＡＤ命令に、上記変換機能をもたせることにより、画像
データのデータ圧縮形式が多少変更されても、プログラ
ムの変更でデータ伸長機能を柔軟に対応させることが可
能となる。

【００８９】図１１には前記ＦＬＯＡＤ命令をサポート
するプロセッサの一例が示される。同図に示されるプロ
セッサ５は、特に制限されないが、３２ビットＲＩＳＣ
(Reduced Instruction Set Computer)アーキテクチャを
有し、その命令セットには１６ビット固定長の浮動小数
点命令を含んでいる。ここで説明する例は、ゲーム機な
どのように３次元グラフィックスをサポートすることが
必要な機器組み込み制御用途に有効である。

【００９０】プロセッサ５は、命令制御回路４２、整数
ユニット４３、浮動小数点ユニット４４、命令キャッシ
ュユニット４５、及びデータキャッシュユニット４６を
有する。

【００９１】命令制御回路４２は命令アドレスバス４８
及び命令バス４９を介して命令キャッシュユニット４５
に接続されている。また、整数ユニット４３及び浮動小
数点ユニット４４はデータバス５０を介してデータキャ
ッシュユニット４６に接続されている。データバス５０
を介するデータアクセスのためのアドレシングは専ら整
数ユニット４３が行うようになっており、アドレスバス
５１は整数ユニット４３からデータキャッシュユニット
４６に接続されている。

【００９２】命令制御回路４２は、プログラムの実行順
序に従って命令キャッシュユニット４５から命令をフェ
ッチし、これを解読して制御信号を生成し、前記整数ユ
ニット４３及び浮動小数点ユニット４４等の動作を制御
する。プログラムの実行順序は、図示を省略するプログ
ラムカウンタの値や割り込み要求に基づいて決定され
る。命令アドレスは命令アドレスバス４７から命令キャ
ッシュユニット４５に与えられ、その命令アドレスの命
令が命令キャッシュユニット４５から命令バス４８を介
して命令制御回路４２に与えられる。

【００９３】前記整数ユニット４３は整数演算回路６
０、汎用レジスタファイル６１、及び整列・拡張回路６
２を有する。整数演算回路６０は算術論理演算器、算術
演算器、及びシフタ等を有し、整数データの算術演算、
論理演算、そしてアドレス演算を可能にする。汎用レジ
スタファイル６２は、特に制限されないが、３２ビット
長の汎用レジスタを複数個有し、バイト（８ビット）、
ワード（１６ビット）、ロングワード（３２ビット）の
データレジスタ並びにアドレスレジスタとして利用され
る。前記データバス５０は、特に制限されないが、６４
ビットである。前記整列・拡張回路６２は、６４ビット
幅のデータバスに伝達されるデータと汎用レジスタとの
ビット位置をデータサイズなどに応じて整合させるアラ
イナ機能と、データを符号拡張又は論理値“０”拡張す
る拡張機能を有する。

【００９４】尚、前記整数ユニット４３と命令制御回路
４２の全部又は一部の機能を合せた回路構成を所謂ＣＰ
Ｕとして位置付けてよい。

【００９５】前記浮動小数点ユニット４４は、浮動小数
点演算回路７０、浮動小数点レジスタファイル７１、及
び変換回路７２を有する。前記浮動小数点演算回路７０
は浮動小数点数データの積和演算を可能にする乗算器、
加算器、正規化器等を有する。浮動小数点レジスタファ
イル７１は複数個の３２ビット浮動小数点レジスタを有
する。浮動小数点レジスタは浮動小数点演算においてソ
ースデータレジスタ及びディスティネーションデータレ
ジスタ等に利用される。浮動小数点レジスタは前記変換
回路７２を介してデータバス５０に接続されている。各
浮動小数点レジスタは３２ビットであり、単精度浮動小
数点数データ毎に１個の浮動小数点レジスタが用いられ
る。倍精度浮動小数点数データには２個の浮動小数点レ
ジスタがペアで割り当てられる。

【００９６】前記変換回路７２は、６４ビット幅のデー
タバス５０に伝達されるデータと浮動小数点レジスタと
のビット位置をデータサイズなどに応じて整合させるア
ライナ機能と、整数データを符号拡張又は論理値“０”
拡張する拡張機能と、整数データを浮動小数点数データ
に変換する型変換機能、そしてその逆の変換を行う逆型
変換機能を有する。それら機能の詳細については後述す
る。

