JP2002074388A

JP2002074388A - グラフィクスシステムにおいて環境を写し込んだバンプマッピングのための方法および装置

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Publication number: JP2002074388A
Application number: JP2001155079A
Authority: JP
Inventors: Mark M Leather; エムレザーマーク
Original assignee: Nintendo Co Ltd
Current assignee: Nintendo Co Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-05-24
Publication date: 2002-03-15
Anticipated expiration: 2021-05-24
Also published as: US20050046639A1; JP4658378B2; US7205999B2; US6825851B1

Abstract

(57)【要約】【構成】ＥＭＢＭはレンダリングしたポリゴンの各頂
点からの予め計算したオブジェクト表面法線（すなわ
ち、法線，接線および外積ベクトル）と一緒に間接テク
スチャとしてアクセスされる予め計算したバンプマップ
テクスチャを使用し、頂点毎の新たな乱された法線ベク
トルを効率的に発生する。乱された新たな法線ベクトル
は、環境マップにおいてテクセルをルックアップするた
めに使用される。特定化されたバンプマップテクスチャ
データ／座標処理「バンプユニット」がグラフィクスパ
イプライン中に設けられ、間接テクスチャバンプマップ
からの抽出したルックアップデータに基づく所定のマト
リクス乗算演算を行う。バンプユニットはプログラマブ
ルな３×２要素の乗算マトリクスおよび多数の直交軸に
ついてバンプマッピングしたオブジェクトの回転を許容
するスケーリング回路を利用する。バンプユニットはま
た計算した座標データ値を後続の所定サイクル中におい
て再使用するために出力記憶バッファを備える。【効果】環境を写し込んだバンプマッピングが効率的
に行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はコンピュータグラフィ
クスに関し、特にたとえば、家庭用ビデオゲームプラッ
トホームのようなインタラクティブグラフィクスシステ
ムに関する。さらに特定的には、グラフィクスシステム
において環境を写し込んだバンプマッピングを行うため
方法および装置に関する。

【０００２】

【発明の背景および発明の概要】多くの人々はかなりリ
アルな恐竜，エイリアン，生き生きとしたおもちゃおよ
び他の空想的な動物を含む映画をかつて見たことがあ
る。そのようなアニメーションはコンピュータグラフィ
クスによって可能とされた。そのような技術を用いて、
コンピュータグラフィクスのアーティストは、各オブジ
ェクトがどのように見えるべきかや時間の経過とともに
外見上どのように変化すべきかを特定し、コンピュータ
は、そのオブジェクトをモデル化してテレビジョンやコ
ンピュータスクリーンのようなディスプレイに表示す
る。コンピュータは、表示される映像の各部分を、場面
中の各オブジェクトの位置や向き，各オブジェクトを照
らすように見える照明の方向，各オブジェクトの表面テ
クスチャ，および他の要素に正確に基づいて、色付けし
また形作るために必要な多くのタスクを実行する。

【０００３】コンピュータグラフィクスの生成は複雑で
あるので、ここ数年前のコンピュータによって生成され
た３次元（３Ｄ）グラフィクスは、ほとんど高価な特殊
なフライトシミュレータ，ハイエンドグラフィクスワー
クステーションおよびスーパーコンピュータに限られて
いた。大衆は映画や高価なテレビコマーシャルにおいて
これらのコンピュータシステムによって生成された映像
のいくつかを見たが、大部分の人はグラフィクスを生成
しているコンピュータに対して実際に相互作用をさせる
ことはできない。たとえば、Nintendo64（登録商標）や
今や利用可能であるパソコン用の種々の３Ｄグラフィク
スカードのような比較的安価な３Ｄグラフィクスプラッ
トフォームの利用によって、このすべてが変わった。今
や、家庭や会社の比較的安価なコンピュータグラフィク
スシステム上でエキサイティングな３Ｄアニメーション
やシミュレーションに対して相互作用を及ぼすことがで
きる。

【０００４】グラフィクスシステム設計者が過去に直面
した問題は、ポリゴンや他の幾何学的プリミティブを有
する所望のディテールの明示的なモデリングへの再分類
なしに、レンダリングしたオブジェクト上にリアルに見
える表面ディテールを如何に作り出すかということであ
った。表面ディテールはたとえば頂点間を補間する陰影
付けを有する無数の小さい三角形を使ってシミュレート
できるが、所望のディテールがより精細かつより複雑に
なると、三角形や他のプリミティブを用いる明示的なモ
デリングはグラフィクスシステムに高度な要求をかけ、
そして実用的ではない。Ｅキャットマルが先駆しかつＪ
ＦブリンおよびＭＥニューエルが改良した別の技術は表
面上にデジタイズされたまたは合成されたイメージを
「マッピング」することである。（Ｅキャットマルによ
る「曲面のコンピュータディスプレイのための再分割ア
ルゴリズム」、博士論文、レポートＵＴＥＣ−ＣＳｃ−
７４−１３３、コンピュータ科学部門、ユタ大学、ソル
トレークシティ、ＵＴ、１９９４年１２月およびＪＦブ
リンおよびＭＥニューエルによる「コンピュータ生成イ
メージにおけるテクスチャおよび反射」、ＣＡＣＭ、１
９（１０）、１９７６年１０月、４５２−４５７を参照
されたい。）この方法はテクスチャマッピング（または
パターンマッピング）として知られており、そのイメー
ジはテクスチャマップと呼ばれる（または単にテクスチ
ャと呼ばれる）。あるいは、テクスチャマップはイメー
ジによってよりもむしろ手順によって規定される。

【０００５】典型的には、テクスチャマップは、２次元
の直角座標空間内で規定され、かつたとえば（ｕ，ｖ）
または（ｓ，ｔ）のような１対の直角テクスチャ座標を
用いてパラメータ化される。テクスチャマップ内での個
々のエレメント（要素）はしばしばテクセル(texel) と
呼ばれる。各レンダリングしたピクセルにおいて選択さ
れたテクセルがそのレンダリングしたオブジェクトの表
面の１つまたはそれ以上の材質的な特性を代替しもしく
はスケーリングするために用いられる。この処理がしば
しばテクスチャマッピングまたは「テクスチャリング」
と呼ばれる。

【０００６】ほとんどの３次元のグラフィクスレンダリ
ングシステムはいまや、メモリからテクスチャを検索し
てそのテクスチャをレンダリングしたオブジェクト表面
にマッピングするためのテクスチャリングサブシステム
を含むが、グラフィクスシステム設計者の直面する他の
問題は、たとえば、ランダムな表面の傷(flaws)，でこ
ぼこ(irregularities, roughness)，隆起(バンプ：bum
p)，あるいは他の非平滑表面変形を有する実際のオブジ
ェクトの表面と同じような方法で、種々のライティング
(lighting) 条件に反応する本物らしく見える表面特性
をもって、３Ｄオブジェクトを如何にテクスチャリング
するかである。標準的な(regular) テクスチャマッピン
グはそのようなリアリズムを与えることはない。なぜな
ら、テクスチャイメージは一般的に２次元でありかつレ
ンダリングした場面内でのライティングの位置または方
向における変化に応答して反応しもしくは外観を変化さ
せることができないからである。いくつかの例ではその
ような微小な表面特性が実際にモデリングされ得たかも
しれないが、そのような複雑な表面を３Ｄオブジェクト
にトランスレートしかつレンダリングするために要する
時間は、大部分のリアルタイムでのもしくはインタラク
ティブなゲームアプリケーションをほとんど不可能にす
る。したがって、この問題に対する種々のソリューショ
ンが提案されている。たとえば、一般的に「バンプマッ
ピング」として知られている技術が開発され、それによ
って、非平坦表面の変化をライティングされたオブジェ
クト上に生成するという効果を近似することができる。
たとえば、ＪＦブリンの「しわのある表面のシミュレー
ション」コンピュータグラフィクス、（ＳＩＧＲＡＰ
Ｈ’７８会報）、ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．３、ｐｐ．２
８６−２９２（１９７８年８月）および「コンピュータ
合成画像のための光反射のモデル」、コンピュータグラ
フィクスおよび教育的技術の第４回会議の会報（１９７
７年）を参照されたい。

【０００７】基本的に、バンプマッピングによれば、グ
ラフィクスアプリケーションのプログラマは、微小表面
変化を高低差(height difference) としてモデリング
し、かつ次いで、それらの差の値を表面ライティング効
果を計算する際に用いる表面の法線ベクトルへの乱れ(p
erturbation) として１つの表面にわたって付与するこ
とによって、たくさんのジオメトリを使うことなしに、
オブジェクトの表面に本物らしさを付加することができ
る。実際に、バンプマッピングは、ピクセルベースで表
面法線を乱すことによって、ポリゴン（またはプリミテ
ィブ）のシェーディングを修正する。下にあるジオメト
リがほぼ平坦であっても、シェーディングによって表面
をでこぼこに(bumpy) 見せることができる。

【０００８】従来のバンプマッピング技術はいくらかの
改良を提案するけれども、グラフィクスシステムの設計
者が直面する別の問題は、「エンボス(emboss)」スタイ
ルのバンプマッピングのようなバンプマッピングの単純
な形に対する従来のアプローチは、典型的には、バンプ
マップと１つの拡散光源との間の相互作用を考慮するだ
けであるということである。さらに、多くの場合、バン
プマップは、特定の表面ジオメトリを有するオブジェク
トのためにジオメトリ形状が構成される（すなわちパラ
メータ化される）という意味において、具体的なジオメ
トリ形状に不都合に「拘束」され、ジオメトリとして類
似の表面においてのみ十分に機能するだけである。さら
に、もしオブジェクトが回転されると、バンプマップは
その全表面（たとえば、回転後に新たに見えることとな
った表面領域）に付与できない。

【０００９】レンダリングしたオブジェクト上に本物ら
しく見える表面を付与する他の公知の技術は、「環境マ
ッピング」と呼ばれる方法を使用する。環境マッピング
（Environment Mapping：ＥＭ）はまた「反射マッピン
グ(reflection mapping)」と呼ばれ、曲がった表面にお
ける反射の近似を生成する簡単でパワフルな方法であ
る。この技術は、ブリンおよびニューエルによって「コ
ンピュータ生成イメージにおけるテクスチャおよび反
射」としてＡＣＭのコミュニケーションＶｏｌ．１９，
ｎｏ．１０，ｐｐ．５４２−５４７（１９７６年１０
月）で紹介されている。従来、方法は、看者から反射器
上の点へのレイ(ray) で開始する。このレイは、次い
で、その点における法線に対して反射される。レイトレ
ーシング処理において行われているように直近の表面と
の交点を見つけることに代えて、ＥＭは環境を包含する
イメージへのインデックスとして反射ベクトルの方向を
使用する。この環境マッピングによる近似は、オブジェ
クトと環境マッピングで反射されている光とが離れてい
て、かつ反射器はそれ自身を反射しないということを前
提にしている。このような前提を保持すれば、反射器の
周りの環境がそれを取り巻く２次元投影として取り扱わ
れ得る。

