JP2003109032A - 画像作成装置及びコンピュータプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 グラフィックスメモリとして必要なメモリ容
量の低減を図りつつ、多層３Ｄ画像を表示する。 【解決手段】 画像作成装置１は、グラフィックスメモ
リ１６及び描画デバイス１３を備える。グラフィックス
メモリ１６は、３Ｄ画像を含む複数層の画像を別々に格
納するための複数個のフレームバッファ１６ａ及び１６
ｂ、並びにこれらのフレームバッファに対して共通に設
けられた一個のＺバッファ１６ｃを具備する。描画デバ
イス１３は、複数層の画像を、時分割でＺバッファ１６
ｃを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に複
数個のフレームバッファ１６ａ及び１６ｂに順次格納
し、これらのフレームバッファに格納され且つ陰面消去
が実行された後における複数層の画像を重ね合わせ部１
７で重ね合わせることにより、多層３Ｄ画像を作成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、３次元座標情報に
基づいて３Ｄ画像を作成する画像作成装置及び方法、そ
のような画像作成装置を備えたナビゲーションシステム
等の電子機器、並びにコンピュータプログラムの技術分
野に属する。特に、例えば車載用ナビゲーション装置等
に好適に用いられ、３Ｄ画像を含む複数層の画像を重ね
合わせてなる多層３Ｄ画像を表示可能な画像作成装置及
び方法、そのような装置を備えた電子機器、並びにコン
ピュータプログラムの技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】近時、自動車の走行を制御する電子制御
の研究開発や、運転を支援するナビゲーションシステム
の普及が著しい。このナビゲーションシステムには種々
のデータベースを有していて、表示装置に地図情報、現
在位置情報、各種案内情報等を表示する基本的な構成が
あり、さらに入力した条件に基づいてドライブルートを
探索するものが一般的である。そして、探索されたドラ
イブルートや、ＧＰＳ（Global Positioning System）
測位或いは自立測位に基づく現在位置を、地図上に表示
して、目的地までの誘導案内（ナビゲーション）を行う
ように構成されている。目的地までの誘導案内のために
車両に搭載されたナビゲーションシステムの表示装置に
ドライブルートに加えて、現に走行している地点から前
方の風景が表示され、加えて走行路線の指示、交差点で
曲がる方向、その交差点までの距離、目的地までの距
離、到着予想時刻等が表示される。このとき前方の風景
は、ドライバーの視線に基づき、平面上に立体的な視覚
表現を与える技法、即ち遠近法を用いた画像（本願明細
書では、所謂、「３Ｄ画像」と記す）で表示されるもの
がある。

【０００３】このような３Ｄ画像等を表示するために、
Ｚバッファ法による陰面消去機能を持つ描画エンジンを
用いる場合がある。Ｚバッファ法によれば、一フレーム
の３Ｄ画像を構成する複数の部分フレーム画像（例え
ば、一つの風景を示す一フレームの画像を構成する、道
路の画像、一の建物の画像、他の建物の画像、上空の画
像など）のうち同一描画位置において最も手前にある画
像部分を描画位置毎に記憶しておき、最終的に全描画位
置において最も手前にある画像部分のみからなる一フレ
ームの３Ｄ画像を描画することができる。また、Ｚバッ
ファ法による陰面消去機能を用いれば、風景画像のみな
らず、複数のテキスト、マーク、模様、デザイン、デッ
サン、背景等が立体的に重ねられた３Ｄ画像等も描画可
能となる。

【０００４】他方で従来から、同一画面内に、種類の相
異なる複数層の画像を重ね合わせた画像（本願明細書で
は「多層画像」という）を表示する技術もある。例え
ば、車載用ナビゲーション装置では、基本地図情報上
に、地図以外の各種画像情報、関連するテキスト情報、
各種アイコンやマーク、縮尺の異なる地図情報等を重ね
合わせた多層画像を表示する技術が実用化されている。
この技術は、より具体的には、フレームバッファを多層
画像の合計層数に対応して複数備えておき、これら複数
のフレームバッファに格納された複数層の画像を重ね合
わせることにより、多層画像を表示するものである。

【０００５】従って、上述の如く陰面消去により３Ｄ画
像を作成するＺバッファ法と上述の如く多層画像を表示
する技術とを組み合わせれば、３Ｄ画像を含む複数層の
画像を重ね合わせてなる複雑高度な多層画像（本願明細
書では「多層３Ｄ画像」という）を表示することも可能
であると考察される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】移動体ナビゲーション
装置等を含めて各種電子機器においては、ハードウエア
資源の倹約或いはコスト削減等の観点から、同一処理を
行う際におけるメモリ容量の削減という一般的要請があ
る。

【０００７】しかしながら、前述の如く各々の層にＺバ
ッファ法による陰面消去を行った後に重ね合わせて多層
３Ｄ画像等の多層画像を表示するためには、多層画像の
層毎に一対のフレームバッファ及びＺバッファが必要と
なる。即ち、多層画像の合計層数に等しい数のフレーム
バッファ及び多層画像の合計層数に等しい数のＺバッフ
ァが必要となり、全体として必要なメモリ容量は膨大な
ものとなってしまうという問題点がある。

【０００８】例えば、Ｚバッファを用いる３Ｄ画像用の
グラフィックスライブラリとして、マイクロソフト社の
Direct3Dによれば、Ｚバッファに関連付けられるフレー
ムバッファは唯一であるので、複数層に対して３Ｄ画像
の描画を行うには、層の総数と同じ数だけＺバッファを
確保する必要がある。他方、Ｚバッファを用いる３Ｄ画
像用のグラフィックスライブラリの他の例として、シリ
コングラフィック社のAPI(Application Programming
Interface)であるOpenGLによれば、単一層の概念で構成
されており、多層３Ｄ画像を作成することは出来ない。

【０００９】本発明は上述した問題点に鑑みなされたも
のであり、全体として必要なメモリ容量の相対的低減を
図りつつ、多層３Ｄ画像等の多層画像を表示可能な画像
作成装置及び方法、そのような装置を備えた電子機器、
並びにコンピュータプログラムを提供することを課題と
する。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の画像作成装置は
上記課題を解決するために、３Ｄ画像を含む複数層の画
像を別々に格納するための複数個のフレームバッファ及
び該複数個のフレームバッファに対して共通に設けられ
た一個のＺバッファを具備するグラフィックスメモリ
と、前記複数層の画像を、時分割で前記一個のＺバッフ
ァを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前
記複数個のフレームバッファに順次格納し、前記複数個
のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行
された後における前記複数層の画像を重ね合わせること
により、多層３Ｄ画像を作成する描画デバイスとを備え
る。

【００１１】本発明の画像作成装置によれば、描画デバ
イスは、３Ｄ画像を含む複数層の画像を、時分割で一個
のＺバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成す
ると共に複数個のフレームバッファに順次格納する。そ
の後、複数のフレームバッファの各々は、Ｚバッファ法
により陰面消去が実行された３Ｄ画像等が格納された状
態とされる。すると、描画デバイスは、これら複数個の
フレームバッファに格納され且つ陰面消去が実行された
後における、３Ｄ画像を含む複数層の画像を重ね合わせ
ることにより、多層３Ｄ画像を作成する。従って、Ｚバ
ッファ法を用いて夫々作成した複数層の画像を、同一画
面内に重ね合わせて表示することができる。ここで特
に、グラフィックスメモリは、複数層の画像を別々に格
納するための複数個のフレームバッファを具備している
が、複数個のフレームバッファに対して共通に設けられ
た一個のＺバッファを具備する。従って、複数層の画像
に対して別々に、Ｚバッファを備える場合と比較して、
格段にメモリ容量を低減できる。

【００１２】この結果、例えばカーナビゲーションシス
テム等の、グラフィックス用のメモリ容量を抑えること
が実用上大変重要とされる用途に対し、本発明の画像作
成装置は好適である。

【００１３】本発明の画像作成装置の一態様では、前記
Ｚバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画
像各々の生成が完了する都度に、クリアされる。

