JP3454914B2 - 画像生成方法および画像生成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば、３次元グラ
フィックシステムにおいて、描画により生成される多角
形（以下ポリゴンという）に、あらかじめ用意された画
像（テクスチャー画像）を、ポリゴンごとに計算された
明るさでマッピングするようにして画像を生成する画像
生成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、３次元グラフィックシステムで
は、多数のポリゴンの集合として物体を表示し、各ポリ
ゴンを、あらかじめ用意されたテクスチャー画像により
修飾できるようにしている。このポリゴンへの修飾は、
ポリゴンにテクスチャー画像をはり付けるテクスチャー
マッピングという処理により行なわれる。このテクスチ
ャーマッピングに際しては、表示された物体を立体的に
見えるようにするため、仮想の光源位置を設定して、そ
の光源の存在に対する各ポリゴンの陰影付けを行なう、
いわゆるシェーディング処理が行なわれる。シェーディ
ングは、仮想の光源に対して、最も明るく光る位置のポ
リゴンの明るさに対して、シェーディング係数Ｋ＝１
（つまり、もとのテクスチャー画像の明るさ）とし、こ
れより暗いポリゴンに対するシェーディング係数Ｋは、
Ｋ＜１で、その暗さかげんに応じたものとして実行され
る。

【０００３】従来、テクスチャーマッピングのために、
あらかじめ用意されるテクスチャー画像が、画像表示装
置の有する明るさを表現するためのダイナミックレンジ
の全領域を使用して表現されているため、テクスチャー
マッピングにおいては、暗くなる方向にしかポリゴンの
明るさを設定することしかできない。このため、テクス
チャー画像のもとの色より明るい状態になるようにテク
スチャーマッピングを行なうことはできなかった。

【０００４】したがって、従来は暴発シーンなどのよう
に、もとの通常の画像の明るさよりも明るく表現する場
合を考慮するため、あらかじめ通常よりも明るい状態の
テクスチャー画像を用意しておかなければならなかっ
た。そして、通常の見え方で見える画像（通常の明るさ
の画像）は、上述の明るいテクスチャー画像の明るさを
暗くなる方向に変更してマッピングすることにより生成
するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述したよ
うに、従来のテクスチャーマッピングでは、通常の明る
さよりも明るい画像を表現するために、通常状態よりも
明るいテクスチャー画像を、あらかじめ作成しておくよ
うにしているため、テクスチャー画像を通常の見え方で
作成することができず、テクスチャー画像が作成しにく
い。また、作成に時間がかかるなどという問題がおこ
る。

【０００６】また、テクスチャーマッピングにより作成
される通常の明るさの画像は、例えば、あらかじめ用意
されている明るいテクスチャー画像の明るさを暗い方向
に変更することにより生成されるため、通常の明るさの
画像であっても画像が暗く沈んだ感じになるなどして、
自然な通常の明るさの画像が再現しにくい。

【０００７】この発明は、以上のことにかんがみ、テク
スチャー画像として通常の明るさのものを用意できると
ともに、テクスチャーマッピングにより生成される画像
をテクスチャー画像のもとの色よりも明るい画像として
生成することができる画像生成方法および画像生成装置
を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明による画像生成方法は、描画によって得ら
れる多角形領域に、あらかじめ用意されているテクスチ
ャー画像を、前記多角形領域ごとに計算された明るさで
マッピングするシステムにおいて、前記システムが表現
可能な輝度レベルの最大値よりも低い輝度レベルを、前
記あらかじめ用意されているテクスチャー画像の輝度レ
ベルの最大値に割り当て、前記テクスチャー画像の前記
多角形領域へのマッピング時の輝度表現は、前記テクス
チャー画像の元の明るさ以上でも表現可能にしたことを
特徴とする。

【０００９】また、この発明による画像生成装置は、描
画によって得られる多角形領域に、あらかじめ用意され
ているテクスチャー画像を前記多角形領域ごとに計算さ
れた明るさに応じた輝度レベルでマッピングする画像生
成装置において、表現可能な輝度レベルの最大値よりも
低い輝度レベルＭが、前記テクスチャー画像が表現でき
る輝度レベルの最大値となるように上記マッピングを行
なう第１のマッピング手段と、前記輝度レベルＭよりも
高い輝度レベルでの表現を許して、前記テクスチャー画
像のマッピングを行なう第２のマッピング手段とを備え
ることを特徴とする。

【００１０】

【作用】上記の構成のこの発明においては、テクスチャ
ーマッピングのために用意されるテクスチャー画像の輝
度レベルの最大値が、テクスチャーマッピングを行うシ
ステムが表現できる輝度レベルの最大値よりも低い輝度
レベルに割り当てられているから、当該低い輝度レベル
以下の輝度のダイナミックレンジを用いて、用意されて
いるテクスチャー画像の元の色の明るさまでの明るさの
画像がテクスチャーマッピングにおいて表現できる。

