JP3294149B2

JP3294149B2 - 立体テクスチャマッピング処理装置及びそれを用いた３次元画像生成装置

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Publication number: JP3294149B2
Application number: JP10634097A
Authority: JP
Inventors: 利治花岡; 剛橋本; 博明矢部
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-04-23
Filing date: 1997-04-23
Publication date: 2002-06-24
Anticipated expiration: 2017-04-23
Also published as: JPH10302079A; US6078334A

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
フィックスに用いられるテクスチャを立体化する処理装
置に係り、特に表示物体の表面の凹凸感を画像表現でき
る立体テクスチャマッピング処理装置及びそれを用いた
３次元画像生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、コンピュータグラフィックス（Ｃ
Ｇ）が様々な分野において用いられている。ＣＧの中で
もよりリアルな映像を作り出すために、３次元のデータ
から映像を作り出す、３次元グラフィックスと呼ばれる
技術がある。３次元グラフィックスは、ポリゴンと呼ば
れる多角形平面を無数に組み合わせて３次元の物体をつ
くり出す方法が一般的である。

【０００３】しかし、この手法では、細かいバンプのあ
る物体の映像をＣＧによって形成するために大量のポリ
ゴンを必要とする。ポリゴンの量が多くなると処理デー
タが多くなるため、レンダリングの速度が低下するとい
う問題が発生する。また、細かいバンプなどのモデリン
グは非常に難しい。

【０００４】そこで、疑似的に細かいバンプを表現する
ための手法として、テクスチャマッピング技術やバンプ
マッピング技術が使われている。表面に模様のある物体
を表現するためのテクスチャマッピング技術は、写真な
どの実写の画像をポリゴンの上に張りつけて、より現実
的な画像を生成するものである。テクスチャマッピング
には、様々な手法があるが、一般的には２次元平面の画
像を３次元物体の表面にマッピングすることにより実現
する。従って、画像の陰影によって表面の小さな凸凹を
表現したテクスチャをマッピングし、疑似的に細かいバ
ンプを表現する。

【０００５】また、細かいバンプのある物体を表現する
ためのバンプマッピング技術は、物体の表面に法線ベク
トルをマッピングすることにより凸凹を与える方法であ
る。これをシェーディング時に、陰影に変えることで疑
似的に凸凹を表現する。この方法では、陰影の位置が固
定されているテクスチャマッピングよりも現実的に凸凹
を表現することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般的なテク
スチャマッピングの技術は、単眼立体視における錯視を
利用したものにすぎない。つまり、一つの固定された視
点から見た画像にすぎないので、両眼立体視時や、表示
物体や視点が移動する運動視差による立体視が起こった
ときは、それに合わせて画像が変化せず、また凸凹によ
る陰影の位置が変化せず、平板的な表現となってしま
う。

【０００７】一方、バンプマッピングの技術は、陰影に
変えることで疑似的に凸凹を表現しているにすぎず、ポ
リゴン内部の凸凹によるテクスチャの歪みまでは表現で
きない。

【０００８】そこで、処理時間が短く、しかも運動視差
による立体視においてもテクスチャにより凸凹を表現す
ることができる手段が、特開平６−３４８８６０号公報
や特開平７−２５４０７２号公報に開示されている。こ
の手段により、各方向から見たテクスチャをあらかじめ
記憶しておき、状況に応じて最適なテクスチャを選択
し、場合によっては遠近の歪みを除去したり、補間処理
によって自然に近い画像を得ることができる。しかし、
この手段では、視線方向が限られていない場合、各方向
から見たテクスチャをあらかじめ記憶しておく必要があ
り、大量のテクスチャデ−タを記憶しておく必要があ
る。

【０００９】また、例えば、旗がはためくように、ポリ
ゴン内部の凸凹に応じて、ポリゴンのエッジが変化する
ような場合には、上記の各手段を適用しても、ポリゴン
自体は変化せず、自然な画像は得られない。この場合
は、旗の凸凹に応じて、さらに多数のポリゴンに分割し
て、各々のポリゴンに対して、テクスチャマッピングや
バンプマッピングを適用する必要がある。そのため、デ
ータ処理量が増加し、処理時間が増加してしまう。

【００１０】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
であり、ポリゴン内部の細かなバンプに合わせ、マッピ
ングされるテクスチャを疑似的に歪ませ立体化でき、少
ないポリゴンで画像生成処理が達成できる立体テクスチ
ャマッピング処理装置及びそれを用いた３次元画像生成
装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、テク
スチャを立体化表示するために、テクスチャデータの各
ピクセルを視線方向から投影面に投影した場合、ポリゴ
ン面に対応した位置とバンプを考慮した投影位置とのず
れを表す立体値を求める立体値発生手段と、視線方向か
ら見た場合の２次元画像を、前記立体値に応じてピクセ
ルをポリゴン面に対応した位置からバンプを考慮した投
影位置へ移動表示させて疑似的に立体化する立体化手段
と、を備えることを特徴とする立体テクスチャマッピン
グ処理装置である。

【００１２】請求項２の発明は、前記立体値発生手段
は、前記立体値を、視線ベクトル、面の法線ベクトル、
バンプデータ、奥行き値を含む画像データから算出する
ことを特徴とする請求項１記載の立体テクスチャマッピ
ング処理装置である。

【００１３】請求項３の発明は、前記立体値発生手段
は、前記立体値をパラメータによって任意に変化可能と
したことを特徴とする請求項１又は２記載の立体テクス
チャマッピング処理装置である。

【００１４】請求項４の発明は、前記立体値発生手段
は、前記立体値をインデックステーブルによって任意に
変化可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の
立体テクスチャマッピング処理装置である。

【００１５】請求項５の発明は、前記立体化手段は、前
記立体値に応じてピクセルを移動したときに、該ピクセ
ルの移動方向とは逆方向に隣接するピクセルを前記移動
ピクセルに伴って移動することを特徴とする請求項１記
載の立体テクスチャマッピング処理装置である。

【００１６】請求項６の発明は、前記立体化手段は、前
記立体値がポリゴン面の高さを表す量ととらえ、前記立
体値と視線方向から見た面の傾きに応じてピクセルを移
動し配置したことを特徴とする請求項１記載の立体テク
スチャマッピング処理装置である。

【００１７】請求項７の発明は、ピクセルの輝度値を前
記立体値に応じて変化させることで、立体化されたテク
スチャにバンプマッピングによる陰影を付加することを
特徴とする請求項１、５又は６記載の立体テクスチャマ
ッピング処理装置である。

【００１８】請求項８の発明は、テクスチャマッピング
により３次元グラフィックの画像データを生成する画像
生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像データ
を格納するフレームメモリと、テクスチャのデータが保
存されているテクスチャメモリと、テクスチャを立体化
表示するために、前記画像生成手段からの座標データと
テクスチャデータにより、各ピクセルを視線方向から投
影面に投影した場合、ポリゴン面に対応した位置とバン
プを考慮した投影位置とのずれを表す立体値を求める立
体値発生手段と、視線方向から見た場合の２次元画像
を、前記立件値に応じて前記フレームメモリ上にあるピ
クセルをポリゴン面に対応した位置からバンプを考慮し
た投影位置へ移動表示させて疑似的に立体化する立体化
手段と、前記立体化手段で生成された画像データを表示
する表示装置と、を備えたことを特徴とする３次元画像
生成装置である。

【００１９】請求項９の発明は、テクスチャマッピング
により３次元グラフィックの画像データを生成する画像
生成手段と、テクスチャのデータが保存されているテク
スチャメモリと、テクスチャを立体化表示するために、
前記画像生成手段からの座標データとテクスチャデータ
により、各ピクセルを視線方向から投影面に投影した場
合、ポリゴン面に対応した位置とバンプを考慮した投影
位置とのずれを表す立体値を求める立体値発生手段と、
視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立体値に応
じて前記画像生成手段から出力されたピクセルをポリゴ
ン面に対応した位置からバンプを考慮した投影位置へ移
動表示させて疑似的に立体化する立体化手段と、前記立
体化手段で生成された画像データを格納するフレームメ
モリと、前記フレームメモリで生成された画像データを
表示する表示装置と、を備えたことを特徴とする３次元
画像生成装置である。