【００１４】この態様によれば、複数層の画像各々の生
成が完了する都度にＺバッファはクリアされるので、一
個のＺバッファを時分割で用いて複数層の画像に係る陰
面消去を問題なく実行できる。

【００１５】本発明の画像作成装置の他の態様では、前
記描画デバイスは、前記複数層の画像の少なくとも一層
については遠近法に則った画像を描画する。

【００１６】この態様によれば、多層３Ｄ画像のうち少
なくとも一層については、例えば操縦者が運転席から見
るような風景が、遠近法の描画手法による３Ｄ画像とし
て表示され、操縦者は実際の風景と合致させて画像を認
識することが容易となる。

【００１７】本発明の画像作成装置の他の態様では、前
記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記３
Ｄ画像に含まれる物体の３次元座標情報に基づいて、物
体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単
位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成手段と、
前記３Ｄ画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を
規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成手段
とを具備する描画アプリケーション処理部と、前記生成
された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄積手段
と、前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情
報蓄積手段とを具備するグラフィックスライブラリとを
更に備えており、前記描画デバイスは、前記蓄積された
座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積された描
画物体情報に作用させることにより、前記複数層の画像
を順次生成する。

【００１８】この態様によれば、描画アプリケーション
処理部及びグラフィックスライブラリによって、複数層
の画像のうち少なくとも一つについて或いは好ましくは
複数層の画像の各々について、画像を描画するためデー
タを座標変換情報と描画物体情報とに分離して、それぞ
れを独自の情報生成手段により生成し、蓄積、管理す
る。これら蓄積、管理されたデータに基づき描画デバイ
スにより表示用画像として３Ｄ画像を生成し、表示装置
に出力する。この際、座標変換情報と描画物体情報とを
分離独立して扱い、これらに基づく描画処理を一括実行
することで、描画デバイスによる描画速度は向上する。

【００１９】特に、この態様のように描画物体情報及び
座標変換情報を用いれば、一層の３Ｄ画像をバースト的
に生成できるので、一層の３Ｄ画像を描画する際のＺバ
ッファを用いた陰面消去を行う時間も極めて短時間で済
む。このため、一個のＺバッファを時分割で用いて、各
層の画像に係る陰面消去を問題なく実行できる。

【００２０】尚、この態様では、描画物体情報生成手段
について「描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系
で生成する」とあるが、ここにいう、所定情報単位と
は、例えばディスプレイリストの単位であり、描画デバ
イスが３Ｄ画像を描画する際に座標変換情報を描画物体
情報に作用させる単位に一致させている。そして、同一
ディスプレイリスト等の同一所定情報単位内において
は、座標系を統一するが、相異なる所定情報単位間にお
いては座標系を統一する必要はない。

【００２１】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画
アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少
なくとも一層については、時間の経過に伴い連続的に変
化する相前後する二枚の３Ｄ画像の両者に含まれる物体
に対し、前記描画物体情報を固定したまま、前記座標変
換情報生成手段により前記座標変換情報を再生成するよ
うに構成してもよい。

【００２２】このように構成すれば、複数層の画像のう
ち少なくとも一層については、時間の経過に伴い連続的
に変化する３Ｄ画像を描画する際には、描画物体情報を
固定したまま座標変換情報を変化させるので、描画のた
めの処理負担を軽減でき、連続的に変化する３Ｄ画像の
作成を迅速に行える。例えば、同一描画物体情報に基づ
いて、視点を連続的に変化させることで移動体の運行に
従って順次変化する描画像のみならず、光源を連続的に
変化させることで時間経過による物体の陰影の変化等が
連続する画像として得ることができる。

【００２３】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画
アプリケーション処理部及び前記グラフィックスライブ
ラリは、前記複数層の画像についての前記描画物体情報
及び前記座標変換情報を、マルチタスクにより生成し蓄
積するように構成してもよい。

【００２４】このように構成すれば、座標変換情報と描
画物体情報とを分離独立してマルチタスクにより生成し
蓄積するので、全体として一層迅速に３Ｄ画像を作成す
ることも可能となる。

【００２５】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記複数
層の画像のうち少なくとも一層について、前記座標変換
情報生成手段により生成された複数の座標変換情報が前
記座標変換情報蓄積手段に蓄積され、前記描画物体情報
生成手段により生成された複数の描画物体情報が前記描
画物体情報蓄積手段に蓄積され、前記座標変換情報と前
記描画物体情報との任意の組み合わせで前記描画デバイ
スにより描画するように構成してもよい。

【００２６】このように構成すれば、３Ｄ画像を含む複
数層の画像のうち少なくとも一層については、蓄積され
ている幾つかの座標変換情報と幾つかの描画物体情報と
を任意の組み合わせで、描画デバイスにおいて描画する
ことができ、表示画像を速やかに、また多種の画像とし
てユーザの要求に沿って表示することが可能となる。

【００２７】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画
アプリケーション処理部は、前記描画物体情報のリスト
を作成するリスト作成プログラムと、前記Ｚバッファを
クリアするクリア用プログラムと、前記描画デバイスに
おける描画実行を指令する実行指令プログラムとを実行
する。

【００２８】このように構成すれば、所謂ディスプレイ
リストを作成するリスト作成プログラムと、Ｚバッファ
をクリアするクリア用プログラムとを有することによっ
て、複数のフレームバッファで１個のＺバッファを時分
割で共用しながら、描画デバイスにより多層３Ｄ画像を
比較的容易に描画できる。

【００２９】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記グラ
フィックスライブラリは、前記描画物体情報を管理する
機能と、前記グラフィックスメモリを制御する機能と、
前記描画デバイスを制御する機能とを有するように構成
してもよい。

【００３０】このように構成すれば、グラフィックスラ
イブラリが有する前記描画物体情報を管理する機能とグ
ラフィックスメモリを制御する機能と描画デバイスを制
御する機能とにより、描画デバイスが実際に描画する多
層３Ｄ画像の制御が行われる。

【００３１】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画
アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少
なくとも一層については、ナビゲーションシステムが有
する地図データベースから前記３次元座標情報を含む地
図情報が供給される機能を有するように構成してもよ
い。

【００３２】このように構成すれば、複数層の画像のう
ち少なくとも一層については、前記地図データベースか
らの地図情報に基づき、更にナビゲーションシステムが
有するＧＰＳ測位装置等からの移動体の位置情報や、操
縦者によって入力されるルート情報に基づいて、ディス
プレイに所定の座標変換が行われた、３次元座標情報を
含む地図情報に基づく画像が、多層３Ｄ画像を構成する
一層として表示される。さらに、座標変換が伴わない案
内情報を、多層３Ｄ画像を構成する他の層として、地図
情報上に重ね合わせて表示し、操縦者の便に供すること
も可能である。

【００３３】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記座標
変換情報は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層に
ついては、前記視点及び前記視界を規定する情報に加え
て、光源を規定する情報を含んでなるように構成しても
よい。

【００３４】このように構成すれば、描画物体情報は、
複数層の画像のうち少なくとも一層については、座標変
換情報として、視点情報及び視界情報に加えて、光源情
報に基づいて変換され、よりリアルな画像として表示す
ることが可能となる。また、描画デバイスが置き換えら
れても視点情報、視界情報、光源情報等の座標変換情報
はそのまま適用でき、移植性が確保されたまま同様にリ
アルな画像を確保できる。

【００３５】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記視点
は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層について
は、移動体操縦者の視点に基づいて設定されるように構
成してもよい。

【００３６】このように構成すれば、複数層の画像のう
ち少なくとも一層については、操縦者の視線で見るよう
な風景が、３Ｄ画像として表示され、操縦者は実際の風
景と合致させた立体の画像として認識することが容易と
なる。視点は手動により設定できるものであってもよ
い。

【００３７】上述した描画アプリケーション処理部及び
グラフィックスライブラリを備えた態様では、前記視界
は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層について
は、移動体操縦者の視界に基づいて設定される。