【００１１】そして、システムが表現できる輝度レベル
の最大値と、前記低い輝度レベルとの間の輝度レベル
で、用意されているテクスチャー画像よりも明るい画像
が表現されるものである。

【００１２】こうして、用意されているテクスチャー画
像よりも明るい画像を表現できるので、用意するテクス
チャー画像は、自然な見え方をする通常の明るさの画像
を用意すればよい。また、用意されているテクスチャー
画像よりも明るい画像を容易に得ることができるから、
ゲーム機などで爆発パターンやいわゆる白つぶれ画像な
どをも、用意されている通常の見え方のテクスチャー画
像から簡単に生成することができる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例について図面を参
照しながら説明する。図４は、この発明の一実施例の画
像生成装置の構成例を示すもので、この例は３Ｄグラフ
ィック機能と、動画再生機能とを備えるゲーム機の実施
例である。

【００１４】図４において、４１はシステムバス（メイ
ンバス）である。このシステムバス４１には、ＣＰＵ４
２、メインメモリ４３、ソーティングコントローラ４５
が接続されている。

【００１５】システムバス４１には、また、画像伸長装
置部５１が、入力用のＦＩＦＯバッファメモリ（以下、
ＦＩＦＯバッファメモリをＦＩＦＯバッファと略称す
る）５４及び出力用のＦＩＦＯバッファ５５を介して接
続されている。また、ＣＤ−ＲＯＭデコーダ５２がＦＩ
ＦＯバッファ５６を介して、描画装置部６１がＦＩＦＯ
バッファ６２を介して、それぞれシステムバス４１に接
続されている。

【００１６】また、７１は操作入力手段としてのコント
ロールパッドで、インターフェース７２を介してシステ
ムバス４１に接続されている。さらに、システムバス４
１には、ゲーム機としての立ち上げを行うためのプログ
ラムが格納されているブートＲＯＭ７３が接続されてい
る。

【００１７】ＣＤ−ＲＯＭデコーダ５２は、ＣＤ−ＲＯ
Ｍドライバ５３に接続されており、ＣＤ−ＲＯＭドライ
バ５３に装着されたＣＤ−ＲＯＭディスクに記録されて
いるアプリケーションプログラム（例えばゲームのプロ
グラム）やデータをデコードする。ＣＤ−ＲＯＭディス
クには、例えば離散コサイン変換（ＤＣＴ）により画像
圧縮された動画や静止画の画像データや、ポリゴンを修
飾するためのテクスチャー画像の画像データが記録され
ている。ＣＤ−ＲＯＭディスクのアプリケーションプロ
グラムには、ポリゴン描画命令が含まれている。ＦＩＦ
Ｏバッファ５６は、ＣＤ−ＲＯＭディスクの記録データ
の１セクタ分の容量を有する。

【００１８】ＣＰＵ４２は、システム全体の管理を行な
う。また、このＣＰＵ４２は、物体を多数のポリゴンの
集まりとして描画する場合の処理の一部を行う。すなわ
ち、ＣＰＵ４２は、後述もするように、１画面分の描画
画像を生成するための描画命令例をメインメモリ４３上
に作成する。

【００１９】また、このＣＰＵ４２は、キャッシュメモ
リ４６を有し、ＣＰＵインストラクションの一部は、シ
ステムバス４１からフェッチすることなく実行できる。
さらに、ＣＰＵ４２には、描画命令を作成する際にポリ
ゴンについての座標変換演算を行なうための座標演算装
置部４４が、ＣＰＵ内部コプロセッサとして設けられて
いる。座標演算装置部４４は、３次元座標変換及び３次
元から表示画面上の２次元への変換の演算を行なう。

【００２０】このように、ＣＰＵ４２は、内部に命令キ
ャッシュ４６と座標演算装置部４４を有しているため、
その処理をシステムバス４１を使用しなくても、ある程
度行うことができるため、システムバス４１を開放しや
すい。

【００２１】画像伸長装置部５１は、ＣＤ−ＲＯＭディ
スクから再生された圧縮画像データの伸長処理を行なう
もので、ハフマン符号のデコーダと、逆量子化回路と、
逆離散コサイン変換回路のハードウエアを備える。ハフ
マン符号のデコーダの部分は、ＣＰＵ４２がソフトウエ
アとしてその処理を行うようにしてもよい。

【００２２】この例の場合、画像伸長装置部５１は、１
枚（１フレーム）の画像を、例えば１６×１６ピクセル
（画素）程度の小領域（これを以下マクロブロックと称
する）に分割して、このマクロブロック単位で画像伸長
デコードを行う。そして、このマクロブロック単位でメ
インメモリ４３との間でデータ転送が行われる。したが
って、ＦＩＦＯバッファ５４及び５５は、マクロブロッ
ク分の容量を備えるものとされている。

