JP2008198105A - Three-dimensional graphics rendering apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ポリゴンにテクスチャイメージを貼り付けるテクスチャマッピング処理機能を備える三次元グラフィック描画装置に関するものである。 The present invention relates to a three-dimensional graphic drawing apparatus having a texture mapping processing function for pasting a texture image on a polygon.
三次元グラフィックスの描画処理において、ポリゴンにテクスチャイメージを貼り付けるテクスチャマッピング処理を行う際に、ポリゴンがテクスチャイメージよりも小さい場合、サンプリング不足によってエイリアシングが発生し、画質が低下する場合がある。 When performing a texture mapping process in which a texture image is pasted on a polygon in a 3D graphics rendering process, if the polygon is smaller than the texture image, aliasing may occur due to insufficient sampling, and the image quality may deteriorate.
このエイリアシングによる画質の低下を防ぐための方法としてミップマップ処理がよく知られている(例えば、非特許文献1,2)。ミップマップ処理では、予めフィルタリングを施して段階的に縮小した複数のテクスチャイメージを用意し、ポリゴンを描画する際に、適切な大きさのテクスチャイメージを選択して貼り付けることにより、エイリアシングの発生を低減する。
Mipmap processing is well known as a method for preventing the deterioration of image quality due to aliasing (for example, Non-Patent
この場合に、「どの大きさのテクスチャイメージを選択するか」を示す値を、LOD(Level Of Detail)といい、このLODは、以下の式(1)(2)によって求めることができる。 In this case, a value indicating “how large a texture image is to be selected” is referred to as LOD (Level Of Detail), and this LOD can be obtained by the following equations (1) and (2).
上記の式(1)(2)において、Dは、スクリーン上におけるテクスチャイメージの縮小率を表しており、次の式(3)で近似することができる。 In the above formulas (1) and (2), D represents the reduction ratio of the texture image on the screen, and can be approximated by the following formula (3).
この式(3)では、スクリーン上で座標(x,y)がx方向およびy方向にそれぞれある一定量変化したときのテクスチャ座標(u,v)の変化量の最も大きい値を縮小率Dとしている。 In this equation (3), the reduction ratio D is the largest value of the amount of change in the texture coordinates (u, v) when the coordinates (x, y) have changed by a certain amount in the x and y directions on the screen. Yes.
ところで、従来から、LOD算出のための回路規模を削減する各種の方法が提案されている(例えば、特許文献1,2等)。すなわち、特許文献1では、式を展開し、乗算や除算の回数を減らす方法が提案されている。
By the way, conventionally, various methods for reducing the circuit scale for LOD calculation have been proposed (for example,
また、特許文献2では、複数のピクセルを並列に処理する装置において、代表点において求めた縮小率を同時に処理する全てのピクセルについて共有することで、LOD算出のための回路規模を削減する方法が提案されている。
In
しかしながら、特許文献1に記載のLOD算出方法では、1ピクセル毎に多数の演算が必要であり、回路規模が大きいという問題がある。また、特許文献2に記載のLOD算出方法では、ピクセルの並列処理を前提としているので、例えば、回路規模や消費電力を重視して1ピクセルずつ処理を行う装置には適用できないという問題がある。
However, the LOD calculation method described in
この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、回路規模を小さくすることができる三次元グラフィック描画装置を得ることを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to obtain a three-dimensional graphic drawing apparatus capable of reducing the circuit scale.
上述した目的を達成するために、この発明は、ポリゴンにテクスチャイメージを貼り付けるテクスチャマッピング処理機能を備える三次元グラフィック描画装置において、XY座標が最下位ビットのみが異なり上位ビットでは同じである2×2の4ピクセル領域単位に区分した表示画面において、ポリゴンに含まれるピクセルが存在する前記4ピクセル領域毎に、左上ピクセルのXY座標と当該2×2の4ピクセルの有効性を示すフラグとを生成するXY座標生成手段と、前記XY座標生成手段から入力する1つの前記4ピクセル領域における前記左上ピクセルのXY座標と前記フラグとに基づき、後段に出力しようとするピクセルが前記ポリゴンに含まれるか否かを判断し前記ポリゴンには含まれないがLODの計算に用いる場合はダミーのピクセルとして、このダミーピクセルが含まれる場合のある2以上のピクセルのXY座標を1ピクセルずつ出力するダミーピクセル生成手段と、前記ダミーピクセル生成手段から入力する各ピクセルのXY座標に基づき、各ピクセルの透視補正を施したテクスチャ座標を算出するテクスチャ座標計算手段と、前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記テクスチャ座標を蓄積し、隣り合うピクセルの前記テクスチャ座標からLODの値を1つの前記4ピクセル領域において共有する形で算出するLOD計算手段とを備えていることを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a 3D graphic rendering apparatus having a texture mapping processing function for pasting a texture image on a polygon, and the XY coordinates differ only in the least significant bit and are the same in the upper bit. On the display screen divided into 2 4 pixel areas, for each of the 4 pixel areas where the pixels included in the polygon exist, an XY coordinate of the upper left pixel and a flag indicating the validity of the 2 × 2 4 pixels are generated. Whether or not a pixel to be output to the subsequent stage is included in the polygon based on the XY coordinate generation unit that performs and the XY coordinate of the upper left pixel in the one four-pixel region input from the XY coordinate generation unit and the flag If it is not included in the polygon but is used for LOD calculation, As a pixel, dummy pixel generating means for outputting XY coordinates of two or more pixels that may include this dummy pixel one pixel at a time, and based on the XY coordinates of each pixel input from the dummy pixel generating means, Texture coordinate calculation means for calculating texture coordinates subjected to perspective correction, the texture coordinates input from the texture coordinate calculation means, and storing the LOD value from the texture coordinates of adjacent pixels in one of the four pixel regions LOD calculation means for calculating in a shared form is provided.