【００９７】前記データキャッシュユニット４６及び命
令キャッシュユニット４５は、夫々図示を省略するキャ
ッシュコントローラ及びキャッシュメモリを備えてい
る。前記命令キャッシュユニット４５及びデータキャッ
シュユニット４６はデータ信号やコントロール信号を含
むキャッシュバス５７を介してバスコントローラ５２に
接続される。命令キャッシュユニット４５におけるキャ
ッシュミスヒット等に起因する外部アクセスのための命
令アドレスは前記バスコントローラ５２に与えられる。
また、データキャッシュユニット４６におけるキャッシ
ュミスヒット等に起因する外部アクセスのためのデータ
アドレスは前記バスコントローラ５２に与えられる。バ
スコントローラ５２はそれら命令アドレス又はデータア
ドレスに従って、バスインタフェースバッファ５３に外
部バス５４を介して結合される外部メモリ（図示を省
略）などをアクセスするために、外部バスサイクルを起
動する制御を行う。また、バスコントローラ５２にはタ
イマやシリアルコミュニケーションインタフェースコン
トローラ等の周辺回路５５が周辺バス５６を介して接続
されている。第１図に示されるプロセッサ５は、単結晶
シリコンのような１個の半導体基板（半導体チップ）に
形成されている。

【００９８】前記プロセッサ５の命令セットは固定小数
点転送命令、算術演算命令、論理演算命令、分岐命令、
システム制御命令、浮動小数点命令などに大別される。
前述のように、データアクセス及び命令フェッチのため
のアドレシング機能は全て整数ユニット４３が負担す
る。従って、命令制御回路４２は、デコードした命令が
浮動小数点命令（浮動小数点ユニットを動作させる必要
のある命令）である場合、整数ユニット４３にはソース
又はディスティネーションデータをアクセスするための
アドレシング動作を制御し、浮動小数点ユニット４４に
は演算制御などを指示する。

【００９９】図１２には前記変換回路７２及び整列・拡
張回路６２の一例が示される。前記データキャッシュユ
ニット４６のデータ入出力ポートは６４ビットであり、
データアクセスにおいてバス５０上には６４ビットのデ
ータが現れる。前記整列・拡張回路６２はアライナ６２
Ａと拡張回路６２Ｂを含む。前記変換回路７２はアライ
ナ７２Ａ、型変換・逆変換回路７２Ｃ及び拡張回路７２
Ｂを有する。図１２の回路接続状態はデータキャッシュ
ユニット４６から汎用レジスタフィル６１、浮動小数点
レジスタファイル７１へのデータロードを想定して図示
してある。浮動小数点レジスタ７１の値をデータキャッ
シュユニット４６にストアするデータ転送方向の接続状
態は図示を省略してある。

【０１００】汎用レジスタファイル６１にデータをロー
ドするとき、前記アライナ６２Ａは、データバス５０か
ら供給される６４ビットデータ内の１バイトデータ、２
バイトデータ、又は４バイトデータを３２ビット出力中
の対応する最下位ビットフィールドへシフトさせる。こ
の３２ビットを受ける拡張回路６２Ｂは、入力３２ビッ
トの最下位の１バイト又は最下位から２バイトを３２ビ
ットへゼロ拡張（論理値“０”拡張）し、或いは符号拡
張する。

【０１０１】汎用レジスタファイル６１からデータキャ
ッシュメモリ４６にデータをストアするときは、特に図
１２には図示を省略しているが、アライナ６２Ａが汎用
レジスタの出力を受けて、汎用レジスタファイル６１か
ら供給される３２ビットデータ内の１バイト又は２バイ
ト、又は４バイトを６４ビット出力中の対応する最下位
ビットフィールドへシフトさせる。このとき拡張回路６
２Ｂはその６４ビットを受けて、入力６４ビット中の１
バイト、２バイト又は４バイトをゼロ拡張し、或いは符
号拡張してデータバス５０に出力する。

【０１０２】データキャッシュメモリ４６から浮動小数
点レジスタファイル７１にデータをロードするとき、ア
ライナ７２Ａは、データバス５０から入力する６４ビッ
トの内の１バイト、２バイト、又は４バイトを、出力６
４ビットの上位３２ビットまたは下位３２ビット中の対
応する最下位ビットフィールドへシフトさせる。この６
４ビットを受ける型変換・逆変換回路７２Ｃは、入力６
４ビットの上位３２ビット及び下位３２ビット中の最下
位１バイト又は最下位から２バイトの前記上位及び下位
２つの整数データを各々単精度の浮動小数点数データへ
並列的に変換可能にされている。拡張回路７２Ｂは型変
換・逆変換回路７２Ｃの動作に代えて動作され、入力６
４ビットの上位３２ビット整数データ及び下位３２ビッ
ト整数データ中の最下位１バイト又は最下位から２バイ
トの上位側をゼロ拡張（論理値“０”拡張）或いは符号
拡張し、整数データのまま、浮動小数点レジスタファイ
ル７１に転送する。