【００２３】描画装置部６１には、ローカルバス１１を
介してフレームメモリ６３が接続されている。描画装置
部６１は、ＦＩＦＯバッファ６２を介してメインメモリ
４３から転送されてくる描画命令を実行して、その結果
をフレームメモリ６３に書き込む。ＦＩＦＯバッファ６
２は、１描画命令分のメモリ容量を有する。

【００２４】フレームメモリ６３は、描画画像を記憶す
る画像メモリ領域と、テクスチャー画像を記憶するテク
スチャー領域と、カラールックアップテーブル（色変換
テーブルＣＬＵＴ）が格納されるテーブルメモリ領域と
を備える。

【００２５】図５は、フレームメモリ６３のメモリ空間
を示すものである。フレームメモリ６３は、カラムとロ
ウの２次元アドレスでアドレシングされる。この２次元
アドレス空間のうち、領域ＡＴがテクスチャー領域とさ
れる。このテクスチャー領域ＡＴには、複数種類のテク
スチャーパターンを配置することができる。ＡＣは色変
換テーブルＣＬＵＴのテーブルメモリ領域である。

【００２６】後述するように、色変換テーブルＣＬＵＴ
のデータは、ＣＤ−ＲＯＭディスクからＣＤ−ＲＯＭデ
コーダ５２を通じて、ソーティングコントローラ４５に
より、フレームメモリ６３に転送される。ＣＤ−ＲＯＭ
ディスクのテクスチャー画像のデータは、画像伸長装置
部５１によりデータ伸長され、メインメモリ４３を介し
てフレームメモリ６３に転送される。

【００２７】また、図５において、ＡＤは画像メモリ領
域であり、描画するエリアと、表示するエリアの２面分
のフレームバッファ領域を備えている。この例では、現
在表示用として用いているフレームバッファ領域を表示
バッファ、描画を行っているフレームバッファ領域を描
画バッファと呼ぶこととする。この場合、一方を描画バ
ッファとして描画を行っている間は、他方は表示バッフ
ァとして用い、描画が終了したら、両バッファを互いに
切り換える。この描画バッファと表示バッファの切り換
えは、描画終了時に、垂直同期に合わせて行う。

【００２８】フレームメモリ６３の表示バッファから読
み出された画像データは、Ｄ／Ａコンバータ６４を介し
て画像モニター装置６５に出力され、画面に表示され
る。

【００２９】ソーティングコントローラ４５は、いわゆ
るＤＭＡコントローラと同様の機能を備え、メインメモ
リ４３と画像伸長装置部５１との間での画像データの転
送を行ったり、メインメモリ４３から描画装置部６１に
描画命令列を転送したりするもので、転送装置部を構成
している。このソーティングコントローラ４５は、ＣＰ
Ｕ４２やコントロールパッド７１などの他の装置がシス
テムバス４１を開放している間隙をぬって、ＣＰＵ４２
の介在なしに前記の転送処理を行う。この場合、ＣＰＵ
４２がシステムバス４１の開放をソーティングコントロ
ーラ４５に知らせるようにすることもできるし、ソーテ
ィングコントローラ４５が強制的にＣＰＵ４２にバスの
開放を要求するようにすることもできる。

【００３０】メインメモリ４３は、動画や静止画の画像
データに対しては、圧縮された画像データのメモリ領域
と、伸長デコード処理された伸長画像データのメモリ領
域とを備えている。また、メインメモリ４３は、描画命
令列などのグラフィックスデータのメモリ領域（これを
以下パケットバッファという）を備える。

【００３１】このパケットバッファは、ＣＰＵ４２によ
る描画命令列の設定と、描画命令列の描画装置部への転
送とに使用され、ＣＰＵ４２と、描画装置部６１とが共
有することになる。ＣＰＵ４２と、描画装置部６１とで
処理を並列に動作するようにするため、この例では、描
画命令列の設定用のパケットバッファ（以下、これを設
定パケットバッファという）と、転送用のパケットバッ
ファ（以下、これを実行パケットバッファという）との
２つのパケットバッファが用意されており、一方を設定
パケットバッファとしているときには、他方は実行パケ
ットバッファとして使用し、実行パケットバッファで実
行が終了したら、２つのパケットバッファの機能を交換
するようにしている。この装置の処理について以下に説
明する。

【００３２】［ＣＤ−ＲＯＭディスクからのデータの取
り込み］図４の例の装置（ゲーム機）に電源が投入さ
れ、ＣＤ−ＲＯＭディスクが装填されると、ブートＲＯ
Ｍ７３のゲームを実行するためのいわゆる初期化処理を
するためのプログラムがＣＰＵ４２により実行される。
そして、ＣＤ−ＲＯＭディスクの記録データが取り込ま
れる。このとき、ＣＤ−ＲＯＭディスクの各セクタのユ
ーザーデータ中の識別用情報ＩＤに基づいて各ユーザー
データのデコード処理がなされ、データのチェックが行
われる。このチェック結果により、ＣＰＵ４２は、各Ｉ
Ｄで示される内容の再生データに応じた処理を実行す
る。

