JP3481382B2 - 画像処理装置 - Google Patents
画像処理装置Info
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Description
ータを用いた映像機器であるビデオゲーム装置やグラフ
ィックスコンピュータシステム等に用いられ、3次元画
像をフレームメモリ上に描画する画像処理装置に関する
ものである。
ルコンピュータあるいはコンピュータグラフィックスシ
ステム等において、テレビジョン受像機やモニタ受像機
あるいは陰極線管(CRT:Cathode Ray Tube)ディス
プレイ装置等に出力して表示する画像のデータ、すなわ
ち表示出力画像データを生成する図5に示すような画像
処理装置200では、中央演算処理装置(CPU:Centr
al Processing Unit)201と描画バッファ(以下、フ
レームバッファと言う。)204の間に専用の描画装置
202を設けることにより、高速処理を可能にしてい
る。
において、CPU201側では、画像を生成する際に、
直接フレームバッファ204をアクセスするのではな
く、座標変換やクリッピング、光源計算等のジオメトリ
処理を行い、3角形や4角形等の多角形(ポリゴン)の
組み合わせとして3次元の形状を定義して3次元画像を
描画するための描画命令を作成し、その描画命令を描画
装置202に送る。
から送られてきた複数のポリゴンに各々対応する描画命
令(以下、ポリゴン情報と言う。)を解釈して、1ポリ
ゴン毎に、画素データをフレームバッファ204に書き
込むレンダリング処理を行い、フレームバッファ204
に図形を描画する。
頂点の色データと奥行きを示すZ値から、ポリゴンを構
成する全ての画素(ピクセル)の色とZ値を考慮するこ
とにより、ピクセル毎の陰面消去を行う。
いて得られたポリゴンの頂点の色データと奥行きを示す
Z値が記憶されたZバッファメモリ203から、対象描
画ピクセルに対応したZ値を読み出し、現処理で得られ
たZ値と、Zバッファ203から読み出したZ値とを比
較する。そして、描画装置202は、その比較結果に応
じて、Zバッファメモリ203のZ値を更新する。
距離を示す情報である。
4に描画された図形は、CRTディスプレイ装置等の表
示装置205に対して出力される。
200のような従来の画像処理装置では、Zバッファの
記憶容量が1画面の画素分必要であり、また、描画を行
う際のアクセスアドレスがランダムに発生するため、ラ
ンダムアクセスを高速に行うことができるZバッファが
必要とされていた。このため、上記画像処理装置では、
ランダムアクセスを高速に行うことができる高価なメモ
リが用いられていた。したがって、上記画像処理装置の
コストダウンを図ることができなかった。
めに、図6に示すようなスキャンライン方式を採用した
画像処理装置300がある。
描画が行われるため、画像処理装置300に設けられた
Zバッファ302は、1走査線の画素分に対する小容量
のメモリである。また、画像処理装置300では、1走
査線に対する描画処理の終了後は、Zバッファ302に
記憶された上記描画処理で用いたZ値は必要ないため、
Zバッファ302は、次の走査線に対する描画処理の前
準備処理としてクリアされるようになされている。
えば、図7に示すようなポリゴンP1,P2,P3を描
画する場合、CPU201は、各ポリゴンP1,P2,
P3の一番上の頂点X1,X2,X3のY座標でソートし
たポリゴン情報を描画装置202に供給する。これによ
り、描画装置202は、走査線Y1,Y2,Y3,・・・
の順に描画処理を行うこととなる。
て、任意のポリゴン内で描画する走査線に対する画素の
描画処理が終了した後、同一のポリゴンで次の走査線に
対する画素を描画する必要がある場合、描画装置202
は、次の走査線とそれ以降の走査線に対する画素の描画
処理のために、上記任意のポリゴンに対する中間情報、
すなわち走査開始点及び走査終了点の情報を中間情報メ
モリ301に格納する。
が大容量でないと、描画装置202で1走査線上に描画
することができるポリゴンの数に限界が生じてしまう。
また、描画装置202の中間情報メモリ301に対する
アクセススピードも高速でないと、画像処理装置300
全体の描画スピードが落ちてしまう。
た画像処理装置300のような従来の画像処理装置で
は、記憶容量が大容量であり、且つ高速アクセスが可能
である非常に高価なメモリが中間情報メモリとして用い
られていた。このため、上記画像処理装置のコストダウ
ンを図ることができなかった。
に鑑みてなされたものであり、次のような目的を有する
ものである。
上を図ると共に、コストダウンを図った画像処理装置を
提供することにある。
発明の画像処理装置は、複数のポリゴンの各々について
スキャンライン方式による描画処理を行い、所定の表示
装置に前記描画処理の結果得られた画像を表示する画像
処理装置であって、前記複数のポリゴンを、前記所定の
