JP2002529867A - ３次元イメージングシステムで用いるためのテクスチャリングシステム - Google Patents
３次元イメージングシステムで用いるためのテクスチャリングシステムInfo
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- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)
- Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
開示されている３次元イメージングシステムで使用するためのテクスチャリングシステムは、画像をテクスチャする際に用いるミップマップデータを記憶するためのメモリ（２２）を備えている。コントローラー（２４）は、メモリから必要なデータを検索し、このデータをキャッシュ（３０）に記憶する。下位レベルのミップマップ生成器（３６）は、一連の階層内の、部分がキャッシュ内に保持されているミップマップの次に下位のミップマップの部分を生成する。トリリニア補間器（３４）は、１つの出力テクセルを、２つのミップマップレベルからの入力テクセルから補間する。テクスチャデータは圧縮されたコードで表される。下位レベルのミップマップ生成器（３６）は、圧縮されたコード値で補間する。
Description
【０００１】 （発明の属する技術分野） 本発明は、コンピュータディスプレイで使われるような３次元（３Ｄ）イメー
ジングシステムで使用するためのテクスチャリングシステムに関する。そのよう
なテクスチャリングシステムは、例えば、コンピュータゲームのディスプレイに
用いられる。
ジングシステムで使用するためのテクスチャリングシステムに関する。そのよう
なテクスチャリングシステムは、例えば、コンピュータゲームのディスプレイに
用いられる。
【０００２】 （従来技術） 以下の従来技術に関する参考文献及び資料は、本技術の背景に関する更なる情
報を提供するものである。その中の幾つかは、適宜、以下の明細書中に下記参考
文献番号で引用されている。
報を提供するものである。その中の幾つかは、適宜、以下の明細書中に下記参考
文献番号で引用されている。
【０００３】 （１）Ｅ．Ｃａｔｍｕｌｌによる「曲面コンピュータディスプレイ用のサブデ
ィビジョンアルゴリズム」ＰｈＤ学位論文、ユタ州ソルトレーク大学、コンピュ
ータ科学部、レポートＵＴＥＣ−Ｃｓｃ−７４−１３３、１９７４年１２月。
ィビジョンアルゴリズム」ＰｈＤ学位論文、ユタ州ソルトレーク大学、コンピュ
ータ科学部、レポートＵＴＥＣ−Ｃｓｃ−７４−１３３、１９７４年１２月。
【０００４】 （２）Ｊ．Ｆ．Ｂｌｉｎｎ及びＭ．Ｅ．Ｎｅｗｅｌｌによる「コンピュータ生
成イメージにおけるテクスチャ及び反射」ＣＡＣＭ、１９（１０）１９７６年１
０月、５４２−５４７。
成イメージにおけるテクスチャ及び反射」ＣＡＣＭ、１９（１０）１９７６年１
０月、５４２−５４７。
【０００５】 （３）Ｇ．Ｗｏｌｂｅｒｇによる「デジタルイメージワーピング」ＩＥＥＥコ
ンピュータソサエティ出版、カリフォルニア州ロスアラミトス、１９９０年。
ンピュータソサエティ出版、カリフォルニア州ロスアラミトス、１９９０年。
【０００６】 （４）Ｌ．Ｗｉｌｌｉａｍｓによる「ピラミッド状パラメトリック」ＳｉＧＧ
ＲＡＰＨ ８３、１−１１ページ。
ＲＡＰＨ ８３、１−１１ページ。
【０００７】 （５）ビデオロジックの「アポカリプス３Ｄｘデータ」英国キングスラングレ
イ、ビデオロジックから入手可能。
イ、ビデオロジックから入手可能。
【０００８】 （６）マイクロソフト社の「テクスチャ及びレンダリングエンジン圧縮（ＴＲ
ＥＣ）」マイクロソフト技術概要、インターネットアドレス ｗｗｗ．ｍｉｃｒ
ｏｓｏｆｔ．ｃｏｍ／ｈｗｄｅｖ／ｄｅｖｄｅｓ／ｗｈｎｔｒｅｃ．ｈｔｍ。
ＥＣ）」マイクロソフト技術概要、インターネットアドレス ｗｗｗ．ｍｉｃｒ
ｏｓｏｆｔ．ｃｏｍ／ｈｗｄｅｖ／ｄｅｖｄｅｓ／ｗｈｎｔｒｅｃ．ｈｔｍ。
【０００９】 （７）Ａ．Ｃ．Ｂｅｅｒｓ、Ｍ．Ａｇｒａｗａｌａ、Ｎ．Ｃｈａｄｄｈａによ
る「圧縮されたテクスチャからのレンダリング」１９９６年、コンピュータグラ
フィクス年次総会、３７３ページ。
る「圧縮されたテクスチャからのレンダリング」１９９６年、コンピュータグラ
フィクス年次総会、３７３ページ。
【００１０】 （８）Ｚ．Ｓ．Ｈａｋｕｒａ、Ａ．Ｇｕｐｔａによる「テクスチャマッピング
のためのキャシュアーキテクチャの設計及び分析」コンピュータアーキテクチャ
ニュース第２５巻第２号、１０８−１２０ページ、１９９７年５月。
のためのキャシュアーキテクチャの設計及び分析」コンピュータアーキテクチャ
ニュース第２５巻第２号、１０８−１２０ページ、１９９７年５月。
【００１１】 （９）米国特許ＵＳ−Ａ−５，６１２，７４７「リアルタイムビデオコーダに
おけるベクトル量子化キャッシングのための方法及び装置」。
おけるベクトル量子化キャッシングのための方法及び装置」。
【００１２】 （１０）英国特許出願ＧＢ−Ａ−２，２９７，８８６「３Ｄイメージのテクス
チャリング及びシェーディング」出願人：ビデオロジック社。
チャリング及びシェーディング」出願人：ビデオロジック社。
【００１３】 （１１）Ｒ．Ｍ．Ｇｒａｙによる「ベクトル量子化」ＩＥＥＥ会報、１９８０
年１月、４−２０ページ。
年１月、４−２０ページ。
【００１４】 （１２）Ｊ．Ｋｏｅｇｅｌ Ｂｕｆｏｒｄによる「マルチメディアシステム」
アディソンウーズレイ出版社、１９９４年。
アディソンウーズレイ出版社、１９９４年。
【００１５】 （１３）Ｆ．Ｆｏｌｅｙ及びＡ．ｖａｎＤａｍによる「コンピュータグラフィ
クスの基本及び実践」アディソンウーズレイ出版社、１９９０年。
クスの基本及び実践」アディソンウーズレイ出版社、１９９０年。
【００１６】 （１４）マイクロソフト社「ダイレクトＸ ６．０ ＳＤＫドキュメンテーシ
ョン」米国レッドモンド、マイクロソフト通り１、マイクロソフト社、インター
ネットアドレス： ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｃｏｍ／ｄｉｒｅｃｔｘ。
ョン」米国レッドモンド、マイクロソフト通り１、マイクロソフト社、インター
ネットアドレス： ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ．ｃｏｍ／ｄｉｒｅｃｔｘ。
【００１７】 （発明の背景） コンピュータベースの画像は、一般的に、画素即ちピクセルの列で形成されて
いる。表示される各表面は、一般的には三角形であるポリゴン内のピクセルによ
り表される。表面には「テクスチャマッピング」として知られるオペレーション
により、カラー、テクスチャ、及び／又はシェーディングが与えられる。テクス
チャはピクセルの列として記憶され、それを便宜上テクセル（テクスチャピクセ
ル）と呼ぶ。従って「テクスチャマッピング」は、２Ｄ（二次元）配列のテクセ
ルを３Ｄ（３次元）シーン内の表面を表す別の２Ｄ配列ピクセル上にマッピング
することを含む。この技術は、Ｃａｔｍｕｌｌ（参考文献１）により開発され、
Ｂｌｉｎｎ及びＮｅｗｅｌｌ（参考文献２）により改良された。透視テクスチャ
マッピングには、その透視が最終画像に正しく現れるように、テクスチャマップ
を回転する段階と変換する段階とが含まれている。テクスチャマッピングは、オ
ブジェクトの表面に写実的な仕上げを付与することにより、シーンのリアリズム
を高める。例えば、マーブルテクスチャを、像の表面へマッピングすると、像は
マーブルで作られたような外観が与えられる。大きなシーンでは、シーン内に存
在している全ての異なるテクスチャを表示するために、多数の異なるテクスチャ
ビットマップが必要となる。
いる。表示される各表面は、一般的には三角形であるポリゴン内のピクセルによ
り表される。表面には「テクスチャマッピング」として知られるオペレーション
により、カラー、テクスチャ、及び／又はシェーディングが与えられる。テクス
チャはピクセルの列として記憶され、それを便宜上テクセル（テクスチャピクセ
ル）と呼ぶ。従って「テクスチャマッピング」は、２Ｄ（二次元）配列のテクセ
ルを３Ｄ（３次元）シーン内の表面を表す別の２Ｄ配列ピクセル上にマッピング
することを含む。この技術は、Ｃａｔｍｕｌｌ（参考文献１）により開発され、
Ｂｌｉｎｎ及びＮｅｗｅｌｌ（参考文献２）により改良された。透視テクスチャ
マッピングには、その透視が最終画像に正しく現れるように、テクスチャマップ
を回転する段階と変換する段階とが含まれている。テクスチャマッピングは、オ
ブジェクトの表面に写実的な仕上げを付与することにより、シーンのリアリズム
を高める。例えば、マーブルテクスチャを、像の表面へマッピングすると、像は
マーブルで作られたような外観が与えられる。大きなシーンでは、シーン内に存
在している全ての異なるテクスチャを表示するために、多数の異なるテクスチャ
ビットマップが必要となる。
【００１８】 上記のように、通常３Ｄシーンは、多数のポリゴン又は三角形で表示される。
ポリゴンをテクスチャで満たすために、その表面上の各ピクセルを用いてテクス
チャマップ内のテクセルの座標が計算される。テクスチャマップ内の計算された
テクセルに最も近いテクセルを用いて、最終的に表示されるピクセルがシェード
される。これは、ポイントサンプリングと呼ばれる。替りに、バイリニアフィル
タリング又はバイリニア補間を用いてテクスチャされた画像の質を高めることも
できる。バイリニアフィルタリングでは、そこから２Ｄピクセルが３Ｄ面上にマ
ップされることになるテクスチャマップ内のポイントが、サブピクセル精度に対
して計算される。次に、ピクセルカラーを更に正確に表示するため、テクスチャ
マップ内でこの計算された位置に最も近い４個のピクセルをブレンドするのに、
バイリニアフィルタリング又は補間が用いられる。これは、添付の図１に示され
ており、テクセルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄはブレンドされて、二次元画像平面上のポイン
トＸにおけるピクセルのテクセル値が与えられる。このバイリニア、即ち２軸の
フィルタリング（又は補間）のオペレーションは、参考文献３でも述べられてい
る。
ポリゴンをテクスチャで満たすために、その表面上の各ピクセルを用いてテクス
チャマップ内のテクセルの座標が計算される。テクスチャマップ内の計算された
テクセルに最も近いテクセルを用いて、最終的に表示されるピクセルがシェード
される。これは、ポイントサンプリングと呼ばれる。替りに、バイリニアフィル
タリング又はバイリニア補間を用いてテクスチャされた画像の質を高めることも
できる。バイリニアフィルタリングでは、そこから２Ｄピクセルが３Ｄ面上にマ
ップされることになるテクスチャマップ内のポイントが、サブピクセル精度に対
して計算される。次に、ピクセルカラーを更に正確に表示するため、テクスチャ
マップ内でこの計算された位置に最も近い４個のピクセルをブレンドするのに、
バイリニアフィルタリング又は補間が用いられる。これは、添付の図１に示され
ており、テクセルＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄはブレンドされて、二次元画像平面上のポイン
トＸにおけるピクセルのテクセル値が与えられる。このバイリニア、即ち２軸の
フィルタリング（又は補間）のオペレーションは、参考文献３でも述べられてい