【００３８】このように構成すれば、前記複数層の画像
のうち少なくとも一層については、操縦者の視界に入る
風景が、３Ｄ画像として表示される。視界は手動により
設定できるものであってもよい。

【００３９】本発明の電子機器は上記課題を解決するた
めに、上述した本発明の画像作成装置（但し、その各種
態様も含む）と、前記描画デバイスにより描画された多
層３Ｄ画像を画像出力する表示装置とを備える。

【００４０】本発明の電子機器によれば、上述した本発
明の画像作成装置を備えるので、多層３Ｄ画像を表示可
能な車載用ナビゲーションシステム等のナビゲーション
システム、アーケードゲーム或いはテレビゲーム等のゲ
ーム装置、多層３Ｄ画像を表示可能なパソコン等のコン
ピュータなどの各種電子機器を実現できる。

【００４１】本発明のコンピュータプログラムは上記課
題を解決するために、コンピュータを上述した本発明の
画像作成装置（但し、その各種態様も含む）として機能
させる。より具体的には、コンピュータを、上述した本
発明のグラフィックスメモリ、描画デバイス、描画アプ
リケーション処理部、グラフィックスライブラリ等とし
て機能させ、より詳細には更に、上述した本発明の描画
物体情報生成手段、座標変換情報生成手段、描画物体情
報蓄積手段、座標変換情報蓄積手段等として機能させ
る。

【００４２】本発明のコンピュータプログラムによれ
ば、当該コンピュータプログラムを格納するＣＤ−ＲＯ
Ｍ（Compact Disc Read Only Memory）、ＤＶＤ−ＲＯ
Ｍ（DVD Read Only Memory）、ハードディスク等の記
録媒体から、当該コンピュータプログラムをコンピュー
タに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンピュータ
プログラムを、通信手段を介してコンピュータにダウン
ロードさせた後に実行させれば、上述した本発明に係る
画像作成装置の統合した制御を比較的簡単に実現でき
る。

【００４３】本発明の画像作成方法は上記課題を解決す
るために、３Ｄ画像を含む複数層の画像を別々に格納す
るための複数個のフレームバッファ及び該複数個のフレ
ームバッファに対して共通に設けられた一個のＺバッフ
ァを具備するグラフィックスメモリと前記複数層の画像
を重ね合わせてなる多層３Ｄ画像を作成する描画デバイ
スとを備えた画像作成装置における画像作成方法であっ
て、前記複数層の画像を、時分割で前記一個のＺバッフ
ァを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前
記複数個のフレームバッファに順次格納する工程と、前
記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消
去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合わ
せる工程とを含む。

【００４４】本発明の画像形成方法によれば、上述した
本発明の画像作成装置の場合と同様に、Ｚバッファ法を
用いて夫々作成した３Ｄ画像を含む複数層の画像を、同
一画面内に重ね合わせて表示することができる。ここで
特にグラフィックスメモリは、複数個のフレームバッフ
ァに対して共通に設けられた一個のＺバッファを具備す
るので、複数層の画像に対して別々に、Ｚバッファを備
える場合と比較して、格段にメモリ容量を低減できる。

【００４５】本発明の画像作成方法の一態様では、前記
Ｚバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画
像各々の生成が完了する都度に、クリアされる。

【００４６】この態様によれば、複数層の画像各々の生
成が完了する都度にＺバッファはクリアされるので、一
個のＺバッファを時分割で用いて複数層の画像に係る陰
面消去を問題なく実行できる。

【００４７】本発明の画像作成方法の他の態様では、前
記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記３
Ｄ画像に含まれる物体の３次元座標情報に基づいて、物
体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単
位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成工程と、
前記３Ｄ画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を
規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成工程
と、前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情
報蓄積工程と、前記生成された座標変換情報を蓄積する
座標変換情報蓄積工程とを更に備えており、前記蓄積さ
れた座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積され
た描画物体情報に作用させることにより、前記複数層の
画像を順次生成する。

【００４８】この態様によれば、複数層の画像のうち少
なくとも一つについて或いは好ましくは複数層の画像の
各々について、画像を描画するためデータを座標変換情
報と描画物体情報とに分離して、それぞれを独自の情報
生成手段により生成し、蓄積、管理する。これら蓄積、
管理されたデータに基づき描画デバイスにより表示用画
像として３Ｄ画像を生成し、表示装置に出力する。この
際、座標変換情報と描画物体情報とを分離独立して扱
い、これらに基づく描画処理を一括実行することで、描
画デバイスによる描画速度は向上する。

【００４９】特に、この態様のように描画物体情報及び
座標変換情報を用いれば、一層の３Ｄ画像をバースト的
に生成できるので、一層の３Ｄ画像を描画する際のＺバ
ッファを用いた陰面消去を行う時間も極めて短時間で済
む。このため、一個のＺバッファを時分割で用いて、各
層の画像に係る陰面消去を問題なく実行できる。

【００５０】本発明のこのような作用、及び他の利得は
次に説明する実施の形態から明らかにされる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、本発明における画像作成装
置及び方法、並びにコンピュータプログラムに係る実施
形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に説明する各
実施形態は、本発明の画像作成装置を、車載用のナビゲ
ーションシステムに利用するものとして構築したもので
あるが、この形態にかかわることなく、本発明はパソコ
ンによる画像作成、テレビゲーム用の画像作成等に用い
ても好適なものである。

【００５２】（第１実施形態）第１実施形態の画像作成
装置について図１〜図８を参照して説明する。ここで図
１は第１実施形態である画像作成装置の基本構成を示す
ブロック構成図であり、図２は画像作成装置を構成する
グラフィックスライブラリの内部構成について説明する
ための図である。また、図３は描画に関するシーンオブ
ジェクトの管理について説明するための図であり、図４
は画像作成装置を構成するグラフィックスライブラリの
動作の流れを示すフローチャートであり、図５は画像作
成装置を構成する描画デバイスの動作の流れを示すフロ
ーチャートであり、図６は、描画アプリケーション処理
部における動作の流れを示すフローチャートである。さ
らに、図７は本実施形態の画像作成装置の動作について
示すシーケンスチャートであり、図８は描画の例を示す
図である。

【００５３】まず、本実施形態の画像作成装置の基本構
成について図１を参照して説明する。

【００５４】図１において、画像作成装置１は、描画ア
プリケーション処理部１１と、グラフィックスライブラ
リ１２と、描画デバイス１３と、グラフィックスメモリ
１６と、重ね合わせ部１７とを備えて構成されている。
描画アプリケーション処理部１１には、視点、視界、光
源等の座標変換情報１４と、道路、建物、地図情報等の
描画物体情報１５とが入力される。グラフィックスライ
ブラリ１２と描画デバイス１３とは、一体としてシステ
ムを形成し、描画アプリケーション処理部１１に対して
任意に置き換えが可能である。

【００５５】本実施形態では特に、画像作成装置１は、
多層３Ｄ画像を作成可能に構成されており、描画デバイ
ス１３により第１層の３Ｄ画像を描画するために、グラ
フィックスメモリ１６内に第１フレームバッファ１６ａ
が設けられており、第２層の３Ｄ画像を描画するため
に、グラフィックスメモリ１６内に第２フレームバッフ
ァ１６ｂが設けられている。そして、これらの２個のバ
ッファに対して共用のＺバッファ１６ｃが１個設けられ
ている。Ｚバッファ１６ｃは、後述のように第１フレー
ムバッファ１６ａ及び第２フレームバッファ１６ｂに対
して、時分割で用いられる。そして、第１フレームバッ
ファ１６ａ内に描画された第１層の３Ｄ画像と、第２フ
レームバッファ１６ｂ内に描画された第２層の３Ｄ画像
とは、重ね合わせ部１７により重ね合わされた後、液晶
ディスプレイ、ＣＲＴディスプレイ等の表示装置によ
り、一つの多層３Ｄ画像として表示出力されるように構
成されている。

