JP3087640B2 - グラフィックプロセッサ及びシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、図形表示装置のシ
ェーディング処理（陰影処理，濃淡処理）において、複
数の光源により図形がどの様に見えるか図形の頂点，光
源，視点の位置，色，法線ベクトルなどの情報より頂点
の色を算出する光源計算（輝度計算，照光処理）の高速
化に関する。

【０００２】更に詳細にいえば、前記光源計算を行い色
を算出するグラフィックプロセッサ及び、それをグラフ
ィックシステムに関する。

【０００３】

【従来の技術】図形表示装置（コンピュータ・グラフィ
ックス・システム）は、コンピュータの出力を図形とし
て表示するものである。

【０００４】従来の図形表示装置のシェーディング処理
における光源計算は、「OpenGL Programming Guide
（日本語版）（星雲社，1993，pp157−194)」に詳細が
記載されている。

【０００５】図形表示装置は、図形の頂点の座標変換を
行い、図形の頂点，光源，視点の位置，色，法線ベクト
ルなどの情報より図形がどの様に見えるか光源計算を行
い頂点の色を算出するなどの幾何処理と、頂点の座標，
色などの情報から前記図形の内部の画素を内挿補間によ
り１画素ずつ展開して描画するレンダリング処理を行
い、ディスプレイに表示する内容をビットマップ形式で
保持するフレーム・メモリに書き込む。

【０００６】図形表示装置は、一般に、画素データを図
形の色データrgba（red，green，blue，alpha）で表現
し、前記幾何処理をfloat型で計算し、前記レンダリン
グ処理をshort int型で計算する。

【０００７】ここで、float型は３２ビット浮動小数点
実数、int型は３２ビット整数（以下、固定小数点実数
を含む）、short int型は８〜１６ビット整数である。

【０００８】以下、説明を簡単にするために、short in
t型は１６ビット整数とする。

【０００９】又、フレーム・メモリの画素データである
色データrgbaの各成分が各８ビット（＝１バイト），合
計３２ビットである図形表示装置について説明する。

【００１０】従来の光源計算は、数４の様な光源計算式
をハードウェア物量が多く低速なfloat 型で計算する。

【００１１】（rgb の各成分は数４により独立に計算
し、ａの成分は何も計算しない。Ｉ.ａ＝ａ）

【００１２】

【数４】

【００１３】但し、光源数ｍ，光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ），
光源計算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.
ａ），材質の環境反射係数Ｋａ＝（Ｋａ.ｒ，Ｋａ.ｇ，
Ｋａ.ｂ），材質の拡散反射係数Ｋｄ＝（Ｋｄ.ｒ，Ｋ
ｄ.ｇ，Ｋｄ.ｂ），材質の鏡面反射係数Ｋｓ＝（Ｋｓ.
ｒ，Ｋｓ.ｇ，Ｋｓ.ｂ），材質の放射反射係数Ｋｅ＝
（Ｋｅ.ｒ，Ｋｅ.ｇ，Ｋｅ.ｂ），材質の鏡面指数ＳＭ
（０.０≦ＳＭ≦１２８.０），全体の環境光源の各反射
光用の色Ｌcta＝（Ｌcta.ｒ，Ｌcta.ｇ，Ｌcta.ｂ），
光源の環境反射光用の色Ｌca.ｉ＝(Ｌca.ｒ.ｉ，Ｌca.
ｇ.ｉ,Ｌca.b.i),光源の拡散反射光用の色Ｌcd.ｉ＝(Ｌ
cd.ｒ.ｉ，Ｌcd.ｇ.ｉ,Ｌcd.b.i),光源の鏡面反射光用
の色Ｌcs.ｉ＝(Ｌcs.ｒ.ｉ，Ｌcs.ｇ.ｉ,Ｌcs.b.i),法
線ベクトルＮ＝（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ），光源方向ベクト
ルＬ.ｉ＝（Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.ｉ，Ｌｚ.ｉ），ハーフウェ
イ・ベクトル（最大ハイライト方向ベクトル）Ｈ.ｉ＝
（Ｈｘ.ｉ，Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），Ｈ.ｉ＝(Ｖ＋Ｌ.ｉ)
／|Ｖ＋Ｌ.ｉ|，|Ｖ＋Ｌ.ｉ|は(Ｖ＋Ｌ.ｉ)の大きさ 視線方向ベクトルＶ＝（Ｖｘ，Ｖｙ，Ｖｚ），但し、各
ベクトルの大きさは１とする。

【００１４】又、(Ｎ・Ｌ.ｉ)≧０：（Ｎ・Ｌ.ｉ）＜０
の時、（Ｎ・Ｌ.ｉ）＝０とする。

【００１５】(Ｎ・Ｈ.ｉ)≧０：（Ｎ・Ｈ.ｉ）＜０の
時、（Ｎ・Ｈ.ｉ）＝０とする。

【００１６】又、(Ｎ・Ｌ.ｉ)≦０の時も、(Ｎ・Ｈ.ｉ)
＝０とする。ここで、減衰係数Ａｔ.ｉ，スポット光源
効果Ｓｐ.ｉは以下である。

【００１７】 Ａｔ.ｉ＝１ ：平行光源の時 ＝１／(Ｋｃ＋Ｋｌ×ｄ＋Ｋｑ×ｄ＾２)：点光源，スポット光源の時 Ｋｃ，Ｋｌ，Ｋｑ：減衰定数 ｄ：光源と頂点の距離 Ｓｐ.ｉ＝１ ：平行光源，点光源の時 ＝(−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＾ＳＥ.ｉ：スポット光源の照射範囲内 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)≧cos(ＳＣ.ｉ) ＝０ ：スポット光源の照射範囲外 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＜cos(ＳＣ.ｉ) スポット光源方向ベクトルＳＤ.ｉ＝(ＳＤｘ.ｉ,ＳＤ
ｙ.ｉ,ＳＤｚ.ｉ) スポット光源指数ＳＥ.ｉ，スポット光源のカットオフ
指数ＳＣ.ｉ 図６に、前記各ベクトルなどの関係を示す。

【００１８】従来の光源計算は、前記の様な複雑な光源
計算式をハードウェア物量が多く低速なfloat 型で計算
する。このため、光源計算に膨大なfloat 型演算が必要
となり、従来の図形表示装置では、幾何処理を行う専用
プロセッサであるジオメトリ・プロセッサＧＰを用いて
ソフトウェアで光源計算を行ってきた。このため、光源
計算に多大な時間を要するという問題を有する。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】前記の様に、フレーム
・メモリの色データrgbaの各成分は８ビットであるのに
対し、従来の光源計算ではハードウェア物量が多く低速
なfloat 型演算（３２ビット）が膨大に必要であり、多
大な時間を要するという問題を有する。

【００２０】従って、本発明の目的は、シェーディング
処理における光源計算を著しく高速に計算することがで
きるグラフィックプロセッサ及びグラフィックシステム
を提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも３
次元図形の各頂点における法線方向と光源方向及び視線
方向の内積を算出し前記各頂点の色を求めるグラフィッ
クプロセッサにおいて、光源データを保持する光源テー
ブルと、前記光源テーブルに設定する光源データをfloa
t型（単精度浮動小数点実数型)からint型(整数型）へ変
換する変換部と、前記光源データに基づいて前記各頂点
における法線方向と光源方向及び視線方向の内積を算出
する内積算出部と、前記算出された内積に基づいて光源
計算を行い前記各頂点の色を算出する色算出部を設けた
ことに特徴がある。

【００２２】上記構成により、光源計算をint 型演算に
て実行可能となり、シェーディング処理における光源計
算を高速に行え、図形の描画処理速度の高速化が図られ
る。更にまた本発明は、少なくとも３次元図形の各頂点
における法線方向と光源方向及び視線方向の内積を算出
し前記各頂点の色を求めるグラフィックプロセッサと、
フレームメモリと、前記求められた各頂点の色に基づい
て図形の内部の画素を内挿補間し前記フレームメモリに
書き込むレンダリングプロセッサと表示装置を備えたグ
ラフィックシステムにおいて、前記グラフィックプロセ
ッサは、光源データを保持する光源テーブルと、前記光
源テーブルに設定する光源データをfloat型（単精度浮
動小数点実数型)からint型(整数型）へ変換する変換部
と、前記光源データに基づいて前記各頂点における法線
方向と光源方向及び視線方向の内積を算出する内積算出
部と、前記算出された内積に基づいて光源計算を行い前
記各頂点の色を算出する色算出部を有することに特徴が
ある。

【００２３】上記構成とすることにより、シェーディン
グ処理における光源計算を高速に行え、図形の描画処理
速度の高速化が図られる。

【００２４】また、本発明のグラフィックプロセッサ
は、光源テーブルに保持されたｍ個の光源データ各々に
光源計算中か否かを表わす光源計算中フラグを有し、光
源計算開始時、全ての光源データに対応する前記フラグ
をロックし、光源計算される毎に順次対応する前記フラ
グをアンロックする光源テーブル制御部を設ける構成と
することにより、光源テーブルに設定可能な光源データ
が少ない場合においても、光源計算が光源１個分終了す
る毎に、光源テーブルの前記フラグがアンロックされて
いる部分（光源計算が終了している部分）へ、直ちに新
たな光源データを設定することが可能となる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、実施例を添え付け図面によ
って詳細に説明する。