【００１０】環境マッピングの基本的なステップないし
手順は次の通りである。

【００１１】・環境の２次元イメージ（これが環境マッ
プである）を生成する。

【００１２】・反射性オブジェクトを含む各ピクセル毎
に、オブジェクトの表面上の位置における法線を計算す
る（もしピクセル毎のＥＭが利用できないなら、法線は
ポリゴンの頂点で計算される）。

【００１３】・ビューベクトル(view vector) および法
線から反射ベクトルを計算する。

【００１４】・反射方向におけるオブジェクトを表現す
る環境マップへのインデックスを計算するために反射ベ
クトルを用いる。

【００１５】・現在のピクセルをカラーリングするため
に環境マップからのデータを使用する。

【００１６】さらに、種々の公知の「投影器(projecto
r) 」機能があり、それは１つまたはそれ以上のテクス
チャへ反射ベクトルをマッピングするために使用され
る。球体(sphere) マップがまた共通的に使用されるけ
れども、ブリンおよびニューエルのアルゴリズムおよび
グリーネ(Grene) のキュービック環境マッピング技術は
古典的なマッピング方法である。

【００１７】過去にかなり多くの仕事がなされたが、さ
らなる改良が可能でありかつ要望されている。

【００１８】この発明は、環境を写し込んだバンプマッ
ピング(environment-mapped bump-mapping：ＥＭＢＭ）
を行うための装置および例示的な手順を提供することに
よって、以前の技術を改良する。この発明によって提供
される１つの局面によれば、グラフィクスシステムにお
けるＥＭＢＭは、表面のパラメータからテクスチャ座標
を発生することによって行われ、テクスチャ座標を乱す
ためにバンプマッピングを行い、乱されたテクスチャ座
標に基づいて環境マッピングを行い、そして環境マッピ
ングから得られたイメージを表示する。バンプマッピン
グはモデリング空間における３次元モデルを使用して表
面の乱れをモデリングし、もしくは目空間における２次
元において表面の乱れをモデリングする。これらの異な
るモデリング技術は異なる利点や特徴を与える。

【００１９】より詳細に述べると、１つのＥＭＢＭ技術
は３次元中において表面の乱れをモデリングするために
バンプマップを用いる。バンプマッピング演算の出力は
マトリクス乗算計算に与えられ、それによって任意の方
向における回転が行える。結果的に得られた回転した値
が、環境マッピングのために、法線ベクトル値と組み合
わされる。

【００２０】他の実施例においては、バンプマップは偏
導関数(partial derivative) を用いて２次元中におい
て表面の乱れをモデリングする。バンプマッピング出力
は、環境マッピングのためのテクスチャ座標を与えるた
めに、積和計算を用いる法線ベクトルの偏導関数と組み
合わされる。変換マトリクスの逆関数が、その法線ベク
トルの偏導関数を変換するために、ジオメトリ変換のた
めに使用される。

【００２１】より詳細に述べると、第１の実施例のＥＭ
ＢＭ手順は、テクスチャとしてメモリにストアされてい
る予め計算したバンプマップを使用して、具体的なオブ
ジェクトの表面ジオメトリについて３Ｄ（ｄＸｄＹｄ
Ｚ）においてモデリングされたオブジェクト表面の法線
の乱れの非常に速い処理を可能にする。第２実施例のＥ
ＭＢＭ手順は平坦表面（ｄＳｄＴ）に関してモデリング
された法線の乱れのために用いられ、それは、特定の表
面ジオメトリとともにバンプマップを使用する必要がな
く、種々の異なるレンダリングしたオブジェクト形状に
対して環境マッピング／ライティングを与えることがで
きる。

【００２２】この発明の局面によって提供されるＥＭＢ
Ｍ方法は、頂点毎の新たな乱された法線ベクトルを効果
的に生成するために、レンダリングしたポリゴンの各頂
点からの予め計算したオブジェクト表面の法線（すなわ
ち、法線(Normal)，接線(Tangent) および外積(Binorma
l) ベクトル）と一緒に、間接テクスチャとしてアクセ
スされる予め構成したバンプマップテクスチャを使用す
る。この新たな乱された法線ベクトルは、次いで、環境
テクスチャマップをルックアップ(look up) するために
使用される。たとえば、環境テクスチャマップは、レン
ダリングしたオブジェクトを取り巻く環境の球体反射マ
ップもしくは、ライティングを含むテクスチャマップあ
るいは、より複雑な表面のライティング効果を作り出す
ための他のデータであり得る。

【００２３】実施例は、間接テクスチャ(indirect-text
ure) バンプマップからの抽出ルックアップデータ上で
の所定のマトリクス乗算演算（たとえば、モデリング空
間から目空間への変換）を行うために、グラフィクスパ
イプライン中において特定化したテクスチャデータ／座
標処理「バンプユニット」を提供する。このバンプユニ
ットは、プログラマブルな３×２要素の乗算マトリクス
および多数の直交軸についてバンプマッピングしたオブ
ジェクトの回転を許容するスケーリング回路を使用す
る。バンプユニットはまた、計算した座標データ出力値
を後続の処理サイクルにおいて再使用するために、出力
記憶バッファを備える。

【００２４】この発明によって提供される別の局面によ
れば、１つまたはそれ以上の具体的な表面ジオメトリに
ついてのオブジェクト表面の法線の乱れが、具体的なグ
ラフィクスアプリケーションを実行する前に、テクスチ
ャとしてメモリにストアされている予め計算したｄＸｄ
ＹｄＺバンプマップを用いて３Ｄ中においてモデリング
される（すなわち、個々のバンプマップ内のテクセル値
が３Ｄモデリング空間において頂点毎の表面法線ベクト
ルのオフセットを特定する）。ハードウェアによって実
現されたテクスチャリングパイプラインは、次いで、Ｅ
ＭＢＭのｄＸｄＹｄＺテクスチャのルックアップを行
う。ここに開示した実施例においては、これは、間接テ
クスチャルックアップを用いて実現され、たとえば球体
反射環境マップへのルックアップのための乱されたテク
スチャ座標を計算するために、ｄＸｄＹｄＺバンプマッ
プデータを得る。実行時間中、グラフィクスアプリケー
ションは、具体的な表面ジオメトリを有するオブジェク
トをそのジオメトリのための予め計算したｄＸｄＹｄＺ
バンプマップテクスチャと一致ないし調和(match)さ
せ、そのバンプマップを「間接」テクスチャとしてアク
セスする。

【００２５】プログラマブルな３×２乗算マトリクスは
バンプユニットのハードウェアによって実現でき、その
ようなｄＸｄＹｄＺのバンプマッピングされたオブジェ
クトをレンダリングしかつ表示するときに改良された多
能性(versatility) を与える。たとえば、マトリクス
は、テクスチャ座標成分の目空間への変換を許容するた
めに適宜の変換定数をプログラマブルにロードし、また
は２つまたはそれ以上の直交軸についてオブジェクトを
回転させながらｄＸｄＹｄＺバンプマップテクスチャリ
ングを実現するためにテクスチャ座標をダイナミックに
ロードする。ｄＸｄＹｄＺバンプマップ間接ルックアッ
プデータは、次いで、頂点法線毎に発生したテクスチャ
座標成分と一緒に用いられ、環境マップへのルックアッ
プのための乱されたテクスチャ座標を計算する。

【００２６】ｄＸｄＹｄＺバンプマップテクスチャは個
々の表面ジオメトリのためにカスタムにパラメータ化さ
れ、したがって、それらが設計された具体的なオブジェ
クトに効果的に「拘束」されるが、ＥＭＢＭへのこのア
プローチはその処理が非常に速く、１つのシェーディン
グ／カラーブレンドステージに対応する１つのテクスチ
ャ座標処理ステージだけが必要であるという点で有利で
ある。さらに、この発明の好ましい実施例では、バンプ
マッピングされたオブジェクトは、オブジェクト表面上
におけるバンプマッピング効果への中断(disruption)
なしに、少なくとも２つの直交軸についてダイナミック
に回転され得る。

【００２７】この発明によって提供される他の局面によ
れば、オブジェクト表面の法線の乱れは平坦表面に関し
て初期的にモデリングされ、次いで、アプリケーション
の実行時間中に、法線の乱れが、異なるもしくは任意の
ジオメトリ形状を有するレンダリングしたオブジェクト
の表面にマッピングされる。偏導関数データを含む予め
計算したバンプｄＳｄＴマップが２Ｄテクスチャとして
メモリにストアされ、次いで、「間接」テクスチャとし
てアクセスされる。予め計算したｄＳｄＴバンプマップ
データは、たとえば、従来の描画プログラム２Ｄもしく
は他のイメージからデータの前進差分(forward differe
nce) を取ることによって抽出され得る。基本的に、法
線，接線および外積ベクトルはモデリングした３Ｄオブ
ジェクト表面のポリゴン頂点アトリビュートとして頂点
毎に特定され、最初にビュー空間（目空間／カメラ空
間）へ回転（変換）され、次いで、予め計算したバンプ
マップデータと一緒に使用されて頂点毎の乱された法線
を計算する。この乱された法線は、次いで、光（ライ
ト）もしくは環境マップをルックアップするために使用
される。換言すれば、外積および接線を発生したテクス
チャ座標成分は予め計算した偏導関数のｄＳｄＴバンプ
マップデータ（間接テクスチャとしてストアされてい
る）によってスケーリング（乗算）され、次いで、数サ
イクル／ステージにわたって法線ベクトルを発生したテ
クスチャ座標成分と組み合わされる。その結果として得
られた計算したテクスチャ座標は適当に乱された法線ベ
クトルに対応し、それは、次いで、光もしくは環境マッ
プをルックアップするために使用される。

【００２８】この発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。

【００２９】

【実施例】図１は対話型（インタラクティブ）３Ｄコン
ピュータグラフィクスシステム５０の一例を示す。シス
テム５０は対話型３Ｄビデオゲームをステレオ音声とと
もにプレイするのに用いられ得る。これはまた多様な他
のアプリケーションにも用いられ得る。