【００５６】尚、本実施形態では、説明の便宜上、二層
の３Ｄ画像からなる多層３Ｄ画像を描画する場合につい
て説明するが、グラフィックスメモリ１６内に３個以上
のフレームバッファを設けて、三層以上の３Ｄ画像から
なる多層３Ｄ画像を描画するように構成することも可能
である。この際、Ｚバッファ１６ｃを、時分割で用いる
ことにより全てのフレームバッファにより共用するよう
に構成してもよい。但し、３個以上のフレームバファの
うち少なくとも２個のフレームバッファで１個のＺバッ
ファを共用するように構成すれば、グラフィックスメモ
リ１６におけるメモリ容量の増加を抑制しながら、多層
３Ｄ画像を描画するという本実施形態における顕著なる
作用効果は発揮されるものである。

【００５７】図２に示すように、描画アプリケーション
処理部１１には、座標変換パラメータ作成ルーチン１１
１とディスプレイリスト作成ルーチン１１２とが具備さ
れている。座標変換パラメータ作成ルーチン１１１は、
複数層の３Ｄ画像の各々について、座標変換情報１４と
して入力される視点、視界、光源等の座標変換情報に基
づき座標変換のデータを作成する。このデータはグラフ
ィックスライブラリ１２でシーンオブジェクトとして管
理される。シーンオブジェクトに対するパラメータの設
定や、設定値に基づく描画への適用の動作はシーンオブ
ジェクトの識別子に対して行うことで実行される。

【００５８】また、ディスプレイリスト作成ルーチン１
１２は、複数層の３Ｄ画像の各々について、道路、建
物、地図情報等から描画物体情報を作成し、グラフィッ
クスライブラリ１２に入力する。この描画物体情報には
座標変換の情報は含まれない。座標変換の情報は前述し
たシーンオブジェクトとして別個に設定されている。こ
のように、複数層の３Ｄ画像の各々について、座標変換
情報と描画物体情報を個別に作成し、描画時において描
画物体情報に座標変換情報を作用させて描画する構造を
とるものであり、前述したシステムの置き換えと、描画
速度の高速化を実現する。

【００５９】次に、グラフィックスライブラリ１２は、
シーンオブジェクト設定部１２１とディスプレイリスト
作成部１２２とディスプレイリスト実行部１２３とを備
える。

【００６０】シーンオブジェクト設定部１２１は、複数
層の３Ｄ画像の各々について、描画アプリケーション処
理部１１の座標変換パラメータ作成ルーチン１１１で作
成された座標変換の情報を、描画アプリケーションから
指定された識別子に対応するシーンオブジェクト内に保
存し管理する。

【００６１】ディスプレイリスト作成部１２２は、複数
層の３Ｄ画像の各々について、描画アプリケーション処
理部１１のディスプレイリスト作成ルーチン１１２で作
成されたディスプレイリストを、描画デバイス１３が高
速で描画できるように直接にしかも一括実行できるよう
に構成し、管理する。

【００６２】また、ディスプレイリスト実行部１２３
は、複数層の３Ｄ画像の各々について、描画デバイス１
３を制御すると共に、シーンオブジェクト設定部１２１
とディスプレイリスト作成部１２２とに作用して、描画
デバイス１３に座標変換情報と描画物体情報の一括実行
が可能となるように処理されたディスプレイリスト及び
座標変換パラメータを送り、描画動作を実行させる。

【００６３】このグラフィックスライブラリ１２におい
ても、複数層の３Ｄ画像の各々について、座標変換情報
と描画物体情報とは、分離して格納されていて、描画時
に描画デバイス１３において描画物体情報に座標変換情
報を作用させて、シーンオブジェクトとして設定されて
いる視点、視界、光源等の条件を加えて座標変換し、各
層の３Ｄ画像を描画させる。従って、複数層の３Ｄ画像
の各々について、単一のディスプレイリストに格納され
ている描画物体情報は視点や視界に依存しない単一の座
標系でディスプレイリスト化されているものである。

【００６４】描画デバイス１３で作成された第１層の３
Ｄ画像は、対応する第１フレームバッファ１６ａに保持
され、Ｚバッファ１６ｃを用いた陰面消去が行われる。
この際、描画デバイス１３では描画物体情報に座標変換
情報を作用させて、第１層の３Ｄ画像を描画するので、
当該第１層の３Ｄ画像の描画は、バースト的に行われ
る。第１層の３Ｄ画像の描画が完了した後に、描画デバ
イス１３で作成された第２層の３Ｄ画像は、対応する第
２フレームバッファ１６ｂに保持され、Ｚバッファ１６
ｃを用いた陰面消去が行われる。この際、当該第２層の
３Ｄ画像の描画も、バースト的に行われる。第２層の３
Ｄ画像の描画が完了した後に、第１フレームバッファ１
６ａ及び第２フレームバッファ１６ｂに格納されたニ層
の３Ｄ画像は、重ね合わせ部１７により重ね合わされる
ことで多層３Ｄ画像され、表示装置１９に入力されて表
示されることになる。特に、各層の３Ｄ画像の描画は、
バースト的に行われるため、このようにＺバッファ１６
ｃを時分割で用いることが可能となり、１個のＺバッフ
ァ１６ｃを用いて陰面消去を実行しつつ３層以上の３Ｄ
画像を重ね合わせることも十分に可能である。

【００６５】次に、図３を参照し、各層の３Ｄ画像の描
画手順について説明する。まず、描画アプリケーション
処理部１１において、第１層の３Ｄ画像について、手順
（１）としてディスプレイリストを作成する。作成され
たディスプレイリストはグラフィックスライブラリ１２
の物体ディスプレイリスト（１）として格納される。次
に手順（２）として座標変換情報を設定する。座標変換
情報はシーンオブジェクト（１）に格納される。次に手
順（３）として描画の実行を指示する。グラフィックス
ライブラリ１２で物体ディスプレイリスト（１）とシー
ンオブジェクト（１）に働きかけて、そのデータを描画
デバイス１３に入力し、Ｚバッファ１６ｃを用いて陰面
消去を実行しつつフレームバッファ１６ａへ第１層の３
Ｄ画像を描画する。その後、同様の描画手順を、第２層
の３Ｄ画像についても行い、更に第３層以上の３Ｄ画像
があれば同様に行う。

【００６６】描画デバイス１３が３Ｄ座標変換機能を有
しており、識別子により特定された座標変換パラメータ
に基づき、例えば車両走行中であればドライバーの視
点、視界、光源等に基づいて、描画物体情報、例えばド
ライバーから見える、現に走行中の風景を３Ｄで描画
し、表示することとなる。この際、前述のように物体の
ディスプレイリスト或いはシーンオブジェクトは予め多
数作成して格納しておき、適宜、各々を組み合わせて描
画させるようにすることも可能である。

【００６７】次に、図４を参照し、グラフィックスライ
ブラリ１２の動作の流れを説明する。

【００６８】まず、描画アプリケーション処理部１１か
らの操作入力を待っている状態から（ステップＳ１０
１）操作入力があった場合、その操作の種別を判定する
（ステップＳ１０２）。操作の種別としてグラフィック
スライブラリ１２が有する操作は上述したように、ディ
スプレイリストの作成、シーンオブジェクトの設定、Ｚ
バッファのクリア及びディスプレイリストの実行があ
る。

【００６９】ディスプレイリストの作成指示があると、
道路、建物等の描画物体情報に基づいてディスプレイリ
ストを作成する（ステップＳ１０３）。ディスプレイリ
ストを作成するとステップＳ１０１に戻り、次の操作入
力を待つ。

【００７０】ステップＳ１０２の判定の結果、操作入力
がシーンオブジェクトの設定であれば、視点、視界、光
源等に基づく座標変換情報の識別子で指定されたシーン
オブジェクトに設定する（ステップＳ１０４）。シーン
オブジェクトの設定が完了すると再度ステップＳ１０１
に戻り、次の操作入力を待つ。

【００７１】ステップＳ１０２の判定の結果、操作入力
がディスプレイリストの実行であれば識別子で指定され
たシーンオブジェクトを描画デバイス１３に設定し（ス
テップＳ１０５）、ディスプレイリストを実行するよう
に描画デバイス１３に依頼をする（ステップＳ１０
６）。