この発明によれば、表示画面をXY座標の最下位ビットのみが異なり上位ビットが同じである2×2の4ピクセル領域毎に区分し、ポリゴンに含まれるピクセルが存在する各4ピクセル領域において、左上ピクセルのXY座標と当該4ピクセルの有効性を示すフラグとから、ポリゴンに含まれないがLODの計算に用いるダミーのピクセルを含む場合がある2以上のピクセルを取り出し、当該4ピクセル領域に対する1つのLODを算出するようにしたので、簡単な構成でLODを算出することができ、回路規模の小さい三次元グラフィック描画装置を実現することができる。 According to the present invention, the display screen is divided into 2 × 2 4 pixel regions in which only the least significant bits of the XY coordinates are different and the upper bits are the same, and in each of the 4 pixel regions where the pixels included in the polygon exist, From the XY coordinates of the upper left pixel and the flag indicating the validity of the four pixels, two or more pixels that are not included in the polygon but may include dummy pixels used for the calculation of the LOD are extracted, and 1 for the four pixel region is extracted. Since one LOD is calculated, the LOD can be calculated with a simple configuration, and a three-dimensional graphic drawing apparatus with a small circuit scale can be realized.
この発明によれば、回路規模の小さい三次元グラフィック描画装置が得られるという効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that a three-dimensional graphic drawing apparatus having a small circuit scale can be obtained.
以下に図面を参照して、この発明にかかる三次元グラフィック描画装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a three-dimensional graphic drawing apparatus according to the present invention are explained in detail below with reference to the drawings.
図1は、この発明の一実施の形態による三次元グラフィック描画装置の構成を示すブロック図である。図1に示す三次元グラフィック描画装置1は、セットアップ処理部2と、XY座標生成部(XY座標生成手段)3と、ダミーピクセル生成部(ダミーピクセル生成手段)4と、テクスチャ座標計算部(テクスチャ座標計算手段)5と、LOD計算部(LOD計算手段)6と、テクスチャ処理部7とを備えている。なお、外部装置として、テクスチャイメージを保持するテクスチャメモリ8と、処理結果のイメージを保持するフレームバッファ9とが示されている。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a three-dimensional graphic drawing apparatus according to an embodiment of the present invention. A three-dimensional
セットアップ処理部2は、入力されるポリゴンデータから各種パラメータの算出等の前処理を行う。
The
XY座標生成部3は、セットアップ処理部2で求めたパラメータを基にポリゴンに含まれるピクセルのXY座標を1ピクセルずつ求め、2×2の4ピクセル毎に、XY座標と有効なピクセルを示すフラグとを出力する。
The XY
ダミーピクセル生成部4は、XY座標生成部3から入力するXY座標とフラグとに基づき、ポリゴンに含まれるピクセルのXY座標を1ピクセルずつ出力する。その際に、LODの計算に必要となるピクセルは、ポリゴンに含まれていない場合でもダミーのピクセルとしてそのXY座標を出力する。
The dummy
テクスチャ座標計算部5は、ダミーピクセル生成部4から入力するピクセルのXY座標とセットアップ処理部2で求めたパラメータとから、そのピクセルの透視補正を施したテクスチャ座標を計算する。
The texture
LOD計算部6は、テクスチャ座標計算部5から入力するテクスチャ座標を蓄積し、隣り合うピクセルのテクスチャ座標からLODの値を計算し、テクスチャ座標とLODの値とを関連付けて出力する。
The
テクスチャ処理部7は、LOD計算部6から入力するテクスチャ座標およびLODの値を基に、テクスチャメモリ8上のアドレスを計算し、そのアドレスを用いてテクスチャメモリ8からテクスチャデータを読み出して所定の処理を行い、処理結果のイメージをフレームバッファ9に書き込む。
The
次に、図1〜9を参照して、以上のように構成される三次元グラフィック描画装置1の動作について説明する。なお、図2は、XY座標生成部3の動作を説明する図である。図3と図4は、ダミーピクセル生成部4の動作を説明する図である。図5は、LOD計算部6の構成例を示すブロック図である。図6〜図9は、LOD計算部6の動作を説明する図である。
Next, with reference to FIGS. 1-9, operation | movement of the three-dimensional
外部から当該三次元グラフィック描画装置1にポリゴンデータが入力され、起動指示が入力されると、セットアップ処理部2が前処理を開始する。セットアップ処理部2が行う前処理は、一般的なものであるので、詳細説明は割愛するが、次の2つの処理を行う。
When polygon data is input to the 3D
すなわち、セットアップ処理部2は、外部から入力されるポリゴンデータが示す三角形の各頂点のXY座標から、ピクセルがポリゴンの内部であるか外部であるかの判定に用いる内部/外部判定用パラメータを算出し、それをXY座標生成部3に出力する。また、セットアップ処理部2は、ポリゴンの各頂点のテクスチャ座標(s、t、q)を線形補完するための係数を算出し、それをテクスチャ座標計算部5に出力する。
That is, the
次に、図2を参照して、XY座標生成部3の動作について説明する。図2では、XY座標の最下位ビットのみが異なり上位ビットが同じである2×2の4ピクセル領域毎に区切られたXY座標面(表示画面)とテクスチャイメージを貼り付けるポリゴン10との関係が示されている。図2では、2×2の4ピクセル領域(以降、「単位4ピクセル領域」という)の(1)〜(7)の7つにポリゴン10が跨っている場合が示されている。
Next, the operation of the XY
XY座標生成部3は、セットアップ処理部2から受け取った内部/外部判定用パラメータを用いて、このXY座標面上の各ピクセルの内部/外部の判定を1ピクセルずつ行い、そのピクセルの中心がポリゴン10に含まれていて描画する必要のある有効ピクセルであるか否かを判断するが、各ピクセルを1スキャンラインに沿って一定方向へ1つずつ移動して判定するのではなく、図2に示すように、隣接する2スキャンラインの領域をジグザグに移動して判定を行う。具体的には、図2に示すように、単位4ピクセル領域を左上、左下、右下、右上の順序で移動し、内部/外部を判定する。
The XY
そして、XY座標生成部3は、単位4ピクセル領域毎に1回、データを出力する。XY座標生成部3が出力するデータは、単位4ピクセル領域の左上ピクセルのXY座標と、2×2の4ピクセルのうちどのピクセルが有効ピクセルであるかを示す4ビットのフラグとで構成される。ここで、有効ピクセルとは、ポリゴン10に含まれて描画対象となるピクセルである。
Then, the XY
XY座標生成部3が有する4ビットのフラグは、初期値は“0000”であるが、次の(イ)〜(ニ)のような手順で、あるピクセルにおいてそのピクセルの中心がポリゴン10の内部に含まれているか否かの判断を行い、含まれていると判断した場合に、4ビットのフラグの対応するビットを“1”に設定し、有効ピクセルであることを明示する。なお、横一列に配置した4ビットのそれぞれは、最右端のビットから最左端のビットに向かって、第1番目、第2番目、第3番目、第4番目のビットと称している。
The initial value of the 4-bit flag that the XY
(イ)XY座標の最下位ビットがそれぞれ(0,0)の場合は、そのピクセルは単位4ピクセル領域の左上に位置しているので、フラグの第4番目のビット(最上位ビット)を操作する。すなわち、フラグの第4番目のビット(最上位ビット)を、ポリゴン10に含まれている場合は“1”に設定し、含まれている場合は“0”に設定する。
(A) When the least significant bit of the XY coordinates is (0, 0), the pixel is located at the upper left of the
