JP2002074389A

JP2002074389A - グラフィクス処理システムおよびエンボス型バンプマッピングを行う方法

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Publication number: JP2002074389A
Application number: JP2001187524A
Authority: JP
Inventors: Eric Demers; デマーズエリック; Mark M Leather; エムレザーマーク; G Segal Mark; ジーシーガルマーク
Original assignee: Nintendo Co Ltd
Current assignee: Nintendo Co Ltd
Priority date: 2000-08-23
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2002-03-15
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: US7307640B2; US6980218B1; JP4691273B2; US20050195210A1

Abstract

(57)【要約】【構成】グラフィクスシステムは３Ｄグラフィクスパ
イプラインおよびオーディオＤＳＰを含むグラフィクス
／オーディオプロセサを備える。エンボス型効果が、２
つの別個の内積計算ユニットを含む完全にパイプライン
化したハードウェアを用いて創られ、そのユニットは、
スケーリングされたモデルビューマトリクスを法線入力
を必要としないで実行し、かつ外積および接線ベクトル
とライト方向ベクトルとの間の内積を並列的に計算す
る。結果的に得られたテクスチャ座標変位は、１つのパ
スでテクスチャ結合を与えるテクスチャマッピング演算
を行うテクスチャマッピングハードウェアへ与えられ
る。【効果】表面上での高低パターンのようなエンボス型
のイメージ効果を効率的に提供することができる。

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、より特定的には、家庭用ビデオゲームプラ
ットフォームのようなインタラクティブなグラフィクス
システムに関する。さらに特定的には、この発明は、レ
ンダリングしたオブジェクト上での拡散光テクスチャの
ためのエンボス型バンプマッピング(emboss-style bump
-mapping)効果を実現するテクスチャ座標変位の効率的
な発生に関する。

【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、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：
bump)，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態様で、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。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、Ｊ
Ｆ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、（ＳＩＧＲＡＰＨ’７８会
報）、ｖｏｌ．１２，Ｎｏ．３、ｐｐ．２８６−２９
２（１９７８年８月）；「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（１９７７年）；および
トム・マクリノルズおよびデビット・ブライスによる
「オープンＧＬでのプログラミング：先進レンダリン
グ」ＳＩＧＲＡＰＨ９７年コースの第８．３章の「テク
スチャによるバンプマッピング」を参照されたい。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(hei
ght 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(perturbation) 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(bump
y) 見せることができる。

【０００５】拡散光(diffuse-lit) でテクスチャリング
された表面を有するバンプマッピング効果の単純な形式
を実現することに向けられた大部分の従来のアプローチ
は、一般的に、各ピクセル毎に、特定のテクスチャ座標
におけるバンプマッピングテクスチャイメージの第１の
サンプルとテクスチャ座標変位における同じテクスチャ
イメージの第２のサンプルとの間の差を計算することを
伴う。さらに、テクスチャ座標変位マップを計算するこ
とは、表面接線および外積ベクトル（バイノーマル：bi
normals）の目空間(eye-space) 成分を使用する計算を
一般的に含む。特に、テクスチャイメージ上でエンボス
型の効果を有するバンプマッピングの単純な形式を実現
するためには、目空間（ビュー空間／カメラ空間:view-
space/camera-space）参照フレーム（これは表示のため
のレンダリングに先立つ後続のラスタライジング処理の
助けとなる）においてテクスチャ座標変位を計算しかつ
付与することが最も効率的である。したがって、エンボ
ス型バンプマッピングのためのテクスチャ座標変位は、
好ましくは、頂点における頂点位置および表面バイノー
マルがモデル空間(model-space) からピクセルレンダリ
ングのための目空間へ変換された後に計算されかつ発生
される。

【０００６】典型的には、家庭用ビデオゲームシステム
のような低価格グラフィクス処理システムにおいては、
頂点変換およびライティング（Ｔ＆Ｌ：transformation
andlighting）演算はグラフィクスシステムのホストＣ
ＰＵを用いてアプリケーションプログラムによって共通
的に行われる。その理由は、一義的には、ソフトウェア
によるＴ＆Ｌの実現ではホストＣＰＵにおける計算的な
仕事が大きくなるけれども、特別のハードウェアを使用
するより通常安価であるからである。しかしながら、ハ
ードウェアによるＴ＆Ｌの実現は、ゲームシステムにお
いては好ましいことである。なぜなら、そのハードウェ
アによって非常に速くレンダリングできるばかりでな
く、ゲーム戦略(strategy)および改良されたゲーム性能
のためのＡＩ計算のような他の所要のタスクを行うため
のホストＣＰＵの処理時間を大きくすることができるか
らである。さらに、ホストＣＰＵ上のアプリケーション
ソフトウェアによってＴ＆Ｌ演算を行うグラフィクスレ
ンダリング構成においては、バンプマッピングのための
テクスチャ座標計算を行うような付加的な処理タスクが
処理のオーバヘッドを非常に大きくしてしまう。

【０００７】専用のグラフィクスハードウェアによって
そのＴ＆Ｌ演算を行うグラフィクスレンダリングシステ
ムにおいては、ホストＣＰＵは、典型的には、モデル空
間の頂点アトリビュートをその専用Ｔ＆Ｌハードウェア
に与え、そのハードウェアにすべての座標空間変換やラ
イティング計算を行わせる。したがって、頂点位置およ
び表面法線／外積ベクトルの空間変換を行うＴ＆Ｌハー
ドウェアに後続するバンプマッピング目的のためのテク
スチャ座標変位をホストＣＰＵが特別に効率的に計算す
る必要はない。本質的に、バンプマッピング演算が行わ
れるときにはいつも、このことは、専用Ｔ＆Ｌハードウ
ェアを利用することから得られるレンダリング速度の改
善を効果的に制限することがない。