る。
【００１９】 トリリニア（３軸）フィルタリングは、最も近い４個のピクセルを、２つの異
なるミップマップレベル（参考文献４）で同様に処理する。このことは、本出願
の図２に示されている。ミップマップは、解像が連続的に半減されるようにフィ
ルタを掛けることにより前処理された、オリジナルテクスチャマップのコピーで
ある。本明細書では、ＭＩＰはＭＵＬＴＵＭ ＩＮ ＰＡＲＶＯ（ｍｕｃｈ ｉ
ｎ ａ ｓｍａｌｌ ｐｌａｃｅ）の略である。これは、最終画像のサイズが１
ピクセルになるまで繰り返され（これは、テクスチャが四角形でそのサイズが２
の累乗であることを前提としている）るので、ミップマップが階層的に続くこと
になる。図３は、１２８×１２８の解像におけるブリックテクスチャの例を、こ
れに関わる下位のミップマップレベルと共に示したものである。ミップマップを
、ピラミッドとして考えることもできる。
なるミップマップレベル（参考文献４）で同様に処理する。このことは、本出願
の図２に示されている。ミップマップは、解像が連続的に半減されるようにフィ
ルタを掛けることにより前処理された、オリジナルテクスチャマップのコピーで
ある。本明細書では、ＭＩＰはＭＵＬＴＵＭ ＩＮ ＰＡＲＶＯ（ｍｕｃｈ ｉ
ｎ ａ ｓｍａｌｌ ｐｌａｃｅ）の略である。これは、最終画像のサイズが１
ピクセルになるまで繰り返され（これは、テクスチャが四角形でそのサイズが２
の累乗であることを前提としている）るので、ミップマップが階層的に続くこと
になる。図３は、１２８×１２８の解像におけるブリックテクスチャの例を、こ
れに関わる下位のミップマップレベルと共に示したものである。ミップマップを
、ピラミッドとして考えることもできる。
【００２０】 テクスチャフィルタリングには、テクスチャをサンプリングする際に、エイリ
アシングの発生を減じる効果がある。エイリアシングに関する更なる情報に関し
ては、参考文献３を参照されたい。
アシングの発生を減じる効果がある。エイリアシングに関する更なる情報に関し
ては、参考文献３を参照されたい。
【００２１】 ３Ｄ画像の生成では、計算負荷が増大する。シーンがより写実的になり、画像
がリアルタイムに応答することが求められるほど、ゲーム及び計算機支援設計（
ＣＡＤ）アプリケーションの動画化された３Ｄ画像は、処理能力に関して益々費
用が嵩むものになっている。シーン内のポリゴン構造の幾何学形状を決定するた
めには、多数の浮動小数点計算が必要であり、そのポリゴンを満たしてシェード
するためには、多数の算術演算が必要である。これらの演算をソフトウェアの何
倍も効果的に、実行できる専用ハードウェアが、入手可能（参考文献５）である
。記憶されているデータベースへのアクセスも、性能に対する制限要因である。
専用ハードウェア内のローカルメモリは、あらゆるメモリアクセスのボトルネッ
クの影響を減じることができる。テクスチャマッピングは、特に、ディスプレイ
上にマップされる全ピクセルのために多くのテクスチャピクセルが読み取られる
フィルタリング（即ち、補間）演算の実行時には、メモリ負荷が増大する。
がリアルタイムに応答することが求められるほど、ゲーム及び計算機支援設計（
ＣＡＤ）アプリケーションの動画化された３Ｄ画像は、処理能力に関して益々費
用が嵩むものになっている。シーン内のポリゴン構造の幾何学形状を決定するた
めには、多数の浮動小数点計算が必要であり、そのポリゴンを満たしてシェード
するためには、多数の算術演算が必要である。これらの演算をソフトウェアの何
倍も効果的に、実行できる専用ハードウェアが、入手可能（参考文献５）である
。記憶されているデータベースへのアクセスも、性能に対する制限要因である。
専用ハードウェア内のローカルメモリは、あらゆるメモリアクセスのボトルネッ
クの影響を減じることができる。テクスチャマッピングは、特に、ディスプレイ
上にマップされる全ピクセルのために多くのテクスチャピクセルが読み取られる
フィルタリング（即ち、補間）演算の実行時には、メモリ負荷が増大する。
【００２２】 従って、２Ｄテクスチャマップデータのサイズは、より小さなメモリスペース
内に配置できるように、テクスチャ圧縮によって小さくされる。必要なメモリが
小さくなれば、システムの低コスト化につながる。オリジナルのテクスチャマッ
プは、圧縮されたデータを解凍することにより取り出すことができる。３Ｄシー
ンが写実的になるほど、テクスチャマップは大きくなり、数も増すので、テクス
チャの圧縮を利用することが重要になる。マイクロソフト社からのテクスチャ及
びレンダリングエンジン圧縮（ＴＲＥＣ、参考文献６）を含め幾つかの方式が既
に開発されている。圧縮されたテクスチャから画像をレンダリングする技術につ
いて最初に論じたのはＢｅｅｒｓ（参考文献７）である。
内に配置できるように、テクスチャ圧縮によって小さくされる。必要なメモリが
小さくなれば、システムの低コスト化につながる。オリジナルのテクスチャマッ
プは、圧縮されたデータを解凍することにより取り出すことができる。３Ｄシー
ンが写実的になるほど、テクスチャマップは大きくなり、数も増すので、テクス
チャの圧縮を利用することが重要になる。マイクロソフト社からのテクスチャ及
びレンダリングエンジン圧縮（ＴＲＥＣ、参考文献６）を含め幾つかの方式が既
に開発されている。圧縮されたテクスチャから画像をレンダリングする技術につ
いて最初に論じたのはＢｅｅｒｓ（参考文献７）である。
【００２３】 この時点で、システム設計者が利用できる様々なタイプのメモリを考えて、画
定するのは都合がよい。先の「ローカルメモリ」という用語は、メモリ制御半導
体デバイス又は回路の近くに配置されている固体半導体メモリを指している。又
「内部メモリ」という用語は、言及されている特定の半導体デバイス内に配置さ
れているメモリのことである。更に「外部メモリ」は、半導体デバイスの外部の
あらゆるメモリを指す。ローカルメモリはＤＲＡＭベースであってもよい。ＤＲ
ＡＭはＤｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの頭文字を
とったものであり、固体半導体である。同期型ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）は、デー
タアクセスが、クロック信号と同期して動作するようにすることができる。ＳＤ
ＲＡＭは、そのパイプライン化アーキテクチャの故にＤＲＡＭよりも高いアクセ
スバンド幅機能を有するが、コスト高である。ローカルメモリ及び内部メモリは
ＤＲＡＭ又はＳＤＲＡＭベースであってもよい。外部メモリは、半導体でも、ハ
ードディスクのような大容量記憶装置アレイであってもよい。半導体メモリは非
常にコスト高であり、コンピュータシステム全体のコストの内の大きな割合を占
める。
定するのは都合がよい。先の「ローカルメモリ」という用語は、メモリ制御半導
体デバイス又は回路の近くに配置されている固体半導体メモリを指している。又
「内部メモリ」という用語は、言及されている特定の半導体デバイス内に配置さ
れているメモリのことである。更に「外部メモリ」は、半導体デバイスの外部の
あらゆるメモリを指す。ローカルメモリはＤＲＡＭベースであってもよい。ＤＲ
ＡＭはＤｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙの頭文字を
とったものであり、固体半導体である。同期型ＤＲＡＭ（ＳＤＲＡＭ）は、デー
タアクセスが、クロック信号と同期して動作するようにすることができる。ＳＤ
ＲＡＭは、そのパイプライン化アーキテクチャの故にＤＲＡＭよりも高いアクセ
スバンド幅機能を有するが、コスト高である。ローカルメモリ及び内部メモリは
ＤＲＡＭ又はＳＤＲＡＭベースであってもよい。外部メモリは、半導体でも、ハ
ードディスクのような大容量記憶装置アレイであってもよい。半導体メモリは非
常にコスト高であり、コンピュータシステム全体のコストの内の大きな割合を占
める。
【００２４】 ＤＲＡＭは多重化アドレスバスを通してアドレス指定され、即ち、個々のデー
タ項目にアクセスするのに必要なアドレスは、２つの部分で記憶装置へ送信され
る。ＤＲＡＭ装置内のコアメモリアレイは、長方形マトリックスであり、行制御
ラインと列制御ラインが同時に起動されるときに、１つのデータ項目がアドレス
指定される。これは、別々の行と列のアドレスを必要とする。連続するアクセス
の間に行アドレスが変わらなければ、列アドレスだけを送信すればよい。ＤＲＡ
Ｍアレイ内の１行のデータは１つのページとして知られている。アクセスの間に
行アドレスが変わらなければ、そのアクセスは「ページ内にある」と言われる。
この「ページ内にある」アクセスは、２ページ以上に亘るアクセスよりも遙かに
早いので、メモリシステム設計者はアクセスのバーストを１ページ内に収めよう
と努力している。ＳＤＲＡＭのようなある種の記憶装置は、性能を向上させるた
めに、複数のメモリバンクを利用している。各メモリバンクは自分のページを開
くことができるので、ページをめくることなく別々のメモリ領域にデータアクセ
スすることができる。
タ項目にアクセスするのに必要なアドレスは、２つの部分で記憶装置へ送信され
る。ＤＲＡＭ装置内のコアメモリアレイは、長方形マトリックスであり、行制御
ラインと列制御ラインが同時に起動されるときに、１つのデータ項目がアドレス
指定される。これは、別々の行と列のアドレスを必要とする。連続するアクセス
の間に行アドレスが変わらなければ、列アドレスだけを送信すればよい。ＤＲＡ
Ｍアレイ内の１行のデータは１つのページとして知られている。アクセスの間に
行アドレスが変わらなければ、そのアクセスは「ページ内にある」と言われる。
この「ページ内にある」アクセスは、２ページ以上に亘るアクセスよりも遙かに
早いので、メモリシステム設計者はアクセスのバーストを１ページ内に収めよう
と努力している。ＳＤＲＡＭのようなある種の記憶装置は、性能を向上させるた
めに、複数のメモリバンクを利用している。各メモリバンクは自分のページを開
くことができるので、ページをめくることなく別々のメモリ領域にデータアクセ
スすることができる。
【００２５】 メモリ性能を高めるために用いられる技術の１つは、全ての外部メモリアクセ
スの結果が、別々の内部メモリ内に記憶される「メモリキャッシング」である。
この内部メモリには、外部メモリよりも早くアクセスできる。特定のメモリアク
セスの結果が既にキャッシュ内にあれば、外部メモリに代わってキャッシュが読
み出しされる。これは、外部メモリへの通信量を減らす効果があるので、そのメ
モリの「バンド幅」要件が少なくなる。メモリシステムバンド幅要件は、そのシ
ステムのコストに直接関ることが多い。バンド幅が固定されているシステムでは
、バンド幅要件が増大するとシステム全体の性能が低下することもある。
スの結果が、別々の内部メモリ内に記憶される「メモリキャッシング」である。
この内部メモリには、外部メモリよりも早くアクセスできる。特定のメモリアク
セスの結果が既にキャッシュ内にあれば、外部メモリに代わってキャッシュが読
み出しされる。これは、外部メモリへの通信量を減らす効果があるので、そのメ
モリの「バンド幅」要件が少なくなる。メモリシステムバンド幅要件は、そのシ
ステムのコストに直接関ることが多い。バンド幅が固定されているシステムでは
、バンド幅要件が増大するとシステム全体の性能が低下することもある。
【００２６】 テクスチャリングは、全てのテクスチャをメモリから検索しなければならない
