JP2882465B2

JP2882465B2 - 画像生成方法およびその装置

Info

Publication number: JP2882465B2
Application number: JP7350938A
Authority: JP
Inventors: 博文石田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-12-25
Filing date: 1995-12-25
Publication date: 1999-04-12
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: US6456283B1; JPH09179999A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はコンピュータグラフ
ィックスにおける画像生成方法およびその装置に関し、
特に隠面消去処理を高速に行なう画像生成方法およびそ
の装置に関する。

【０００２】

【従来技術】コンピュータグラフィックスによる３次元
形状物体を隠面消去した画像を生成する方法としては、
Ｚバッファ法が有名である（例えば、特開昭６２−２２
２３７９号公報等参照）。Ｚバッファ法は、視点からの
距離である奥行き値を各画素毎に１画面分格納するＺバ
ッファと、明るさを表す輝度値を各画素毎に１画面分格
納するフレームバッファとを用い、各画素ごとにＺバッ
ファ中の奥行き値と新しく計算した３次元形状物体の奥
行き値とを比較して、視点から近い方の奥行き値および
輝度値をＺバッファおよびフレームバッファに残すこと
で、最終的に隠面消去された画像をフレームバッファ中
に生成する方法である。この方法では、３次元形状物体
を画面に投影したときの投影像に含まれる各画素につい
てフレームバッファにリード，モディファイおよびライ
トを行なう必要があり、画像生成を高速に行うにはフレ
ームバッファを構成する大容量メモリへのランダムアク
セスを高速に行なう必要がある。

【０００３】メモリへのランダムアクセスを高速に行な
う方法としては、メモリのバスバンド幅を上げるため
に、ＳＲＡＭ（ＳｔａｔｉｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅ
ｓｓＭｅｍｏｒｙ：エスラム）という高速メモリを使用
したり、メモリを並列動作させることが行なわれてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像生
成方法では、フレームバッファへのランダムアクセスを
高速に行なうために、高価なメモリを使用したり、メモ
リを並列動作させるのにメモリを大量に使ったり信号線
を並列度に応じて多くとる必要があるため、装置が大規
模化し高価なものとなるという問題点があった。

【０００５】一方、最近は高速ＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉ
ｃＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ：ディー
ラム）などの大容量かつ低価格で高速アクセス可能なメ
モリが製造され始めたが、ランダムアクセスを自由に行
なえないなどの制約があり、これまで一般的に行なわれ
てきたままでのＺバッファ法ではそのメモリの性能を十
分に引き出せないという問題点が生じている。

【０００６】本発明の目的は、画面を複数の矩形ブロッ
ク（以下、単にブロックという）に分割するとともに、
プリミティブを画面への投影像がブロックに完全に収ま
るようにブロック内スパンの集まりに分割して、隠面消
去したブロック画像の生成を繰り返すことにより、高速
ＤＲＡＭなどの低価格なメモリでも高速に画像生成が行
なえるようにした画像生成方法およびその装置を提供す
ることにある。

【０００７】なお、画像データを複数のブロック領域に
分割するブロック化の手法を用いる先行技術として、特
開平１−１１２３７７号公報に開示された「画像情報処
理装置」があるが、この装置はブロックごとに符号化を
行うためのものであり、本願発明とは目的および構成が
全く異なるものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の画像生成方法
は、３次元空間中に配置した物体を基本形状であるプリ
ミティブの集まりとして定義し、格子状に並んだ画素で
構成される画面上の各画素毎に視点からの距離を表す奥
行き値に基づいて隠面消去した画像を生成する画像生成
方法において、前記画面を複数の矩形ブロックに分割
し、少なくとも１ブロック分の各画素の輝度値および奥
行き値を格納するキャッシュメモリを用意し、前記プリ
ミティブを前記画面への投影像が前記ブロックに完全に
収まるブロック内スパンの集まりに分割し、前記キャッ
シュメモリ中で前記ブロック内スパンの集まりから隠面
消去したブロック画像を生成することを繰り返すことで
１画面分の画像を生成することを特徴とする。

【０００９】また、本発明の画像生成方法は、３次元空
間中に配置した物体を基本形状であるプリミティブの集
まりとして定義し、格子状に並んだ画素で構成される画
面上の各画素位置に対応した、視点からの距離を表す奥
行き値および明るさを表す輝度値をそれぞれ格納するＺ
バッファおよびフレームバッファを用いて、前記奥行き
値に基づいて隠面消去した画像を生成する画像生成方法
において、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したと
きの少なくとも１ブロック分の画素値を格納できるキャ
ッシュメモリを空の状態に初期化するキャッシュ初期化
ステップと、前記物体を構成する全てのプリミティブの
中で取り出していないプリミティブがあれば取り出し、
なければ終了のための処理に移るプリミティブ有り判定
ステップと、前記プリミティブの前記画面への投影像を
含む全てのブロックを抽出する投影ブロック抽出ステッ
プと、前記プリミティブの前記画面への投影像を含む全
てのブロックの中で取り出していないブロックがあれば
取り出し、なければ前記プリミティブ有り判定ステップ
に移るブロック有り判定ステップと、前記ブロックの画
素値が前記キャッシュメモリ中になければ、前記画素値
を前記キャッシュメモリに読み込むと共に、前記キャッ
シュメモリ中に既に別のブロックの画素値が記憶されて
いて前記ブロックの画素値で上書きされるときは、前記
別のブロックの画素値を前記Ｚバッファおよび前記フレ
ームバッファに書き出すキャッシュ入れ換えステップ
と、前記プリミティブを前記画面への投影像が前記ブロ
ックに完全に収まるようにブロック内スパンの集まりに
分割したときのブロック内スパン情報を求めるブロック
内スパン生成ステップと、前記ブロック内スパンに含ま
れる画素の画素値を前記ブロック内スパン情報から求め
ると共に、それら画素値の奥行き値と前記キャッシュメ
モリに記憶されている前記ブロック中の奥行き値とを比
較して前記視点から可視となるブロック内スパンの画素
値を前記キャッシュメモリ中に保存させる処理を行なっ
た後に前記ブロック有り判定ステップに移るブロック画
像生成ステップと、前記プリミティブ有り判定ステップ
における終了のための処理として、前記キャッシュメモ
リに記憶されている輝度値を前記フレームバッファに書
き出すキャッシュ排出ステップとを含むことを特徴とす
る。

【００１０】さらに、本発明の画像生成方法は、前記キ
ャッシュ入れ換えステップで、前記ブロックの画素値が
前記キャッシュメモリ中になければ、前記ブロック中の
奥行き値を前記キャッシュメモリに読み込むと共に、前
記キャッシュメモリ中に既に別のブロックの画素値が記
憶されていて前記ブロックの画素値で上書きされるとき
は、前記別のブロックの画素値のうちの変更のあった画
素値のみを前記Ｚバッファおよび前記フレームバッファ
に書き出すことを特徴とする。