【００２６】（実施例１）図１は、本発明の光源計算部
の一実施例を示す構成図である。

【００２７】本発明のグラフィックプロセッサに搭載さ
れる光源計算部(１８０)は、光源計算に必要な光源デー
タを保持するレジスタである光源テーブル１(１００)の
ロック、及び、アンロックを行う光源テーブル制御部
(１１０)と、ベクトルの内積を計算する内積算出部１−
１(１２０)，内積算出部１−２(１３０)と、べき乗を算
出するべき乗算出部（１５０）と、前記算出結果と光源
テーブル１（１００）の光源データより、ｍ個の光源に
よる光源計算を行い頂点の色を算出する色算出部（１６
０）（ｒ，ｇ，ｂの３組ある）と、算出した色を出力し
たら現在の途中結果の色を自動的にクリアするクリア部
（１７０）から構成される。

【００２８】以下、説明を簡単にするために、光源テー
ブル１(１００）の各データがshortint型で、光源１〜
８のデータ（８組）を保持できる場合について説明す
る。

【００２９】まず、光源テーブル１（１００）は、光源
計算で必要な下記の値を保持するレジスタであり、前記
詳細な構成図を図９に示す。尚、これらの値は、座標変
換などを行うジオメトリ・プロセッサＧＰにより光源テ
ーブル１（１００）に設定される。又、光源テーブル１
（１００）に設定された各値は、既に、float 型からsh
ort int型に変換されている。

【００３０】光源テーブル１（１００）は、法線ベクト
ル、材質の各反射係数など各光源で共通なデータである
共通データ１組と、光源方向ベクトル、光源の各反射光
用の色など光源ｉ（ｉ＝１〜８）毎に独立なデータであ
る光源データｉが８組ある。又、前記共通データと光源
データｉ毎に、光源計算部（１８０）が光源計算で使用
中か否かを示す光源計算中フラグがあり、光源テーブル
制御部（１１０）がロック、及び、アンロックを設定す
る。光源計算中フラグが、ロックの時、前記データは変
更不可であり、アンロックの時、前記データは変更可で
ある。

【００３１】共通データとしては、法線ベクトルＮ＝
（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ），透明度ａ，放射反射光成分の色
と全体の環境反射光成分の色の和Ｋ＝（Ｋ.ｒ，Ｋ.ｇ，
Ｋ.ｂ），材質の鏡面指数ＳＭ，共通データの光源計算
中フラグLflagc，がある。

【００３２】又、光源データｉ（ｉ＝１〜８）として
は、光源方向ベクトルＬ.ｉ＝（Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.ｉ，Ｌ
ｚ.ｉ），ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ＝（Ｈｘ.ｉ，
Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），（但し、各ベクトルは正規化され
ているとする。） 減衰係数Ａｔ.ｉとスポット光源効果Ｓｐ.ｉの積ＡｔＳ
ｐ.ｉ，材質の環境反射係数と光源の環境反射光用の色
の積Ｃａ.ｉ＝（Ｃａ.ｒ.ｉ，Ｃａ.ｇ.ｉ，Ｃａ.ｂ.
ｉ），材質の拡散反射係数と光源の拡散反射光用の色の
積Ｃｄ.ｉ＝（Ｃｄ.ｒ.ｉ，Ｃｄ.ｇ.ｉ，Ｃｄ.ｂ.
ｉ），材質の鏡面反射係数と光源の鏡面反射光用の色の
積Ｃｓ.ｉ＝（Ｃｓ.ｒ.ｉ，Ｃｓ.ｇ.ｉ，Ｃｓ.ｂ.
ｉ），光源データｉの光源計算中フラグＬflag.ｉ，が
ある。

【００３３】次に、光源計算部（１８０）について説明
する。

【００３４】光源計算部（１８０）の詳細な構成図を図
１に示す。

【００３５】光源計算部（１８０）は、光源テーブルの
入れ替えを制御する光源テーブル制御部(１１０）と、
前記法線ベクトルＮとハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉの
内積（Ｎ・Ｈ.ｉ）を計算する内積算出部１−１(１２
０）と、前記法線ベクトルＮと光源方向ベクトルＬ.ｉ
の内積(Ｎ・Ｌ.ｉ)を計算する内積算出部１−２(１３
０)と、前記内積（Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗を計算するべき
乗算出部(１５０）と、前記結果より、光源計算した色
を算出する色算出部（１６０）と、保持している複数の
光源に対する光源計算の途中結果の色を出力後、自動的
にクリアするクリア部（１７０）から構成される。

【００３６】光源計算部（１８０）は、ＧＰからの光源
計算を行う光源計算コマンド，光源計算＆色コマンドに
より起動され、光源１〜Ｌnum まで１個ずつ順次光源計
算を行う。ここで、コマンド光源数Ｌnum（１≦Ｌnum≦
８）は、コマンドにエンコードされている。又、光源計
算部（１８０）は、色の計算途中（例えば、内積）の
値，算出した色を、適時、［０.０〜１.０］，［０〜２
５５］にクランプする。次に、各構成要素について詳細
に説明する。

【００３７】まず、光源テーブル制御部(１１０)は、光
源計算中に光源テーブル１(１００)のデータを変更され
ない様にするため、光源計算開始時に、光源テーブル1
(100)の共通データと光源データｉ（ｉ＝１〜Ｌnum）の
光源計算中フラグＬflagc，Ｌflag.ｉをロックする。そ
して、光源計算部(１８０)は、光源テーブル1(100)の光
源データｉ(ｉ＝１〜Ｌnum）を１個ずつ読み、光源ｉの
光源計算を１個ずつ順次行う。光源テーブル制御部（１
１０）は、光源計算が光源１個分終了する毎に、前記終
了した光源データｉの光源計算中フラグＬflag.ｉ を１
個ずつ順次アンロックし、光源計算終了時に、共通デー
タの光源計算中フラグＬflagc をアンロックする。これ
により、光源テーブル１（１００）は、光源計算中でも
光源計算が光源１個分終了する毎に、光源テーブル１
（１００）の光源計算終了部分へ、直ちに次の最大８個
の光源データを１個ずつ順次設定できるので、これによ
り、光源テーブルに設定可能な光源データ数が少なくて
も多数の光源に対応可能となり、著しく高速に光源デー
タを光源テーブル１（１００）へ設定することが可能と
なる。

【００３８】次に、クリア部（１７０）は、色算出部
（１６０）が保持している複数の光源に対する光源計算
の途中結果の色を出力後クリアする。色算出部（１６
０）は、光源テーブル１（１００）が光源データを最大
８組までしか保持できないので、光源数ｍが８より大き
い時、例えば、ｍ＝９の時、まず、光源１〜８のデータ
を光源テーブル１（１００）の光源データ１〜８に設定
し、光源計算のみを行う光源計算コマンドとコマンド光
源数Ｌnum＝８ により、光源１〜８の光源計算した色を
途中結果の色として保持する。次に、光源９のデータを
光源テーブル1(100)の光源データ１に設定し（光源１の
データは破壊される）、光源計算を行い色を出力する光
源計算＆色コマンドとコマンド光源数Ｌnum＝１ によ
り、光源９の光源計算を行い、前記光源１〜８の途中結
果の色に光源９の色を加算して光源１〜９の色（今回の
途中結果の色）を算出し、前記途中結果の色を出力後ク
リアする。これにより、光源テーブルに設定可能な光源
データ数が少なくても多数の光源に対応し、前記途中結
果の色を出力後、クリアするクリア・コマンドが不要と
なり、著しく高速に光源計算部を制御することが可能と
なる。

【００３９】次に、内積算出部１−１（１２０），内積
算出部１−２（１３０），べき乗算出部（１５０），色
算出部（１６０）について説明する。

【００４０】以下、説明を簡単にするため、光源数ｍ＝
１〜８の場合について説明する。

【００４１】まず、途中結果の色は、前回の光源計算＆
色コマンド終了時に、クリア部（１７０）により自動的
にクリアされている。

【００４２】次に、光源ｉ＝１〜ｍについて、下記の様
に１個ずつ順次光源計算を行う。

【００４３】内積算出部１−１（１２０）は、前記法線
ベクトルＮとハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉの内積（Ｎ
・Ｈ.ｉ）を計算し、内積算出部１−２（１３０）は、
前記法線ベクトルＮと光源方向ベクトルＬ.ｉの内積
（Ｎ・Ｌ.ｉ）を計算する。

【００４４】そして、べき乗算出部(１５０)は、前記内
積(Ｎ・Ｈ.ｉ)より(Ｎ・Ｈ.ｉ)∧ＳＭを、例えば、 （Ｎ・Ｈ.ｉ）＾ＳＭ＝ｅ＾（ＳＭ×ＬＯＧ（Ｎ・Ｈ.
ｉ）） などより算出する。ここで、ＬＯＧは対数演算である。

【００４５】色算出部（１６０）は、前記結果より、
（rgbの各成分は数５により独立に計算し、ａの成分は
何も計算しない。I.ａ＝ａ）

【００４６】

【数５】

【００４７】但し、（Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.
ｉ）＾ＳＭ，光源数ｍ，光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ），光源計
算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.ａ）を
short int 型で計算して、光源１〜ｍの光源計算を行い
頂点の色Ｉを算出する。

【００４８】以上、詳細に説明した様に、本発明の光源
計算部は、従来はハードウェア物量が多く低速なfloat
型演算でソフトウェアにより処理していた光源計算の大
部分を、ハードウェア物量が少なく高速なshort int 型
演算でハードウェアにより処理することができるので、
float 型演算でハードウェアを構成するよりも非常に少
ないハードウェア物量で、更に、ＧＰがソフトウェアで
計算するよりも著しく高速に光源計算を行うことができ
る。