【００３０】この実施例において、システム５０は３次
元世界のディジタル表現ないしモデルをインタラクティ
ブにかつリアルタイムに処理することができる。システ
ム５０は、任意の視点から、その世界の一部または全部
を表示することができる。たとえば、システム５０は、
手持ちコントローラ５２ａおよび５２ｂまたは他の入力
デバイスからのリアルタイム入力に応答して、視点をイ
ンタラクティブに変化できる。このことによって、ゲー
ムプレーヤは、その世界内もしくは外の誰かの目を通し
てその世界を見ることができる。システム５０は、リア
ルタイム３Ｄインタラクティブ表示を必要としないアプ
リケーション（たとえば２Ｄ表示の発生やおよび／また
はノンインタラクティブ表示）に使用できるが、高品質
の３Ｄ映像を非常に速く表示する能力は、非常にリアル
でエキサイティングなゲームプレイや他のグラフィクス
インタラクションを創造するのに使用され得る。

【００３１】システム５０を用いてビデオゲームまたは
他のアプリケーションをプレイするために、ユーザはま
ず、主ユニット５４を、カラーテレビ５６または他の表
示装置に、両者の間にケーブル５８を接続することによ
って、接続する。主ユニット５４はカラーテレビ５６を
制御するためのビデオ信号およびオーディオ信号を発生
する。ビデオ信号はテレビジョン画面５９上に表示され
ている映像を制御するものであり、オーディオ信号はテ
レビのステレオスピーカ６１Ｌおよび６１Ｒを通して音
声として再生される。

【００３２】ユーザはまた主ユニット５４を電源につな
ぐ必要がある。この電源は従来のＡＣアダプタ（図示せ
ず）であってよく、そのＡＣアダプタは家庭用の標準的
な壁ソケットに差し込まれ、家庭用電源を、主ユニット
５４を駆動するのに適した低いＤＣ電圧信号に変換す
る。他の実施例ではバッテリが用いられてもよい。

【００３３】ユーザは主ユニット５４を制御するために
手持ちコントローラ５２ａおよび５２ｂを用いる。コン
トロール６０は、たとえば、３Ｄ世界内においてテレビ
５６に表示されているキャラクタが移動すべき方向（上
または下、左または右、近づいてまたは遠ざかって）を
指示するために使用され得る。コントロール６０は、ま
た他のアプリケーションのための入力（たとえばメニュ
ー選択，ポインタ／カーソル制御，その他）を与える。
コントローラ５２は多様な形態をとり得る。この実施例
においては、図示されるコントローラ５２は、各々ジョ
イスティック，押しボタンおよび／または方向スイッチ
のようなコントロール６０を含む。コントローラ５２
は、ケーブルによって、もしくは電磁波（たとえば電波
または赤外線）を介してワイヤレスで、主ユニット５４
に接続され得る。

【００３４】ゲームのようなアプリケーションをプレイ
するために、ユーザはビデオゲームもしくはプレイした
いと思う他のアプリケーションをストアしている適宜の
記憶媒体６２を選択し、その記憶媒体を主ユニット５４
のスロット６４に差し込む。記憶媒体６２は、たとえ
ば、特別にエンコードされおよび／または記号化された
光学的ならびに／もしくは磁気的ディスクであってよ
い。ユーザは主ユニット５４をオンするために電源スイ
ッチ６６を操作し、主ユニットがその記憶媒体６２にス
トアされているソフトウェアに基づいてビデオゲームも
しくは他のアプリケーションを実行し始めるようにす
る。ユーザは主ユニットに入力を与えるためにコントロ
ーラ５２を操作する。たとえば、コントロール６０を操
作することによってゲームもしくは他のアプリケーショ
ンをスタートさせる。他のコントロール６０を動かすこ
とによって、動画キャラクタを異なる方向に移動させ、
または３Ｄ世界におけるユーザの視点を変化させる。記
憶媒体６２にストアされている具体的なソフトウェアに
よって、コントローラ５２上の種々のコントロール６０
は異なる時間で異なる機能を達成することができる。全体システムの例図２はシステム５０の例示的なコンポーネントのブロッ
ク図であり、重要なコンポーネントは、・主プロセサ（ＣＰＵ）１１０，・主メモリ１１２，および・グラフィクス／オーディオプロセサ１１４を含む。

【００３５】この実施例において、主プロセサ１１０
（たとえばＩＢＭパワーＰＣ７５０の改良版）は、手持
ちコントローラ５２（および／または他の入力デバイ
ス）からの入力をグラフィクス／オーディオプロセサ１
１４を通して受ける。主プロセサ１１０はユーザ入力に
インタラクティブに応答し、光ディスクドライブのよう
な大容量記憶媒体アクセス装置１０６を介して、たとえ
ば外部記憶媒体６２から供給されるビデオゲームもしく
は他のプログラムを実行する。一例として、ビデオゲー
ムプレイの状況では、主プロセサ１１０は、多様なイン
タラクティブ制御機能に加えて、衝突検出および動画処
理を実行する。

【００３６】この実施例では、主プロセサ１１０は３Ｄ
グラフィクス／オーディオコマンドを発生し、それらを
グラフィクス／オーディオプロセサ１１４に送る。グラ
フィクス／オーディオプロセサ１１４はこれらのコマン
ドを処理し、ディスプレイ５９上での可視映像を生成
し、ステレオスピーカ６１Ｒおよび６１Ｌもしくは他の
適宜の音声発生デバイス上でのステレオ音声を生成す
る。

【００３７】実施例のシステム５０はビデオエンコーダ
１２０を含み、このビデオエンコーダは、グラフィクス
／オーディオプロセサ１１４からの映像信号を受けて、
その映像信号をコンピュータモニタや家庭用テレビ５６
のような標準的な表示装置上での表示に適したアナログ
および／またはディジタルビデオ信号に変換する。シス
テム１００はまたオーディオコーデック（圧縮器／伸長
器）１２２を含み、このオーディオコーデックはディジ
タル化されたオーディオ信号を圧縮しかつ伸長するとと
もに、必要に応じてディジタルオーディオ信号のフォー
マットとアナログオーディオ信号のフォーマットとの間
で変換を行う。オーディオコーデック１２２はバッファ
１２４を介してオーディオ入力を受けることができ、処
理（たとえば、プロセサが生成したおよび／または大容
量記憶媒体アクセス装置１０６のストリームオーディオ
出力を介して受信した他のオーディオ信号とのミキシン
グ）するために、そのオーディオ入力をグラフィクス／
オーディオプロセサ１１４に与える。この実施例におけ
るグラフィクス／オーディオプロセサ１１４は、オーデ
ィオタスクに利用可能なオーディオメモリ１２６にオー
ディオ関連情報をストアすることができる。グラフィク
ス／オーディオプロセサ１１４は、結果的に得られるオ
ーディオ出力信号を、圧縮およびアナログ信号への変換
のために、オーディオコーデック１２２に与え、したが
ってそのオーディオ出力信号が（たとえばバッファアン
プ１２８Ｌおよび１２８Ｒを介して）スピーカ６１Ｌお
よび６１Ｒによって再生され得る。

【００３８】グラフィクス／オーディオプロセサ１１４
はシステム１００内に存在するであろう種々の付加的な
デバイスと通信する能力を有する。たとえば、パラレル
ディジタルバス１３０は大容量記憶媒体アクセス装置１
０６および／または他のコンポーネントと通信するため
に用いられる。シリアル周辺バス１３２は多様な周辺機
器または、たとえば、・ＰＲＯＭおよび／またはＲＴＣ（リアルタイムクロッ
ク）１３４，・モデム１３６もしくは他のネットワークインタフェー
ス（それはシステム１００を、プログラム命令および／
またはデータがダウンロードもしくはアップロードされ
得るインターネットあるいは他のディジタルネットワー
クのようなテレコミュニケーションネットワーク１３８
に接続する），および・フラッシュメモリ１４０を含む他のデバイスと通信する。別の外部シリアルバス
１４２は、付加的な拡張メモリ１４４（たとえばメモリ
カード）もしくは他のデバイスと通信するために使用さ
れ得る。コネクタが種々のデバイスをバス１３０，１３
２および１４２に接続するために使用され得る。グラフィクス／オーディオプロセサの例図３は実施例のグラフィクス／オーディオプロセサ１１
４を示すブロック図である。或る実施例においては、グ
ラフィクス／オーディオプロセサ１１４はシングルチッ
プＡＳＩＣであってよい。この実施例においては、グラ
フィクス／オーディオプロセサ１１４は、・プロセサインタフェース１５０，・メモリインタフェース／コントローラ１５２，・３Ｄグラフィクスプロセサ１５４，・オーディオディジタル信号プロセサ（ＤＳＰ）１５
６，・オーディオメモリインタフェース１５８，・オーディオインタフェース／ミキサ１６０，・周辺コントローラ１６２，および・表示コントローラ１６４を含む。

【００３９】３Ｄグラフィクスプロセサ１５４はグラフ
ィクス処理タスクを実行する。オーディオディジタル信
号プロセサ１５６はオーディオ処理タスクを実行する。
表示コントローラ１６４は主メモリ１１２からの映像情
報にアクセスし、表示装置１０２上での表示のためにそ
の映像情報をビデオエンコーダ１２０に与える。オーデ
ィオインタフェース／ミキサ１６０はオーディオコーデ
ック１２２をインタフェースし、また異なるソースから
のオーディオ（たとえば、大容量記憶媒体アクセス装置
１０６からのオーディオストリーム，オーディオＤＳＰ
１５６の出力，およびオーディオコーデック１２２を通
して受ける外部オーディオ入力）をミックスすることが
できる。プロセサインタフェース１５０は主プロセサ１
１０およびグラフィクス／オーディオプロセサ１１４の
間のデータおよび制御インタフェースを提供する。

