JP3514947B2

JP3514947B2 - ３次元画像処理装置及び３次元画像処理方法

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Publication number: JP3514947B2
Application number: JP14765297A
Authority: JP
Inventors: 肇清水; 守小田; 玲人森
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1997-06-05
Publication date: 2004-04-05
Anticipated expiration: 2017-06-05
Also published as: JPH10334273A; US6271875B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、装置内に数値デー
タとして設定されている３次元情報から現実感のある立
体的な２次元画像を生成する３次元画像処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータグラフィックスは、
バーチャルリアリティやマルチメディア等の基幹技術と
して注目を集めている。コンピュータグラフィックスに
おいては、物体の複雑な表面を小さな多角形（ポリゴ
ン）で近似した多面体モデルが利用される。そして、そ
の表面にテクスチャを張り付けて現実に近い自然な３次
元画像を生成する。このような３次元画像を生成する画
像処理装置には、様々のタイプのものがあり、以下に詳
しく説明する。

【０００３】＜第１従来例＞図３８は、第１従来例の画
像処理装置を示すブロック図である。この装置は、ポリ
ゴンのデータとテクスチャデータを格納する主メモリ１
００、ＣＰＵ１０１、ポリゴン表面の模様データを記憶
するテクスチャメモリ１０２、ポリゴンマッピング処理
回路１０３、１画面分のフレームメモリ１０４、ディス
プレイコントローラ１０５、ディスプレイ１０６からな
り、ディスプレイコントローラ１０５からの画面座標値
によりフレームメモリ１０４の内容が読み出され、ディ
スプレイ１０６へ順次出力するようにしたものである。

【０００４】この処理装置では、ＣＰＵ１０１は、主メ
モリ１００に格納されているポリゴンを定義するパラメ
ータと、アプリケーションソフトやオペレーターの操作
に応じて得られる操作データとを用いて、モデリング変
換や投影変換等を実行し、ポリゴン画像を形成すべく、
該当するポリゴンのパラメータを変換し、そのパラメー
タをポリゴンマッピング処理回路１０３へ順次出力す
る。

【０００５】ポリゴンマッピング処理回路１０３は、入
力されるポリゴンのパラメータから、ポリゴンに対応す
るテクスチャデータをテクスチャメモリ１０２から取り
込み、各ポリゴンにテクスチャデータを付しながら、隠
面処理を逐次施して、その結果をフレームメモリ１０４
に出力する。テクスチャメモリ１０２内にテクスチャが
格納されていない場合には、ＣＰＵ１０１の指示によ
り、主メモリ１００から該当するテクスチャを読み込
む。ポリゴンマッピング処理回路１０３で生成されたポ
リゴン画像は、フレーム画としてフレームメモリ１０４
に書き込まれ、所要の速度でディスプレイ１０６に繰り
返し読み出されて静止画として表示される。

【０００６】また、図３９に示すように、特開平７−２
５４０７２号公報に開示されている画像処理装置があ
る。この装置は、ポリゴンマッピング処理回路１０３を
座標変換装置１０７とレンダリング装置１０８に分けた
ものである。座標変換装置１０７は、モデルの３次元座
標空間から２次元座標空間への投影までを処理し、レン
ダリング装置１０８は、各ポリゴンにテクスチャデータ
を付しながら、画面イメージを生成する。

【０００７】＜第２従来例＞図４０は、第２従来例の画
像処理装置を示すブロック図である。この画像処理装置
は、画像の解像度を観察者の注目点の近くでは高く、注
目点から離れた所では低くすることにより、観察者には
鮮明に見える画像を高速に生成するものである。これ
は、特願平５−６４０２号公報に開示されている。

【０００８】この画像処理装置は、観察者の注目点を検
出して注目点の情報を出力する注目点検出手段１１０
と、注目点検出手段１１０の出力した注目点情報に基づ
き注目点の近くほど画素を密に選択し注目点から離れる
ほど画素を疎に選択する画素選択器１１１と、画素選択
器１１１で選択された画素についてその輝度値を正確に
計算して求める輝度計算器１１２と、輝度計算器１１２
で求められた輝度値を用いた補間により未計算の画素に
ついてその輝度値を求める補間器１１３と、生成された
画像を表示する表示手段１１４とからなる構成である。

【０００９】この処理装置では、まず注目点検出手段１
１０は観察者の注目点を検出し、検出した注目点の情報
を画素選択器１１１に出力する。画素選択器１１１は注
目点検出手段１１０から受け取った注目点の情報に基づ
き、注目点の近くほど画素を密に選択し、注目点から離
れるほど画素を疎に選択し、選択した画素の座標を輝度
計算器１１２に出力する。輝度計算器１１２は、画素選
択器１１１から出力された座標の画素についてその輝度
値を正確に計算して求め、輝度値を求めた画素の座標と
ともに補間器１１３に出力する。補間器１１３は未計算
の画素についてその輝度値を、輝度計算器１１２で求め
た輝度値を用いた補間によって求め、求められた全画素
の輝度値を表示手段１１４に出力する。表示手段１１４
は補間器１１３から受け取った全画素の輝度値に基づい
て画像を表示する。これを画像中の全ての画素の値が求
まるまで行う。

【００１０】＜第３従来例＞図４１は、第３の従来の画
像処理装置を示すブロック図である。この画像処理装置
は、画素生成処理を軽くしたものであり、本出願人が出
願したものである（特願平９−２２７１１号）。

【００１１】この画像処理装置は、モデルデータを格納
する外部形状記憶装置１２０と、装置全体を制御するＣ
ＰＵ１２１と、ポリゴンの頂点座標の座標変換を行い、
座標変換後の頂点座標とポリゴンの識別子（以降ポリゴ
ンコードと呼ぶ）をポリゴンコードメモリに転送する座
標変換回路１２２と、ポリゴンの描画位置にポリゴンコ
ードを格納するポリゴンコードメモリ１２３と、座標変
換後の頂点座標と（テクスチャ座標などの）レンダリン
グパラメータを受け取り、ポリゴンコードによって示さ
れるアドレスに格納するポリゴンキャッシュ１２４と、
頂点座標および画面座標から内分値を生成する内分値発
生器１２５と、内分値とレンダリングパラメータを受け
取り色データを生成するレンダラ１２６と、色データ値
に従った画像信号を出力するディスプレイコントローラ
１２７と、画像信号に基づいて表示するディスプレイ１
２８とから構成される。

【００１２】この方式では、色のデータ値ではなくポリ
ゴンコードをポリゴンコードメモリ１２３へ書き込む。
また、ディスプレイ１２８の水平垂直信号に同期して、
マッピングやレンダリング等の画素処理を行なう。従っ
て、処理が非常に軽くなる。

【００１３】＜第４従来例＞また、特開平５−２９０１
４５号公報や特開平８−８７５８５号公報に開示されて
いるように、仮想空間を観察している観察者と仮想空間
内のモデルが相対的に運動している場合には、相対速度
が大きくなるほど精度が荒いモデルを表示しても人間に
は知覚される事がないことを利用して、モデルの頂点数
（ないしポリゴン数）を減らすことによって、処理量を
減らす手法が考えられる。

【００１４】図４２は、第４従来例の３次元画像処理装
置を示すブロック図である。この装置は、画像情報入力
装置１３０と、対象物検出部１３１と、対象物１３２−
１〜１３２−ｎと、その対象物の速度検出部１３３−１
〜１３３−ｎ、視点位置検出装置１３４と、相対速度検
出部１３５−１〜１３５−ｎと、領域分割部１３６と、
ブロック１３７−１〜ブロック１３７−ｎ、合成表示装
置１３８とからなる構成である。

【００１５】画像情報画像情報入力装置１３０から入力
された画像を対象物検出部１３１で検出し、その対象物
１３２の画像内における速度を速度検出部１３３で検出
する。視点位置に応じて、相対速度検出部１３５から相
対速度を検出する。領域分割部１３６で対象物を複数の
領域に分割し、検出した相対速度に応じて、各領域の頂
点数を変化させ、それぞれのモデル画像を合成して合成
表示装置１３８に表示するものである。こうして、相対
速度が大きいものほど、精度の粗いモデルを表示する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】さて、高品質で現実感
のあるコンピューターグラフィック映像を生成するため
には、仮想空間内に多くの形状データを配置し、形状の
表面を構成するテクスチャも高解像度のものを多数用意
する必要がある。このため、多量のデータを処理するの
で、１画面を描画するには多大な処理を施す必要があ
る。一般には、これらの多量のデータは主メモリに格納
しておき、必要に応じて読み出す。しかし、観察者が見
回す等の移動を行った場合、この移動速度に追随して画
像形成を行う必要があるが、処理データ量が多く、以下
に記載するような問題が発生する。

【００１７】第１従来例は、ポリゴン毎に表示処理を行
なうため、例えば机の上に本が載置された画像の場合、
机の処理と本の処理を行い、重なり部分の机の画像を消
去する等の処理を行う。従って、画面の塗り重ねが多発
し、画素生成処理が非常に重くなるという欠点があっ
た。従って、観察者自身が移動した場合には、画像生成
処理が遅くなって、移動に合わせて画像が追随できず不
自然な画像となってしまう。

【００１８】第２従来例は、画像の解像度を観察者の注
目点から離れた所では低くすることにより、第１従来例
と比べて画素生成処理を早くすることが可能である。し
かし、注目点の部分は従来通りの画像処理を必要とし、
観察者の頭部位置の移動に対しては、注目点においては
静止時と同じ処理を頭部位置の移動時にも行なう。その
ため、頭部位置の移動に対しては画像が遅延することに
なる。また、１秒当たりの描画回数も制限され、スムー
ズな動きにならない。

【００１９】第３従来例は、色のデータ値ではなくコー
ドをポリゴン・コード・メモリへ書き込むための処理が
軽く、また、ディスプレイの水平垂直信号に同期して、
マッピングやレンダリング等の画素処理を行なうので、
第１従来例と比べて塗り重ね等がなく画素処理が非常に
軽くなる。しかし、本従来例は、処理する画像のデータ
そのものは第１従来例と変わりなく、画像処理の速度が
不十分となり、観察者の移動に対して画像が遅延する場
合があり、動きがスムーズとならない。

【００２０】第４従来例では、観察者と仮想空間内のモ
デルが有する相対速度が大きくなる程、精度の粗いモデ
ルを表示することで、データ処理量を減らすことができ
る。しかしながら、簡略化された精度の粗いモデルであ
っても、それに張り付けるテクスチャそのものに、従来
通りのものを用いていれば、テクスチャのデータ量はか
なり多い。従って、観察者の移動に画像が追随できない
場合が起こり得る。

【００２１】このように従来例の装置では、観察者が移
動している場合も、静止している場合と同じ品質の画面
を生成して表示する。また、新しく移動した観察者の位
置に必要な描画処理が頻繁に繰り返される。従って、こ
の処理量が増加し、描画処理が頭部の位置の移動に間に
合わず描画位置が頭部位置の動きに対し遅れてしまう。

【００２２】また、仮想空間を現実感あるものとするた
めには、高解像度なテクスチャを多く用いる必要があ
る。しかし、仮想空間内のすべてのテクスチャをグラフ
ィック装置内のテクスチャメモリ上に持つには、テクス
チャメモリの容量が非常に大きくなるので現実的でな
い。また、テクスチャメモリ上にないテクスチャが描画
に必要になる毎にテクスチャの読み込みを行うことにな
るが、高解像度のテクスチャを一度に読み込むため時間
がかかり、高速に画像を生成することは困難であり、描
画位置が頭部位置の動きに対し遅れてしまう。