【００７２】ステップＳ１０２の判定の結果、操作入力
がＺバッファのクリアであれば、グラフィックスメモリ
１６内にあるＺバッファ１６ｃをクリアする（ステップ
Ｓ１１１）。このＺバッファをクリアする旨の操作入力
は、一層の３Ｄ画像に係る描画動作が、ステップＳ１０
６の実行後に完了した際に行われるものである。

【００７３】その後、ステップＳ１０１に戻り、次の操
作入力を待つ。描画デバイス１３はディスプレイリスト
を一括実行して描画する。これら実行手順は図３を参照
して説明した実行手順に沿うものである。

【００７４】次に、図５を参照し、描画デバイス１３の
動作の流れを説明する。

【００７５】まず、グラフィックスライブラリ１２から
の操作入力を待っている状態から（ステップＳ２０１）
操作入力があった場合、その操作の種別を判定する（ス
テップＳ２０２）。操作の種別としてシーンオブジェク
トの設定及びディスプレイリストの実行がある。

【００７６】シーンオブジェクトの設定の指示の場合、
描画デバイス１３は識別子に基づく座標変換パラメータ
を設定する（ステップＳ２０３）。座標変換パラメータ
の設定が完了すると再度ステップＳ２０１に戻り、次の
操作入力を待つ。

【００７７】ステップＳ２０２の判定の結果、操作入力
がディスプレイリストの実行であれば、座標変換パラメ
ータ及びディスプレイリストに基づき描画を実行する。
描画デバイス１３からは描画された画像が出力され、対
応するフレームバッファ１６ａ又は１６ｂに格納され
る。この際、Ｚバッファ１６ｃを用いた陰面消去が行わ
れる。

【００７８】そして、以上の動作を繰り返すことによ
り、複数層の３Ｄ画像が第１フレームバッファ１６ａ及
び第２フレームバッファ１６ｂ内に夫々描画され、最終
的に、重ね合わせ部１７により重ね合わされて、一つの
多層３Ｄ画像とされる。

【００７９】次に、図６を参照し、描画アプリケーショ
ン処理部１１における動作の流れを説明する。

【００８０】まず、ディスプレイリスト作成ルーチン１
１２により、第１層の３Ｄ画像及び第２層の３Ｄ画像の
各々についてのディスプレイリストを作成する。そし
て、対応する座標変換パラメータを、座標変換パラメー
タ作成ルーチン１１１により作成する（ステップＳ５０
１）一つの多層３Ｄ画像を描画するために必要なディス
プレイリスト及び座標変換パラメータの作成が終了する
と、次に、Ｚバッファ１６ｃをクリアするコマンドをグ
ラフィックスライブラリ１２を介して発行する。これに
より、Ｚバッファ１６ｃは、クリアされる（ステップＳ
５０２）。

【００８１】続いて、ステップＳ５０１で作成したディ
スプレイリストのうち第１層の３Ｄ画像に係るものに、
同じくステップＳ５０１で作成した、対応する座標変換
パラメータを作用させることにより、第１層の３Ｄ画像
を描画する。この際、ステップＳ５０２でクリアされた
Ｚバッファ１６ｃを用いて、陰面消去を実行する（ステ
ップＳ５０３）。この陰面消去は、より具体的には、例
えば、一風景に係る一フレームの画像を構成する、道路
の画像、一の建物の画像、他の建物の画像、上空の画像
など、一フレームの３Ｄ画像を構成する複数の部分フレ
ーム画像を、各描画位置において順次比較して、同一描
画位置において最も手前にある画像部分を、描画位置毎
に記憶しておく。そして、最終的に全描画位置におい
て、最も手前にある画像部分からなる一フレームの３Ｄ
画像を描画する。

【００８２】このようにして、Ｚバッファによる陰面消
去が実行されてなる第１層の３Ｄ画像の描画が完了した
後に、再び、Ｚバッファ１６ｃをクリアする（ステップ
Ｓ５０４）。

【００８３】続いて、ステップＳ５０１で作成したディ
スプレイリストのうち第２層の３Ｄ画像に係るものに、
同じくステップＳ５０１で作成した、対応する座標変換
パラメータを作用させることにより、第２層の３Ｄ画像
を描画する。この際、ステップＳ５０４でクリアされた
Ｚバッファ１６ｃを用いて、陰面消去を実行する（ステ
ップＳ５０５）。

【００８４】以上により、各層の３Ｄ画像が第１フレー
ムバッファ１６ａ及び第２フレームバッファ１６ｂ内に
夫々描画され、最終的に、重ね合わせ部１７により重ね
合わされて、一つの多層３Ｄ画像とされる。このよう
に、１個のＺバッファ１６ｃは、各層の３Ｄ画像を描画
する際に、時分割で用いられ、複数のフレームバッファ
について共用可能となる。

【００８５】次に、図７のシーケンスチャートを参照
し、画像作成装置の動作を時間の流れ追って説明する。
このシーケンスチャートは描画アプリケーション処理部
１１とグラフィックスライブラリ１２と描画デバイス１
３とグラフィックスメモリ１６との相互関係を経時的に
示すものであって、横のラインは相互の関係を示し、縦
のラインは上から下に向かって時間の経過を示してい
る。

【００８６】まず、描画アプリケーション処理部１１に
おいて第１層の３Ｄ画像に係るディスプレイリストを
作成し、グラフィックスライブラリ１２に入力する（ス
テップＳ６０１）。これと相前後して、描画アプリケー
ション処理部１１において座標変換パラメータ、即ち識
別子を設定し、これを加えたシーンオブジェクトの設定
をグラフィックスライブラリ１２に指示する。

【００８７】次に、描画アプリケーション処理部１１に
おいて第２層の３Ｄ画像に係るディスプレイリストを
作成し、グラフィックスライブラリ１２に入力する（ス
テップＳ６０２）。これと相前後して、描画アプリケー
ション処理部１１において座標変換パラメータ、即ち識
別子を設定し、これを加えたシーンオブジェクトの設定
をグラフィックスライブラリ１２に指示する。

【００８８】次に、描画アプリケーション処理部１１に
よって、グラフィックスライブラリ１２を介して、Ｚバ
ッファ１６ｃをクリアする（ステップＳ６０３）。

【００８９】その後、描画アプリケーション処理部１１
は、グラフィックスライブラリ１２に対して、作成した
第１層の３Ｄ画像に係るディスプレイリストに設定し
たシーンオブジェクトを作用させて描画することを指示
する（ステップＳ６０４）。

【００９０】グラフィックスライブラリ１２は、これら
の指示があった場合、描画デバイス１３に対して第１層
の３Ｄ画像に係るディスプレイリストを、対応するシ
ーンオブジェクトと共に供給し、ディスプレイリスト
の実行を指示する（ステップＳ６０６）。

【００９１】描画デバイス１３では、この指示を受け
て、ディスプレイリストを、対応するシーンオブジェ
クトの座標変換パラメータに基づき描画を実行して、Ｚ
バッファ１６ｃを用いて陰面消去を実行しつつ、第１フ
レームバッファ１６ａに第１層の３Ｄ画像を描画する
（ステップＳ６０７）。第１フレームバッファ１６ａに
おける描画実行が終了すると、描画終了をグラフィック
スライブラリ１２及び描画アプリケーション処理部１１
に伝える（ステップＳ６０８）。

【００９２】これを受けた描画アプリケーション処理部
１１によって、グラフィックスライブラリ１２を介し
て、Ｚバッファ１６ｃを再びクリアする（ステップＳ６
０９）。

【００９３】その後、描画アプリケーション処理部１１
は、グラフィックスライブラリ１２に対して、作成した
第２層の３Ｄ画像に係るディスプレイリストに設定し
たシーンオブジェクトを作用させて描画することを指示
する（ステップＳ６１０）。

【００９４】グラフィックスライブラリ１２は、これら
の指示があった場合、描画デバイス１３に対して第２層
の３Ｄ画像に係るディスプレイリストを、対応するシ
ーンオブジェクトと共に供給し、ディスプレイリスト
の実行を指示する（ステップＳ６１１）。