ので、３Ｄイメージングの中でも最も機能集約的なプロセスである。先に説明し
図１及び２に示しているように、トリリニア及びバイリニアフィルタリング（補
間）のような技術では、ディスプレイ上に投射される全てのピクセル毎に、８個
ものテクスチャピクセル又はテクセルを、メモリから検索する必要がある。従っ
て、テクスチャリングには、メモリへの非常に高いバンド幅のパスが必要である
。テクスチャキャッシングを使えば、テクスチャリングバンド幅要件を減らし、
システムの性能を高めることができる。最適性能目標は、１回の処理パイプライ
ンクロックサイクルで、必要な全てのテクセルを読み取り可能にすることである
。テクスチャアクセスの性能を高めるためにキャッシュを使う効果に関して、幾
つかの研究（参考文献８）が既に行われている。Ｈａｋｕｒａは、テクスチャマ
ッピンググラフィクスに対してキャッシュがどれほど高い効果を上げることがで
きるかを示し、有効メモリ対バンド幅比は、あるキャッシング戦略を使うことで
、３分の１から１５分の１に小さくできると結論している。
ので、３Ｄイメージングの中でも最も機能集約的なプロセスである。先に説明し
図１及び２に示しているように、トリリニア及びバイリニアフィルタリング（補
間）のような技術では、ディスプレイ上に投射される全てのピクセル毎に、８個
ものテクスチャピクセル又はテクセルを、メモリから検索する必要がある。従っ
て、テクスチャリングには、メモリへの非常に高いバンド幅のパスが必要である
。テクスチャキャッシングを使えば、テクスチャリングバンド幅要件を減らし、
システムの性能を高めることができる。最適性能目標は、１回の処理パイプライ
ンクロックサイクルで、必要な全てのテクセルを読み取り可能にすることである
。テクスチャアクセスの性能を高めるためにキャッシュを使う効果に関して、幾
つかの研究（参考文献８）が既に行われている。Ｈａｋｕｒａは、テクスチャマ
ッピンググラフィクスに対してキャッシュがどれほど高い効果を上げることがで
きるかを示し、有効メモリ対バンド幅比は、あるキャッシング戦略を使うことで
、３分の１から１５分の１に小さくできると結論している。
【００２７】 先に示したように、テクスチャマッピングは、３Ｄオブジェクトの表面上に高
い詳細レベルのものをマッピングすることにより、３Ｄ画像品質を高めるのに用
いられる。これは、オブジェクトの幾何学形状を複雑にすることなく行われるべ
きである。しかしながら、テクスチャマッピングは、エイリアシングを含む様々
な目に見えるアーティファクト（参考文献１３）を作り出す。最終画像の品質を
高めるためにバイリニアフィルタリング（参考文献３）が用いられるが、バイリ
ニアフィルタリングでは解決できない、デプスエイリアシングを含む多くのアー
ティファクトが残る。デプスエイリアシングは、オブジェクトが視点から遠ざか
るにつれて、テクスチャが圧縮される結果である。ミップマップ（参考文献４）
を使えば、この形態のエイリアシングを解決することができるが、なおミップバ
ンディングと呼ばれる問題が残る。ミップバンディングは、テクスチャが或る詳
細レベルから別のレベルへ変わる際に、ミップマップ間での遷移期間の間に起こ
る。これは、例えば、前景では道路上に現れても、遠くなると消失するようなも
のである。連続するミップマップは道路に沿って用いられ、１つのミップマップ
から次のミップマップへの遷移を見ることができる。先に述べたように、この問
題は、ミップマップ間の詳細レベルを補間するトリリニアフィルタリング（参考
文献４）のアプリケーションを使えば解決できる。
い詳細レベルのものをマッピングすることにより、３Ｄ画像品質を高めるのに用
いられる。これは、オブジェクトの幾何学形状を複雑にすることなく行われるべ
きである。しかしながら、テクスチャマッピングは、エイリアシングを含む様々
な目に見えるアーティファクト（参考文献１３）を作り出す。最終画像の品質を
高めるためにバイリニアフィルタリング（参考文献３）が用いられるが、バイリ
ニアフィルタリングでは解決できない、デプスエイリアシングを含む多くのアー
ティファクトが残る。デプスエイリアシングは、オブジェクトが視点から遠ざか
るにつれて、テクスチャが圧縮される結果である。ミップマップ（参考文献４）
を使えば、この形態のエイリアシングを解決することができるが、なおミップバ
ンディングと呼ばれる問題が残る。ミップバンディングは、テクスチャが或る詳
細レベルから別のレベルへ変わる際に、ミップマップ間での遷移期間の間に起こ
る。これは、例えば、前景では道路上に現れても、遠くなると消失するようなも
のである。連続するミップマップは道路に沿って用いられ、１つのミップマップ
から次のミップマップへの遷移を見ることができる。先に述べたように、この問
題は、ミップマップ間の詳細レベルを補間するトリリニアフィルタリング（参考
文献４）のアプリケーションを使えば解決できる。
【００２８】 トリリニアフィルタリングの最良の形態は、それがピクセル毎ベースで実行さ
れるというものである。これは、最終的オンスクリーンピクセルを作り出すため
に、８個のテクスチャピクセル（テクセル）を必要とする。これらのテクセルは
メモリ内のどこにでも配置され得るので、しばしば８個別々のメモリ読み取りが
必要となる。２つのミップレベルの間でトリリニアフィルタリングが実行される
と、１つのミップマップ位置から４つのメモリ読み取りが起こり、別のミップマ
ップ位置から４つのメモリ読み取りが起こる。システムメモリテクスチャリング
の方がより一般的であるが、テクスチャは、通常はローカルメモリ内に保存され
ている。これらのメモリはバンド幅が限定されており、多数の異なるアプリケー
ションに関して、メモリへのリソースとして働くように求められることが多い。
セットアップパラメータ、デプス情報及びディスプレイ情報は、一般的にローカ
ルメモリ内に記憶され、システムアプリケーションは、一般的にシステムメモリ
から実行される。８個の各メモリの、ピクセル毎の読み出しは、一般的に多くの
メモリシステムの能力を越えている。このため、ミップマップ間のページ変更に
加えて、これは、適切な３Ｄ機能を達成し得ないこともよくある。
れるというものである。これは、最終的オンスクリーンピクセルを作り出すため
に、８個のテクスチャピクセル（テクセル）を必要とする。これらのテクセルは
メモリ内のどこにでも配置され得るので、しばしば８個別々のメモリ読み取りが
必要となる。２つのミップレベルの間でトリリニアフィルタリングが実行される
と、１つのミップマップ位置から４つのメモリ読み取りが起こり、別のミップマ
ップ位置から４つのメモリ読み取りが起こる。システムメモリテクスチャリング
の方がより一般的であるが、テクスチャは、通常はローカルメモリ内に保存され
ている。これらのメモリはバンド幅が限定されており、多数の異なるアプリケー
ションに関して、メモリへのリソースとして働くように求められることが多い。
セットアップパラメータ、デプス情報及びディスプレイ情報は、一般的にローカ
ルメモリ内に記憶され、システムアプリケーションは、一般的にシステムメモリ
から実行される。８個の各メモリの、ピクセル毎の読み出しは、一般的に多くの
メモリシステムの能力を越えている。このため、ミップマップ間のページ変更に
加えて、これは、適切な３Ｄ機能を達成し得ないこともよくある。
【００２９】 トリリニアテクスチャアクセスシステムに必要なメモリバンド幅は、各テクス
チャフィルタリング演算に必要なメモリアクセスの数と、アプリケーションによ
って要求されるピクセルスループット性能とによって決まる。式１は、テクスチ
ャのバンド幅がどのように決定されるかを示している。この式は、ページブレイ
クのバンド幅がどのように考慮されねばならないかについても示している。 Bandwidthtexture＝（（Accessespixel×Widthmemory）＋（Accessespage_break ×Widthmemory）） ×Throughputpixel ・・・・・式（１） 但し、Bandwidthtextureはメモリから要求されるテクスチャのバンド幅で、byte
s/sで測定される。これは、メモリが供給できるメモリバンド幅ではない。
チャフィルタリング演算に必要なメモリアクセスの数と、アプリケーションによ
って要求されるピクセルスループット性能とによって決まる。式１は、テクスチ
ャのバンド幅がどのように決定されるかを示している。この式は、ページブレイ
クのバンド幅がどのように考慮されねばならないかについても示している。 Bandwidthtexture＝（（Accessespixel×Widthmemory）＋（Accessespage_break ×Widthmemory）） ×Throughputpixel ・・・・・式（１） 但し、Bandwidthtextureはメモリから要求されるテクスチャのバンド幅で、byte
s/sで測定される。これは、メモリが供給できるメモリバンド幅ではない。
【００３０】 Accessespixelは、１ピクセル当たりの平均メモリアクセス数である。正
しいデータ幅であっても、必要なすべてのテクセルが必ずしも１つのアクセスで
読み取られ得るわけではない。
しいデータ幅であっても、必要なすべてのテクセルが必ずしも１つのアクセスで
読み取られ得るわけではない。
【００３１】 Accessespage_breakは、１ピクセル当たりのページブレイクで失われた平
均メモリアクセススロット数である。ＳＤＲＡＭを用いると、１つのページブレ
イクには、少なくとも８個のアクセススロットが必要である。
均メモリアクセススロット数である。ＳＤＲＡＭを用いると、１つのページブレ
イクには、少なくとも８個のアクセススロットが必要である。
【００３２】 Widthmemoryはメモリデータバスの幅であり、bytesで測定される。これは
、１クロックサイクルで４個のテクセルが確実に読み取りできるようにするため
には、少なくとも８バイト（６４ビット）なければならない。
、１クロックサイクルで４個のテクセルが確実に読み取りできるようにするため
には、少なくとも８バイト（６４ビット）なければならない。
【００３３】 Throughputpixelはアプリケーションに要求されるピクセルスループット
であり、pixels/sで測定される。最新のアプリケーションでは、約100Mpixels/s
である。
であり、pixels/sで測定される。最新のアプリケーションでは、約100Mpixels/s
である。
【００３４】 １ピクセル当たりの平均アクセスは、フィルタリング演算に必要な全データを
検索するのに必要な個々のメモリアクセスの回数である。６４ビットのメモリバ
スを用いる場合、４個の１６ビットテクセルが必要であり、それらが同じデータ
ワード内に存在すれば、最大のスループットが得られる。残念ながら、いつもこ
うとは限らず、テクスチャデータが２つ又は４つの別のワード内に存在すること
も多い。式２は、１つのテクスチャ演算に関し、変動するアクセス数を考慮して
どのようにＡｃｃｅｓｓｅｓｐｉｘｅｌを算出するかを示している。 Accessestexture＝((Percentagesingle x1)+(Percentagedouble x2)+(Percentag
equadruple x4)xMipmaps)/ Factorcompression ・・・・
・式（２） 但し、Percentagesingleは、１つのメモリアクセスで検索可能な１つのミップマ
ップアクセスのパーセンテージである。