【００２０】請求項１０の発明は、テクスチャマッピン
グにより３次元グラフィックの画像データを生成する画
像生成手段と、テクスチャのデータが保存されているテ
クスチャメモリと、テクスチャを立体化表示するため
に、前記画像生成手段からの座標データとテクスチャデ
ータにより、各ピクセルを視線方向から投影面に投影し
た場合、ポリゴン面に対応した位置とバンプを考慮した
投影位置とのずれを表す立体値を求める立体値発生手段
と、視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立体値
に応じて前記画像生成手段から出力されたピクセルをポ
リゴン面に対応した位置からバンプを考慮した投影位置
へ移動表示させて疑似的に立体化する立体化手段と、前
記立体化手段で生成された画像データを表示する表示装
置と、を備えたことを特徴とする３次元画像生成装置で
ある。

【００２１】請求項１〜１０の発明においては、立体値
発生手段により、立体値を求め、立体化手段により、該
立体値に応じて、テクスチャデータのピクセルを移動表
示して疑似的に立体化する。たとえ視点や表示物体が移
動しても、それに応じてテクスチャが立体化されるの
で、自然な画像を得ることができる。テクスチャ自体を
立体化するので、ポリゴンを凸凹に合わせて設ける必要
がなく、ポリゴンが最小の数で表示させることができ、
処理時間を短くすることができる。

【００２２】請求項２の発明においては、前記立体値
を、視線ベクトル、面の法線ベクトル、バンプデータ、
奥行き値を含む画像データから算出するので、使用者が
設定しなくとも自動で演算が可能となる。

【００２３】また、請求項３及び４の発明においては、
前記立体値を任意に変化可能とする。例えばレジスタ等
にパラメータやインデックステーブルを格納して、必要
に応じて取り出して、立体値発生手段において立体値を
変化させる。凸凹の大きさを変えるときに、いちいちテ
クスチャを張り替える必要がなくなる。

【００２４】また、請求項５の発明においては、前記立
体化手段が、前記立体値に応じてピクセルを移動し、該
ピクセルの移動方向とは逆方向に隣接するピクセルを前
記移動ピクセルに伴って移動する。従って、テクスチャ
をマッピングしたポリゴンの辺も歪ませることが可能で
ある。例えば、はためく旗の端辺が波うつような効果を
得ることができる。このように凸凹に応じてポリゴン自
体の形状も変化させることができるので、少ないポリゴ
ンで処理が可能となる。

【００２５】また、請求項６の発明においては、立体値
と面の傾きを考慮して、立体化手段において立体化す
る。つまり立体値と面の傾きに応じてピクセルを移動し
配置したので、内部の多数のバンプを一枚のポリゴンで
表現可能となり、処理時間を短縮できる。

【００２６】請求項７の発明においては、立体化された
テクスチャにバンプマッピングによる陰影を付加するの
で、より自然な画像を得ることができる。

【００２７】請求項８の発明においては、フレームメモ
リにテクスチャを張り付けた画像データを格納し、その
画像データを立体化処理する。隠面消去等の処理が終了
したデータを立体化処理することができ、処理データ量
が少なくてすむ。

【００２８】請求項９の発明においては、立体化処理し
た画像データをフレームメモリに格納してから表示す
る。従って、立体化処理したのちの凸凹による本質的な
隠面処理が可能である。

【００２９】請求項１０の発明においては、フレームメ
モリを必要としないので、コストを安くすることができ
る。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。＜３次元画像生成装置の第１実施形態＞図１は本発明に
係る３次元画像生成装置の第１実施形態を示すブロック
図である。３次元画像生成装置は、３次元画像生成部１
と、フレームメモリ２と、テクスチャメモリ３と、レジ
スタ４と、立体値発生回路５と、立体化回路６と、表示
装置７とからなる。

【００３１】３次元画像生成部１は、画像データを基に
して、幾何変換あるいは投影変換等を行い、さらに、テ
クスチャメモリ３からテクスチャデータをポリゴンに付
して３次元画像のグラフィックデータを生成する。この
グラフィックデータをフレーム画としてのピクセルデー
タとしてフレームメモリ２に書き込む。立体値発生回路
５は、３次元画像生成部４から与えられる座標データ
と、テクスチャメモリ６に記憶されているバンプデータ
やレジスタに記憶されているパラメ−タによりテクスチ
ャを凸凹させるための立体値を演算する。この立体値に
基づいて、フレームメモリ２のデータを立体化回路６に
より立体化し、表示装置７に表示する。

【００３２】ところで、立体値はテクスチャを擬似的に
歪ませて視差を発生させる目的で算出される値であり、
基本的には視線ベクトルデータ、ポリゴン面の法線ベク
トルデータ、奥行きの値であるＺ値とテクスチャのバン
プデータから算出される。しかし、特殊な効果を狙いそ
れら以外のデータから算出することもできる。その算出
方法の例を次に説明する。

【００３３】（１）第１の立体値算出方法ワールド座標系において、幾何学的に考えると、面のバ
ンプとは、テクスチャのマッピングされている面からバ
ンプ値分だけドットが垂直方向に浮きだしている（ある
いは窪んでいる）と考えることができる。これを図示し
たのが図２である。

【００３４】図２に示すように、面上の注視点への視線
ベクトルをＰ、面の法線ベクトルをｎとし、バンプの大
きさをαとする。投影面にポリゴンを視線方向から投影
した場合に、テクスチャはポリゴン面に存在するので、
投影面にはポリゴン面に対応した位置に投影される。し
かし、ドットがバンプ値分だけ垂直方向に浮きだしてい
ると考えると、その投影位置はポリゴン面にドットが存
在するとした場合の位置からずれる。この視線方向から
見たドットのずれδ_wは、 δ_w＝αｓｉｎθ＝α｜Ｐ×ｎ｜となる。

【００３５】さらに、視点からの距離がドットのずれに
影響するので同次座標値ｗから、スクリーン座標系での
ドットのずれδが算出できる。すなわち、視線方向から
見たドットのずれδ_wを、同次座標値ｗによって、ワー
ルド座標系からスクリーン座標系に座標値を変換し、そ
の値δを立体値とする。その式は以下のようになる。 δ＝αｗ｜Ｐ×ｎ｜

【００３６】また、同次座標値ｗのかわりに、Ｚバッフ
ァーの内容である奥行き値Ｚの逆数を使って近似するこ
ともできる。 δ＝α｜Ｐ×ｎ｜／Ｚこの値を立体値とすると、面のバンプを忠実に再現した
画像を生成することができる。

【００３７】（２）第２の立体値算出方法立体値は、必ずしも上記のように幾何学的な演算でスク
リーン座標系でのドットのずれδを正確に求める必要性
はない。視線ベクトル、法線ベクトル、同次座標値ｗ、
バンプの大きさαから任意の演算、または操作で求めて
も構わない。例えば、以下のような値に立体値を設定す
ることも考えられる。 δ＝α δ＝ｗ δ＝αｗ²｜Ｐ×ｎ｜これらの式を利用することにより、立体テクスチャによ
る色々な特殊効果を期待することもできる。

【００３８】また、乱数を利用することも考えられる。
いま、−１から１の乱数を発生する回路の出力をｒａｎ
ｄとすると、 δ＝Ａ・ｒａｎｄ・ｗ（Ａ：任意定数）などが考えられる。画面全体に乱数によるブレが発生す
るため、ぼかしたような効果を得ることができる。

【００３９】（３）第３の立体値算出方法第１または第２の算出方法により算出された立体値は、
画像データによる演算であり、画像データが同一であれ
ばいつでも同じ画像を得られる。逆に考えれば、画像デ
ータを変更しなければ、得られる画像はいつも同じもの
になる。このため、画像中の立体テクスチャのバンプの
大きさだけを変化させたい時には、テクスチャのバンプ
の大きさαの値を変更しなくてはならない。つまり、別
のテクスチャを用意しておき、テクスチャを貼替える必
要がある。これでは、テクスチャメモリを余分に使用し
てしまう。

【００４０】そこで、次の算出方法を適用する。この方
法では、画像データ以外に外部パラメータｔを用意して
いる。これを以下の様に立体値の演算に用いるのであ
る。 δ＝αｔｗ｜Ｐ×ｎ｜ここで、ｔは０≦ｔ≦１とする。これにより、バンプの
大きさを変えるだけの変化であれば、外部パラメータｔ
を変化させるだけで済む。これにより、立体テクスチャ
がうねる様な映像を簡単に生成することができる。もち
ろん、外部パラメータによる演算パターンは上記の式以
外のものでもよい。例えば、 δ＝αｔ δ＝αｗ｜Ｐ×ｎ｜・ｓｉｎ（２π（ｔ／Ｔ））などが考えられる。ここで、Ｔはｔとは別の外部パラメ
ータである。この外部パラメータはレジスタ４に格納さ
れ、立体値発生回路５に与えられる。

