JP2007102822A - ３次元画像処理装置及びビデオウィンドウ生成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テクスチャーメモリーに格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段を備えた３次元画像処理装置において、任意の形状に合わせてくり貫いた形でビデオウィンドウ表示することや、ウィンドウ外周エッジのアンチエリアス処理などを実現する。
【解決手段】テクスチャーメモリー中の映像データはダブルバッファの切り替えにより、映像データのフレーム周波数で自動的に更新される。テクスチャーメモリー中の映像データ（ＲＧＢ値）は、３次元描画装置により読み出され、ポリゴンにマッピングされる。ここでは、２個の三角形ポリゴンにより矩形の３次元画像が形成されている。テクスチャーメモリー中のキーデータ（α値）は３次元描画装置により読み出され、ポリゴンの透明度が制御される。つまり、α値によりビデオウィンドウの形状が決まることになる。
【選択図】 図３

Description

３次元描画装置のテクスチャーメモリーを外部回路によってダブルバッファ化し、表バッファは描画装置からのテクスチャーアクセス専用、裏バッファはビデオ画像の書き込み専用として１画面の取り込み終了時に表裏のバッファの交換を行う構成にすれば、３次元描画装置からは常に最新のビデオ画像が読み出せるため、テクスチャーデータを３次元ポリゴンに対してマッピングしながらポリゴン描画を繰り返すことで３次元的な変形機能のあるビデオウィンドウを実現することができる。

図４は前述した３次元的な変形機能のあるビデオウィンドウを実現することができる３次元画像処理装置の構成を示すブロック図である。

この３次元画像処理装置において、ビデオメモリー２には描画装置１により３次元画像（ポリゴン）及びそこにマッピングされるテクスチャーデータが書き込まれる。そして、書き込まれたデータは図示されていない表示装置に送られ、表示される。

３次元描画装置１はコンピュータ上で動作中のアプリケーションから与えられる描画コマンドに従って、ビデオメモリー２に３次元画像を書き込む。また、バス切り替え装置４を介して、ダブルバッファ化されているテクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙからテクスチャーデータ（映像データ及びキーデータ）を読み出し、ビデオメモリー２上の３次元画像にマッピングする。

テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙにはバス切り替え装置６を介して、外部機器から映像データが書き込まれる。また、アプリケーションが生成したキーデータがバス切り替え装置６を介して書き込まれる。

テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙには画素毎に映像データのＲＧＢ値及びキーデータのα値が書き込まれる。すなわち０番目の画素のＲＧＢ値であるＲ０，Ｇ０，Ｂ０と０番目の画素のα値であるα０、１番目の画素のＲＧＢ値であるＲ１，Ｇ１，Ｂ１と１番目の画素のα値であるα１、２番目の画素のＲＧＢ値であるＲ２，Ｇ２，Ｂ２と２番目の画素のα値であるα２、以下同様にしてＩ番目の画素のＲＧＢ値であるＲＩ，ＧＩ，ＢＩとＩ番目の画素のα値であるαＩが書き込まれる。ＲＧＢ値及びα値が全て８ビットであれば、３２ビットで１画素分のデータを書き込むことができる。

バス切り替え装置４及びバス切り替え装置６は、アプリケーションから与えられるセレクト信号（Ｓｅｌｅｃｔ）及びそれをインバータ８で反転した信号により切り替えられる。この切り替えは映像データの垂直同期タイミングに合わせて、３次元描画装置１がテクスチャーメモリー３Ｘから読み出しを行う際にはテクスチャーメモリー３Ｙに書き込みが行われ、３次元描画装置１がテクスチャーメモリー３Ｙから読み出しを行う際にはテクスチャーメモリー３Ｘに書き込みが行われるように切り替えられる。

図５は図４に示した３次元画像処理装置の動作原理を示す図である。この図においてテクスチャーメモリー中の映像データはダブルバッファの切り替えにより、映像データのフレーム周波数で自動的に更新される。そして、この図に示すように、テクスチャーメモリー中の映像データは、３次元描画装置により読み出され、ポリゴンにマッピングされる。ここでは、２個の三角形ポリゴンにより矩形のビデオウィンドウを構成した場合と、矩形のビデオウィンドウに３次元変形を付けた場合と、１０個の三角形ポリゴンにより八形角のビデオウィンドウを構成した場合とを図示した。