検索するのに必要な個々のメモリアクセスの回数である。６４ビットのメモリバ
スを用いる場合、４個の１６ビットテクセルが必要であり、それらが同じデータ
ワード内に存在すれば、最大のスループットが得られる。残念ながら、いつもこ
うとは限らず、テクスチャデータが２つ又は４つの別のワード内に存在すること
も多い。式２は、１つのテクスチャ演算に関し、変動するアクセス数を考慮して
どのようにＡｃｃｅｓｓｅｓｐｉｘｅｌを算出するかを示している。 Accessestexture＝((Percentagesingle x1)+(Percentagedouble x2)+(Percentag
equadruple x4)xMipmaps)/ Factorcompression ・・・・
・式（２） 但し、Percentagesingleは、１つのメモリアクセスで検索可能な１つのミップマ
ップアクセスのパーセンテージである。
【００３５】 Percentagedoubleは、２つのメモリアクセスで検索可能な１つのミップマ
ップアクセスのパーセンテージである。
ップアクセスのパーセンテージである。
【００３６】 Percentagequadrupleは、４つのメモリアクセスで検索可能な１つのミッ
プマップアクセスのパーセンテージである。
プマップアクセスのパーセンテージである。
【００３７】 Mipmapsは、フィルタ演算に含まれるミップマップの数である。
【００３８】 Factorcompressionは、テクスチャが圧縮される場合の、圧縮係数である
。
。
【００３９】 平均アクセス数は、全データが、１回か、２回か、４回のアクセスで検索され
る可能性を考慮して計算される。又、式はフィルタリング演算に必要なミップマ
ップ数も考慮し、トリリニアフィルタリングは２回だが、バイリニアフィルタリ
ングは一回だけである。式は又、平均アクセス数が、圧縮により線形にどのよう
に減少するかを示している。明らかに、フェッチするデータが少なければ必要な
メモリアクセスは少なくなり、全データが同じデータワード内に存在している可
能性が大きくなる。
る可能性を考慮して計算される。又、式はフィルタリング演算に必要なミップマ
ップ数も考慮し、トリリニアフィルタリングは２回だが、バイリニアフィルタリ
ングは一回だけである。式は又、平均アクセス数が、圧縮により線形にどのよう
に減少するかを示している。明らかに、フェッチするデータが少なければ必要な
メモリアクセスは少なくなり、全データが同じデータワード内に存在している可
能性が大きくなる。
【００４０】 式１は、テクスチャキャッシュを用いたとしても、物理的メモリバンド幅要件
は、どのような現実的なメモリシステムの範囲も越えていることを示している。
このため、記憶されるテクスチャの物理的サイズを縮小し、それに伴いメモリコ
ストも削減するためばかりではなく、そのメモリから転送されるテクスチャデー
タの量をも低減するために、テクスチャ圧縮が採用されている。
は、どのような現実的なメモリシステムの範囲も越えていることを示している。
このため、記憶されるテクスチャの物理的サイズを縮小し、それに伴いメモリコ
ストも削減するためばかりではなく、そのメモリから転送されるテクスチャデー
タの量をも低減するために、テクスチャ圧縮が採用されている。
【００４１】 式２は、圧縮係数がメモリアクセス数にどのように影響を与えるかを示してい
る。テクスチャがメモリから読み出された後リアルタイムで解凍するのに、高性
能の専用ハードウェアを用いることもできる。これまでに、ベクトル量子化（Ｖ
Ｑ、参考文献１１）や、カラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）又はパレット
化（参考文献１２）や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）（参考文献１２）及び幾つ
かの所有権の設定された技術（参考文献６、１２）を含む多くのテクスチャ圧縮
技術が試みられてきた。しかし、それぞれ問題がある。ＶＱ及びパレット化のテ
クスチャ圧縮技術は、２つのメモリ読み取り又は大きな内部データキャッシュを
必要とし、品質に限界がある。ＤＣＴは、大量の解凍ロジックを必要とし、シリ
コンの予算が限定されていれば実現できない。多くの所有権の設定された技術は
限定された圧縮比と品質しか提供しない。式１が示すように、これらの技術は、
トリリニアフィルタリングのバンド幅要件の一部しか解決しない。
る。テクスチャがメモリから読み出された後リアルタイムで解凍するのに、高性
能の専用ハードウェアを用いることもできる。これまでに、ベクトル量子化（Ｖ
Ｑ、参考文献１１）や、カラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）又はパレット
化（参考文献１２）や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）（参考文献１２）及び幾つ
かの所有権の設定された技術（参考文献６、１２）を含む多くのテクスチャ圧縮
技術が試みられてきた。しかし、それぞれ問題がある。ＶＱ及びパレット化のテ
クスチャ圧縮技術は、２つのメモリ読み取り又は大きな内部データキャッシュを
必要とし、品質に限界がある。ＤＣＴは、大量の解凍ロジックを必要とし、シリ
コンの予算が限定されていれば実現できない。多くの所有権の設定された技術は
限定された圧縮比と品質しか提供しない。式１が示すように、これらの技術は、
トリリニアフィルタリングのバンド幅要件の一部しか解決しない。
【００４２】 異なるメモリバンク間で継続的にスワップするメモリアクセスストリームは、
性能に大きな影響を与えることができる。式１は、ページブレイクが、テクスチ
ャフィルタリングの性能に対して、全体として如何に支配的であるかを示してい
る。トリリニアフィルタリングでは、ミップマップの数がしばしば２つ以上のメ
モリページに亘るので、ページブレイクは特に問題となる。
性能に大きな影響を与えることができる。式１は、ページブレイクが、テクスチ
ャフィルタリングの性能に対して、全体として如何に支配的であるかを示してい
る。トリリニアフィルタリングでは、ミップマップの数がしばしば２つ以上のメ
モリページに亘るので、ページブレイクは特に問題となる。
【００４３】 ３Ｄイメージング技術は、しばしば、専用ハードウェアの解だけしか用いるこ
とのできないような高レベルの性能を要求する。このことにより、しばしば特別
なシリコンチップの開発が必要となる。チップには、しばしば、テクスチャマッ
ピング以外にも、全ての幾何学形状処理、ポリゴンセットアップ、画像投射、照
度計算、フォギング計算、陰面除去及びディスプレイ制御を実行することが求め
られる。従って、３Ｄ画像の生成における各ステージは、全処理が同じシリコン
ダイ上に載せられるようにできるだけ小さく作ることが重要である。トリリニア
フィルタリング演算は、広いメモリバンド幅を必要とするだけでなく、大量のロ
ジック、従って広いシリコン領域でだけ実行することができる。必要なロジック
、従ってコストが最少となるよう制限する最適な解を求めることが重要である。
とのできないような高レベルの性能を要求する。このことにより、しばしば特別
なシリコンチップの開発が必要となる。チップには、しばしば、テクスチャマッ
ピング以外にも、全ての幾何学形状処理、ポリゴンセットアップ、画像投射、照
度計算、フォギング計算、陰面除去及びディスプレイ制御を実行することが求め
られる。従って、３Ｄ画像の生成における各ステージは、全処理が同じシリコン
ダイ上に載せられるようにできるだけ小さく作ることが重要である。トリリニア
フィルタリング演算は、広いメモリバンド幅を必要とするだけでなく、大量のロ
ジック、従って広いシリコン領域でだけ実行することができる。必要なロジック
、従ってコストが最少となるよう制限する最適な解を求めることが重要である。
【００４４】 先に述べたことから明らかなように、メモリ、スピード及びチップの構造の簡
易さの要件は非常に重要で、３Ｄイメージング、特にテクスチャマッピングでは
全てに課されるものである。高品質でリアルタイムのイメージングを達成しよう
とすれば、要件に見合う入手可能なあらゆる技術を使っても、制約はなお非常に
厳しい。
易さの要件は非常に重要で、３Ｄイメージング、特にテクスチャマッピングでは
全てに課されるものである。高品質でリアルタイムのイメージングを達成しよう
とすれば、要件に見合う入手可能なあらゆる技術を使っても、制約はなお非常に
厳しい。
【００４５】 （発明の概要） 本発明はその様々な態様を上記独立請求項で定義しているが、以下それについ
て説明する。有益な特徴については同じく従属請求項で述べている。
て説明する。有益な特徴については同じく従属請求項で述べている。
【００４６】 以下、本発明の好適な実施例を、図面を参照しながら説明する。これらの実施
例では、トリリニアテクスチャフィルタリングの効率は、上位レベルミップマッ
プから下位レベルテクスチャミップマップをオンザフライで生成し、高いメモリ
バンド幅要件に合う手段としてテクスチャキャッシングとテクスチャ解凍を用い
ることにより改善される。個別のメモリアクセスで下位レベルのミップマップを
読む必要を無くすことで、ページブレイクの問題は解消し、性能が向上する。
例では、トリリニアテクスチャフィルタリングの効率は、上位レベルミップマッ
プから下位レベルテクスチャミップマップをオンザフライで生成し、高いメモリ
バンド幅要件に合う手段としてテクスチャキャッシングとテクスチャ解凍を用い
ることにより改善される。個別のメモリアクセスで下位レベルのミップマップを
読む必要を無くすことで、ページブレイクの問題は解消し、性能が向上する。
【００４７】 更に詳しく述べると、この好適なテクスチャリングシステムは、画像をテクス
チャリングする際に用いるためのミップマップデータを記憶するためのメモリを
備えており、このミップマップデータは、低下していく解像の異なるレベルの階
層的に連続したミップマップを備えている。必要なミップマップデータのタイプ
と、データをそこから取り出すことになる１つ又は複数のミップマップのレベル
を表示する入力で、データが受信される。コントローラは、入力データに従って
必要とされるミップマップデータをメモリから検索し、そのデータはキャッシュ
内に記憶される。下位レベルミップマップ生成器は、一連の階層内ですぐ下にあ
るミップマップの部分を生成し、その部分のミップマップはキャッシュ内に保持
される。トリリニア補間器は、キャッシュからは、１つのレベルのミップマップ
からミップマップデータを受け取り、下位レベルミップマップ生成器からは、更
に一段低いレベルのミップマップからデータを受け取り、１つの出力テクセルを
、２つのミップマップレベルからの入力テクセルから補間する。
チャリングする際に用いるためのミップマップデータを記憶するためのメモリを
備えており、このミップマップデータは、低下していく解像の異なるレベルの階
層的に連続したミップマップを備えている。必要なミップマップデータのタイプ
と、データをそこから取り出すことになる１つ又は複数のミップマップのレベル
を表示する入力で、データが受信される。コントローラは、入力データに従って
必要とされるミップマップデータをメモリから検索し、そのデータはキャッシュ
内に記憶される。下位レベルミップマップ生成器は、一連の階層内ですぐ下にあ
るミップマップの部分を生成し、その部分のミップマップはキャッシュ内に保持