【０００８】この発明は、必要なテクスチャ座標変位を
計算するためにホストＣＰＵのアプリケーションソフト
ウェアを必要とせず、少なくともエンボス型バンプマッ
ピングテクスチャ効果を実現するためのテクスチャ座標
変位の効率的な発生のための技術や構成ないし配置をグ
ラフィクスレンダリングシステムに与えてこの問題を解
決する。３つの頂点毎の表面バイノーマル（すなわち、
法線，接線および外積）を特定することができる増強さ
れたＡＰＩ(applications program interface)頂点アト
リビュート関数が利用され、ホストＣＰＵのアプリケー
ションソフトウェアは、表面法線や他の従来の頂点毎の
アトリビュートを与えるのに加えて、オブジェクト空間
における頂点毎の必要な付加的な接線および外積表面ベ
クトルを計算するだけでよい。

【０００９】この発明の局面によって与えられるいくつ
かの特徴は・１つのパスにおいてテクスチャ減算を行うことができ
るテクスチャ結合ユニットの使用・テクスチャハードウェアにおいてテクスチャ結合を行
うバンプマッピングのためのテクスチャ結合の使用・モデルビューマトリクスをスケーリングしかつそのモ
デルビューマトリクスを外積へ付与することによってバ
イノーマル（接線：Tangentおよび外積：Binormal）を
スケーリングすること・外積および接線ベクトルを用いるがしかし法線(Norma
l)入力ベクトルを用いないテクスチャ変位の計算・２つの別個の内積計算ユニット（１つの内積計算ユニ
ットはモデルビューマトリクス乗算を行い、第２の内積
計算ユニットはライト方向ベクトルとともに接線および
外積の内積ならびにライト方向(light direction)ベク
トルの平方を並列に計算する）の使用を通しての増大さ
れた性能・少数の別個の演算を使用して必要な計算を行うことが
できる完全にパイプライン化したハードウェアこの発明の１つの局面によれば、グラフィクスレンダリ
ングシステムは増強された頂点変換およびライティング
（Ｔ＆Ｌ）ハードウェアを備え、それは従来のＴ＆Ｌ演
算に加えて、少なくとも簡単なエンボス型バンプマッピ
ングを行うことができる。この型のバンプマッピング
は、オブジェクトの表面ジオメトリがアニメーション化
されているときに有用である。Ｔ＆Ｌハードウェアのベ
クトルジオメトリ処理部分は、オブジェクト空間の頂点
表面バイノーマル（すなわち、接線および外積ベクト
ル）の目空間への変換処理および変換したバイノーマル
によるライト方向（ライト−頂点間）ベクトル内積に基
づくテクスチャ座標変位の計算の処理を組み込むように
増強される。

【００１０】この発明の他の局面によれば、増強された
頂点アトリビュート記述ＡＰＩ関数が、頂点位置および
光源位置と一緒に３つの頂点表面バイノーマル（法線，
外積および接線）をＴ＆Ｌベクトルジオメトリ処理ハー
ドウェアへ与える。このジオメトリ処理ハードウェア
は、次いで、表面バイノーマルを目空間へ変換し、目空
間におけるライトベクトルを計算し、そのベクトル成分
を、エンボス型バンプマッピングテクスチャ効果を生成
する際に使用するための適宜のテクスチャ座標変位を計
算するために使用する。

【００１１】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。

【００１２】

【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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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ロジックフロ
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
２１４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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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ライティング(lighting)
処理３００ｅが、この実施例では８つまでの独立した照
明(light：ライト)について、頂点毎にライティング計
算を行う。変換ユニット３００は、エンボス(embossed)
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）。

【００２９】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。

【００３０】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
チャ座標変位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。

【００３１】テクスチャユニット５００は正規（非間
接）および間接テクスチャルックアップ演算の両方を用
いてテクスチャ処理を行う。具体的なグラフィクスパイ
プライン回路および正規（直接）および間接テクスチャ
ルックアップ演算を行う手順のより詳細な説明が同じ出
願人に譲渡された同時係属中の特願２００１−４２６６
７「グラフィクスシステムにおける直接および間接テク
スチャ処理方法および装置」に開示されていて、ここで
は参照によってその内容を取り入れる。

【００３２】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）
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。

【００３３】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。エンボス型バンプマッピングテクスチャ座標発生の例図６は上で述べたシステムにおいてエンボス型バンプマ
ッピングを行うために使用される基本的な処理ステップ
の例示的なセットを示すフローチャートである。この実
施例において、図６の大部分のステップはコマンドプロ
セサ２００によって供給される頂点毎の接線および外積
ベクトルデータに基づいて変換ユニット３００によって
行われる。コマンドプロセサ２００はそのような頂点毎
の値を主プロセサ１１０および／または主メモリ１１２
から得ることができる。