【００４１】（４）第４の立体値算出方法第３の算出方法と同様に画像データを変更せずに、バン
プの大きさを変える方法として、インデックスを使う方
法も考えられる。例えば、αをインデックスとしてテー
ブルを参照し、実際のバンプの大きさを求める方法があ
る。 δ＝ｔａｂｌｅ（α）ｗ｜Ｐ×ｎ｜ここで、table（α）はバンプテーブルのα番目のテー
ブルの値である。

【００４２】これにより、外部からtable（α）の内容
を書き換えることにより、バンプの大きさを変えること
ができる。ただし、この方法は第３の算出方法と異な
り、あるαのバンプの大きさだけを変化させることがで
きることに特徴がある。第３の方法では、立体テクスチ
ャの全体がうねる様な効果を実現したが、この方法では
さらに、立体テクスチャの一部がうねる様な効果を実現
することが可能になる。もちろん、テーブルによる演算
パターンは上記の式以外のものでもよい。例えば、 δ＝α｜Ｐ×ｎ｜ｔａｂｌｅ（ｗ） δ＝ｔａｂｌｅ（α）などが考えられる。このテーブルはレジスタ４に格納さ
れる。

【００４３】次に、立体化回路６における立体化の方法
について説明する。（１）第１の立体化方法第１の立体化方法では、立体値をドットの摂動であると
解釈し、摂動の発生を行なう。摂動とはドットの微小な
左右への揺れのことであり、この揺れの大きさが立体値
に相当すると解釈している。スクリーン座標系におい
て、ドットが左右に揺れるとは、テクスチャがマッピン
グされている面が盛り上がったり、へこんだりすること
を意味する。例えば、図３（Ａ）に示すような旗が、
（Ｂ）に示すようにはためいた場合である。同図（Ａ）
に示すように、旗を形成するポリゴンで（Ｂ）の映像を
作り出すには、摂動により立体テクスチャが歪むと同時
に、ポリゴンの端辺も歪むようにしなければならない。
次に、この摂動処理について詳しく説明する。

【００４４】図４は、ラインバッファを利用した摂動処
理の説明図である。図４において、マス目はピクセルを
表し、上に書かれた数字はそのピクセルの立体値を表
す。また、マス目の内部の文字はピクセルデ−タを表し
ている。さらに、マス目の下の文字はピクセルの位置
（アドレス）を示している。また、図４は、（Ａ）に立
体化処理を施した結果が（Ｂ）になることを表してい
る。図４において、（Ａ）のｄ₁の位置の立体値が２な
ので、このドットはｂ₂の位置に摂動される。また、こ
れに付随してｃ₂〜ｄ₂の位置にはｅ₁のドットのピクセ
ルデータがコピーされる。つまり、摂動されたドットは
摂動方向とは逆方向のとなりのドットのデータをひきず
って摂動する形になる。

【００４５】これにより、ドットの摂動により周りの画
像が引っ張られた様な表示にすることができる。この方
法により、図３（Ａ）に示すような旗がはためいた場合
に、同図（Ｂ）のように摂動により立体テクスチャの端
が歪む効果を得ることができる。これは、背景の輝度が
立体テクスチャの貼られたポリゴンに引っ張られるため
に実現される効果である。そのため、立体値が１である
ピクセルは左に１ドットずらして表示し、また、立体値
が−１であるピクセルは右に１ドットずらす。同様に、
立体値が２であれば左に２ドットずらし、−２であれば
右に２ドットずらす。以上のようにドットを摂動させる
処理を行なう。

【００４６】図５は、この方法を実現する立体化回路を
示すブロック図である。この立体化回路６は、シーケン
サ１０、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１、ラインバッファ書
き込み回路１２、比較回路１３、輝度値選択回路１４、
フレームメモリ読み出し回路１５、ラインバッファ１
６、ラッチ回路１８〜２０、実立体値算出回路１７、か
ら構成される。

【００４７】ここで、ＰＡは読み込み処理時にフレーム
メモリ２の右端のピクセルから何ドット目のデータを指
し示すかを表すポインタであり、ＰＢは書き込み処理時
にラインバッファ１６の右端から何ドット目のピクセル
データを指し示すかを表すポインタである。ＰＡ，ＰＢ
の値は０から始まる。フレームメモリ２からの読み込み
はＰＡの指すアドレスから行なわれ、ラインバッファ１
６への書き込みはＰＢの指すアドレスに行なわれる。ま
た、立体値δはＰＡの指すピクセルの立体値を、Ｉはそ
の輝度値を表し、さらにＢＩはＰＡの指すピクセルの右
隣にあるピクセルの輝度を表す。また、ラインバッファ
１６への書き込みは、ＰＢの指すアドレスの元の実立体
値が書き込む実立体値よりその絶対値が小さい場合に行
なわれる。

【００４８】実立体値は実際に摂動した値を示す値で、
例えば図４（Ａ）のｅ₁の位置の輝度が，（Ｂ）のｃ₂〜
ｆ₂の位置に摂動した場合、ｃ₂の実立体値は２、ｄ₂の
実立体値は１、ｅ₂の実立体値は０、ｆ₂の実立体値は−
１となる。ラインバッファ１６への書き込み判定はこの
実立体値を使って行なわれる。

【００４９】シーケンサ１０は、後述する比較回路１３
が行うＰＡ−ＰＢと立体値δの比較結果により、ＰＡ，
ＰＢ値処理回路１１、ラインバッファ書き込み回路１
２、フレームメモリ読み出し回路１５を制御する信号を
発生する。

【００５０】ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１は、ＰＡ，ＰＢ
値の出力および演算を行なう回路であり、シーケンサ１
０の信号の指示により、以下の演算をそれぞれ行なう回
路である。（Ｃ１）ＰＡ＝ＰＡ＋１（Ｃ２）ＰＢ＝ＰＢ＋１（Ｃ３）ＰＢ＝ＰＡ−δ これらの演算は、それぞれＰＡ加算信号、ＰＢ加算信
号、ＰＢ減算信号がアクティブになった場合行なわれ
る。また、ＰＡ−ＰＢ値は絶えず演算され、当該回路か
ら出力されている。

【００５１】ラインバッファ書き込み回路１２は、Ｐ
Ａ，ＰＢ値処理回路１１の出力であるＰＢ値から書き込
むべきラインバッファ１６のアドレスを算出し、該当ア
ドレスに輝度選択回路１４からの輝度値と、実立体値演
算回路１７からの実立体値をラインバッファ１６に書き
込む回路である。書き込みはシーケンサ１０のラインバ
ッファ書き込み信号がアクティブの場合に行なわれる。
また、ラインバッファ１６の書き込みには条件があり、
（Ｗ１）ラインバッファ１６の該当アドレスの元の実立
体値と書き込む実立体値の絶対値を比較し、書き込む方
の値が大きい場合と、（Ｗ２）ラインバッファ１６の該
当アドレスの元の実立体値が初期値である場合に輝度値
Ｉ_Oと実立体値δ_Oの書き込みが行なわれる。

【００５３】比較回路１３はＰＡ，ＰＢ値処理回路１１
の出力であるＰＡ−ＰＢ値とラッチ回路１８のδ値を比
較し、比較結果（＞，＝，＜）をシーケンサ１０に通知
する。

【００５４】輝度選択回路１４はラインバッファ１６に
書き込む値を選択する回路で、シーケンサ１０からの選
択信号によって、Ｉを出力するか、ＢＩを出力するかを
決定する。ここでは、選択信号がアクティブであるとＩ
を、ネガティブであるとＢＩを出力する。

【００５５】実立体値算出回路１７は、ラインバッファ
１６に書き込まれるドットの実際の摂動大きさである実
立体値を算出する回路である。ＰＡ，ＰＢ値処理回路１
１から出力されたＰＡ−ＰＢ値とシーケンサ１０からの
選択信号を入力とし、選択信号がアクティブであるとＰ
Ａ−ＰＢを、ネガティブであるとＰＡ−ＰＢ＋１を実立
体値として出力する。