される。トリリニア補間器は、キャッシュからは、１つのレベルのミップマップ
からミップマップデータを受け取り、下位レベルミップマップ生成器からは、更
に一段低いレベルのミップマップからデータを受け取り、１つの出力テクセルを
、２つのミップマップレベルからの入力テクセルから補間する。
【００４８】 ある種のデータ圧縮方式は、必要な量の解凍されたデータを提供し、下位レベ
ルのミップマップを生成するのに用いられるフィルタリングアルゴリズムを緊密
に支持することによって、オンザフライで下位ミップマップを生成するのにうま
く適合する。これらの技法は、ハードウェアのオーバーヘッドを最小化しながら
、３Ｄレンダリングされる画像の性能と品質を高めるのに用いることができる。
ルのミップマップを生成するのに用いられるフィルタリングアルゴリズムを緊密
に支持することによって、オンザフライで下位ミップマップを生成するのにうま
く適合する。これらの技法は、ハードウェアのオーバーヘッドを最小化しながら
、３Ｄレンダリングされる画像の性能と品質を高めるのに用いることができる。
【００４９】 ある好適な実施例では、テクスチャデータが任意の圧縮されたコードで示され
ており、その中では選択された圧縮コード値が基本カラーを定め、別の圧縮され
たコード値が、基本カラーの選択された重み付き平均により形成することができ
る中間カラーを定め、この対応するコード値は、選択された基本カラーのコード
値の重み付き平均でもある。下位レベルミップマップ生成器は、圧縮されたコー
ド値で演算して、出力テクセルを複数の入力テクセルから補間する。
ており、その中では選択された圧縮コード値が基本カラーを定め、別の圧縮され
たコード値が、基本カラーの選択された重み付き平均により形成することができ
る中間カラーを定め、この対応するコード値は、選択された基本カラーのコード
値の重み付き平均でもある。下位レベルミップマップ生成器は、圧縮されたコー
ド値で演算して、出力テクセルを複数の入力テクセルから補間する。
【００５０】 （好適な実施例の詳細な説明） 以下、本発明を附随図面を参照しながら例を使って詳細に説明する。
【００５１】 図４は、本発明によるテクスチャリングシステムの特定の実施例を示す。テク
スチャリングシステム２０は、イメージングシステム全体として用いられている
メモリの一部を成すメモリシステム２２を備えており、このメモリシステム２２
はメモリコントローラー２４により既知の方法で制御されている。メモリ２２は
とりわけ圧縮されているテクスチャマップを保持し、メモリコントローラー２４
を通過するメモリ出力は、テクスチャマップの要求された部分からの圧縮された
テクスチャで構成されている。何れの表面であれ必要なテクスチャを定義するパ
ラメータは、入力２６で受信され、テクスチャアドレス生成器２８に与えられ、
所望のテクスチャが配置されているメモリ２２の部分をアドレス指定する。圧縮
されたテクスチャは、メモリコントローラー２４によりメモリから検索され、テ
クスチャキャッシュ３０内に保持される。検索されたテクスチャは、表示される
表面のタイプを示す特定のテクスチャタイプに相当することになる。例えば、こ
れはレンガ壁の一部かもしれないし、道路の表面であるかもしれない。先に述べ
たように、この表面テクスチャは、ミップマップの形態で、実際には圧縮された
ミップマップの形態で保持されることになり、観察者からの表面の距離を考慮す
ると、用いられているミップマップは、表面の前の次にあるミップマップであろ
う。
スチャリングシステム２０は、イメージングシステム全体として用いられている
メモリの一部を成すメモリシステム２２を備えており、このメモリシステム２２
はメモリコントローラー２４により既知の方法で制御されている。メモリ２２は
とりわけ圧縮されているテクスチャマップを保持し、メモリコントローラー２４
を通過するメモリ出力は、テクスチャマップの要求された部分からの圧縮された
テクスチャで構成されている。何れの表面であれ必要なテクスチャを定義するパ
ラメータは、入力２６で受信され、テクスチャアドレス生成器２８に与えられ、
所望のテクスチャが配置されているメモリ２２の部分をアドレス指定する。圧縮
されたテクスチャは、メモリコントローラー２４によりメモリから検索され、テ
クスチャキャッシュ３０内に保持される。検索されたテクスチャは、表示される
表面のタイプを示す特定のテクスチャタイプに相当することになる。例えば、こ
れはレンガ壁の一部かもしれないし、道路の表面であるかもしれない。先に述べ
たように、この表面テクスチャは、ミップマップの形態で、実際には圧縮された
ミップマップの形態で保持されることになり、観察者からの表面の距離を考慮す
ると、用いられているミップマップは、表面の前の次にあるミップマップであろ
う。
【００５２】 テクスチャキャッシュ３０からの出力は解凍ユニット３２に与えられ、解凍ユ
ニット３２はテクスチャ値を解凍又はデコードし、解凍されたテクセルを提供す
る。解凍されたテクセルは、次に、トリリニア補間器３４と、テクスチャキャッ
シュ３０内に保持されているミップマップに相当する、次に下位にあるミップマ
ップの相当部分を生成するための生成器３６の両方に与えられる。生成器３６の
出力も、トリリニア補間器３４に与えられる。従って、補間器は、トリリニア補
間器が図２に示されているように実行できるように、考慮中の表面ポイントの前
のミップマップ及び背後のミップマップからテクセルを受け取る。トリリニア補
間器は出力３８でトリリニア・テクスチャされたピクセルを提供する。
ニット３２はテクスチャ値を解凍又はデコードし、解凍されたテクセルを提供す
る。解凍されたテクセルは、次に、トリリニア補間器３４と、テクスチャキャッ
シュ３０内に保持されているミップマップに相当する、次に下位にあるミップマ
ップの相当部分を生成するための生成器３６の両方に与えられる。生成器３６の
出力も、トリリニア補間器３４に与えられる。従って、補間器は、トリリニア補
間器が図２に示されているように実行できるように、考慮中の表面ポイントの前
のミップマップ及び背後のミップマップからテクセルを受け取る。トリリニア補
間器は出力３８でトリリニア・テクスチャされたピクセルを提供する。
【００５３】 従って、作動時、テクスチャアドレス生成器２８は８個のトリリニアテクセル
のアドレスをテクスチャキャッシュ３０へ送り、次にテクスチャキャッシュ３０
は、メモリ２２から関連する圧縮されたテクスチャデータをフェッチする。圧縮
ユニット（ＤＵ）３２は、次に、圧縮データからの１６個の上位レベルミップマ
ップテクセルを解凍する。４個が必要な上位レベルテクセルとして選択され、下
位レベルミップマップテクスチャを生成するために、１６個すべてが下位ミップ
マップ生成器３６に利用される。これは、後に述べるように、４個の上位レベル
テクセルが、各下位レベルテクセルを生成するために用いられることになるから
である。これらの上位レベル及び下位レベルのミップマップは、次にトリリニア
補間器３４が使って、１つのトリリニアピクセルを生成する。この技法を働かせ
るには１６個ものテクセルが必要で、圧縮されていなければ広いメモリバンド幅
を示すことになるが、圧縮されていれば、ページブレイクを最小にして、メモリ
バンド幅がかなり改良される。
のアドレスをテクスチャキャッシュ３０へ送り、次にテクスチャキャッシュ３０
は、メモリ２２から関連する圧縮されたテクスチャデータをフェッチする。圧縮
ユニット（ＤＵ）３２は、次に、圧縮データからの１６個の上位レベルミップマ
ップテクセルを解凍する。４個が必要な上位レベルテクセルとして選択され、下
位レベルミップマップテクスチャを生成するために、１６個すべてが下位ミップ
マップ生成器３６に利用される。これは、後に述べるように、４個の上位レベル
テクセルが、各下位レベルテクセルを生成するために用いられることになるから
である。これらの上位レベル及び下位レベルのミップマップは、次にトリリニア
補間器３４が使って、１つのトリリニアピクセルを生成する。この技法を働かせ
るには１６個ものテクセルが必要で、圧縮されていなければ広いメモリバンド幅
を示すことになるが、圧縮されていれば、ページブレイクを最小にして、メモリ
バンド幅がかなり改良される。
【００５４】 下位レベルのミップマップは、１クロックサイクルで、１６個の上位レベルテ
クセルを取り、４個の下位レベルテクセルを生成することができる４つの並行な
フィルタ又は補間器４０によって生成される。図５は、このプロセスを示してい
る。１６個のオリジナルテクセルから４個がデコードされて、４個の上位レベル
テクセルが生成され、直接トリリニアフィルタリングに用いられる。これら１６
個は、それぞれ４個のピクセルを含む４象限に分割され、次に４つのデジタルロ
ーパスフィルタに掛けられ、トリリニアフィルタリングに必要な４個の下位レベ
ルミップマップテクセルが生成される。このフィルタリングアルゴリズムは、式
３で示される。 Lower-level color value0＝（upper0+upper1+upper4+upper5）/ 4 Lower-level color value1＝（upper2+upper3+upper6+upper7）/ 4 Lower-level color value2＝（upper8+upper9+upper12+upper13）/ 4 Lower-level color value3＝（upper10+upper11+upper14+upper15）/ 4 ・・・・・式（３） 実際の数値を式１及び式２に当てはめると、トリリニアフィルタリングのコス
トを求めることができる。従来のシステムでは、解凍した場合、各トリリニアピ
クセル毎に、１ピクセル当たり平均２ページブレイクとして、６４ビットデータ
の４つのアクセスが必要であると決められていた。この場合、毎秒１００Ｍピク
セルを生成しなければならないシステムでは、全体のバンド幅要件は、毎秒１６
ギガバイトとなる。そのような性能は容認できないが、例えテクスチャデータが
キャッシュ及され、かつ圧縮される場合でも、要求されるバンド幅は、それほど
良く（毎秒１３．２ギガバイト）はない。しかし、本発明による図４の生成器３
６で下位ミップマップを「オンザフライ」で生成することにより、倍のページブ
レイクが除去されれば、バンド幅は容認可能なレベルにまで低減される。このシ
ステムの、キャッシュされ圧縮されたテクスチャのバンド幅要件は、毎秒わずか
２００メガバイトのオーダーである。１００メガヘルツで機能する６４ビットの
メモリシステムのピークバンド幅容量は毎秒８００メガバイトなので、必要な毎
秒２００メガバイトは十分許容範囲内にある。実際、本発明を実施している下位
レベルのミップマップ構成システムは、予備のバンド幅を取っておくことができ
るので、それを他に利用することもできるであろう。
クセルを取り、４個の下位レベルテクセルを生成することができる４つの並行な
フィルタ又は補間器４０によって生成される。図５は、このプロセスを示してい
る。１６個のオリジナルテクセルから４個がデコードされて、４個の上位レベル
テクセルが生成され、直接トリリニアフィルタリングに用いられる。これら１６
個は、それぞれ４個のピクセルを含む４象限に分割され、次に４つのデジタルロ
ーパスフィルタに掛けられ、トリリニアフィルタリングに必要な４個の下位レベ
ルミップマップテクセルが生成される。このフィルタリングアルゴリズムは、式