【００２３】本発明は、以上の課題を鑑みてなされたも
のであり、移動方向の画像の識別力が低下することに着
目して、画像の処理を軽くし、高速に画像を生成するこ
とができるような３次元画像処理装置を提供することを
目的とする。

【００２４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、３次
元情報から立体的な２次元画像を生成処理する３次元画
像生成装置において、観察者の移動の方向と速度を含む
移動情報を検出する移動検出手段と、該移動情報に基づ
いて観察者の移動方向を画面座標系に投影した移動方向
に画像の画素を疎に選択する画素選択手段と、前記画素
選択手段で求めた値から画像を生成する画像生成手段と
を備えたことを特徴とする。

【００２５】請求項２の発明は、請求項１記載の３次元
画像生成装置であって、前記画素選択手段は、観察者の
移動方向に一定比率で画像を圧縮する圧縮手段と、該圧
縮画像を画素単位で抽出して復元する復元手段とからな
ることを特徴とする。

【００２６】請求項３の発明は、請求項２記載の３次元
画像生成装置であって、前記圧縮手段は、観察者の移動
方向に圧縮するマトリックス変換式を画素座標にかける
ことを特徴とする。

【００２７】請求項４の発明は、請求項２記載の３次元
画像生成装置であって、前記圧縮手段は、観察者の移動
方向を画面座標系のＸ軸あるいはＹ軸に回転し一致させ
てから、一致させた軸方向に圧縮するマトリックス変換
式を画素座標にかけることを特徴とする。

【００２８】請求項５の発明は、請求項２記載の３次元
画像生成装置であって、前記圧縮手段は、観察者の移動
方向を画面座標系のＸ軸あるいはＹ軸に回転し一致させ
てから、一致させた軸方向に圧縮し、さらに圧縮前の描
画範囲の対向する少なくとも２辺に圧縮後の描画範囲の
対応する２辺を平行にするマトリックス変換式を画素座
標にかけることを特徴とする。

【００２９】請求項６の発明は、請求項３、４又は５記
載の３次元画像処理装置であって、前記画像生成手段は
画像情報を画素毎に格納する記憶手段を有し、該画像記
憶手段から画像情報を読み出して画像生成を行い、前記
圧縮手段は前記マトリックス変換式で圧縮した画像を前
記記憶手段に画素単位で格納し、前記復元手段は読み出
すべき画素座標に前記マトリックス変換式を左からかけ
た座標の画素を読み出し復元することを特徴とする。

【００３０】請求項７の発明は、請求項３、４又は５記
載の３次元画像処理装置であって、前記画像生成手段は
画像情報を画素毎に格納する記憶手段を有し、該画像記
憶手段から画像情報を読み出して画像生成を行い、前記
圧縮手段は前記マトリックス変換式で圧縮した画像を前
記記憶手段に画素単位で格納し、前記復元手段は読み出
すべき画素座標に前記マトリックス変換式の逆マトリッ
クスを左がけした座標の画素を読み出し復元することを
特徴とする。

【００３１】請求項８の発明は、請求項２記載の３次元
画像処理装置であって、前記画像生成手段は画像情報を
画素毎に格納する画像記憶手段を有し、該画像記憶手段
から画像情報を読み出して画像生成を行い、前記圧縮手
段は観察者の移動方向を画面座標系のＸ軸あるいはＹ軸
に回転し一致させてから、一致させた軸方向に圧縮し、
さらに圧縮前の描画範囲の各辺に圧縮後の描画範囲の辺
を平行にするマトリックス変換式を画素座標にかけ、該
マトリックス変換式で圧縮した画像を前記記憶手段に画
素単位で格納し、前記復元手段は前記記憶手段から読み
出した画像を伸長し復元することを特徴とする。

【００３２】請求項９の発明は、請求項２ないし８のい
ずれかに記載の３次元画像生成装置であって、前記比率
は、観察者の移動速度が速くなるに従い、減少すること
を特徴とする。

【００３３】

【００３４】

【００３５】請求項１０の発明は、３次元情報から立体
的な２次元画像にテクスチャを付して画像生成処理する
３次元画像処理装置において、全てのテクスチャを記憶
している主記憶手段と、該主記憶手段から読み込んだ表
示に必要なテクスチャを記憶するテクスチャ記憶手段
と、観察者の移動速度を検出する移動検出手段と、テク
スチャを用いて描画する位置を算出する算出手段と、該
速度と描画位置に応じた解像度を有するテクスチャを選
択して前記テクスチャ記憶手段に読み込ませるテクスチ
ャ選択手段と、前記テクスチャ記憶手段からテクスチャ
を読み出して画像生成を行う画像生成手段と、を備え、
前記テクスチャ選択手段は、観察者の移動に合わせて表
示物体の新たな画像形成領域が描画位置に現れて前記主
記憶手段から前記テクスチャ記憶手段へ新たなテクスチ
ャを読み込む場合、前記主記憶手段に記憶された低解像
度のテクスチャを選択し前記テクスチャ記憶手段に読み
込ませ、低解像度のテクスチャを読み込んだ後に移動速
度に合わせて前記主記憶手段から前記テクスチャ記憶手
段へ低解像度に対応する高解像度のテクスチャを読み込
ませることを特徴とする。

【００３６】

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】請求項１１の発明は、３次元情報から立体
的な２次元画像にテクスチャを付して画像生成処理する
３次元画像処理方法において、観察者の移動速度を検出
し、テクスチャを用いて描画する位置を算出し、該速度
と描画位置に応じた解像度を有するテクスチャを選択し
て、全てのテクスチャを記憶している主記憶手段から選
択した前記テクスチャをテクスチャ記憶手段に読み込ま
せ、前記テクスチャ記憶手段からテクスチャを読み出し
て画像生成を行い、観察者の移動に合わせて表示物体の
新たな画像形成領域が描画位置に現れて、全てのテクス
チャを記憶している主記憶手段から前記テクスチャ記憶
手段へ新たなテクスチャを読み込む場合、前記主記憶手
段に記憶された低解像度のテクスチャを選択し前記テク
スチャ記憶手段に読み込ませ、低解像度のテクスチャを
読み込んだ後に移動速度に合わせて前記主記憶手段から
前記テクスチャ記憶手段へ低解像度に対応する高解像度
のテクスチャを読み込ませることを特徴とする。

【００４１】

【００４２】

【００４３】請求項１〜請求項９においては、観察者の
移動方向に画素を疎に選択することにより、描画する画
素数を少なくすることにより、描画の処理量を軽減し、
観察者の移動速度に応じた画面を生成して表示すること
ができる。

【００４４】請求項１０及び請求項１１において、解像
度の異なるテクスチャを複数設け、観察者の移動速度や
観察者と表示物体の相対速度が早くなれば、テクスチャ
の解像度を低くするようにテクスチャを選択する。従っ
て、観察速度や相対速度が速くなるとテクスチャが低解
像度となって、テクスチャの読み込み速度が速くなり、
観察速度や相対速度に応じた画面を生成して表示するこ
とができる。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、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。

【００４６】＜第１実施形態＞図１は、本発明に係る３
次元画像処理装置の第１実施形態を示すブロック図であ
る。この画像処理装置は、第３従来例の画像処理装置に
観察者の移動方向に画像の画素を疎に選択する画素選択
手段を備えたものであり、頭部姿勢検出装置１１と、外
部形状記憶装置１２と、ＣＰＵ１３と、座標変換回路１
４と、圧縮変換回路１５と、ポリゴンコードメモリ１６
と、ポリゴンキャッシュ１７と、内分値発生器１８と、
レンダラ１９と、ディスプレイコントローラ２０と、デ
ィスプレイ２１と、復元変換回路２２とから構成され
る。

【００４７】頭部姿勢検出装置１１は、観察者の頭の位
置や移動量（方向と速度）を検出し、ＣＰＵ１３に頭部
位置・移動情報（移動方向と移動速度）を送る。この実
施形態においては、観察者の頭の位置を検出し、各時間
毎の位置データから移動方向と移動速度をＣＰＵ１３で
算出するものとする。外部形状記憶装置１１は、仮想空
間内のモデルを格納するための記憶装置である。

【００４８】ＣＰＵ１３は、頭部姿勢検出装置１１から
頭部位置データから移動情報を算出し、これに基づいて
画面座標変換マトリックスを算出し、圧縮変換回路１５
と復元変換回路２２へ出力する。さらに、ＣＰＵ１３
は、外部形状記憶装置１２から読み出したモデルデータ
に基づき、ポリゴンコード、ポリゴンの描画頂点座標及
び座標変換マトリックスを座標変換回路１４に対し出力
する。同様に、レンダリングパラメータをポリゴンキャ
ッシュ１７に対し出力する。また、制御信号によってポ
リゴンコードメモリ１６およびポリゴンキャッシュ１７
を制御する。

【００４９】座標変換回路１４は、入力された描画頂点
座標を座標変換マトリックスによって座標変換し、各ポ
リゴンコードに対応した座標変換後の頂点座標を圧縮変
換回路１５へ出力する。また、画面を構成する各画素に
対応して、ポリゴンコードを圧縮変換回路１５に出力す
る。

【００５０】圧縮変換回路１５は、ＣＰＵ１３から出力
された画面座標マトリックスによって、観察者の移動方
向に座標変換後の描画頂点座標を圧縮変換して、ポリゴ
ンを描画する位置を示す画面アドレスを求める。そし
て、このポリゴンコードメモリ１６の画面アドレスに対
応するエントリに、座標変換後の頂点座標および対応す
るポリゴンコードを書き込む。なお、画面座標変換マト
リックスに基づいて行う圧縮方式については、後述す
る。

【００５１】復元変換回路２２は、画面表示をさせる時
に圧縮画像を復元するもので、描画に必要な全てのポリ
ゴンコードの書き込みが完了した時点で、ポリゴンコー
ドアドレスをポリゴンコードメモリ１６に出力する。こ
のポリゴンコードアドレスは、ディスプレイコントロー
ラ２０からの画面座標と、ＣＰＵ１３からの画面座標変
換マトリックスとから求める。そしてディスプレイ２１
に表示させる画素に対応するポリゴンコードメモリ１６
の圧縮画像データをポリゴンキャッシュ１７に読み出
す。

【００５２】圧縮変換回路１５と復元変換回路３０は、
観察者の移動方向に画像の画素を疎に選択する画素選択
手段と考えることができる。

【００５３】ポリゴンコードメモリ１６は、（ポリゴン
・コードを格納する実際のレンダリング範囲が収まる分
の横ピクセル数）×（画面の縦ピクセル数）のエントリ
を持った２つのメモリで構成される。圧縮変換回路１５
から示される画面アドレスにポリゴンコードを格納し、
復元変換回路２２から示されるポリゴンコードアドレス
からポリゴンコードが読み出され、ポリゴンキャッシュ
１７に送られる。

【００５４】ポリゴンキャッシュ１７は、ポリゴンコー
ドの最大数分のエントリを有する２つのバッファメモリ
にて構成される。このバッファメモリには、制御信号に
応じて交互に、圧縮変換回路１６からアドレスとして出
力されるポリゴンコードの示す位置に、座標変換回路１
４からの頂点座標とＣＰＵ１３からのレンダリング・パ
ラメータが格納される。そして、描画すべきポリゴンコ
ードがポリゴンコードメモリ１６から格納される。ポリ
ゴンキャッシュ１７は、ポリゴンコード（アドレス）で
示す内容の頂点座標およびレンダリングパラメータを内
分値発生器１８へ送る。