表示装置の走査線に垂直な方向に対する、表示する際の
位置に基づいてソートする変換手段と、前記複数のポリ
ゴンの各々に対して、前記変換手段によるソートの結果
に応じた順序で前記描画処理を行う描画手段と、前記描
画手段により描画が行われたポリゴンに対する、走査開
始点及び走査終了点の情報からなる中間情報が記憶され
る、バーストリードライトが可能な中間情報メモリと、
前記描画手段と前記中間情報メモリとの間に設けられ、
前記描画手段から送られる前記中間情報を前記中間情報
メモリへ送るライトバッファと、前記描画手段と前記中
間情報メモリとの間に設けられ、前記中間情報メモリか
ら前記中間情報を読み出して前記描画手段へ送るリード
バッファと、を備えており、前記描画手段は、前記ライ
トバッファ及び前記リードバッファを介して前記中間情
報メモリに対してバーストリードライトすることによ
り、前記中間情報の読出処理及び書込処理を行うように
構成されている。 描画手段は、ライトバッファ及びリー
ドバッファとの間で広いバンド幅を用いて中間情報の送
受ができる。また、中間情報メモリは、ライトバッファ
及びリードバッファとの間でページ単位で中間情報の送
受ができる。そのために、高速で中間情報の読出処理、
書込処理を行うことが可能になり、描画処理性能が向上
する。また、中間情報メモリに安価な大容量メモリを用
いることができるために、画像処理装置のコストダウン
が図れる。
て、前記描画手段が、前記ライトバッファに、前記描画
手段から前記中間情報メモリへ書き込まれる前記中間情
報がこのライトバッファの容量一杯になった時点、また
は所定の走査線の描画が終了した時点で、前記中間情報
をページ単位で前記中間情報メモリへ送らせるととも
に、前記リードバッファに、前記中間情報メモリに記憶
された前記中間情報をページ単位で読み出させるように
構成されていてもよい。
奥行情報が記憶されるZバッファと、前記描画処理の結
果得られる画像が描画される描画バッファと、をさらに
備えるようにしてもよい。この場合、前記描画手段は、
前記Zバッファに記憶された奥行情報により画素毎の陰
面消去を行って、前記描画バッファにポリゴンを描画す
るように構成するとよい。前記Zバッファは、例えば、
前記所定の表示装置の全走査線数より少ない数の走査線
に含まれる画素分の奥行き情報を記憶するように構成さ
れており、前記描画バッファは、例えば、前記所定の表
示装置の全走査線数より少ない数の走査線の画像が描画
されるように構成されている。また、前記描画バッファ
を複数のバッファにより構成する場合には、いずれか1
つのバッファに前記描画手段により描画が行われ、他の
いずれか1つのバッファに描画された画像が前記所定の
表示装置に表示されるようにすることが可能となる。描
画バッファを複数とすることにより、描画処理と表示装
置への表示とを同時に行えるようになるために、効率よ
く描画処理を行うことができる。この他に、本発明の画
像処理装置は、2画面分の記憶容量を有するダブルバッ
ファをさらに備えるようにしてもよい。この場合、ダブ
ルバッファの一方のバッファに前記描画バッファに描画
された画像が1画面分書き込まれるとともに、他方のバ
ッファから画像を前記所定の表示装置に表示させるよう
にすることができる。これにより、表示装置の走査線に
垂直な方向にポリゴンが均一に散らばっていない場合、
すなわちポリゴンが集中して存在している場合に生じる
描画スピードのばらつきを吸収できる。
スチャデータが記憶されたテクスチャメモリをさらに備
えるようにしてもよい。この場合、前記描画手段は、前
記テクスチャメモリに記憶されたテクスチャデータを用
いて、前記ポリゴンに対してテクスチャマッピングを行
うように構成するとよい。テクスチャマッピングによ
り、画像の表現力を向上させることができる。
て、図面を参照して詳細に説明する。
1に示すようなスキャンライン方式を採用した画像処理
装置100に適用される。
リ101と、中間情報メモリ101に接続されたライト
バッファ103及びリードバッファ104と、ライトバ
ッファ103及びリードバッファ104を介して中間情
報メモリ101に接続された描画装置102と、描画装
置102に接続されたZバッファ105及びフレームバ
ッファ106とを備え、描画装置102の出力は、ライ
トバッファ103を介して中間情報メモリ101に供給
され、中間情報メモリ101の出力は、リードバッファ
104を介して描画装置102に供給されるようになさ
れている。
02にポリゴン情報を供給するCPU108と、フレー
ムバッファ106の出力が供給される表示装置107と
を備えている。
置100について具体的に説明する。
の準備として、中間情報メモリ101、ライトバッファ
103、及びリードバッファ104の各読出ポインタ及
び書込ポインタを初期状態にすることにより、中間情報
メモリ101、ライトバッファ103、及びリードバッ
ファ104をクリアする。
5及びフレームバッファ106をクリアする。