【００１１】さらにまた、本発明の画像生成方法は、３
次元空間中に配置した物体を基本形状であるプリミティ
ブの集まりとして定義し、格子状に並んだ画素で構成さ
れる画面上の各画素位置に対応した、明るさを表す輝度
値を格納するフレームバッファ中に、前記プリミティブ
の視点からの距離を表す奥行き値に基づいて隠面消去し
た画像を生成する画像生成方法において、前記画面を複
数の矩形ブロックに分割したときの少なくとも１ブロッ
ク分以上の各画素の輝度値および奥行き値からなる画素
値を格納できるキャッシュメモリを空の状態に初期化す
るキャッシュ初期化ステップと、前記プリミティブの前
記画面への投影像を含む可能性があるブロックを表す位
置情報を全てのプリミティブについて求めて記憶する全
プリミティブ位置算出ステップと、前記画面上の全ての
ブロックについて、取り出していないブロックがあれば
その画面上の並び順に１つブロックを取り出すブロック
有り判定ステップと、前記ブロックに前記画面への投影
像が含まれる可能性があるプリミティブを前記位置情報
に基づいて全て抽出するプリミティブ抽出ステップと、
前記抽出されたプリミティブの中で取り出していないプ
リミティブがあれば取り出し、なければ終了のための処
理に移るプリミティブ有り判定ステップと、前記プリミ
ティブを前記画面への投影像が前記ブロックに完全に収
まるようにブロック内スパンの集まりに分割したときの
ブロック内スパン情報を求めるブロック内スパン生成ス
テップと、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画素
値を前記ブロック内スパン情報から求めると共に、それ
ら画素値の奥行き値と前記キャッシュメモリに記憶され
ている前記ブロック中の奥行き値とを比較して前記視点
から可視となるプリミティブの画素値を前記キャッシュ
メモリ中に保存させる処理を行なった後に前記プリミテ
ィブ有り判定ステップに移るブロック画像生成ステップ
と、前記プリミティブ有り判定ステップにおける終了の
ための処理として、前記キャッシュメモリに記憶されて
いる輝度値を前記フレームバッファに書き出すと共に前
記キャッシュメモリを空の状態に初期化し、前記ブロッ
ク有り判定ステップに移るキャッシュ排出ステップとを
含むことを特徴とする。

【００１２】一方、本発明の画像生成装置は、３次元空
間中に配置した物体を基本形状であるプリミティブの集
まりとして定義したときの各プリミティブを表現するプ
リミティブ情報を設定するプリミティブ設定部と、前記
画面中の各画素における前記プリミティブの視点からの
距離を表す奥行き値および明るさを表す輝度値をそれぞ
れ格納するＺバッファおよびフレームバッファを含むメ
モリと、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したとき
の１ブロック分以上の各画素の奥行き値および輝度値か
らなる画素値を格納できるキャッシュメモリと、前記プ
リミティブ情報に基づいて、前記プリミティブを前記画
面への投影像が前記ブロックに完全に収まるようにブロ
ック内スパンの集まりに分割したときのブロック内スパ
ン情報を求めると共に、前記プリミティブの前記画面へ
の投影像を含むブロックを示すブロック情報を求めるブ
ロック分割部と、前記ブロック内スパン情報を記憶する
ブロック内スパン記憶部と、前記ブロック情報に基づい
て、前記ブロックの画素値が前記キャッシュメモリ中に
なければ前記画素値を前記メモリから前記キャッシュメ
モリに読み込むと共に、前記キャッシュメモリ中に既に
別のブロックの画素値が記憶されていて前記ブロックの
画素値で上書きされるときは前記別のブロックの画素値
を前記メモリに書き出し、前記ブロックに投影されるブ
ロック内スパンを表すブロック内スパン情報を前記ブロ
ック内スパン記憶部から読み出す制御を行なうキャッシ
ュ制御部と、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画
素値を前記ブロック内スパン情報から求めると共に、前
記キャッシュメモリに記憶されている前記ブロック中の
奥行き値を前記キャッシュ制御部を通して読み出して前
記画素値の奥行き値と比較し、前記視点から可視となる
画素値を前記キャッシュ制御部を通して前記キャッシュ
メモリに書き込む画素処理部と、前記フレームバッファ
中の画像を表示する画像表示部とを有することを特徴と
する。

【００１３】また、本発明の画像生成装置は、前記キャ
ッシュ制御部が、各ブロックを使用したか否かのフラグ
を持ち、未使用のブロックについては前記メモリから前
記キャッシュメモリに画素値を読み込まないように制御
することを特徴とする。

【００１４】さらに、本発明の画像生成装置は、前記キ
ャッシュ制御部が、前記別のブロックの画素値を書き出
す際に、変更のなかった画素値は前記メモリに書き出さ
ないように制御することを特徴とする。

【００１５】さらにまた、本発明の画像生成装置は、前
記キャッシュ制御部が、各ブロックを使用したか否かの
フラグを持ち、未使用のブロックについては前記メモリ
から前記キャッシュメモリに奥行き値を読み込まないよ
うに制御することを特徴とする。

【００１６】また、本発明の画像生成装置は、３次元空
間中に配置した物体を基本形状であるプリミティブの集
まりとして定義したときの各プリミティブを表現するプ
リミティブ情報を設定して記憶するプリミティブ設定記
憶部と、前記画面中の各画素における前記プリミティブ
の明るさを表す輝度値を格納するメモリと、前記画面を
複数の矩形ブロックに分割したときの１ブロック分以上
の、視点からの距離を表す奥行き値および輝度値からな
る画素値を格納できるキャッシュメモリと、前記画面上
のブロックの並び順に、そのブロックに前記画面への投
影像が含まれる可能性があるプリミティブを表すプリミ
ティブ情報を前記プリミティブ設定記憶部から読み出す
と共に、ブロックの終了を知らせる終了情報を出力する
ブロックソート部と、前記プリミティブ情報に基づい
て、前記プリミティブを前記画面への投影像が前記ブロ
ックに完全に収まるようにブロック内スパンの集まりに
分割したときのブロック内スパン情報を求めるブロック
分割部と、前記ブロック内スパン情報を記憶するブロッ
ク内スパン記憶部と、前記終了情報に基づいて、前記ブ
ロックに投影されるブロック内スパンを表すブロック内
スパン情報を前記ブロック内スパン記憶部から読み出
し、前記ブロックの処理が終了したならば前記キャッシ
ュメモリ中の輝度値を前記フレームバッファに書き出す
制御を行なうキャッシュ制御部と、前記ブロック内スパ
ンに含まれる画素の画素値を前記ブロック内スパン情報
から求めると共に、前記キャッシュメモリに記憶されて
いる前記ブロック中の奥行き値を前記キャッシュ制御部
を通して読み出して前記画素値の奥行き値と比較し、前
記視点から可視となる画素値を前記キャッシュ制御部を
通して前記キャッシュメモリに書き込む画素処理部と、
前記フレームバッファ中の画像を表示する画像表示部と
を有することを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して詳細に説明する。

【００１８】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例に係る画像生成
方法の処理の流れを示すフロー図である。図１に示すよ
うに、この画像生成方法は、キャッシュ初期化ステップ
Ｓ１０１と、プリミティブ有り判定ステップＳ１０２
と、投影ブロック抽出ステップＳ１０３と、ブロック有
り判定ステップＳ１０４と、キャッシュ入れ換えステッ
プＳ１０５と、ブロック内スパン生成ステップＳ１０６
と、ブロック画像生成ステップＳ１０７と、キャッシュ
排出ステップＳ１０８とからなる。

【００１９】図２は、図１に示した第１実施例の画像生
成方法が適用された本発明の第１実施例に係る画像生成
装置の構成を示すブロック図である。図２に示すよう
に、この画像生成装置は、プリミティブ設定部２１と、
ブロック分割部２２と、ブロック内スパン記憶部２３
と、画素処理部２４と、画像表示部２５と、キャッシュ
制御部２６と、キャッシュメモリ２７と、Ｚバッファ２
９およびフレームバッファ３０を含むメモリ２８とから
構成されている。なお、例えば、キャッシュメモリ２７
はＳＲＡＭでなり、メモリ２８はＤＲＡＭでなる。

【００２０】プリミティブ設定部２１は、３次元形状物
体Ｏ（図４参照）を構成するプリミティブＰ（図４参
照）を表現するプリミティブ情報を入力する。この入力
方法は、キーボードによって直接入力してもよいし、メ
インメモリやフロツピーディスクのような記憶媒体から
入力してもよい。また、ネットワークを通して他の装置
から入力してもよい。