【００５５】内分値発生器１８は、ポリゴン・キャッシ
ュ１７から画面座標に対応したポリゴンの頂点座標が与
えられ、内分値を算出してレンダラ１９に出力する。

【００５６】レンダラ１９は、各ポリゴンの内分値及び
レンダリングパラメータから色データ値を生成し、ディ
スプレイ・コントローラ２０に出力する。

【００５７】ディスプレイ・コントローラ２０は、画面
上のピクセル位置の色データ値を受けて、画像信号を生
成し、ラスタスキャン方式のディスプレイ２１に出力し
て、画像表示する。また画面表示させるための画素の座
標を内分値発生器１８と復元変換回路２２に出力する。

【００５８】以下、第１実施形態の３次元画像表示装置
の動作について説明する。本装置の動作は描画側と表示
側の２つの処理がある。描画側は、ポリゴンの外形を生
成する処理である。一方、表示側は、ポリゴン面を構成
するピクセルの色を決定し、ディスプレイ２１に表示す
る処理である。

【００５９】まず、描画側の処理から説明する。ＣＰＵ
１３は、ユーザの操作に従って、外部形状記憶装置１２
からアプリケーションデータを読み出して、外形表示す
べき三角形ポリゴンの３つの描画頂点座標、ポリゴンコ
ード及び座標変換マトリックスを生成し、座標変換回路
１４に出力する。また、各頂点に対し１組ずつ計３組の
レンダリングパラメータをポリゴンキャッシュ１７に対
し出力する。また、頭部姿勢検出装置１１から頭部位置
を受取り移動情報を算出し、これに基づいて画面座標変
換マトリックスを算出する。そして、圧縮変換回路１５
と復元変換回路２２へ画面座標変換マトリックスを出力
する。この画面座標変換マトリックスが画素を疎に選択
するために用いる頭部位置の移動方向に依存した変換マ
トリックスである。これについては後述する。

【００６０】座標変換回路１４では、座標変換のための
４×４の座標変換マトリックスを用いるため、ポリゴン
の３頂点の座標は（ｘ，ｙ，ｚ，１）の形式で表され
る。この頂点座標に４×４の座標変換マトリックスを左
からかけて正規化し、各ポリゴンコードに対応した３頂
点の座標（ｘ₁，ｙ₁，ｚ₁）、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）、（ｘ
₃，ｙ₃，ｚ₃）を生成する。

【００６１】ここで図２は、立体の存在する３次元座標
と，画面となるｚ＝１の平面との関係を示す。画面は−
１≦ｙ／ｚ≦１および−１≦ｘ／ｚ≦１の範囲に設定さ
れ、図に示すように、画面の上端の座標が（１，１，
１）および（−１，１，１）、下端の座標が（１，−
１，１）および（−１，−１，１）となる。ここでは３
次元座標上の点Ｐ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）が，画面上の
座標（ｘ０／ｚ０，ｙ０／ｚ０，１）に投影される。同
様に、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）が，画面上の座標
（ｘ１／ｚ１，ｙ１／ｚ１，１）に、点Ｐ２（ｘ２，ｙ
２，ｚ２）が，画面上の座標（ｘ２／ｚ２，ｙ２／ｚ
２，１）に投影される。

【００６２】画面が上記の領域に設定されているため、
ポリゴンを描画すべき領域は、−１≦ｙ／ｚ≦１と−１
≦ｘ／ｚ≦１およびｚ＝ｎｅａｒとｚ＝ｆａｒとで囲ま
れる部分になる。ここでｎｅａｒとｆａｒは使用者が定
義する正の値である。

【００６３】ここで、画面座標系のｚの値は奥行きの比
較に用いられる値であり、ｚの値を変化させても、描画
領域の面積は変化しない。従って、以下では画面座標系
での考察の代わりに、画面座標系から画面座標系のＸ−
Ｙ平面に投影した２次元座標系での考察を行なえば十分
である。勿論、以下のアフィン変換マトリックスにおい
てｚの値が不変である様に３次元座標系で表してもよ
い。

【００６４】さて、この領域が第３従来例の装置で描画
を行なっていた領域であるが、この領域を、頭部位置の
移動方向に依存した画面変換マトリックスを用いて、圧
縮する。即ち、後述するいずれかの圧縮方式により求め
た画面変換マトリックスを左から掛けると、実際のレン
ダリング面積が上記領域と比べて狭くなる。以下に、画
面変換マトリックスによる圧縮方式について説明する。

【００６５】まず、図３に示すように、頭部位置の移動
を表す３次元座標系のベクトルをＴとし、画面座標系に
投影したベクトルをＴ₁とし、ベクトルＴ₁を画面座標系
から画面座標系のＸ−Ｙ平面に投影し、単位ベクトル化
したベクトルをＶ（Ｖｘ，Ｖｙ）とする。また、以下の
説明でこのベクトルＶとＹ軸とのなす角をθとし、圧縮
率をαとする。

【００６６】（１）第１圧縮方式図４は、第１圧縮方式の説明図である。図に示すよう
に、頭部位置の移動方向Ｖと垂直な直線ｌに、描画領域
上の任意の点Ｐから下ろした垂線の足をＨとし、線分Ｐ
Ｈを１−α：αに内分する点をＱとする。以下の画面座
標変換マトリックスを点Ｐの座標に左からかけることに
より、点Ｐは点Ｑに変換される。

【００６７】

【数１】

【００６８】従って、ポリゴンをレンダリングすべき範
囲は、頭部位置の移動方向にαだけ圧縮される。結果的
に、実際のレンダリング面積が狭くなり、その差分だけ
描画処理を省略でき、画面の描画時間の短縮が可能にな
る。この方式が以下に述べる方式のベースになってい
る。

【００６９】なお、この方式のレンダリングすべき範囲
の面積は、図４に示すように、第３従来例における描画
領域の面積に対してα倍となり、レンダリング範囲が移
動方向Ｖに圧縮されて直線ｌ方向に伸び、第３従来例の
描画領域内には収まらないという欠点がある。従って、
その分、描画領域をＸ軸やＹ軸方向に大きくとる必要が
ある。

【００７０】（２）第２圧縮方式この圧縮方式では、ある条件下でならば、Ｘ軸方向にの
み、拡張した描画領域を設定すれば良い。圧縮率αが２
^1/2／２以下の場合には、圧縮の方向をＹ軸と一致させ
れば、Ｙ方向ではポリゴンコードメモリ１６をふやさな
くて良い。

【００７１】第２圧縮方式では、頭部位置の移動方向を
軸に一致させる回転マトリックスを付した後に圧縮を行
うマトリックス変換式を求める。図５は、第２圧縮方式
の説明図である。描画領域上の任意の点をＰとし、頭部
位置の移動方向をＹ軸方向に合わせるような回転を点Ｐ
に施した結果をＰ₁とし、さらにＹ軸方向にαだけ縮め
た点をＱとする。以下の画面座標変換マトリックスを点
Ｐの座標に左からかけることにより、点Ｐは点Ｑに変換
される。

【００７２】

【数２】

【００７３】従って、ポリゴンをレンダリングすべき範
囲は、頭部位置の移動方向（Ｙ軸方向）にαだけ圧縮さ
れる。結果的に、実際のレンダリング面積が狭くなり、
その差分だけ描画処理を省略でき、画面の描画時間の短
縮が可能になる。

【００７４】２^1/2／２以下の場合としたのは、第３従
来例の領域を４５度回転した時が最も領域がはみ出す。
従って、２^1/2／２以下に圧縮する第３従来例の領域内
に変換領域が必ず収まるからである。

【００７５】なお、この方式のレンダリングすべき範囲
の面積は、第３従来例の描画領域の面積のα倍となり、
Ｘ軸方向にレンダリング範囲が伸び、第３従来例の描画
領域内には収まらないという欠点がある。その分、描画
領域をＸ軸方向に大きくとる必要がある。

【００７６】（３）第３圧縮方式圧縮率αが２^1/2／２以下の場合には、圧縮の方向をＸ
軸と一致させれば、Ｘ方向ではポリゴンコードメモリ１
６をふやさなくて良い。

【００７７】この圧縮方式では、頭部位置の移動方向を
軸に一致させる回転マトリックスを付した後に圧縮を行
うマトリックス変換式を求める。図６は、第３圧縮方式
の説明図である。描画領域上の任意の点をＰとし、頭部
位置の移動方向をＸ軸方向に合わせるような回転を点Ｐ
に施した結果をＰ₁とし、さらにＸ軸方向にαだけ縮め
た点をＱとする。以下の画面座標変換マトリックスを点
Ｐの座標に左からかけることにより、点Ｐは点Ｑに変換
される。

【００７８】

【数３】

【００７９】従って、ポリゴンをレンダリングすべき範
囲は、頭部位置の移動方向（Ｘ軸方向）にαだけ圧縮さ
れる。結果的に、実際のレンダリング面積が狭くなり、
その差分だけ描画処理を省略でき、画面の描画時間の短
縮が可能になる。上記の方法は、実際のレンダリング範
囲が第３従来例の描画領域内には収まらないという欠点
がある。その分、描画領域をＹ軸方向に大きくとる必要
がある。

【００８０】（４）第４圧縮方式ポリゴンを描画する場合、Ｙ軸方向でのライン分割を行
なった後、Ｘ軸方向でのピクセル分割を行なう。そこ
で、ライン分割数を少なくすること、即ち、実際のレン
ダリング範囲のＹ軸方向の長さを極小にすると、描画速
度が向上する。このためには、描画領域の１辺がＸ軸と
平行であれば良い。この方式では、圧縮率αが２^1/2／
２以下という条件が不要になる。

【００８１】図８は、第４圧縮方式の説明図である。描
画領域上の任意の点をＰとし、方式２で求めたマトリッ
クス変換式を用いた変換を点Ｐに施した結果をＱとす
る。これに描画領域の１辺とＸ軸がなす角をψとし、ψ
分だけ回転を行なった点をＲとする。以下のマトリック
ス変換式を点Ｐの座標に左からかけることにより、点Ｐ
は点Ｒに変換される。

【００８２】

【数４】

【００８３】従って、ポリゴンをレンダリングすべき範
囲は、頭部位置の移動方向にαだけ圧縮される。結果的
に、実際のレンダリング面積が狭くなり、その差分だけ
描画処理を省略でき、画面の描画時間の短縮が可能にな
る。上記の方法は、実際のレンダリング範囲が第３従来
例の描画領域内には収まらないという欠点がある。その
分、描画領域をＸ軸方向に大きくとる必要がある。

【００８４】ここでは、Ｘ軸方向に描画範囲を平行にし
たが、Ｙ軸方向に平行にしても構わない。いずれにして
も、平行にした方向に垂直な方向の描画領域は、圧縮前
の描画領域内に存在する。

【００８５】（５）第５圧縮方式上記の第４圧縮方式でも実際のレンダリング範囲は第３
従来例の描画領域内には収まらないという欠点がある。
これは、軸と平行ではない辺があるためである。実際の
レンダリング面積を変えないで、この辺をＹ軸と平行と
するような変換を行なえば、第３従来例の描画領域内に
実際のレンダリング範囲が収まる。従って、描画領域の
各辺はＸ軸方向及びＹ軸方向に平行となる。この様な改
善を行なったのが以下に述べる手法である。

【００８６】図８は、第５圧縮方式の説明図である。描
画領域上の任意の点をＰとし、第３圧縮方式のマトリッ
クスを点Ｐに施した結果をＱとする。描画領域のＸ軸に
並行ではない辺と平行で、Ｑを通る線分がＸ軸交わる点
Ｑ１とＸ軸に下ろした垂線の足Ｑ２との距離の分だけ点
ＱをＸ軸方向に移動した点をＲとする。以下の画面座標
変換マトリックスを点Ｐの座標に左からかけることによ
り、点Ｐは点Ｒに変換される。