【００４０】メモリインタフェース１５２はグラフィク
ス／オーディオプロセサ１１４とメモリ１１２との間の
データおよび制御インタフェースを提供する。この実施
例においては、主プロセサ１１０は、プロセサインタフ
ェース１５０およびグラフィクス／オーディオプロセサ
１１４の一部であるメモリインタフェース１５２を介し
て、主メモリ１１２にアクセスする。周辺コントローラ
１６２はグラフィクス／オーディオプロセサ１１４と上
で述べた種々の周辺機器との間のデータおよび制御イン
タフェースを提供する。オーディオメモリインタフェー
ス１５８はオーディオメモリ１２６とのインタフェース
を提供する。グラフィクスパイプラインの例図４は図３の３Ｄグラフィクスプロセサ１５４をより詳
細に示すグラフィクス処理システムを示す。この３Ｄグ
ラフィクスプロセサ１５４は、とりわけ、コマンドプロ
セサ２００および３Ｄグラフィクスパイプライン１８０
を含む。主プロセサ１１０はデータストリーム（たとえ
ばグラフィクスコマンドストリームおよび表示リスト）
をコマンドプロセサ２００に通信する。主プロセサ１１
０はメモリレイテンシを最小化するために２レベルキャ
ッシュ１１２を有し、さらにまたグラフィクス／オーデ
ィオプロセサ１１４に向けられたキャッシュされていな
いデータストリームのための書込収集(write-gatherin
g)バッファ１１１を有する。この書込収集バッファ１１
は部分キャッシュラインを全キャッシュラインに集め、
バスの最大使用時に、グラフィクス／オーディオプロセ
サ１１４からのデータを１つのキャッシュラインに送
る。

【００４１】コマンドプロセサ２００は主プロセサ１１
０からの表示コマンドを受け、それらを解剖し、メモリ
コントローラ１５２を介して共用メモリ１１２からのそ
のコマンドを処理するに必要な付加的なデータを入手す
る。コマンドプロセサ２００は、２Ｄおよび／または３
Ｄ処理およびレンダリングのために、頂点コマンドのス
トリームをグラフィクスパイプライン１８０に与える。
グラフィクスパイプライン１８０はこれらのコマンドに
基づいて映像を生成する。結果として得られた映像情報
は、表示コントローラ／ビデオインタフェースユニット
１６４によるアクセスのために主メモリ１２０に転送さ
れ得て、この映像情報は表示装置１５６上にパイプライ
ン１８０のフレームバッファ出力を表示する。

【００４２】図５はグラフィクスプロセサ１５４を用い
て実行される処理を図解的に示すブロック論理フロー図
である。主プロセサ１０は、グラフィクスコマンドスト
リーム２１０，表示リスト２１２および頂点アレイ２１
４を主メモリ１１２にストアし、ポインタをバスインタ
フェース１５０を介してコマンドプロセサ２００に送
る。主プロセサ１１０は主メモリ１１０内に割り付けら
れた１つ以上のグラフィクスＦＩＦＯバッファ２１０に
グラフィクスコマンドをストアする。このコマンドプロ
セサ２００は、・同期／フロー制御および負荷バランスのためにグラフ
ィクスコマンドを受けかつバッファするオンチップＦＩ
ＦＯメモリバッファ２１６を介して主メモリ１１２から
のコマンドストリーム，・オンチップコールＦＩＦＯメモリバッファ２１８を介
して主メモリ１１２からの表示リスト２１２，および・コマンドストリームからおよび／または主メモリ１１
２の頂点アレイ２１４からの頂点アトリビュートを頂点
キャッシュ２２０を介して取り込む。

【００４３】コマンドプロセサ２００はコマンド処理動
作２００ａを実行し、そのコマンド処理動作２００ａは
アトリビュート形式を浮動小数点フォーマットに変換
し、結果的に得られた完全頂点ポリゴンデータをレンダ
リング／ラスタライゼーションのためにグラフィクスパ
イプライン１８０に与える。プログラマブルメモリ調停
回路１３０（グラフィクスメモリ要求調停回路：図４）
は、グラフィクスパイプライン１８０，コマンドプロセ
サ２００および表示コントローラ／ビデオインタフェー
スユニット１６４の間での共用主メモリ１１２へのアク
セスを調停する。

【００４４】図４は、グラフィクスパイプライン１８０
が・変換ユニット３００，・セットアップ／ラスタライザ４００，・テクスチャユニット５００，・テクスチャ環境ユニット６００，および・ピクセルエンジン７００を含むことを示す。

【００４５】変換ユニット３００は多様な２Ｄおよび３
Ｄ変換および他の動作３００ａ（図５）を実行する。変
換ユニット３００は変換処理３００ａに用いられるマト
リクスをストアするための１つ以上のマトリクスメモリ
３００ｂを含む。変換ユニット３００は、入来する頂点
毎のジオメトリをオブジェクト空間からスクリーン空間
へ変換し、そして入来するテクスチャ座標を変換しかつ
投影テクスチャ座標（３００ｃ）を計算する。変換ユニ
ット３００はまたポリゴンクリッピング／カリング(cli
pping/culling)３００ｄを実行する。変換ユニット３０
０ｂによってまた達成される照明処理３００ｅが、この
実施例では８つまでの独立した照明について、頂点毎に
照明計算を行う。変換ユニット３００は、エンボス(emb
ossed)タイプのバンプマッピング効果およびポリゴンク
リッピング／カリング動作（３００ｄ）のために、テク
スチャ座標を発生する（３００ｃ）。

【００４６】セットアップ／ラスタライザ４００はセッ
トアップユニットを含み、このセットアップユニット
は、変換ユニット３００からの頂点データを受け、三角
形セットアップ情報を、エッジラスタライゼーション，
テクスチャ座標ラスタライゼーションおよびカラーラス
タライゼーションを実行する１つ以上のラスタライザユ
ニット（４００ｂ）に送る。

【００４７】テクスチャユニット５００は、オンチップ
テクスチャメモリ（ＴＭＥＭ）５０２を含んでもよく、
たとえば、・主メモリ１１２からのテクスチャ５０４の検索、・たとえばマルチテクスチャ処理，ポストキャッシュテ
クスチャ伸長，テクスチャフィルタリング，エンボシン
グ，投影テクスチャの使用を通しての陰影付け，および
アルファトランスパーレンシおよびデプスを用いるＢＬ
ＩＴを含むテクスチャ処理（５００ａ）、・バンプマッピング，偽(pseudo)テクスチャおよびテク
スチャタイル(tiling)効果（５００ｂ）のためのテクス
チャ座標置換を計算するバンプマップ処理、および・間接テクスチャ処理（５００ｃ）を含むテクスチャリングに関連する種々のタスクを実行
する。

【００４８】図６ないし図２９は標準（非間接）および
間接テクスチャルックアップ動作を行うための例示的な
テクスチャ処理を図解する。この例示的なグラフィクス
パイプライン回路および標準および間接テクスチャルッ
クアップ動作を行うための手順のより詳細な説明は同時
係属中の「グラフィクスシステムにおいて直接および間
接テクスチャを処理するための方法および装置」（特願
２００１−４２６６７号）に開示されていて、ここでは
それを参照することによって取り入れる。

【００４９】テクスチャユニット５００はテクスチャ環
境処理（６００ａ）のためにフィルタされたテクスチャ
値をテクスチャ環境ユニット６００に出力する。テクス
チャ環境ユニット６００は、ポリゴンおよびテクスチャ
カラー／アルファ／デプスをブレンドし、また逆レンジ
ベース(reverse range based)のフォグ効果を達成する
ために、テクスチャフォグ処理（６００ｂ）を実行す
る。テクスチャ環境ユニット６００はたとえばカラー／
アルファ変調，エンボシング，詳細テクスチャ，テクス
チャスワッピング，クランピングおよびデプスブレンデ
ィングに基づく多様な他の環境関連機能を実行する多数
のステージを提供する。テクスチャ環境ユニット６００
はまた、１つのパスでハードウェア内のテクスチャを結
合（たとえば、減算）する。テクスチャ環境ユニットに
関するより詳細は、「グラフィクスシステム用再循環シ
ェードツリーブレンダ」（特願２００１−８１８９２
号）に開示されていて、ここでは参照によってそれを取
り入れる。

【００５０】ピクセルエンジン７００はデプス（ｚ）比
較（７００ａ）およびピクセルブレンディング（７００
ｂ）を実行する。この実施例では、ピクセルエンジン７
００はデータを埋め込み（オンチップ）フレームバッフ
ァメモリ７０２にストアする。グラフィクスパイプライ
ン１８０は、フレームバッファおよび／またはテクスチ
ャ情報をローカルにストアするために１つ以上の埋め込
みＤＲＡＭメモリ７０２を含む。ｚ比較７００ａは、現
在有効なレンダリングモードに依存して、グラフィクス
パイプライン１８０におけるより早い段階で実行される
（たとえば、ｚ比較は、もしアルファブレンディングが
要求されていないならば早くに実行され得る）。このピ
クセルエンジン７００は表示コントローラ／ビデオイン
タフェースユニット１６４による主メモリ１１２へのア
クセスのために、オンチップフレームバッファ７０２を
周期的に書き込むコピー動作７００ｃを含む。このコピ
ー動作７００ｃはまた動的テクスチャ合成効果のため
に、埋め込みフレームバッファ７０２の内容を主メモリ
１１２中のテクスチャにコピーするために使用され得
る。アンチエイリアシング(anti-aliasing：エイリアス
補正)および他のフィルタリングがコピー動作中に実行
され得る。最終的に主メモリ１１２にストアされるグラ
フィクスパイプライン１８０のフレームバッファ出力
は、表示コントローラ／ビデオインタフェースユニット
１６４によってフレーム毎に読み出される。表示コント
ローラ／ビデオインタフェース１６４は表示装置５６上
での表示のためにディジタルＲＧＢピクセル値を与え
る。ＥＭＢＭ手順の例図３０は一般的なＥＭＢＭ手順の例を
示す。高度に抽象化していくと、この発明のＥＭＢＭ手
順の好ましい実施例は、表面法線や外積（たとえば、法
線および／または接線および外積ベクトル）のような表
面パラメータからテクスチャ座標を発生する（ブロック
１４００Ａ）。これらの表面パラメータは、たとえば、
ライティング計算に基づく変換ユニット３００によって
もしくは主プロセサ１１０によって与えられる。

【００５１】テクスチャ座標は表面パラメータに基づい
て発生され、そして間接バンプマップテクスチャは結果
的に得られたテクスチャ座標をオフセットする（乱す）
ために使用される（ブロック１４００Ｂ）。乱されたテ
クスチャ座標は、次いで、環境テクスチャマップをルッ
クアップするために使用される（ブロック１４００
Ｃ）。環境テクスチャマップは複雑化したライティング
効果を含んでもよく、あるいは、それはまた、たとえ
ば、環境の球体反射マップもしくは他の所要の環境マッ
プであってよい。結果的に得られたイメージは、次い
で、処理されかつ表示される（ブロック１４００Ｄ）。

【００５２】この発明に従ったＥＭＢＭは、上で述べた
同時係属中の特許出願中において説明されるような間接
テクスチャ処理の使用を通して達成される。このことに
よって、低価格のハードウェアを用いる１つのレンダリ
ングパスにおいて多数のテクスチャルックアップを行う
ことができる。