【００２１】ブロック分割部２２は、プリミティブＰの
画面Ｄへの投影像ＰＩ（図９参照）をブロック内スパン
Ｌ（図９参照）に分割し、ブロック内スパン情報をブロ
ック内スパン記憶部２３に記憶する。また、ブロック分
割部２２は、生成されたブロック内スパンＬが入るブロ
ックＢ（図３参照）の位置をブロック情報としてキャッ
シュ制御部２６に送る。

【００２２】ブロック内スパン記憶部２３は、ブロック
内スパン情報を記憶する。

【００２３】画素処理部２４は、ブロック内スパン記憶
部２３から入力されたブロック内スパン情報に基づいて
ブロック内スパンＬに含まれる画素値を求め、キャッシ
ュメモリ２７中に隠面消去した画像を生成する。ただ
し、キャッシュメモリ２７からの画素値の読み出しとキ
ャッシュメモリ２７への画素値の書き込みとは、キャッ
シュ制御部２６を通して行なう。

【００２４】画像表示部２５は、メモリ２８のフレーム
バッファ３０から輝度値を読み出して画像を表示する。
ただし、輝度値を格納するフレームバッファ３０が２つ
ある場合には、キャッシュ制御部２６が使っていない方
のフレームバッファ３０中の画像を表示するようにす
る。こうすることで、画像生成過程を表示しないように
でき、滑らかな動画像を表示できる。

【００２５】キャッシュ制御部２６は、まずキャッシュ
メモリ２７を初期化する。次に、キャッシュ制御部２６
は、ブロック分割部２２が送ってくるブロック情報に基
づいてそのブロックＢの輝度値および奥行き値がキャッ
シュメモリ２７に入っているかどうかを調べ、もしなけ
ればメモリ２８のＺバッファ２９およびフレームバッフ
ァ３０から読み込むと共に上書きされるキャッシュメモ
リ２７内の別のブロックＢの輝度値および奥行き値をメ
モリ２８のＺバッファ２９およびフレームバッファ３０
に書き出す。必要なブロックＢの輝度値および奥行き値
がキャッシュメモリ２７に揃ったならば、キャッシュ制
御部２６は、ブロック内スパン記憶部２３からブロック
内スパン情報を読み出し、画素処理部２４に送る。

【００２６】キャッシュメモリ２７は、複数ブロック分
の輝度値および奥行き値を格納できる容量を持つ。キャ
ッシュメモリ２７の容量を増やすことにより、キャッシ
ュヒット率を向上させることができ、メモリ２８とのデ
ータ転送量を減らせるのでより高速に画像生成が行なえ
る。

【００２７】メモリ２８は、プリミティブＰ内部の各画
素での奥行き値を１画面分格納できる記憶容量を持つＺ
バッファ２９と、プリミティブＰ内部の各画素での輝度
値を１画面分格納できる記憶容量を持つフレームバッフ
ァ３０とから構成されている。あるいは、輝度値を格納
するフレームバッファ３０に関しては、２画面分格納で
きる記憶容量を持たせて、片方の画面を表示していると
きに、もう片方の画面に画像生成を行なえるようにして
もよい。

【００２８】図３は、画面Ｄのブロック分割方法の一例
を示す説明図である。図３に示すように、画面Ｄの分割
方法は、１つのブロックＢ_m,nに横にｋ画素、縦にｌ画
素（ｋ，ｌは正整数）が入るように、等しい容量の複数
の矩形ブロックＢ_m,n（ｍ＝０〜Ｍ，ｎ＝０〜Ｎ）に分
割する。キャッシュメモリ２７には、１ブロック分の画
素値を格納する領域を１つ以上用意する。例えば、画面
サイズが６４０×４８０、ブロックサイズが１６×８
（ｋ＝１６，ｌ＝８）の場合を考える。この場合、横方
向に（６４０／１６）＝４０個、縦方向に（４８０／
８）＝６０個ブロックが並ぶことになる。また、画面サ
イズが６４２×４８１のようにブロックサイズで割り切
れない場合には、画面サイズを６５６×４８８のように
ブロックサイズで割り切れるように広くとって、その中
の必要な領域だけを使うようにすればよい。

【００２９】図４は、３次元形状物体Ｏとプリミティブ
Ｐとの一例を示す説明図である。図４に示すように、３
次元形状物体Ｏは、複数のプリミティブＰで構成され
る。プリミティブＰは、図４のように三角形でもよい
し、より角数の多い多角形でもよい。あるいは曲面の一
部でもよい。プリミティブＰを表す情報（プリミティブ
情報）は、プリミティブＰの境界を求める情報と、プリ
ミティブＰ内部の輝度値の赤，緑，青の各成分Ｒ，Ｇ，
Ｂなどを求めるための情報とである。特に、プリミティ
ブＰが多角形でできた面の場合、その境界を求める情報
としては、多角形の頂点座標値でもよいし、境界線の始
点と傾きなどの情報でもよい。また、プリミティブＰ内
部の輝度値を求めるための情報としては、頂点での輝度
値であってもよいし、予め輝度値が格納されているテー
ブル内の位置を示すアドレスでもよい。あるいは、輝度
値やアドレスの初期値と増分値などの情報でもよい。

【００３０】図５は、プリミティブＰの画面Ｄへの投影
像ＰＩを含むブロックＢを抽出する方法の一例を示す説
明図である。図５に示すように、プリミティブＰの画面
Ｄへの投影像ＰＩを含むブロックＢは、Ｂ_m,n ，Ｂ
_m+1,n ，Ｂ_m,n+1 およびＢ_m+1,n+1である。それらブロ
ックＢの求め方は、例えば、プリミティブＰの画面Ｄへ
の投影像ＰＩに外接する矩形（破線図示）の４頂点を求
め、それらを含む連続したブロック群を求めればよい。

【００３１】あるいは、図６に示すようなアルゴリズム
によって、プリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩを含
むブロック群を抽出してもよい。図６は、プリミティブ
Ｐの画面Ｄへの投影像ＰＩを含むブロックＢを抽出する
方法の流れを示すフロー図である。画面Ｄの左上隅のブ
ロックをＢ_0,0 ，そのブロックから右方向にｍ番目、下
方向にｎ番目のブロックをＢ_m,n とする（ｍ，ｎは正整
数）。このとき、（Ｂ_m,n ）_-x＝Ｂ_m-1,n ，（Ｂ_m,n ）
_+x＝Ｂ_m+1,n ，（Ｂ_m,n ）_+y＝Ｂ_m,n+1 によって、（）
_-x，（）_+x，（）_+yを定義する。図６に示したアルゴリ
ズムを説明すると、まず、最上の頂点を含むブロックを
Ｂとして、Ｂを出力する。次に、Ｂの下にプリミティブ
が続くかどうかを判定し、もし続かなければＢ_B にＮＥ
ＬＬを、続けばＢ_B に（Ｂ）_+yを代入する。さらに、Ｂ
_L にＢを代入する。次に、Ｂ_L の左側にプリミティブが
続くかどうかを判定し、続けばそのブロック（Ｂ_L ）_-X
をＢ_L に代入してＢ_L に移動するとともにＢ_L を出力す
る。また、Ｂ_L の下にプリミティブが続けばＢ_B に（Ｂ
_L ）_+Yを代入し、続かなければＢ_B はそのままにしてお
く。そして、Ｂ_L の左側にプリミティブが続くかぎりこ
れらの処理を繰り返す。Ｂ_L の左側にプリミティブが続
かなくなったならば、Ｂ_R にＢを代入する。そして、Ｂ
_R の右側にプリミティブが続くかどうかを判定し、続け
ばそのブロック（Ｂ_R ）_+XをＢ_R に代入してＢ_R に移動
するとともにＢ_R を出力する。また、Ｂ_R の下にプリミ
ティブが続けばＢ_R に（Ｂ_R ）_+Yを代入し、続かなけれ
ばＢ_B はそのままにしておく。そして、Ｂ_R の右側にプ
リミティブが続くかぎりこれらの処理を繰り返す。次
に、Ｂ_B がＮＵＬＬかどうかを判定する。そして、もし
Ｂ_BがＮＵＬＬならば全ての処理を終了し、ＮＵＬＬで
なければＢにＢ_B を代入してそのブロックＢに移るとと
もにＢを出力し、Ｂを起点に上で述べた処理を繰り返
す。