【０１０３】浮動小数点レジスタファイル７１からデー
タキャッシュメモリ４６にデータをストアするときは、
特に図１２には図示を省略しているが、型変換・逆変換
回路７２Ｃは、入力６４ビットの上位３２ビット浮動小
数点数データ及び下位３２ビット浮動小数点数データ
を、夫々１バイト又は２バイトの整数データに変換す
る。或いは、入力６４ビットの倍精度浮動小数点数デー
タを３２ビットの整数データに変換する。変換された整
数データは、アライナに６４ビットのデータとして入力
され、上位３２ビット及び下位３２ビットの対応するビ
ットフィールドの下位側に夫々配置されてデータキャッ
シュユニット４６に向けて出力される。

【０１０４】前記変換回路７２及び整列・拡張回路６２
の動作は命令制御回路４２による命令デコード結果に従
って制御される。

【０１０５】図１３にはプロセッサ１の浮動小数点ロー
ド命令として”ＦＬＯＡＤ．ＳＷ２Ｓ ＠Ｒｍ，ＦＲ
ｎ”が例示される。同図に示される浮動小数点ロード命
令は、データキャッシュユニット４６のキャッシュメモ
リから２バイトの整数データを変換回路７２に与え、こ
の変換回路７２で単精度の浮動小数点数データに変換
し、単精度の浮動小数点レジスタへロードする処理を指
示する命令である。

【０１０６】図１３に例示される浮動小数点ロード命
令”ＦＬＯＡＤ．ＳＷ２Ｓ ＠Ｒｍ，ＦＲｎ”におい
て、８０は主オプコード（主オペレーションコード）フ
ィールド、８１はアドレッシングモードフィールド、８
２サブオプコード（サブオペレーションコード）フィー
ルド、８３はリザーブフィールド、８４はソースオペラ
ンドサイズフィールド、８５はベースレジスタ指定フィ
ールド、８６はデスティネーションレジスタサイズ指定
フィールド、８７はデスティネーションレジスタ指定フ
ィールドである。

【０１０７】図１３の例では、主オプコードフィールド
８０には浮動小数点ロードを示す主オプコードｆｌｏａ
ｄが割り付けられ、アドレシングモードフィールド８１
にはレジスタ間接を示すアドレッシングモードｒｉが割
り付けられ、サブオプコードフィールド８２には符号付
き整数から単精度浮動小数点数への型変換を示すサブオ
プコードｉ２ｆが割り付けられ、リザーブフィールド８
３はゼロフィールドとされ論理値“０”が割り付けら
れ、ソースオペランドサイズ指定フィールド８４には２
バイト（ｗｏｒｄ）を示すサイズｗが割り付けられ、ベ
ースレジスタ指定フィールドにはベースレジスタとなる
汎用レジスタの番号を示すベースレジスタ番号ｍが割り
付けられ、ディスティネーションレジスタサイズ指定フ
ィールドにはデスティネーションレジスタとなる浮動小
数点レジスタのサイズｓが割り付けられ、ディスティネ
ーションレジスタフィールドにはデスティネーションレ
ジスタ番号ｎが割り付けられている。

【０１０８】なお、ここではソースオペランドは２バイ
トとされるが、これは、各頂点成分毎に１バイトに圧縮
された整数差分データは、説明の便宜上、上位側が
“０”拡張されて２バイトにアライメントされているも
のと理解されたい。

【０１０９】図１４には前記浮動小数点ロード命令”Ｆ
ＬＯＡＤ．ＳＷ２Ｓ ＠Ｒ１，ＦＲ４”を実行したとき
のデータフローが例示される。図１４の例では、アドレ
ス０ｘ０１０４（０ｘは１６進数を意味する）番地に格
納されている２バイト整数データ０ｘ０００３を浮動小
数点レジスタ４番（ＦＲ４）へロードする命令”ＦＬＯ
ＡＤ．ＳＷ２Ｓ ＠Ｒ１，ＦＲ４”を一例とする。

【０１１０】汎用レジスタ１番（Ｒ１）の内容はソース
オペランドのアドレス０ｘ０１０４とする。０ｘ０１０
０番地には２バイトの整数０ｘ０００１、０ｘ０１０２
番地には２バイトの整数０ｘ０００２、０ｘ０１０６番
地には２バイトの整数０ｘ０００４がそれぞれ格納され
ている。

【０１１１】第１ステップとして、先ず、浮動小数点ロ
ード命令”ＦＬＯＡＤ．ＳＷ２Ｓ＠Ｒ１，ＦＲ４”が発
行されると、汎用レジスタＲ１の内容０ｘ０１０４をア
ドレスとしてデータキャッシュユニット４６がアクセス
され、０ｘ０１０４の最下位４ビットをゼロとした０ｘ
０１００番地からの８バイト（６４ビット）の整数デー
タ０ｘ０００１ ０００２ ０００３ ０００４が読み出
される。