【００４９】又、本発明の光源計算部は、光源テーブル
の入れ替えを制御する光源テーブル制御部により、光源
テーブルに設定可能な光源データ数が少なくても光源デ
ータを入れ替えることで多数の光源に対応し、光源計算
中でも光源計算が光源１個分終了する毎に、光源テーブ
ルの光源計算終了部分へ、直ちに次の光源データを１個
ずつ順次設定できるので、著しく高速に光源データを光
源テーブルへ設定することができる。

【００５０】更に、本発明の光源計算部は、保持してい
る光源計算の途中結果の色を出力後、クリア部により自
動的にクリアされるので、光源テーブルに設定可能な光
源データ数が少なくても光源データを入れ替えることで
多数の光源に対応し、前記途中結果の色を出力後、クリ
アするクリア・コマンドが不要となり、著しく高速に光
源計算部を制御することができる。

【００５１】以上の様に、本発明の光源計算部は、グラ
フィックシステムのシェーディング処理における光源計
算を著しく高速化することができる。

【００５２】次に図９に示した光源テーブルに保持され
る光源データの他の例を図７に示す。

【００５３】共通データとしては、法線ベクトルＮ＝
（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ），透明度ａ、材質の環境反射係数
Ｋａ＝（Ｋａ.ｒ，Ｋａ.ｇ，Ｋａ.ｂ），材質の拡散反
射係数Ｋｄ＝（Ｋｄ.ｒ，Ｋｄ.ｇ，Ｋｄ.ｂ），材質の
鏡面反射係数Ｋｓ＝（Ｋｓ.ｒ，Ｋｓ.ｇ，Ｋｓ.ｂ），
放射反射光成分の色と全体の環境反射光成分の色の和Ｋ
＝（Ｋ.ｒ，Ｋ.ｇ，Ｋ.ｂ），材質の鏡面指数ＳＭ，共
通データの光源計算中フラグＬflagc，がある。

【００５４】又、光源データｉ（ｉ＝１〜８）として
は、光源方向ベクトルＬ.ｉ＝（Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.ｉ，Ｌ
ｚ.ｉ），ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ＝（Ｈｘ.ｉ，
Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），（但し、各ベクトルは正規化され
ているとする。） 減衰係数Ａｔ.ｉとスポット光源効果Ｓｐ.ｉの積ＡｔＳ
ｐ.ｉ，光源の環境反射光用の色Ｌca.ｉ＝(Ｌca.ｒ.
ｉ，Ｌca.ｇ.ｉ，Ｌca.ｂ.ｉ),光源の拡散反射光用の色
Ｌcd.ｉ＝(Ｌcd.ｒ.ｉ，Ｌcd.ｇ.ｉ，Ｌcd.ｂ.ｉ),光源
の鏡面反射光用の色Ｌcs.ｉ＝(Ｌcs.ｒ.ｉ，Ｌcs.ｇ.
ｉ，Ｌcs.ｂ.ｉ),光源データｉの光源計算中フラグＬfl
ag.ｉ、がある。尚、光源計算部は、図１に示した構成
と同様に実現できるため、ここでは説明を省略する。

【００５５】色算出部は以下の数６

【００５６】

【数６】

【００５７】但し、（Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.
ｉ）＾ＳＭ，光源数ｍ，光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ），光源計
算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.ａ）を
short int 型で計算して、光源１〜ｍの光源計算を行い
頂点の色Ｉを算出する。

【００５８】（実施例２）図２は、本発明の光源計算部
の他の実施例を示す構成図である。

【００５９】本発明の光源計算部（２８０）は、光源計
算に必要な光源データを保持するレジスタである光源テ
ーブル２（２００）のロック、及び、アンロックを行う
光源テーブル制御部（２１０）と、ベクトルの内積を計
算する第１の内積算出部２−１（２２０），第２の内積
算出部２−２（２３０），第３の内積算出部２−３（２
４０）と、べき乗を算出するべき乗算出部（２５０）
と、前記算出結果と光源テーブル２（２００）の光源デ
ータより、ｍ個の光源による光源計算を行い頂点の色を
算出する色算出部（２６０）（ｒ，ｇ，ｂの３組ある）
と、算出した色を出力したら現在の途中結果の色を自動
的にクリアするクリア部（２７０）から構成される。

【００６０】以下、説明を簡単にするために、光源テー
ブル２(２００）の各データがshortint型で、光源１〜
８のデータ（８組）を保持できる場合について説明す
る。

【００６１】まず、光源テーブル２（２００）は、光源
計算で必要な下記の値を保持するレジスタであり、前記
詳細な構成図を図８に示す。尚、これらの値は、座標変
換などを行うジオメトリ・プロセッサＧＰにより光源テ
ーブル２（２００）に設定される。又、光源テーブル２
（２００）に設定された各値は、既に、float 型からsh
ort int型に変換されている。

【００６２】光源テーブル２（２００）は、法線ベクト
ル、材質の各反射係数など各光源で共通なデータである
共通データ１組と、光源方向ベクトル、光源の各反射光
用の色など光源ｉ（ｉ＝１〜８）毎に独立なデータであ
る光源データｉが８組ある。又、前記共通データと光源
データｉ毎に、光源計算部（２８０）が光源計算で使用
中か否かを示す光源計算中フラグがあり、光源テーブル
制御部（２１０）がロック、及び、アンロックを設定す
る。光源計算中フラグが、ロックの時、前記データは変
更不可であり、アンロックの時、前記データは変更可で
ある。

【００６３】共通データとしては、法線ベクトルＮ＝
（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ），透明度ａ，材質の環境反射係数
Ｋａ＝（Ｋａ.ｒ，Ｋａ.ｇ，Ｋａ.ｂ），材質の拡散反
射係数Ｋｄ＝（Ｋｄ.ｒ，Ｋｄ.ｇ，Ｋｄ.ｂ），材質の
鏡面反射係数Ｋｓ＝（Ｋｓ.ｒ，Ｋｓ.ｇ，Ｋｓ.ｂ），
材質の放射反射係数Ｋｅ＝（Ｋｅ.ｒ，Ｋｅ.ｇ，Ｋｅ.
ｂ），材質の鏡面指数ＳＭ，全体の環境光源の各反射光
用の色Ｌcta＝(Ｌcta.ｒ，Ｌcta.ｇ，Ｌcta.ｂ),共通デ
ータの光源計算中フラグＬflagc，がある。

【００６４】又、光源データｉ（ｉ＝１〜８）として
は、光源方向ベクトルＬ.ｉ＝（Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.ｉ，Ｌ
ｚ.ｉ），ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ＝（Ｈｘ.ｉ，
Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），（但し、各ベクトルは正規化され
ているとする。） 減衰係数Ａｔ.ｉ、スポット光源方向ベクトルＳＤ.ｉ＝
（ＳＤｘ.ｉ，ＳＤｙ.ｉ，ＳＤｚ.ｉ),スポット光源指
数ＳＥ.ｉ，光源の環境反射光用の色Ｌca.ｉ＝(Ｌca.
ｒ.ｉ，Ｌca.ｇ.ｉ，Ｌca.ｂ.ｉ),光源の拡散反射光用
の色Ｌcd.ｉ＝(Ｌcd.ｒ.ｉ，Ｌcd.ｇ.ｉ，Ｌcd.ｂ.ｉ),
光源の鏡面反射光用の色Ｌcs.ｉ＝(Ｌcs.ｒ.ｉ，Ｌcs.
ｇ.ｉ，Ｌcs.ｂ.ｉ),光源データｉの光源計算中フラグ
Ｌflag.ｉ、がある。

【００６５】次に、光源計算部（２８０）について説明
する。

【００６６】光源計算部（２８０）の詳細な構成図を図
２に示す。

【００６７】光源計算部（２８０）は、光源テーブルの
入れ替えを制御する光源テーブル制御部(２１０）と、
前記法線ベクトルＮとハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉの
内積（Ｎ・Ｈ.ｉ）を計算する第１の内積算出部２−１
(２２０）と、前記法線ベクトルＮと光源方向ベクトル
Ｌ.ｉの内積（Ｎ・Ｌ.ｉ）を計算する第２の内積算出部
２−２(２３０）と、前記スポット光源方向ベクトルＳ
Ｄ.ｉと光源方向ベクトルＬ.ｉの内積(−ＳＤ.ｉ・Ｌ.
ｉ)を計算する第３の内積算出部２−３(２４０）と、前
記内積（Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗と（−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）
のＳＥ.ｉ乗を計算するべき乗算出部（２５０）と、前
記結果より、光源計算した色を算出する色算出部（２６
０）と、保持している複数の光源に対する光源計算の途
中結果の色を出力後、自動的にクリアするクリア部（２
７０）から構成される。

【００６８】光源計算部（２８０）は、ＧＰからの光源
計算を行う光源計算コマンド、光源計算＆色コマンドに
より起動され、光源１〜Ｌnumまで１個ずつ順次光源計
算を行う。ここで、コマンド光源数Ｌnum（１≦Ｌnum≦
８）は、コマンドにエンコードされている。尚、コマン
ドについては、実施例４で詳細に説明する。又、光源計
算部（２８０）は、色の計算途中（例えば、内積）の
値、算出した色を、適時、［０.０〜１.０］，［０〜２
５５］にクランプする。