３で示される。 Lower-level color value0＝（upper0+upper1+upper4+upper5）/ 4 Lower-level color value1＝（upper2+upper3+upper6+upper7）/ 4 Lower-level color value2＝（upper8+upper9+upper12+upper13）/ 4 Lower-level color value3＝（upper10+upper11+upper14+upper15）/ 4 ・・・・・式（３） 実際の数値を式１及び式２に当てはめると、トリリニアフィルタリングのコス
トを求めることができる。従来のシステムでは、解凍した場合、各トリリニアピ
クセル毎に、１ピクセル当たり平均２ページブレイクとして、６４ビットデータ
の４つのアクセスが必要であると決められていた。この場合、毎秒１００Ｍピク
セルを生成しなければならないシステムでは、全体のバンド幅要件は、毎秒１６
ギガバイトとなる。そのような性能は容認できないが、例えテクスチャデータが
キャッシュ及され、かつ圧縮される場合でも、要求されるバンド幅は、それほど
良く（毎秒１３．２ギガバイト）はない。しかし、本発明による図４の生成器３
６で下位ミップマップを「オンザフライ」で生成することにより、倍のページブ
レイクが除去されれば、バンド幅は容認可能なレベルにまで低減される。このシ
ステムの、キャッシュされ圧縮されたテクスチャのバンド幅要件は、毎秒わずか
２００メガバイトのオーダーである。１００メガヘルツで機能する６４ビットの
メモリシステムのピークバンド幅容量は毎秒８００メガバイトなので、必要な毎
秒２００メガバイトは十分許容範囲内にある。実際、本発明を実施している下位
レベルのミップマップ構成システムは、予備のバンド幅を取っておくことができ
るので、それを他に利用することもできるであろう。
【００５５】 つまり、３Ｄイメージングシステムの一部として用いられるように設計されて
いる図４のテクスチャリングシステムは、画像をテクスチャリングする際に用い
るミップマップデータを記憶するためのメモリ２２を含んでおり、そのミップマ
ップデータは、低下していく解像の異なるレベルの階層的に連続したミップマッ
プを備えている。入力２６は、必要なミップマップデータのタイプと、データを
そこから取り出すことになる１つ又は複数のミップマップのレベルを示す入力デ
ータを受け取る。コントローラ２４は、入力データに従って、必要なミップマッ
プデータをメモリから検索するために、入力と、メモリとに接続されている。キ
ャッシュ３０は、メモリから検索され、選択されたミップマップレベルに関連し
ているミップマップデータの部分を記憶するために、コントローラに接続されて
いる。トリリニア補間器３４は、ミップマップの１つのレベル、即ちデータが必
要とされている２つのレベルの内の上位のレベルからミップマップデータを受け
取り、且つ、出力テクセルを２つのミップマップレベルからの入力テクセルから
補間するために、キャッシュに接続されている。本発明によれば、テクスチャリ
ングシステムは、キャッシュとトリリニア補間器との間に接続されている下位レ
ベルのミップマップ生成器３６も含んでおり、部分がキャッシュに保持されてい
るミップマップのすぐ下のミップマップの部分（一連の階層において）をリアル
タイムで生成する。
いる図４のテクスチャリングシステムは、画像をテクスチャリングする際に用い
るミップマップデータを記憶するためのメモリ２２を含んでおり、そのミップマ
ップデータは、低下していく解像の異なるレベルの階層的に連続したミップマッ
プを備えている。入力２６は、必要なミップマップデータのタイプと、データを
そこから取り出すことになる１つ又は複数のミップマップのレベルを示す入力デ
ータを受け取る。コントローラ２４は、入力データに従って、必要なミップマッ
プデータをメモリから検索するために、入力と、メモリとに接続されている。キ
ャッシュ３０は、メモリから検索され、選択されたミップマップレベルに関連し
ているミップマップデータの部分を記憶するために、コントローラに接続されて
いる。トリリニア補間器３４は、ミップマップの１つのレベル、即ちデータが必
要とされている２つのレベルの内の上位のレベルからミップマップデータを受け
取り、且つ、出力テクセルを２つのミップマップレベルからの入力テクセルから
補間するために、キャッシュに接続されている。本発明によれば、テクスチャリ
ングシステムは、キャッシュとトリリニア補間器との間に接続されている下位レ
ベルのミップマップ生成器３６も含んでおり、部分がキャッシュに保持されてい
るミップマップのすぐ下のミップマップの部分（一連の階層において）をリアル
タイムで生成する。
【００５６】 図４に示されている本発明の実施例は、完全なトリリニア補間ピクセルを構築
するために必要な全てのデータを呼び戻すため、１つのキャッシュ３０と１つの
解凍ユニット（ＤＵ）３２が如何に求められているかを示している。しかし、フ
ィルターのアルゴリズムが２つ又は４つの追加データワードからデータを必要と
する場合には、問題がある。図６は、悪い状況のケースを示している。タイルに
分割され、各タイルが１つの圧縮されたデータワードにより提供されるテクスチ
ャピクセルを示しているようなテクスチャビットマップを考えてみよう。この例
では、データワードは１６個のテクスチャピクセルを含んでいる。図６の太線枠
のボックスは、タイルを表す。この例では、フィルターアルゴリズムには、４つ
の個別の圧縮されたデータワードからのテクスチャピクセルが必要である。１つ
のキャッシュ／解凍システムに対し、この最悪ケースの状況では、４つのキャッ
シュ読み取りと、それに伴って最小４クロックサイクルとが必要となる。別々の
２つのデータワードが必要な場合、程度はよいが、なおこの問題は残る。
するために必要な全てのデータを呼び戻すため、１つのキャッシュ３０と１つの
解凍ユニット（ＤＵ）３２が如何に求められているかを示している。しかし、フ
ィルターのアルゴリズムが２つ又は４つの追加データワードからデータを必要と
する場合には、問題がある。図６は、悪い状況のケースを示している。タイルに
分割され、各タイルが１つの圧縮されたデータワードにより提供されるテクスチ
ャピクセルを示しているようなテクスチャビットマップを考えてみよう。この例
では、データワードは１６個のテクスチャピクセルを含んでいる。図６の太線枠
のボックスは、タイルを表す。この例では、フィルターアルゴリズムには、４つ
の個別の圧縮されたデータワードからのテクスチャピクセルが必要である。１つ
のキャッシュ／解凍システムに対し、この最悪ケースの状況では、４つのキャッ
シュ読み取りと、それに伴って最小４クロックサイクルとが必要となる。別々の
２つのデータワードが必要な場合、程度はよいが、なおこの問題は残る。
【００５７】 ４つのキャッシュと４つのＤＵの構成だと、圧縮データがどこにあっても、１
クロックサイクルで必要な全てのデータを提供するすることができる。図７は、
そのような「４部式キャッシュ」装置を備えた本発明の第２実施例のブロック図
である。図７のテクスチャリングシステムは、図４のシステムに似ているので、
違いだけを詳細に説明する。図７の第２実施例では、メモリシステム２２と入力
２６とは、図４のものと同じである。この場合、テクスチャアドレス生成器２８
は、最大４つのタイルの出力が必要な状況に対処するために、４つの出力を有し
ている。４つの出力はそれぞれにテクスチャアドレス１から４を提供し、これら
は、参照番号６０で示されるテクスチャキャッシュ１から４に与えられる。これ
らのキャッシュは、４つのタイルそれぞれからテクセルを受け取ることができる
ように、アービタ５８を通してメモリコントローラー２４との間で交信する。こ
れらのテクセルは４つのキャッシュ内に保持され、キャッシュは４つのキャッシ
ュされた圧縮テクスチャ、即ちキャッシュされた圧縮テクスチャ１から４をそれ
ぞれ出力する。
クロックサイクルで必要な全てのデータを提供するすることができる。図７は、
そのような「４部式キャッシュ」装置を備えた本発明の第２実施例のブロック図
である。図７のテクスチャリングシステムは、図４のシステムに似ているので、
違いだけを詳細に説明する。図７の第２実施例では、メモリシステム２２と入力
２６とは、図４のものと同じである。この場合、テクスチャアドレス生成器２８
は、最大４つのタイルの出力が必要な状況に対処するために、４つの出力を有し
ている。４つの出力はそれぞれにテクスチャアドレス１から４を提供し、これら
は、参照番号６０で示されるテクスチャキャッシュ１から４に与えられる。これ
らのキャッシュは、４つのタイルそれぞれからテクセルを受け取ることができる
ように、アービタ５８を通してメモリコントローラー２４との間で交信する。こ
れらのテクセルは４つのキャッシュ内に保持され、キャッシュは４つのキャッシ
ュされた圧縮テクスチャ、即ちキャッシュされた圧縮テクスチャ１から４をそれ
ぞれ出力する。
【００５８】 ４つのキャッシュ６０の出力は、それぞれが図４の解凍ユニットと同様の４つ
の解凍ユニット６２に、それぞれ与えられる。各解凍ユニット６２は、その解凍
されたデータを、上位及び下位のデコードユニット６８、７０と、更に下位レベ
ルのミップマップフィルタ６６とに与える。上位及び下位のデコードユニット６
８、７０の出力はそれぞれトリリニア補間器６４に与えられる。
の解凍ユニット６２に、それぞれ与えられる。各解凍ユニット６２は、その解凍
されたデータを、上位及び下位のデコードユニット６８、７０と、更に下位レベ
ルのミップマップフィルタ６６とに与える。上位及び下位のデコードユニット６
８、７０の出力はそれぞれトリリニア補間器６４に与えられる。
【００５９】 作動時、各キャッシュ６０は、キャッシュワードのサイズと各キャッシュワー
ドを表すテクスチャアドレスの下位の２つのビットとに基づいて、メモリの異な
るセグメントに対して責任を負う。この方法では、１つのキャッシュが、完全な
トリリニアピクセルに２つ以上のデータワードを提供するのに呼び出されること
のないことが保証できる。
ドを表すテクスチャアドレスの下位の２つのビットとに基づいて、メモリの異な
るセグメントに対して責任を負う。この方法では、１つのキャッシュが、完全な
トリリニアピクセルに２つ以上のデータワードを提供するのに呼び出されること
のないことが保証できる。
【００６０】 下位レベルのミップマップを上位のミップマップから生成できなければ、上位
マップ用に４つと下位マップ用に４つという、８つのキャッシュ及びＤＵが必要
となる。従って、下位レベルのミップマップを必要なときにオンザフライで生成
できれば、性能を高めると同時に、ロジック（シリコン領域）を節約できる。圧
縮と結び付けると、必要なデータ総量を大幅に減じることもできる。
マップ用に４つと下位マップ用に４つという、８つのキャッシュ及びＤＵが必要
となる。従って、下位レベルのミップマップを必要なときにオンザフライで生成
できれば、性能を高めると同時に、ロジック（シリコン領域）を節約できる。圧
縮と結び付けると、必要なデータ総量を大幅に減じることもできる。
【００６１】 但し、下位レベルのミップマップは、なおメモリ内に記憶されている。それら
は、見る者から更に遠く離れているピクセルに必要である。しかし、トリリニア
補間では、それらの存在を無視し、生成器６２を使って処理されているピクセル
に必要なそれらのテクセルを再生成すると、より効率的であることがわかる。
は、見る者から更に遠く離れているピクセルに必要である。しかし、トリリニア