モリを用いて、1画面分の複数のポリゴンに各々対応す
るポリゴン情報を生成し、上記図7を用いて述べたよう
に、走査線に従ってY方向にソートする。そして、CP
U108は、生成したポリゴン情報を描画装置102に
供給する。
数のポリゴンに各々対応するポリゴン情報により、各ポ
リゴンに対して走査線毎の描画処理を行う。
走査線の画素分の記憶容量を有するメモリであり、Zバ
ッファ105には、前処理で得られた1走査線の画素分
のZ値が記憶されている。
ポリゴンのうち現在対象となっているポリゴンが図2に
示すようなポリゴンPnである場合、描画装置102
は、先ず、描画しようとする走査線Y1上の画素X1に対
するZ値と、Zバッファ105に既に書き込まれている
画素X1に対応したZ値とを比較する。そして、描画装
置102は、画素X1のZ値がZバッファ105に既に
書き込まれているZ値より前に存在している場合に、描
画しようとする画素X1をフレームバッファ106に書
き込む。一方、画素X1のZ値がZバッファ105に既
に書き込まれているZ値より後に存在している場合に
は、描画装置102は、画素X1のフレームバッファ1
06への書き込みは行わない。
査線Y1上の全ての画素に対して描画処理を行う。
素分の記憶容量を有するメモリであり、描画装置102
での走査線Y1に対する描画処理が終了した時点で、メ
モリ上に描画された走査線Y1の情報を表示装置107
に対して出力する。
プレイ装置からなり、図示していないディスプレイコン
トローラから制御されることにより、フレームバッファ
106からの情報に基いて、画面表示を行う。
は、各走査線Y1,Y2,Y3,・・・に対する描画処理
が順次行われる。
て、走査線Y1〜Y6に対する描画処理終了後、同一のポ
リゴンPnで次の走査線に対する描画処理を行う必要が
ある場合、描画装置102は、走査線Y1〜Y6に対する
描画処理終了後、ライトバッファ103を広いバンド幅
で高速にアクセスすることにより、次の走査線に対する
描画処理を行う際の情報として、走査開始点(=Y7)
及び走査終了点(=Y21)の情報からなる中間情報をラ
イトバッファ103に対して出力する。
る描画処理を行う際の情報が存在しない場合、すなわち
残りの走査線Y7〜Y21の情報が存在しない場合には、
その情報をライトバッファ103に対して出力しない。
からの中間情報を記憶し、メモリが一杯になった時点、
又は描画装置102での走査線Y1〜Y6に対する描画処
理が終了した時点で、記憶した中間情報を、例えば、ペ
ージ単位で高速に中間情報メモリ101に転送する。
ス速度は遅いが、バーストリードライト速度が高速であ
る高速バーストリードライト機能を有し、記憶容量が大
容量のメモリである。このため、中間情報メモリ101
は、安価なメモリで構成されている。このような中間情
報メモリ101は、上述したようにしてライトバッファ
102から転送されてきた中間情報を記憶する。
は、CPU108から描画装置102に供給される複数
のポリゴンに各々対応するポリゴン情報のうちの、1個
のポリゴンPnに対する描画処理が行われ、その描画処
理終了後、描画装置102は、次のポリゴンに対して描
画処理を行うために、Zバッファ105及びフレームバ
ッファ106をクリアする。
ゴンPnに対する描画処理と同様にして、次のポリゴン
に対する描画処理を行う。
nに対する描画処理で描画が終了していない走査線Y7〜
Y21に対する描画処理を行うために、リードバッファ1
04を広いバンド幅で高速にアクセスする。
101に記憶されている走査線Y7〜Y21に関する中間
情報をページ単位毎にまとめて高速に読み出すことによ
り、中間情報メモリ101から中間情報を効率良く読み
出す。そして、リードバッファ104は、中間情報メモ
リ101から読み出した中間情報を描画装置102に対
して出力する。
ゴンに対する描画処理を行うと共に、前のポリゴンPn
に対する描画処理で描画が終了していない走査線Y7〜
Y21に対する描画処理を行う。
描画処理が終了すると、CPU108は、次の画面に対
するポリゴン情報を描画装置102に供給する。
前の準備として、中間情報メモリ101、ライトバッフ
ァ103、及びリードバッファ104をクリアし、上述
した前の画面に対するポリゴン情報の描画処理と同様に
して、次の画面に対するポリゴン情報の描画処理を行
う。
描画装置102と中間情報メモリ101間にライトバッ
ファ103及びリードバッファ104を設け、描画装置
102からライトバッファ103及びリードバッファ1
04へのアクセスを広いバンド幅のアクセスとし、中間
情報メモリ101とライトバッファ103及びリードバ
ッファ104間の情報の転送をページ単位の高速転送と
しているため、中間情報メモリ101として、ランダム
アクセスは遅いがバーストリードライトが高速な安価な
大容量のメモリを用いることができる。したがって、画
像処理装置100は、高速に描画処理を行うことができ