【００９５】描画デバイス１３ではこの指示を受けて、
ディスプレイリストを、対応するシーンオブジェクト
の座標変換パラメータに基づき描画を実行して、Ｚバッ
ファ１６ｃを用いて陰面消去を実行しつつ、第２フレー
ムバッファ１６ｂに第２層の３Ｄ画像を描画する（ステ
ップＳ６１２）。第２フレームバッファ１６ｂａにおけ
る描画実行が終了すると、描画終了をグラフィックスラ
イブラリ１２及び描画アプリケーション処理部１１に伝
え（ステップＳ６１３）、描画終了の処理をすると共
に、重ね合わせ部１７により第１フレームバッファ１６
ａ及び第２フレームバッファ１６ｂに夫々格納された第
１及び第２層の３Ｄ画像を重ね合わせて、表示装置１９
に多層３Ｄ画像を出力し、表示させる。

【００９６】尚、描画アプリケーション処理部１１は、
いずれかの３Ｄ画像について、現在のディスプレイリス
ト又はによって次の視界をカバーできるか否かを判
定してもよい。そして、カバーできる場合は、同じディ
スプレイリストを利用して、次の３Ｄ画像の描画を行う
ことが可能となる。

【００９７】以上説明したように、図７において、１個
のＺバッファ１６ｃは、期間Ｔ１では、第１層の３Ｄ画
像を描画するために用いられ、期間Ｔ２では、第２層の
３Ｄ画像を描画するために用いられる。

【００９８】図８は上述したようにして作成された多層
３Ｄ画像の表示の一例であって、第１層の３Ｄ画像たる
主画像として、車両により街中の道路を走行していると
きのドライバーの視線で見られる光景を現している。図
中、光源２１、視点２２、視界２３等がシーンオブジェ
クトに組み込まれる識別子で表される座標変換情報であ
り、建物２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、…、道路２５等は描
画物体情報に対応する。光源２１は、例えば日中であれ
ば太陽、夜間であれば街灯であり、それらの位置、照明
方向がパラメータとなる。また、視点はドライバーの視
線に対応した点を用いることができ、あたかも現に走行
している環境の風景と同様の感覚で見ることができる。
視界２３は所定の画像範囲を定めるものであり、ドライ
バーに供されて好適な範囲が設定される。

【００９９】また、建物２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、…、
道路２５等は描画物体情報に対応しており、これらに係
るディスプレイリストが、描画デバイスが直接実行可能
な形態で作成される。これら描画物体情報はナビゲーシ
ョンシステムが有する地図情報データベース等から供給
されるものが利用できる。また、描画物体情報としての
形態は、座標変換情報を備えていない単一の座標系で表
現されているものである。

【０１００】図８においてシーンオブジェクトの情報に
基づき光源２１、この場合、太陽が前方にあり、建物２
４ａ、２４ｂ、２４ｃ、…の手前側が暗く陰影が施され
る。また、視点２２は道路２５上方にあり、遠近法に基
づく手法で、この視点２２に、視界２３で設定される範
囲の建物２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、…、道路２５等の描
画物体が収斂するように座標変換される。

【０１０１】本実施形態では特に、主画像は、前述の如
くＺバッファを用いて陰面消去を行った第１の３Ｄ画像
であるが、この主画像中の図中右上部分に、第２の３Ｄ
画像たる副画像２８が描画されている。副画像２８は、
料金所の様子を３Ｄ画像で描画したものであり、副画像
２８も、前述の如くＺバッファを用いて陰面消去を行っ
た３Ｄ画像に他ならない。

【０１０２】尚、本実施形態では、主画像中の図中右下
部分に、文字情報を表示用の副画像２９が描画されてい
るが、この副画像２９についても、Ｚバッファを用いて
陰面消去を行った３Ｄ画像（例えば、立体文字）として
描画してもよい。

【０１０３】以上説明したように、１個のＺバッファを
時分割で用いることにより、必要となるメモリ容量の増
加を抑制しながら、多層３Ｄ画像を表示可能となり、例
えばカーナビゲーションシステム等の、グラフィックス
用のメモリ容量を抑えることが重要とされる用途に対
し、本実施形態の画像作成装置は好適である。更に、描
画物体情報と座標変換情報とを分離して扱うことによ
り、高速で画像の座標変換をして描画することができ、
座標変換情報に変更を加えることで同一の描画物体に対
し容易に異なった座標での描画ができる。また、描画物
体情報と座標変換情報とを分離することによって描画デ
バイスの選定或いは置き換えが可能となるものである。

【０１０４】（第２実施形態）次に、上述した画像作成
装置について、この装置を移動体用のナビゲーションシ
ステムに適用した形態について説明する。ナビゲーショ
ンシステムの各種機能が画像作成装置に密接にかかわっ
て一体として構成されるものであり、この点について詳
しく説明する。尚、画像作成装置そのものの構成、動作
は前述したものと同様であり、ここでの再度の説明は省
略し、必要に応じて適宜前述した説明を参照するものと
する。

【０１０５】まず、図９を参照し、本実施形態に適用さ
れるナビゲーションシステムについて、概略説明する。

【０１０６】ナビゲーションシステムは、自立測位装置
３０、ＧＰＳ受信機３８、システムコントローラ４０、
入出力（Ｉ／Ｏ）回路４１、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５
１、ＤＶＤ−ＲＯＭドライブ５２、ハードディスク装置
（ＨＤＤ）５６、無線通信装置５８、表示部６０、音声
出力部７０、入力装置８０、及び外部インタフェース
（Ｉ／Ｆ）部８１を備えて構成されており、各部が、制
御データ及び処理データ転送用のバスライン５０に接続
されている。

【０１０７】自立測位装置３０は、加速度センサ３１、
角速度センサ３２及び速度センサ３３から構成されてい
る。加速度センサ３１は、例えば、圧電素子で構成さ
れ、車両の加速度を検出した加速度データを出力する。
角速度センサ３２は、例えば、振動ジャイロで構成さ
れ、車両の方向変換時における車両の角速度を検出し
た、その角速度データ及び相対方位データを出力する。
速度センサ３３は、機械的、磁気的又は光学的に車両の
車軸の回転を検出し、車軸における所定角度の回転ごと
に車速に対応したパルス数の信号を出力する。

【０１０８】ＧＰＳ受信機３８は、平面偏波無指向性受
信アンテナや、高周波受信処理部とともに、デジタルシ
グナルプロセッサ（ＤＳＰ）又はマイクロプロセッサ
（ＭＰＵ）、Ｖ−ＲＡＭ、メモリなどを備えた既知の構
成である。ＧＰＳ受信機３８は、天空を飛翔する少なく
とも三つのＧＰＳ衛星からの電波を受信し、スペクトル
逆拡散、距離測定、ドップラ測定、軌道データ処理を行
い、位置計算及び移動速度方位計算を行って受信地点
（車両走行地点）の絶対位置情報を連続的にＩ／Ｏ回路
４１からバスライン５０に出力し、システムコントロー
ラ４０が取り込んで、その地図道路上への画面表示を行
うように構成されている。

【０１０９】システムコントローラ４０は、ＣＰＵ４
２、不揮発性固体記憶素子であるＲＯＭ４３及びワーキ
ング用ＲＡＭ４４から構成され、バスライン５０に接続
された各部とデータをやり取りしている。このデータの
やり取りによる処理制御はＲＯＭ４３に格納されている
ブートプログラム及び制御プログラムによって実行され
る。ＲＡＭ４４は、特に、入力装置８０からユーザ操作
で地図表示を変更（全体又は地区地図表示に変更）する
設定情報などを一時的に格納する。

【０１１０】ＣＤ−ＲＯＭドライブ５１及びＤＶＤ−Ｒ
ＯＭドライブ５２は、ＣＤ−ＲＯＭ５３及びＤＶＤ−Ｒ
ＯＭ５４から、それぞれに格納された地図データベース
情報（例えば、地図情報（図葉）における車線数、道幅
などの各種道路データ）を読み出して出力する。