補間では、それらの存在を無視し、生成器６２を使って処理されているピクセル
に必要なそれらのテクセルを再生成すると、より効率的であることがわかる。
【００６２】 下位レベルのミップマップを圧縮された上位レベルのミップマップから生成す
ることの主要な利点の１つは、発生し得るロジック最適化の量である。ロジック
が少ないほど、ハードウェアは小さくて済むし、コストは下がる。最適化のその
ような領域の一つは、キャッシュと解凍ユニットである。
ることの主要な利点の１つは、発生し得るロジック最適化の量である。ロジック
が少ないほど、ハードウェアは小さくて済むし、コストは下がる。最適化のその
ような領域の一つは、キャッシュと解凍ユニットである。
【００６３】 ４部キャッシュシステムのキャッシュ６０は、効果的にメモリマップされ、即
ち、先に述べたように、各キャッシュがテクスチャメモリの個々のタイルに関す
るデータを保持する。しかし、ＤＵ６２は、必ずしもメモリマップされる必要は
ない。ＤＵのメモリマッピングには、ＤＵそれぞれが特定のキャッシュと関連付
けられる必要がある。このことは、更に、最良ケースの状況を提供するためには
、１サイクルで、各ＤＵが少なくとも４つの下位レベルテクセル並びに４つの上
位レベルテクセルを生成できることが必要となる。全てのタイルが１つのデータ
ワードから来る最良ケースの状況が図８に示されている。
ち、先に述べたように、各キャッシュがテクスチャメモリの個々のタイルに関す
るデータを保持する。しかし、ＤＵ６２は、必ずしもメモリマップされる必要は
ない。ＤＵのメモリマッピングには、ＤＵそれぞれが特定のキャッシュと関連付
けられる必要がある。このことは、更に、最良ケースの状況を提供するためには
、１サイクルで、各ＤＵが少なくとも４つの下位レベルテクセル並びに４つの上
位レベルテクセルを生成できることが必要となる。全てのタイルが１つのデータ
ワードから来る最良ケースの状況が図８に示されている。
【００６４】 各ＤＵが、必要なリソースに基づいてダイナミックに再割当されるようにする
ことにより、幾つかのハードウェアの最適化が起こって、必要なハードウェアの
サイズを劇的に小さくできる。２つ以上のユニットが４つの並行な上位レベルテ
クセルを提供する必要はなく、３つ以上のユニットが２つの並行な上位レベルテ
クセルを提供する必要はなく、どのユニットも２つ以上の下位レベルテクセルを
提供する必要はないことがわかった。
ことにより、幾つかのハードウェアの最適化が起こって、必要なハードウェアの
サイズを劇的に小さくできる。２つ以上のユニットが４つの並行な上位レベルテ
クセルを提供する必要はなく、３つ以上のユニットが２つの並行な上位レベルテ
クセルを提供する必要はなく、どのユニットも２つ以上の下位レベルテクセルを
提供する必要はないことがわかった。
【００６５】 図９は、これらの最適化が、修正された４部のキャッシュシステム内でどのよ
うに適合されているかを示している。図９の修正された装置は、図７の装置と類
似しているので、違いのみを述べることとする。違うのは、４つのキャッシュ６
０の出力と４つの解凍ユニット６２の入力との間に接続されている解凍ユニット
（ＤＵ）アロケータ８２と、それに対応して、上位及び下位のデコードユニット
６８、７０に入れ替わって、４つのＤＵ６２及びフィルタ６６両方の出力と、ト
リリニア補間器６４への入力との間に接続されているデアロケータ８４とが含ま
れているところである。各ＤＵ６２は同一のものではなく、第１ＤＵは４つの並
列な上位レベルテクセルを提供することができるし、第２ＤＵは２つの並列な上
位レベルテクセルを提供することができるし、第３及び第４ＤＵはそれぞれ唯１
つの上位レベルテクセルを提供することができる。ＤＵ割り当てユニット８２は
、テクスチャアドレスの構成に基づいて、どのＤＵ６２が必要とされているかを
決定する。各ＤＵの登録された出力と、各ＤＵからのテクスチャ出力の多重化の
両方で、ロジックの減少が起こる。ここでは、デアロケーションユニット８４が
、上位及び下位デコードユニット６８、７０から引き継いで、ダイナミックに再
割当られたリソースデータを、最初にテクセルを要求したデータパスへ返す。４
つの下位レベルミップマップテクセルにフィルタを掛けるのに用いられる演算も
簡素化されている。
うに適合されているかを示している。図９の修正された装置は、図７の装置と類
似しているので、違いのみを述べることとする。違うのは、４つのキャッシュ６
０の出力と４つの解凍ユニット６２の入力との間に接続されている解凍ユニット
（ＤＵ）アロケータ８２と、それに対応して、上位及び下位のデコードユニット
６８、７０に入れ替わって、４つのＤＵ６２及びフィルタ６６両方の出力と、ト
リリニア補間器６４への入力との間に接続されているデアロケータ８４とが含ま
れているところである。各ＤＵ６２は同一のものではなく、第１ＤＵは４つの並
列な上位レベルテクセルを提供することができるし、第２ＤＵは２つの並列な上
位レベルテクセルを提供することができるし、第３及び第４ＤＵはそれぞれ唯１
つの上位レベルテクセルを提供することができる。ＤＵ割り当てユニット８２は
、テクスチャアドレスの構成に基づいて、どのＤＵ６２が必要とされているかを
決定する。各ＤＵの登録された出力と、各ＤＵからのテクスチャ出力の多重化の
両方で、ロジックの減少が起こる。ここでは、デアロケーションユニット８４が
、上位及び下位デコードユニット６８、７０から引き継いで、ダイナミックに再
割当られたリソースデータを、最初にテクセルを要求したデータパスへ返す。４
つの下位レベルミップマップテクセルにフィルタを掛けるのに用いられる演算も
簡素化されている。
【００６６】 出力が、デアロケータ８４によりデアロケート（割当解除）されたものとして
示されているが、このことは、トリリニアフィルタ６４の出力が取り扱われる方
式に依存して必ずしも必要なことではない。これは実施上の細目であり、当業者
には自明であろう。
示されているが、このことは、トリリニアフィルタ６４の出力が取り扱われる方
式に依存して必ずしも必要なことではない。これは実施上の細目であり、当業者
には自明であろう。
【００６７】 ロジック最適化のもう一つの領域は、下位レベルのミップマップを生成するフ
ィルタ４０（図５）である。圧縮方式が、ＶＱ又はパレット化（上記参照）にあ
るような、コードブックを探索するためのインデックスを用いる様式であれば、
この場合は下位ミップマップの生成が容易にできるような方法でテクスチャ構成
要素を配列することができる。つまり、コードブックエントリが、そのカラー範
囲に亘って解凍テクスチャを均等にサンプリングすることによって生成される場
合、新しい下位レベルミップマップを生成するのに、インデックス自体を、ミッ
プマップフィルタへの入力として用いることができる。その結果できるインデッ
クスは、フィルタが掛けられたテクスチャと等価な最も近いコードブックを指す
ことになる。インデックス（圧縮されたテクスチャ）上でのフィルタリング演算
のビット幅は、フィルタが解凍されたテクスチャに与えられた場合よりもかなり
少ない。
ィルタ４０（図５）である。圧縮方式が、ＶＱ又はパレット化（上記参照）にあ
るような、コードブックを探索するためのインデックスを用いる様式であれば、
この場合は下位ミップマップの生成が容易にできるような方法でテクスチャ構成
要素を配列することができる。つまり、コードブックエントリが、そのカラー範
囲に亘って解凍テクスチャを均等にサンプリングすることによって生成される場
合、新しい下位レベルミップマップを生成するのに、インデックス自体を、ミッ
プマップフィルタへの入力として用いることができる。その結果できるインデッ
クスは、フィルタが掛けられたテクスチャと等価な最も近いコードブックを指す
ことになる。インデックス（圧縮されたテクスチャ）上でのフィルタリング演算
のビット幅は、フィルタが解凍されたテクスチャに与えられた場合よりもかなり
少ない。
【００６８】 そのような構成が図１０に示されている。これは、勿論図９の修正を含んでい
るが、図７がベースになっている。
るが、図７がベースになっている。
【００６９】 図１０は、フィルタ６６が解凍ユニット６２内にどのように現れているかを示
している。各解凍ユニット６２は、アロケータ８２の出力に接続されているイン
デックス探索セクション９２を有しており、インデックスを提供し、そのインデ
ックスにはフィルタ６６によりフィルタが掛けられ、その後、対応するコードブ
ック部分を見つけるためにフィルタが掛けられたインデックスが用いられるコー
ドブック探索セクション９４に与えられる。
している。各解凍ユニット６２は、アロケータ８２の出力に接続されているイン
デックス探索セクション９２を有しており、インデックスを提供し、そのインデ
ックスにはフィルタ６６によりフィルタが掛けられ、その後、対応するコードブ
ック部分を見つけるためにフィルタが掛けられたインデックスが用いられるコー
ドブック探索セクション９４に与えられる。
【００７０】 図１１は、圧縮されたコード値とそれらが示すカラーとの間の関係を図で示し
ている。図は、２次元平面上で可能な全てのカラーを示す色の三角形の一部であ
ることを想定している。２つのカラーＣ１及びＣ２は基本カラーを意味する。そ
れらは線の端を定め、その線上には他の中間色Ｃ１１からＣ１ｉまでがある。従
って、これら他のカラーは、カラーＣ１及びＣ２の適切な重み付き平均を取るこ
とにより形成することができる。カラーＣ１１からＣ１ｉに対するコード値も、
カラーＣ１及びＣ２のコード値の平均を取ることにより、同様に定めることがで
きる。
ている。図は、２次元平面上で可能な全てのカラーを示す色の三角形の一部であ
ることを想定している。２つのカラーＣ１及びＣ２は基本カラーを意味する。そ
れらは線の端を定め、その線上には他の中間色Ｃ１１からＣ１ｉまでがある。従
って、これら他のカラーは、カラーＣ１及びＣ２の適切な重み付き平均を取るこ
とにより形成することができる。カラーＣ１１からＣ１ｉに対するコード値も、
カラーＣ１及びＣ２のコード値の平均を取ることにより、同様に定めることがで
きる。
【００７１】 中間色を作り出す一般的な方法は、カラーＣ１及びＣ２の圧縮されたコード値
を使って開始し、カラー当たり１６又は２４ビット必要なシステムの精度で、カ
ラーＣ１及びＣ２の実際のカラー値を決めるものである。次に重み付け平均が１
６又は２４のカラー値に実施され、決められる。しかし、カラーとそのコード値
の関係が上に述べた方法で決められる場合、先ずコード値の平均を取り、次に平
均コード値を変換し、最も近い使用可能なカラーを得ることができることが分か
っている。このことは、平均を取る演算では、１６又はそれ以上のビットのデー
タが処理されるのではなく、利用する際に異なる圧縮されたコード値を決めるの
に必要なわずか２又は３程度のビットが処理可能であればよいということになる
。
を使って開始し、カラー当たり１６又は２４ビット必要なシステムの精度で、カ
ラーＣ１及びＣ２の実際のカラー値を決めるものである。次に重み付け平均が１
６又は２４のカラー値に実施され、決められる。しかし、カラーとそのコード値
の関係が上に述べた方法で決められる場合、先ずコード値の平均を取り、次に平
均コード値を変換し、最も近い使用可能なカラーを得ることができることが分か
っている。このことは、平均を取る演算では、１６又はそれ以上のビットのデー
タが処理されるのではなく、利用する際に異なる圧縮されたコード値を決めるの