【０１１２】第２ステップとして、アライナ７２Ａはデ
ータキャッシュユニット４６から読み出された８バイト
のデータに対する整列制御の為に、前記アドレス０ｘ０
１０４の最下位ビット４の値（３２ビット）を入力デー
タ８バイトに関するオフセットとし（ｏｆｆｓｅｔ
４）、命令で指定されるアクセスサイズ２（１６ビッ
ト）をサイズとし（ｓｉｚｅ ２）、出力６４ビットの
上位又は下位３２ビットのどちらへシフトするかを示す
出力位置指ビットとしてデスティネーションレジスタ
（ＦＲ４）のレジスタ番号４の最下位ビットの値である
０をアップ／ローとし（ｕｐ／ｌｏｗ ０）とする制御
信号を入力する。これにより、入力データ８バイト中の
オフセット４バイト（３２ビット）からの下位側２バイ
ト０ｘ０００３を出力データ８バイト中のオフセット４
から上位側へ２バイトシフトさせ、その他の出力値は対
応するビット位置の入力値をそのままにして、８バイト
データ列０ｘ０００１ ０００３ ０００３ ０００４を
アライナ７２Ａから出力する。

【０１１３】第３ステップとして、データ型変換・逆変
換回路７２Ｃはアライナ７２Ａの出力である８バイト、
および変換の方法として符号付き２バイト整数を３２ビ
ット単精度浮動小数点数に変換することを意味する制御
信号を前記命令制御回路４２から入力し、入力８バイト
中の上位４バイト及び下位４バイトの各最下位ビットを
基準とした２つの２バイト０ｘ０００３、０ｘ０００４
を２つの符号付き２バイト整数とし、各々を３２ビット
単精度浮動小数点数０ｘ４０４０ ００００、０ｘ４０
８０ ００００に変換し、２つの３２ビット単精度浮動
小数点数である８バイトを出力する。

【０１１４】第４ステップとして、最後に型変換・逆変
換回路７２Ｃが出力する８バイトの上位４バイト０ｘ４
０４０ ００００が浮動小数点レジスタファイル内の単
精度浮動小数点レジスタ４番（ＦＲ４）へ書き込まれ
る。

【０１１５】以上の手順によって、０ｘ０１０４番地の
２バイト整数０ｘ０００３が３２ビット単精度浮動小数
点数データ０ｘ４０４０００００（３．０）に変換され
て浮動小数点レジスタＦＲ４へ書き込まれる。

【０１１６】浮動小数点レジスタＦＲ４にロードされた
データには前記スケール値が乗算されて浮動小数点差分
データとされ、これがアフィン変換などの画像処理に供
される。

【０１１７】前記第３ステップにおいて整数データを浮
動小数点数データに変換する手法には公知の方法を採用
し、これを型変換・逆変換回路の変換アルゴリズム若し
くは変換論理に反映しておけばよい。

【０１１８】前記ＦＬＯＡＤ命令は、整数データのビッ
ト長を指示するビット長情報フィールド８４を有してい
る。整数から浮動小数点への型変換では整数データのビ
ット長と所定の浮動小数点フォーマットの仮数のビット
長との相違に応じたビット長拡張処理が行われるが、そ
れに必要な整数データのビット長情報を、前記ＦＬＯＡ
Ｄ命令のビット長情報フィールド８４のデコード結果か
ら得られるから、ビット長の異なる整数データが混在す
る場合も、１命令で前記型変換を伴う処理を行うことが
できる。処理対象とする整数データのビット長情報を制
御レジスタで指定する場合に比べ、処理対象とする整数
データのビット長が変わっても、その都度、余計なレジ
スタアクセス動作を行わずに済み、データ処理能率も向
上する。

【０１１９】《情報処理ネットワーク》図１５には図１
１のプロセッサ（ＭＰＵ）５を採用した情報処理装置
（コンピュータ装置とも称する）を含む情報処理ネット
ワークの一例が示される。

【０１２０】図１５に示される情報処理ネットワークは
ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）、インター
ネットなどのＷＡＮ（ワイド・エリア・ネットワー
ク）、無線通信ネットワークなどのシステムであり、９
４で示されるものがそのシステムにおける光ファイバ、
ＩＳＤＮ回線、又は無線回線などの伝送媒体を意味して
いる。伝送媒体９４には、特に制限されないが、ホスト
コンピュータ装置９３、ルータやターミナルアダプタ等
の通信アダプタ９５，９６，９７を介して代表的に示さ
れた端末コンピュータ装置９０，９１，９２が接続され
ている。