(ロ)XY座標の最下位ビットがそれぞれ(1,0)の場合は、そのピクセルは単位4ピクセル領域の右上に位置しているので、フラグの第3番目のビットを操作する。すなわち、フラグの第3番目のビットを、ポリゴン10に含まれている場合は“1”に設定し、含まれている場合は“0”に設定する。
(B) When the least significant bit of the XY coordinates is (1, 0), the pixel is located in the upper right corner of the
(ハ)XY座標の最下位ビットがそれぞれ(0,1)の場合は、そのピクセルは単位4ピクセル領域の左下に位置しているので、フラグの第2番目のビットを操作する。すなわち、フラグの第2番目のビットを、ポリゴン10に含まれている場合は“1”に設定し、含まれている場合は“0”に設定する。
(C) If the least significant bits of the XY coordinates are (0, 1), the pixel is located at the lower left of the unit 4-pixel area, and therefore the second bit of the flag is manipulated. That is, the second bit of the flag is set to “1” when included in the
(ニ)XY座標の最下位ビットがそれぞれ(1,1)の場合は、そのピクセルは単位4ピクセル領域の右下に位置しているので、フラグの第1番目のビット(最下位ビット)を操作する“1”にする。すなわち、フラグの第1番目のビット(最下位ビット)を、ポリゴン10に含まれている場合は“1”に設定し、含まれている場合は“0”に設定する。
(D) When the least significant bit of the XY coordinates is (1, 1), the pixel is located in the lower right corner of the
XY座標生成部3は、単位4ピクセル領域のそれぞれにおいて、各ピクセルをジグザグに移動しながら同様の処理を繰り返す。そして、ピクセルを移動する際に、X座標の最下位ビットよりも上位のビットが変化するとき(つまり、隣の単位4ピクセル領域に移動するとき)および2スキャンラインの処理が終了したときに、フラグの値が“0000”でなければ、現在の単位4ピクセル領域での左上ピクセルのXY座標とフラグの値とを出力し、フラグの値を“0000”にクリアする。このようにして、XY座標生成部3は、ポリゴン10に含まれる全てのピクセルについて、単位4ピクセル領域毎に、ピクセルデータ(左上ピクセルのXY座標と4ビットのフラグ値)をダミーピクセル生成部4に出力する。
The XY coordinate
図2に示す例で言えば、単位4ピクセル領域の(1)〜(7)の7つに描画対象のピクセルが含まれていると判断されたので、単位4ピクセル領域(1)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(1)に対するフラグ値“1101”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域(2)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(2)に対するフラグ値“1111”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域ピクセル(3)のXY座標とその単位4ピクセル領域(3)に対するフラグ値“1111”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域(4)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(4)に対するフラグ値“0101”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域(5)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(5)に対するフラグ値“1111”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域(6)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(6)に対するフラグ値“1000”とからなる出力データ、単位4ピクセル領域(7)の左上ピクセルのXY座標とその単位4ピクセル領域(7)に対するフラグ値“1010”とからなる出力データが、この順にダミーピクセル生成部4へ出力される。 In the example shown in FIG. 2, since it is determined that the pixel to be rendered is included in seven of the unit 4-pixel area (1) to (7), the upper left pixel of the unit 4-pixel area (1) Output data consisting of the XY coordinates of the pixel 4 and the flag value “1101” for the unit 4 pixel region (1), the XY coordinates of the upper left pixel of the unit 4 pixel region (2) and the flag value “for the unit 4 pixel region (2)” Output data consisting of 1111 ", XY coordinates of unit 4 pixel area pixel (3) and output data consisting of flag value" 1111 "for the unit 4 pixel area (3), upper left pixel of unit 4 pixel area (4) Output data consisting of the XY coordinates of the pixel and the flag value “0101” for the unit 4-pixel area (4), the XY coordinates of the upper-left pixel of the unit 4-pixel area (5) And the output data consisting of the flag value “1111” for the unit 4-pixel region (5), the XY coordinates of the upper left pixel of the unit 4-pixel region (6), and the flag value “1000” for the unit 4-pixel region (6) , Output data consisting of the XY coordinates of the upper left pixel of the unit 4 pixel region (7) and the flag value “1010” for the unit 4 pixel region (7) are output to the dummy pixel generation unit 4 in this order. The
次に、図3と図4を参照して、ダミーピクセル生成部4の動作について説明する。ダミーピクセル生成部4は、XY座標生成部3から入力される単位4ピクセル領域のピクセルデータを受け取ると、左上ピクセルのXY座標に基づき、右上ピクセル、左下ピクセル、右下ピクセルの各XY座標を生成し、単位4ピクセル領域の各ピクセルのXY座標を、左上、右上、左下、右下の順で、1ピクセルずつ出力する。
Next, the operation of the dummy
その際に、単位4ピクセル領域の左上、右上、左下の各ピクセルは、LOD算出に使用するので、4ビットのフラグ値からポリゴンに含まれていないと判断した場合でも出力する。この場合のピクセルが、この実施の形態で言う「ダミーピクセル」である。一方、単位4ピクセル領域の右下のピクセルは、LOD算出に使用しないので、4ビットのフラグ値からポリゴンに含まれていないと判断した場合は出力しない。 At this time, the upper left, upper right, and lower left pixels of the unit 4-pixel region are used for LOD calculation, and therefore are output even when it is determined that they are not included in the polygon from the 4-bit flag value. The pixel in this case is a “dummy pixel” in this embodiment. On the other hand, the lower right pixel of the unit 4-pixel region is not used for LOD calculation, and therefore is not output when it is determined that it is not included in the polygon from the 4-bit flag value.