特開平０８−１６１５１０号公報

前述した３次元画像処理装置では、α値はクロマキー処理で作られたキー信号の取り込み等の目的で使用されるため、α値とＲＧＢ値とは等価に扱われる。すなわち、ＲＧＢ値の書き込みと同時にα値も書き込まれ、α値のみ独立して扱うことはできない。このため、固定的なα値を持たせたい場合は、α値の外部からの書き込みを禁止すると共に、２つのバンク（３Ｘ，３Ｙ）に対して同じデータを別々に書き込まなければならず扱いが面倒になっていた。

また、ビデオウィンドウの３次元的な変形は、テクスチャー画像をマッピングするポリゴンの形状を変化させることで実現できるが、ビデオウィンドウの外枠の形を変えたり、ビデオウィンドウを文字形にくり貫くといった複雑な形状処理を全てポリゴンモデルで表現しようとすると、データ構造が複雑になってプログラミングの負担が重くなってしまう。

さらにビデオウィンドウのエッジ部分のアンチエリアス処理等も容易に実現できない。

本発明は、画素の透明度を示すα値を画像データとは独立して扱えるようにすることにより前述した問題点を解決した３次元画像処理装置及びそのビデオウィンドウ生成方法を提供するものである。

本発明に係る３次元画像処理装置は、テクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置であって、前記テクスチャーデータ記憶手段は、画像データを書き込むための複数のバンクと、画素の透明度を示すα値を書き込むための一のバンクとを有し、前記一のバンクは、前記複数のバンクへの画像データの書き込みと独立してα値を書き込めるように構成され、前記描画手段は、前記α値を前記画像データと独立して読み出し、前記複数のバンクから読み出された各画像データのビデオウィンドウを、前記α値を用いて生成することを特徴とするものである。

また、本発明に係るビデオウィンドウ生成方法は、画像データを書き込むための複数のバンクと、画素の透明度を示すα値を書き込むための一のバンクとを有するテクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置におけるビデオウィンドウ生成方法であって、前記α値を前記画像データと独立して前記一のバンクに書き込み、前記α値を画像データと独立して読み出し、前記複数のバンクから読み出された各画像データのビデオウィンドウを、前記α値を用いて生成することを特徴とするものである。

本発明によれば、画像データを複数のバンクに書き込み、α値を画像データと独立して一のバンクに書き込み、α値を画像データと独立して読み出し、複数のバンクから読み出された各画像データのビデオウィンドウを、α値を用いて生成するため、α値の書換えによる自由な形状のビデオウィンドウを容易に生成することができる。

以下本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明による３次元画像処理装置の第１の構成を示すブロック図である。ここで図４と対応する部分には図４で使用した符号と同一の符号を付してある。

この３次元画像処理装置において、３次元描画装置１はコンピュータ上で動作中のアプリケーションから与えられる描画コマンドに従って、ビデオメモリー２に３次元画像を書き込む。また、バス切り替え装置４を介して、ダブルバッファ化されているテクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙから映像データ（ＲＧＢ値）を読み出す。また、バス切り替え装置５を介して、テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙからキーデータ（α値）を読み出す。そして、これらの映像データ及びキーデータをもとにテクスチャーをビデオメモリー２上の３次元画像にマッピングする。テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙにはバス切り替え装置６を介して、外部機器から映像データが書き込まれる。また、アプリケーションが生成したキーデータがバス切り替え装置７を介して書き込まれる。

テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙには画素毎に映像データのＲＧＢ値及びキーデータのα値が書き込まれる。これは図４の装置と同じである。ただし、本実施の形態では、α値はＲＧＢ値とは独立して書き込みを行うことができる。なお、以下の説明では、テクスチャーメモリー３Ｘ，３ＹにおいてＲＧＢ値を格納する部分をＲＧＢバッファと呼び、α値を格納する部分をαバッファと呼ぶ。