【００３４】簡単にいうと、グラフィクスパイプライン
は、関連のメモリ内にテクスチャイメージとしてストア
されているポリゴンの頂点アトリビュートデータおよび
テクセルのカラーデータに少なくとも部分的に応答して
表示のためにイメージをレンダリングしかつ準備する。
グラフィクスレンダリングパイプラインは頂点変換およ
びライティング（Ｔ＆Ｌ）ハードウェアを備え、そのハ
ードウェアは従来のＴ＆Ｌ演算に加えて簡単なバンプマ
ッピング演算を行うことができる。パイプラインハード
ウェアは、たとえば、グラフィクスシステムの主ＣＰＵ
上で実行中のグラフィクスアプリケーションによって頂
点毎に供給されるオブジェクト空間（モデル空間）の表
面バイノーマルを利用してエンボス型バンプマッピング
効果を実現するためのテクスチャ座標変位を効率的に発
生する。増強された頂点アトリビュート記述コマンド関
数は、頂点位置，光源（ライト）位置およびテクスチャ
座標のような他の頂点アトリビュートに加えて、頂点毎
の複数の表面バイノーマルの通信および処理を容易にす
る。増強された頂点アトリビュート関数はオブジェクト
空間座標においてホストＣＰＵによって与えられる法
線，接線および外積表面ベクトル（Ｎ，ＴおよびＢ）を
特定し、バンプマッピングに必要な量のデータを効率的
に圧縮するように３つの表面ベクトルの各々について頂
点毎の別のメモリインデックスを使用する。Ｔ＆Ｌハー
ドウェアのベクトルジオメトリ処理部分はまた２つの別
個の内積計算ユニットを設けることによって増強され、
スケーリングされたモデルビューマトリクスを用いて接
線および外積表面ベクトルを目空間へ変換し、目空間に
おいてライト方向ベクトルを計算し、そしてその計算し
たライト方向ベクトルと変換した接線および外積ベクト
ルとの間の並列的な内積計算を行って、エンボステクス
チャ効果を創る際に使用するための適宜のテクスチャ座
標変位を効率的に発生する。

【００３５】実施例において、システム５０は、まず、
バンプマッピング演算で使用するためにテクスチャメモ
リ５０２（図４参照）中にテクスチャイメージをストア
する（ブロック８００）。コマンドプロセサ２００は、
次いで、適宜のグラフィクスＡＰＩにおいて定義されて
いる頂点アトリビュート関数を使用する変換ユニット３
００へ、オブジェクト空間ベースで接線および外積ベク
トルデータを与える（ブロック８０２）。変換ユニット
３００はその接線および外積ベクトルデータを目空間へ
変換する（ブロック８０４）。変換ユニット３００はま
た、ライト方向（ライト−頂点間）ベクトルおよび正規
化したライト方向ベクトルを計算する（ブロック８０
６）。変換ユニット３００は、次いで、テクスチャ座標
変位および頂点毎の新しいテクスチャ座標値を計算する
（ブロック８０８，８１０）。テクスチャ環境（ＴＥ
Ｖ）ユニット６００は、テクスチャメモリ５０２にスト
アされている元のテクスチャからその変位によって規定
されるオフセットテクスチャを差し引くことによってエ
ンボステクスチャを発生する（ブロック８１２）。換言
すれば、元のテクスチャが非変位座標（ｓ，ｔ）および
変位座標（ｓ＋Δｓ，ｔ＋Δｔ）を用いてルックアップ
され、テクスチャ値がピクセル毎に減算される。この結
果がグラフィクスパイプライン１８０における頂点毎の
局所的な拡散ライティングと結合され、結果的に得られ
たエンボスイメージが表示装置５６上での表示のために
レンダリングされる（ブロック８１４）。エンボスイメ
ージの結果はまた他のテクスチャと結合されてもよい。

【００３６】詳細に述べると、上で述べたバンプマッピ
ングは、少なくとも、(1) 入力テクスチャ座標に基づく
テクスチャ座標変位（Δｓ，Δｔ）（ブロック８０
８），(2) 正規化したライト方向（ブロック８０６）お
よび(3) 頂点毎の座標ベース(basic)関数（ブロック８
０２）を発生する。用いられる好ましいベース関数は直
交オブジェクト空間座標ベースである。この座標系の３
つの直交軸が表面法線ベクトル，表面「接線」ベクトル
および第２の相互に直角の表面接線の「外積」ベクトル
によって、接線（Ｔ）および外積（Ｂ）ベクトルがｓに
おけるテクスチャ勾配およびｔにおけるテクスチャ勾配
（すなわち、増分ｓまたはｔ）に対応する方向に向けら
れて規定される。２つの直交表面接線ベクトルＴおよび
Ｂはまた、「バイノーマル」と呼ばれる。ブロック８０
２はこれらの値を与える。この座標系上に投影されるオ
ブジェクト空間座標のライトベクトル（ブロック８０
６）は、次いで、バンプマッピングのためのテクスチャ
座標変位を計算するために使用される。すなわち、２つ
のバイノーマルＴおよびＢの各々上へのライト方向ベク
トルの投影は、ライトが引き起こすテクスチャ空間変位
の量を与える。基本的に、テクスチャ上のライト（すな
わち、ライト方向ベクトル）はそれの表面バイノーマル
成分および各テクスチャ勾配に対応するそれの（ｓ，
ｔ）座標成分とに分解される。ライト方向ベクトルのこ
れら（ｓ，ｔ）座標成分は、バンプマッピングにおいて
使用される（Δｓ，Δｔ）のテクスチャ座標変位（ブロ
ック８０８）である。

【００３７】効率的なレンダリングのために上で述べた
演算を適切に行うためには、各頂点における接線および
外積ベクトルが向けられたオブジェクト（これはオブジ
ェクト空間においてテクスチャｓおよびｔ軸にマッピン
グする）が好ましくは最初に目空間へ変換される。した
がって、この発明の実施例においては、コマンドプロセ
サ２００がこれら頂点毎の２つのバイノーマルを変換ユ
ニット３００へ供給する（ブロック８０４）。変換ユニ
ットは、次いで、そのバイノーマルを目空間へ変換する
（ブロック８０４）。（この実施例においては、たとえ
ば、平滑な表面で供給されるバイノーマルは一定であっ
たとしても、コマンドプロセサ２００は頂点毎にそのバ
イノーマルを変換ユニット３００へ供給する。）数学的
にいえば、次の演算が変換ユニット３００によって行わ
れる。