【００５６】フレームメモリ読みだし回路１５は、Ｐ
Ａ，ＰＢ値処理回路１１の出力であるＰＡ値と３次元画
像生成部１からのライン番号Ｙから読み出すべきフレー
ムメモリ２のアドレスを算出し、該当アドレスから輝度
値Ｉを読み出し、立体値発生回路５から立体値δを読み
出す回路である。同時に、旧輝度値をＢＩに保存する。
これらの値はラッチ回路１８〜２０に保存される。

【００５７】ラインバッファ１６は、実立体値δ_Oと輝
度値Ｉ_Oを保存するためのバッファである。このライン
バッファ１６はダブルバッファ構成になっており、表示
装置からの水平同期信号により、表と裏が切り変わる。
表のバッファの内容は表示装置から読み出され表示装置
に表示される。裏のバッファは立体化回路６の処理に使
用される。

【００５８】次に立体化回路６の動作を説明する。この
立体化回路６の摂動処理のフローチャートを図６に示
す。このフローチャートは、例として１ライン毎に処理
する場合を示したものである。このフローチャートによ
る処理は一つの例を示したものであり、図４のような摂
動を生成する方法は、ここに示した方法以外にも容易に
考えられることは、ハードウェアの性質からも明白であ
る。例えば、処理のパイプライン化や並列化などが考え
られる。また、前後のラインのデータとの相関をとり２
次元の摂動を実現する方法なども考えられる。

【００５９】まず、初期化段階ではＰＡ＝０，ＰＢ＝
０，ラッチδ＝０，ラッチＩ＝０となっており、ライン
バッファ１６の立体値は全て初期値でクリアされている
（ステップＮ１）。この初期化は初期化信号によって毎
ライン毎に行なわれる。

【００６０】図７は、フレームメモリ２とラインバッフ
ァ１６のデータの摂動処理例を示す説明図であり、これ
に基づいて摂動処理を説明する。初期化が行われた状態
で、ＰＡはａ₁の位置を、ＰＢはａ₂の位置を示してい
る。また、（Ａ）はフレームメモリ２の内容に相当し、
（Ｂ）はラインバッファ１６の内容に相当する。はじ
め、シーケンサ１０はフレームメモリ読みだし信号をア
クティブとし、フレームメモリ２から輝度値Ｉをラッチ
回路１９に、立体値発生回路５から立体値δをラッチ回
路１８に読み出す（ステップＮ２）。ａ₁の位置のピク
セルの輝度値はａであり、立体値は０であるので、この
時点でδ＝０，Ｉ＝ａとなる。ＰＢのアドレス位置がａ
₂であるので、ライン幅以内であるので（ステップＮ
３）、ステップＮ４に進み、比較回路１３によりＰＡ−
ＰＢとδが比較される。

【００６１】ここで、比較回路１３の比較結果により、
シーケンサ１０は以下の動作を行なう。（Ｔ１）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＝δ」のとき、選択信
号はＩを選択し、ラインバッファ１６への書き込み信号
をアクティブにする。書き込み終了後に、ＰＢ加算信号
をアクティブ、ＰＡ加算信号をアクティブにする。演算
終了後に、フレームメモリ読みだし信号をアクティブに
し、比較結果待ちとする。（Ｔ２）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＜δ」のとき、選択信
号はＩを選択、ＰＢ減算信号をアクティブにする。ＰＢ
減算終了後に、ラインバッファ１６への書き込み信号ア
クティブにする。書き込み終了後に、ＰＡ加算信号をア
クティブにし、ＰＢ加算信号をアクティブにする。演算
終了後に、フレームメモリ読みだし信号をアクティブに
し、比較結果待ちとする。（Ｔ３）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＞δ」かつδ≧０のと
き、選択信号はＩを選択し、ラインバッファ１６への書
き込み信号をアクティブにする。書き込み終了後に、Ｐ
Ｂ加算信号をアクティブにする。演算終了後に、比較結
果待ちとする。（Ｔ４）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＞δ」かつδ＜０のと
き、選択信号はＢＩを選択し、ラインバッファ１６への
書き込み信号をアクティブとする。書き込み終了後に、
ＰＢ加算信号をアクティブにする。演算終了後に、比較
結果待ちとする。ただし、ここでのアクティブは、以後
ずっとアクティブになるという意味ではなく、一時的に
アクティブになるという意味で使っている。

【００６２】いま、ＰＡ＝０，ＰＢ＝０なので、ＰＡ−
ＰＢ＝０。またδ＝０なので、比較結果は「ＰＡ−ＰＢ
＝δ」となり、ステップＮ５に進み、シーケンサ１０は
Ｔ１の動作を行う。すなわち、シーケンサ１０は選択信
号をアクティブとして、輝度選択回路１２はＩ_O＝ａ
を、実立体値算出回路１７はδ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝０を出
力する。ラインバッファ書き込み回路１２は、ＰＢの指
すアドレスａ₂のデータを読みだし、書き込み判定を行
なう。いま、ラインバッファ１６の実立体値が初期値な
ので、条件（Ｗ２）であり、ラインバッファ書き込み回
路１２は、ラインバッファ１６のＰＢの指すアドレスａ
₂に輝度値ａ、実立体値０を書き込む（ステップＮ
５）。そののち、シーケンサ１０はＰＢ加算信号とＰＡ
加算信号をアクティブにして、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１
１はＰＢ＝ＰＢ＋１とＰＡ＝ＰＡ＋１の演算を行なう
（ステップＮ６）。その後、シーケンサ１０はフレーム
メモリ読み出し信号をアクティブにして、フレームメモ
リ読み出し回路１５は、フレームメモリ２と立体値発生
回路５から新しい輝度値と立体値を読みだす（ステップ
Ｎ２）。この時点で、ＰＡはｂ₁の位置を、ＰＢはｂ₂の
位置を指し、ａ₁の位置のピクセルの立体化は終了した
ことになる（図７のＢ０）。

【００６３】この処理が繰り返され、ＰＡ＝３、ＰＢ＝
３となった場合を次に示す。このとき、ＰＡはｄ₁の位
置を、ＰＢはｄ₂の位置を指す。また、ラッチの値はＩ
＝ｃ，δ＝０，ＢＩ＝ｂとなっている。シーケンサ１０
がフレームメモリ読みだし信号により、輝度値Ｉと立体
値δを読みだし、同時に輝度値ラッチの値をＢＩとす
る。この時点では、Ｉ＝ｄ，δ＝２，ＢＩ＝ｃとなる。
（図７のＢ１）

【００６４】次に比較回路１３によりＰＡ−ＰＢとδが
比較される。いま、ＰＡ＝３，ＰＢ＝３なので、ＰＡ−
ＰＢ＝０。またδ＝２なので、比較結果は「ＰＡ−ＰＢ
＜δ」となり（ステップＮ４）、シーケンサ１０はＴ２
の動作を行う。すなわち、シーケンサ１０は、ＰＢ減算
信号をアクティブにして、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１に
おいて、ＰＢ＝ＰＡ−δ＝１の演算が行なわれる（ステ
ップＮ７）。次に、シーケンサ１０は、ラインバッファ
書き込み信号をアクティブにし、ラインバッファ書き込
み回路１２によりラインバッファ１６に書き込みが行な
われる。このとき、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝２となり、Ｉ_O＝
ｄとなる。また、ラインバッファ１６の実立体値は０な
ので、条件（Ｗ１）により、ラインバッファ１６のＰＢ
の指すアドレスｂ₂に輝度値ｄ、立体値２を書き込む。
そののち、ＰＢ加算信号とＰＡ加算信号をアクティブに
して、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１においてＰＢ＝ＰＢ＋
１とＰＡ＝ＰＡ＋１を行なう（ステップＮ６）。この時
点で、ＰＡはｅ₁の位置を、ＰＢはｃ₂の位置を示す。
（図７のＢ２）