【００８７】

【数５】

【００８８】上記のマトリックス変換処理によりレンダ
リングすべき範囲がどの様に変化するかを図９に示す。
すなわち、各マトリックスを左からかけることは、第２
圧縮方式、第４圧縮方式、第５圧縮方式と順にレンダリ
ングすべき範囲を変化させることである。こうして、ポ
リゴンをレンダリングすべき範囲は、Ｘ軸方向及びＹ軸
方向に圧縮され、第３技術例からはみ出す部分がない。
結果的に、実際のレンダリング面積が狭くなり、その差
分だけ描画処理を省略でき、画面の描画時間の短縮が可
能になる。

【００８９】図１０は、このような画面座標変換マトリ
ックスを算出するＣＰＵ動作を示すフローチャートであ
る。頭部姿勢検出装置１１は、頭部位置を検出し、検出
結果をＣＰＵ１３に出力する。ＣＰＵ１３は、この頭部
位置データを頭部姿勢検出装置１１から取得し（ステッ
プＳ１）、以前の頭部位置データとの差分をとって、頭
部位置移動量を求める（ステップＳ２）。

【００９０】一般に人間の動体視力と頭部位置速度の関
係から、頭を早く動かすほど動体視力は落ち、物体に対
する認識力が低下する。そこで、頭を早く動かす場合
は、粗い画像でも不自然な感じを与えない。むしろ、画
面の画像が頭の動きに追随しない方が不自然な感じを与
える。そこで、ＣＰＵ１３は、頭部の移動速度に画面の
画像が追随できる画像データ量に減らすべく、移動速度
に基づいて、画面圧縮率を計算する（ステップＳ３）。
この計算は関係式で与えても、テーブルで与えても良
い。

【００９１】頭部位置移動量と画面縮小率から画面座標
変換マトリックスを計算する（ステップＳ４）。この画
面座標変換マトリックスは上述の５種類のものがある。
そして、必要であれば（ステップＳ５）、表示側の処理
を行うため逆画面座標変換マトリックスを計算する（ス
テップＳ６）。本実施形態では、画面座標変換マトリッ
クスで描画処理も表示処理もできるので、ステップＳ６
の計算は行わない。

【００９２】以上記載したように求めた画面座標変換マ
トリックスにより、圧縮変換回路１５は、座標変換回路
１４から出力された頂点座標やポリゴンゴードを圧縮す
る。また、ポリゴン面を構成する各ピクセルの代わり
に、画面アドレスを生成し、この値で示されるポリゴン
コードメモリ１６のエントリにポリゴンコードを書き込
む。

【００９３】描画を行ないながら表示を行なうためポリ
ゴンコードメモリ１６は、画面のピクセル数の容量を持
つ２つのメモリで構成される。一方のメモリを描画側で
使用する間はもう一方のメモリを表示側に使用する。同
様にポリゴン・キャッシュ４０４も２つで構成され、一
方を描画側で使用している時はもう一方を表示側で使用
する。

【００９４】１画面分の表示に必要なポリゴン処理を行
い、ポリゴンコードメモリ１６やポリゴンキャッシュ１
７への書き込みが完了した時点で、ＣＰＵ１３は制御信
号を用いて、ポリゴンコードメモリ１６とポリゴン・キ
ャッシュ１７の描画側と表示側を入れ変える。この処理
をスワップバッファ処理と呼び、これによって書き込み
が完了したデータを表示側の回路から参照できるように
なる。

【００９５】次に表示側の処理を説明する。ディスプレ
イ２１の水平垂直走査に同期してディスプレイコントロ
ーラ２０は画面座標を生成する。復元変換回路２２は、
ＣＰＵ１３から受けとった画像変換マトリックスをもち
いて、画面座標からポリゴンコードアドレスを生成す
る。

【００９６】ポリゴンコードメモリ１６はポリゴンコー
ドアドレスで示される位置に保存されているポリゴンコ
ードをポリゴンキャッシュ１７に対し出力する。ポリゴ
ンキャッシュ１７は、ポリゴンコードで示される位置に
保存されている３頂点分の頂点座標およびレンダリング
パラメータを出力し、内分値発生器１８には、画面座標
と３つの頂点座標を入力する。内分値発生器１８は、画
面座標で示される画面位置に投影される３つの頂点座標
で定義されたポリゴン面の位置を算出する。

【００９７】また、レンダラ１９には、内分値と３組の
レンダリング・パラメータが入力される。レンダラ１９
は、３組のレンダリングパラメータを補間し、内分値が
示す位置における色データ値を算出する。ディスプレイ
コントローラ２０はレンダラ１９から色データ値を入力
し、画像信号に変換しディスプレイ２１に対し出力す
る。以上が画面上の１ピクセルの表示処理である。この
処理をディスプレイの画素数分繰り返し１画面の表示処
理が終了する。

【００９８】こうして、移動情報に基づいて観察者の移
動方向に画像の画素を疎に選択する画素選択手段を備え
ているので、画像処理すべき画素数が減少し、処理時間
を短縮することができ、観察者の移動に追随した画像を
形成することができる。人間の動体視力は観察者の移動
速度が増すほど低下するため、観察者の移動方向に画像
の画素を疎に選択しても、画質の低下を感じることはな
い。圧縮手段と復元手段ともに同じマトリックス変換式
を用いて、観察者の移動方向に画像の画素を疎に選択し
た画像を生成できる。

【００９９】＜第２実施形態＞図１１は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第２実施形態を示すブロック図で
ある。この３次元画像処理装置は、頭部姿勢検出装置３
１と、外部形状記憶装置３２と、ＣＰＵ３３と、ポリゴ
ンマッピング処理回路３４と、テクスチャメモリ３５
と、圧縮変換回路３６と、フレームメモリ３７と、ディ
スプレイコントローラ３８と、ディスプレイ３９と、復
元変換回路４０とから構成される。

【０１００】第１実施形態と同じ役割の部分は簡略化し
て、各部の説明を行う。頭部姿勢検出装置３１は、頭の
位置や移動量を検出し、ＣＰＵ３２に頭部位置・移動情
報を送る。ＣＰＵ３２は、頭部姿勢検出装置３１から頭
部位置・移動情報を受けとり、画面座標変換マトリック
スを算出して、圧縮変換回路３６と復元変換回路４０へ
画面座標変換マトリックスをおくる。

【０１０１】さらに、外部形状記憶装置３２からポリゴ
ンを定義するパラメータとアプリケーションソフトやオ
ペレーターの操作に応じて得られる操作データとを用い
て、モデリング変換や投影変換等を実行し、ポリゴン画
像を形成すべく、該当するポリゴンのパラメータを変換
し、そのパラメータをポリゴンマッピング処理回路３４
へ順次出力する。

【０１０２】ポリゴンマッピング処理回路３４は、入力
されるポリゴンのパラメータから、ポリゴンに対応する
テクスチャデータをテクスチャメモリ３５から取り込
み、各ポリゴンにテクスチャデータを付しながら、隠面
処理を逐次施して、その結果を圧縮変換回路３６に出力
する。圧縮変換回路３６はＣＰＵ３３からの画面座標変
換マトリックスに基づいて画像を圧縮し、フレームメモ
リ３７に出力する。ポリゴンマッピング処理回路３４で
生成されたポリゴン画像は、フレーム画としてフレーム
メモリ３７に書き込まれる。

【０１０３】ディスプレイコントローラ３８からの画面
座標値は、復元変換回路４０により、フレームメモリア
ドレスに変換され、これによりフレームメモリ３７の内
容が読み出され、ディスプレイコントローラ３８からデ
ィスプレイ３９へ順次出力する。

【０１０４】この３次元画像処理装置は、第１実施形態
のように、ポリゴンコードによって画像生成処理を行う
タイプのもに比較すれば、処理量が多く処理速度は遅く
なるが、実際の使用上で特に問題となるレベルではな
い。

【０１０５】＜第３実施形態＞図１２は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第３実施形態を示すブロック図で
ある。この装置は、基本的には第２実施形態とほぼ同じ
構成をなすので、同一部分には同一符号を付し、説明は
省略する。この装置の特徴は、イメージメモリ４１と、
イメージ変換・合成回路４２とを備える点である。

【０１０６】この処理装置では、頭部姿勢検出装置３１
は、頭の位置や移動量を検出し、ＣＰＵ３２に頭部位置
・移動情報を送る。ＣＰＵ３２は、頭部姿勢検出装置３
１から頭部位置・移動情報を受けとり、画面座標変換マ
トリックスとイメージ変換マトリックスを算出する。そ
して、圧縮変換回路３６に画面座標変換マトリックスを
送り、イメージ変換・合成回路４２へイメージ変換マト
リックスをおくる。２つのマトリックスは逆マトリック
スの関係にある。従って、図１０のフローチャートにお
いて、ＣＰＵ１３は、ステップＳ６で逆変換マトリック
スを必要とし、画面座標変換マトリックスの逆マトリッ
クス（イメージ変換マトリックス）を算出する（ステッ
プＳ７）。

【０１０７】ポリゴンマッピング処理回路３４は、入力
されるポリゴンのパラメータから、ポリゴンに対応する
テクスチャデータをテクスチャメモリ３５から取り込
み、各ポリゴンにテクスチャデータを付しながら、隠面
処理を逐次施して、その結果を圧縮変換回路３６に出力
する。圧縮変換回路３６はＣＰＵ３３からの画面座標変
換マトリックスに基づいて画像を圧縮し、イメージメモ
リ３５に出力する。こうして圧縮変換回路３６で生成さ
れたポリゴン画像は、フレーム画としてイメージメモリ
４１に書き込まれる。

【０１０８】イメージ変換・合成回路４２は、イメージ
メモリ４１の内容を読み出し、ＣＰＵ３２から送られた
イメージ変換マトリックスによる変換を加え、フレーム
メモリ３７に書き込む。

【０１０９】ディスプレイコントローラ３８からの画面
座標値によりフレームメモリ３７の内容が読み出され、
ディスプレイ３９へ順次出力する。

【０１１０】こうして、復元変換回路の替わりにイメー
ジメモリ４１と、イメージ変換・合成回路４２を付加す
るだけで、第２実施形態と同様の効果が得られる。しか
も、フレームメモリ３７から後段の構成は、第１従来例
と同じであり、同じ処理ができる。

【０１１１】＜第４実施形態＞図１３は、本実施形態に
おける画素選択方式の説明図である。本実施形態は、レ
イトレーシング（光線追跡法）への応用である。

【０１１２】レイトレーシングとは、スクリーン上の各
画素の方向から視点に入ってくる光線を逆に追跡し、明
るさ、色を求めるという方法である。この方法は、計算
量が非常に多い。

【０１１３】通常、図１３左のようにスクリーン上の画
素は均等にならんでいることを想定する。これに対し
て、本方式では図１３右に示すように、輝度計算に用い
るスクリーン上の仮想的な画素を頭部位置の移動方向
と、それに垂直な方向の行列となるようにとる。この
時、頭部位置の移動方向の画素の間隔を疎にすることに
より、画素の間引きを行なえる。また、追跡する光線の
数が減るので、計算量を減少する。

【０１１４】図１３右のスクリーン上の画素列から、図
１３左のスクリーン上の画素列を求めるには、補間を用
いればよい、例えば、図１３左のスクリーン上の１つの
画素の位置から、図１３右のスクリーン上の同じ位置を
囲む、４個の画素が決定する。個々の画素の輝度計算を
距離により比例配分し、図１３左のスクリーン上の画素
の輝度にする。