【００５３】上で述べた例においてバンプマップ中で表
面の乱れをモデリングするために少なくとも２つの方法
がある。１つの方法は、マッピングされているオブジェ
クトの表面ジオメトリを調和させる３次元モデルを使用
することである。この３次元モデルはマッピングされて
いる表面に対する３次元（ｘ，ｙ，ｚ）における高低差
を記述することができる。３次元における高低差（それ
はｓ，ｔ，ｕのテクスチャ座標に対応する３つの座標の
各々における偏導関数によって表現される）は、目空間
中に変換され、そして回転され（たとえばオブジェクト
回転の場合）、次いで、表面法線を乱して環境マッピン
グのためのテクスチャ座標を提供するために使用され
る。

【００５４】他の方法は、バンプマップを使用する２次
元モデルを使用するためにバンプマップ中で表面の乱れ
をモデリングすることである。この２次元モデルはマッ
ピングされているオブジェクトの表面ジオメトリに正確
に対応する必要はない。２次元モデルはマッピングされ
ている表面に対する２次元（ｘ，ｙ）における高低差を
記述することができる。２次元における高低差（これは
ｘおよびｙ、すなわちｓおよびｔのテクスチャ座標にお
ける偏導関数によって表現され得る）は、次いで、表面
外積（接線および外積）を乱すために使用され、そして
それぞれの乱された外積および表面法線は組み合わされ
て環境マッピングのためのテクスチャ座標を提供する。

【００５５】第１の実施例においては、法線ベクトルの
乱れが３Ｄ（ｄＸｄＹｄＺ）においてモデリングされ、
アプリケーションプログラムが実行されている間、対応
する類似のジオメトリ表面と調和ないし一致され、目空
間へ変換される。この方法は、計算のためにごくわずか
の座標処理ステージだけが必要であるので、バンプマッ
ピングしたイメージを非常に速くレンダリングするとい
う利点を有する。第２の実施例では、法線の乱れは平坦
表面（ｄＳｄＴ）についてモデリングされ、アプリケー
ションプログラムの実行中において任意のオブジェクト
表面上へマッピングされる。この第２の実施例はより多
能的であるが、乱された法線テクスチャ座標を計算する
ために、より以上の座標処理ステージおよび追加的な外
積表面ベクトル情報を必要とする（たとえば、間接テク
スチャ参照動作を行う座標処理およびＴＥＶステージに
関する上で述べた同時係属中の出願を参照されたい）。

【００５６】３Ｄ（ｄＸｄＹｄＺ）においてモデリング
された乱れに基づくＥＭＢＭ図３２は３Ｄ（ｄＸｄＹｄＺ）中においてモデリングさ
れた法線ベクトルの乱れを使用するＥＭＢＭの例示的な
プロセスを図解する論理的ブロック図である。１つの好
ましい実施例においては、環境マッピングは球体反射マ
ップを用いて行われ得る。実行されるＥＭＢＭのｄＸｄ
ＹｄＺテクスチャルックアップは、基本的には、乱され
た法線の球体反射マップ中へのルックアップである。
（「間接」演算または動作について、これは符号化オフ
セットを使用するテクスチャワープ演算に類似する。）
ＥＭＢＭのための法線ベクトルの乱れは頂点ベースで計
算される。この例において、間接バンプマップ１４０１
は、３Ｄモデリング空間における乱された法線ベクトル
のオフセットを含む。頂点における表面法線ベクトルが
初期的に目空間へ回転（変換）される。回転した法線ベ
クトルのｘおよびｙの目空間成分から発生されたテクス
チャ座標は、次いで、ｄＸｄＹｄＺバンプマップテクス
チャから得られるオフセット（すなわち、偏導関数デー
タｄＦ／ｄｘ，ｄＦ／ｄｙ）によってスケーリング（乗
算）され、環境またはライティングマップへのテクスチ
ャルックアップを行うために、法線テクスチャ座標の新
たなセット（すなわち、乱されたテクスチャ座標ｎ′ｘ
およびｎ′ｙ）を発生する。

【００５７】図３１の論理的ブロック図に示すように、
間接テクスチャルックアップ動作（演算）は間接座標ｓ
０，ｔ０を使用して行われ、直接テクスチャルックアッ
プは座標ｓ１，ｔ１を用いて行われる。間接テクスチャ
ルックアップの結果として、オフセットデータｓ，ｔお
よびｕ（１４０２）が、たとえばｃｏｌバス５１９（図
２６）にまたがる多ビットＲ，ＧおよびＢカラーチャネ
ルラインを経由して、ｄＸｄＹｄＺバンプマップ１４０
１から抽出される。この例において、バンプ関数Ｆの偏
導関数データｄＦ／ｄｘおよびｄＦ／ｄｙに対応するｓ
およびｔのオフセットデータだけが、乱された法線成分
のテクスチャ座標を計算する際に使用される。同じサイ
クル／ステージの間、法線ベクトル成分ｎｘおよびｎｙ
から発生されたテクスチャ座標ｓ１，ｔ１（１４０３）
が、ｓおよびｔオフセットデータ１４０２によってスケ
ーリング（乗算）される。この例において、ｓ１および
ｔ１座標データは標準（非間接）座標としてバンプ処理
ユニット５１２に与えられ、間接テクスチャルックアッ
プからのオフセットデータＶ（１４０５）による乗算の
ためにマトリクスＭ（１４０４）にロードされる。結果
的にスケーリングされた座標積ｎ′ｘ（１４０６）およ
びｎ′ｙ（１４０７）は乱された法線を表し、環境マッ
プルックアップ（１４０８）を行うために使用される。
上述の実施例のために、バンプ処理ユニット５１２（図
２５）において３×２マトリクスＭがモデリング空間か
ら目空間への変換を行うために適宜のマトリクス要素を
ロードし、そして所望の場合、任意の複数の軸について
その場合マッピングしたオブジェクトの回転をロードす
る。アプリケーションプログラムは標準（非間接）座標
ｓ１，ｔ１のために法線ベースのテクスチャ座標発生
（テクセゲンtexgen）をセットアップする必要がある。

【００５８】平坦表面（ｄＳｄＴ）についてモデリング
した乱れに基づくＥＭＢＭ図３２は単純化した平坦表面のＥＭＢＭ動作の例を示
す。この例において、マッピングされている表面の位置
を特定するテクスチャ座標ｓ，ｔが間接テクスチャルッ
クアップ（１４１０）を行うために使用される。間接テ
クスチャは、バンプマップ関数によって規定される高低
差を表すｄｂ／ｄｓ，ｄｂ／ｄｔ偏導関数を特定する。
これらの偏導関数はテクスチャユニット５００によっ
て、たとえば、ｃｏｌバス５１４（図２６）にまたがる
多ビットの赤（Ｒ）および緑（Ｇ）カラーチャネルライ
ンを介して、出力され得る。図３３はそのような偏導関
数を与えるバンプマップテクスチャの例を示し、図３４
が対応するバンプマップ関数を図解する。

【００５９】間接テクスチャルックアップによって与え
られる偏導関数はバンプユニット５００ｂに供給され
る。図３５はこれらの偏導関数とともにバンプユニット
５００ｂが行うものの単純化した例を示す。バンプユニ
ット５００ｂは外積を偏導関数によって乗算し、次い
で、その結果を合計する。すなわち、数１を実行する。

【００６０】

【数１】

【００６１】バンプユニット５００ｂは、次いで、この
結果を使用して（たとえば合計することによって）表面
法線を乱す。結果的に得られた乱された法線は環境マッ
ピング（１４３４）のためのテクスチャ座標として使用
される。

【００６２】図３６は平坦表面（ｄＳｄＴ）についてモ
デリングした法線ベクトルの乱れを使用するＥＭＢＭの
方法の一例を図解するより詳細な論理的ブロック図であ
る。この実施例において、環境マッピングは球体反射マ
ップを用いて行われる。ＥＭＢＭｄのＳｄＴテクスチャ
ルックアップは、基本的に、球体反射マップへの乱され
た法線のルックアップである。法線ベクトル座標の乱れ
が頂点毎のベースで計算される。これらの乱れは、接
線，外積および法線ベクトルを発生したテクスチャ座標
（ｓ２，ｔ２），（ｓ３，ｔ３），（ｓ４，ｔ４）およ
び間接テクスチャバンプマップから得られる偏導関数情
報に基づく。この実施例において、間接バンプマップ
（１４１０）は、平坦表面（ｄＳｄＴ）に関してモデリ
ングされたＳおよびＴのための予め計算したデルタ（す
なわち、偏導関数情報オフセット）を含む。頂点毎の表
面法線，外積および接線が目空間へ回転され、テクスチ
ャ座標（ｓ２，ｔ２）（１４１２），（ｓ３，ｔ３）
（１４１４），および（ｓ４，ｔ４）（１４１６）が各
ベクトルのｘおよびｙの目空間成分（（Ｔｘ，Ｔｙ），
（Ｂｘ，Ｂｙ），（Ｎｘ，Ｎｙ））から発生される。テ
クスチャ座標（ｓ２，ｔ２）（１４１２）および（ｓ
３，ｔ３）（１４１４）を発生した接線および外積が、
間接テクスチャバンプマップ（１４１０）への間接テク
スチャルックアップ中に抽出された予め計算した偏導関
数オフセット（Ｆｕ，Ｆｖ）（１４１７）によってスケ
ーリング（乗算）される（１４１３，１４１５）。結果
的に得られたｘ成分の座標積ＦｕＴｙ（１４１８）およ
びＦｕＢｙ（１４２０）がｘ成分座標Ｎｘ（１４２２）
に組み合わ（加算）され（１４３０）、乱された法線の
ｘ成分テクスチャ座標ｎ′ｘを与える。同様に、結果的
に得られたｙ成分の座標積ＦｖＴｙ（１４２４）および
ＦｖＢｙ（１４２６）がｙ成分座標Ｎｙ（１４２８）と
組み合わされ（１４３２）、乱された法線のｙ成分テク
スチャ座標ｎ′ｙを与える。２つの乱された法線のテク
スチャオフセット座標ｎ′ｘおよびｎ′ｙは、次いで、
１つまたはそれ以上のテクスチャ環境もしくはライトマ
ップへの標準（非間接）テクスチャルックアップを行う
際に使用される（１４３４）。