【００６５】続けて説明をしてゆくと、フレームメモリ
読みだし信号により、新しい輝度値と立体値を読みだ
し、Ｉ＝ｅ，δ＝０，ＢＩ＝ｄとなる（ステップＮ
２）。そして比較回路１３によりＰＡ−ＰＢとδが比較
される（ステップＮ４）。いま、ＰＡ＝４，ＰＢ＝２な
ので、ＰＡ−ＰＢ＝２。またδ＝０なので、比較結果は
「ＰＡ−ＰＢ＞δ」となる。さらに、δ≧０なので（ス
テップＮ９）、シーケンサ１０はＴ３の動作を行なう。
まず、ラインバッファ書き込みが行なわれるが、このと
き、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝２となり、Ｉ_O＝ｅとなる。ま
た、ラインバッファ１６の実立体値は０なので、条件
（Ｗ１）により、ラインバッファ書き込み回路１２は、
ラインバッファ１６のＰＢの指すアドレスｃ₂に輝度値
ｅ、立体値２を書き込む。そののち、シーケンサ１０は
ＰＢ加算信号をアクティブにして、ＰＡ，ＰＢ値処理回
路１１で、ＰＢ＝ＰＢ＋１を行なう（ステップＮ１
１）。

【００６６】この時点で、ＰＡはｅ₁の位置を、ＰＢは
ｄ₂の位置を示す。ＰＢはライン幅以内であるので（ス
テップＮ３）、ステップＮ４に進み、比較回路１３の比
較結果による処理を行なう。いま、ＰＡ＝４，ＰＢ＝３
なので、ＰＡ−ＰＢ＝１。またδ＝０なので、比較結果
は「ＰＡ−ＰＢ＞δ」となる。

【００６７】さらに、δ≧０なので（ステップＮ９）、
シーケンサ１０はＴ３の動作を行なう。まず、ラインバ
ッファ書き込み回路１２によるラインバッファ１６への
書き込みが行なわれる。このとき、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝
１、Ｉ_O＝ｅとなる。また、ラインバッファ１６の実立
体値は０なので、条件（Ｗ１）により、ラインバッファ
１６のＰＢの指すアドレスｄ₂に輝度値ｅ、立体値１を
書き込む。そののち、ステップＮ１１に進み、シーケン
サ１０がＰＢ加算信号をアクティブにして、ＰＡ，ＰＢ
値処理回路１１によりＰＢ＝ＰＢ＋１を行なう（図７の
Ｂ３）。

【００６８】以下、同様に処理はＰＢが１ラインのドッ
ト数に達するまで続けられて行く。（図７のＢ５）この
ようにして、この実施例では摂動処理による立体化回路
６を実現している。

【００６９】（２）第２の立体化方法この立体化方法では立体値をドットの高さによる変動値
であると解釈し、高さの発生を行なう。つまり、立体値
は立体テクスチャの高さによる位置のずれ分であると解
釈し、立体値は、立体テクスチャの高さにより、その射
影が左右にどの程度のドット分だけ発生するかを示す値
と解釈される。このとき、立体値が正であれば左方向へ
のピクセルの影が発生し、また、負であれば右方向への
ピクセルの影が発生する。

【００７０】ただし、この方法では面の傾きが問題とな
る。視線方向から見た面の傾きにより、射影の発生する
ピクセル立体値が異なるためである。視線から見て右側
が奥に傾いている面で、右に変動する立体値を持つピク
セルは凸ドットであり、右方向の射影を落すが、左に変
動する立体値を持つピクセルは凹ドットであり、右のド
ットの輝度が見えるようになる。また、逆に視線から見
て左側が奥に傾いている面では、右に変動する立体値を
もつピクセルは凹ドットであり、左のドットの輝度が見
えるようになり、左に変動する立体値をもつピクセルは
凸ドットであり、左方向に射影を落すように立体化する
必要がある。

【００７１】そのため、この方法では各ピクセル毎に、
当該ピクセルの生成源となった面の傾きを知る必要があ
り、そのための回路を付加する必要がある。しかし、こ
の値はまた、立体値発生回路５により生成できる値であ
り、立体値の一種であるともいえる。そこで、この方法
では、明示的に面の傾きを演算する回路を付加すること
はせず、それは立体値発生回路５により行なわれるもの
とする。さらに、面の傾き値Ｓは立体値の一種であると
して、立体値と同様に立体値として立体値発生回路５か
ら得られるものとし、話しを進めることとする。ただ
し、説明上は立体値δと面の傾き値Ｓと区別することと
する。

【００７２】この高さ処理の例を図８に示す。図８は同
心円の立体テクスチャをポリゴンに貼ったもので、中心
に近い円は立体値がより大きくなっている場合の例を示
している。（Ａ）の表現では、立体感が乏しく、平面的
である。これを本実施形態で表現すると（Ｂ）のように
なり、高さ処理により立体的なテクスチャを実現するこ
とが可能となる。

【００７３】図９は、ラインバッファ１６を用いた高さ
処理の説明図である。図９において、マス目はピクセル
を表し、上に書かれた数字はそのピクセルの立体値を表
す。また、マス目の内部の値はピクセルの輝度を表して
いる。図９は、ライン（Ａ）に立体化処理を施した結果
が、面の傾きＳを全てのピクセルで右の場合は（Ｂ右）
に、面の傾きが全てのピクセルで左の場合は（Ｂ左）と
なることを表している。

【００７４】図９において、面の傾きが全て右の場合
は、（Ａ）のｄ₁の位置の立体値が２なので、このドッ
トはｂ₂〜ｄ₂の位置に射影される。また、ｉ₁，ｊ₁の様
に立体値が同じになる場合は、ｉ₁の射影にｊ₁の射影が
重なり、ｊ₁の射影が多く残るようになる。これは、ｉ₁
とｊ₁の立体値が正であり、ｉ₁の射影がｊ₁の射影に重
なるためである。これにより、ドットの高さによりドッ
トの射影が長く見えるような効果を生むことができるの
で、あたかもテクスチャが立体であるかのように表現す
ることができる。

【００７５】図１０に本発明に係る第２立体化方法を実
現する立体化回路を示すブロック図である。この立体化
回路６は、シーケンサ２５、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１
１、ラインバッファ書き込み回路２３、比較回路１３、
輝度値選択回路１４、フレームメモリ読み出し回路１
５、ラインバッファ１６、ラッチ回路１８〜２２、実立
体値算出回路２４、から構成される。この立体化回路
は、第１立体化方法を実現する立体化回路６とほぼ同じ
であり、同一部分には同一符号を付し、説明は省略す
る。

【００７６】シーケンサ２５はフローチャートの分岐動
作を実行するシーケンサであり、比較回路１３の比較結
果により、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１、ラインバッファ
書き込み回路２３、フレームメモリ読み出し回路２６を
制御する信号を発生する。シーケンサ２５は比較結果に
より以下の動作を行なう。（Ｔ１１）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＝δ」のとき、輝度
選択信号はＩを選択、ラインバッファ１６への書き込み
信号アクティブにする。書き込み終了後に、ＰＢ加算信
号をアクティブ、ＰＡ加算信号をアクティブにする。演
算終了後に、フレームメモリ読みだし信号をアクティブ
にし、比較結果待ちとする。（Ｔ１２）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＜δ」のとき、選択
信号はＩを選択、ＰＢ減算信号をアクティブにする。Ｐ
Ｂ減算終了後に、ラインバッファ１６への書き込み信号
アクティブにする。書き込み終了後に、ＰＡ加算信号を
アクティブ、ＰＢ加算信号をアクティブにする。演算終
了後に、フレームメモリ読みだし信号をアクティブに
し、比較結果待ちとする。（Ｔ１３）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＞δ」かつＳ＝０
（面の傾きは右奥）のとき、選択信号はＢＩを選択、ラ
インバッファ１６への書き込み信号アクティブとする。
書き込み終了後に、ＰＢ加算信号をアクティブにし、演
算終了後に、比較結果待ちとする。（Ｔ１４）比較結果が「ＰＡ−ＰＢ＞δ」かつＳ＝１
（面の傾きは左奥）のとき、選択信号はＩを選択、ライ
ンバッファ１６への書き込み信号アクティブにする。書
き込み終了後に、ＰＢ加算信号をアクティブにする。演
算終了後に、比較結果待ちとする。ただし、ここでのア
クティブは、以後ずっとアクティブになるという意味で
はなく、一時的にアクティブになるという意味で使って
いる。