ると共に、1走査線上に描画することができるポリゴン
数を上げることができる。また、画像処理装置100の
コストダウンを図ることができる。
バッファ105及びフレームバッファ106の記憶容量
を1走査線の画素分とし、1走査線毎に描画処理を行う
こととしたが、Zバッファ105及びフレームバッファ
106の記憶容量を複数の走査線の画素分とし、複数の
走査線単位で描画処理を行うものとしてもよい。
ードは、中間情報メモリ101とライトバッファ103
及びリードバッファ104間の転送スピードで決定され
る。そこで、例えば、この転送スピードが十分速くない
場合等に、処理単位を1走査線から複数の走査線に増や
すことにより、描画装置102での1画面処理内におけ
る中間情報の生成回数を減らすことができる。これによ
り、Zバッファ105とフレームバッファ106の記憶
容量を処理走査線分増やす必要があるが、装置全体の描
画スピードをさらに高速なものとすることができる。す
なわち、画像処理装置100は、メモリのコストと描画
スピードから最適な走査線の処理単位の本数を選択する
ことにより、描画処理を効率良く行うことができる。
レームバッファ106を設けることとしたが、図3に示
すように、2組のフレームバッファ106a,106b
を設けることとしてもよい。
装置100は、描画装置102からフレームバッファ1
06aへの出力と、描画装置102からフレームバッフ
ァ106bへの出力とを切り換えるスイッチSW1と、
フレームバッファ106aから表示装置107への出力
と、フレームバッファ106bから表示装置107への
出力を切り換えるスイッチSW2とを備えている。
え動作は、例えば、図示していないスイッチ制御回路に
より制御されるようになされており、上記スイッチ制御
回路は、スイッチSW1,SW2を交互に切り換える制
御を行う。これにより、2組のフレームバッファ106
a,106bのうち一方のフレームバッファに対して描
画装置102により描画処理が行われ、他方のフレーム
バッファから表示装置107にデータが出力される。
処理装置100は、データの転送効率の向上を図ること
ができるため、さらに効率良く描画処理を行うことがで
きる。
ブルバッファを介して表示装置107に供給されること
としてもよい。例えば、上記図3の構成では、図4に示
すように、スイッチSW2と表示装置107間に、2画
面分の記憶容量を有するダブルバッファ110を設け
る。これにより、画像処理装置100は、画面のY方向
でポリゴンが均一に散らばっていない場合、すなわちポ
リゴンが集中して存在している場合に生じる描画スピー
ドのばらつきを吸収することができる。
情報が格納されたテクスチャメモリ109を備えた画像
処理装置100としてもよい。これにより、画像処理装
置100は、テクスチャマッピングを行うことができる
ため、グラフィックスの表現力を向上させた画像を得る
ことができる。
メモリ101、上記図4に示したダブルバッファ11
0、及びCPU108のポリゴン情報を生成する際に用
いる図示していないメモリを各々設けることとしたが、
各メモリを全てまとめて、又は一部をまとめて、物理的
に1つのメモリとしてもよい。
り、中間情報メモリに、ランダムアクセスは遅いがバー
ストリードライトが高速で可能な、安価な大容量メモリ
を用いることができる。そのために、描画処理が高速に
実行されるようになり、また、画像処理装置全体のコス
トダウンを図ることができる。
ク図である。
である。
理装置の構成を示すブロック図である。
構成を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
装置の構成を示すブロック図である。
2 描画装置、103ライトバッファ、104 リード
バッファ、105 Zバッファ、106 フレームバッ
ファ、107 表示装置、108 CPU
Claims (7)
- 【請求項1】 複数のポリゴンの各々についてスキャン
ライン方式による描画処理を行い、所定の表示装置に前
記描画処理の結果得られた画像を表示する画像処理装置
であって、 前記複数のポリゴンを、前記所定の表示装置の走査線に
垂直な方向に対する、表示する際の位置に基づいてソー
トする変換手段と、 前記複数のポリゴンの各々に対して、前記変換手段によ
るソートの結果に応じた順序で前記描画処理を行う描画
手段と、 前記描画手段により描画が行われたポリゴンに対する、
走査開始点及び走査終了点の情報からなる中間情報が記
憶される、バーストリードライトが可能な中間情報メモ
リと、 前記描画手段と前記中間情報メモリとの間に設けられ、
前記描画手段から送られる前記中間情報を前記中間情報
メモリへ送るライトバッファと、 前記描画手段と前記中間情報メモリとの間に設けられ、
前記中間情報メモリから前記中間情報を読み出して前記
描画手段へ送るリードバッファと、を備えており、 前記描画手段は、前記ライトバッファ及び前記リードバ
ッファを介して前記中間情報メモリに対してバーストリ