【００３３】すなわち、ＣＤ−ＲＯＭディスクから、圧
縮画像データ、描画命令及びＣＰＵ４２が実行するプロ
グラムが、ＣＤ−ＲＯＭドライバ５３、ＣＤ−ＲＯＭデ
コーダ５２を介して読み出され、ソーティングコントロ
ーラ４５によってメインメモリ４３にロードされる。そ
して、ロードされたデータのうち、色変換テーブルの情
報は、フレームメモリ６３の領域ＣＬＵＴに転送され
る。

【００３４】［圧縮画像データの伸長及び転送］メイン
メモリ４３の入力データのうち、圧縮画像データは、Ｃ
ＰＵ４２がハフマン符号のデコード処理を行った後、再
びＣＰＵ４２によりメインメモリ４３に書き込まれる。
そして、ソーティングコントローラ４５は、このハフマ
ン符号のデコード処理後の画像データをメインメモリ４
３からＦＩＦＯバッファ５４を介して画像伸長装置部５
１に転送する。画像伸長装置部５１は、逆量子化の処理
と、逆ＤＣＴの処理を行って画像データの伸長デコード
処理を行う。

【００３５】伸長された画像データは、ソーティングコ
ントローラ４５が、ＦＩＦＯバッファ５５を介してメイ
ンメモリ４３に転送する。この場合、画像伸長装置部５
１は、前述したように、マクロブロック単位で画像デー
タの伸長処理を行う。このため、メインメモリ４３から
は前記マクロブロック単位の圧縮データが入力用ＦＩＦ
Ｏバッファ５４に、ソーティングコントローラ４５によ
り転送される。そして、画像伸長装置部５１は、１マク
ロブロックの伸長デコード処理が終了すると、その結果
の伸長画像データを出力用ＦＩＦＯバッファ５５に入れ
ると共に、入力用ＦＩＦＯバッファ５４から次のマクロ
ブロックの圧縮データを取り出して、伸長デコード処理
を行う。

【００３６】ソーティングコントローラ４５は、システ
ムバス４１が開放されていて、かつ、画像伸長装置部５
１の出力用ＦＩＦＯバッファ５５が空でなければ、１マ
クロブロックの伸長画像データをメインメモリ４３に転
送し、次の１マクロブロックの圧縮画像データをメイン
メモリ４３から画像伸長装置部５１の入力用ＦＩＦＯバ
ッファ５４に転送する。

【００３７】ＣＰＵ４２は、伸長された画像データのマ
クロブロックが一定量、メインメモリ４３に蓄積された
時点で、当該伸長データを描画装置部６１を介してフレ
ームメモリ６３に転送する。この際に、伸長画像データ
がフレームメモリ６３の画像メモリ領域ＡＤに転送され
れば、そのまま背景動画像として画像モニター装置６５
で表示されることになる。また、フレームメモリ６３の
テクスチャー領域ＡＴに転送される場合もある。このテ
クスチャー領域ＡＴの画像データは、テクスチャー画像
として、ポリゴンの修飾に使用される。

【００３８】［描画命令列についての処理と転送］物体
の面を構成するポリゴンは、３次元的な奥行きの情報で
あるＺデータに従って奥行き方向の深い位置にあるポリ
ゴンから順に描画することにより、２次元画像表示面に
立体的に画像を表示することができる。ＣＰＵ４２は、
このように奥行き方向の深い位置にあるポリゴンから順
に、描画装置部６１で描画が行われるようにするための
描画命令列をメインメモリ４３上に作成する。

【００３９】ところで、コンピュータグラフィックスで
は、Ｚデータを各ピクセル毎にメモリに記憶しておいて
ポリゴンの表示優先順位を決定するようにする、いわゆ
るＺバッファ法を用いている。しかし、このＺバッファ
法では、Ｚデータを記憶するために大容量メモリを使用
しなければならない。そこで、この例では、次のように
してポリゴンの表示優先順位を決定する処理をＣＰＵ４
２が行うようにする。

【００４０】このため、この例では、ポリゴン描画命令
ＩＰは、図６Ａに示すような構造となっている。すなわ
ち、ポリゴン描画命令ＩＰは、ポリゴン描画データＰＤ
の前に、ヘッダを備えており、このヘッダ部分は、タグ
ＴＧとコマンド識別コードＣＯＤＥとを備えている。