【００７７】ラインバッファ書き込み回路２３は、Ｐ
Ａ，ＰＢ値処理回路１１の出力であるＰＢ値から書き込
むべきラインバッファ１６のアドレスを算出し、該当ア
ドレスに輝度選択回路１４からの輝度値と、実立体値演
算回路２４からの実立体値をラインバッファ１６に書き
込む回路である。ラインバッファ１６の書き込みには条
件があり、（Ｗ１１）ラインバッファ１６の該当アドレ
スの元の実立体値と書き込む実立体値を比較し、書き込
む方の値が大きい場合と、（Ｗ１２）ラインバッファ１
６の該当アドレスの元の実立体値が初期値である場合に
輝度値Ｉ_Oと実立体値δ_Oの書き込みが行なわれる。

【００７８】実立体値算出回路２４は、ラインバッファ
１６に書き込まれるドットの疑似的な高さである実立体
値を算出する回路である。ＰＡ−ＰＢ値と選択信号とＳ
値、ＢＳ値を入力とし、（Ｊ１）選択信号がアクティブ
である場合、Ｓ＝０ならＰＡ−ＰＢを、Ｓ＝１なら−
（ＰＡ−ＰＢ）を、（Ｊ２）選択信号がネガティブであ
る場合、ＳＢ＝０ならＰＡ−ＰＢ＋１を、ＢＳ＝１なら
−（ＰＡ−ＰＢ＋１）を、実立体値として出力する。

【００７９】フレームメモリ読みだし回路２６は、Ｐ
Ａ，ＰＢ値処理回路１１の出力であるＰＡ値と３次元画
像生成部１からのライン番号Ｙから読み出すべきフレー
ムメモリ２のアドレスを算出し、該当アドレスから立体
値δと輝度値Ｉと面の傾き値Ｓを読み出す回路である。
同時に、旧輝度値をＢＩに旧面の傾き値をＢＳに保存す
る。これらの値はラッチ回路１８〜２２に保存される。

【００８０】図１１は、本立体化回路６の高さ処理を示
すフローチャートである。高さ処理によりドットの位置
が変動することを、高さ変動とし以下に説明する。

【００８１】フローチャートは、１ライン毎に処理する
場合の例を示したものである。このフローチャートによ
る処理は一つの例を示したものであり、図９のような高
さ変動を生成する方法は、ここに示した方法以外にも容
易に考えられることは、ハードウェアの性質からも明白
である。例えば、処理のパイプライン化や並列化などが
考えられる。また、ライン毎の処理ではなく、前後のラ
インを含めて高さ処理することも可能である。

【００８２】また、ラインバッファ１６の書き込みは、
ＰＢの指すアドレスの元の実立体値が書き込む実立体値
より小さい場合に行なわれる。実立体値は疑似的な高さ
を示す値で、例えば図９の（Ｂ右）でｅの位置の輝度が
ｂ₂〜ｄ₂の位置に高さ変動した場合、ｂ₂の実立体値は
３、ｃ₂の実立体値は２、ｄ₂の実立体値は１となる。

【００８３】図１１は、高さ処理を示すフローチャート
である。まず、初期化段階ではＰＡ＝０，ＰＢ＝０，ラ
ッチδ＝０，ラッチＩ＝０，ラッチＳ＝０となってお
り、ラインバッファの立体値は全て初期値でクリアされ
ている（ステップＮ２１）。この初期化は初期化信号に
よって毎ライン毎に行なわれる。

【００８４】図１２は、フレームメモリ２とラインバッ
ファ１６のデータの高さ処理例を示す説明図であり、こ
れに基づいて高さ処理を説明する。この状態でＰＡはａ
₁の位置を、ＰＢはａ₁の位置を示している。また、
（Ａ）はフレームメモリ２の内容に相当し、（Ｂ右）ま
たは（Ｂ左）はラインバッファ１６の内容に相当する。
この説明では、（Ｂ右）が生成されて行く様子を説明す
る。そのため面の傾きは絶えずＳ＝０となる。

【００８５】始め、シーケンサ２５はフレーム読みだし
信号をアクティブとし、フレームメモリ２と立体値発生
装置５から立体値δ、輝度値Ｉ、面の傾き値Ｓをラッチ
回路１８，２１，２２に読み出す。始めの輝度値はａで
あり、立体値は０、面の傾きは０であるので、いまはＩ
＝ａ，δ＝０，Ｓ＝０となる（ステップＮ２２）。

【００８６】ＰＢのアドレス位置がａ₂であるので、ラ
イン幅以内であるので（ステップＮ２３）、ステップＮ
２４に進み、比較回路１３によりＰＡ−ＰＢとδが比較
される。いま、ＰＡ＝０，ＰＢ＝０なので、ＰＡ−ＰＢ
＝０。かつ、δ＝０なので、比較結果は「ＰＡ−ＰＢ＝
δ」となる。よって、シーケンサ２５は（Ｔ１１）の動
作を行なう。選択信号がアクティブなので、輝度選択回
路１４はＩ_O＝ａを、実立体値算出回路２４はδ_O＝ＰＡ
−ＰＢ＝０を出力する。ラインバッファ書き込み回路２
３は、ＰＢの指すアドレスａ₂のデータを読みだし、書
き込み判定を行なう。いま、ラインバッファ１６の実立
体値が初期値なので、条件（Ｗ１２）により、ラインバ
ッファ１６のＰＢの指すアドレスａ₂に輝度値ａ、実立
体値０を書き込む。そののち、シーケンサ２５はＰＢ加
算信号とＰＡ加算信号をアクティブにし、ＰＢ＝ＰＢ＋
１とＰＡ＝ＰＡ＋１を行なう。その後、シーケンサ２５
はフレームメモリ読み出し信号をアクティブにして、フ
レームメモリ読みだし信号により、新しい輝度値と立体
値を読みだす（ステップＮ２２）。この時点で、ＰＡは
ｂ₁の位置を指し、ＰＢはｂ₂の位置を指し、ａの位置の
ピクセルの立体化は終了したことになる（図１２のＢ
０）。

【００８７】この処理が繰り返され、ＰＡ＝３、ＰＢ＝
３となった場合を次に示す。このとき、ＰＡはｄ₁の位
置を、ＰＢはｄ₂の位置を指す。また、ラッチ回路１８
〜２２の値はＩ＝ｃ，δ＝０，ＢＩ＝ｂ，Ｓ＝０，ＢＳ
＝０となっている。シーケンサ２５がフレームメモリ読
みだし信号により、輝度値Ｉ、立体値δ、面の傾きＳを
読みだし、同時に輝度値ラッチの値をＢＩとする（ステ
ップＮ２２）。面の傾きラッチの値をＢＳとする。この
時点では、Ｉ＝ｄ，δ＝２，ＢＩ＝ｃ，Ｓ＝０，ＢＳ＝
０となる。（図１２のＢ１）

【００８８】次に比較回路１３によりＰＡ−ＰＢとδが
比較される。いま、ＰＡ＝３，ＰＢ＝３なので、ＰＡ−
ＰＢ＝０。またδ＝２なので、比較結果は「ＰＡ−ＰＢ
＜δ」となる。シーケンサ２５は（Ｔ１２）の動作を行
なう。まず、シーケンサ２５はＰＢ減算信号をアクティ
ブにし、ＰＢ＝ＰＡ−δ＝１の演算が行なわれる。次
に、シーケンサ２５は、ラインバッファ書き込み信号を
アクティブにし、ラインバッファ書き込み回路２３によ
りラインバッファ１６に書き込みが行なわれる。このと
き、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝２となり、Ｉ_O＝ｄとなる。ま
た、ラインバッファ１６の実立体値は０なので、条件
（Ｗ１）により、ラインバッファ１６のＰＢの指すアド
レスｂ₂に輝度値ｄ、立体値２を書き込む。そののち、
シーケンサ２５はＰＢ加算信号とＰＡ加算信号にアクテ
ィブにし、ＰＡ，ＰＢ値処理回路１１がＰＢ＝ＰＢ＋１
とＰＡ＝ＰＡ＋１の演算を行なう（ステップＮ２６）。

【００８９】この時点で、ＰＡはｅ₁の位置を、ＰＢは
ｃ₂の位置を示す（図１２のＢ２）。続けて説明をして
ゆくと、次に、シーケンサ２５はフレームメモリ読みだ
し信号をアクティブにし、新しい輝度値と立体値を読み
だし、Ｉ＝ｅ，δ＝０，ＢＩ＝ｄ，Ｓ＝０，ＢＳ＝０と
なる（ステップＮ２２）。