【００３２】図７は、図６のフロー図に従ってプリミテ
ィブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩを含むブロック群を抽出
する順番の一例を示す説明図である。図７に示すよう
に、図６のフロー図により、プリミティブＰの画面Ｄへ
の投影像ＰＩの最上の点Ａを含むブロックＢ_m,n から順
にブロック群を抽出する。すなわち、ブロックＢ_m,n か
らスタートして、その下のブロックＢ_m,n+1 に移り、左
側にプリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩが存在する
かぎり、ブロックＢ_m-1,n+1 ，Ｂ_m-2,n+1 と移動し、プ
リミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩがなくなったなら
ば右側のブロックＢ_m+1,n+1 に移る。そして、その下の
ブロックＢ_m-1,n+2 に移って左側にプリミティブＰの画
面Ｄへの投影像ＰＩがなくなるまで、ブロックＢ
_m,n+2 ，Ｂ_m-1,n+2，Ｂ_m-2,n+2 というように移動して
行く。さらに、その下のブロックＢ_m-1,n+3，Ｂ
_m,n+3 ，Ｂ_m+1,n+3 というように移動する。

【００３３】図８は、あるブロックＢの画素値がキャッ
シュメモリ２７中にあるか否かを調べる方法の一例を示
す説明図である。図８に示すように、例えば、キャッシ
ュメモリ２７内の領域位置を示すキャッシュ領域番号８
１と画面Ｄ中のブロックＢの位置を示すブロック番号８
２とを対応させる表を用いる。その表の作成方法は、新
しいブロックＢの画素値を読み込む毎にその読み込む領
域位置に対応するキャッシュ領域番号８１の右欄にその
ブロックＢを示すブロック番号を書き込めばよい。そし
て、あるブロックＢがキャッシュメモリ２７中にあるか
否かを調べるには、この表中の全てのブロック番号をチ
ェックすることで判定できる。

【００３４】図９は、ブロック内スパンＬを示す説明図
である。図９に示すように、ブロック内スパンＬは、ブ
ロックＢとプリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩとの
交差領域（斜線図示）に収まるスキャンラインの一部区
間である。ブロック内スパンＬの値の求め方は、交差領
域とスキャンラインとの交点をプリミティブＰの画面Ｄ
への投影像ＰＩの頂点Ａでの値から補間によって求めれ
ばよい。具体的には、プリミティブＰの画面Ｄへの投影
像ＰＩとスキャンラインとの交点がブロックＢ内にあれ
ばその位置での値をプリミティブＰの画面Ｄへの投影像
ＰＩの頂点Ａでの値からの補間などで求め、ブロックＢ
外にあればスキャンラインとブロック境界との交点を求
め、その点での値をプリミティブＰの画面Ｄへの投影像
ＰＩの頂点Ａからの補間などで求めてもよい。

【００３５】次に、このように構成された第１実施例に
係る画像生成方法およびその装置の動作について説明す
る。

【００３６】まず、キャッシュ初期化ステップＳ１０１
では、キャッシュ制御部２６は、格子状に並んだ画素で
構成される画面Ｄの各画素における視点からの距離を表
す奥行き値および明るさを表す輝度値をそれぞれ格納す
るＺバッファ２９およびフレームバッファ３０をメモリ
２８中に用意する。また、キャッシュ制御部２６は、画
面Ｄを同じ大きさの矩形形状のブロックＢに分割したと
きの、複数ブロック分の各画素の奥行き値および輝度値
を画素値として格納するキャッシュメモリ２７を空の状
態に初期化する。キャッシュメモリ２７に記憶する情報
は、Ｚバッファ２９に記憶される奥行き値およびフレー
ムバッファ３０に記憶される輝度値からなる画素値であ
る。初期化法としては、例えば、輝度値をある固定値に
してもよいし、ユーザが指定した任意の設定値にしても
よい。また、奥行き値は、視点から最も遠くを示す値に
しておいてもよいし、ユーザが指定した任意の設定値に
してもよい。

【００３７】次に、プリミティブ有り判定ステップＳ１
０２では、ブロック分割部２２は、３次元形状物体Ｏを
構成する基本要素であるプリミティブＰのうちの取り出
していない１つをプリミティブ設定部２１を通じて取り
出し、なければ終了のための処理として、キャッシュ排
出ステップＳ１０８に移る。プリミティブＰの取り出し
法は、各プリミティブＰに番号を付けておき、番号の順
番に取り出すなどすればよい。

【００３８】続いて、投影ブロック抽出ステップＳ１０
３では、ブロック分割部２２は、プリミティブ有り判定
ステップＳ１０２で取り出されたプリミティブＰを画面
Ｄに投影したときの投影像ＰＩを含むブロックＢを全て
抽出する。

【００３９】次に、ブロック有り判定ステップＳ１０４
では、ブロック分割部２２は、投影ブロック抽出ステッ
プＳ１０３で求めたブロックＢを１つ取り出し、そのブ
ロック情報をキャッシュ制御部２６に送る。そして、取
り出すブロックＢがなくなったならば、プリミティブ有
り判定ステップＳ１０２に移る。

【００４０】キャッシュ入れ換えステップＳ１０５で
は、キャッシュ制御部２６は、ブロック有り判定ステッ
プＳ１０４で求めたブロックＢの画素値がキャッシュメ
モリ２７中にあるか否かを調べる。そして、もしなけれ
ば、キャッシュ制御部２６は、１ブロック分の領域を確
保してその領域にＺバッファ２９およびフレームバッフ
ァ３０中にある画素値を読み込む。ただし、確保した領
域にすでに別のブロックＢの画素値が記憶されている場
合には、キャッシュ制御部２６は、その別のブロックＢ
の画素値をＺバッファ２９およびフレームバッファ３０
に書き出す。

【００４１】次に、ブロック内スパン生成ステップＳ１
０６では、ブロック分割部２２は、プリミティブＰを画
面Ｄへの投影像ＰＩがブロックＢに完全に収まるように
ブロック内スパンＬの集まりに分割したときのブロック
内スパン情報をプリミティブ情報から求め、ブロック内
スパン記憶部２３に格納する。ブロック内スパン情報
は、プリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩの頂点Ａに
輝度値が与えられている場合には、ブロック内スパンＬ
の両端点での座標値，輝度値などで表現できる。また、
プリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩの頂点Ａに輝度
値を格納したテーブルのアドレスが与えられている場合
には、ブロック内スパンＬの座標値およびテーブルのア
ドレスで表現できる。あるいは、ブロック内スパンＬの
左端での値とスキャンライン方向への増分値などで表現
してもよい。

【００４２】続いて、ブロック画像生成ステップＳ１０
７では、画素処理部２４は、まずブロック内スパン記憶
部２３に記憶されたブロック内スパン情報からブロック
内スパンＬに含まれる各画素での奥行き値および輝度値
を求める。各画素での奥行き値は、ブロック内スパンＬ
の端点からの補間などで求められる。また、各画素位置
での輝度値は、ブロック内スパンＬに輝度値が与えられ
ている場合には、奥行き値と同様に補間によって求めら
れる。輝度値を格納したテーブル内のアドレスが与えら
れている場合には、各画素でのアドレスの値を補間など
して求め、そのアドレスから輝度値のテーブルを参照し
て求めればよい。なお、こうしたテーブルを参照して輝
度値を求める方法は、テクスチャマッピングと呼ばれて
いる。