【０１１１】ハードディスク装置５６は、ＣＤ−ＲＯＭ
ドライブ５１又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブ５２で読み込
まれた地図（画像）データを格納し、この格納後に任意
の時点で読み出すことが出来る。ハードディスクユニッ
ト５６は更に、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５１或いはＤＶＤ
−ＲＯＭドライブ５２から読み込まれた、音声データや
映像データを格納することも可能である。これにより例
えば、ＣＤ−ＲＯＭ５３やＤＶＤ−ＲＯＭ５４上の地図
データを読み出してナビゲーション動作を行いながら、
ハードディスクユニット５６に格納された音声データや
映像データを読み出して音声出力や映像出力が可能とな
る。或いは、ＣＤ−ＲＯＭ５３やＤＶＤ−ＲＯＭ５４上
の音声データや映像データを読み出して音声出力や映像
出力を行いながら、ハードディスクユニット５６に格納
された地図データを読み出してナビゲーション動作が可
能となる。

【０１１２】表示部６０は、システムコントローラ４０
の制御で各種処理データを画面表示する。表示部６０
は、内部のグラフィックコントローラ６１が、バスライ
ン５０を通じてＣＰＵ４２から転送される制御データに
基づいて表示部６０の各部の制御を行う。また、Ｖ−Ｒ
ＡＭなどを用いたバッファメモリ６２が、即時表示可能
な画像情報を一時的に記憶する。さらに、表示制御部６
３が表示制御を行い、グラフィックコントローラ６１か
ら出力される画像データをディスプレイ６４に表示す
る。このディスプレイ４４は、例えば、車内のフロント
パネル近傍に配置される。

【０１１３】音声出力部７０は、Ｄ／Ａコンバータ７１
が、システムコントローラ４０の制御でバスライン５０
を通じて転送されてきた音声信号をデジタル信号に変換
するとともに、Ｄ／Ａコンバータ７１から出力される音
声アナログ信号を可変増幅器（ＡＭＰ）７２で可変増幅
してスピーカ７３に出力し、ここから音声出力される。

【０１１４】入力装置８０は、各種コマンドやデータを
入力するためのキー、スイッチ、ボタン、リモートコン
トローラ、音声入力装置等から構成される。入力装置８
０は、車内に搭載された当該車載用電子システムの本体
のフロントパネルやディスプレイ６４の周囲に配置され
る。

【０１１５】ここで、本発明に係わる画像作成装置をナ
ビゲーションシステムに導入する場合、ドライブルート
に合致した画像を適宜表示することが要求される。即
ち、現に走行中の道路でドライバーの視線から見た画像
を３Ｄで表示されることが望まれ、また、前方の交差点
で曲がった時の画像や見通しの悪い場所でのその先の風
景が３Ｄで表示され、ドライバーに知らせることが安全
上も有用である。さらにそれらの画像上に各種メッセー
ジがスーパーインポーズされて表示されることも必要で
ある。

【０１１６】従って、本発明に係わる画像作成装置はナ
ビゲーションシステムの各種デバイス、機能を利用し、
一体としたシステムを構築することで極めて効果的なナ
ビゲーションシステムを構成することが可能となる。

【０１１７】次に、ナビゲーションシステムの各種デバ
イス、機能と画像作成装置との一体化について、構成要
素に基づいて説明する。

【０１１８】画像作成装置は、描画アプリケーション処
理部１１において、視点、視界、光源等の座標変換情報
と、道路、建物等の描画物体情報とを分離して取り込
み、それぞれを描画データとして、グラフィックライブ
ラリ１２でデータ作成、蓄積、管理され、描画デバイス
１３でこれら個別の情報から画像を形成することは上述
したとおりである。

【０１１９】まず、描画物体情報は道路、建物を含む地
図情報であって、ナビゲーションシステムが有する地図
データベースを利用する。地図情報はＣＤ−ＲＯＭ５３
及びＤＶＤ−ＲＯＭ５４に格納されていて、ＣＤ−ＲＯ
Ｍドライブ５１及びＤＶＤ−ＲＯＭドライブ５２により
読み出される。また、通信装置５８を介して、所定のサ
イトから地図情報を入手し、ハードディスク装置５６に
格納して利用できる。また、ＣＤ−ＲＯＭドライブ５１
又はＤＶＤ−ＲＯＭドライブ５２で読み出されたドライ
ブルートの地図情報を格納し、この格納後に任意の時点
で読み出すことも出来る。ドライブプラン作成時にこの
作業が行われてもよい。

【０１２０】上記地図情報は多数の領域に分割されてお
り、領域毎の座標系で表されたものであり、画像作成装
置の描画アプリケーション処理部１１のディスプレイリ
スト作成ルーチン１１２により視界や視点の位置に依存
しない単一の座標系に変換され、グラフィックスライブ
ラリ１２のディスプレイリスト作成部１２２に指示が出
され、ここでディスプレイリスト化され、蓄積管理され
る。

【０１２１】次に、画像作成装置で必要となる座標変換
情報となる視点、視界、光源等の情報については、ドラ
イブ中であれば車両の現在地を知ることが必要であり、
これはナビゲーションシステムのＧＰＳ受信機３８、或
いは自立測位装置３０で測定される。測定された現在地
に基づき、地図情報と対照することで、車両の進行方
向、適する視点及び視界を決定する。視点及び視界は所
定の位置或いは範囲に定めておいてもよく、また、手動
で設定できるようにしてもよい。

【０１２２】また、車両の進行方向と現時刻が分かれ
ば、季節要因を考慮して太陽の方向が特定でき、太陽の
方向を光源としてその位置が決定されるものである。ま
た、所定時間後に到着する地点の風景を見ようとする場
合も同様に、その位置、到着時刻を設定することで太陽
の方向が特定でき、したがって、到着した時刻での光源
の位置の効果を反映した画像を見ることが可能である。

【０１２３】また、座標変換情報を刻々と変化する時刻
を条件として描画物体情報に作用させることで日の出か
ら日の入りまでの風景の陰影の変化を確認することがで
きる。さらに他の座標変換情報を順次変えて３Ｄ画像を
順次変化させていくことも可能である。特に、同一道路
上を連続走行している際の風景に対応する３Ｄ画像を表
示する場合には、前述のように描画物体情報を固定しつ
つ座標変換情報を走行に伴って変化させることで、効率
良く３Ｄ画像を連続的に表示可能である。

【０１２４】上述したように、ナビゲーションシステム
の機能を利用して座標変換情報となるシーンオブジェク
トを定めることができ、地図情報を利用して描画物体情
報を定めることができる。従って、これら独立した座標
変換情報と描画物体情報とから３Ｄ画像を描画すること
でき、その画像はナビゲーションシステムの表示部６０
に導入され、グラフィックコントローラ６１によって、
Ｖ−ＲＡＭなどを用いたバッファメモリ６２に蓄積され
ると共に、そこから読み出され、表示制御部６３を介し
てディスプレイ６４に表示される。

【０１２５】以上、本発明の画像作成装置について、ナ
ビゲーションシステムに適用する場合について説明した
が、この形態に限ることなく、パソコン、ワークステー
ション、モバイル、携帯電話機等における画像作成、テ
レビゲーム、アーケードゲーム、携帯ゲーム等における
画像作成、自動車、オートバイ、飛行機、ヘリコプタ
ー、ロケット、船などの各種移動体用の操縦シミュレー
ション装置或いは訓練装置における画像形成に用いても
好適なものである。

【０１２６】また、本発明は、上述した実施形態に限ら
れるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み
取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更
可能であり、そのような変更を伴う画像作成装置及び方
法、電子機器並びにコンピュータプログラムもまた本発
明の技術思想に含まれるものである。

【０１２７】

【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、複数層の３Ｄ画像を別々に格納するための複数個の
フレームバッファに対して共通に設けられた一個のＺバ
ッファを時分割で用いて陰面消去を実行するので、多層
３Ｄ画像を表示可能としつつ、このためにグラフィック
スメモリに必要なメモリ容量を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態である画像作成装置の基
本構成を示すブロック構成図である。