【００６３】図３７は平坦表面モデルを使用するＥＭＢ
Ｍを行うための例示的なステップを示す。この例におい
て、最初のステージはバンプマップをルックアップする
（ブロック１５０２）。第２および第３ステージは外積
を処理する（ブロック１５０４，１５０６）。第４ステ
ージは法線を処理しかつライトマップ０(lightmap0)
（たとえば、鏡面ライティング）をルックアップする
（ブロック１５０８）。第５ステージはライトマップ１
(lightmap1)（たとえば、拡散ライティング）をルック
アップする（ブロック１５１０）。２つのライトマップ
を持たせる必要はなく、もし望むなら異なる数のライト
マップが使用されてもよい。

【００６４】図３８は１つの実施例におけるこの全体の
手順を示すフロー図である。ブロック１４４０はバンプ
マップおよび環境ライトマップを創りもしくは与え、偏
導関数（それは主プロセサ１１０上で実行されているア
プリケーションによってダイナミックに計算され得る）
を発生し、間接テクスチャ中へストアする。

【００６５】ブロック１４４１は頂点毎の法線，外積お
よび接線ベクトルを供給する（これは変換ユニット３０
０によって行われる）。実施例において、これらの値は
頂点毎に区別してインデックスされ、バンプマッピング
のために必要なデータ量を圧縮するようにしている。ベ
クトルのすべてが１つのベースポインタ(base pointer)
を共用する。

【００６６】ブロック１４４１はまた、ベクトルを目空
間へ回転させることができ、ｘおよびｙ座標を与える。
これは図３６における標準（非間接）テクスチャ座標
（ｓ２，ｔ２），（ｓ３，ｔ３），（ｓ４，ｔ４）のた
めの法線ベースのテクスチャ発生をセットアップするこ
とによって行われる。テクスチャ座標はポリゴン中で繰
り返され、各ピクセル毎に間接テクスチャマッピングハ
ードウェアへ供給される（ブロック１４４１）。

【００６７】ブロック１４４２は偏導関数バンプマップ
からの偏導関数（高さオフセット）データをルックアッ
プするためにテクスチャ座標ｓ１，ｔ１を用いる。これ
らの抽出された値は接線座標ｓ２，ｔ２によって乗算さ
れ、その結果がバンプユニット５００ｂによって保持さ
れる。ブロック１４４３は外積座標ｓ３，ｔ３をこれら
同じ偏導関数によって乗算し、先の積に加算する。ブロ
ック１４４４は、次いで、法線座標ｓ４，ｔ４へ積和を
加算し、環境マッピングのための乱された法線座標を発
生する。ブロック１４４５は任意の数の付加的なライト
または環境マップをルックアップするためにこれらの値
を再使用する。環境マッピングは、次いで、従来の方法
で表面イルミネーションとブレンドされ（ブロック１４
４６）、その結果が表示される。

【００６８】図３９は図３８のプロセスを通して具体的
なハードウェア処理が如何にステップ化されるかのより
詳細なフロー図を示す。表１が平坦表面（ｄＳｄＴ）に
関連してモデリングされた乱れに基づくＥＭＢＭのため
の連続的な処理ステージ中に行われる演算の順序の一例
を示し、複数（２つ）の環境マッピングを行う。

【００６９】

【表１】

【００７０】上述の例において、ＴＥＶステージ３ない
し５は、lightmap0（鏡面）＋lightmap1（拡散）＋表面
のようなブレンドを行う。動作理論上で説明したように、バンプマッピングによって、多数
のジオメトリを使用することなく、イメージに本物らし
さを付加することができる。基本的に、バンプマッピン
グはピクセル毎に表面法線を効果的に乱すことによって
ポリゴンのシェーディングを変更する。このシェーディ
ングは、その下にあるジオメトリはほぼ平坦であるにも
拘わらず、表面をでこぼこに見せる。次のような議論が
バンプマッピングの基本的な計算を簡単に説明する。

【００７１】バンプマッピングの計算一般に、表面の「でこぼこ(bumpiness) 」は２Ｄの高さ
の場(height field)で表され、「バンプマップ」と呼ば
れる。このバンプマップは、各点（ｕ，ｖ）における法
線Ｎに沿った平坦表面Ｐ（ｕ，ｖ）と所望のでこぼこ表
面Ｐ′（ｕ，ｖ）との間のスカラ差Ｆ（ｕ，ｖ）で規定
される。したがって、でこぼこ表面は数２で与えられ
る。

【００７２】

【数２】

【００７３】通常、Ｐはポリゴンを用いてモデリングさ
れ、Ｆは描画プログラムまたは他のツールを用いて２Ｄ
イメージとしてモデリングされる。点（ｕ，ｖ）におけ
る法線ベクトルＮ′は、ｕおよびｖにおけるＰ′の偏導
関数のクロス乗積ないし交差積によって計算され得る。
この議論のために、偏導関数の項は次のような単純化し
た数３によって規定される。

【００７４】

【数３】

【００７５】したがって、Ｐ′（ｕ，ｖ）の偏導関数は
数４および数５からの連鎖律を使って計算され得る。

【００７６】

【数４】

【００７７】

【数５】

【００７８】

【数６】

【００７９】もしＦが十分小さい場合を想定すると、上
記数６における最後の項をほぼゼロと見なすことがで
き、偏導関数は数７のように表すことができる。

【００８０】

【数７】

【００８１】Ｎ′について交差積が数８で表されかつ数
９のような定義が成り立つので、Ｎ′についての数８は
数１０のように単純化できる。

【００８２】

【数８】

【００８３】

【数９】

【００８４】

【数１０】

【００８５】数１１のような接線ベクトルについての／
Ｔ（Ｔバー）および／Ｂ（Ｂバー）ベクトルの表記を用
いれば、乱された法線は数１２に従って計算できる。

【００８６】

【数１１】

【００８７】

【数１２】

【００８８】値ＦｕＦｖはたとえば、２Ｄバンプマップ
の「前進差分」を通してオフラインで計算される。Ｐｕ
およびＰｖは表面定義から直接にもしくは表面パラメー
タ化に適用される前進差分から計算され得る。前進差分
は公知の従来の方法であって、或る方向における高さの
場（バンプマップ）の第１導関数を計算（近似）するた
めに使用され得る。たとえば、１次元のバンプマップが
高さ関数Ｆ（ｓ）として表される場合、前進差分は数１
３で与えられる。

【００８９】

【数１３】

【００９０】もし、たとえば、デルタがｓにおける１つ
のテクセルであり、バンプマップの幅がｗであれば、前
進差分は、ｓがマップ座標に正規化されているとする
と、数１４で与えられる。

【００９１】

【数１４】

【００９２】もしＦが連続するなら、上述の式がＦの第
１導関数を近似する。２Ｄバンプマップについて、前進
差分の計算は数１５のような偽コード(pseudo-code)の
例によって行うことができる。

【００９３】

【数１５】

【００９４】ＡＰＩＥＭＢＭ関数のコマンド図２４−図２５に示すように、１つまたはそれ以上のグ
ラフィクスＡＰＩ関数が偏った(deviational)間接テク
スチャルックアップ動作をセットアップしかつ初期化す
るために使用される。間接テクスチャ動作（演算）をセ
ットアップするための例示のＡＰＩ関数およびＥＭＢＭ
を行うためのパラメータが以下のように定義される。

【００９５】GXSetTevIndBumpXYZ この関数はＥＭＢＭのｄＸｄＹｄＺテクスチャの間接ル
ックアップをセットアップする。間接マップはオブジェ
クト（Ｘ，Ｙ，Ｚ）空間におけるオフセットを特定す
る。この種のルックアップは計算のためにただ１つのＴ
ＥＶステージを必要とする。オブジェクト空間から目空
間への法線についての変換を間接マトリクスがロードし
なければならない。表面ジオメトリは各頂点において標
準法線を与えるだけである。

【００９６】

【表２】

【００９７】GXSetTevIndBumpST この関数はＥＭＢＭのｄＳｄＴテクスチャ間接ルックア
ップをセットアップする。間接マップは（Ｓ，Ｔ）空間
におけるオフセットを特定する。このルックアップ関数
はオフセットテクスチャ座標を計算するために３つのＴ
ＥＶステージを必要とする。結果的に得られたテクスチ
ャ座標は関数コールにおいて特定されたものの後の２ス
テージで利用される。最初の２ＴＥＶステージはテクス
チャルックアップをディスエーブルする。３番目のステ
ージではルックアップが実際に行われる。ＡＰＩ GXSe
tTevIndRepeat 関数（後述）を後続のＴＥＶステージで
使用し、追加のルックアップのために計算したテクスチ
ャ座標を再使用することができる。表面ジオメトリは各
頂点における法線／外積／接線を与える。この関数は、
入力標準ＳおよびＴ（これはオブジェクト法線から来
る）に関連付けられるべきＳおよびＴオフセットを変換
するために、バンプ処理ユニットにおいてダイナミック
な形式のマトリクスの使用を利用可能にする。バンプユ
ニットによって与えられるスケール値は２で割った反射
マップのサイズ（かつしたがって反射マップは２の平方
べきである）のサイズを含む。テクスチャ座標計算のた
めには静止(status)マトリクスは使用されず、ダイナミ
ックマトリクス（すなわち図２３（図１２））のマトリ
クスＡおよびマトリクスＢならびにスケール値だけが用
いられる。アプリケーションプログラムはテクスチャル
ックアップからの最初の２つのＴＥＶブレンドステージ
をディスエーブルしなければならない。

【００９８】

【表３】

【００９９】ＥＭＢＭ（ｄＳｄＴ）ルックアップのため
のテクスチャ座標の計算のために３つのＴＥＶステージ
を使用することによって、その結果を利用して１以上の
ルックアップを行うことができる。たとえば、鏡面およ
び拡散ライトマップについてのルックアップを行うこと
ができる。計算のために３つのステージを使うことなし
に連続的なルックアップを行うために、テクスチャ座標
をフィードバックする特徴を使用することができる。

【０１００】GXSetTevIndRepeat この関数は、先のステージで計算したと同じテクスチャ
座標を或るＴＥＶステージで使いたいときに使用する。
これは、計算するのにテクスチャ座標が１つ以上のステ
ージを必要とするときに有用であり、GXSetTevIndBumpS
T についても同様である。

【０１０１】

【表４】

【０１０２】互換性のある他の実施例上述のシステム５０のあるものは上で述べた家庭用ビデ
オゲームコンソールの構成以外としても実現できる。た
とえば、或るものは、システム５０をエミュレートする
異なる構成を有するプラットフォームもしくはそれと同
等のものにおいて、システム５０のために書かれたグラ
フィクスアプリケーションや他のソフトウェアを実行さ
せることができる。もし、他のプラットフォームがシス
テム５０のいくつかのもしくはすべてのハードウェアお
よびソフトウェアリソースをエミュレートしシミュレー
トしおよび／または提供することができれば、その他の
プラットフォームはそのソフトウェアを成功裏に実行す
ることができる。