【００３８】

【数１】

【００３９】Ｔｖベクトルは好ましくは正規化されてオ
ブジェクト空間中のｓテクスチャ軸に整列されなければ
ならず、Ｂｖベクトルは好ましくは正規化されてオブジ
ェクト空間中におけるｔテクスチャ軸に整列されなけれ
ばならない。モデルビュー変換マトリクスは純粋に回転
的であり、それはバイノーマルのユニット長(unit leng
th) を維持する。しかしながら、もしバイノーマルのス
ケーリングが必要な場合には、モデルビュー変換マトリ
クスはスケーラによって乗算され得る。この与えられた
スケーリング値は、次いで、バイノーマルの新たなユニ
ット長となる。このことは、ソースデータやアルゴリズ
ムを変えることなしにバンプマッピング効果を視覚的に
増大させるために使用され得る。

【００４０】バイノーマルの座標系が与えられると、変
換ユニット３００によって使用されるライト回転マトリ
クス（ブロック８０６）が次のようになる。

【００４１】

【数２】

【００４２】ライト位置（目空間中における）と現在の
変換した目空間中における頂点との差を正規化すること
によってライトベクトルが計算される（ブロック８０
６）。

【００４３】

【数３】

【００４４】テクスチャ座標変位（Δｓ，Δｔ）は次い
で、頂点毎に次のようにして計算される（ブロック８０
８）。

【００４５】

【数４】

【００４６】この好ましい例のアルゴリズムは変位を計
算するために法線入力ベクトルを使用していないことに
注目されたい。外積および接線ベクトルだけが必要であ
る。他の実施例は目空間法線を余分な行として含む３×
３マトリクス乗算を特定する。

【００４７】計算した頂点毎のデルタオフセット（Δ
ｓ，Δｔ）は、次いで、頂点毎に発生される変換後の
（すなわち、目空間への変換後の）テクスチャ座標に加
算され（ブロック８１０）、新しいテクスチャ座標Ｓ１
およびＴ１を得る。

【００４８】

【数５】

【００４９】エンボスバンプマッピングテクスチャ座標
発生ハードウェアの具体例エンボス型バンプマッピングのための上で述べた計算を
効率的に実現するために、変換ユニット３００は予め結
線した(hardwired) 計算ロジック回路を含み、少なくと
も次のようなエンボスバンプマッピングに関連するベク
トルおよび座標計算を行う。

【００５０】

【数６】

【００５１】図７は、エンボス型バンプマッピングを実
現するために必要なテクスチャ座標変位（Δｓ，Δｔ）
を効率的に発生するために変換ユニット３００中に設け
られるハードウェアによって達成される機能的動作のロ
ジックフローを図解するブロック図である。主プロセサ
１１０上で動作しているグラフィクスアプリケーション
は、オブジェクト空間のバイノーマルＴおよびＢを計算
しかつコマンドプロセサ２００を介してそれらを変換ユ
ニット３００へ供給する。ＡＰＩの増強された頂点アト
リビュート記述関数が用いられ、それによって、頂点毎
の別のメモリインデックスを介して法線，接線および外
積ベクトルデータを特定することができる。コマンドプ
ロセサはこのベクトルデータを変換ユニット３００へ与
える。少なくとも３つの表面バイノーマルを許容するこ
とに加えて、増強された頂点アトリビュート関数によっ
て、プログラマは、バンプマッピングのために明示的に
特定される必要のあるデータの量を効果的に圧縮するよ
うに、３つの表面バイノーマルの各々について別の頂点
毎のメモリインデックスを使用することができる。上で
述べたように、供給された接線および外積ベクトルは、
オブジェクト空間中において、テクスチャのｓおよびｔ
軸に対して頂点毎にマッピングしなければならない。変
換ユニット３００内のベクトル内積乗算回路は、次い
で、これらのベクトルを、図７および図８に図示するよ
うに、目空間へ変換する。

【００５２】再び図７を参照して、ブロック３００ｆは
具体的なベクトル内積処理ハードウェアを概略的に示
し、このハードウェアはエンボス型バンプマッピングに
関する以外の計算を行う際にも変換ユニット３００によ
って利用される。ブロック３００ｇがエンボスバンプマ
ッピング計算により一層有用な変換ユニットハードウェ
アを概略的に示すが、このブロック３００ｇのハードウ
ェアもまた他の機能を実行する際に有用である。エンボ
ス型バンプマッピングのために、第１内積計算ユニット
３０１は接線および外積ベクトルの目空間変換を計算す
る。変換された結果はマルチプレクシング／ステージン
グバッファ３０２に一時的にストアされる。ライト−頂
点間ベクトル計算３０４は頂点位置ベクトルデータＶｅ
ｙｅおよびライト位置ベクトルデータＬｐｏｓで行わ
れ、ライト方向ベクトルデータＬを与える。第２の内積
計算ユニット３０３は次のものを並列的に計算するため
に利用される。

【００５３】・ライト方向ベクトルＬと各バイノーマル
ベクトルＴならびにＢとの間のベクトル内積・ライト方向ベクトルＬからのＬ²ベクトル積このＬ²ベクトル積は続いて、ライト方向ベクトルの逆
数値を計算するための逆平方根計算ユニット３０５に与
えられる。内積ユニット３０３からの外積および接線ベ
クトルライティング内積Ｔ・ＬおよびＢ・Ｌは、ユニッ
ト３０５からのライト方向ベクトルの計算された逆数値
と一緒に浮動小数点乗算器３０６に与えられる。浮動小
数点乗算器３０６は、次いで、テクスチャ座標変位Δｓ
およびΔｔを計算し、それらは浮動小数点加算器３０８
に与えられる。変換されたテクスチャ座標Ｓ０およびＴ
０は頂点毎に遅延ＦＩＦＯ３０７に与えられるととも
に、必要なときに浮動小数点加算器３０８に与えられ、
計算された座標変位ΔｓおよびΔｔに結合される。発生
された新しいテクスチャ座標Ｓ１およびＴ１は、次い
で、変換ユニット３００内の頂点バッファユニット（図
示せず）へ与えられ、さらに、グラフィクスパイプライ
ン１８０を介して、テクスチャルックアップのためにテ
クスチャユニット５００へ与えられる。好ましい実施例
において、用いられているテクスチャ結合ユニットは多
数のパスではなく１つのパスでテクスチャ減算を行うこ
とができる。好ましいテクスチャ結合演算はアキュムレ
ーション(accumulation)バッファを使用しないが、テク
スチャ結合をテクスチャハードウェア内で行う。