【０１１５】図１４は、本発明に係る３次元画像処理装
置の第４実施形態のブロック図である。本実施形態の３
次元画像表示装置は、図３９における第２従来例の装置
と同じ構成である。まず、頭部姿勢検出器２３は観察者
の頭部位置や移動情報を検出し、これを画素選択器２４
に出力する。画素選択器２４は頭部姿勢検出器２３から
受け取った注視点の情報に基づき、上記の方法により頭
部位置の移動方向に画素を間引き、選択した画素の座標
を輝度計算器２５に出力する。輝度計算器２５は、画素
選択器２４から出力された座標の画素についてその輝度
値を正確に計算して求め、輝度値を求めた画素の座標と
ともに補間器２６に出力する。補間器２６は未計算の画
素についてその輝度値を、輝度計算器２５で求めた輝度
値を用いた補間によって求める。この補間の例は上記の
通りである。求められた全画素の輝度値を表示器２７に
出力する。表示器２７４は補間器２６から受け取った全
画素の輝度値に基づいて画像を表示する。これを画像中
の全ての画素の値が求まるまで行う。

【０１１６】こうして、レイトレーシングの線を間引く
ことで簡単に画素を観察者の移動方向に間引くことがで
きる。

【０１１７】＜第５実施形態＞以上の実施形態以外に
も、画像信号の伸長回路を利用する方式がある。以下で
は、画素を疎にする方向を１方向に限定した場合につい
て説明する。図１５は、本発明に係る３次元画像処理装
置の第５実施形態を示すブロック図である。ここでは、
頭部の左右方向の動きについて述べるが、上下方向も同
様である。

【０１１８】ＣＰＵ３３は、頭部姿勢検出装置３１から
頭部位置・移動情報を受けとり、画像を圧縮する画面座
標変換マトリックスと圧縮された画像を復元する伸長率
を算出する。圧縮変換回路３６へ画面座標変換マトリッ
クスを出力し、画面伸長回路４３に伸長率を送る。ここ
で、画面座標変換マトリックスは、前述の第５圧縮方式
に記載したマトリックスを用いる。このマトリックスに
より、画面はＸ軸方向及びＹ方向に圧縮されるので、復
元するときはそれぞれの方向に画面を一定の伸長率（１
／圧縮率）をかける。

【０１１９】また、ＣＰＵ３３は、ポリゴンを定義する
データとアプリケーションソフトやオペレーターの操作
に応じて得られる操作データとを用いて、モデリング変
換や投影変換等を実行し、ポリゴン画像を形成すべく、
該当するポリゴンのパラメータを変換し、そのパラメー
タをポリゴン・マッピング処理回路３４へ順次出力す
る。

【０１２０】ポリゴンマッピング処理回路３４は、入力
されるポリゴンのパラメータから、ポリゴンに対応する
テクスチャデータをテクスチャメモリ３５から取り込
み、各ポリゴンにテクスチャデータを付しながら、隠面
処理を逐次施してイメージ画像を作成する。圧縮変換回
路３６は、画面座標変換マトリックスにより、イメージ
画像を圧縮し、生成された圧縮ポリゴン画像はフレーム
画としてフレームメモリ３７に書き込まれる。

【０１２１】ディスプレイコントローラ３８からの画面
座標値によりフレームメモリ３７の内容が読み出され、
画面伸長回路４３へ送られる。画面伸長回路４３は、Ｃ
ＰＵ３３から送られた伸長率により、画像信号を伸長
し、ディスプレイ３９へ順次出力する。

【０１２２】こうして、表示側の処理においては、マト
リックス変換を行うことなく、単なる伸長率をかけるこ
とにより圧縮画像を復元することができ、複雑な処理が
不要で、回路も簡易化できる。

【０１２３】さて、観察者の移動に応じて画像処理を行
う方法としては、以上の外にテクスチャの解像度を変え
る方法がある。この実施形態を次にいくつか述べる。

【０１２４】〔第６実施形態〕図１６は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第６実施形態を示すブロック図で
ある。この３次元画像処理装置は、観察方向検出器５
１、観察方向速度検出器５２、解像度変換器５３、テク
スチャ選択装置５４、テクスチャ転送装置５５、テクス
チャメモリ５６、主メモリ５７、ＣＰＵ６０、座標変換
装置６１、レンダリング装置６２、フレームメモリ６
３、ディスプレイ６４、から構成される。主メモリ５７
は、外部形状記憶装置５８、外部テクスチャ記憶装置５
９とから構成される。

【０１２５】主メモリ５７、ＣＰＵ６０、座標変換装置
６１、レンダリング装置６２、フレームメモリ６３、デ
ィスプレイ６４は、図に示す第１従来例の装置と同様の
機能を果たし、観察方向検出器５１、観察方向速度検出
器５２、解像度変換器５３、テクスチャ選択装置５４、
テクスチャ転送装置５５、テクスチャメモリ５６が、本
実施形態の特徴をなす部分である。

【０１２６】以下に、各部分について詳述する。

【０１２７】観察方向検出器５１は、観察者の観察方向
を検出する。この向きは、観察者の頭の動きを検出する
三次元磁気センサなどによって検出することができる
が、ここではその方法を限定しない。また、検出値は、
図１７に示すように、観察方向の方位角θ、仰角δのみ
の場合、観察方向の方位角θ、仰角δと回転角φで表す
場合、観察方向の方位角θ、仰角δと回転角φと観察位
置（ｘ，ｙ，ｚ）で表わす場合などが考えられる。

【０１２８】観察方向速度検出器５２は、観察者の観察
方向の変化する速度量を検出する。速度量も観察方向検
出器５１と同様に、観察方向の方位角変化量ｄθ、仰角
変化量ｄδのみの場合、観察方向の方位角変化量ｄθ、
仰角変化量ｄδと回転角変化量ｄφで表わす場合、観察
方向の方位角変化量ｄθ、仰角変化量ｄδと回転角変化
量ｄφと観察位置変化量（ｄｘ，ｄｙ，ｄｚ）で表わす
場合などが考えられる。

【０１２９】解像度変換器５３は、観察方向速度検出器
５２によって検出された速度に対し、許容される解像度
を出力する。例としては、ある速度を閾値として、それ
よりも速度が速い場合は低い解像度を、速度が遅い場合
は高い解像度を出力する方法がある。

【０１３０】主メモリ５７の外部テクスチャ記憶装置５
９は、仮想空間内にあるすべてのテクスチャを格納する
事のできる記憶装置である。各テクスチャごとに解像度
の異なるテクスチャも格納される。例えば４種類のテク
スチャ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）が記憶装置内に格納される場
合、それぞれ通常の解像度を持つテクスチャ（Ａ１，Ｂ
１，Ｃ１，Ｄ１）、低解像度のテクスチャ（Ａ２，Ｂ
２，Ｃ２，Ｄ２）も格納される。

【０１３１】テクスチャメモリ５６は、テクスチャをキ
ャッシュするメモリである。テクスチャを数枚分格納す
ることができ、メモリ内のテクスチャは、レンダリング
装置６２で参照される。

【０１３２】テクスチャ選択装置５４は、指定されたテ
クスチャがテクスチャメモリ５６上に存在するかどうか
を調べ、存在しなかった場合、解像度変換器によって示
される解像度を持つテクスチャをテクスチャ転送装置５
５に指定する。例えばテクスチャＡを読み込む必要があ
った場合、解像度変換器５３によって示される解像度が
低解像度ならテクスチャＡ２を、高解像度ならテクスチ
ャＡ１を読み込むようテクスチャ転送装置５５に指定す
る。指定されたテクスチャがすでに、テクスチャメモリ
５６上に存在する場合は、テクスチャが格納されている
アドレスをレンダリング装置６２に転送する。

【０１３３】テクスチャ転送装置５５は、指定されたテ
クスチャを外部テクスチャ記憶装置５９からテクスチャ
メモリ５６へと転送する装置である。

【０１３４】主メモリ５７の外部形状記憶装置５８は、
仮想空間内のモデルを格納するための記憶装置である。

【０１３５】ＣＰＵ６０は、モデルを外部形状記憶装置
５８から入力し、座標変換装置６１へ出力する。また、
モデルで使用されているテクスチャの識別子（ＩＤ）を
テクスチャ選択装置５４に転送する。

【０１３６】座標変換装置６１は、外部形状記憶装置５
８からモデルを入力し、座標変換、視野変換、スクリー
ン座標変換を行い、変換後のモデルをレンダリング装置
６２に転送する。

【０１３７】レンダリング装置６２は、座標変換装置６
１から転送されたモデルの画面イメージを生成する装置
で、その際に、テクスチャメモリ５６に格納されている
テクスチャを用いる。どのテクスチャを用いるかは、テ
クスチャ選択装置５４から転送されるテクスチャアドレ
スによって決定される。

【０１３８】フレームメモリ６３は、レンダリング装置
６２で生成された画面イメージを保持する。

【０１３９】ディスプレイ６４はフレームメモリ６３に
保持された画面イメージを表示する。

【０１４０】この装置を使用して高速処理を実現できる
原理を述べる。人間の識別能力は静止した物体を観察す
る場合に比べて観察者の観察方向が変化している場合も
しくは観察者に対してモデルが相対的に運動している場
合には、映像の品質は静止状態で必要とされるほど高く
ない。この特徴を利用することによって処理時間の軽減
をはかるのである。

【０１４１】具体的には、新たなテクスチャをテクスチ
ャメモリ５６に設定する場合、観察者の観察方向の変化
速度や観察者とモデルの相対速度を検知し、速度に応じ
た解像度のテクスチャを選択することにより、外部テク
スチャ記憶装置５９からのテクスチャの読み込み時間を
短縮する。例えば、あるテクスチャをテクスチャメモリ
５６に設定する必要がでた場合に、図１８に示すよう
に、通常のテクスチャの代わりに、それよりも低い解像
度（例えば１／４の解像度）を持つテクスチャを読み込
むことによって、読み込み時間を短縮することができ
る。

【０１４２】観察者の観察方向の変化速度に応じてテク
スチャ解像度を変化させる場合の具体例を図１９を用い
て説明する。本実施形態では、観察者の水平方向の見回
しで説明するが観察者のほかの動きについても同様であ
る。

【０１４３】図１９に示すように、観察者の周囲には、
仮想空間が広がっているものとする。便宜上、観察者を
中心とした扇状の領域に分けて考える。この領域のう
ち、観察者の観察方向にある連続した領域（図１９では
ＡＢＣＤＥＦＧＨ）に存在するモデルが画面上に表示さ
れるものとする。この領域は、説明上仮に設けたもの
で、実際には、空間をこのように領域分割して認識して
いる訳ではない。

【０１４４】説明の都合上、モデルで使用されるテクス
チャは、各領域ごとに、２種類用いられていて（例えば
机と椅子のテクスチャ）、テクスチャメモリの容量は画
面上に表示されるテクスチャを格納することは可能とす
る。また、それよりもテクスチャメモリの容量が大きい
場合についても同様である。従って、新たなテクスチャ
が必要となる時は、外部テクスチャ記憶装置５９から読
み出して、テクスチャメモリ５６に格納しなければなら
ない。

【０１４５】観察者が右方向にゆっくりと見回して行く
場合、観察者に見える範囲が画面に描画されることにな
る。領域がＡＢＣＤＥＦＧＨ（同図（ａ））からＢＣＤ
ＥＦＧＨＩ（同図（ｂ））のように描画される場合、１
回の描画中にテクスチャメモリ５６に読み込み直すテク
スチャ量は２枚とする（例えば、机と本のテクスチ
ャ）。

【０１４６】観察者の見回す速度を上げて、上記と同じ
時間で、画面中に現れる領域がＡＢＣＤＥＦＧＨからＤ
ＥＦＧＨＩＪＫに変化したとする。この時に外部テクス
チャ記憶装置５９からテクスチャメモリ５６に、描画中
に６枚（領域ＩＪＫに各２枚）のテクスチャを読み込ま
なければならない。見回す時間に見合った、不自然に感
じない速度でテクスチャを読み込むことができなけれ
ば、描画遅れの原因となり、操作者が不自然に感じてし
まう。