【００４３】次に、画素処理部２４は、このようにして
求めた奥行き値および輝度値とキャッシュメモリ２７内
部の奥行き値および輝度値とに基づいて、ブロックＢ内
で隠面消去を行なう。ここでの隠面消去法は、Ｚバッフ
ァ法と呼ばれ、求めた画素位置での奥行き値とキャッシ
ュメモリ２７に記憶してある奥行き値とを比較し、視点
に近い方の輝度値をキャッシュメモリ２７中に残すよう
にする。

【００４４】そして、これら一連の処理を、プリミティ
ブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩを含む全てのブロックＢに
ついて行ない、さらに３次元形状物体Ｏを構成する全て
のプリミティブＰについて行なう。

【００４５】最後に、キャッシュ排出ステップＳ１０８
では、キャッシュ制御部２６は、キャッシュメモリ２７
中に残っている輝度値をフレームバッファ３０に書き出
すことで、フレームバッファ３０中に画像を生成する。

【００４６】以上説明したように、第１実施例の画像生
成方法およびその装置では、Ｚバッファ法による隠面消
去を一旦キャッシュメモリ２７に画素値を取り込むこと
で行なう。キャッシュメモリ２７は、複数分のブロック
Ｂの記憶領域を持ち、ブロックＢ毎にＺバッファ２９お
よびフレームバッファ３０とデータ転送を行なう。ま
た、プリミティブＰを画面Ｄへの投影像ＰＩが必ず１つ
のブロックＢ内に収まるようにブロック内スパンＬの集
まりに分割している。このため、１つのブロックＢの処
理がひとまず終了した後に別のブロックＢの処理に移る
ことができ、Ｚバッファ２９およびフレームバッファ３
０とキャッシュメモリ２７とのデータ転送が必ずブロッ
ク単位で行なえ、常にメモリ２８のページモードが使え
るので、簡単な制御でＺバッファ２９およびフレームバ
ッファ３０を常に高速にアクセスでき、高速なデータ転
送が行なえる。

【００４７】また、キャッシュメモリ２７の採用によ
り、キャッシュヒットが起こればＺバッファ２９および
フレームバッファ３０へのアクセス回数が減るため、高
速な画像生成を阻む要因となっているＺバッファ２９お
よびフレームバッファ３０へのアクセス回数を減らすこ
とができ、従来のように毎回Ｚバッファ２９およびフレ
ームバッファ３０をアクセスする場合に比べて高速に画
像生成が行なえ、かつメモリ２８の制御も容易になる。
このため、低価格なメモリ２８でも高速に画像生成が行
なえ、安価で高速なシステムを実現することができる。

【００４８】なお、キャッシュ制御部２６は、以下のよ
うなブロック転送制御を行うことでメモリ２８とキャッ
シュメモリ２７との間のデータ転送量を減らすこともで
きる。この処理は、メモリ２８とキャッシュメモリ２７
とが異なったモジュールに分かれていて、十分なデータ
転送性能が得られないような場合に特に有効である。

【００４９】図１０は、ブロック転送制御の方法を示す
説明図である。図１０に示すように、画面Ｄの各ブロッ
クＢに１，２，３，…，Ｎ＋１，Ｎ＋２，Ｎ＋３，…，
２Ｎ＋１，２Ｎ＋２，２Ｎ＋３，…という具合に番号を
付ける。そして、各ブロック番号に対応して０か１かを
記憶できるブロック有効テーブル１０１を準備してお
き、初期値として全てに０を記憶させておく。キャッシ
ュ制御部２６は、ブロック分割部２２が送ってくるブロ
ック情報に基づいてそのブロックＢの輝度値および奥行
き値がキャッシュメモリ２７に入っているかどうかを調
べる。入っていなければ、ブロック有効テーブル１０１
をチェックする。そして、そのブロックに対応するブロ
ック有効テーブル１０１内の値を調べ、１ならばメモリ
２８からキャッシュメモリ２７内への画素値の読み込み
を行う。一方、０ならば、予め定めておいた初期値をキ
ャッシュメモリ２７に書き込み、そのブロックに対応す
るブロック有効テーブル１０１内の値を１に書き換え
る。

【００５０】上で述べた処理は、初めて使用されるブロ
ックＢには予め定めておいた初期値を書き込み、それ以
降で使用されるブロックＢにはメモリ２８の画素値を読
み込んで書き込むことになる。このような処理を行なう
ことで、初めて使われるブロックＢでは、メモリ２８か
らの奥行き値および輝度値の読み込みを行わなくてすむ
ため、キャッシュメモリ２７とメモリ２８との間でのデ
ータ転送量を少なくできる。

【００５１】あるいは、キャッシュ制御部２６は、以下
のような画像書き出し制御を行うことでメモリ２８とキ
ャッシュメモリ２７との間のデータ転送量を減らすこと
もできる。この処理も、メモリ２８とキャッシュメモリ
２７とが異なったモジュールに分かれていて十分なデー
タ転送性能が得られないような場合に特に有効である。

【００５２】図１１は、画像書き出し制御を行う方法を
示した説明図である。図１１に示すように、キャッシュ
メモリ２７内の各ブロックＢの各画素に有効ビットを設
け、描画された画素に１、何も描画されない画素に０を
設定するようにする。例えば、ブロックＢにプリミティ
ブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩを描画するような場合、各
画素の有効ビットを初めは０としておき、プリミティブ
Ｐの画面Ｄへの投影像ＰＩを描画する画素の有効ビット
を１にする。そして、キャッシュメモリ２７の画素値を
メモリ２８に書き出すとき、有効ビット１の画素値のみ
を書き出すようにする。

【００５３】このような制御をする利点は、輝度値をメ
モリ２８からキャッシュメモリ２７に読み込む必要がな
い点である。すなわち、ブロック分割部２２が送ってく
るブロック情報に基づいてそのブロックＢの輝度値およ
び奥行き値がキャッシュメモリ２７に入っていない場
合、奥行き値のみをメモリ２８から読み込んでキャッシ
ュメモリ２７に書き込めばよく、輝度値は読み込む必要
がない。これは、奥行き値は隠面消去のためのＺバッフ
ァ２９との比較が必要であるが、輝度値はその必要がな
いためである。このため、メモリ２８からキャッシュメ
モリ２７への輝度値の読み込みが不要になり、メモリ２
８とキャッシュメモリ２７との間のデータ転送量が削減
できる。

【００５４】図１２は、本発明の第２実施例に係る画像
生成方法の処理の流れを示すフロー図である。第２実施
例に係る画像生成方法は、第１実施例に係る画像生成方
法におけるキャッシュヒット率を向上させ、かつ１フレ
ーム分のＺバッファを不要とする方法である。図１２に
示すように、この画像生成方法は、キャッシュ初期化ス
テップＳ２０１と、全プリミティブ位置算出ステップＳ
２０２と、ブロック有り判定ステップＳ２０３と、プリ
ミティブ抽出ステップＳ２０４と、プリミティブ有り判
定ステップＳ２０５と、ブロック内スパン生成ステップ
Ｓ２０６と、ブロック画像生成ステップＳ２０７と、キ
ャッシュ排出ステップＳ２０８とからなる。

【００５５】図１３は、図１２に示した画像生成方法を
適用した本発明の第２実施例に係る画像生成装置の構成
を示すブロック図である。図１３に示すように、この画
像生成装置は、プリミティブ設定記憶部４１と、ブロッ
クソート部４２と、ブロック分割部４３と、ブロック内
スパン記憶部４４と、画素処理部４５と、画像表示部４
６と、キャッシュ制御部４７と、キャッシュメモリ４８
と、メモリ４９とからなる。なお、例えば、キャッシュ
メモリ４８はＳＲＡＭでなり、メモリ４９はＤＲＡＭで
なる。