【０１２１】端末コンピュータ装置９０は、特に制限さ
れないが、前記プロセッサ（ＭＰＵ）５を有し、表示コ
ントローラ（ＤＩＳＰＣ）１０３、ネットワークコント
ローラ（ＮＥＴＣ）１０４、及びメインメモリ（ＤＲＡ
Ｍ）１０５が接続され、また、プロセッサ５の前記周辺
回路５５に接続されたフロッピーディスクコントローラ
（ＦＤＣ）１００、キーボードコントローラ（ＫＥＹ
Ｃ）１０１、及びインテグレーテッド・デバイス・エレ
クトロニクス・コントローラ（ＩＤＥＣ）１０２が設け
られている。ＤＩＳＰＣ１０３はビデオＲＡＭ（ＶＲＡ
Ｍ）１１１に描画制御を行い、描画した表示データをデ
ィスプレイ（ＤＩＳＰ）１１０に表示制御する。ＮＥＴ
Ｃ１０４は通信アダプタ９５に接続され、送受信情報の
バッファリング及び通信プロトコル制御等を行う。ＤＲ
ＡＭ１０５はプロセッサ１のプログラム領域及びワーク
領域などに利用される。前記ＦＤＣ１００にはフロッピ
ーディスクドライブ装置１０６が接続され、前記記録媒
体２の一例であるフロッピーディスク１２０から情報を
読み取り、また、情報を書込む。ＫＥＹＣ１０１にはキ
ーボード１０７が接続される。ＩＤＥＣ１０２にはハー
ドディスクドライブ装置（ＨＤＤ）１０８、ＣＤ―ＲＯ
Ｍドライブ装置（ＣＤＲＤ）１０９が接続される。ＨＤ
Ｄ１０８は記録媒体２の別の例である磁気ディスクを有
する。ＣＤＲＤ１０９は記録媒体２の更に別の例である
ＣＤ−ＲＯＭ１２１を有する。尚、その他の端末コンピ
ュータ装置９１，９２も上記同様に構成される。

【０１２２】例えば前記端末コンピュータ装置９０を用
い、前記クラスタデータ２４によって特定される画像デ
ータを伸張し、これに対して前記アフィン変換や透視変
換等の３次元グラフィックス処理を行う場合、そのため
のプログラムは、例えばフロッピーディスク１２０やＣ
Ｄ−ＲＯＭ１２１からハードディスクドライブ装置１０
８にインストールされる。このとき、フロッピーディス
ク１２０やＣＤ−ＲＯＭ１２１には前記伸張、アフィン
変換、及び透視変換等の画像処理プログラムが予め記録
されている。端末コンピュータ装置のセットメーカがそ
のプログラムをハードディスクドライブ装置にプリイン
ストールして提供する場合もある。

【０１２３】プロセッサ５はインストールされたプログ
ラムを実行するとき、そのプログラムをＤＲＡＭ１０５
にロードし、ＤＲＡＭ１０５から順次命令をフェッチし
て実行する。尚、ＣＤ−ＲＯＭ１２１に格納されている
プログラムの一部を直接ＣＤ−ＲＯＭから取り出して実
行することも可能である。

【０１２４】これにより、前記端末コンピュータ装置９
０は、フロッピーディスク１２０等を介して前記プログ
ラムをインストールでき、或いはハードディスクドライ
ブ装置１０８等から直接前記プログラムを実行できる。

【０１２５】また、端末コンピュータ装置９０はホスト
コンピュータ装置９３から前記プログラムをダウンロー
ドすることができる。即ち、ホストコンピュータ装置９
３は、例えば圧縮された前記プログラムをハードディス
ク装置などに保有している。端末コンピュータ装置９０
がホストコンピュータ装置９３と通信を確立した後、端
末コンピュータ装置９０がそのプログラムを指定をして
ダウンロードを指示することにより、前記プログラムが
伝送媒体９４に伝送されて、端末コンピュータ装置９０
のハードディスクドライブ装置１０８にダウンロードさ
れる。ダウンロードされたプログラムは、その後、伸長
されて、所定のプログラム格納エリアにインストールさ
れる。これによって端末コンピュータ装置９０には、前
記アフィン変換や透視変換などに３次元グラフィックス
処理を行う機能が実現される。

【０１２６】前記クラスタデータに対してもＣＤ−ＲＯ
Ｍディスク１２１などの記録媒体２又は伝送媒体９４を
介してコンピュータ装置９０，９１，９２に取り込むこ
とが可能である。

【０１２７】前記整数差分データによって圧縮されたク
ラスタデータを伸張し、伸張された浮動小数点差分デー
タに対し前記アフィン変換及び透視変換を行うための、
データ処理プログラムを記録媒体２に記録して提供する
ことにより、そのようなクラスタデータを用いた前記ア
フィン変換及び透視変換の処理を容易に実現できるよう
になる。