【００５４】図８は、図７のエンボスバンプマッピング
関数を実行するための変換ユニット３００内の内積計算
ユニット３０１および３０３ならびにライト方向計算ハ
ードウェアのより詳細なブロック図を示す。好ましい実
施例は少なくとも２４ビットの浮動小数点数値を処理す
ることができるディジタルロジックハードウェアを利用
する。図８に図示するように、ベクトル内積ユニット３
０１は浮動小数点加算器３１３および３１４に結合され
た浮動小数点乗算器３１０，３１１および３１２を含
む。２つの表面バイノーマルＢおよびＴは頂点キャッシ
ュＲＡＭ２２０（図５）から浮動小数点乗算器３１０，
３１１および３１２に与えられる。入力ＦＩＦＯ３１５
は、接線および外積ベクトルを目空間へ変換するための
変換マトリクスデータをマトリクスメモリ３００ｂから
受け、マトリクス要素値を浮動小数点乗算器３１０，３
１１および３１２に与える。浮動小数点加算器３０４
は、変換された目空間頂点位置データおよび入力ライト
位置／方向ベクトルデータからライト方向ベクトルＬを
決定するためのライト−頂点間ベクトル計算を行う。

【００５５】ベクトル内積ユニット３０３はライト方向
ベクトルと接線および外積目空間ベクトル成分とのベク
トル内積を計算するための浮動小数点乗算器３１７，３
１８および３１９ならびに浮動小数点加算器３２０およ
び３２１を含む。内積ユニット３０３はまた、浮動小数
点加算器３０４、および内積ユニット３０１からのライ
ト方向ベクトルおよび変換された目空間接線および外積
ベクトルデータを受信しかつステージング(staging) す
るためのマルチプレクサ３０２を含む。浮動小数点乗算
器３１７ないし３１９は浮動小数点加算器３２０および
３２１との組み合わせで用いられ、ライト方向ベクトル
平方積Ｌ²，接線ライティングベクトル内積（Ｔ・Ｌ）
および外積ライティング内積（Ｂ・Ｌ）を浮動小数点加
算器３２１の出力に与える。

【００５６】内積ユニット３０１および内積ユニット３
０３を用いて変換ユニット３００内においてパイプライ
ンデータクロックサイクル／ステージ毎に発生するエン
ボス型バンプマッピングを達成するための計算的なイベ
ントの例示的なスケジュールを図解するテーブルを以下
に示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】１番から８番まで番号が付けられた関連す
るサイクル／ステージ中において、接線および外積ベク
トルが内積ユニット３０１内へロードされ、目空間への
変換が計算される。サイクル９ないし１１中において、
目空間の頂点複合成分および負に符号化されたライト位
置成分を用いて、浮動小数点加算器３０４によって、ラ
イト方向ベクトル成分Ｌｘ，ＬｙおよびＬｚが計算され
る。サイクル１１ないし１３中において、計算された接
線ベクトル目空間成分がマルチプレクシング／ステージ
ングバッファ３０２へロードされる。サイクル１４中に
おいて、計算されたライト方向ベクトルＬと計算された
接線目空間ベクトルＴｅｙｅ＝（Ｔｘｅ，Ｔｙｅ，Ｔｚ
ｅ）が、Ｔ・Ｌ内積を計算するためにベクトル内積ユニ
ット３０３にロードされる。サイクル１５において、計
算されたライト方向ベクトルＬが、ライト方向ベクトル
平方積Ｌ²を計算するために、ベクトル内積ユニット３
０３へ再度ロードされる。最後に、外積目空間ベクトル
Ｂｅｙｅ＝（Ｂｘｅ，Ｂｙｅ，Ｂｚｅ）がサイクル１８
においてＢ・Ｌ内積を計算するためにロードされる。上
で述べたハードウェアは完全にパイプライン化されてい
て、最小数の別個の演算において所要の値を計算するこ
とができる。ＡＰＩ関数コマンドの例好ましい実施例において、増強されたグラフィクスＡＰ
Ｉ関数は変換ユニット３００内においてテクスチャ座標
発生を初期化するために使用される。現在の頂点アトリ
ビュート情報がテクスチャ座標を発生するために使用さ
れる従来のテクスチャ座標発生に加えて、好ましいグラ
フィクスＡＰＩは、他のテクスチャ座標発生関数をコー
ルしかつ使用できる増強されたテクスチャ発生関数をサ
ポートする。例示的な増強されたＡＰＩテクスチャ座標
発生関数を以下に示す。

【００５９】

【表２】

【００６０】上で例示したＡＰＩ関数は他のテクスチャ
座標発生関数に加えて、一般的なテクスチャ座標発生を
定義する。MatIdxは、デフォルトのテクスチャマトリク
スインデックスとして設定され、それによって、発生さ
れたテクスチャ座標が変換される。この実施例におい
て、エンボス型バンプマッピングを実現するために、上
述のＡＰＩ関数は、Funcとともに使用されてGX_TG_BUMP
* を設定する。ただし、「＊」は、エンボスのために選
択され得る８つまでの可能な異なるライト（光源位置）
のいずれかを示す０−７の数字である。