【００６９】次に、各構成要素について詳細に説明す
る。

【００７０】まず、光源テーブル制御部(２１０)は、光
源計算中に光源テーブル２(２００)のデータを変更され
ない様にするため、光源計算開始時に、光源テーブル2
(200)の共通データと光源データｉ（ｉ＝１〜Ｌnum）の
光源計算中フラグＬflagc，Ｌflag.ｉ をロックする。
そして、光源計算部（２８０）は、光源テーブル２（２
００）の光源データｉ(ｉ＝１〜Ｌnum）を１個ずつ読
み、光源ｉの光源計算を１個ずつ順次行う。光源テーブ
ル制御部（２１０）は、光源計算が光源１個分終了する
毎に、前記終了した光源データｉの光源計算中フラグＬ
flag.ｉ を１個ずつ順次アンロックし、光源計算終了時
に、共通データの光源計算中フラグＬflagcをアンロッ
クする。これにより、光源テーブル２(２００）は、光
源計算中でも光源計算が光源１個分終了する毎に、光源
テーブル２（２００）の光源計算終了部分へ、直ちに次
の最大８個の光源データを１個ずつ順次設定できるの
で、これにより、光源テーブルに設定可能な光源データ
数が少なくても多数の光源に対応可能となり、著しく高
速に光源データを光源テーブル２（２００）へ設定する
ことが可能となる。

【００７１】次に、クリア部（２７０）は、色算出部
（２６０）が保持している複数の光源に対する光源計算
の途中結果の色を出力後クリアする。色算出部（２６
０）は、光源テーブル２（２００）が光源データを最大
８組までしか保持できないので、光源数ｍが８より大き
い時、例えば、ｍ＝９の時、まず、光源１〜８のデータ
を光源テーブル２(２００)の光源データ１〜８に設定
し、光源計算のみを行う光源計算コマンドとコマンド光
源数Ｌnum＝８ により、光源１〜８の光源計算した色を
途中結果の色として保持する。次に、光源９のデータを
光源テーブル２(200）の光源データ１に設定し（光源１
のデータは破壊される）、光源計算を行い色を出力する
光源計算＆色コマンドとコマンド光源数Ｌnum＝１ によ
り、光源９の光源計算を行い、前記光源１〜８の途中結
果の色に光源９の色を加算して光源１〜９の色（今回の
途中結果の色）を算出し、前記途中結果の色を出力後ク
リアする。これにより、光源テーブルに設定可能な光源
データ数が少なくても多数の光源に対応し、前記途中結
果の色を出力後、クリアするクリア・コマンドが不要と
なり、著しく高速に光源計算部を制御することが可能と
なる。

【００７２】次に、第１の内積算出部２−１（２２
０），第２の内積算出部２−２(２３０)，第３の内積算
出部２−３(２４０)，べき乗算出部(２５０)，色算出部
(２６０)について説明する。

【００７３】以下、説明を簡単にするため、光源数ｍ＝
１〜８の場合について説明する。

【００７４】まず、途中結果の色は、前回の光源計算＆
色コマンド終了時に、クリア部（２７０）により自動的
にクリアされている。

【００７５】次に、光源ｉ＝１〜ｍについて、下記の様
に１個ずつ順次光源計算を行う。

【００７６】第１の内積算出部２−１（２２０）は、前
記法線ベクトルＮとハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉの内
積（Ｎ・Ｈ.ｉ）を計算し、第２の内積算出部２−２(２
３０)は、前記法線ベクトルＮと光源方向ベクトルＬ.ｉ
の内積（Ｎ・Ｌ.ｉ）を計算し、第３の内積算出部２−
３(２４０）は、前記スポット光源方向ベクトルＳＤ.ｉ
と光源方向ベクトルＬ.ｉの内積（−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）
を計算する。

【００７７】そして、べき乗算出部(２５０)は、前記内
積(Ｎ・Ｈ.ｉ)と(−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）より（Ｎ・Ｈ．
ｉ）のＳＭ乗と（−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）のＳＥ.ｉ乗を、
例えば、 （Ｎ・Ｈ.ｉ）＾ＳＭ＝ｅ＾（ＳＭ×ＬＯＧ（Ｎ・Ｈ.
ｉ）） などより算出する。ここで、ＬＯＧは対数演算である。

【００７８】色算出部（２６０）は、前記結果より、
（rgbの各成分は数７により独立に計算し、ａの成分は
何も計算しない。Ｉ.ａ＝ａ）

【００７９】

【数７】

【００８０】但し、（Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.
ｉ）＾ＳＭ，（−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）のＳＥ.ｉ乗（−Ｓ
Ｄ.ｉ・Ｌ.ｉ）＾ＳＥ.ｉ，スポット光源のカットオフ
指数ＳＣ.ｉ，光源数ｍ，光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ），光源
計算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.ａ） (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＾ＳＥ.ｉ＝１ ：平行光源，点光源の時 ＝(−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＾ＳＥ.ｉ ：スポット光源の照射範囲内 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)≧cos(ＳＣ.ｉ) ＝０ ：スポット光源の照射範囲外 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＜cos(ＳＣ.ｉ) をshort int 型で計算して、光源１〜ｍの光源計算を行
い頂点の色Ｉを算出する。

【００８１】以上、詳細に説明した様に、本発明の光源
計算部は、従来はハードウェア物量が多く低速なfloat
型演算でソフトウェアにより処理していた光源計算の大
部分を、ハードウェア物量が少なく高速なshort int 型
演算でハードウェアにより処理することができるので、
float 型演算でハードウェアを構成するよりも非常に少
ないハードウェア物量で、更に、ＧＰがソフトウェアで
計算するよりも著しく高速に光源計算を行うことができ
る。

【００８２】又、本発明の光源計算部は、光源テーブル
の入れ替えを制御する光源テーブル制御部により、光源
テーブルに設定可能な光源データ数が少なくても光源デ
ータを入れ替えることで多数の光源に対応し、光源計算
中でも光源計算が光源１個分終了する毎に、光源テーブ
ルの光源計算終了部分へ、直ちに次の光源データを１個
ずつ順次設定できるので、著しく高速に光源データを光
源テーブルへ設定することができる。

【００８３】更に、本発明の光源計算部は、保持してい
る光源計算の途中結果の色を出力後、自動的にクリアす
るクリア部により、光源テーブルに設定可能な光源デー
タ数が少なくても光源データを入れ替えることで多数の
光源に対応し、前記途中結果の色を出力後、クリアする
クリア・コマンドが不要となり、著しく高速に光源計算
部を制御することができる。

【００８４】以上の様に、本発明の光源計算部は、グラ
フィックシステムのシェーディング処理における光源計
算を著しく高速化することができる。

【００８５】図３は、本発明のグラフィックプロセッサ
の全体構成を示す図である。

【００８６】ここで、データの始めにはコマンドがあ
り、次に、前記コマンドのデータが複数あるとする。

【００８７】本発明のグラフィックプロセッサＧＰＩＦ
（４００）は、データの分配を行うシステム・バス・コ
ントローラＳＢＣから送られたコマンドとデータを保持
するバッファであるＧＰＩＦ入力部（４０１）と、前記
コマンドとデータを読み座標変換などを行うジオメトリ
・プロセッサＧＰから送られた光源計算ハードウェア
（４０２）に対するコマンドとデータを保持するバッフ
ァであるＬＢuf(４０３)と、前記コマンドとデータをＬ
Ｂuf（４０３）から制御部１（４０５）へ出力するため
のＢufＳＷレジスタ（４０４）と、前記コマンドを解釈
するコマンド解釈部（４０６）と、前記コマンドに従い
必要ならデータのＦＩ変換を行うＦＩ変換部（４０７）
と、前記コマンドに従い必要なら前記ＦＩ変換後のデー
タのパック処理を行うパック処理部（４０８）と、上述
の実施例において、詳細に説明した光源計算に必要な光
源データを保持する光源テーブル（４０９）と、光源計
算を行い色を算出する光源計算部（４１０）と、制御部
１（４０５）と光源計算部（４１０）から送られた、図
形を画素展開し描画するレンダリング・プロセッサＲＰ
に対するコマンドとデータの順序を制御する制御部２
（４１１）と、制御部２（４１１）とＧＰから送られた
ＲＰに対するコマンドとデータの順序を制御する制御部
３(４１３)と、前記コマンドとデータを保持するバッフ
ァであるＣＢuf（４１４）と、前記コマンドとデータを
ＣＢuf（４１４）からＲＰに出力するためのＢufＦＬレ
ジスタ（４１５）から構成される。

【００８８】以下、光源計算ハードウェア（４０２）に
対するコマンドをＬＣＯＭ，ＲＰに対するコマンドをＲ
ＰＣＯＭとする。ＬＣＯＭは、コマンドのデータを、Ｆ
Ｉ変換する又はしない、パックする又はしないをデータ
毎に指定できる。（コマンドについては、後で詳細に説
明する。） まず、各構成要素について詳細に説明する。

【００８９】（１）ＧＰＩＦ入力部（４０１）は、ＳＢ
Ｃから送られたコマンドとデータを保持するバッファで
ある。

【００９０】（２）ＬＢuf（４０３）は、ＧＰが前記コ
マンドとデータを読み座標変換などを行い設定した光源
計算ハードウェア（４０２）に対するコマンドとデータ
を保持するバッファである。ＬＢuf（４０３）は、アド
レス付けされており、メモリの様にアドレスでアクセス
できる。

【００９１】（３）ＢufＳＷレジスタ（４０４）は、Ｌ
Ｂuf（４０３）に保持した前記コマンドとデータを制御
部１（４０５）へ出力するためのレジスタである。ＧＰ
がＢufＳＷレジスタ（４０４）に転送データ数ｎを設定
すると、ＬＢuf(４０３)は、４ｎバイトの前記コマンド
とデータを制御部１（４０５）に出力できれば出力し、
出力できない時、ＧＰにその旨（ＮＧ）を出力し、ＧＰ
はＢufＳＷレジスタ（４０４）への設定を待つ。