【００５６】プリミティブ設定記憶部４１は、３次元形
状物体Ｏを構成するプリミティブＰを表現するプリミテ
ィブ情報を入力して記憶する。入力方法などは、第１実
施例に係る画像生成装置におけるプリミティブ設定部２
１と同様である。

【００５７】ブロックソート部４２は、画面Ｄ上のブロ
ックＢの並び順に、そのブロックＢに表示する可能性の
あるプリミティブＰを見つけ出して、ブロック分割部４
３に送る。また、ブロックソート部４２は、その注目す
るブロックＢの位置をブロック情報として、ブロック分
割部４３およびキャッシュ制御部４７に送る。

【００５８】ブロック分割部４３は、ブロック情報に基
づいて、第１実施例に係る画像生成装置におけるブロッ
ク分割部２２と同様に、プリミティブＰを画面Ｄへの投
影像ＰＩがブロックＢに完全に収まるようにブロック内
スパンＬの集まりに分割して、ブロック内スパン記憶部
４４に格納する。

【００５９】ブロック内スパン記憶部４４，画素処理部
４５および画像表示部４６は、第１実施例に係る画像生
成装置におけるブロック内スパン記憶部２３，画素処理
部２４および画像表示部２５と全く同様である。

【００６０】キャッシュ制御部４７は、基本的には第１
実施例に係る画像生成装置におけるキャッシュ制御部２
６と同様であるが、メモリ４９に奥行き値がないことか
ら奥行き値をメモリ４９から読み込んだりメモリ４９に
書き込む処理はしない。

【００６１】キャッシュメモリ４８は、第１実施例に係
る画像生成装置におけるキャッシュメモリ２７と同様で
ある。

【００６２】メモリ４９は、プリミティブＰ内部の各画
素での輝度値を１画面分格納できる記憶容量を持つフレ
ームバッファ５０から構成される。あるいは、２画面分
格納できる記憶容量を持たせて、片方の画面を表示して
いるときに、もう片方の画面に画像生成を行なえるよう
にしてもよい。

【００６３】次に、このように構成された第２実施例の
画像生成方法およびその装置の動作について説明する。

【００６４】キャッシュ初期化ステップＳ２０１では、
キャッシュ制御部４７は、第１実施例に係る画像生成方
法におけるキャッシュ初期化ステップＳ１０１と全く同
様に、キャッシュメモリ４８の初期化を行なう。また、
画面の分割法やキャッシュメモリ４８の構成法も全く同
様である。

【００６５】次に、全プリミティブ位置算出ステップＳ
２０２では、ブロックソート部４２は、プリミティブ設
定記憶部４１からプリミティブＰの画面Ｄへの投影像Ｐ
Ｉを含む可能性のあるブロックＢを表す位置情報を求め
る。その位置情報としては、例えば、プリミティブＰを
含む最小の矩形の左上隅および右下隅を含むブロック位
置とすればよい。図５の例では、ブロックＢ_m,n とブロ
ックＢ_m+1,n+1 とである。

【００６６】続いて、ブロック有り判定ステップＳ２０
３では、ブロック分割部４３は、画面Ｄの左上隅のブロ
ックＢから順に右方向にブロックＢを１つずつ取り出
し、右方向にブロックＢがなくなったならば、すぐ下の
ブロックＢの内の最も左にあるブロックＢを取り出す。
このようにして画面Ｄ上のブロックＢを１つずつ取り出
すが、ブロックＢを１つ取り出す毎にプリミティブ抽出
ステップＳ２０４の処理に進む。そして、取り出すべき
ブロックＢがなくなったならば、ブロック分割部４３は
処理を終了する。

【００６７】プリミティブ抽出ステップＳ２０４では、
ブロック分割部４３は、ブロック有り判定ステップＳ２
０３で取り出されたブロックＢに、画面Ｄへの投影像Ｐ
Ｉが含まれる可能性があるプリミティブＰを全て抽出す
る。その方法は、例えば、全てのプリミティブＰに関し
て、全プリミティブ位置算出ステップＳ２０２で求めた
ブロック位置からプリミティブＰの画面Ｄへの投影像Ｐ
Ｉを含む可能性のあるブロックＢが全て分かるから、そ
の中にブロックＢが含まれるかどうかを判定すればよ
い。図５の例では、ブロックＢ_m,n ，Ｂ_m+1,n ，Ｂ
_m,n+1 およびＢ_m+1,n+1がプリミティブＰの画面Ｄへの
投影像ＰＩを含む可能性があることが分かるから、ブロ
ックＢがこれらの４つのブロックＢ_m,n ，Ｂ_m+1,n ，Ｂ
_m,n+1 およびＢ_m+1,n+1 に含まれるかどうかを判定すれ
ばよい。

【００６８】しかし、どのブロックＢについても、この
ように全てのプリミティブＰに対して毎回判定していた
のでは高速処理ができない。そのため、全プリミティブ
位置算出ステップＳ２０２では、プリミティブソートリ
ストを作成し、ブロックＢに含まれるプリミティブＰを
抽出してもよい。

【００６９】図１４は、プリミティブソートリストの一
例を示す説明図である。図１４に示すように、プリミテ
ィブソートリストには、画面Ｄ中のブロック数分の先頭
ポインタがあり、その先に、その先頭ポインタに対応す
るブロックＢがプリミティブ位置の左上隅を含むように
プリミティブ番号が繋がれている。図５の例では、この
プリミティブＰに対応する番号は、ブロックＢ_m,nに対
応する先頭ポインタの先に繋がれることになる。

【００７０】次に、このプリミティブソートリストを用
いて画面Ｄへの投影像ＰＩがブロックＢに含まれる可能
性があるプリミティブＰを抽出する方法を説明する。こ
の処理は、プリミティブ抽出ステップＳ２０４で行なわ
れる。ブロック有り判定ステップＳ２０３でのブロック
Ｂの抽出順は画面Ｄの左上から右に行き、右端まで行っ
たならば、すぐ下の左端に行くので、その順にプリミテ
ィブＰを抽出して行く。

【００７１】まず、ブロック分割部４３は、画面Ｄの左
上隅のブロックＢに対応する先頭リストを手繰ること
で、画面Ｄへの投影像ＰＩがそのブロックＢに含まれる
可能性のあるプリミティブＰをすべて抽出する。そのと
き、抽出されたプリミティブＰがその右のブロックＢに
も含まれる可能性があるときは、ブロック分割部４３
は、右のブロックＢに対応する先頭リストにそのプリミ
ティブＰの番号を付け加える。また、右のブロックＢに
含まれる可能性がないが、下のブロックＢに含まれる可
能性があれば、ブロック分割部４３は、すぐ下のブロッ
クＢの中でそのプリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩ
を含む可能性のある最も左のブロックＢに対応する先頭
リストにそのプリミティブＰの番号を付け加える。

【００７２】次に、ブロック分割部４３は、画面Ｄへの
投影像ＰＩが右のブロックＢに含まれる可能性のあるプ
リミティブＰの抽出処理に移る。このブロックＢの処理
も左上隅のブロックＢと同様に、そのブロックＢに対応
する先頭リストを手繰ることで、画面Ｄへの投影像ＰＩ
がそのブロックＢに含まれる可能性のあるプリミティブ
Ｐをすべて抽出できる。そのとき、抽出されたプリミテ
ィブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩがその右のブロックＢに
も含まれる可能性があるときは、右のブロックＢに対応
する先頭リストにそのプリミティブＰの番号を付け加
え、右のブロックＢに含まれる可能性がないが、下のブ
ロックＢに含まれる可能性があれば、すぐ下のブロック
Ｂの中でそのプリミティブＰの画面Ｄへの投影像ＰＩを
含む可能性のある最も左のブロックＢに対応する先頭リ
ストにそのプリミティブＰの番号を付け加える処理を行
なう。