【０１２８】また、図１で説明した整数差分データを含
むクラスタデータを記録媒体２（１２０，１２１）に記
録して提供すれば、そのデータを用いて画像処理が行な
われることにより、圧縮データの伸長がプロセッサ処理
性能に対して大きな負担をかけず、また、記録媒体及び
データ転送のコストを減少させる。

【０１２９】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは言うまでもない。

【０１３０】例えば、前記整数差分データの伸張、伸張
された浮動小数点差分データを用いる前記アフィン変換
及び透視変換の為のデータ処理は、汎用的な制御にも用
いられるプロセッサが行う場合に限定されず、グラフィ
ックプロセッサなどの専用プロセッサ若しくはアクセラ
レータで行うことも可能である。また、プロセッサの具
体的な構成も図１１に限定されず、適宜変更可能であ
る。また、圧縮されたクラスタデータを伸張し、伸張さ
れた浮動小数点差分データに対し前記アフィン変換及び
透視変換を行うためのプログラムは、圧縮されたクラス
タデータを記録した記録媒体とは別の単数又は複数の記
録媒体に記録して提供してよい。

【０１３１】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記
の通りである。

【０１３２】クラスタの頂点座標と基準点との差分デー
タを用いてポリゴンを表現するデータ形式を採用するか
ら、画像データのサイズを小さくでき、これを記録する
記録媒体の容量を圧迫せず、また、その画像データの転
送時間短縮にも寄与する。

【０１３３】圧縮方法は、ポリゴン頂点の浮動小数点で
表現される位置情報を整数値に変換する形式であるか
ら、複雑な圧縮装置を必要とせず、ソフトウェアでも容
易に対処することができる。

【０１３４】ポリゴン頂点の位置情報を予め定められた
サイズの整数値で表現できるため、圧縮後のデータサイ
ズの圧縮度も容易に調整可能である。また、圧縮データ
が規則的な構造を持つことにより、簡易なデータ伸長手
段で伸長できる。更に、圧縮データが規則的な構造を持
つことにより、メモリアクセス機能と整数型から浮動小
数型へのデータ変換機能とを持つ命令を実行できるプロ
セッサで容易に伸長することができる。

【０１３５】画像圧縮の基準点を、各頂点座標の重心に
近い頂点、或いは重心そのものとすることができるた
め、基準点と頂点との差分データの値を小さくすること
が容易であり、複雑な圧縮計算が不要になる。

【０１３６】伸長されたクラスタを構成する頂点のアフ
ィン変換は、各頂点に対応する差分ベクトルに対して、
アフィン変換における線形変換を適用するため、アフィ
ン変換の演算処理を軽減することが可能になる。

【０１３７】クラスタに属する各頂点の透視変換におい
て基準点に対応する値から乗算と加算の組み合わせで近
似することにより、透視変換で必要となる除算処理を軽
減できる。これは除算完了に必要な時間が、乗算や加算
より大きいようなプロセッサで有効である。

【０１３８】透視変換の近似計算の適用対象を選択可能
にすることにより、精度が重要な頂点と、近似処理で十
分な頂点を選択して、描画品質を劣化させずに高速処理
が可能である。

【０１３９】整数差分データを伸張するプログラム、或
いは、伸張された浮動小数点差分データをを用いる前記
アフィン変換及び透視変換の為のデータ処理プログラム
を、記録媒体に記録して提供することにより、そのよう
なクラスタデータを用いた前記アフィン変換及び透視変
換の処理を容易に実現できるようになる。

【０１４０】また、整数差分データを含むクラスタデー
タを記録媒体に記録して提供すれば、そのデータを用い
て画像処理が行なわれることにより、圧縮データの伸長
がプロセッサの処理におきな負担をかけず、また、記録
媒体及びデータ転送のコストを減少されることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】３次元画像を構成する頂点集合としてのクラス
タ及び整数座分データの意義を示す説明図である。