【０１４７】そこで、本来の解像度よりも低い解像度の
テクスチャを読み込むことにより、テクスチャの読み込
みによる描画遅れを軽減する。本来の１／４の解像度を
もつテクスチャを読み込むものとすると、６枚のテクス
チャを読み込むのにかかる時間は６×１／４＝１．５枚
分で済む。もしくは、１／１６の解像度を持つテクスチ
ャを読み込むものとすると、６×１／１６＝０．３７５
枚分となる。従って、テクスチャの読み込み時間を短縮
することができる。

【０１４８】このような原理に基づく本実施形態の３次
元画像処理装置の具体的動作について説明する。ＣＰＵ
６０は、外部形状記憶装置５８からポリゴンを定義する
パラメータとアプリケーション・ソフトやオペレーター
の操作に応じて得られる操作データとを用いて、モデリ
ング変換や投影変換等を実行し、ポリゴン画像を形成す
べく、該当するポリゴンのパラメータを変換し、そのパ
ラメータを座標変換装置６１へ順次出力する。また、テ
クチャＩＤを算出し、テクスチャ選択装置５４に送出す
る。

【０１４９】一方、観察方向検出器５１、観察方向速度
検出器５２は、観察者の観察方向と速度を検出し、その
検出結果を解像度変換器５３に出力する。解像度変換器
５３は、観察速度に基づいてテクスチャの許容解像度を
テクスチャ選択装置５４に出力する。この許容解像度
は、観察方向の速度に追随して描画を自然に行うことの
できるテクスチャの解像度を示している。

【０１５０】この許容解像度を入力されたテクスチャ選
択装置５４は、次のような動作を行う。図２０は、テク
スチャ選択装置５４の動作を示すフローチャートであ
る。まず、テクスチャ選択装置５４は、ＣＰＵ６０から
テクスチャＩＤを獲得し（ステップＳ１１）、解像度変
換器５３から許容解像度を獲得する（ステップＳ１
２）。そして、許容解像度以上の解像度を持つテクスチ
ャがテクスチャメモリ上に存在するか否かを確認する
（ステップＳ１３）。このテクスチャが存在すれば、テ
クスチャメモリ５６には既にテクスチャが存在している
ので、新たなテクスチャを外部テクスチャ記憶装置５９
より読み込む必要がない。従って、テクスチャ選択装置
５４は、処理を行わない。

【０１５１】許容解像度以上のテクスチャが存在しなけ
れば、許容解像度の示すテクスチャ（低解像度のテクス
チャ）を新たに読み込む必要がある。従って、テクスチ
ャＩＤと許容解像度からテクチャが外部テクチャ記憶装
置５９に格納されているアドレスとサイズを求める（ス
テップＳ１４）。テクスチャ転送装置５５にアドレスと
サイズを転送する（ステップＳ１５）。テクスチャ転送
装置５５は、このアドレスとサイズを外部テクスチャ記
憶装置５９から読み出して、テクスチャメモリ６４に書
き込む。上述のように、許容解像度の示す低解像度のテ
クスチャを読み込むので、処理時間を短縮でき、自然な
描画が可能となる。

【０１５２】レンダリング装置６２は、座標変換装置６
１からのモデル情報とテクスチャメモリ５６に格納され
ているテクスチャから画面イメージ（色データ値）を生
成する。これをフレームメモリ６２に書き込み、このデ
ータ値をディスプレイ６４に表示する。

【０１５３】＜第７実施形態＞図２１は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第７実施形態を示すブロック図で
ある。この３次元画像処理装置は、第３従来例に第６実
施形態のテクスチャ処理部分を加えた構成であり、観察
方向検出器５１と、観察方向速度検出器５２と、解像度
変換器５３と、テクスチャ選択装置５４と、テクスチャ
転送装置５５と、テクチャメモリ５５と、外部形状記憶
装置５８と、外部テクスチャ記憶装置５９と、ＣＰＵ７
１と、座標変換回路７２と、ポリゴンコードメモリ７３
と、ポリゴンキャッシュ７４と、内分値発生器７５と、
レンダラ７６と、ディスプレイコントローラ７７と、デ
ィスプレイ７８とから構成される。各部の動作及び機能
は前述の通りなので、詳しい説明は省略する。テクスチ
ャメモリが存在しないが、同様の機能をレンダラ７６が
備えている。

【０１５４】この装置は、ポリゴンコードメモリ７３を
有し、レンダラ７６において、画像信号を送る際にレン
ダリングを行うことにより、テクスチャ設定とレンダリ
ング処理の一部を並列に実行することで、テクスチャの
読み込みによる処理時間をさらに短縮することが可能に
なる。

【０１５５】ポリゴン毎にレンダリングを行う場合に
は、各々のポリゴンは座標変換された後、レンダリング
処理によりテクスチャマッピングされる。この時、テク
スチャがレンダラ７６内のメモリ上にない場合は、テク
スチャが設定されるまでの間、レンダリング処理が遅延
することになる。この時間を短縮するため、次のような
処理を行う。

【０１５６】図２２（ａ）は、４つのポリゴンＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを描画する時間をグラフに表したものである。ポ
リゴンＡではテクスチャ１、ポリゴンＢではテクスチャ
２を必要として、両方ともテクスチャメモリ上に設定さ
れていないものとしている。第６実施形態においては、
テクスチャ設定とレンダリング処理を並列に行うことが
できないので、ポリゴンＡのレンダリングはテクスチャ
１の読み込み終了後、ポリゴンＢのレンダリングはテク
スチャ２の読み込み終了後に行われ、レンダリング処理
が遅延してしまう。

【０１５７】そこで、上述のように、本来の解像度の１
／４のテクスチャを読み込むと、図２２（ｂ）のように
なる。図２２（ａ）に対して、テクスチャ読み込み時間
が短縮されるため、レンダリング処理の遅延が軽減され
る。

【０１５８】一方、本実施形態においては、テクスチャ
設定とレンダリング処理を並列に行うことができる。即
ち、ポリゴンコードメモリを有し、画像信号を送る際に
レンダリングを行う場合、各々のポリゴンは座標変換さ
れた後、彩色前の画面イメージとしてポリゴンコードメ
モリに格納され、その間にテクスチャの読み込みも行え
る。すべてのポリゴンがポリゴンコードメモリに格納さ
れ、テクスチャが読み込まれた後、画面イメージを彩色
処理が行われる。

【０１５９】図２３（ａ）は、本来の解像度を持つテク
スチャを読み込んだ場合の処理時間を表したものであ
り、図２３（ｂ）は、本来の解像度の１／４のテクスチ
ャを読み込んだ場合を表したものである。第６実施形態
である図２２と比較して、レンダリング処理の遅延は軽
減されているのは明らかである。当然ながら、図２３
（ａ）と図２３（ｂ）を比較すれば、テクスチャ読み込
み時間が短縮されるぶんだけ、レンダリング処理の遅延
が軽減される。

【０１６０】＜第８実施形態＞図２４は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第８実施形態を示すブロック図で
ある。この装置は、観察者の観察方向と表示物体との相
対速度によって、テクスチャの解像度を切り替える手段
を有する。具体的には、第６実施形態に、モデル速度検
出器６５、相対速度検出器６６を追加した構成である。

【０１６１】モデル速度検出器６５は、ＣＰＵ５４から
モデルの速度を検出する。相対速度検出器６６は、観察
方向検出器５９、観察方向速度検出器６０によって検出
された観察者の観察方向の変化速度とモデルの速度とか
ら、観察者とモデルの相対速度を検出する。解像度変換
器５３は、相対速度検出器６６によって検出された速度
に対し、許容される解像度を出力する。

【０１６２】表示物体が移動している場合は、観察者に
対する相対速度でその物体に対する認識力が異なる。そ
こで、どの解像度のテクスチャを読み込むかを、相対速
度検出器６６により、観察者の観察方向と表示物体の相
対速度を検出して決定する。このことにより、観察者に
はテクスチャの解像度が本来のものよりも低いことを意
識させることなく、テクスチャ読み込み処理時間を短縮
することができる。

【０１６３】こうして観察者とモデルの相対速度に応じ
てテクスチャ解像度を変化させる場合についても同様
に、テクスチャの読み込み時間を短縮することができ
る。これ以外の動作については第６実施形態と同様であ
るので記載を省略する。

【０１６４】＜第９実施形態＞図２５は、本発明に係る
３次元画像処理装置の第９実施形態を示すブロック図で
ある。この装置は、第７実施形態に相対速度検出器６６
を追加した構成である。第８実施形態と異なり、モデル
速度検出器が存在しないのは、ＣＰＵ７１が、モデルの
速度を検出し、相対速度検出器６６に送信するからであ
る。

【０１６５】テクスチャ処理部分の動作は、第８実施形
態と同様である。この装置は、第８実施形態の装置より
も、処理が軽く、より自然な画像が得られる。

【０１６６】＜第１０実施形態＞図２６は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１０実施形態を示すブロック
図である。この３次元画像処理装置は、第６実施形態の
画像処理部分（５７、６０〜６４）にテクスチャ選択装
置５４ａ、テクスチャ転送装置５５ａ、テクスチャメモ
リ５６を備えた構成である。

【０１６７】テクスチャ選択装置５４は、モデルで使用
されているテクスチャがテクスチャメモリ５６内に無い
場合に、該当するテクスチャを読み込むようテクスチャ
転送装置５５ａに転送命令を出力する装置である。ＣＰ
Ｕ６０からテクスチャの識別子（ＩＤ）が入力される
と、該当するテクスチャがテクスチャメモリ５６上に存
在するかを調べ、存在しない場合、そのテクスチャの低
解像度テクスチャと高解像度テクスチャを読み込むよ
う、テクスチャ転送装置５５ａに命令を送信する。

【０１６８】テクスチャ転送装置５５ａは、テクスチャ
選択装置５４ａからテクスチャ転送の命令を受け取り、
該当するテクスチャを外部テクスチャ記憶装置５９から
テクスチャメモリ５６に転送する装置である。図２７に
テクスチャ転送装置の概略ブロック図を示す。テクスチ
ャ転送装置５５ａは、低解像度テクスチャ転送器８０、
高解像度テクスチャ転送器８１、転送命令バッファ８２
によって構成される。

【０１６９】低解像度テクスチャ転送器８０は、テクス
チャ選択装置５４ａから送信されるテクスチャ転送命令
のうち、低解像度テクスチャの転送命令を実行する。高
解像度テクスチャ転送器８１は、テクスチャ選択装置５
４ａから送信されるテクスチャ転送命令のうち、高解像
度テクスチャの転送命令を実行する。転送命令バッファ
８２は、テクスチャ選択装置５４ａから送信されるテク
スチャ転送命令のうち、高解像度テクスチャの転送命令
をバッファリングする。高解像度テクスチャ転送装置８
１は、テクスチャ選択装置５４ａからの制御信号によっ
て、転送実行の中断、再開が行われる。この制御信号
は、低解像度テクスチャの転送命令が送信されたとき
と、低解像度テクスチャの読み込み終了時に出される。

【０１７０】この実施形態では、モデルが画面に現れた
直後には、その詳細な部分は判別できないという特長を
利用して、通常の解像度のテクスチャを読み込むまでの
間、低解像度のテクスチャを用いて描画することによっ
て、テクスチャ設定の処理時間の分散を図る。

【０１７１】前述の図１９を用いて説明する。図１９で
は、観察者の水平方向の見回しで説明するが観察者のほ
かの動きについても同様である。前述同様に、観察者の
周囲には、仮想空間が広がっているものとする。便宜
上、この空間を観察者を中心とした扇状の領域（ＡＢＣ
ＤＥＦＧＨＩＪＫ）に分けて考える。この領域のうち、
観察者の観察方向にある連続した領域（図１９（ａ）で
はＡＢＣＤＥＦＧＨ）が画面上に表示されるものとす
る。