【００４１】タグＴＧには、次の描画命令が格納されて
いるメインメモリ４３上のアドレスが書き込まれる。コ
マンド識別コードＣＯＤＥには、その描画命令がどのよ
うな内容のものであるかを示す識別データＩＤＰと、そ
の描画命令にとって必要な他の情報を含む。ポリゴン描
画データＰＤは、ポリゴンの頂点座標などのデータから
なる。描画命令ＩＰが、例えば四角形ポリゴンの描画命
令であって、そのポリゴンの中を１色でマッピングする
場合には、識別データＩＤＰは、それを示すものとなっ
ており、必要な他の情報としては、マッピングする色デ
ータが記述される。

【００４２】図６Ｂは、四角形ポリゴンの描画命令の場
合で、４点の座標（Ｘ０，Ｙ０），（Ｘ１，Ｙ１），
（Ｘ２，Ｙ２），（Ｘ３，Ｙ３）と、そのポリゴンの中
を１色でマッピングするための３原色の色データ（Ｒ，
Ｇ，Ｂ）を含んでいる。

【００４３】ＣＰＵ４２は、コントロールパッド７１か
らのユーザーの操作入力に基づいて、物体や視点の動き
を計算し、メインメモリ４３上にポリゴン描画命令列を
作成する。ついで、Ｚデータによって、ポリゴン描画命
令列のタグを、表示順序の通りに書き換える。このと
き、メインメモリ４３上の各描画命令のアドレスは、変
更せずに、タグのみを書き換える。

【００４４】この描画命令列が完成すると、ソーティン
グコントローラ４５は、各描画命令のタグＴＧを順番に
たどって、１描画命令毎に、メインメモリ４３から描画
装置部６１に転送する。このため、ＦＩＦＯバッファ６
２は、１描画命令分の容量を備えていればよい。

【００４５】描画装置部６１では、送られてきたデータ
が、既にソートされた状態にあるので、図７に示すよう
にして、ポリゴン描画命令ＩＰ１，ＩＰ２，ＩＰ３，
…，ＩＰｎを、そのタグＴＧ１，ＴＧ２，ＴＧ３，…，
ＴＧｎに従って順次実行してフレームメモリ６３の描画
領域ＡＤに結果を格納する。

【００４６】このポリゴン描画の際、データは、描画装
置部６１の勾配計算ユニットに送られ、勾配計算が行な
われる。勾配計算は、ポリゴン描画で多角形の内側をマ
ッピングデータで埋めていく際、マッピングデータの平
面の傾きを求める計算である。テクスチャーの場合はテ
クスチャー画像データでポリゴンが埋められ、また、グ
ーローシェーディングの場合は輝度値でポリゴンが埋め
られる。

【００４７】物体の表面を構成するポリゴンにテクスチ
ャーを貼り付ける場合には、テクスチャー領域ＡＴのテ
クスチャーデータが２次元写像変換される。例えば、図
８Ａに示すようなテクスチャーパターンＴ１，Ｔ２，Ｔ
３は、図８Ｂに示すような物体の各面のポリゴンに適合
するように、２次元スクリーン上の座標に変換される。
このように写像変換されたテクスチャーパターンＴ１，
Ｔ２，Ｔ３が図８Ｃに示すように、物体ＯＢ１の表面に
貼り付けられる。そして、これが、画像メモリ領域ＡＤ
に配置され、画像表示モニター６５の表示画面上に表示
される。

【００４８】静止画テクスチャーの場合には、メインメ
モリ４３上のテクスチャーパターンが、描画装置部６１
を介して、フレームメモリ６３上のテクスチャー領域Ａ
Ｔに転送される。描画装置部６１は、これをポリゴンに
貼り付ける。これにより、物体に静止画のテクスチャー
が実現される。この静止画のテクスチャーパターンのデ
ータは、ＣＤ−ＲＯＭディスクに記録しておくことがで
きる。

【００４９】更に、動画のテクスチャーが可能である。
つまり、動画テクスチャーの場合には、前述したよう
に、ＣＤ−ＲＯＭディスクからの圧縮された動画データ
は、一旦、メインメモリ４３に読み込まれる。そして、
この圧縮画像データは、画像伸長装置部５１に送られ
る。画像伸長装置部５１で、画像データが伸長される。
このとき、前述したように、伸長処理の一部は、ＣＰＵ
４２が負担する。

【００５０】そして、伸長された動画データはフレーム
メモリ６３上のテクスチャー領域ＡＴに送られる。テク
スチャー領域ＡＴは、フレームメモリ６３内に設けられ
ているので、テクスチャーパターン自身も、フレーム毎
に書き換えることが可能である。このように、テクスチ
ャー領域ＡＴに動画を送ると、テクスチャーが１フレー
ム毎に動的に書き換えられて変化する。このテクスチャ
ー領域の動画により、ポリゴンへのテクスチャーマッピ
ングを行えば、動画のテクスチャーが実現される。