そのために、ダミーピクセル生成部4は、各ピクセルのXY座標を出力するとき、同時にそのピクセルが描画対象であるか否かを示す、つまり、ダミーピクセルであるか否かを示す1ビットのフラグを出力する。XY座標および1ビットフラグを出力する順序は、上記のように、単位4ピクセル領域において、左上、右上、左下、右下の順である。
Therefore, when the dummy
図3(a)は、入力データが、図2に示す単位4ピクセル領域(1)でのXY座標とフラグ値“1101”とからなる場合の動作を示している。図2に示す単位4ピクセル領域(1)での左上ピクセルのXY座標は、(x1,y1)であるとしている。フラグ値“1101”は、4ピクセルのうち、左上、右上、右下の3ピクセルが有効ピクセルであることを示している。 FIG. 3A shows an operation when the input data is composed of the XY coordinates and the flag value “1101” in the unit 4-pixel area (1) shown in FIG. The XY coordinates of the upper left pixel in the unit 4-pixel region (1) shown in FIG. 2 are assumed to be (x1, y1). The flag value “1101” indicates that among the four pixels, the upper left, upper right, and lower right three pixels are valid pixels.
ダミーピクセル生成部4は、XY座標生成部3から図2に示す単位4ピクセル領域(1)でのデータを受け取ると、まず、左上ピクセルのXY座標(x1,y1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第4番目のビット(最上位ビット)が“1”であるので、上記した1ビットのフラグを“1”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
When the dummy
次いで、ダミーピクセル生成部4は、右上ピクセルのXY座標(x1+1,y1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第3番目のビットが“1”であるので、上記した1ビットフラグを“1”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
Next, the dummy
次いで、ダミーピクセル生成部4は、左下ピクセルのXY座標(x1,y1+1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第2番目のビットが“0”であるので、上記した1ビットフラグを“0”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
Next, the dummy
最後に、ダミーピクセル生成部4は、フラグの第1番目のビット(最下位ビット)が“1”であるので、右下ピクセルのXY座標(x1+1,y1+1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、上記した1ビットフラグを“1”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
Finally, since the first bit (least significant bit) of the flag is “1”, the dummy
また、図3(b)は、入力データが、図2に示す単位4ピクセル領域(6)でのXY座標とフラグ値“1000”とからなる場合の動作を示している。図2に示す単位4ピクセル領域(6)での左上ピクセルのXY座標は、(x6,y6)であるとしている。フラグ値“1000”は、4ピクセルのうち、左上の1ピクセルのみが有効であることを示している。この場合も、図3(a)にて説明したのと同様の動作が行われる。 FIG. 3B shows an operation when the input data is composed of the XY coordinates and the flag value “1000” in the unit 4-pixel area (6) shown in FIG. The XY coordinates of the upper left pixel in the unit 4-pixel area (6) shown in FIG. 2 are (x6, y6). The flag value “1000” indicates that only one pixel at the upper left of the four pixels is valid. Also in this case, the same operation as described in FIG.