【００９０】そして比較回路１３によりＰＡ−ＰＢとδ
が比較される（ステップＮ２４）。いま、ＰＡ＝４，Ｐ
Ｂ＝２なので、ＰＡ−ＰＢ＝２。またδ＝０なので、比
較結果は「ＰＡ−ＰＢ＞δ」となる。さらに、δ＝０な
ので（ステップＮ２９）、シーケンサ２５は（Ｓ１３）
の動作を行なう。まず、ラインバッファ書き込みが行な
われるが、このとき、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝２となり、Ｉ_O
＝ＢＩ＝ｄとなる。また、ラインバッファ１６の実立体
値は０なので、条件（Ｗ１）により、ラインバッファ１
６のＰＢの指すアドレスｃ₂に輝度値ｄ、立体値２を書
き込む（ステップＮ３０）。そののち、シーケンサ２５
がＰＢ加算信号をアクティブにし、ＰＡ，ＰＢ値処理回
路１１がＰＢ＝ＰＢ＋１の演算を行なう（ステップＮ３
１）。この時点で、ＰＡはｅ₁の位置を、ＰＢはｄ₂の位
置を示す。

【００９１】つぎに、シーケンサ２５は、そのまま比較
結果による処理を行なう。いま、ＰＡ＝４，ＰＢ＝３な
ので、ＰＡ−ＰＢ＝１。またδ＝０なので、比較結果は
「ＰＡ−ＰＢ＞δ」となる。さらに、δ＝０なので（ス
テップＮ２９）、シーケンサ２５は（Ｔ１３）の動作を
行なう。まず、ラインバッファ書き込みが行なわれる。
このとき、δ_O＝ＰＡ−ＰＢ＝１、Ｉ_O＝ＢＳ＝ｄとな
る。また、ラインバッファ１６の実立体値は０なので、
条件（Ｗ１）により、ラインバッファ１６のＰＢの指す
アドレスｄ₂に輝度値ｄ、立体値１を書き込む。そのの
ち、ＰＢ加算信号により、ＰＢ＝ＰＢ＋１を行なう。
（図１２のＢ３）以下、同様に処理はＰＢが１ライン
のドット数に達するまで続けられて行く（図１２のＢ
５）。このようにして、この実施例では高さ処理による
立体化回路６を実現している。

【００９２】高さ処理では、さらに陰影を付加すること
により、より立体的な映像を得ることができる。陰影を
付加する例を以下に示す。面の傾きが右奥（Ｓ＝０）の
場合、高さ処理結果は図１２（Ｂ５）のようになる。陰
影は、この結果のラインバッファ１６のデータから簡単
に生成することができる。

【００９３】図１２（Ｂ５）の実立体値データを図の右
から順に参照して行き、実立体値が小さくなった場合
に、その位置に相当する輝度を変化させる（多くの場合
は暗くする）ことにより陰影は付加できる。面の傾きが
左奥（Ｓ＝１）の場合も同様に実立体値データを左から
参照して行き、実立体値が小さくなった場合に、その位
置に相当する輝度を変化させることにより実現できる。

【００９４】図１３に、この陰影付加部のブロック図を
示す。この陰影付加部３８は、ラッチ回路３１〜３３、
比較回路３４、輝度値処理回路３５、ラインバッファ読
み出し回路３６、ＰＣ値処理回路３７から構成される。
ラインバッファ１６からデータを読み出して、ラッチ回
路３１は立体値δを保持し、ラッチ回路３２は前回の立
体値Ｂδを保持し、ラッチ回路３３は輝度値Ｉを保持す
る。比較回路３４は、δとＢδを比較する。輝度値処理
回路３５は、輝度値Ｉから適当な値に変化させる。ＰＣ
値処理回路３７は、ＰＣ＋１の演算を行い、次のアドレ
スにポインタを設定する。ＰＣはラインバッファ１６端
から何ドット目のピクセルデータを指し示すかを表すポ
インタである。ラインバッファ読み出し回路３６は、ラ
インバッファにおけるＰＣ値のアドレスに格納されてい
るデータを読み出す。

【００９５】図１４は、高さ処理時の陰影を付加する処
理のフローチャートである。図中でＰＣはラインバッフ
ァの右端から何ドット目のピクセルデータを指し示すか
を表すポインタであり、０から始める値を持つ。まず、
ポインタＰＣを０に設定する（ステップＮ４１）。シー
ケンサ２５はラインバッファ読み出し回路３６にＰＣの
示す実立体値データをラインバッファ１６から読み出さ
せ、ラッチ回路３１に立体値δとして保存する（ステッ
プＮ４２）。同時に、このδをラッチ回路３２にＢδと
して保存する（ステップＮ４３）。さらに、ＰＣの示す
実立体値データをラインバッファ１６から取得し、ラッ
チ回路３１にδとして保存する（ステップＮ４４）。比
較回路３４により、δとＢδを比較する（ステップＮ４
５）。この場合は、δ＝ＢδなのでステップＮ４７に進
み、シーケンサ２５は、ＰＣ値処理回路３７にＰＣ＋１
の演算をさせて、ポインタＰＣを進める。ＰＣがライン
バッファ１６の大きさを越えたか否かをステップＮ４８
において判定し、そうであれば処理を終了する。そうで
なければ、ステップＮ４３に戻り同様の処理を行う。比
較回路３４で、δ＜Ｂδであれば（ステップＮ４５）、
シーケンサ２５はラインバッファ読み出し回路３６にラ
インバッファ１６から輝度データを読み出させ、ラッチ
回路３３に保持させる。輝度値処理回路３５に適度な輝
度に変化させ（ステップＮ４６）、ラインバッファ書き
込み回路２３を介して、ＰＣの位置にデータを書き込
む。その後は、上記したようにステップＮ４７，Ｎ４８
と処理を進める。δ＞Ｂδの場合は、δ＝Ｂδと同じ処
理を行う。

【００９６】＜３次元画像形成装置の第２実施形態＞図
１５は、３次元画像生成装置の第２実施形態を示すブロ
ック図である。この画像形成装置は、前述の画像形成装
置とほぼ同じ構成である。異なる点は、立体化回路６を
３次元画像生成部１とフレームメモリ２の間に配置した
点であり、フレームメモリ２への書き込時に立体化を行
なうものである。

【００９７】図１の画像形成装置との違いを述べてお
く。本画像形成装置は隠面消去されてしまう可能性のあ
るデータも立体化処理するため、全体の処理量が多くな
る欠点を持ち、レンダリング処理速度が低下する。しか
し、本画像形成装置の全てが劣る訳ではない。図１の画
像形成装置では、立体化処理したのちの凸凹による本質
的な隠面処理が不可能であるが、本画像形成装置では可
能であるという長所もある。

【００９８】＜３次元画像生成装置の第３実施形態＞図
１６は、３次元画像生成装置の第３実施形態を示すブロ
ック図である。本画像形成装置は、フレームメモリ２を
用いない３次元画像生成部１を用いた場合の構成を表し
たものである。前述の画像形成装置においては、フレー
ムメモリ２からの読み出しを、必ず左のピクセルから右
のピクセルに順に行なっている。そのため、フレームメ
モリ２が存在しなくとも、この順序で３次元画像生成部
１からピクセルデータを得られれば、処理可能である
し、そのうえ、この様なピクセルデータの出力順は非常
に一般的なものである。

【００９９】ところで、上記説明では、フレームメモリ
２をラインバッファであるとして想定しているが、これ
は、説明を簡単にするためのものであり、実際に立体化
回路の入力部にラインバッファを設ける必要性はない。
例えば、説明上のラインバッファは、図１の画像形成装
置では、３次元画像生成部１の出力するポリゴン毎のピ
クセルデータ列を表し、図１５の画像形成装置では、フ
レームメモリ２から順に読み出したピクセルデータ列を
表し、また図１６の画像形成装置では、３次元画像生成
部１の出力する１ライン毎のピクセルデータ列を表して
いる。

【０１００】

【発明の効果】請求項１〜１０の発明によれば、立体値
発生手段により、立体値を求め、立体化手段により、該
立体値に応じて、テクスチャデータのピクセルを移動表
示して疑似的に立体化するので、たとえ視点や表示物体
が移動しても、それに応じてテクスチャが立体化され、
自然な画像を得ることができる。テクスチャ自体を立体
化するので、ポリゴンを凹凸に合わせて設ける必要がな
く、ポリゴンが最小の数で表示させることができ、処理
時間を短くすることができる。