【００５１】前述したように、画像伸長装置部５１で伸
長した画像データを、フレームメモリ６３上の画像メモ
リ領域ＡＤに送れば、背景画の動画を画像モニター装置
６５のスクリーン上に表示することができるし、ＣＰＵ
４２により作成した描画画像のみで画像メモリ領域ＡＤ
を埋めて、画像表示モニター６５のスクリーンに描画す
ることもできる。また、画像メモリ領域ＡＤ上で、ＣＤ
−ＲＯＭディスクからの画像データを伸長して得た静止
画の上に、ＣＰＵ４２によるポリゴン描画により物体を
描画することも可能である。

【００５２】［テクスチャーマッピング処理の説明］次
に、図１〜図３を用いて、フレームメモリ６３と、描画
装置部６１におけるテクスチャーマッピング処理につい
て説明する。

【００５３】この例においては、前述したように、テク
スチャーマッピングに使用されるテクスチャー画像は、
ＣＤ−ＲＯＭディスクから取り出され、伸長デコードさ
れた後、フレームメモリ６３のテクスチャー領域ＡＴに
書き込まれる。ここで、テクスチャー画像として用意さ
れている画像は、通常の明るさを有し、通常の見え方を
する画像である。

【００５４】この例においては、このテクスチャー領域
のテクスチャー画像を、そのもとの明るさをシェーディ
ング係数Ｋ＝１（仮想光源に対して最も明るい場所）と
してテクスチャーマッピングする状態を通常モードと
し、テクスチャー画像のもとの明るさよりも明るい状態
としてテクスチャーマッピング状態を特殊モードとして
いる。

【００５５】そして、この例においては、図２に示すよ
うに、通常モード時のダイナミックレンジは、システム
全体が有する輝度表現のダイナミックレンジの１／２と
され、特殊モード時は、システム全体の輝度表現のダイ
ナミックレンジと同じとする。これにより、特殊モード
時は、テクスチャー領域ＡＴに用意されているテクスチ
ャー画像よりも明るい画像表現ができるようにする。

【００５６】すなわち、通常モードのときは、システム
が有する輝度表現のダイナミックレンジの暗い側の１／
２の範囲において、ＣＰＵ４２は、この通常モードでの
シェーディング係数Ｋ１を０≦Ｋ１≦１の範囲で、各ポ
リゴンについて求め、テクスチャーマッピングを行な
う。

【００５７】一方、特殊モードにおいては、このモード
でのマッピング時のシェーディング係数Ｋ２を、Ｋ２＞
１として、テクスチャーマッピング後の画像を、もとの
テクスチャー画像の明るさよりも明るいものとする。例
えば、暴発パターンにおいては、Ｋ２＝２とする。

【００５８】このようにした場合、テクスチャー画像と
してあらかじめ用意するのは、前述したように、通常の
明るさのものでよい。

【００５９】ただし、この場合、もとのテクスチャー画
像が表現可能な明るさの最大値は、システムが有する表
現可能な明るさの最大値よりも低く、この実施例では１
／２となる。

【００６０】図１は、描画装置部６１におけるテクスチ
ャーマッピングの処理のための部分のブロック図であ
る。

【００６１】この例では、テクスチャー画像の各画素デ
ータは、３原色情報（赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ））
からなり、それぞれが５ビットで表現されている。

【００６２】図１の描画装置部６１において、マッピン
グデータ抽出部２１と、ビット変換部２２と、係数乗算
部２３、２４と、切換回路２５と、切換制御部２６と
は、テクスチャーマッピングに関する処理を行なう部分
を構成する。

【００６３】マッピングデータ抽出部２１は、テクスチ
ャー領域ＡＴに記憶されているテクスチャー画像のうち
から、マッピング処理に使用するテクスチャー画像を抽
出し、ビット変換部２２に供給する。ビット変換部２２
は、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、マッピングデ
ータ抽出部２１により抽出されたテクスチャー画像デー
タの、それぞれ５ビットで表現された３原色データＲ
（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の最下位ビットを削除し
て、上位４ビットで表現する３原色データＲ１、Ｇ１、
Ｂ１に変換する。この４ビット表現の３原色データＲ
１、Ｇ１、Ｂ１により、画像生成装置の有する輝度のダ
イナミックレンジの１／２のレンジで、テクスチャー画
像のもとの色を表現する。

【００６４】ビット変換部２２の出力は、それぞれ係数
乗算部２３、２４に供給される。係数乗算部２３は、通
常モードのテクスチャーマッピングを行う場合のシェー
ディング係数Ｋ１の乗算部であり、また、係数乗算部２
４は、特殊モードのテクスチャーマッピングを行う場合
のシェーディング係数Ｋ２の乗算部である。前述したよ
うに、シェーディング係数Ｋ１は、０≦Ｋ１≦１であ
る。また、シェーディング係数Ｋ２は、Ｋ２＞１であっ
て、この例では、爆発パターンのときには、Ｋ２＝２に
固定される。