ダミーピクセル生成部4は、XY座標生成部3から図2に示す単位4ピクセル領域(6)でのデータを受け取ると、まず、左上ピクセルのXY座標(x6,y6)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第4番目のビット(最上位ビット)が“1”であるので、上記した1ビットフラグを“1”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
When the dummy
次いで、ダミーピクセル生成部4は、右上ピクセルのXY座標(x6+1,y1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第3番目のビットが“0”であるので、上記した1ビットフラグを“0”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
Next, the dummy
次いで、ダミーピクセル生成部4は、左下ピクセルのXY座標(x6,y6+1)をテクスチャ座標計算部5に出力する。その際に、フラグの第2番目のビットが“0”であるので、上記した1ビットフラグを“0”にしてテクスチャ座標計算部5に出力する。
Next, the dummy
最後に、ダミーピクセル生成部4は、フラグの第1番目のビット(最下位ビット)が“0”であるので、右下ピクセルのXY座標(x6+1,y6+1)も上記した1ビットフラグもテクスチャ座標計算部5には出力しない。
Finally, since the first bit (least significant bit) of the flag is “0”, the dummy
図4は、ダミーピクセル生成部4の図2に示す単位4ピクセル領域(1)〜(7)の全てについての動作結果を説明する図である。ダミーピクセル生成部4は、図3(a)(b)にて説明した方法で、単位4ピクセル領域における左上、右上、左下、右下の各ピクセルについてこの順に、ポリゴン10に含まれるピクセルAについてはそのピクセルのXY座標および“1”を設定した1ビットフラグをテクスチャ座標計算部5に出力し、描画には用いないがLOD算出で必要となるダミーピクセルBについてはそのピクセルのXY座標および“0”を設定した1ビットフラグをテクスチャ座標計算部5に出力することを、ポリゴン10に関わる単位4ピクセル領域(1)〜(7)の全てについて行う。
FIG. 4 is a diagram for explaining the operation results for all of the
図4では、図2に示す単位4ピクセル領域(1)〜(7)の符号は付してないが、単位4ピクセル領域(1)では、左上、右上、右下の3ピクセルがポリゴン10に含まれるピクセルAであり、左下ピクセルがダミーピクセルBである。単位4ピクセル領域(2)(3)(5)では、各4ピクセルが全てポリゴン10に含まれるピクセルAである。単位4ピクセル領域(4)では、右上、右下の2ピクセルがポリゴン10に含まれるピクセルAであり、左上と左下の2ピクセルがダミーピクセルBである。単位4ピクセル領域(6)では、左上の1ピクセルがポリゴン10に含まれるピクセルAであり、右上、左下の2ピクセルがダミーピクセルBである。単位4ピクセル領域(7)では、左上、左下の2ピクセルがポリゴン10に含まれるピクセルAであり、右上の1ピクセルがダミーピクセルBである。
In FIG. 4, the
次に、テクスチャ座標計算部5の動作について説明する。テクスチャ座標計算部5は、まず、次の式(4)に、ダミーピクセル生成部4から入力されるピクセルのXY座標(x,y)と、セットアップ処理部2から入力されるポリゴンの各頂点のテクスチャ座標(s、t、q)を線形補完するための係数as,bs,cs,at,bt,ct,aq,bq,cqとを適用して、そのピクセルにおけるテクスチャ座標(s、t、q)の値を求める。
Next, the operation of the texture coordinate
s=as×x+bs×y+cs
t=at×x+bt×y+ct …(4)
q=aq×x+bq×y+cq
s = a s × x + b s × y + c s
t = a t × x + b t × y + c t ... (4)
q = a q × x + b q × y + c q
そして、テクスチャ座標計算部5は、次の式(5)による演算を行い、透視補正を施したテクスチャ座標(u,v)の値を求める。なお、式(5)において、USIZE,VSIZEは、それぞれテクスチャイメージの横方向、縦方向の大きさである。
u=USIZE×s/q、v=VSIZE×t/q …(5)
And the texture coordinate
u = USIZE × s / q, v = VSIZE × t / q (5)
テクスチャ座標計算部5は、このようにして求めた各入力ピクセルのテクスチャ座標(u,v)を、ダミーピクセル生成部4から受け取った対応するピクセルのXY座標(x,y)および1ビットフラグの値と共にLOD計算部6に出力する。
The texture coordinate
次に、LOD計算部6の構成と動作について説明する。図5は、LOD計算部6の構成例を示すブロック図である。図5に示すLOD計算部6は、バッファ11,12と、セレクタ13,14と、減算演算器15と、絶対値演算器(ABS)16と、対数演算器(log2)17と、最大値セレクタ18と、バッファ19とを備えている。
Next, the configuration and operation of the
バッファ11は、テクスチャ座標計算部5から入力する単位4ピクセル領域の各ピクセルのデータ(テクスチャ座標(u,v)、XY座標(x,y)および1ビットのフラグ値)を一時保持する。
The buffer 11 temporarily stores the data (texture coordinates (u, v), XY coordinates (x, y), and 1-bit flag value) of each pixel in the unit 4-pixel area input from the texture coordinate
バッファ12は、バッファ11が出力する各ピクセルのデータ(テクスチャ座標(u,v)、XY座標(x,y)および1ビットのフラグ値)を一時保持し、1ビットのフラグ値が“1”である場合に、テクスチャ座標(u,v)、およびXY座標(x,y)を外部(テクスチャ処理部7)に送出するように制御される。
The
セレクタ13は、バッファ11に入力するu座標とv座標のいずれか一方を選択して減算演算器15に与える。セレクタ14は、バッファ11が保持するu座標とv座標のいずれか一方、あるいは、バッファ12が保持するu座標とv座標のいずれか一方を選択減算演算器15に与える。
The
減算演算器15は、セレクタ13,14の各選択データの差分を求める。絶対値演算器16は、減算演算器15が求めた差分の絶対値を求める。対数演算器17は、絶対値演算器16が求めた絶対値について2を底とする前記の式(1)の対数演算を行ってLODの値を算出する。最大値セレクタ18およびバッファ19は、対数演算器17が求めたLOD値のうち大きい方のLOD値を選択して保持する処理を行う。
The
要するに、LOD計算部6では、テクスチャ座標計算部5から入力する単位4ピクセル領域の各ピクセルデータ(各ピクセルのテクスチャ座標(u,v)、XY座標(x,y)および1ビットのフラグ値)をバッファ11,12に順に蓄積し、セレクタ13,14および減算演算器15にて、隣り合う2ピクセルのテクスチャ座標(u,v)間の差分を求め、その差分を絶対値演算器16にて、前記の式(3)における|du/dx|、|du/dy|、|dv/dx|、|dv/dy|とし、対数演算器17にて、前記前記の式(1)の対数演算を行ってLODの値を算出し、最大値セレクタ18およびバッファ19にて、最大のLOD値を選択して保持し、処理を終了した単位4ピクセル領域に対する1ビットのフラグ値が“1”である場合に、バッファ12が保持するピクセルデータ(左上ピクセルのテクスチャ座標(u,v)、およびXY座標(x,y))とバッファ19が保持するLODの値とを関連付けてテクスチャ処理部7に出力するように構成されている。
In short, in the
LOD計算部6では、図6〜図9に示した手順で、単位4ピクセル領域における左上、右上、左下の各ピクセルデータからLOD値を算出する。なお、LOD計算部6では、テクスチャ座標計算部5から入力されるピクセルが単位4ピクセル領域のどの位置のピクセルかは、XY座標の最下位ビットによって判断するようにしている。図6と図7は、単位4ピクセル領域における左上ピクセルのデータがバッファ11に保持された後に右上ピクセルのデータが入力するタイミングでの動作を説明する図である。図8と図9は、単位4ピクセル領域における左上ピクセルのデータがバッファ11からバッファ12に引き渡され、バッファ11に右上ピクセルのデータが保持された後に左下ピクセルのデータが入力するタイミングでの動作を説明する図である。