【０１０３】一例として、エミュレータがシステム５０
のハードウェアおよび／またはソフトウェア構成（プラ
ットフォーム）とは異なるハードウェアおよび／または
ソフトウェア構成（プラットフォーム）を提供できる。
そのエミュレータシステムは、それのためにアプリケー
ションソフトウェアが書かれているシステムのいくつか
のもしくはすべてのハードウェアおよび／またはソフト
ウェアコンポーネンツをエミュレートしもしくはシミュ
レートするソフトウェアおよび／またはハードウェアコ
ンポーネンツを含む。たとえば、エミュレータシステム
はパソコンのような汎用ディジタルコンピュータを含
み、それはシステム５０のハードウェアおよび／または
ファームウェアをシミュレートするソフトウェアエミュ
レータプログラムを実行する。上述のオーディオシステ
ムのＤＳＰ処理がパソコンによってエミュレートされ得
る。

【０１０４】或る汎用ディジタルコンピュータ（たとえ
ばＩＢＭやマッキントッシュのパソコンおよびそれらの
同等物）は、ダイレクトＸ(DirectX)または他の標準的
な３ＤグラフィクスコマンドＡＰＩｓに従った３Ｄグラ
フィクスパイプラインを提供する３Ｄグラフィクスカー
ドを備える。それらはまた、音声コマンドの標準的なセ
ットに基づいて高品質のステレオ音声を提供するステレ
オ音声カードを備える。エミュレータソフトウェアを実
行するそのようなマルチメディアのハードウェアを備え
るパソコンは、システム５０のグラフィクスおよび音声
性能とほぼ等しい十分な性能を有する。エミュレータソ
フトウェアはパソコンプラットフォーム上のハードウェ
アリソースを制御して、それのためにゲームプログラマ
がゲームソフトウェアを書いた家庭用ビデオゲームコン
ソールプラットフォームの処理，３Ｄグラフィクス，音
声，周辺および他の能力をシミュレートする。

【０１０５】図４０はホストプラットフォーム１２０
１，エミュレータコンポーネント１３０３および記憶媒
体６２上のゲームソフトウェア実行可能バイナリ映像を
用いる全体のエミュレーション処理を図解する。ホスト
１２０１は、たとえばパソコン，ビデオゲームコンソー
ルあるいは十分な計算力を有する任意の他のプラットフ
ォームのような汎用または特定目的ディジタル計算装置
である。エミュレータ１３０３はそのホストプラットフ
ォーム１２０１上で走るソフトウェアおよび／またはハ
ードウェアであり、記憶媒体６２からのコマンド，デー
タおよび他の情報のそのホスト１２０１によって実行可
能な形態へのリアルタイム変換を行う。たとえば、エミ
ュレータ１３０３は記憶媒体６２からシステム５０によ
って実行されるように意図された「ソース」であるバイ
ナリ映像プログラム命令を取り込み、これらのプログラ
ム命令をホスト１２０１によって実行されもしくは処理
され得るターゲットとなる形態に変換する。

【０１０６】一例として、ソフトウェアがＩＢＭパワー
ＰＣまたは他の特定のプロセサを用いるプラットフォー
ム上での実行のために書かれかつホスト１２０１が異な
る（たとえばインテル）プロセサを用いるパソコンであ
る場合、エミュレータ１２０３は記憶媒体１３０５から
の１つのもしくは一連のバイナリ映像プログラム命令を
取り込み、これらのプログラム命令を１つまたはそれ以
上の同等のインテルのバイナリ映像プログラム命令に変
換する。エミュレータ１２０３はまたグラフィクス／オ
ーディオプロセサ１１４によって処理されるように意図
されたグラフィクスコマンドおよびオーディオコマンド
を取り込みかつ／あるいは生成し、そしてホスト１２０
１上で利用可能なハードウェアおよび／またはソフトウ
ェアグラフィクス／オーディオ処理リソースによって処
理され得る形態にこれらのコマンドを変換する。一例と
して、エミュレータ１３０３はホスト１２０１の特別な
グラフィクスおよび／または音声ハードウェア（たとえ
ば標準的なダイレクトＸ，オープンＧＬおよび／または
音声ＡＰＩｓ）によって処理され得るコマンドにこれら
のコマンドを変換する。

【０１０７】上で述べたビデオゲームシステムのいくつ
かのもしくはすべての特徴を与えるために用いられるエ
ミュレータ１３０３は、また、エミュレータを使ってゲ
ームを走らせている種々のオプションおよびスクリーン
モードの選択を簡単化しもしくは自動化するグラフィッ
クユーザインタフェース（ＧＵＩ）を備える。一例にお
いて、そのようなエミュレータ１３０３はさらにそのソ
フトウェアが本来的に目的とされたホストプラットフォ
ームに比べてより増強された機能性を含むこともでき
る。

【０１０８】エミュレータ内における特定のグラフィク
スサポートハードウェアが例示的なＥＭＢＭ、間接テク
スチャ参照の特徴、および図６−図３９で図示した機能
（関数）を含まない場合には、エミュレータの設計者
は、・ＥＭＢＭおよび間接テクスチャ参照コマンドを、グラ
フィクスサポートハードウェアが理解する他のグラフィ
クスＡＰＩコマンドにトランスレートするか、・プロセサの速度に依存する性能における潜在的な相応
の減少で、ＥＭＢＭおよび間接テクスチャ参照をソフト
ウェア的に実現するか、・ＥＭＢＭおよび間接テクスチャ参照を利用した効果を
含まないレンダリングイメージを与えるように、ＥＭＢ
Ｍや間接テクスチャ参照コマンドを「無視」するのどれかの選択肢を有する。

【０１０９】図６−図３６の論理ブロック図は、全体と
して、ソフトウェアで、ハードウェアで、あるいはソフ
トウェアとハードウェアの組み合わせによって、実現で
き、他方、好ましい実施例は、これらの計算の殆どをハ
ードウェア（たとえば、バンプユニット５００ｂ）を用
いて行い、大きくした速度性能や他の利点を得るように
している。しかしながら、他の実施例（たとえば、非常
に速いプロセサが利用できるような場合）には、ここで
述べた処理のいくつかまたは全部をソフトウェアで実現
し、類似のまたは同一のイメージ効果を与えるようにし
てもよい。

【０１１０】図４１はエミュレータ１３０３で用いるに
適したエミュレーションホストシステム１２０１を図解
的に示す。このシステム１２０１は処理ユニット１２０
３およびシステムメモリ１２０５を含む。システムバス
１２０７がシステムメモリ１２０５を含む種々のシステ
ムコンポーネンツを処理ユニット１２０３に結合する。
システムバス１２０７は多様なバスアーキテクチャのい
ずれかを用いるメモリバスもしくはメモリコントロー
ラ，周辺バスおよびローカルバスを含むいくつかのタイ
プのバス構造の任意のものである。システムメモリ１２
０７はＲＯＭ１２５２およびＲＡＭ１２５４を含む。起
動中においてのようにパソコンシステム１２０１中のエ
レメント（要素）間に情報を伝送する手助けをする基本
ルーチンを含む基本入力／出力システム（ＢＩＯＳ）１
２５６がＲＯＭ１２５２中にストアされる。システム１
２０１はさらに種々のドライブおよび関連のコンピュー
タ読出可能な媒体を含む。ハードディスクドライブ１２
０９が（典型的には固定の）磁気ハードディスク１２１
１から読み出しそれへ書き込む。付加的な（たぶんオプ
ションとしての）磁気ディスクドライブ１２１３が着脱
可能な「フロッピィ」または他の磁気ディスク１２５１
から読み出しかつそれへ書き込む。光ディスクドライブ
１２１７はＣＤ−ＲＯＭあるいは他の光学媒体のような
着脱自在な光ディスク１２１９から読み出しかつそれへ
書き込む。ハードディスクドライブ１２０９および光デ
ィスクドライブ１２１７は、ハードディスクドライブイ
ンタフェース１２２１および光ディスクドライブインタ
フェース１２２５によって、システムバス１２０７にそ
れぞれ接続される。これらのドライブおよびその関連す
るコンピュータ読出可能な媒体は、パソコンシステム１
２０１のためのコンピュータ読出可能な命令，データ構
造，プログラムモジュール，ゲームプログラムおよび他
のデータの不揮発性の記憶媒体を提供する。他の構成で
は、コンピュータによってアクセス可能なデータをスト
アすることができる他のタイプのコンピュータ読出可能
な媒体（たとえば磁気カセット，フラッシュメモリカー
ド，ディジタルビデオディスク，ベルヌーイカートリッ
ジ，ＲＡＭ，ＲＯＭあるいはその他のもの）がまた使用
できる。

【０１１１】エミュレータ１３０３を含む多数のプログ
ラムモジュールがハードディスク１２１１，着脱可能な
磁気ディスク１２１５，光ディスク１２１９および／ま
たはシステムメモリ１２０５のＲＯＭ１２５２および／
またはＲＡＭ１２５４にストアされ得る。このようなプ
ログラムモジュールはグラフィクス／音声ＡＰＩｓ，１
つ以上のアプリケーションプログラム，他のプログラム
モジュール，プログラムデータおよびゲームデータを提
供するオペレーティングシステム（ＯＳ）を含む。ユー
ザは、キーボード１２２７，ポインティングデバイス１
２２９，マイクロフォン，ジョイスティック，ゲームコ
ントローラ，衛星アンテナ(satellite dish)，スキャナ
あるいはその他のもののような入力デバイスを通して、
パソコンシステム１２０１にコマンドおよび情報を入力
することができる。これらのそして他の入力デバイス
は、システムバス１２０７に結合されたシリアルポート
インタフェース１２３１を通して処理ユニット１２０３
に接続され得るが、パラレルポート，ゲームポートファ
イヤワイヤバス(Fire Wire)もしくはユニバーサルシリ
アルバス（ＵＳＢ）のような他のインタフェースによっ
て接続されてもよい。モニタまたは他のタイプの表示デ
バイスがまたビデオアダプタ１２３５のようなインタフ
ェースを介してシステムバス１２０７に接続される。