【図２】差分データによって圧縮された頂点データ等に
よって構成されるクラスタデータの一例を示す説明図で
ある。

【図３】クラスタ内頂点座標に対するデータ御差分表現
例示する説明図である。

【図４】図１のクラスタデータを利用する画像処理シス
テムの一例を示すブロック図である。

【図５】整数差分データへの圧縮方法の一例を示すフロ
ーチャートである。

【図６】伸張された浮動小数点差分データを利用したア
フィン変換方法を例示する説明図である。

【図７】図６のアフィン変換前の座標差分表現による頂
点データとアフィン変換後の座標差分表現による頂点デ
ータとを例示する説明図である。

【図８】伸張された浮動小数点差分データを利用した透
視変換方法を例示する説明図である。

【図９】伸張された浮動小数点差分データを利用した透
視変換方法を例示するフローチャートである。

【図１０】クラスタに属する頂点群の重心点を基準点と
して整数差分データを生成する場合の一例を示す説明図
である。

【図１１】ＦＬＯＡＤ命令をサポートするプロセッサの
一例を示すブロック図である。

【図１２】図１１のプロセッサが備える変換回路及び整
列・拡張回路の一例を示すブロック図である。

【図１３】ＦＬＯＡＤ命令の命令フォーマットを例示す
る説明図である。

【図１４】ＦＬＯＡＤ命令を実行したときのデータフロ
ーを例示する説明図である。

【図１５】情報処理ネットワークの一例を示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ 画像処理システム ２ 記録媒体 ４ 差分データ変換器 ５ プロセッサ ７ メモリ １０ ヘッダデータ １４ 浮動小数点型頂点データ １５ 整数差分データ ２３ 頂点データ ２４ クラスタデータ ４６ データキャッシュユニット ７１ 浮動小数点レジスタファイル ７２ 変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 孔司 東京都小平市上水本町五丁目20番１号 株 式会社日立製作所半導体グループ内 Ｆターム(参考） 5B050 AA08 BA10 EA10 EA27 FA02 FA05 FA06 5B057 BA28 CA13 CG10 CH08 CH11 DC06