【０１７２】説明の都合上、領域Ｉにテクスチャ（高解
像度）が２枚使用されていて、他の領域では新たに読み
込むべきテクスチャはないものとする。このテクスチャ
を読み込んで理想の画像（高解像度の画像）を描くとす
れば、観察者の見回し速度に応じた描画間隔（１画面を
描画する時間）では、１枚のテクスチャしか読み込めな
いものとする。

【０１７３】図１９（ａ）から、観察者が右方向にゆっ
くりと見回したとすると、同図（ｂ）に示すように、画
面中に現れる領域はＢＣＤＥＦＧＨＩと変化する。この
時に１描画中に読み込み直すテクスチャ量は２枚（領域
Ｉのテクスチャ）となり、図２８に示すように、理想の
描画間隔（観察者の見回し速度に追随できる描画間隔）
に対して、実際の描画間隔では２倍の時間がかかってし
まう。このため、観察者の動きに画面が追随できず、不
自然な画像となる。

【０１７４】そこで、初めに低解像度のテクスチャを読
み込み、通常の解像度のテクスチャを読み込むまでの
間、低解像度のテクスチャを用いて描画する。

【０１７５】観察者が右方向にゆっくりと見回したとす
ると、画面中に現れる領域はＢＣＤＥＦＧＨＩとなった
とき、領域Ｉで使用される２枚のテクスチャを、本来よ
りも低い解像度を持つテクスチャとして、読み込む。例
えば、１／４の解像度をもつテクスチャであれば、読み
込みにかかる時間は、２×１／４＝０．５枚分であり、
描画遅れすることなく描画することができる。図２９に
示すように、理想の描画間隔と実際の描画間隔を一致さ
せることができ、自然な画像を形成できる。

【０１７６】観察者が右方向に見回しを続けるとする
と、新たに読み込むテクスチャはないので、画面中に現
れる領域がＣＤＥＦＧＨＩＪとなるまでの間に、領域Ｉ
で用いられている本来のテクスチャの１つを読み込むこ
とができる。さらに観察者が右方向に見回しを続けて、
画面中に現れる領域がＤＥＦＧＨＩＪＫとなるまでの間
に、領域Ｉで用いられている本来のテクスチャの残り１
つを読み込むことができる。テクスチャを切り換えるタ
イミングは、個々のテクスチャを読み込んだ段階でも、
両方を読み込んだ段階でもよい。

【０１７７】次に、本実施形態の動作について説明す
る。ＣＰＵ６０、観察方向検出器５１、観察方向速度検
出器５２等の動作については第６実施形態で説明した通
りなので説明は省略する。この３次元画像処理装置の
テクスチャ読み込み動作について説明する。

【０１７８】図３０は、テクスチャ選択装置５４ａの動
作を示すフローチャートである。テクスチャ選択装置５
４ａは、テクスチャメモリ５６が高解像度のテクスチャ
の読み込みを終了したかを確認する（ステップＳ２
１）。読み込んでいれば、テクスチャ選択装置５４ａは
テクチャＩＤに対応するテクスチャを高解像度テクスチ
ャに切り換えて（ステップＳ２２）、始めに戻る。高解
像度テクスチャを読み込んでいなければ、ＣＰＵ６０か
らテクスチャＩＤが入力されたかを確認し（ステップＳ
２３）、入力されていなければステップＳ２１に戻る。
テクスチャＩＤが入力されていれば、テクスチャ選択装
置５４ａはＣＰＵ６０からテクスチャＩＤを獲得するこ
となる（ステップＳ２４）。テクスチャＩＤに対応する
テクスチャがテクスチャメモリ５６上に存在するか否か
を確認し（ステップＳ２５）、存在すれば、ステップＳ
２１に戻る。

【０１７９】テクスチャが存在しなければ、新たにテク
スチャを外部テクスチャ記憶装置５９からテクスチャメ
モリ５６に読み込まなければならない。まずはテクスチ
ャＩＤから低解像度テクチャが格納されているアドレス
とサイズを求める（ステップＳ２６）。テクスチャ転送
装置５５ａにアドレスとサイズを転送する（ステップＳ
２７）。テクスチャ転送装置５５ａのテクスチャ転送を
待つ（ステップＳ２８）。テクスチャ転送装置５５ａの
低解像度テクスチャ転送器８０は、低解像度テクスチャ
の転送命令を実行する。

【０１８０】低解像度テクスチャをテクスチャメモリ５
６に転送終了すると、テクスチャＩＤから高解像度テク
スチャが格納されているアドレスとサイズを求め（ステ
ップＳ２９）、テクスチャ転送装置５５ａにアドレスと
サイズを転送する（ステップＳ３０）。テクスチャ転送
装置５５ａの転送命令バッファ８２に、高解像度テクス
チャの転送命令をバッファリングする。テクスチャメモ
リ５６が新たなテクスチャを読み込む必要がないとき
に、高解像度テクスチャ転送器８１は、転送命令バッフ
ァ８２に格納されている転送命令を実行する。そして最
初（ステップＳ２１）に戻る。

【０１８１】領域Ｉが画面中央に移動する前に、本来の
解像度で描画するので、観察者には、画質の変化を知覚
されずに、描画間隔を落とすことなく描画することがで
きる。

【０１８２】＜第１１実施形態＞図３１は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１１実施形態を示すブロック
図である。この３次元画像処理装置は、第７実施形態の
画像処理部分（５８、５９、７１〜７８）にテクスチャ
選択装置５４ａ、テクスチャ転送装置５５ａを備えた構
成である。

【０１８３】この装置は、ポリゴンコードメモリ７３を
有し、レンダラ７６において、画像信号を送る際にレン
ダリングを行うことにより、テクスチャ設定とレンダリ
ング処理の一部を並列に実行することで、テクスチャの
読み込みによる処理時間をさらに短縮することが可能に
なる。

【０１８４】＜第１２実施形態＞図３２は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１２実施形態を示すブロック
図である。この装置は、第８実施形態にテクスチャ転送
遅延装置６７を追加したものである。以下、本発明の特
徴的部分について説明する。

【０１８５】テクスチャ選択装置５４は、指定されたテ
クスチャがテクスチャメモリ５６上に存在するかどうか
を調べ、存在しなかった場合、解像度変換器５３が示す
解像度のテクスチャをテクスチャ転送装置５５に転送命
令を送信する装置である。内部にテクスチャメモリ上に
あるテクスチャＩＤとその解像度のリストを持つ。

【０１８６】テクスチャ転送遅延装置６７は、テクスチ
ャ選択装置５４内のテクスチャＩＤとその解像度のリス
トを用いて、テクスチャメモリ５６にあるテクスチャの
うち低解像度のものを１つ選択し、それに対応する高解
像度のテクスチャの転送命令をテクスチャ転送装置５５
に送信する装置である。テクスチャ転送装置５５は、テ
クスチャを外部テクスチャ記憶装置５９からテクスチャ
メモリ５６に転送する装置で、テクスチャ選択装置５４
とテクスチャ転送遅延装置５５から転送命令を入力す
る。

【０１８７】さて、この装置は、観察者の観察方向の速
度を検出し、この速度に応じてテクスチャの解像度を低
いものに切替え、変化速度が低速になる際にテクスチャ
解像度を戻す処理の分散を図る。

【０１８８】次に、この装置の処理分散の動作原理につ
いて説明する。まずは、図１９を用いて、観察者の水平
方向の見回しで説明するが、観察者のほかの動きについ
ても同様である。

【０１８９】観察者は、仮想空間をある速度で、右方向
に見回しているものとする。この時の速度が高いものと
すると、画面に表示されている領域（領域Ａから領域
Ｈ）で表示されているモデルには、第８実施形態で説明
したように、低解像度のテクスチャが用いられている。

【０１９０】この状態で、観察者が見回す速度を落と
し、次に画面に表示されている領域がＢＣＤＥＦＧＨＩ
になったとする。この時、領域Ｉでは、使用されるテク
スチャがテクスチャメモリ上にないために、高解像度の
テクスチャを読み込む必要がある。また、領域Ｂから領
域Ｈでは、低解像度のテクスチャを用いているので、新
たに高解像度テクスチャを読み込み直す必要がある。よ
って、高解像度テクスチャを何枚も読み込み直す必要が
あるため、次の描画が遅れてしまうことになる。

【０１９１】テクスチャを読み込む必要があった場合に
は、観察方向速度検出器５２により観察方向の速度を検
知して、１）速度が遅い場合には、高解像度テクスチャを読み込
む。２）速度が速い場合には、低解像度テクスチャを読み込
む。そして、テクスチャの読み込みを行わないときに
は、３）テクスチャメモリに設定されている低解像度テクス
チャの１つを選択し、それに対応する高解像度テクスチ
ャを読み込む。この読み込みは、テクスチャを読み込む必要がないフレ
ームやレンダリングが終了してディスプレイに表示され
るまでの間などを用いて行う。

【０１９２】図３３の横軸は時間軸であり、軸上に付加
された印は、描画が行われるタイミングである。横軸の
上に記述した領域名は、観察者が見回すことによって、
画面に新たに現れる領域を表わす。図３３（ａ）の領域
Ｉとは、始め画面には領域ＡＢＣＤＥＦＧＨが表示され
ていて、領域Ｉが画面上に現れることによって、表示領
域がＢＣＤＥＦＧＨＩに変化することを表わしている。
横軸の下にある四角は、読み込むテクスチャの種類とテ
クスチャを読み込むまでの時間の概略を表わしている。

【０１９３】見回す速度は、領域１つが新たに画面に現
れる速度（以降、速度１と表わす）で、始め速度１の状
態から速度１ずつ加速し、速度４に達して、そこから速
度１になるまで減速するものとする。また、テクスチャ
は、領域Ｉ、Ｌ、Ｏ、Ｒ、Ｕ上でそれぞれ１枚ずつ利用
されているものとし、それぞれの領域が画面上に現れる
毎にテクスチャメモリ読み込む必要があるとする。ま
た、テクスチャメモリは、画面上に表示されるテクスチ
ャのみを格納することができるものとした。ここでは、
説明の都合上、観察者には速度２以上の場合、画面上の
モデルに使用されるテクスチャの解像度が変化しても認
識されないものとした。

【０１９４】図３３（ａ）は、第６実施形態を用いた場
合のテクスチャ設定の例を示す説明図である。始めは速
度１で、領域Ｉが画面上に現れる。この時、高解像度の
テクスチャＩを読み込む。次に、速度２となり領域ＪＫ
が画面上に現れる。ここでは、新たにテクスチャを読み
込む必要がない。次に、速度３となり領域ＬＭＮが画面
上に現れる。この時、低解像度のテクスチャＬを読み込
む。次に、速度４となり領域ＯＰＱＲが画面上に現れ
る。この時、低解像度のテクスチャＯ、Ｒを読み込む。
次に、減速して速度３となり、領域ＳＴＵが画面上に現
れ、低解像度のテクスチャＵを読み込み、さらに減速し
て速度２、速度１と変化し、領域Ｘが画面上に現れる。

【０１９５】しかし、画面上には、領域ＱＲＳＴＵＶＷ
Ｘが存在する。領域Ｒ、Ｕに用いられているテクスチャ
を高解像度なものに変化させる必要がある。したがっ
て、高解像度なテクスチャＲ、Ｕを読み込み直さなけれ
ばならない。