【００７３】このようなブロックＢの処理を画面Ｄの左
上のブロックＢから右のブロックＢに進め、右端まで行
ったならば、すぐ下の左端のブロックＢに順に進めて行
くことで、それぞれのブロックＢに含まれる可能性があ
るプリミティブＰを全て抽出することができる。

【００７４】次に、プリミティブ有り判定ステップＳ２
０５では、ブロック分割部４３は、プリミティブ抽出ス
テップＳ２０４で得られた、画面Ｄへの投影像ＰＩが１
つのブロックＢに入る可能性のあるプリミティブ群から
１つのプリミティブＰを取り出し、そのプリミティブＰ
に対するブロック内スパン生成ステップＳ２０６に進
む。そして、取り出すプリミティブＰがなくなったなら
ば、キャッシュ排出ステップＳ２０８に進む。

【００７５】ブロック内スパン生成ステップＳ２０６，
ブロック画像生成ステップＳ２０７およびキャッシュ排
出ステップＳ２０８の処理は、第１実施例に係る画像処
理方法におけるブロック内スパン生成ステップＳ１０
６，ブロック画像生成ステップＳ１０７およびキャッシ
ュ排出ステップＳ１０８と全く同様に行なわれる。

【００７６】このように、第２実施例に係る画像生成方
法およびその装置では、ブロックＢごとに画面Ｄへの投
影像ＰＩがそのブロックＢに入る全てのプリミティブＰ
のブロック内スパンＬの集まりの処理を行なうため、そ
のブロックＢの処理が完全に終了するまでは他のブロッ
クＢの処理に移らない。このため、一度ブロックＢの画
素値をキャッシュメモリ４８からフレームバッファ５０
に書き出したならば、再びキャッシュメモリ４８に読み
込むことはないため、キャッシュヒット率が向上して、
メモリ４９とのデータ転送量が少なくなる。また、この
処理では、Ｚバッファへのアクセスを行なわないため、
Ｚバッファは必要としない。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、Ｚバッファ法によ
る隠面消去を一旦キャッシュメモリに画素値を取り込む
ことで行ない、プリミティブを画面への投影像が必ず１
つのブロック内に収まるようにブロック内スパンの集ま
りに分割しているので、１つのブロックの処理がひとま
ず終了した後に別のブロックの処理に移ることができ、
このためＺバッファやフレームバッファとキャッシュメ
モリとのデータ転送が必ずブロック単位で行なえるの
で、常にメモリのぺージモードが使え、簡単な制御で高
速にデータ転送が行なえるという効果がある。

【００７８】また、キャッシュヒットが起これば、Ｚバ
ッファやフレームバッファへのアクセス回数が減るた
め、従来のように毎回Ｚバッファやフレームバッファを
アクセスする場合に比べて高速に画像生成が行なえ、か
つメモリの制御も容易になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る画像生成方法の処理
の流れを示すフロー図である。

【図２】第１実施例に係る画像生成方法が適用された本
発明の第１実施例に係る画像生成装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図３】第１実施例の画像生成方法における画面のブロ
ック分割方法の一例を示す説明図である。

【図４】第１実施例の画像生成方法における３次元形状
物体とプリミティブとの一例を示す説明図である。

【図５】第１実施例の画像生成方法においてブロックを
抽出する方法の一例を示す説明図である。

【図６】第１実施例の画像生成方法においてプリミティ
ブの画面への投影像を含むブロックを抽出する方法の一
例を示すフロー図である。

【図７】第１実施例の画像生成方法においてプリミティ
ブの画面への投影像を含むブロックを抽出する順番の一
例を示す説明図である。

【図８】第１実施例の画像生成方法においてブロックの
画素値がキャッシュメモリ中にあるか否かを調べる方法
の一例を示す説明図である。

【図９】第１実施例の画像生成方法においてブロック内
スパンを示す説明図である。

【図１０】第１実施例の画像生成方法においてブロック
転送制御の方法を説明する図である。

【図１１】第１実施例の画像生成方法において画像書き
出し制御を行なう方法を説明する図である。

【図１２】本発明の第２実施例に係る画像生成方法の処
理の流れを示すフロー図である。

【図１３】第２実施例に係る画像生成方法が適用された
本発明の第２実施例に係る画像生成装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図１４】第２実施例の画像生成方法において用いられ
るプリミティブソートリストの一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