【００９２】（４）制御部１（４０５）は、コマンド解
釈部（４０６），ＦＩ変換部(４０７)，パック処理部
(４０８)から構成される。コマンド解釈部(４０６)は、
ＬＢuf（４０３）から送られたコマンドを解釈し、前記
コマンドに従い、ＦＩ変換部（４０７）は必要ならデー
タのＦＩ変換を行い、パック処理部（４０８）は必要な
ら前記ＦＩ変換後のデータのパック処理を行う。制御部
１（４０５）は、前記コマンドが、光源テーブル（４０
９）に値を設定する光源テーブル設定コマンドの時、光
源テーブル（４０９）の光源計算中フラグがアンロック
なら前記データを設定する。設定できない（フラグがロ
ック）時、制御部１(４０５)は待つ。制御部１（４０
５）は、前記コマンドが、光源計算のみを行う光源計算
コマンド，光源計算を行い色を出力する光源計算＆色コ
マンドの時、前記データを光源計算部（４１０）に出力
できれば出力し、出力できない時、制御部１（４０５）
は待つ。制御部１（４０５）は、前記コマンドとデータ
が前記以外の時、前記コマンドとデータを制部２（４１
１）に出力できれば出力し、出力できない時、制御部１
（４０５）は待つ。

【００９３】（５）光源テーブル（４０９）は、上述の
実施例において説明した様に８組の光源データを保持
し、光源数が９以上の時は、ＧＰが光源データを入れ替
える。 （６）光源計算部（４１０）は、上述の実施例において
説明した様に、光源計算コマンド，光源計算＆色コマン
ドで光源計算を行い色を算出する。

【００９４】光源計算部（４１０）は、制御部１（４０
５）から光源計算コマンドを受け取ると、コマンド光源
数Ｌnum 分、光源計算のみを行い、前回の途中結果の色
と加算して色を算出し、前記色を今回の途中結果の色と
して保持する。

【００９５】光源計算部（４１０）は、制御部１（４０
５）から光源計算＆色コマンドを受け取ると、コマンド
光源数Ｌnum 分、光源計算を行い、前回の途中結果の色
と加算して色を算出し、前記色を制御部２（４１１）に
出力できれば出力し、保持している途中結果の色を自動
的にクリアする。出力できない時、光源計算部（４１
０）は待つ。

【００９６】（７）制御部２（４１１）は、光源計算部
（４１０）を使用する、及び、使用しない時、ＬＢuf
（４０３）に設定されたコマンドとデータの順序に従
い、光源計算部（４１０）と制御部１（４０５）から送
られたＲＰに出力するコマンドとデータの順序を制御し
て、前記コマンドとデータを制御部３（４１３）に出力
できれば出力し、出力できない時、制御部２（４１１）
は待つ。

【００９７】（８）制御部３（４１３）は、制御部２
（４１１）とＧＰから送られたＲＰに出力するコマンド
とデータの順序を制御して、前記コマンドとデータをＣ
Ｂuf（４１４）又はＢufＦＬレジスタ（４１５）に出力
できれば出力し、出力できない時、制御部３（４１３）
は待つ。光源計算ハードウェア（４０２）を使用してい
る時、光源計算ハードウェア（４０２）の使用終了ま
で、ＧＰから制御部３（４１３）へのアクセスは待たさ
れる。同様に、ＧＰが制御部３(４１３）へアクセスし
ている時、前記アクセス終了まで、光源計算ハードウェ
ア（４０２）から制御部３（４１３）へのアクセスは待
たされる。

【００９８】（９）ＣＢuf（４１４）は、ＲＰに出力す
るコマンドとデータを保持するバッファである。ＣＢuf
（４１４）は、アドレス付けされており、メモリの様に
アドレスでアクセスできる。ＣＢuf（４１４）は、光源
計算ハードウェア(４０２)を使用する時、ＣＢuf設定コ
マンドを使って光源計算ハードウェア（４０２）により
設定され、光源計算ハードウェア（４０２）を使用しな
い時、ＧＰにより直接設定される。このスルーモードに
より、光源計算ハードウェア(４０２)を使用しない時で
も、ＧＰは直接高速にＣＢuf（４１４）へアクセスでき
る。ＣＢuf（４１４）が保持しているコマンドとデータ
をＲＰへ出力するには、次の２つの方法がある。光源計
算ハードウェア（４０２）を使用する時は、出力起動コ
マンドによりＢufＦＬレジスタ（４１５）に転送データ
数を設定する。光源計算ハードウェア（４０２）を使用
しない時は、ＧＰが直接ＢufＦＬレジスタ（４１５）に
転送データ数を設定する。

【００９９】（10）ＢufＦＬレジスタ(４１５)は、ＣＢ
uf（４１４）が保持しているコマンドとデータをＲＰへ
出力するためのレジスタである。転送データ数ｎをＢuf
ＦＬレジスタ（４１５）に設定すると、ＣＢuf（４１
４）は、１６ｎバイトの前記コマンドとデータをＲＰに
出力できれば出力する。出力できない時、ＢufＦＬレジ
スタ（４１５）は制御部３(４１３)にＮＧを出力し、制
御部３(４１３)はＢufＦＬレジスタ（４１５）への設定
を待つ。

【０１００】次に、光源計算ハードウェア（４０２）の
コマンドＬＣＯＭについて説明する。

【０１０１】まず、コマンドの種類について説明する。

【０１０２】光源テーブル設定コマンドは、コマンドと
光源テーブル（４０９）のアドレスを指定し、光源テー
ブル（４０９）にデータを設定する。

【０１０３】光源計算コマンドは、コマンドとコマンド
光源数Ｌnum を指定し、光源計算部（４１０）で光源計
算のみを行い算出した色を保持する。

【０１０４】光源計算＆色コマンドは、コマンドとコマ
ンド光源数Ｌnumを指定し、光源計算部（４１０）で光
源計算を行い算出した色をＣＢuf（４１４）に設定す
る。

【０１０５】ＣＢuf設定コマンドは、コマンドとＣＢuf
（４１４）のアドレスを指定し、ＣＢuf（４１４）にデ
ータを設定する。

【０１０６】出力起動コマンドは、コマンドと転送デー
タ数を指定し、ＣＢuf（４１４）に保持しているデータ
をＲＰに出力する。

【０１０７】各コマンドは、データ設定先(光源テーブ
ル(４０９)、又は、ＣＢuf(４１４))に設定するデータ
に対し、以下の２種類のモードを指定できる。

【０１０８】（１）ＦＩ変換は、コマンドのデータを、
データ数分、データ毎にＦＩ変換する又はしないを指定
する。

【０１０９】（２）packは、（１）後のコマンドのデー
タを、データ数分、データ毎にパックする又はしないを
指定する。

【０１１０】次に、コマンド・フォーマットについて説
明する。

【０１１１】図５は、本発明のプロセッサにおけるコマ
ンドのコマンド・フォーマットの一実施例を示す図であ
る。

【０１１２】コマンドは３２ビットで、オペコードは４
ビットでコマンドの種類を指定する。

【０１１３】モードは２種類あり、ＦＩ変換は８ビット
でデータ毎にＦＩ変換する又はしないを指定し、packは
８ビットでデータ毎にパックする又はしないを指定す
る。

【０１１４】len は４ビットで、コマンドの引数のデー
タ数を指定する。

【０１１５】最後に、アドレスＡdr，転送データ数Ｌ
２，コマンド光源数Ｌnum は８ビットで、コマンドの種
類により、次の様に意味が異なる。Ａdrは、光源テーブ
ル設定コマンドの時、光源テーブル（４０９）のアドレ
スで、ＣＢuf設定コマンドの時、ＣＢuf（４１４）のア
ドレスであり、Ａdrの８ビットに下位２ビットを０拡張
して１０ビットである。

【０１１６】Ｌnum は、光源計算コマンド、光源計算＆
色コマンドの時、光源計算するコマンド光源数である。

【０１１７】Ｌ２は、出力起動コマンドの時で、ＢufＦ
Ｌレジスタに設定する転送データ数で、転送データ量は
１６×Ｌ２バイトである。

【０１１８】次に、モードについて説明する。

【０１１９】尚、lenが８以下の時はlenのデータ数に従
い途中で打ち切り、len が８より大きい時はｄ１からｄ
８を繰り返す。

【０１２０】ＦＩ変換は、ｄｎのビット＝０の時、コマ
ンドのデータｄｎをＦＩ変換せず、ｄｎのビット＝１の
時、コマンドのデータｄｎをＦＩ変換する。

【０１２１】packは、以下の様に動作する。

【０１２２】ｄｎのビット＝０の時、ＦＩ変換後のコマ
ンドのデータｄｎ（４バイト）をパックせず、データｄ
ｎ（４バイト）を、データ設定先（光源テーブル（４０
９）、又は、ＣＢuf（４１４））の４バイトに設定す
る。但し、１つ前のデータｄｎ−１が、既に、データ設
定先の下位２バイトに設定されているなら、次の４バイ
トに設定する。

【０１２３】ｄｎのビット＝１の時、ＦＩ変換後のデー
タｄｎ（４バイト）をパックして（４バイトのうち、下
位２バイトが有効）、データｄｎ（２バイト）を、デー
タ設定先（光源テーブル（４０９）、又は、ＣＢuf（４
１４））の下位２バイトに設定する。但し、１つ前のデ
ータｄｎ−１が、既に、データ設定先の下位２バイトに
設定されているなら、前記上位２バイトに設定する。
尚、本実施例では、４バイトの下位２バイトを先に設定
するが、上位２バイトを先に設定する様にしてもよい。