【図２】画像作成装置のグラフィックスライブラリの内
部構成について説明するための図である。

【図３】画像作成装置のシーンオブジェクトの管理につ
いて説明するための図である。

【図４】グラフィックスライブラリの動作の流れを示す
フローチャートである。

【図５】画像作成装置の描画デバイスの動作の流れを示
すフローチャートである。

【図６】描画アプリケーション処理部の動作の流れを示
すフローチャートである。

【図７】画像作成装置の動作について示すシーケンスチ
ャートである。

【図８】描画の例を示す図である。

【図９】第２実施形態として本発明の画像作成装置に適
用されるナビゲーションシステムの構成について示す図
である。

【符号の説明】

１…画像作成装置 １１…描画アプリケーション処理部 １２…グラフィックスライブラリ １３…描画デバイス １４…座標変換情報 １５…描画物体情報 １６…グラフィックスメモリ １６ａ…第１フレームバッファ １６ｂ…第２フレームバッファ １６ｃ…Ｚバッファ １７…重ね合わせ部 １９…表示装置 ２１…光源 ２２…視点 ２３…視界 ２４…建物 ２５…道路 ２８、２９…副画像 ３０…自立測位装置 ３８…ＧＰＳ測位装置 ４０…システムコントローラ ５０…バス ５８…無線通信装置 ６０…表示部 ７０…音声出力部 ８０…入力装置

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2F029 AA02 AB01 AB07 AB09 AC01 AC02 AC04 AC12 AC18 AD07 5B080 BA02 BA05 BA08 CA01 CA08 FA08 GA02

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３Ｄ画像を含む複数層の画像を別々に格
   納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個の
   フレームバッファに対して共通に設けられた一個のＺバ
   ッファを具備するグラフィックスメモリと、 前記複数層の画像を、時分割で前記一個のＺバッファを
   用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複
   数個のフレームバッファに順次格納し、前記複数個のフ
   レームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行され
   た後における前記複数層の画像を重ね合わせることによ
   り、多層３Ｄ画像を作成する描画デバイスとを備えたこ
   とを特徴とする画像作成装置。
2. 【請求項２】 前記Ｚバッファは、前記描画デバイスに
   よる前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、ク
   リアされることを特徴とする請求項１に記載の画像作成
   装置。
3. 【請求項３】 前記描画デバイスは、前記複数層の画像
   の少なくとも一層については遠近法に則った画像を描画
   することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像作成
   装置。
4. 【請求項４】 前記複数層の画像のうち少なくとも一層
   について、前記３Ｄ画像に含まれる物体の３次元座標情
   報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物体
   情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物体
   情報生成手段と、前記３Ｄ画像を描画する際の少なくと
   も視点及び視界を規定する座標変換情報を生成する座標
   変換情報生成手段とを具備する描画アプリケーション処
   理部と、 前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄
   積手段と、前記生成された座標変換情報を蓄積する座標
   変換情報蓄積手段とを具備するグラフィックスライブラ
   リとを更に備えており、 前記描画デバイスは、前記蓄積された座標変換情報を前
   記所定情報単位毎に前記蓄積された描画物体情報に作用
   させることにより、前記複数層の画像を順次生成するこ
   とを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の
   画像作成装置。
5. 【請求項５】 前記描画アプリケーション処理部は、前
   記複数層の画像のうち少なくとも一層については、時間
   の経過に伴い連続的に変化する相前後する二枚の３Ｄ画
   像の両者に含まれる物体に対し、前記描画物体情報を固
   定したまま、前記座標変換情報を再生成することを特徴
   とする請求項４に記載の画像作成装置。
6. 【請求項６】 前記描画アプリケーション処理部及び前
   記グラフィックスライブラリは、前記複数層の画像につ
   いての前記描画物体情報及び前記座標変換情報を、マル
   チタスクにより生成し蓄積することを特徴とする請求項
   ４又は５に記載の画像作成装置。
7. 【請求項７】 前記複数層の画像のうち少なくとも一層
   について、 前記座標変換情報生成手段により生成された複数の座標
   変換情報が前記座標変換情報蓄積手段に蓄積され、 前記描画物体情報生成手段により生成された複数の描画
   物体情報が前記描画物体情報蓄積手段に蓄積され、 前記座標変換情報と前記描画物体情報との任意の組み合
   わせで前記描画デバイスにより描画することを特徴とす
   る請求項４から６のいずれか一項に記載の画像作成装
   置。
8. 【請求項８】 前記描画アプリケーション処理部は、 前記描画物体情報のリストを作成するリスト作成プログ
   ラムと、 前記Ｚバッファをクリアするクリア用プログラムと、 前記描画デバイスにおける描画実行を指令する実行指令
   プログラムとを実行することを特徴とする請求項４から
   ７のいずれか一項に記載の画像作成装置。
9. 【請求項９】 前記グラフィックスライブラリは、 前記描画物体情報を管理する機能と、 前記グラフィックスメモリを制御する機能と、 前記描画デバイスを制御する機能とを有することを特徴
   とする請求項４から８のいずれか一項に記載の画像作成
   装置。
10. 【請求項１０】 前記描画アプリケーション処理部は、
    前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、ナ
    ビゲーションシステムが有する地図データベースから、
    前記３次元座標情報を含む地図情報が供給される機能を
    有することを特徴とする請求項４から９のいずれか一項
    に記載の画像作成装置。
11. 【請求項１１】 前記座標変換情報は、前記複数層の画
    像のうち少なくとも一層については、前記視点及び前記
    視界を規定する情報に加えて、光源を規定する情報を含
    んでなることを特徴とする請求項４から１０のいずれか
    一項に記載の画像作成装置。
12. 【請求項１２】 前記視点は、前記複数層の画像のうち
    少なくとも一層については、移動体操縦者の視点に基づ
    いて設定されることを特徴とする請求項４から１１のい
    ずれか一項に記載の画像作成装置。
13. 【請求項１３】 前記視界は、前記複数層の画像のうち
    少なくとも一層については、移動体操縦者の視界に基づ
    いて設定されることを特徴とする請求項４から１２のい
    ずれか一項に記載の画像作成装置。
14. 【請求項１４】 請求項１から１３のいずれか一項に記
    載の画像作成装置と、 前記描画デバイスにより描画された多層３Ｄ画像を画像
    出力する表示装置とを備えたことを特徴とする電子機
    器。
15. 【請求項１５】 コンピュータを、請求項１から請求項
    １３のいずれか一項に記載の画像作成装置として機能さ
    せることを特徴とするコンピュータプログラム。
16. 【請求項１６】 ３Ｄ画像を含む複数層の画像を別々に
    格納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個
    のフレームバッファに対して共通に設けられた一個のＺ
    バッファを具備するグラフィックスメモリと前記複数層
    の画像を重ね合わせてなる多層３Ｄ画像を作成する描画
    デバイスとを備えた画像作成装置における画像作成方法
    であって、 前記複数層の画像を、時分割で前記一個のＺバッファを
    用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複
    数個のフレームバッファに順次格納する工程と、 前記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面
    消去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合
    わせる工程とを含むことを特徴とする画像作成方法。
17. 【請求項１７】 前記Ｚバッファは、前記描画デバイス
    による前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、
    クリアされることを特徴とする請求項１６に記載の画像
    作成方法。
18. 【請求項１８】 前記複数層の画像のうち少なくとも一
    層について、前記３Ｄ画像に含まれる物体の３次元座標
    情報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物
    体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物
    体情報生成工程と、 前記３Ｄ画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を
    規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成工程
    と、 前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄
    積工程と、 前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情報蓄
    積工程とを更に備えており、 前記蓄積された座標変換情報を前記所定情報単位毎に前
    記蓄積された描画物体情報に作用させることにより、前
    記複数層の画像を順次生成することを特徴とする請求項
    １６又は１７に記載の画像作成方法。