２１プリミティブ設定部２２，４３ブロック分割部２３，４４ブロック内スパン記憶部２４，４５画素処理部２５，４６画像表示部２６，４７キャッシュ制御部２７，４８キャッシュメモリ２８，４９メモリ２９Ｚバッファ３０，５０フレームバッファ４１プリミティブ設定記憶部４２ブロックソート部１０１ブロック有効テーブルＳ１０１，Ｓ２０１キャッシュ初期化ステップＳ１０２，Ｓ２０５プリミティブ有り判定ステップＳ１０３投影ブロック抽出ステップＳ１０４，Ｓ２０３ブロック有り判定ステップＳ１０５キャッシュ入れ換えステップＳ１０６，Ｓ２０６ブロック内スパン生成ステップＳ１０７，Ｓ２０７ブロック画像生成ステップＳ１０８，Ｓ２０８キャッシュ排出ステップＳ２０２全プリミティブ位置算出ステップＳ２０４プリミティブ抽出ステップ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元空間中に配置した物体を基本形状
であるプリミティブの集まりとして定義し、格子状に並
んだ画素で構成される画面上の各画素毎に視点からの距
離を表す奥行き値に基づいて隠面消去した画像を生成す
る画像生成方法において、前記画面を複数の矩形ブロックに分割し、少なくとも１
ブロック分の各画素の輝度値および奥行き値を格納する
キャッシュメモリを用意し、前記プリミティブを前記画
面への投影像が前記ブロックに完全に収まるブロック内
スパンの集まりに分割し、前記キャッシュメモリ中で前
記ブロック内スパンの集まりから隠面消去したブロック
画像を生成することを繰り返すことで１画面分の画像を
生成することを特徴とする画像生成方法。
【請求項２】３次元空間中に配置した物体を基本形状
であるプリミティブの集まりとして定義し、格子状に並
んだ画素で構成される画面上の各画素位置に対応した、
視点からの距離を表す奥行き値および明るさを表す輝度
値をそれぞれ格納するＺバッファおよびフレームバッフ
ァを用いて、前記奥行き値に基づいて隠面消去した画像
を生成する画像生成方法において、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したときの少なく
とも１ブロック分の画素値を格納できるキャッシュメモ
リを空の状態に初期化するキャッシュ初期化ステップ
と、前記物体を構成する全てのプリミティブの中で取り出し
ていないプリミティブがあれば取り出し、なければ終了
のための処理に移るプリミティブ有り判定ステップと、前記プリミティブの前記画面への投影像を含む全てのブ
ロックを抽出する投影ブロック抽出ステップと、前記プリミティブの前記画面への投影像を含む全てのブ
ロックの中で取り出していないブロックがあれば取り出
し、なければ前記プリミティブ有り判定ステップに移る
ブロック有り判定ステップと、前記ブロックの画素値が前記キャッシュメモリ中になけ
れば、前記画素値を前記キャッシュメモリに読み込むと
共に、前記キャッシュメモリ中に既に別のブロックの画
素値が記憶されていて前記ブロックの画素値で上書きさ
れるときは、前記別のブロックの画素値を前記Ｚバッフ
ァおよび前記フレームバッファに書き出すキャッシュ入
れ換えステップと、前記プリミティブを前記画面への投影像が前記ブロック
に完全に収まるようにブロック内スパンの集まりに分割
したときのブロック内スパン情報を求めるブロック内ス
パン生成ステップと、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画素値を前記ブ
ロック内スパン情報から求めると共に、それら画素値の
奥行き値と前記キャッシュメモリに記憶されている前記
ブロック中の奥行き値とを比較して前記視点から可視と
なるブロック内スパンの画素値を前記キャッシュメモリ
中に保存させる処理を行なった後に前記ブロック有り判
定ステップに移るブロック画像生成ステップと、前記プリミティブ有り判定ステップにおける終了のため
の処理として、前記キャッシュメモリに記憶されている
輝度値を前記フレームバッファに書き出すキャッシュ排
出ステップとを含むことを特徴とする画像生成方法。
【請求項３】前記キャッシュ入れ換えステップで、前
記ブロックの画素値が前記キャッシュメモリ中になけれ
ば、前記ブロック中の奥行き値を前記キャッシュメモリ
に読み込むと共に、前記キャッシュメモリ中に既に別の
ブロックの画素値が記憶されていて前記ブロックの画素
値で上書きされるときは、前記別のブロックの画素値の
うちの変更のあった画素値のみを前記Ｚバッファおよび
前記フレームバッファに書き出す請求項２記載の画像生
成方法。
【請求項４】３次元空間中に配置した物体を基本形状
であるプリミティブの集まりとして定義し、格子状に並
んだ画素で構成される画面上の各画素位置に対応した、
明るさを表す輝度値を格納するフレームバッファ中に、
前記プリミティブの視点からの距離を表す奥行き値に基
づいて隠面消去した画像を生成する画像生成方法におい
て、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したときの少なく
とも１ブロック分以上の各画素の輝度値および奥行き値
からなる画素値を格納できるキャッシュメモリを空の状
態に初期化するキャッシュ初期化ステップと、前記プリミティブの前記画面への投影像を含む可能性が
あるブロックを表す位置情報を全てのプリミティブにつ
いて求めて記憶する全プリミティブ位置算出ステップ
と、前記画面上の全てのブロックについて、取り出していな
いブロックがあればその画面上の並び順に１つブロック
を取り出すブロック有り判定ステップと、前記ブロックに前記画面への投影像が含まれる可能性が
あるプリミティブを前記位置情報に基づいて全て抽出す
るプリミティブ抽出ステップと、前記抽出されたプリミティブの中で取り出していないプ
リミティブがあれば取り出し、なければ終了のための処
理に移るプリミティブ有り判定ステップと、前記プリミティブを前記画面への投影像が前記ブロック
に完全に収まるようにブロック内スパンの集まりに分割
したときのブロック内スパン情報を求めるブロック内ス
パン生成ステップと、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画素値を前記ブ
ロック内スパン情報から求めると共に、それら画素値の
奥行き値と前記キャッシュメモリに記憶されている前記
ブロック中の奥行き値とを比較して前記視点から可視と
なるプリミティブの画素値を前記キャッシュメモリ中に
保存させる処理を行なった後に前記プリミティブ有り判
定ステップに移るブロック画像生成ステップと、前記プリミティブ有り判定ステップにおける終了のため
の処理として、前記キャッシュメモリに記憶されている
輝度値を前記フレームバッファに書き出すと共に前記キ
ャッシュメモリを空の状態に初期化し、前記ブロック有
り判定ステップに移るキャッシュ排出ステップとを含む
ことを特徴とする画像生成方法。
【請求項５】３次元空間中に配置した物体を基本形状
であるプリミティブの集まりとして定義したときの各プ
リミティブを表現するプリミティブ情報を設定するプリ
ミティブ設定部と、前記画面中の各画素における前記プリミティブの視点か
らの距離を表す奥行き値および明るさを表す輝度値をそ
れぞれ格納するＺバッファおよびフレームバッファを含
むメモリと、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したときの１ブロ
ック分以上の各画素の奥行き値および輝度値からなる画
素値を格納できるキャッシュメモリと、前記プリミティブ情報に基づいて、前記プリミティブを
前記画面への投影像が前記ブロックに完全に収まるよう
にブロック内スパンの集まりに分割したときのブロック
内スパン情報を求めると共に、前記プリミティブの前記
画面への投影像を含むブロックを示すブロック情報を求
めるブロック分割部と、前記ブロック内スパン情報を記憶するブロック内スパン
記憶部と、前記ブロック情報に基づいて、前記ブロックの画素値が
前記キャッシュメモリ中になければ前記画素値を前記メ
モリから前記キャッシュメモリに読み込むと共に、前記
キャッシュメモリ中に既に別のブロックの画素値が記憶
されていて前記ブロックの画素値で上書きされるときは
前記別のブロックの画素値を前記メモリに書き出し、前
記ブロックに投影されるブロック内スパンを表すブロッ
ク内スパン情報を前記ブロック内スパン記憶部から読み
出す制御を行なうキャッシュ制御部と、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画素値を前記ブ
ロック内スパン情報から求めると共に、前記キャッシュ
メモリに記憶されている前記ブロック中の奥行き値を前
記キャッシュ制御部を通して読み出して前記画素値の奥
行き値と比較し、前記視点から可視となる画素値を前記キャッシュ制御部
を通して前記キャッシュメモリに書き込む画素処理部
と、前記フレームバッファ中の画像を表示する画像表示部と
を有することを特徴とする画像生成装置。
【請求項６】前記キャッシュ制御部が、各ブロックを
使用したか否かのフラグを持ち、未使用のブロックにつ
いては前記メモリから前記キャッシュメモリに画素値を
読み込まないように制御する請求項５記載の画像生成装
置。
【請求項７】前記キャッシュ制御部が、前記別のブロ
ックの画素値を書き出す際に、変更のなかった画素値は
前記メモリに書き出さないように制御する請求項５記載
の画像生成装置。
【請求項８】前記キャッシュ制御部が、各ブロックを
使用したか否かのフラグを持ち、未使用のブロックにつ
いては前記メモリから前記キャッシュメモリに奥行き値
を読み込まないように制御する請求項７記載の画像生成
装置。
【請求項９】３次元空間中に配置した物体を基本形状
であるプリミティブの集まりとして定義したときの各プ
リミティブを表現するプリミティブ情報を設定して記憶
するプリミティブ設定記憶部と、前記画面中の各画素における前記プリミティブの明るさ
を表す輝度値を格納するメモリと、前記画面を複数の矩形ブロックに分割したときの１ブロ
ック分以上の、視点からの距離を表す奥行き値および輝
度値からなる画素値を格納できるキャッシュメモリと、前記画面上のブロックの並び順に、そのブロックに前記
画面への投影像が含まれる可能性があるプリミティブを
表すプリミティブ情報を前記プリミティブ設定記憶部か
ら読み出すと共に、ブロックの終了を知らせる終了情報
を出力するブロックソート部と、前記プリミティブ情報に基づいて、前記プリミティブを
前記画面への投影像が前記ブロックに完全に収まるよう
にブロック内スパンの集まりに分割したときのブロック
内スパン情報を求めるブロック分割部と、前記ブロック内スパン情報を記憶するブロック内スパン
記憶部と、前記終了情報に基づいて、前記ブロックに投影されるブ
ロック内スパンを表すブロック内スパン情報を前記ブロ
ック内スパン記憶部から読み出し、前記ブロックの処理
が終了したならば前記キャッシュメモリ中の輝度値を前
記フレームバッファに書き出す制御を行なうキャッシュ
制御部と、前記ブロック内スパンに含まれる画素の画素値を前記ブ
ロック内スパン情報から求めると共に、前記キャッシュ
メモリに記憶されている前記ブロック中の奥行き値を前
記キャッシュ制御部を通して読み出して前記画素値の奥
行き値と比較し、前記視点から可視となる画素値を前記
キャッシュ制御部を通して前記キャッシュメモリに書き
込む画素処理部と、前記フレームバッファ中の画像を表示する画像表示部と
を有することを特徴とする画像生成装置。