【００６５】これら係数Ｋ１、Ｋ２は、前述したよう
に、ＣＰＵ４２において、仮想の光源を設定して、例え
ば各ポリゴン毎に対して計算され、これが描画装置部６
１に渡され、それぞれの係数乗算部２３、２４に供給さ
れる。

【００６６】係数乗算部２３の出力データは、図３
（Ｃ）に示すように、４ビット表現の３原色データのそ
れぞれの上位ビット側に１ビット“０”が付与されて、
３原色データのそれぞれが５ビットとして出力される。
また、係数乗算部２４の出力データは、Ｋ２倍されて、
桁上げがあるときには、その桁上げ分として、４ビット
表現の３原色データのそれぞれの上位ビット側に１ビッ
ト“１”が付加され、桁上げがないときには、上位ビッ
ト側に１ビット“０”が付加されて、３原色データのそ
れぞれが５ビットとして出力される。爆発パターンの場
合には、Ｋ２＝２であるので、４ビット表現の３原色デ
ータのそれぞれの上位ビット側に１ビット“１”が付加
されることで、２倍乗算がなされたことになる。

【００６７】これら係数乗算部２３、２４の出力は、通
常モードと特殊モードとの切り換え回路２５に供給され
る。この切り換え回路２５は、切換制御部２６からの切
り換え信号により切り換えられる。切換制御部２６は、
ＣＰＵ４２からのモード切り換え信号に基づいて切り換
え回路２５の切り換え制御信号を形成する。

【００６８】通常モード時には、切り換え回路２５は、
入力端ａ側に切り換えられ、係数乗算部２３からの画像
データがフレームメモリ６３の画像メモリ領域ＡＤに転
送され、テクスチャーマッピングが行われる。このと
き、係数乗算部２３で画像データに乗算される係数Ｋ１
は、０≦Ｋ１≦１であるから、テクスチャー画像の元の
明るさまでが用いられてマッピングが行われる。これに
より、自然な明るさで、自然な見え方をするテクスチャ
ーマッピングを行うことができる。

【００６９】また、特殊モード時には、切り換え回路２
５は、入力端ｂ側に切り換えられ、係数乗算部２４から
の画像データがフレームメモリ６３の画像メモリ領域Ａ
Ｄに転送されて、テクスチャーマッピングが行われる。
このとき、例えば爆発パターン部分であれば、Ｋ２＝２
とされ、元のテクスチャー画像の２倍の明るさの画像が
マッピングされる。

【００７０】以上のようにして、上述した実施例の場合
には、通常モードのテクスチャーマッピングのときの輝
度表現のダイナミックレンジを、システムが有する輝度
表現のダイナミックレンジの１／２とすることにより、
用意されているテクスチャー画像の元の色の明るさの２
倍までをも、テクスチャーマッピングにより表現するこ
とができる。

【００７１】なお、以上の例では、通常モードのテクス
チャーマッピングときの輝度表現のダイナミックレンジ
を、システムが有する輝度表現のダイナミックレンジの
１／２としたが、通常モードのテクスチャーマッピング
ときの輝度表現のダイナミックレンジをどの程度にする
かは、通常モードのテクスチャーマッピングが要求する
明るさ方向の解像度（明るさの階調）と、用意されてい
るテクスチャー画像よりどの程度明るい画像が必要であ
るのかとにより決められるものであり、上述の実施例に
限られるものではない。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、テクスチャーマッピングにより形成される画像を、
用意されているテクスチャー画像の元の色の明るさより
も明るく表現することができる。これにより、テクスチ
ャーマッピングにより形成される画像を光らせたり、い
わゆる白つぶれ効果を得ることができる。

【００７３】また、あらかじめ用意するテクスチャー画
像を、従来のように、想定される最も明るい画像で作成
する必要がないために、通常の見え方でテクスチャー画
像が作成できる。これにより、アプリケ−ションプログ
ラム作成時の負荷を軽減することができると共に、通常
のテクスチャーマッピング後の画像は、暗く沈んでしま
うなどの違和感のある画像とならず、自然な画像として
表現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明による画像生成装置の一実施例の要部
のブロック図である。