に必要なわずか２又は３程度のビットが処理可能であればよいということになる
。
【００７２】 この下位のミップマップ最適化技法を、ＤｉｒｅｃｔＸ圧縮テクスチャ（参考
文献１４）に適用することもできる。ここでは、２つの基本カラーと、インデッ
クスにより示された補間された中間値とが、均等に離れて配置されている。図１
２は、２ビットのインデックスがどのように１６ビットのテクスチャカラーにマ
ップされるかを示している。１６ビット値に替えて、２ビットのインデックス自
体にフィルタを掛けることができることがわかる。このことは、ロジックが少な
く、従って全体のコストが低いことを示している。
文献１４）に適用することもできる。ここでは、２つの基本カラーと、インデッ
クスにより示された補間された中間値とが、均等に離れて配置されている。図１
２は、２ビットのインデックスがどのように１６ビットのテクスチャカラーにマ
ップされるかを示している。１６ビット値に替えて、２ビットのインデックス自
体にフィルタを掛けることができることがわかる。このことは、ロジックが少な
く、従って全体のコストが低いことを示している。
【００７３】 要約すれば、画像をテクスチャリングする際に用いるためのテクスチャデータ
を生成する図示方法は、先ず、任意の圧縮されたコードによりテクスチャデータ
を表示する段階を備えており、選択された圧縮コード値は両基本カラーを定め、
他の圧縮されたコード値は、基本カラーの選択された重み付け平均値により形成
することのできるカラーを定め、この対応するコード値は、選択された基本カラ
ーのコード値の重み付け平均値でもある。次に、出力テクセルが複数の入力テク
セルから補間されるが、補間段階は、圧縮コード値を使って行われる。コード値
は続いて解凍され、実際のカラー値が与えられる。
を生成する図示方法は、先ず、任意の圧縮されたコードによりテクスチャデータ
を表示する段階を備えており、選択された圧縮コード値は両基本カラーを定め、
他の圧縮されたコード値は、基本カラーの選択された重み付け平均値により形成
することのできるカラーを定め、この対応するコード値は、選択された基本カラ
ーのコード値の重み付け平均値でもある。次に、出力テクセルが複数の入力テク
セルから補間されるが、補間段階は、圧縮コード値を使って行われる。コード値
は続いて解凍され、実際のカラー値が与えられる。
【００７４】 この方法は、図示されている下位レベルのミップマップ生成器内での利用以外
にも、他の目的で利用することもできる。圧縮されたコードが実際のカラーに対
応する線形関係を有するならば、圧縮された形態で保持されている中間色を生成
する必要がある場合には何時でも、本方法を用いることができる。特に、メモリ
２２内に保持されているミップマップの最初の生成時に用いることができる。
にも、他の目的で利用することもできる。圧縮されたコードが実際のカラーに対
応する線形関係を有するならば、圧縮された形態で保持されている中間色を生成
する必要がある場合には何時でも、本方法を用いることができる。特に、メモリ
２２内に保持されているミップマップの最初の生成時に用いることができる。
【００７５】 以上、説明、図示してきた本発明の実施例は、既知のシステムに様々な改良点
を提供する。特に、テクスチャ圧縮キャッシュを使う場合、トリリニアフィルタ
リングに対しメモリバンド幅を効果的に利用することができる。必要に応じて、
圧縮された上位レベルのミップマップデータから下位レベルのミップマップデー
タを生成することにより、ページブレイクを越えるアクセスが低減する。４部キ
ャッシュ配列を用いると、クロック周期当たり１つのトリリニアフィルタが掛け
られたピクセルが保証される。解凍ロジックの演算は、ダイナミック解凍リソー
ス割当を用いることにより改善される。最後に、下位レベルのミップマップ生成
と解凍ロジックを統合すると、システムのオーバーヘッドが比較的低くなる。
を提供する。特に、テクスチャ圧縮キャッシュを使う場合、トリリニアフィルタ
リングに対しメモリバンド幅を効果的に利用することができる。必要に応じて、
圧縮された上位レベルのミップマップデータから下位レベルのミップマップデー
タを生成することにより、ページブレイクを越えるアクセスが低減する。４部キ
ャッシュ配列を用いると、クロック周期当たり１つのトリリニアフィルタが掛け
られたピクセルが保証される。解凍ロジックの演算は、ダイナミック解凍リソー
ス割当を用いることにより改善される。最後に、下位レベルのミップマップ生成
と解凍ロジックを統合すると、システムのオーバーヘッドが比較的低くなる。
【００７６】 以上、現在好適な実施例を取り上げ、本発明を説明し図示してきたが、これら
のシステムには多くの修正を加え得ることが、理解頂けるであろう。
のシステムには多くの修正を加え得ることが、理解頂けるであろう。
【図１】 イメージングシステム内のテクスチャマップのバイリニアフィルタリングを示
す図である。
す図である。
【図２】 図１と同様の、イメージングシステム内のテクスチャマップのトリリニアフィ
ルタリングを示す図である。
ルタリングを示す図である。
【図３】 一連のミップマップを示している。
【図４】 本発明によるイメージングシステムの一部分を示す概略ブロック図である。
【図５】 図４の実施例のオペレーションを示す図である。
【図６】 最悪ケースシナリオにおけるテクスチャワードの記憶状態を示す図である。
【図７】 図４と同様な、４つのキャッシュと４つの解凍ユニットを並行に用いている本
発明の第２実施例の概略ブロック図である。
発明の第２実施例の概略ブロック図である。
【図８】 最良ケースシナリオにおけるテクスチャワードの記憶状態を、図６と同様の方
法で示す図である。
法で示す図である。
【図９】 図７の実施例を修正したブロック図であり、ここでは解凍ユニットはダイナミ
ックに再割り当てされる。
ックに再割り当てされる。
【図１０】 図７のもう１つの、回路を修正したブロック図である。
【図１１】 圧縮されたテクスチャコードに、補間をどのように直接適用できるかを示す図
である。
である。
【図１２】 圧縮されたテクスチャコードに、補間をどのように直接適用できるかを示す図
である。
である。
Claims (9)
- 【請求項１】 ３次元イメージングシステムで用いるためのテクスチャリン
グシステムにおいて、 画像をテクスチャする際に用いるために、低下していく解像の異なるレベルの
階層的に連続したミップマップを備えたミップマップデータを記憶するためのメ
モリ手段（２２）と、 必要なミップマップデータのタイプと、前記データをそこから取り出すことに
なる１つ又は複数のミップマップのレベルとを示す入力データを受け取るための
入力手段（２６）と、 前記入力手段と前記メモリ手段とに接続され、前記入力データに従って、必要
なミップマップデータをメモリから検索する制御手段（２４）と、 メモリから検索されたミップマップデータの部分を記憶し、選択されたミップ
マップレベルと関連づけるための、前記制御手段に連結されているキャッシュ手
段（３０；６０）と、 ミップマップの１つのレベルからミップマップデータを受け取り、出力テクセ
ルを２つのミップマップレベルからの入力テクセルから補間するために、前記キ
ャッシュ手段に連結されているトリリニア補間器手段（３４；６４）とを備えて
おり、 下位レベルのミップマップ生成器手段（３６；６６）が、更に、一連の階層に
おいて、部分が前記キャッシュ手段内に保持されているミップマップの次に下位
のミップマップの部分を生成するために、前記キャッシュ手段と前記トリリニア
補間器手段の間に連結されていることを特徴とするテクスチャリングシステム。 - 【請求項２】 前記メモリ手段内に圧縮された形態で記憶されているミップ
マップデータを解凍するための解凍手段（３２；６２）を含んでいることを特徴
とする請求項１に記載のテクスチャリングシステム。 - 【請求項３】 前記解凍手段（３２；６２）は、前記キャッシュ手段に連結
されている入力と、前記トリリニア補間器手段と前記下位レベルミップマップ生
成器手段の両方に連結されている出力とに接続されていることを特徴とする請求
項２に記載のテクスチャリングシステム。 - 【請求項４】 並行に配置されている４つのキャッシュ手段（６０）と４つ
の解凍圧縮手段（６２）とがあることを特徴とする請求項２又は３の何れかに記
載のテクスチャリングシステム。 - 【請求項５】 前記キャッシュ手段（６０）と前記解凍手段（６２）との間
に、異なるキャッシュの出力を前記解凍手段の内の選択された１つに割当てるた
めの割当て手段（８２）を更に備えていることを特徴とする請求項２、３又は４
の何れかに記載のテクスチャリングシステム。 - 【請求項６】 前記下位レベルのミップマップ生成器手段は、前記キャッシ
ュ手段内に保持されているミップマップからの１６個のテクセルで演算して、４
個のテクセルを次に下位であるミップマップからのものとして提供する４つの補
間器を備えていることを特徴とする上記請求項の何れかに記載のテクスチャリン
グシステム。 - 【請求項７】 ３次元イメージングで用いるためのテクスチャリングの方法
において、 画像をテクスチャする際に用いるために、低下していく解像の異なるレベルの
階層的に連続したミップマップを備えたミップマップデータをメモリに記憶する
段階と、 必要なミップマップデータのタイプと、前記データをそこから取り出すことに
なる１つ又は複数のミップマップのレベルを示す入力データを受け取る段階と、 前記入力データに従って、必要な前記ミップマップデータをメモリから検索す
る段階と、 メモリから検索されたミップマップデータの部分をキャッシュに記憶し、選択
されたミップマップレベルと関連づける段階と、 ミップマップの１つのレベルからミップマップデータを受け取り、出力テクセ
ルを、２つのミップマップレベルからの入力テクセルから補間する段階とを含み
、 更に、一連の階層において、部分が前記キャッシュ手段内に保持されているミ
ップマップの次に下位のミップマップの部分をリアルタイムに生成する段階を含
んでいることを特徴とする方法。 - 【請求項８】 画像をテクスチャする際に用いるためのテクスチャデータを
生成するための装置において、 テクスチャデータを任意の圧縮されたコードで表すための手段であり、選択さ
れた圧縮コード値が基本カラーを定め、他の圧縮されたコード値が、基本カラー
の選択された重み付け平均により形成することができるカラーを定め、この対応
するコード値は、選択された基本カラーのコード値の重み付け平均値でもあるよ
うな手段と、 出力テクセルを複数の入力テクセルから補間するための補間手段とを備えてお
り、 前記補間手段が、圧縮されたコード値を使って補間を行うことを特徴とする装
置。 - 【請求項９】 画像をテクスチャリングする際に用いるためのテクスチャデ
ータを生成する方法において、 テクスチャデータを任意の圧縮されたコードで表す段階であり、選択された圧
縮コード値が基本カラーを定め、他の圧縮されたコード値が、基本カラーの選択
された重み付け平均により形成することができるカラーを定め、この対応するコ
ード値は、選択された基本カラーのコード値の重み付け平均値でもあるような段
階と、 出力テクセルを複数の入力テクセルから補間する段階とから成り、 前記補間する段階は、圧縮されたコード値を使って行われることを特徴とする
方法。
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