バス切り替え装置４及びバス切り替え装置６は、アプリケーションから与えられるＲＧＢ＿セレクト信号（Ｓｅｌ＿ＲＧＢ）及びそれをインバータ８で反転した信号により切り替えられる。この切り替えは映像データの垂直同期タイミングに合わせて、３次元描画装置１がテクスチャーメモリー３ＸのＲＧＢバッファから映像データの読み出しを行う際には、テクスチャーメモリー３ＹのＲＧＢバッファに映像データの書き込みを行い、３次元描画装置１がテクスチャーメモリー３ＹのＲＧＢバッファから映像データの読み出しを行う際には、テクスチャーメモリー３ＸのＲＧＢバッファに映像データの書き込みを行うように切り替えられる。

また、バス切り替え装置５及びバス切り替え装置７は、アプリケーションから与えられるα＿セレクト信号（Ｓｅｌ＿α）及びそれをインバータ９で反転した信号により切り替えられる。α＿セレクト信号をＲＧＢ＿セレクト信号に同期させれば、図４に示した装置と同様、ＲＧＢ値の書き込みと同時にα値も書き込まれる。さらに、α＿セレクト信号による切り替えを停止してαバッファのバンク切り替えを停止すれば、一方のバンクのデータが継続して読み出されるので、α値が固定される。

図２は本発明による３次元画像処理装置の第２の構成を示すブロック図である。ここで図１と対応する部分には図１で使用した符号と同一の符号を付してある。この３次元画像処理装置において、３次元描画装置１、ビデオメモリー２、バス切り替え装置４、バス切り替え装置６、及びインバータ８の構成とそれらの動作は図１の３次元画像処理装置と同じであるため、説明を省略する。

また、テクスチャーメモリー３Ｘ，３Ｙがダブルバッファ化されていることも図１の装置と同じである。ただし、本実施の形態では一方のバンク（図では３Ｘ）におけるαバッファは使用しない。そして、他方のバンク（図では３Ｙ）におけるαバッファはＲＧＢバッファとは独立して制御できるように構成し、必要に応じて書き込みを禁止する。これにより、図１と同様の動作を行うことができる。

図３は図１及び図２に示した３次元画像処理装置の動作原理を示す図である。この図においてテクスチャーメモリー中の映像データはダブルバッファの切り替えにより、映像データのフレーム周波数で自動的に更新される。そして、この図に示すように、テクスチャーメモリー中の映像データ（ＲＧＢ値）は、３次元描画装置により読み出され、ポリゴンにマッピングされる。ここでは、２個の三角形ポリゴンにより矩形の３次元画像が形成されている。テクスチャーメモリー中のキーデータ（α値）は３次元描画装置により読み出され、ポリゴンの透明度が制御される。ここでは、黒い部分が透明度０％（＝不透明）を表し、白い部分が透明度１００％（＝透明）を表す。このため、ビデオメモリーから読み出したデータを表示すると、八角形の外側は透明になるため画面には表示されない。つまり、α値によりビデオウィンドウの形状が決まることになる。

したがって、３次元変形の付いたビデオウィンドウのようなどんなに複雑な形状のビデオウィンドウであっても、ポリゴンの数は増加しない。このため、プログラミングの負荷が軽くなる。

また、ＲＧＢ値の更新に合わせてα値の書き換えを行うことにより、ビデオウィンドウの透明度を徐々に変化させたり、ウィンドウの形状を滑らかに変化させることもできるので、ワイプ処理等の応用が可能である。

さらに、α値によって個々の画素の透明度を変化させることができるため、ビデオウィンドウ外周のアンチエリアス処理も容易に行うことができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、３次元描画装置のテクスチャーメモリーをダブルバッファ化して、３次元描画装置のアクセスと映像データの書き込みが同時に行える構成とし、１画面の取り込み終了時に表裏のバッファの交換を行う構造とすることにより、３次元描画装置が映像データをマッピングしたポリゴン描画を繰り返すことでビデオウィンドウ機能を実現した。そして、このダブルバッファ化において、ＲＧＢバッファのみをダブルバッファ化し、αバッファは単一のメモリーとして独立させることにより、α値の書換えによる自由な形状のビデオウィンドウの生成が容易になった。