【００６１】以下のものは、上で述べた一般的なテクス
チャ座標発生関数の例示的なＣ／Ｃ＋＋言語による例を
示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】「func」でGX_TG_BUMP0-7 を設定すると、
システム５０は、頂点毎の特定されたバイノーマルおよ
びライト方向情報に基づいて入力テクスチャ座標を乱す
ことによって、エンボス型バンプマッピングを実行す
る。元のテクスチャ座標およびオフセットテクスチャ座
標は、メモリ１１２にストアされている高さフィールド
(height-field)バンプマップテクスチャからテクセルを
ルックアップするために使用される。ＴＥＶユニット６
００は、バンプ高さを見つけるために、これらの値をハ
ードウェア中で１つのパスで減算するために使用され、
その値は、エンボス型バンプマッピングを提供するため
に、ピクセルの最終カラーに加算される。GX_BUMP0 は
バンプマップ計算においてライト０が用いられることを
示し、GX_BUMP1 はライト１が用いられることを示し、
以下同様である。

【００６４】バンプマップのためのdst_coord は順番に
番号が付与され、すなわち、ベーステクスチャ座標＝ｎ
であり、バンプオフセットテクスチャ座標＝ｎ＋１であ
る。バンプマップテクスチャ座標は座標が変換（GX_TG_
MTX2×4 およびGX_TG_MTX3×4）から発生された後でか
つ座標がライティングチャネル（GX_TG_SRTG）から発生
される前に発生されなければならない。例を以下に示
す。

【００６５】

【表４】

【００６６】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。

【００６７】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。

【００６８】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。

【００６９】図９はホストプラットフォーム１２０１，
エミュレータコンポーネント１３０３および記憶媒体６
２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１２
０１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。

【００７０】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。

【００７１】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。エミュレータ内における特定のグラフィクスサポー
トハードウェアが図７および図８で示すエンボス型バン
プマッピング機能（関数）を含まない場合には、エミュ
レータの設計者は、・エンボス型バンプマッピングコマンドを、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Ａ
ＰＩ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、バンプマッピング関数（機能）をソフトウェ
ア的に実現するか、・エンボス効果を含まないレンダリングイメージを与え
るように、バンプマッピングコマンドを「無視」するのどれかの選択肢を有する。

【００７２】図６のフローチャートは、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）で
は、図６の計算やステップをソフトウェアで実現し、類
似のまたは同一のイメージ結果を与えるようにしてもよ
い。

【００７３】図１０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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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
示的なロジックフロー図である。

【図６】図６はエンボス型バンプマッピングを実現する
ための例示的なステップを図解するフローチャートであ
る。

【図７】図７はエンボス型バンプマッピングを実現する
ために変換ユニットに設けられるベクトル処理およびバ
ンプマッピングハードウェアの例示的なロジックフロー
図である。

【図８】図８はエンボス型バンプマッピングを実現する
ために変換ユニットに設けられた内積計算ユニットおよ
びライト方向計算ハードウェアの詳細な例を示すブロッ
ク図である。

【図９】図９は互換性のある実施例を示す。

【図１０】図１０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３０１ …第１内積計算ユニット３０３ …第２内積計算ユニット５００ …テクスチャユニット５０２ …テクスチャメモリ６００ …テクスチャ環境（ＴＥＶ）ユニット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者マークジーシーガルアメリカ合衆国カリフォルニア州サンタクルズ 35番通り 510 Ｆターム(参考） 5B050 AA08 BA08 BA09 BA18 CA03 EA24 EA27 EA28 FA02 5B057 AA20 CA13 CA17 CB13 CB17 CC04 CH05 CH11 DA16 DB03 DC02 5B080 AA13 BA05 CA04 DA08 GA22