The
図6において、テクスチャ座標計算部5から単位4ピクセル領域の左上ピクセルのデータが入力されると、バッファ11に格納する。その後、テクスチャ座標計算部5から単位4ピクセル領域の右上ピクセルのデータが入力される。その際に、バッファ11に保持されている左上ピクセルのu座標と、テクスチャ座標計算部5から入力される右上ピクセルのu座標とをセレクタ13,14にてそれぞれ選択し、減算演算器15、絶対値演算器16、および対数演算器17にてLODを計算し、計算結果を最大値セレクタ18経由でバッファ19に格納する。
In FIG. 6, when data of the upper left pixel of the
図7において、次のサイクルにおいて、バッファ11に保持されている左上ピクセルのv座標と、テクスチャ座標計算部5から入力される右上ピクセルのv座標とをセレクタ13,14にてそれぞれ選択し、減算演算器15、絶対値演算器16、および対数演算器17にてLODを計算し、最大値セレクタ18が、バッファ19に保持されている値と比較して大きい方を選択し、それをバッファ19に格納する。この時点でバッファ19に保持されるLODの値は次の式(6)で表される。
In FIG. 7, in the next cycle, the v coordinate of the upper left pixel held in the buffer 11 and the v coordinate of the upper right pixel input from the texture coordinate
図8において、以上の処理を終了すると、バッファ11に保持されている左上ピクセルのデータをバッファ12に移し、テクスチャ座標計算部5から入力されている右上ピクセルのデータをバッファ11に保持する。その後、テクスチャ座標計算部5から単位4ピクセル領域の左下ピクセルのデータが入力される。その際に、バッファ12に保持されている左上ピクセルのu座標と、テクスチャ座標計算部5から入力される左下ピクセルのu座標とをセレクタ13,14にてそれぞれ選択し、減算演算器15、絶対値演算器16、および対数演算器17にてLODを計算し、最大値セレクタ18が、バッファ19に保持されている値と比較して大きい方を選択し、それをバッファ19に格納する。
In FIG. 8, when the above processing is completed, the upper left pixel data held in the buffer 11 is moved to the
図9において、次のサイクルにおいて、バッファ12に保持されている左上ピクセルのv座標と、テクスチャ座標計算部5から入力される右上ピクセルのv座標とをセレクタ13,14にてそれぞれ選択し、減算演算器15、絶対値演算器16、および対数演算器17にてLODを計算し、最大値セレクタ18が、バッファ19に保持されている値と比較して大きい方を選択し、それをバッファ19に格納する。この時点でバッファ19に保持されるLODの値は次の式(7)で表される。
9, in the next cycle, the v coordinate of the upper left pixel held in the
以上の手順によって単位4ピクセル領域における左上、右上、左下の各ピクセルデータを用いてのLOD計算が終了すると、最終的にバッファ19に保持されたLOD値をバッファ12に保持されている左上のピクセルデータと共にテクスチャ処理部7に出力する。但し、ピクセルを描画するか否かを示す1ビットのフラグが“0”である場合は、当該ピクセルはダミーピクセルであるので、出力せずに破棄する。
When the LOD calculation using the upper left, upper right, and lower left pixel data in the
そして、バッファ11に保持されている右上ピクセルのデータをバッファ12に移してテクスチャ処理部7へ出力する。このとき、バッファ19のLOD値は同様に変更せず、前のピクセルと同じLOD値を出力する。但し、ピクセルを描画するか否かを示す1ビットのフラグが“0”である場合は、同様に当該ピクセルはダミーピクセルであるので、出力せずに破棄する。
Then, the upper right pixel data held in the buffer 11 is transferred to the
テクスチャ座標計算部5から引き続いて入力される左下および右下のピクセルデータも同様に、バッファ11,12を介してテクスチャ処理部7に出力する。このとき、バッファ19のLOD値は、同様に変更せず、前のピクセルと同じLOD値を出力する。但し、ピクセルを描画するか否かを示す1ビットのフラグが“0”である場合は、同様に当該ピクセルはダミーピクセルであるので、出力せずに破棄する。
Similarly, the lower left and lower right pixel data subsequently input from the texture coordinate
LOD計算部6は、以上のように、単位4ピクセル領域における左上ピクセルが入力するたびに、単位4ピクセル領域毎にLODを算出し、その算出結果をその単位4ピクセル領域で共有することを繰り返す。そして、ピクセルを描画するか否かを示す1ビットのフラグが“1”である場合に、単位4ピクセル領域で共有するLOD値を当該ピクセルのXY座標とテクスチャ座標と共にテクスチャ処理部7に出力する。
As described above, each time the upper left pixel in the
次に、テクスチャ処理部7は、前記したが、LOD計算部6から入力するテクスチャ座標およびLODの値を基に、テクスチャメモリ8上のアドレスを計算し、そのアドレスを用いてテクスチャメモリ8からテクスチャデータを読み出して所定の処理を行い、処理結果のイメージをフレームバッファ9に書き込む。このテクスチャ処理部7における処理方法は、一般的なものであるので、ここでは詳細説明は割愛するが、上記のように生成したLODの計算に用いるダミーのピクセルは、テクスチャ処理部7には入力されないので、テクスチャ処理部7は、支障なく従前通りに所定の処理を行うことができる。
Next, as described above, the
以上のように、この実施の形態によれば、表示画面をXY座標の最下位ビットのみが異なり上位ビットが同じである2×2の4ピクセル領域毎に区分し、ポリゴンに含まれるピクセルが存在する各4ピクセル領域において、左上ピクセルのXY座標と当該4ピクセルの有効性を示すフラグとから、ポリゴンに含まれないがLODの計算に用いるダミーのピクセルを含む場合がある2以上のピクセルを取り出し、当該4ピクセル領域に対する1つのLODを算出するようにしたので、簡単な構成でLODを算出することができ、回路規模の小さい三次元グラフィック描画装置を実現することができる。 As described above, according to this embodiment, the display screen is divided into 2 × 2 4 pixel areas in which only the least significant bits of the XY coordinates are different and the upper bits are the same, and pixels included in the polygon exist. In each of the four pixel areas, two or more pixels that are not included in the polygon but may include dummy pixels that are used for the LOD calculation are extracted from the XY coordinates of the upper left pixel and the flag indicating the validity of the four pixels. Since one LOD for the 4-pixel region is calculated, the LOD can be calculated with a simple configuration, and a three-dimensional graphic drawing apparatus with a small circuit scale can be realized.