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像の３次元形状を近似する複数のポリ
   ゴンの頂点座標データを圧縮するデータ処理方法であっ
   て、 画像の３次元形状を近似する複数のポリゴンの頂点を複
   数の頂点集合に分割する第１ステップと、 頂点集合毎に基準点を決める第２ステップと、 頂点集合毎にその各頂点の位置情報として当該頂点の座
   標と基準点の座標との差分データを求める第３ステップ
   と、 頂点集合毎における基準点の座標データ及び差分データ
   を圧縮されたデータとして格納する第４ステップと、を
   含むことを特徴とするデータ処理方法。
2. 【請求項２】 前記頂点の座標及び基準点の座標は浮動
   小数点データで与えられ、前記第３ステップは前記差分
   データとして、頂点の座標と基準点の座標との差分を所
   定のスケール値に対する大きさを示す整数値として求め
   ることを特徴とする請求項１記載のデータ処理方法。
3. 【請求項３】 前記第２ステップは、頂点集合毎に当該
   頂点集合に含まれる各頂点の座標から求められる重心点
   に近い頂点、又は前記重心点を、当該頂点集合の基準点
   として採用することを特徴とする請求項１又は２記載の
   データ処理方法。
4. 【請求項４】 コンピュータ読取り可能に画像データを
   記録した記録媒体であって、 前記画像データは、画像の３次元形状を近似する複数の
   ポリゴンの頂点の集合に対する基準点の座標データと、
   夫々の頂点の座標と基準点の座標との差分データとを有
   して成るものであることを特徴とする記録媒体。
5. 【請求項５】 前記基準点の座標データは浮動小数点デ
   ータであり、前記差分データは所定のスケール値に対す
   る大きさを示す整数値データであることを特徴とする請
   求項４記載の記録媒体。
6. 【請求項６】 前記基準点は、前記複数のポリゴンの頂
   点の集合に含まれる各頂点の座標から求められる重心点
   の座標データ、又はその重心点に近い頂点の座標データ
   であることを特徴とする請求項４又は５記載の記録媒
   体。
7. 【請求項７】 画像の３次元形状を近似する複数のポリ
   ゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与え
   る座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標との
   差分を整数で与える差分データと、差分データの大きさ
   の基準を浮動小数点数で与えるスケール値データとを入
   力する第１ステップと、 入力した前記差分データを浮動小数点数に型変換する第
   ２ステップと、 型変換された差分データに前記スケール値データを乗算
   する第３ステップと、 前記第３ステップによる乗算結果を、伸張された差分デ
   ータとして格納する第４ステップと、を含むことを特徴
   とするデータ処理方法。
8. 【請求項８】 画像の３次元形状を近似する複数のポリ
   ゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与え
   る座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標との
   差分を整数で与える差分データと、差分データの大きさ
   の基準を浮動小数点数で与えるスケール値データとを格
   納可能な記憶手段と、 前記記憶手段から読み出された前記差分データを入力し
   て浮動小数点数に型変換し、型変換された差分データに
   前記スケール値データを乗算し、乗算結果を伸張された
   差分データとして出力する演算制御手段と、を含んで成
   るものであることを特徴とするデータ処理装置。
9. 【請求項９】 前記演算手段はＣＰＵであり、ＣＰＵは
   整数データの浮動小数点数データへの型変換を指示する
   命令を実行可能であり、この型変換を指示する命令は、
   整数データのビット長を指示するビット長情報フィール
   ドを有して成るものであることを特徴とする請求項８記
   載のデータ処理装置。
10. 【請求項１０】 画像の３次元形状を近似する複数のポ
    リゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与
    える座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標と
    の差分を浮動小数点数で与える差分データとを入力し、 入力した前記基準点の座標データに対してアフィン変換
    を行うとき、当該基準点を共有する座標データに対して
    当該アフィン変換から平行移動を除外した線形変換を行
    うことを特徴とするデータ処理方法。
11. 【請求項１１】 コンピュータ読取り可能にプログラム
    を記録した記録媒体であって、 前記プログラムは、コンピュータに、画像の３次元形状
    を近似する複数のポリゴンの頂点の集合に対する基準点
    を浮動小数点数で与える座標データと、夫々の頂点の座
    標と基準点の座標との差分を浮動小数点数で与える差分
    データとを入力させ、入力させた前記基準点の座標デー
    タに対してアフィン変換を行う場合には、当該基準点を
    共有する座標データに対して当該アフィン変換から平行
    移動を除外した線形変換を実行させること特徴とする記
    録媒体。
12. 【請求項１２】 画像の３次元形状を近似する複数のポ
    リゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与
    える座標データと、夫々の頂点の座標と基準点の座標と
    の差分を浮動小数点数で与える差分データとを格納可能
    な記憶手段と、 前記記憶手段から読み出された前記基準点の座標データ
    に対してアフィン変換を行うとき、当該基準点を共有す
    る座標データに対して当該アフィン変換から平行移動を
    除外した線形変換を行う演算手段と、を含んで成るもの
    であることを特徴とするデータ処理装置。
13. 【請求項１３】 画像の３次元形状を近似する複数のポ
    リゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与
    える座標データと、夫々の頂点の座標と対応する基準点
    の座標との差分を浮動小数点数で与える差分データとを
    入力し、前記複数のポリゴンの頂点に対する透視変換を
    行うとき、 基準点に対しては幾何学の相似の関係を用いた除算によ
    る透視変換を行って透視変換後の座標データを求め、 基準点以外の頂点に対しては、マクローリン級数展開に
    よる近似計算に対応する基準点の透視変換後の座標デー
    タ及び対応する前記差分データを用いて透視変換後の座
    標データを求める、ことを特徴とするデータ処理方法。
14. 【請求項１４】 上記透視変換の近似計算において、透
    視変換の座標原点から透視面までの距離が既定値よりも
    小さいときは、基準点以外の頂点の座標データに対して
    も幾何学の相似の関係を用いた除算による透視変換を行
    うことを特徴とする請求項１３記載のデータ処理方法。
15. 【請求項１５】 コンピュータ読取り可能にプログラム
    を記録した記録媒体であって、 前記プログラムは、コンピュータに、画像の３次元形状
    を近似する複数のポリゴンの頂点の集合に対する基準点
    を浮動小数点数で与える座標データと、夫々の頂点の座
    標と対応する基準点の座標との差分を浮動小数点数で与
    える差分データとを入力させ、前記複数のポリゴンの頂
    点に対する透視変換を行うとき、入力した基準点の座標
    データに対しては幾何学の相似の関係を用いた除算によ
    る透視変換を行って透視変換後の座標データを取得さ
    せ、基準点以外の入力した頂点の座標データに対して
    は、対応する基準点の透視変換後の座標データをマクロ
    ーリン級数展開による近似計算に用いて透視変換後の座
    標データを取得させることを特徴とする記録媒体。
16. 【請求項１６】 画像の３次元形状を近似する複数のポ
    リゴンの頂点の集合に対する基準点を浮動小数点数で与
    える座標データと、夫々の頂点の座標と対応する基準点
    の座標との差分を浮動小数点数で与える差分データとを
    格納可能な記憶手段と、 前記複数のポリゴンの頂点に対する透視変換を行うと
    き、記憶手段に格納された基準点の座標データに対して
    は幾何学の相似の関係を用いた除算による透視変換を行
    って透視変換後の座標データを求め、記憶手段に格納さ
    れたところの基準点以外の頂点の座標データに対して
    は、透視変換の透視面から基準点までの距離が既定値よ
    りも大きいとき、対応する基準点の透視変換後の座標デ
    ータをマクローリン級数展開による近似計算に用いて透
    視変換後の座標データを求め、透視変換の透視面から基
    準点までの距離が既定値よりも小さいとき、記憶手段に
    格納されたところの基準点以外の頂点の座標データに対
    しても幾何学の相似の関係を用いた除算による透視変換
    を行って透視変換後の座標データを求める演算手段と、
    を含んで成るものであることを特徴とするデータ処理装
    置。