【０１１２】システム１２０１はモデム１１５４または
インターネットのようなネットワーク１１５２を通して
の通信を確立するための他のネットワークインタフェー
ス手段を含む。内蔵もしくは外付けであってよいモデム
１１５４はシリアルポートインタフェース１２３１を介
してシステムバス１２３に接続される。システム１２０
１がローカルエリアネットワーク１１５８を介して遠隔
コンピュータ装置１１５０（たとえば他のシステム１２
０１）と通信するのを許容するために、ネットワークイ
ンタフェース１１５６がまた設けられてもよい（もしく
はそのような通信はダイヤルアップもしくは他の通信手
段のようなワイドエリアネットワーク１１５２もしくは
他の通信経路を介してもよい）。システム１２０１はプ
リンタのような周辺出力装置および他の標準的な周辺装
置を含む。

【０１１３】一例では、ビデオアダプタ１２３５は、マ
イクロソフト(Microsoft)のダイレクトＸ７．０、また
は他のバージョンのような標準的な３Ｄグラフィクスア
プリケーションプログラマインタフェースに基づいて発
行された３Ｄグラフィクスコマンドに応答して、高速の
３Ｄグラフィクスレンダリングを提供する３Ｄグラフィ
クスパイプラインチップセットを含んでもよい。１組の
スピーカ１２３７はまた、バス１２０７によって与えら
れる音声コマンドに基づいて高品質ステレオ音声を生成
するハードウェアおよび埋め込みソフトウェアを提供す
る従来の「音声カード」のような音声生成インタフェー
スを介して、システムバス１２０７に接続される。これ
らのハードウェア能力によって記憶媒体１３０５中にス
トアされているソフトウェアを再生するためにシステム
１２０１に十分なグラフィクスおよび音声の速度性能を
与えることができる。

【０１１４】上で参照したすべての書類をここで、参照
によって取り入れる。

【０１１５】最も現実的かつ好ましい実施例であると現
在考えられているものに関連してこの発明が説明された
が、この発明は開示された実施例に限定されるものでは
なく、逆に、特許請求の範囲内に含まれる種々の変形例
や等価的な構成をカバーするように意図されていること
を理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はインタラクティブコンピュータグラフィ
クスシステムの実施例を示す全体図である。

【図２】図２は図１実施例のコンピュータグラフィクス
システムのブロック図である。

【図３】図３は図２に示す実施例のグラフィクス／オー
ディオプロセサのブロック図である。

【図４】図４は図３に示す実施例の３Ｄグラフィクスプ
ロセサのブロック図である。

【図５】図４のグラフィクス／オーディオプロセサの例
示的な論理フロー図である。

【図６】図６はこの発明に従った間接テクスチャ処理の
論理的全体図を図解するブロック図である。

【図７】図７は標準（非間接）テクスチャルックアップ
の単純な基本的な例を図解する機能ブロック図である。

【図８】図８はこの発明に従った間接テクスチャルック
アップの単純な基本的な例を図解する機能ブロック図で
ある。

【図９】図９はこの発明に従った間接テクスチャ処理を
実現するための例示的な物理的構成の全体図を図解する
ブロック図である。

【図１０】図１０はテクスチャアドレス（座標／デー
タ）プロセサ動作の論理的な全体図を図解するブロック
図である。

【図１１】図１１はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１２】図１２はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１３】図１３はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１４】図１４はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１５】図１５はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１６】図１６はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１７】図１７はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１８】図１８はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図１９】図１９はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図２０】図２０はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図２１】図２１はインタリーブした直接および間接テ
クスチャ処理の結果としての例示したテクスチャリング
パイプラインにおけるピクセル直接座標およびピクセル
間接テクスチャデータの相対的な進行を図解するブロッ
ク図である。

【図２２】図２２はこの発明に従って間接テクスチャ処
理を実現するための例示的なステップを図解するフロー
図である。

【図２３】図２３はこの発明に従った標準（非間接）テ
クスチャ処理の例を図解する機能動作図である。

【図２４】図２４はこの発明に従った標準（非間接）お
よび間接テクスチャ処理の例を図解する機能動作図であ
る。

【図２５】図２５は図５に示すテクスチャ座標／バンプ
処理ユニットの詳細な例を示すブロック図である。

【図２６】図２６は図２５に示す間接テクスチャルック
アップデータ／座標処理ロジック（ｐｒｏｃ）の詳細な
例を示すブロック図である。

【図２７】図２７は図２６の処理ロジック回路（ｐｒｏ
ｃ）によって使用される例示的なテクスチャオフセット
マトリクスを示す。

【図２８】図２８は図２６の処理ロジック回路（ｐｒｏ
ｃ）によって使用される例示的なテクスチャオフセット
マトリクスを示す。

【図２９】図２９は図２６の処理回路中における動作を
制御するための制御ロジックレジスタの例示的なデータ
フィールドフォーマットを図解するブロック図である。

【図３０】図３０は実施例のＥＭＢＭプロセスを示す。

【図３１】図３１は３Ｄ（ｄＸｄＹｄＺ）内でモデリン
グした法線ベクトルの乱れを用いるＥＭＢＭの例示的な
プロセスを図解する論理的ブロック図である。

【図３２】図３２は単純化した平坦表面のＥＭＢＭであ
る。

【図３３】図３３は平坦表面のバンプマップテクスチャ
の例を示す。

【図３４】図３４は平坦表面のバンプマップの例を示
す。

【図３５】図３５は平坦表面（ｄＳｄＴ）実施例のため
のバンプマッピングの単純化した例を図解する論理的ブ
ロック図である。

【図３６】図３６は平坦表面（ｄＳｄＴ）に関してモデ
リングされた法線ベクトルの乱れを用いるＥＭＢＭの例
示的なプロセスを図解する論理的ブロック図である。

【図３７】図３７は平坦表面（ｄＳｄＴ）のアプローチ
を用いてモデリングしたＥＭＢＭのための例示的なプロ
セスを示す。

【図３８】図３８は図３６実施例を実現するために行わ
れる例示的なステップのフロー図である。

【図３９】図３９は図３６実施例を実現するための例示
的なステップのより詳細なフロー図である。

【図４０】図４０は互換性のある実施例を示す。

【図４１】図４１は別の互換性のある実施例を示す。

【符号の説明】

５０ …インタラクティブ３Ｄコンピュータグラフィク
スシステム５４ …主ユニット１１０ …主プロセサ１１２ …主メモリ１８０ …グラフィクスパイプライン２００ …キャッシュ／コマンドプロセサ３００ …変換ユニット４００ …ラスタライザ５００，６００２−６００６，６０１０−６０１４ …
テクスチャユニット６００ …テクスチャ環境ユニット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】グラフィクスシステムにおいて環境を写し
込んだバンプマッピングを行うための方法であって、表面のパラメータからテクスチャ座標を発生し、テクスチャ座標を乱すためにバンプマッピングを行い、乱されたテクスチャ座標に基づいて環境マッピングを行
い、そして環境マッピングから得られるイメージを表示
し、バンプマッピングが３次元中における表面の乱れをモデ
リングし、バンプマッピングが複数の軸についての回転
を付与する、方法。
【請求項２】バンプマッピングは間接テクスチャリング
動作として行われる、請求項１記載の方法。
【請求項３】グラフィクスシステムにおいて環境を写し
込んだバンプマッピングを行うための方法であって、表面のパラメータからテクスチャ座標を発生し、テクスチャ座標を乱すためにバンプマッピングを行い、乱されたテクスチャ座標に基づいて環境マッピングを行
い、そして環境マッピングから得られるイメージを表示
し、バンプマッピングが２次元中における表面の乱れをモデ
リングし、バンプマッピングの結果が外積座標と組み合
わされる２次元中の偏導関数を含む、方法。
【請求項４】バンプマッピングは間接テクスチャリング
動作として行われる、請求項３記載の方法。
【請求項５】メモリ中にストアされているポリゴン頂点
データおよびテクスチャデータに少なくも部分的に応答
してイメージをレンダリングしかつ表示する、かつ直接
および間接テクスチャ座標処理を行うことができる、グ
ラフィクスシステムにおいてバンプマッピングする方法
であって、 (a) オブジェクト表面に関連する頂点アトリビュートデ
ータとして頂点毎に法線，外積および接線ベクトル情報
を供給するステップ、 (b) メモリ中にテクスチャとしてストアされているバン
プマップデータを参照するために間接テクスチャ座標の
セットを使用するステップ、 (c) ステップ(b) で参照されたバンプマップデータを法
線，外積および接線の表面ベクトルデータを組み合わせ
て、バンプマップデータに少なくとも部分的に基づい
て、乱された法線ベクトルを計算するステップ、および
(d) 表面にわたって計算した乱された法線値に少なくと
も部分的に基づいて表面をライティングまたはシェーデ
ィングするステップを含む、方法。
【請求項６】グラフィクス頂点コマンド関数が、頂点毎
の法線，接線および外積のアトリビュートを特定し、ま
たはメモリ中にストアされているそのようなアトリビュ
ートに対するインデックスを特定する、請求項５記載の
方法。
【請求項７】テクスチャデータとしてストアされたバン
プマップデータは、目空間座標のｘおよびｙの形でのバ
ンプ関数の偏導関数データを含む、請求項５記載の方
法。
【請求項８】バンプ関数の偏導関数データと法線，外積
および接線の表面ベクトルデータとの組み合わせは、複
数のテクスチャシェーディングステージ（ＴＥＶ）を用
いる１つのレンダリングパスにおいて達成される、請求
項５記載の方法。
【請求項９】環境を写し込んだバンプマッピングを行う
ためのグラフィクスシステムであって、表面のパラメータからテクスチャ座標を発生するテクス
チャ座標発生器、テクスチャ座標を乱すために少なくとも１つのバンプマ
ッピングを行うバンプマッパ、乱されたテクスチャ座標に基づいて少なくとも１つの環
境マッピングを行う環境マッパ、および環境マッピング
から得られるイメージを出力する出力ポートを備え、パンプマッパが３次元中における表面の乱れをモデリン
グし、かつ表面乱れを複数の軸について回転させる回転
器を含む、グラフィクスシステム。
【請求項１０】環境を写し込んだバンプマッピングを行
うためのグラフィクスシステムであって、表面のパラメータからテクスチャ座標を発生するテクス
チャ座標発生器、テクスチャ座標を乱すために少なくとも１つのバンプマ
ッピングを行うバンプマッパ、乱されたテクスチャ座標に基づいて少なくとも１つの環
境マッピングを行う環境マッパ、および環境マッピング
に少なくとも部分的に基づいて表示のための信号を付与
する出力ポートを備え、バンプマッパが２次元中における偏導関数として表面の
乱れをモデリングし、バンプマッピングの結果が、外積
座標と組み合わされて、表面法線を乱すための値を与え
る、グラフィクスシステム。