【図２】この発明による画像生成方法の一実施例を説明
するための図である。

【図３】図１の一実施例の動作の説明のための図であ
る。

【図４】この発明による画像生成装置の一実施例の全体
のブロック図である。

【図５】この発明による画像生成装置の一実施例におけ
るフレームメモリのメモリ領域を説明するための図であ
る。

【図６】この発明による画像生成装置の一実施例におけ
るポリゴン描画命令の例を示す図である。

【図７】この発明による画像生成装置の一実施例におけ
るポリゴン描画表示順序を説明するための図である。

【図８】テクスチャーマッピングの説明のための図であ
る。

【符号の説明】

２１ マッピングデータ抽出部 ２２ ビット変換部 ２３、２４ 係数乗算部 ２５ 切り換え回路 ４１ システムバス ４２ ＣＰＵ ４３ メインメモリ ４４ 座標演算装置部 ４５ ソーティングコントローラ ５１ 画像伸長装置部 ５２ ＣＤ−ＲＯＭデコーダ ５３ ＣＤ−ＲＯＭドライバ ５４、５５ ＦＩＦＯバッファ ６１ 描画装置部 ６２ ＦＩＦＯバッファ ６３ フレームメモリ ６５ 画像表示モニター装置 ７１ コントロールパッド ＡＤ 画像メモリ領域 ＡＴ テクスチャー領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古橋 真 東京都港区赤坂８丁目１番22号 株式会 社ソニー・コンピュータエンタテインメ ント内 (72)発明者 田中 正善 東京都港区赤坂８丁目１番22号 株式会 社ソニー・コンピュータエンタテインメ ント内 (56)参考文献 特開 平５−307610（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32773（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−287755（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 G06T 15/50

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】あらかじめ用意されたテクスチャー画像を
   多角形領域にマッピングする画像生成装置であって、 マッピングに使用するテクスチャー画像データを抽出す
   るテクスチャー画像抽出手段と、 抽出したテクスチャー画像データを当該画像生成装置の
   有する輝度のダイナミックレンジより小さいレンジの画
   像データに変換する変換手段と、 生成する画像の明るさに関する変数の値を決定するシェ
   ーディング変数決定手段と、 前記変換された画像データに、前記変数の値を用いた演
   算を施す演算手段と、 前記演算が施されたデータに基く画像を多角形領域にマ
   ッピングするマッピング手段とを備えることを特徴とす
   る画像生成装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の画像生成装置において、 前記シェーディング変数決定手段が決定する変数の値
   は、シェーディング係数であり、 前記演算手段は、前記変換された画像データに、前記シ
   ェーディング係数を乗じる演算を施すことを特徴とする
   画像生成装置。
3. 【請求項３】請求項２に記載の画像生成装置において、 前記シェーディング変数決定手段は、シェーディング係
   数を０以上１以下の範囲で決定する第１のモードと、シ
   ェーディング係数を１を超える値で決定する第２のモー
   ドとを有することを特徴とする画像生成装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の画像生成装置において、 アプリケーションプログラムに基づいて生成する画像を
   決定する制御手段をさらに備え、 前記シェーディング変数決定手段のモードは、前記制御
   手段がアプリケーショ ンプログラムの処理内容に応じて
   決定することを特徴とする画像生成装置。
5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか一項に記載の画像
   生成装置において、 前記変換手段は、テクスチャ画像データを構成する画素
   データの下位ビットを削除することにより輝度のダイナ
   ミックレンジを変換することを特徴とする画像生成装
   置。
6. 【請求項６】請求項５に記載の画像生成装置において、 前記演算手段は、シェーディング変数決定手段が決定し
   た変数の値に応じて、前記下位ビットを削除された画素
   データの上位側にビットを付加することを特徴とする画
   像生成装置。
7. 【請求項７】あらかじめ用意されたテクスチャー画像を
   多角形領域にマッピングする画像生成方法であって、 マッピングに使用するテクスチャー画像データの輝度の
   ダイナミックレンジを狭く変換するステップと、 生成する画像の明るさに関する変数の値を決定するシェ
   ーディング変数決定ステップと、 前記変換された画像データに、前記変数の値を用いた演
   算を施す演算ステップと、 前記演算が施されたデータに基く画像を多角形領域にマ
   ッピングするマッピングステップとを備えることを特徴
   とする画像生成方法。
8. 【請求項８】請求項７に記載の画像生成方法において、 前記シェーディング変数決定ステップにおいて決定する
   変数の値は、シェーディング係数であり、 前記演算ステップは、前記変換された画像データに、前
   記シェーディング係数を乗じる演算を施すことを特徴と
   する画像生成方法。
9. 【請求項９】請求項８に記載の画像生成方法において、 前記シェーディング変数決定ステップは、シェーディン
   グ係数を０以上１以下の範囲で決定する第１のモード
   と、シェーディング係数を１を超える値で決定する第２
   のモードとのいずれかで行なわれることを特徴とする画
   像生成方法。
10. 【請求項１０】請求項７〜９のいずれか一項に記載の画
    像生成方法において、 前記ダイナミクスを狭く変換するステップは、テクスチ
    ャ画像データを構成する画素データの下位ビットを削除
    することにより輝度のダイナミックレンジを狭く変換す
    ることを特徴とする画像生成方法。
11. 【請求項１１】請求項１０に記載の画像生成方法におい
    て、 前記演算ステップは、シェーディング変数決定ステップ
    において決定した変数の値に応じて、前記下位ビットを
    削除された画素データの上位側にビットを付加すること
    を特徴とする画像生成方法。