ードライトすることにより、前記中間情報の読出処理及
び書込処理を行うように構成されている、 画像処理装置。 - 【請求項2】 前記描画手段は、 前記ライトバッファに、前記描画手段から前記中間情報
メモリへ書き込まれる前記中間情報がこのライトバッフ
ァの容量一杯になった時点、または所定の走査線の描画
が終了した時点で、前記中間情報をページ単位で前記中
間情報メモリへ送らせるとともに、 前記リードバッファに、前記中間情報メモリに記憶され
た前記中間情報をページ単位で読み出させるように構成
されている、 請求項1記載の画像処理装置。 - 【請求項3】 画素毎の奥行情報が記憶されるZバッフ
ァと、 前記描画処理の結果得られる画像が描画される描画バッ
ファと、をさらに備えており、 前記描画手段は、前記Zバッファに記憶された奥行情報
により画素毎の陰面消去を行って、前記描画バッファに
ポリゴンを描画するように構成されている、 請求項1記載の画像処理装置。 - 【請求項4】 前記Zバッファは、前記所定の表示装置
の全走査線数より少ない数の走査線に含まれる画素分の
奥行き情報を記憶するように構成されており、 前記描画バッファは、前記所定の表示装置の全走査線数
より少ない数の走査線の画像が描画されるように構成さ
れている、 請求項3記載の画像処理装置。 - 【請求項5】 前記描画バッファは複数のバッファによ
り構成されており、いずれか1つのバッファに前記描画
手段により描画が行われ、他のいずれか1つのバッファ
に描画された画像が前記所定の表示装置に表示されるよ
うに構成されている、 請求項3記載の画像処理装置。 - 【請求項6】 2画面分の記憶容量を有するダブルバッ
ファをさらに備えており、 ダブルバッファの一方のバッファに前記描画バッファに
描画された画像が1画面分書き込まれるとともに、他方
のバッファから画像を前記所定の表示装置に表示させる
ように構成されている、 請求項3記載の画像処理装置。 - 【請求項7】 テクスチャデータが記憶されたテクスチ
ャメモリをさらに備えており、 前記描画手段は、前記テクスチャメモリに記憶されたテ
クスチャデータを用いて、前記ポリゴンに対してテクス
チャマッピングを行うように構成されている、 請求項1記載の画像処理装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05020496A JP3481382B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 画像処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP05020496A JP3481382B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 画像処理装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09245194A JPH09245194A (ja) | 1997-09-19 |
JP3481382B2 true JP3481382B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=12852594
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP05020496A Expired - Lifetime JP3481382B2 (ja) | 1996-03-07 | 1996-03-07 | 画像処理装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JP3481382B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
KR20070095984A (ko) * | 2005-01-04 | 2007-10-01 | 신세다이 가부시끼가이샤 | 묘화 장치 및 묘화 방법 |
JP4610394B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2011-01-12 | 株式会社エスアイエレクトロニクス | Zソート処理回路およびこれを用いた3次元画像描画装置 |
-
1996
- 1996-03-07 JP JP05020496A patent/JP3481382B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH09245194A (ja) | 1997-09-19 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R250 | Receipt of annual fees |
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