【０１２４】図１１に、本発明のプロセッサのＦＩ変換
とパックの動作の一実施例を示す。ＬＣＯＭは光源計算
ハードウェアのコマンドで、ｄ１〜ｄ６はコマンドのデ
ータである。

【０１２５】尚、データｄ１〜ｄ３はint 型、データｄ
４〜ｄ６はfloat 型である。

【０１２６】又、“数”は２進数を意味し、？は０又は
１のどちらでも良いことを意味する。

【０１２７】ここで、ＬＣＯＭのＦＩ変換のｄ８〜ｄ１
のビット＝“？？１１１０００”，packのｄ８〜ｄ１の
ビット＝“？？００１１１０”の時、以下の様に動作す
る。まず、ＦＩ変換については、ＦＩ変換のｄ１，ｄ
２，ｄ３のビット＝“０”よりデータｄ１，ｄ２，ｄ３
はＦＩ変換せず、ＦＩ変換のｄ４，ｄ５，ｄ６のビット
＝“１”よりデータｄ４，ｄ５，ｄ６はＦＩ変換する。
ここで、データｄ４をＦＩ変換したものを（int）ｄ４
とし、他も同様である。

【０１２８】次に、パックについては、packのｄ１，ｄ
５，ｄ６のビット＝“０”よりデータｄ１，ｄ５，ｄ６
はパックせず、packのｄ２，ｄ３，ｄ４のビット＝
“１”よりデータｄ２，ｄ３，ｄ４はパックする。ここ
で、パックする前のデータは４バイトであり、パックし
た後のデータは２バイトである。

【０１２９】次に、各コマンドの動作について説明す
る。

【０１３０】（１）光源テーブル設定コマンド 光源テーブル設定コマンドは、モードに従って、コマン
ドのデータを必要ならＦＩ変換，パックし、前記データ
を光源テーブル（４０９）のアドレスＡdrで指定した部
分に設定する。

【０１３１】（２）光源計算コマンド 光源計算コマンドは、コマンドのデータがなく、コマン
ドにエンコードされているコマンド光源数(Ｌnum）分、
光源テーブル（４０９）を参照して光源計算部（４１
０）で光源計算のみを行い色を算出し、前回の途中結果
の色と今回算出した色を加算して色を算出し、前記色を
今回の途中結果として保持する。

【０１３２】（３）光源計算＆色コマンド 光源計算＆色コマンドは、コマンドのデータがなく、コ
マンドにエンコードされているコマンド光源数(Ｌnum）
分、光源テーブル（４０９）を参照して光源計算部（４
１０）で光源計算を行い色を算出し、前回の途中結果の
色と今回算出した色を加算して色を算出し、前記色をＣ
Ｂuf（４１４）に設定した後、保持している途中結果の
色を自動的にクリアする。

【０１３３】（４）ＣＢuf設定コマンド ＣＢuf設定コマンドは、モードに従って、コマンドのデ
ータを必要ならＦＩ変換，パックし、前記データをＣＢ
uf（４１４）に設定する。

【０１３４】（５）出力起動コマンド 出力起動コマンドは、コマンドのデータがなく、コマン
ドにエンコードされている転送データ数（Ｌ２）をＢuf
ＦＬレジスタに設定し、ＣＢuf（４１４）のデータ（１
６×Ｌ２バイト）をＲＰに出力する。

【０１３５】次に、コマンドの使い方と全体の動作につ
いて説明する。

【０１３６】図１０は、本発明のプロセッサのコマンド
の使い方の一実施例を示す図である。

【０１３７】ここでは、説明を簡単にするために、光源
数ｍが９の時の例について説明する。又、ＧＰは、既
に、幾何処理を行い頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ），法線ベク
トル（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ），テクスチャ・データ（ｓ，
ｔ，ｗ，rate）を算出済みであるとする。

【０１３８】（ＳＴ１）ＧＰは、共通データ，光源デー
タ１〜８を光源テーブル（４０９）に設定するために、
光源テーブル設定コマンドＬＣＯＭ(ＬtblＷ），共通デ
ータ，光源データ１〜８をＬＢuf（４０３）に設定し、
ＢufＳＷレジスタ（４０４）に転送データ数を設定す
る。もし、ＢufＳＷレジスタ（４０４）に転送データ数
を設定できない時は、ＢufＳＷレジスタ（４０４）がＧ
ＰにＮＧを出力し、ＧＰは待つ。

【０１３９】ＧＰＩＦ（４００）は、ＢufＳＷレジスタ
（４０４）に転送データ数の設定があると、前記転送デ
ータ数だけＬＢuf（４０３）を読み出し実行する。ＧＰ
ＩＦ（４００）は、前記ＬＣＯＭ(ＬtblＷ），共通デー
タ，光源データ１〜８を読み出し、前記ＬＣＯＭ(Ｌtbl
Ｗ）に従って必要なら前記データをＦＩ変換、パックし
光源テーブル（４０９）に設定する。もし、光源テーブ
ル（４０９）にデータを設定できない時は、ＧＰＩＦ
（４００）は待つ。

【０１４０】（ＳＴ２）ＧＰは、まず、ＲＰに対する連
続三角形（Triangle Strip）の描画コマンドＲＰＣＯＭ
(Strip），頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ）をＣＢuf（４１４）
に設定するために、ＣＢuf設定コマンドＬＣＯＭ（ＣＢ
ufＷ），ＲＰＣＯＭ（Strip)，頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ）
をＬＢuf（４０３）に設定する。次に、法線ベクトル
（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）を光源テーブル（４０９）に設定
するために、ＬＣＯＭ(ＬtblＷ），法線ベクトル（Ｎ
ｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）をＬＢuf(４０３)に設定する。そし
て、光源データ１〜８の光源計算を行うために、光源計
算コマンドＬＣＯＭ（Ｌcalc）をＬＢuf（４０３）に設
定し、ＢufＳＷレジスタ（４０４）に転送データ数を設
定する。もし、ＢufＳＷレジスタ（４０４）に転送デー
タ数を設定できない時は、ＢufＳＷレジスタ（４０４）
がＧＰにＮＧを出力し、ＧＰは待つ。ＧＰＩＦ（４０
０）は、まず、前記ＬＣＯＭ（ＣＢufＷ)，ＲＰＣＯＭ
(Strip)，頂点座標（ｘ，ｙ，ｚ）を読み出し、前記Ｌ
ＣＯＭ（ＣＢufＷ）に従って必要なら前記データをＦＩ
変換、パックしＣＢuf(４１４)に設定する。もし、ＣＢ
uf（４１４）にデータを設定できない時は、ＧＰＩＦ
（４００）は待つ。次に、前記ＬＣＯＭ(ＬtblＷ），法
線ベクトル（Ｎｘ，Ｎｙ，Ｎｚ）を読み出し、前記ＬＣ
ＯＭ(ＬtblＷ）に従って必要なら前記データをＦＩ変
換，パックし光源テーブル（４０９）に設定する。も
し、光源テーブル（４０９）にデータを設定できない時
は、ＧＰＩＦ（４００）は待つ。そして、前記ＬＣＯＭ
（Ｌcalc）を読み出し、前記ＬＣＯＭ（Ｌcalc）に従っ
て、光源テーブル（４０９）の値を用いて、光源データ
１〜８の光源計算のみを行い、算出した色を途中結果の
色として保持する。ここで、光源計算部（４１０）は、
上述の実施例において説明した様に著しく高速に光源計
算を行う。

【０１４１】（ＳＴ３）ＧＰは、光源データ９を光源テ
ーブル（４０９）に設定するために、ＬＣＯＭ(Ｌtbl
Ｗ）、光源データ９をＬＢuf（４０３）に設定し、Ｂuf
ＳＷレジスタ（４０４）に転送データ数を設定する。
（光源データ９を、光源データ１の部分に上書きする。
光源データ１は破壊される。）もし、ＢufＳＷレジスタ
（４０４）に転送データ数を設定できない時は、ＢufＳ
Ｗレジスタ（４０４）がＧＰにＮＧを出力し、ＧＰは待
つ。

【０１４２】ＧＰＩＦ（４００）は、前記ＬＣＯＭ（Ｌ
tblＷ）、光源データ９を読み出し、前記ＬＣＯＭ(Ｌtb
lＷ）に従って必要なら前記データをＦＩ変換，パック
し光源テーブル（４０９）に設定する。もし、光源テー
ブル（４０９）にデータを設定できない時は、ＧＰＩＦ
（４００）は待つ。

【０１４３】（ＳＴ４）ＧＰは、まず、光源データ９の
光源計算を行い色を出力するために、光源データ９の光
源計算＆色コマンドＬＣＯＭ（ＬcalcＣ）をＬＢuf(４
０３)に設定する。次に、テクスチャ・データ（ｓ，
ｔ，ｗ，rate）をＣＢuf(４１４)に設定するために、Ｌ
ＣＯＭ（ＣＢufＷ），テクスチャ・データ（ｓ，ｔ，
ｗ，rate）をＬＢuf（４０３）に設定する。そして、Ｃ
Ｂuf（４１４）に保持しているデータをＲＰに出力する
ために、出力起動コマンドＬＣＯＭ(Ｅxec）をＬＢuf
（４０３）に設定し、ＢufＳＷレジスタ（４０４）に転
送データ数を設定する。もし、ＢufＳＷレジスタ(４０
４)に転送データ数を設定できない時は、ＢufＳＷレジ
スタ（４０４）がＧＰにＮＧを出力し、ＧＰは待つ。