なお、以上の説明では、３次元画像処理装置はテクスチャーメモリーを２個備えたものとしたが、３個以上のテクスチャーメモリーを備えるように構成してもよい。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、画素の透明度を示すα値を画像データとは独立して扱えるようにすると共に、そのα値を用いてビデオウィンドウの形状を指定するようにしたので、任意の形状に合わせてくり貫いた形でビデオウィンドウ表示することや、ウィンドウ外周エッジのジャギーをα値を使って低減する処理（アンチエリアス処理）などが実現することができるようになった。また、ウィンドウ内で濃度が変化する半透明表示や、さらにα値を時間と共に書き変えて行うことでワイプ合成といった動画像のエフェクトも容易に実現できるようになった。

上述したように、本発明の実施の形態における３次元画像処理装置及びビデオウィンドウ生成方法は、次のような特徴を有するものである。

テクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置であって、前記テクスチャーデータ記憶手段は、画素の透明度を示すα値を画像データと独立して書き込めるように構成されることを特徴としている。

ここで、前記テクスチャーデータ記憶手段は、複数のバンクを有し、その複数のバンクの１つのバンクから前記描画手段が画像データの読み出しを行っている時には他のバンクに対して外部から画像データの書き込みを行うように切り替えられる。

また、本実施形態に係るビデオウィンドウ生成方法は、テクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置におけるビデオウィンドウ生成方法であって、前記テクスチャーデータ記憶手段には、画素の透明度を示すα値を画像データと独立して書き込むと共に、前記α値を用いて前記ビデオウィンドウの形状を指定することを特徴としている。

これにより、テクスチャーデータ記憶手段には、画素の透明度を示すα値を画像データと独立して書き込むことができる。そして、このα値を用いてビデオウィンドウの形状を指定する。したがって、モデルデータ自体の構造を変化させることなく、α値を１度書き換えるだけでビデオウィンドウの形状を変化させることができる。

本発明による３次元画像処理装置の第１の構成を示すブロック図である。 本発明による３次元画像処理装置の第２の構成を示すブロック図である。 本発明による３次元画像処理装置の動作原理を示す図である。 従来の３次元画像処理装置の構成を示すブロック図である。 従来の３次元画像処理装置の動作原理を示す図である。

符号の説明

１ ３次元描画装置、 ２ ビデオメモリー、 ３Ｘ，３Ｙ テクスチャーメモリー、 ４，５，６，７ バス切り替え装置

Claims (4)

1. テクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置であって、
   前記テクスチャーデータ記憶手段は、画像データを書き込むための複数のバンクと、画素の透明度を示すα値を書き込むための一のバンクとを有し、前記一のバンクは、前記複数のバンクへの画像データの書き込みと独立してα値を書き込めるように構成され、
   前記描画手段は、前記α値を前記画像データと独立して読み出し、前記複数のバンクから読み出された各画像データのビデオウィンドウを、前記α値を用いて生成することを特徴とする３次元画像処理装置。
2. 前記テクスチャーデータ記憶手段は、前記複数のバンクの１つのバンクから前記描画手段が画像データの読み出しを行っているときには他のバンクに対して外部から画像データの書き込みを行うように切り替えられる請求項１に記載の３次元画像処理装置。
3. 前記描画手段は、各画素のα値を０〜１のデータに書き換えることを特徴とする請求項１に記載の３次元画像処理装置。
4. 画像データを書き込むための複数のバンクと、画素の透明度を示すα値を書き込むための一のバンクとを有するテクスチャーデータ記憶手段と、そのテクスチャーデータ記憶手段に格納されているテクスチャーデータを使用したテクスチャーマッピングが行える描画手段とを備えた３次元画像処理装置におけるビデオウィンドウ生成方法であって、
   前記α値を前記画像データと独立して前記一のバンクに書き込み、前記α値を画像データと独立して読み出し、前記複数のバンクから読み出された各画像データのビデオウィンドウを、前記α値を用いて生成することを特徴とするビデオウィンドウ生成方法。

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