また、ダミーピクセルの生成時に、当該ピクセルがダミーピクセルであるか否かを示すフラグを生成してLOD計算部に渡しておき、LOD計算部は、そのフラグがダミーピクセルでないことを示す場合に、当該ピクセルのデータとLODの値とをテクスチャ処理部に出力するので、テクスチャ処理部は、支障なく所定の処理を実行することができる。 Further, when generating a dummy pixel, a flag indicating whether or not the pixel is a dummy pixel is generated and passed to the LOD calculation unit. When the LOD calculation unit indicates that the flag is not a dummy pixel, Since the pixel data and the LOD value are output to the texture processing unit, the texture processing unit can execute a predetermined process without any trouble.
以上のように、この発明にかかる三次元グラフィック描画装置は、回路規模を小さくするのに有用である。 As described above, the three-dimensional graphic drawing apparatus according to the present invention is useful for reducing the circuit scale.
1 三次元グラフィック描画装置
2 セットアップ処理部
3 XY座標生成部(XY座標生成手段)
4 ダミーピクセル生成部(ダミーピクセル生成手段)
5 テクスチャ座標計算部(テクスチャ座標計算手段)
6 LOD計算部(LOD計算手段)
7 テクスチャ処理部
8 テクスチャメモリ
9 フレームバッファ
10 ポリゴン
11,12,19 バッファ
13,14 セレクタ
15 減算演算器
16 絶対値演算器(ABS)
17 対数演算器
18 最大値セレクタ
(1)〜(7) 単位4ピクセル領域
A ポリゴンに含まれるピクセル
B ダミーピクセル
DESCRIPTION OF
4 Dummy pixel generator (dummy pixel generator)
5 Texture coordinate calculator (texture coordinate calculator)
6 LOD calculation part (LOD calculation means)
7 Texture processing section 8 Texture memory 9
17
Claims (6)
XY座標が最下位ビットのみが異なり上位ビットでは同じである2×2の4ピクセル領域単位に区分した表示画面において、ポリゴンに含まれるピクセルが存在する前記4ピクセル領域毎に、左上ピクセルのXY座標と当該2×2の4ピクセルの有効性を示すフラグとを生成するXY座標生成手段と、
前記XY座標生成手段から入力する1つの前記4ピクセル領域における前記左上ピクセルのXY座標と前記フラグとに基づき、後段に出力しようとするピクセルが前記ポリゴンに含まれるか否かを判断し前記ポリゴンには含まれないがLODの計算に用いる場合はダミーのピクセルとして、このダミーピクセルが含まれる場合のある2以上のピクセルのXY座標を1ピクセルずつ出力するダミーピクセル生成手段と、
前記ダミーピクセル生成手段から入力する各ピクセルのXY座標に基づき、各ピクセルの透視補正を施したテクスチャ座標を算出するテクスチャ座標計算手段と、
前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記テクスチャ座標を蓄積し、隣り合うピクセルの前記テクスチャ座標からLODの値を1つの前記4ピクセル領域において共有する形で算出するLOD計算手段と
を備えていることを特徴とする三次元グラフィック描画装置。 In a 3D graphic drawing device having a texture mapping processing function for pasting a texture image to a polygon,
XY coordinates of the upper left pixel for each of the 4 pixel areas in which the pixels included in the polygon exist in a display screen divided into 2 × 2 4 pixel area units in which only the least significant bit is different and the upper bits are the same XY coordinate generation means for generating a flag indicating the validity of the 2 × 2 4 pixels,
Based on the XY coordinates of the upper left pixel in one of the four pixel regions input from the XY coordinate generation means and the flag, it is determined whether or not the polygon to be output in the subsequent stage is included in the polygon. A dummy pixel generating means for outputting the XY coordinates of two or more pixels that may include the dummy pixel one by one as dummy pixels when used for the calculation of LOD,
Texture coordinate calculation means for calculating texture coordinates subjected to perspective correction of each pixel based on XY coordinates of each pixel input from the dummy pixel generation means;
LOD calculation means for accumulating the texture coordinates input from the texture coordinate calculation means and calculating the LOD value from the texture coordinates of adjacent pixels in a form shared by one of the four pixel regions. Characteristic 3D graphic drawing device.