【０１４４】ＧＰＩＦ（４００）は、まず、前記ＬＣＯ
Ｍ（ＬcalcＣ）を読み出し、光源データ９の光源計算を
行い、（ＳＴ２）の途中結果の色に加算して色(Ｉ.ｒ，
Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.ａ）を算出しＣＢuf(４１４)に設定
する。もし、ＣＢuf(４１４)にデータを設定できない時
は、ＧＰＩＦ(４００)は待つ。次に、ＧＰＩＦ(400）
は、前記ＬＣＯＭ（ＣＢufＷ），テクスチャ・データ
（ｓ，ｔ，ｗ，rate）を読み出し、前記ＬＣＯＭ（ＣＢ
ufＷ）に従って必要なら前記データをＦＩ変換，パック
しＣＢuf（４１４）に設定する。もし、ＣＢuf（４１
４）にデータを設定できない時は、ＧＰＩＦ（４００）
は待つ。そして、ＧＰＩＦ（４００）は、前記ＬＣＯＭ
（Ｅxec）を読み出し、転送データ数Ｌ２をＢufＦＬレ
ジスタ（４１５)に設定し、ＣＢuf（４１４）のデータ
（１６×Ｌ２バイト）をＲＰに出力できれば出力する。
もし、ＲＰがデータを受け取れない時は、ＲＰがＧＰＩ
Ｆ(４００）にＮＧを出力し、ＧＰＩＦ（４００）は待
つ。

【０１４５】以上、詳細に説明した様に、本発明の図形
表示装置に適したプロセッサは、光源計算に必要なｆｌ
ｏａｔ 型のデータをＦＩ変換部によりint 型のデータ
へ変換し、前記変換結果をパック処理部によりint 型の
データからshort int 型のデータへ変換し、前記変換結
果を上述の実施例において説明した光源テーブルに保持
し、光源計算部によりshort int 型で光源計算を行い頂
点の色を算出することができるので、著しく高速に光源
計算を行うことができる。

【０１４６】又、本発明のプロセッサは、光源計算ハー
ドウェアとＧＰから送られたデータの順序を制御する制
御部３、及び、それによるスルーモードにより、光源計
算ハードウェアを使用しない時でも、ＧＰがＲＰへ著し
く高速にデータを出力することができる。

【０１４７】そして、本発明のプロセッサを制御するた
めの、各種コマンド、及び、それを用いた制御方法によ
り、著しく高速にプロセッサを制御することができる。

【０１４８】以上の様に、本発明の図形表示装置に適し
たプロセッサは、光源計算を著しく高速化することがで
きる。

【０１４９】以上により、図形の描画処理時間を著しく
短縮することができる。

【０１５０】図４は、本発明のグラフィックシステムの
全体構成図である。

【０１５１】本発明のグラフィックシステムは、アプリ
ケーションなどを実行するＣＰＵ（５０１０），主メモ
リＭＭ(５０３０)等を制御するメモリ・コントローラＭ
Ｃ(５０２０)，ジオメトリ・プロセッサ・エレメントＧ
ＰＥ−０〜ｎ（５０５０〜５０５ｎ）へのデータの分配
を行うコントローラであるシステム・バス・コントロー
ラＳＢＣ（５０４０）、座標変換などの幾何処理を行う
ジオメトリ・プロセッサＧＰ−０〜ｎ（５１００〜５１
０ｎ）、ＧＰ−０〜ｎ(５１００〜５１０ｎ)の専用メモ
リであるプライベート・メモリＰＭ−０〜ｎ（５１１０
〜５１１ｎ）、ＧＰ−０〜ｎ（５１００〜５１０ｎ）の
入出力やＰＭ−０〜ｎ（５１１０〜５１１ｎ）を制御す
るプロセッサＧＰＩＦ−０〜ｎ（５０６０〜５０６
ｎ）、図形を画素展開し描画するレンダリング・プロセ
ッサＲＰ（５１２０），描画した画像を保持するフレー
ム・メモリＦＭ（５１３０），画像を表示するディスプ
レイDISPLAY(５１４０）から構成される。

【０１５２】ここで、ＧＰＩＦ−０〜ｎ（５０６０〜５
０６ｎ）は、図３を用いて説明した様に、ＳＢＣ（５０
４０）から送られたデータを保持するＧＰＩＦ入力部−
０〜ｎ（５０７０〜５０７ｎ），光源計算を行うハード
ウェアである光源計算ハードウェア−０〜ｎ（５０８０
〜５０８ｎ），ＲＰ（５１２０）へ出力するデータを保
持するＧＰＩＦ出力部−０〜ｎ（５０９０〜５０９ｎ）
から構成される。

【０１５３】尚、図４に示した様にＧＰＥ−０〜ｎ（５
０５０〜５０５ｎ）は、ｎ個を並列接続してもよいし、
１つでもよい。

【０１５４】次に、全体の動作について説明する。

【０１５５】ＣＰＵ（５０１０）は、アプリケーション
を実行し、ＧＰ−０〜ｎ（５１００〜５１０ｎ）に対す
るグラフィックス・コマンド(描画コマンド)と描画する
図形の頂点座標，法線ベクトル，テクスチャ・データ
や、材質の各反射係数，光源の各反射光用の色などのデ
ータを発行し、ＭＣ(５０２０)を介してＳＢＣ（5040）
に出力する。

【０１５６】ＳＢＣ（５０４０）は、ＣＰＵ（５０１
０）から送られた前記コマンドとデータをＧＰＥ−０〜
ｎ（５０５０〜５０５ｎ）に分配する。

【０１５７】プロセッサＧＰＩＦ−０〜ｎ(５０６０〜
５０６ｎ)は、ＳＢＣ(５０４０)から送られた前記コマ
ンドとデータをＧＰＩＦ入力部−０〜ｎ(５０７０〜５
０７ｎ)に保持する。

【０１５８】ＧＰ−０〜ｎ(５１００〜５１０ｎ)は、Ｇ
ＰＩＦ入力部−０〜ｎ（５０７０〜５０７ｎ）に保持し
ているコマンドとデータを読み、前記コマンドとデータ
に従い座標変換などの幾何処理を行い、頂点座標，法線
ベクトル，テクスチャ・データなどを算出し、コマンド
とデータを光源計算ハードウェア−０〜ｎ（５０８０〜
５０８ｎ）に設定する。

【０１５９】光源計算ハードウェア−０〜ｎ(５０８０
〜５０８ｎ)は、上述のように、前記コマンドとデータ
に従って、光源計算を行い頂点の色を算出し、ＲＰ(５
１２０)に対する連続三角形描画コマンド，頂点座標，
色，テクスチャ・データをGPIF出力部−０〜ｎ（５０９
０〜５０９ｎ）に出力する。

【０１６０】ＧＰＩＦ出力部−０〜ｎ（５０９０〜５０
９ｎ）は、頂点座標，色，テクスチャ・データをＲＰ
（５１２０）に出力する。

【０１６１】ＲＰ(５１２０)は、前記コマンドとデータ
から図形の内部の画素を内挿補間により１画素ずつ展開
して描画するレンダリング処理を行い、DISPLAY(５１４
０）に表示する内容をビットマップ形式で保持するＦＭ
（５１３０）に書き込み、画像をDISPLAY(５１４０）に
表示する。

【０１６２】以上、詳細に説明した様に、本発明のグラ
フィックシステムは、図３を用いて説明したグラフィッ
クプロセッサを用いることにより、グラフィックシステ
ムのシェーディング処理における光源計算を著しく高速
化することができる。

【０１６３】以上により、図形の描画処理時間を著しく
短縮することができる。

【０１６４】

【発明の効果】以上、詳細に説明した様に、本発明の光
源計算手段、それを有する図形表示装置に適したプロセ
ッサ、及び、それを適用した図形表示装置は、図形表示
装置のシェーディング処理における光源計算を著しく高
速化している。これにより、図形の描画処理時間が著し
く短縮され、システムの操作性が向上するという特有の
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光源計算部の一実施例を示す構成図。