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エンボス型バンプマッピングを行う方法で
あって、ポリゴンの複数の頂点の各々の接線および外積ベクトル
データを記述する頂点アトリビュート記述子を与えるス
テップ、ライト方向ベクトルを計算するステップ、前記ライト方向ベクトルと前記接線および外積ベクトル
データとに応答して前記頂点の各々のテクスチャ座標変
位を計算するステップ、前記計算したテクスチャ座標変位に応答してテクスチャ
座標値を発生するステップ、およびエンボス効果を与え
るために前記テクスチャ座標値に基づいて前記ポリゴン
をテクスチャマッピングするステップを含み、テクスチャ座標変位計算ステップが前記テクスチャ座標
変位を計算するために法線ベクトルデータを使用しな
い、方法。
【請求項２】前記頂点毎のデータは少なくとも、法線，
接線，および外積ベクトルを含む、請求項１記載の方
法。
【請求項３】さらに、接線および外積ベクトルを目空間
へ変換する、請求項１記載の方法。
【請求項４】テクスチャ座標変位計算ステップは、計算
したライト方向ベクトルと接線および外積ベクトルとの
間でベクトル内積計算を行うステップを含む、請求項１
記載の方法。
【請求項５】ライト方向ベクトル計算ステップは少なく
とも正規化したライト−頂点間ベクトルを計算するステ
ップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】エンボス型バンプマッピングを行う方法で
あって、エンボス型バンプマッピングテクスチャ変位を発生する
ことを特定する一般化したテクスチャ座標発生関数をデ
コードするステップ、デコードステップに応答してバイノーマル(binormals)
およびライト方向情報に基づいて入力テクスチャ座標を
乱すステップ、高さフィールドバンプマップにおいてテクセルをルック
アップするために入力テクスチャ座標と乱されたテクス
チャ座標とを使用するステップ、テクセル値に基づいてバンプ高さ情報を計算するステッ
プ、およびエンボス型バンプマッピングを与えるために
バンプ高さ情報をピクセルカラー情報に結合するステッ
プを含み、結合ステップがテクスチャ処理ハードウェア中において
行われる、方法。
【請求項７】乱すステップはハードウェア中において行
われる、請求項６記載の方法。
【請求項８】乱すステップは、接線ベクトルおよび外積
ベクトルならびにライト方向ベクトルと各ベクトルとの
内積に基づいてテクスチャ座標変位値を計算するステッ
プを含む、請求項６記載の方法。
【請求項９】計算ステップは、入力テクスチャ座標を用
いて獲得したテクセルデータから乱されたテクスチャ座
標を用いて獲得したテクセルデータを減算するステップ
を含む、請求項６記載の方法。
【請求項１０】デコードステップは、接線ベクトルおよ
び外積ベクトルを特定する一般化した頂点アトリビュー
ト記述関数をデコードするステップを含む、請求項６記
載の方法。
【請求項１１】接線および外積ベクトルは別のメモリイ
ンデックスを参照することによって特定される、請求項
１０記載の方法。
【請求項１２】プロセサ、および変換およびライティン
グ回路を有する別のグラフィクス処理パイプラインを含
むグラフィクスシステムにおいて、パイプラインが接線および外積から計算したテクスチャ
座標変位に応答してテクセルに基づいてエンボス型バン
プマッピングを行い、グラフィクスパイプラインの頂点変換およびライティン
グ回路中にテクスチャ座標変位計算回路を設けたことを
特徴とする、システム。
【請求項１３】プロセサ、および別のグラフィクス処理
パイプラインを含むグラフィクスシステムにおいて、パイプラインが接線および外積から計算したテクスチャ
座標変位に応答してテクセルに基づいてエンボス型バン
プマッピングを行い、テクスチャ座標変位計算をパイプライン内で行うように
したことを特徴とする、システム。
【請求項１４】頂点変換およびライティング処理ハード
ウェアと、少なくとも接線および外積のオブジェクト空
間表面ベクトルを特定するための増強されたＡＰＩ頂点
アトリビュート記述コマンド関数とを有し、ジオメトリ
処理およびライティングハードウェアがオブジェクト空
間の接線および外積ベクトルを目空間へ変換し、ライト
位置および頂点位置に基づいて目空間のライト方向ベク
トルを計算し、そしてエンボステクスチャ効果を創る際
に使用するためのテクスチャ座標変位を発生するために
計算したライト方向ベクトルと変換した接線および外積
表面ベクトルとの間のベクトル内積計算を行うグラフィ
クス処理システムにおいて、接線および外積ベクトルは、モデルビューマトリクスを
スケーリングしかつ接線および外積ベクトルへそのスケ
ーリングしたモデルビューマトリクスを適用することに
よってスケーリングされることを特徴とする、グラフィ
クス処理システム。
【請求項１５】関連のメモリ中にストアされているポリ
ゴン頂点アトリビュートデータおよびテクスチャカラー
データに少なくと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グラフィクス処理システムにおい
て、ハードウェアにおいて実現された頂点変換およびライテ
ィング処理部分が、ベクトル内積を計算するために少なくとも２つの別個の
内積計算回路を含むベクトル処理ユニット、およびエン
ボステクスチャ効果を創る際に使用するために少なくと
も正規化したライト−頂点間ベクトルおよびテクスチャ
変位値のセットを計算するためのバンプマッピングユニ
ットを備えることを特徴とする、グラフィクス処理シス
テム。
【請求項１６】関連のメモリ中にストアされているポリ
ゴン頂点アトリビュートデータおよびテクスチャカラー
データに少なくと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グラフィクス処理システムにおい
て、頂点変換およびライティング処理ハードウェアが、複数のドット内積計算ユニットを含むベクトル処理回
路、および入力値の交互の平方根を計算するための逆平
方根計算回路と、少なくとも１つの浮動小数点乗算器
と、１つの浮動小数点加算器とを含むバンプマッピング
ユニットを備えることを特徴とする、グラフィクス処理
システム。
【請求項１７】バンプマッピングユニットはさらに入力
テクスチャ座標値をストアするためのＦＩＦＯ入力バッ
ファを含む、請求項１６記載のグラフィクス処理システ
ム。
【請求項１８】バンプマッピングユニットは、さらにラ
イト−頂点間ベクトルを計算するための浮動小数点加算
器を含む、請求項１６記載のグラフィクス処理システ
ム。
【請求項１９】内積計算ユニットは少なくとも１つの浮
動小数点乗算器と１つの浮動小数点加算器とを含む、請