【０１０１】更に上記効果に加えて、請求項２の発明に
よれば、前記立体値を、視線ベクトル、面の法線ベクト
ル、バンプデータ、奥行き値を含む画像データから算出
するので、使用者が設定しなくとも自動で演算が可能と
なる。

【０１０２】請求項３及び４の発明によれば、前記立体
値を任意に変化可能としたので、凹凸の大きさを変える
ときに、いちいちテクスチャを張り替える必要がなく、
操作が簡易化されるとともに、テクスチャメモリを余分
に使う必要がなくなる。

【０１０３】請求項５の発明によれば、前記立体化手段
は、前記立体値に応じてピクセルを移動し、該ピクセル
の移動方向とは逆方向に隣接するピクセルを前記移動ピ
クセルに伴って移動するので、テクスチャをマッピング
したポリゴンの辺も歪ませることが可能で、例えば、は
ためく旗の端辺が波うつような効果を得ることができ
る。このように凹凸に応じてポリゴン自体の形状も変化
させることができるので、少ないポリゴンで処理が可能
となる。

【０１０４】請求項６の発明によれば、前記立体化手段
は、前記立体値に応じてピクセルを移動し配置したの
で、内部の多数のバンプを一枚のポリゴンで表現可能
で、処理時間を短縮できる。

【０１０５】請求項７の発明によれば、立体化されたテ
クスチャにバンプマッピングによる陰影を付加するの
で、より自然な画像を得ることができる。

【０１０６】請求項８の発明によれば、フレームメモリ
にテクスチャを張り付けた画像データを格納し、その画
像データを立体化処理するので、隠面消去等の処理が終
了したデータを立体化処理することができ、処理データ
量が少なくてすむ効果を有する。

【０１０７】請求項９の発明によれば、立体化処理した
画像データをフレームメモリに格納してから表示するの
で、立体化処理したのちの凸凹による本質的な隠面処理
が可能である。

【０１０８】請求項１０の発明によれば、フレームメモ
リを必要としないので、コストを安くすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るテクスチャ立体化装置を用いた３
次元画像生成装置の第１実施形態を示すブロック図であ
る。

【図２】立体値の幾何学的演算の説明図である。

【図３】摂動処理による効果を示す説明図である。

【図４】メモリを利用した摂動処理の概略を示す説明図
である。

【図５】摂動処理を実現する立体化回路のブロック図で
ある。

【図６】摂動処理を示すフローチャートである。

【図７】メモリを利用した摂動処理の具体例を示す説明
図である。

【図８】高さ処理による効果を示す説明図である。

【図９】メモリを利用した高さ処理の概略を示す説明図
である。

【図１０】高さ処理を実現する立体化回路のブロック図
である。

【図１１】高さ処理を示すフローチャートである。

【図１２】メモリを利用した高さ処理の具体例を示す説
明図である。

【図１３】陰影付加部のブロック図である。

【図１４】高さ処理時の陰影を付加する処理を示すフロ
ーチャートである。

【図１５】本発明に係るテクスチャ立体化装置を用いた
３次元画像生成装置の第２実施形態を示すブロック図で
ある。

【図１６】本発明に係るテクスチャ立体化装置を用いた
３次元画像生成装置の第３実施形態を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

１３次元画像生成部２フレームメモリ３テクスチャメモリ４レジスタ５立体値発生回路６立体化回路７表示装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平３−271877（ＪＰ，Ａ) 特開平４−106672（ＪＰ，Ａ) 特開平５−143711（ＪＰ，Ａ) 特開平６−343141（ＪＰ，Ａ) 特開平７−57118（ＪＰ，Ａ) 特開平７−254072（ＪＰ，Ａ) 特開平８−305894（ＪＰ，Ａ) 特開平９−114994（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−213079（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 300 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】テクスチャを立体化表示するために、テ
クスチャデータの各ピクセルを視線方向から投影面に投
影した場合、ポリゴン面に対応した位置とバンプを考慮
した投影位置とのずれを表す立体値を求める立体値発生
手段と、視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立体値に応
じてピクセルをポリゴン面に対応した位置からバンプを
考慮した投影位置へ移動表示させて疑似的に立体化する
立体化手段と、を備えることを特徴とする立体テクスチャマッピング処
理装置。
【請求項２】前記立体値発生手段は、前記立体値を、
視線ベクトル、面の法線ベクトル、バンプデータ、奥行
き値を含む画像データから算出することを特徴とする請
求項１記載の立体テクスチャマッピング処理装置。
【請求項３】前記立体値発生手段は、前記立体値にパ
ラメータを掛け合わせることよって任意に変化可能とし
たことを特徴とする請求項１又は２記載の立体テクスチ
ャマッピング処理装置。
【請求項４】前記立体値発生手段は、前記立体値をイ
ンデックステーブルによって任意に変化可能としたこと
を特徴とする請求項１又は２記載の立体テクスチャマッ
ピング処理装置。
【請求項５】前記立体化手段は、前記立体値に応じて
ピクセルを移動したときに、該ピクセルの移動方向とは
逆方向に隣接するピクセルを前記移動ピクセルに伴って
移動することを特徴とする請求項１記載の立体テクスチ
ャマッピング処理装置。
【請求項６】前記立体化手段は、前記立体値がポリゴ
ン面の高さを表す量ととらえ、前記立体値と視線方向か
ら見た面の傾きに応じてピクセルを移動し配置したこと
を特徴とする請求項１記載の立体テクスチャマッピング
処理装置。
【請求項７】ピクセルの輝度値を前記立体値に応じて
変化させることで、立体化されたテクスチャにバンプマ
ッピングによる陰影を付加することを特徴とする請求項
１、５又は６記載の立体テクスチャマッピング処理装
置。
【請求項８】テクスチャマッピングにより３次元グラ
フィックの画像データを生成する画像生成手段と、前記画像生成手段で生成された画像データを格納するフ
レームメモリと、テクスチャのデータが保存されているテクスチャメモリ
と、テクスチャを立体化表示するために、前記画像生成手段
からの座標データとテクスチャデータにより、各ピクセ
ルを視線方向から投影面に投影した場合、ポリゴン面に
対応した位置とバンプを考慮した投影位置とのずれを表
す立体値を求める立体値発生手段と、視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立件値に応
じて前記フレームメモリ上にあるピクセルをポリゴン面
に対応した位置からバンプを考慮した投影位置へ移動表
示させて疑似的に立体化する立体化手段と、前記立体化手段で生成された画像データを表示する表示
装置と、を備えたことを特徴とする３次元画像生成装置。
【請求項９】テクスチャマッピングにより３次元グラ
フィックの画像データを生成する画像生成手段と、テクスチャのデータが保存されているテクスチャメモリ
と、テクスチャを立体化表示するために、前記画像生成手段
からの座標データとテクスチャデータにより、各ピクセ
ルを視線方向から投影面に投影した場合、ポリゴン面に
対応した位置とバンプを考慮した投影位置とのずれを表
す立体値を求める立体値発生手段と、視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立体値に応
じて前記画像生成手段から出力されたピクセルをポリゴ
ン面に対応した位置からバンプを考慮した投影位置へ移
動表示させて疑似的に立体化する立体化手段と、前記立体化手段で生成された画像データを格納するフレ
ームメモリと、前記フレームメモリで生成された画像データを表示する
表示装置と、を備えたことを特徴とする３次元画像生成装置。
【請求項１０】テクスチャマッピングにより３次元グ
ラフィックの画像データを生成する画像生成手段と、テクスチャのデータが保存されているテクスチャメモリ
と、テクスチャを立体化表示するために、前記画像生成手段
からの座標データとテクスチャデータにより、各ピクセ
ルを視線方向から投影面に投影した場合、ポリゴン面に
対応した位置とバンプを考慮した投影位置とのずれを表
す立体値を求める立体値発生手段と、視線方向から見た場合の２次元画像を、前記立体値に応
じて前記画像生成手段から出力されたピクセルをポリゴ
ン面に対応した位置からバンプを考慮した投影位置へ移
動表示させて疑似的に立体化する立体化手段と、前記立体化手段で生成された画像データを表示する表示
装置と、を備えたことを特徴とする３次元画像生成装置。