【図２】本発明の光源計算部の他の実施例を示す構成
図。

【図３】本発明のグラフィックプロセッサの全体構成
図。

【図４】図３に示すグラフィックプロセッサを用いたシ
ステの全体構成図。

【図５】本発明のプロセッサのコマンド・フォーマット
の一例を示す図。

【図６】光源とベクトルの関係を示す図。

【図７】本発明の光源テーブルの一例を示す図。

【図８】本発明の光源テーブルの他の例を示す図。

【図９】本発明の光源テーブルの他の例を示す図。

【図１０】本発明のプロセッサのコマンドの使い方の一
実施例を示す図。

【図１１】本発明のプロセッサのＦＩ変換，パックの動
作の一実施例を示す図。

【符号の説明】

１００…光源テーブル１、１１０…光源テーブル制御
部、１２０…内積算出部１−１、１３０…内積算出部１
−２、１５０…べき乗算出部、１６０…色算出部、１７
０…クリア部、４００…ＧＰＩＦ、４０１…ＧＰＩＦ入
力部、４０２…光源計算ハードウェア、４０３…ＬＢu
f、４０４…ＢufＳＷレジスタ、４０５…制御部１、４
０６…コマンド解釈部、４０７…ＦＩ変換部、４０８…
パック処理部、４１１…制御部２、４１２…ＧＰＩＦ出
力部、４１３…制御部３。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安部 雄一 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 曽我 満 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 高見 和久 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 桂 晃洋 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株式会社 日立製作所 日立研究所内 (72)発明者 藤井 秀樹 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (72)発明者 鬼木 一徳 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株式会社 日立製作所 大みか工場内 (56)参考文献 特開 平６−203175（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−29891（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−1082（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−176167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−272879（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−220072（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/50 G06T 15/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも３次元図形の各頂点における法
   線方向と光源方向及び視線方向の内積を算出し前記各頂
   点の色を求めるグラフィックプロセッサにおいて、ｍ個の 光源データと、当該各光源データ毎に光源計算中
   か否かを表わす光源計算中フラグとを保持する光源テー
   ブルと、 前記光源テーブルに設定する光源データをfloat型（単
   精度浮動小数点実数型)からint型(整数型）へ変換する
   変換部と、 前記光源データに基づいて前記各頂点における法線方向
   と光源方向及び視線方向の内積を算出する内積算出部
   と、 前記算出された内積に基づいて光源計算を行い前記各頂
   点の色を算出する色算出部と、前記光源計算開始時、全ての光源データに対応する前記
   フラグをロックし、光源計算される毎に順次対応する前
   記フラグをアンロックする光源テーブル制御部 とを有す
   ることを特徴とするグラフィックプロセッサ。
2. 【請求項２】 請求項１において、前記光源テーブル制御
   部は、前記フラグがアンロックされた光源テーブルの位
   置に、新たな光源データを設定することにより、ｍ＋１
   個以上の光源データを前記光源テーブルに設定すること
   を特徴とするグラフィックプロセッサ。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記光源テーブルに保持される光源データは、 各光源で共通なデータである法線ベクトルＮ，放射反射
   光成分と全体の環境反射光成分Ｋ及び材質の鏡面指数Ｓ
   Ｍと、光源ｉ(ｉ＝１〜ｍ)毎に固有のデータである光源
   方向ベクトルＬ.ｉ，ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ，減
   衰係数Ａｔ.ｉとスポット光源効果Ｓｐ.ｉの積ＡｔＳ
   ｐ.ｉ，環境反射光成分の係数Ｃａ.ｉ，拡散反射光成分
   の係数Ｃｄ.ｉ及び鏡面反射光成分の係数Ｃｓ.ｉからな
   り、 前記内積算出部は、内積（Ｎ・Ｈ.ｉ）及び内積（Ｎ・
   Ｌ.ｉ）を計算し、 前記色算出部は、以下の式 【数１】 但し、 （Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.ｉ）＾ＳＭ， 光源数ｍ， 光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ）， 光源計算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ） を実行することにより前記各頂点の色を算出することを
   特徴とするグラフィックプロセッサ。
4. 【請求項４】 請求項１において、 前記光源テーブルに保持される光源データは、 各光源で共通なデータである法線ベクトルＮ，透明度
   ａ，材質の環境反射係数Ｋａ＝（Ｋａ.ｒ，Ｋａ.ｇ，Ｋ
   ａ.ｂ），材質の拡散反射係数Ｋｄ＝（Ｋｄ.ｒ，Ｋｄ.
   ｇ，Ｋｄ.ｂ），材質の鏡面反射係数Ｋｓ＝（Ｋｓ.ｒ，
   Ｋｓ.ｇ，Ｋｓ.ｂ)，放射反射光成分の色と全体の環境
   反射光成分の色の和Ｋ＝（Ｋ.ｒ，Ｋ.ｇ，Ｋ.ｂ)及び材
   質の鏡面指数ＳＭと、光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ）毎に固有の
   データである光源方向ベクトルＬ.ｉ＝(Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.
   ｉ，Ｌｚ.ｉ)，ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ＝(Ｈｘ.
   ｉ，Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），減衰係数Ａｔ.ｉとスポット
   光源効果Ｓｐ.ｉの積ＡｔＳｐ.ｉ，光源の環境反射光用
   の色Ｌｃａ.ｉ＝(Ｌca.ｒ.ｉ，Ｌca.ｇ.ｉ，Ｌca.ｂ.
   ｉ），光源の拡散反射光用の色Ｌｃｄ.ｉ＝（Lcd.r.i，
   Ｌcd.ｇ.ｉ，Ｌcd.ｂ.ｉ）及び光源の鏡面反射光用の色
   Ｌcs.ｉ＝（Ｌcs.ｒ.ｉ,Ｌcs.ｇ.ｉ，Ｌcs.ｂ.ｉ）から
   なり、 前記内積算出部は、前記法線ベクトルＮとハーフウェイ
   ・ベクトルＨ.ｉ の内積（Ｎ・Ｈ.ｉ)及び前記法線ベク
   トルＮと光源方向ベクトルＬ.ｉの内積(Ｎ・Ｌ.ｉ)を算
   出し、 前記色算出部は、以下の式 【数２】 但し （Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.ｉ）＾ＳＭ， 光源数ｍ， 光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ）， 光源計算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.
   ａ） を実行することにより前記各頂点の色を算出することを
   特徴とするグラフィックプロセッサ。
5. 【請求項５】 請求項１において、 前記光源テーブルに保持される光源データは、 各光源で共通なデータである法線ベクトルＮ，透明度
   ａ，材質の環境反射係数Ｋａ＝(Ｋａ.ｒ，Ｋａ.ｇ，Ｋ
   ａ.ｂ)，材質の拡散反射係数Ｋｄ＝（Ｋｄ.ｒ，Ｋｄ.
   ｇ，Ｋｄ.ｂ），材質の鏡面反射係数Ｋｓ＝(Ｋｓ.ｒ，
   Ｋｓ.ｇ，Ｋｓ.ｂ),材質の放射反射係数Ｋｅ＝(Ｋｅ.
   ｒ，Ｋｅ.ｇ，Ｋｅ.ｂ），材質の鏡面指数ＳＭ及び全体
   の環境光源の各反射光用の色Ｌcta＝(Ｌcta.ｒ，Ｌcta.
   ｇ，Ｌcta.ｂ)と、光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ）毎に固有のデ
   ータである光源方向ベクトルＬ.ｉ＝（Ｌｘ.ｉ，Ｌｙ.
   ｉ，Ｌｚ.ｉ），ハーフウェイ・ベクトルＨ.ｉ＝（Ｈ
   ｘ.i，Ｈｙ.ｉ，Ｈｚ.ｉ），減衰係数Ａｔ.ｉ，スポッ
   ト光源方向ベクトルＳＤ.ｉ＝（ＳＤｘ.ｉ，ＳＤｙ.
   ｉ，ＳＤｚ.ｉ），スポット光源指数ＳＥ.ｉ，光源の環
   境反射光用の色Ｌca.ｉ＝(Ｌca.ｒ.ｉ，Ｌca.ｇ.ｉ，Ｌ
   ca.ｂ.ｉ），光源の拡散反射光用の色Ｌcd.ｉ＝(Ｌcd.
   ｒ.ｉ，Ｌcd.ｇ.ｉ，Ｌcd.ｂ.ｉ）及び光源の鏡面反射
   光用の色Ｌcs.ｉ＝(Ｌcs.ｒ.ｉ，Ｌcs.ｇ.ｉ，Ｌcs.ｂ.
   ｉ）からなり、 前記内積算出部は、前記法線ベクトルＮとハーフウェイ
   ・ベクトルＨ.ｉ の内積(Ｎ・Ｈ.ｉ)及び前記法線ベク
   トルＮと光源方向ベクトルＬ.ｉの内積（Ｎ・Ｌ.i) を
   算出し、 前記色算出部は、以下の式 【数３】 但し （Ｎ・Ｈ.ｉ）のＳＭ乗（Ｎ・Ｈ.ｉ）＾ＳＭ， （−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ）のＳＥ.ｉ乗（−ＳＤ.ｉ・Ｌ.
   ｉ）＾ＳＥ.ｉ， スポット光源のカットオフ指数ＳＣ.ｉ， 光源数ｍ， 光源ｉ（ｉ＝１〜ｍ）， 光源計算で算出した色Ｉ＝（Ｉ.ｒ，Ｉ.ｇ，Ｉ.ｂ，Ｉ.
   ａ） (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＾ＳＥ.ｉ＝１ ：平行光源，点光源の時 ＝(−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＾ＳＥ.ｉ ：スポット光源の照射範囲内 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)≧cos(ＳＣ.ｉ) ＝０ ：スポット光源の照射範囲外 (−ＳＤ.ｉ・Ｌ.ｉ)＜cos(ＳＣ.ｉ) を実行することにより前記各頂点の色を算出することを
   特徴とするグラフィックプロセッサ。
6. 【請求項６】少なくとも３次元図形の各頂点における法
   線方向と光源方向及び視線方向の内積を算出し前記各頂
   点の色を求めるグラフィックプロセッサと、フレームメ
   モリと、前記求められた各頂点の色に基づいて図形の内
   部の画素を内挿補間し前記フレームメモリに書き込むレ
   ンダリングプロセッサと表示装置を備えたグラフィック
   システムにおいて、 前記グラフィックプロセッサは、ｍ個の 光源データと、当該各光源データ毎に光源計算中
   か否かを表わす光源計算中フラグとを保持する光源テー
   ブルと、 前記光源テーブルに設定する光源データをfloat型（単
   精度浮動小数点実数型)からint型(整数型）へ変換する
   変換部と、 前記光源データに基づいて前記各頂点における法線方向
   と光源方向及び視線方向の内積を算出する内積算出部
   と、 前記算出された内積に基づいて光源計算を行い前記各頂
   点の色を算出する色算出部と、前記光源計算開始時、全ての光源データに対応する前記
   フラグをロックし、光源計算される毎に順次対応する前
   記フラグをアンロックする光源テーブル制御部 とを有す
   ることを特徴とするグラフィックシステム。
7. 【請求項７】 請求項６において、前記光源テーブル制御
   部は、前記フラグがアンロックされた光源テーブルの位
   置に、新たな光源データを設定することにより、ｍ＋１
   個以上の光源データを前記光源テーブルに設定すること
   を特徴とするグラフィックシステム。