求項１６記載のグラフィクス処理システム。
【請求項２０】関連のメモリにストアされているポリゴ
ン頂点アトリビュートデータおよびテクスチャカラーデ
ータに少なくと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グラフィクス処理システムであっ
て、少なくともエンボス型バンプマッピングテクスチャ
効果を実現するためのテクスチャ座標変位値を発生する
ための頂点変換およびライティング処理ハードウェアを
含み、頂点変換およびライティング処理ハードウェアはベクト
ルデータを目空間へ変換するための第１のベクトル内積
計算ユニット、ライティング方向のベクトル内積を計算するための第２
のベクトル内積計算ユニット、入力値の交互の平方根を計算するための逆平方根計算ユ
ニット、少なくとも１つの浮動小数点乗算器ユニット、および少
なくとも１つの浮動小数点加算器ユニットを備え、ＡＰＩバンプマッピング関数命令に応答して頂点変換お
よびライティング処理ハードウェアが頂点毎のベクトル
データを目空間へ変換し、ライティング方向のベクトル
内積に基づいてテクスチャ座標変位値を計算し、そして
エンボス型バンプマッピングテクスチャ効果を生成する
際に使用するために変位値をテクスチャ座標に加算す
る、グラフィクス処理システム。
【請求項２１】頂点毎に少なくとも法線，接線および外
積ベクトルを特定しもしくはメモリ中にストアされてい
るこれらのベクトルの少なくとも各々へのインデックス
を特定するグラフィクスＡＰＩ頂点アトリビュート関数
をさらに含む、請求項２０記載のグラフィクス処理シス
テム。
【請求項２２】ＡＰＩバンプマッピング関数はエンボス
効果を生成するための少なくとも８つの異なるテクスチ
ャのいずれかを特定するように定義されている、請求項
２０記載のグラフィクス処理システム。
【請求項２３】法線，接線および外積ベクトルはそれぞ
れ３２ビットのベクトル要素を含む、請求項２０記載の
グラフィクス処理システム。
【請求項２４】関連のメモリにストアされているポリゴ
ンの頂点アトリビュートデータおよびテクスチャカラー
データに少なくとも部分的に応答してイメージをレンダ
リングしかつ表示し、少なくとも座標空間変換およびベ
クトル内積を計算するためのハードウェアを含むジオメ
トリ変換ユニットを備えるグラフィクス処理システムに
おいて、エンボス型バンプマッピングテクスチャ効果を
実現する方法であって、メモリ中に、イメージをマッピングするための２つの直
交軸を表す少なくとも２つの座標値によってパラメータ
化されたカラー値を含むテクスチャデータイメージをス
トアするステップ、およびライト位置情報，テクスチャ
座標情報，頂点位置情報およびポリゴンの頂点毎のオブ
ジェクト空間の法線，外積および接線ベクトルデータを
ジオメトリ変換ユニットに供給するステップを含み、その頂点毎の前記外積および接線ベクトルデータはそれ
ぞれオブジェクト空間座標系においてバンプマップイメ
ージの各直交軸へマッピングし、さらにオブジェクト空
間の法線，外積および接線ベクトルデータを目空間座標
系へ変換するステップ、ライト位置および頂点位置情報からライト方向ベクトル
を計算するステップ、ライト方向ベクトルと外積および接線の目空間ベクトル
成分の各々との間のベクトル内積に基づいてテクスチャ
座標変位を計算するステップ、変位されたテクスチャ座標のセットを得るためにテクス
チャ座標変位を目空間テクスチャ座標へ加算するステッ
プ、ストアされたテクスチャデータイメージからテクスチャ
カラーデータを抽出するために変位されたテクスチャ座
標のセットを使用するステップ、および１つのパスでテ
クスチャ減算を行うステップを含む、方法。
【請求項２５】エンボス型バンプマッピングを行う方法
であって、ポリゴンの複数の頂点の各々の接線および外積ベクトル
の記述を与えるステップ、ライト方向ベクトルを与えるステップ、前記ライト方向ベクトルと前記接線および外積ベクトル
とに応答して前記頂点の各々のテクスチャ座標変位を計
算するステップ、前記計算したテクスチャ座標変位に応答してテクスチャ
座標を発生するステップ、および１つのパスでテクスチ
ャ減算を行うテクスチャ結合演算を与えるステップを含
んで、前記テクスチャ座標に基づいて前記ポリゴンをテ
クスチャマッピングするステップを含む、方法。
【請求項２６】前記テクスチャ結合ステップはテクスチ
ャハードウェアにおいて行われる、請求項２５記載の方
法。
【請求項２７】さらに、モデルビューマトリクスをスケ
ーリングしかつそのスケーリングしたモデルビューマト
リクスをベクトルデータに付与することによって接線お
よび外積ベクトルデータをスケーリングするステップを
含む、請求項２５記載の方法。
【請求項２８】テクスチャ座標変位計算ステップは法線
ベクトルを使用しない、請求項２５記載の方法。
【請求項２９】テクスチャ座標変位計算ステップは、ライト方向ベクトルと接線ベクトルとの間の第１のベク
トル内積、ライト方向ベクトルと外積ベクトルとの間の第２のベク
トル内積、およびライト方向ベクトルの平方を並列的に
計算する、請求項２５記載の方法。
【請求項３０】テクスチャ座標変位計算ステップは２つ
の別個の内積計算ユニットを用いて行われ、第１の内積
計算ユニットは接線および外積ベクトルの目空間変換を
計算し、第２の内積計算ユニットはライト方向ベクトル
と接線および外積ベクトルの各々との間の少なくともベ
クトル内積を計算する、請求項２５記載の方法。
【請求項３１】ロジックアレイ，およびそのロジックア
レイ中に設けられ、ポリゴンの複数の頂点の各々の接線
および外積ベクトルとライト方向ベクトルとに基づいて
エンボス型バンプマッピングを行うパイプライン構成を
含むグラフィクスチップにおいて、前記パイプライン構成が、内積計算ユニットおよびスケ
ーリングファクタを受けるようにされた関連するロジッ
ク回路を含み、その内積計算ユニットおよび関連するロ
ジック回路はスケーリングファクタに応答してモデルビ
ューマトリクスをスケーリングしかつそのスケーリング
したモデルビューマトリクスを接線および外積ベクトル
に付与して前記頂点の各々のテクスチャ座標変位を与
え、さらに前記テクスチャ座標変位に応答してエンボス
効果を発生するテクスチャマッピングおよび結合回路を
含む、グラフィクスチップ。
【請求項３２】前記テクスチャマッピングおよび結合回
路は１つのパスでテクスチャ減算を行う、請求項３１記
載のグラフィクスチップ。
【請求項３３】内積計算ユニットは変位を計算するため
に法線入力ベクトルを使用しない、請求項３１記載のグ
ラフィクスチップ。
【請求項３４】さらに、外積および接線ベクトルとライ
ト方向ベクトルとの間の内積を並列的に計算する別の内
積計算ユニットを含む、請求項３１記載のグラフィクス
チップ。