前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記テクスチャ座標を順に蓄積する2ピクセル分のバッファと、
前記2ピクセル分のバッファへの入力ピクセルと前記2ピクセル分のバッファの保持出力ピクセルとを用いて、1つの前記4ピクセル領域における左上、右上、左下の各ピクセル間のテクスチャ座標の差分からLODの値を算出する演算手段と、
前記演算手段が算出したLODの値の中での最大値を当該4ピクセル領域におけるLODの値として保持する最大値選択保持手段と
を備えていることを特徴とする請求項1に記載の三次元グラフィック描画装置。 The LOD calculation means includes:
A buffer for two pixels for sequentially storing the texture coordinates input from the texture coordinate calculation means;
Using the input pixels to the two-pixel buffer and the retained output pixels of the two-pixel buffer, the LOD is calculated from the difference in texture coordinates between the upper left, upper right, and lower left pixels in one 4-pixel region. A computing means for calculating a value;
The three-dimensional selection according to claim 1, further comprising: a maximum value selection / holding unit that holds a maximum value among the LOD values calculated by the calculation unit as a LOD value in the four-pixel region. Graphic drawing device.
XY座標が最下位ビットのみが異なり上位ビットでは同じである2×2の4ピクセル領域毎に区分した表示画面において、ポリゴンに含まれるピクセルが存在する前記4ピクセル領域のそれぞれ毎に、左上ピクセルのXY座標と当該2×2の4ピクセルの有効性を示すフラグとを生成するXY座標生成手段と、
前記XY座標生成手段から入力する1つの前記4ピクセル領域における前記左上ピクセルのXY座標と前記フラグとに基づき、後段に出力しようとするピクセルが前記ポリゴンに含まれるか否かを判断し前記ポリゴンには含まれないがLODの計算に用いる場合はダミーのピクセルとして、このダミーピクセルが含まれる場合のある2以上のピクセルのXY座標を前記ダミーピクセルであるか否かを示すフラグと共に1ピクセルずつ出力するダミーピクセル生成手段と、
前記ダミーピクセル生成手段から入力するピクセルのXY座標に基づき、各ピクセルの透視補正を施したテクスチャ座標を算出し、その算出したテクスチャ座標を前記ピクセルのXY座標と前記ダミーピクセル生成手段から入力する前記フラグと共に出力するテクスチャ座標計算手段と、
前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記テクスチャ座標を蓄積し、隣り合うピクセルの前記テクスチャ座標からLODの値を1つの前記4ピクセル領域において共有する形で算出し、前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記フラグが前記ダミーピクセルであることを示してない場合に、算出した前記LODの値を、蓄積した前記テクスチャ座標と前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記ピクセルのXY座標と共に後段へ出力するLOD計算手段と
を備えていることを特徴とする三次元グラフィック描画装置。 In a 3D graphic drawing device having a texture mapping processing function for pasting a texture image to a polygon,
In the display screen divided into 2 × 2 4 pixel areas whose XY coordinates are different only in the least significant bit and are the same in the upper bits, the upper left pixel of each of the 4 pixel areas in which the pixels included in the polygon exist are displayed. XY coordinate generation means for generating XY coordinates and a flag indicating the validity of the 2 × 2 4 pixels,
Based on the XY coordinates of the upper left pixel in one of the four pixel regions input from the XY coordinate generation means and the flag, it is determined whether or not the polygon to be output in the subsequent stage is included in the polygon. Is not included but is used as a dummy pixel when used in the calculation of LOD, the XY coordinates of two or more pixels that may include this dummy pixel are output pixel by pixel together with a flag indicating whether or not the pixel is a dummy pixel. Dummy pixel generating means for performing
Based on the XY coordinates of the pixels input from the dummy pixel generation means, texture coordinates subjected to perspective correction of each pixel are calculated, and the calculated texture coordinates are input from the XY coordinates of the pixels and the dummy pixel generation means. Texture coordinate calculation means for outputting together with the flag,
The texture coordinates input from the texture coordinate calculation means are accumulated, the LOD value is calculated from the texture coordinates of adjacent pixels in a form shared by one of the four pixel areas, and the texture coordinates calculation means inputs the texture coordinates. LOD calculation means for outputting the calculated LOD value to the subsequent stage together with the accumulated texture coordinates and the XY coordinates of the pixels input from the texture coordinate calculation means when the flag does not indicate that the pixel is a dummy pixel And a three-dimensional graphic drawing apparatus.
前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記テクスチャ座標を順に蓄積する2ピクセル分のバッファと、
前記2ピクセル分のバッファへの入力ピクセルと前記2ピクセル分のバッファの保持出力ピクセルとを用いて、1つの前記4ピクセル領域における左上、右上、左下の各ピクセル間のテクスチャ座標の差分からLODの値を算出する演算手段と、
前記演算手段が算出したLODの値の中での最大値を当該4ピクセル領域におけるLODの値として保持する最大値選択保持手段と、
前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記フラグが前記ダミーピクセルであることを示してない場合に、前記最大値選択保持手段が保持している前記LODの値を、前記バッファに蓄積した前記テクスチャ座標と前記テクスチャ座標計算手段から入力する前記ピクセルのXY座標と共に後段へ出力する出力制御手段と
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の三次元グラフィック描画装置。 The LOD calculation means includes:
A buffer for two pixels for sequentially storing the texture coordinates input from the texture coordinate calculation means;
Using the input pixels to the two-pixel buffer and the retained output pixels of the two-pixel buffer, the LOD is calculated from the difference in texture coordinates between the upper left, upper right, and lower left pixels in one 4-pixel region. A computing means for calculating a value;
Maximum value selection holding means for holding the maximum value among the LOD values calculated by the calculation means as the LOD value in the 4-pixel region;
When the flag input from the texture coordinate calculation means does not indicate that the pixel is the dummy pixel, the LOD value held by the maximum value selection holding means is the texture coordinates stored in the buffer, and The three-dimensional graphic drawing apparatus according to claim 4, further comprising: output control means for outputting to the subsequent stage together with XY coordinates of the pixels input from the texture coordinate calculation means.
Priority Applications (1)
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