【０１９６】図３３（ｂ）は、本実施形態を用いた場合
のテクスチャ設定の例をしめす説明図である。始めは速
度１で、領域Ｉが画面上に現れる。この時、１）の方法
が適用され、高解像度のテクスチャＩを読み込む。次
に、速度２となり領域ＪＫが画面上に現れる。ここで
は、２）の方法が適用されるが新たにテクスチャを読み
込む必要がない。次に、速度３となり領域ＬＭＮが画面
上に現れる。この時、２）の方法が適用され、低解像度
のテクスチャＬを読み込む。次に、速度４となり領域Ｏ
ＰＱＲが画面上に現れる。この時、２）の方法が適用さ
れ、低解像度のテクスチャＯ、Ｒを読み込む。次に、減
速して速度３となり、領域ＳＴＵが画面上に現れ、２）
の方法が適用され、まず低解像度のテクスチャＵを読み
込まれる。

【０１９７】さらに減速して速度２になったところで、
読み込む必要があるテクスチャがないので、３）が適用
される。この時、画面に表示される領域は、ＰＱＲＳＴ
ＵＶＷであり、この領域で用いられているテクスチャの
中で、テクスチャＲ、テクスチャＵが低解像度である。
このうち一方（図では、テクスチャＲ）の高解像度テク
スチャを読み込む。次に、速度１になったとき、読み込
む必要のあるテクスチャがないので、画面中で用いられ
ているテクスチャの中で、低解像度テクスチャのままで
あるテクスチャＵの高解像度テクスチャを読み込む。領
域Ｘが画面に現れるとき、速度１よりすべて高解像度テ
クスチャで表示する必要があるが、この時表示される領
域はＱＲＳＴＵＶＷＸであり、この領域で用いられてい
るテクスチャＲ，Ｕともに高解像度なものとなってい
る。

【０１９８】次に本実施形態の具体的動作について説明
する。ＣＰＵ６０、観察方向検出器５１、観察方向速度
検出器５２等の動作については第６実施形態で説明した
通りなので説明は省略する。

【０１９９】この３次元画像処理装置のテクスチャ読み
込み動作について説明する。図３４は、第１２実施形態
のテクスチャ読み込み動作を示すフローチャートであ
る。テクスチャ選択装置５４は、テクスチャメモリ５６
が高解像度のテクスチャの読み込みを終了したかを確認
する（ステップＳ３１）。読み込んでいれば、テクスチ
ャ選択装置５４はテクチャＩＤに対応するテクスチャを
高解像度テクスチャに切り換えて（ステップＳ３２）、
始めに戻る。

【０２００】高解像度テクスチャを読み込んでいなけれ
ば、ＣＰＵ６０からテクスチャＩＤが入力されたかを確
認し（ステップＳ３３）、入力されていなければステッ
プＳ３１に戻る。テクスチャＩＤが入力されていれば、
テクスチャ選択装置５４はＣＰＵ６０からテクスチャＩ
Ｄを獲得することなる（ステップ３４）。そして、解像
度変換器５３から、観察速度に基づくテクスチャの許容
解像度を獲得する（ステップＳ３５）。

【０２０１】テクスチャＩＤに対応するテクスチャがテ
クスチャメモリ５６上に存在するか否かを確認し（ステ
ップＳ３６）、存在すれば、ステップＳ２１に戻る。テ
クスチャが存在しなければ、新たにテクスチャを外部テ
クスチャ記憶装置５９からテクスチャメモリ５６に読み
込まなければならない。まずはテクスチャＩＤから低解
像度テクチャが格納されているアドレスとサイズを求め
る（ステップＳ３７）。テクスチャ転送装置５５とテク
スチャ転送遅延装置６７にアドレスとサイズを転送する
（ステップＳ３８）。テクスチャ転送遅延装置６７は、
テクスチャ転送装置５５のテクスチャ転送を待つ（ステ
ップＳ３９）。

【０２０２】低解像度テクスチャをテクスチャメモリ５
６に転送終了すると、テクスチャ転送遅延装置６７は、
テクスチャ選択装置５４内のテクスチャＩＤとその解像
度のリストを用いて、テクスチャメモリ５６にあるテク
スチャのうち低解像度のものを１つ選択し、それに対応
する高解像度のテクスチャの転送命令をテクスチャ転送
装置５５に送信する。即ち、テクスチャＩＤから高解像
度テクスチャが格納されているアドレスとサイズを求め
る（ステップＳ４０）。そして、テクスチャメモリ５６
が新たなテクスチャを読み込む必要がないときに、テク
スチャ転送装置５５にアドレスをサイズを転送する。そ
して最初（ステップＳ２１）に戻る。

【０２０３】従って、テクスチャを読み込む必要があっ
た場合、観察者の観察方向の速度を検知して、変化速度
に応じて、速度が低速になる時にテクスチャの解像度を
元に戻す処理を分散させることによって、テクスチャの
読み込み処理によるレンダリング処理の遅延を軽減する
ことができる。

【０２０４】＜第１３実施形態＞図３５は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１３実施形態を示すブロック
図である。この装置の構成は、第７実施形態にテクスチ
ャ転送遅延装置６７を追加したものである。テクスチャ
読み込み動作は、基本的に第１２実施形態と同じなので
説明は省略する。

【０２０５】＜第１４実施形態＞図３６は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１４実施形態を示すブロック
図である。この装置は、観察者の観察方向と表示物体の
相対速度を検出し、相対速度に応じてテクスチャの解像
度を低いものに切替え、変化速度が低速になる際にテク
スチャ解像度を戻す処理の分散を図る。この装置の構成
は、第８実施形態にテクスチャ転送遅延装置６７を追加
したものである。

【０２０６】この装置の動作は、基本的には第１２実施
形態と同じである。異なる点は、観察者とモデルの相対
速度を相対速度検出器６６で検知して、その相対速度で
解像度変換器５３で許容解像度を決定していることであ
る。他の動作に関しては説明を省略する。

【０２０７】こうして、テクスチャを読み込む必要があ
った場合、観察者とモデルの相対速度を検知して、相対
速度に応じて、速度が低速になる時にテクスチャの解像
度を元に戻す処理を分散させることによって、テクスチ
ャの読み込み処理によるレンダリング処理の遅延を軽減
することができる。

【０２０８】＜第１５実施形態＞図３７は、本発明に係
る３次元画像処理装置の第１５実施形態を示すブロック
図である。この装置の構成は、第９実施形態にテクスチ
ャ転送遅延装置６７を追加したものである。テクスチャ
読み込み動作は、基本的に第１４実施形態と同じなので
説明は省略する。

【０２０９】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、移動情報に基
づいて観察者の移動方向に画像の画素を疎に選択する画
素選択手段を備えているので、画像処理すべき画素数が
減少し、処理時間を短縮することができ、観察者の移動
に追随した画像を形成することができる。人間の動体視
力は観察者が移動することにより低下するため、観察者
の移動方向に画像の画素を疎に選択しても、画質の低下
を感じることはない。

【０２１０】請求項２の発明によれば、画素選択手段が
観察者の移動方向に一定比率で画像を圧縮し、該圧縮画
像を画素単位で抽出して復元する。すなわち、圧縮画像
のデータを画素単位ごとにとらえ直して復元するので、
観察者の移動方向に画像の画素を疎に選択することがで
きる。

【０２１１】請求項３の発明によれば、画像を観察者の
移動方向に圧縮するので、第３従来例における描画領域
の面積に対してα倍圧縮することができ、画像処理すべ
き画素数が減少し、処理時間を短縮することができ、観
察者の移動に追随した画像を形成することができる。

【０２１２】請求項４の発明によれば、頭部位置の移動
方向を画面座標系のＸ軸あるいはＹ軸に一致させて圧縮
を行うので、Ｘ軸あるいはＹ軸方向に圧縮されので、少
なくとも、圧縮された軸方向に対しては、圧縮前の描画
範囲から圧縮後の描画範囲がはみ出すことがなく、画像
処理の対象範囲を少なくとも圧縮方向に対しては増加さ
せる必要がないので、例えば、画像データを記憶させて
おくメモリ容量を少なくできる等のメリットがある。

【０２１３】請求項５の発明によれば、圧縮前の描画範
囲の対向する少なくとも２辺に圧縮後の描画範囲の対応
するので、２辺の方向に対しては、圧縮前の描画範囲か
ら圧縮後の描画範囲がはみ出すことがなく、画像処理の
対象範囲を少なくとも２辺の方向に対しては増加させる
必要がないので、例えば、画像データを記憶させておく
メモリ容量を少なくできる等のメリットがある。

【０２１４】請求項６の発明によれば、マトリックス変
換式で圧縮した画像を記憶手段に画素単位で格納し、読
み出すべき画素座標に前記マトリックス変換式を左から
かけた座標の画素を読み出すので、圧縮手段と復元手段
ともに同じマトリックス変換式を用いて、観察者の移動
方向に画像の画素を疎に選択した画像を生成できる。

【０２１５】請求項７の発明によれば、マトリックス変
換式で圧縮した画像を記憶手段に画素単位で格納し、読
み出すべき画素座標に前記マトリックス変換式の逆マト
リックスを左かけた座標の画素を読み出すので、観察者
の移動方向に画像の画素を疎に選択した画像を生成でき
る。

【０２１６】請求項８の発明によれば、圧縮前の描画範
囲の各辺に圧縮後の描画範囲の辺を平行にした画像を記
憶手段に画素単位で格納するので、復元手段はマトリッ
クス変換式によって復元する必要がなく、復元する伸長
率をかけるだけですむため、復元処理を簡易化できる。

【０２１７】請求項９の発明によれば、前記比率は、観
察者の移動速度が速くなるに従い、減少するので、移動
速度が速くなるに従って処理画素数が減少し、さらに処
理時間を短縮できる。従って、移動速度に追随した画像
を生成できる。人間の動体視力は観察者の移動速度が増
すほど低下するため、移動速度に伴って観察者の移動方
向に画像の画素をより疎に選択しても、画質の低下を感
じることはない。

【０２１８】

【０２１９】

【０２２０】

【０２２１】

【０２２２】請求項１０及び１１の発明によれば、新た
なテクスチャを読み込む場合、低解像度のテクスチャを
まず読み込み、その後に高解像度のテクスチャを読み込
むので、テクスチャを読み込む処理を分散させることが
できる。従って、新たなテクスチャが次々読み込まれる
場合においても、テクスチャの読み込み時間を短縮する
ことができるので、描画間隔を落とす事なく描画するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元画像処理装置の第１実施形
態を示すブロック図である。

【図２】立体の存在する３次元座標と，画面となるｚ＝
１の平面との関係を示す説明図である。

【図３】頭部位置の移動を表す３次元座標系の説明図で
ある。

【図４】第１圧縮方式の説明図である。

【図５】第２圧縮方式の説明図である。

【図６】第３圧縮方式の説明図である。

【図７】第４圧縮方式の説明図である。

【図８】第５圧縮方式の説明図である。

【図９】マトリックス変換処理によるレンダリング範囲
の変化を示す説明図である。

【図１０】画面座標変換マトリックスを算出するＣＰＵ
動作を示すフローチャートである。

【図１１】本発明に係る３次元画像処理装置の第２実施
形態を示すブロック図である。

【図１２】本発明に係る３次元画像処理装置の第３実施
形態を示すブロック図である。

【図１３】第４実施形態における画素選択方式の説明図
である。

【図１４】本発明に係る３次元画像処理装置の第４実施
形態のブロック図である。

【図１５】本発明に係る３次元画像処理装置の第５実施
形態を示すブロック図である。

【図１６】本発明に係る３次元画像処理装置の第６実施
形態を示すブロック図である。

【図１７】観察方向を示す説明図である。

【図１８】通常解像度と低解像度の例を示す説明図であ
る。

【図１９】観察者の観察方向の速度に応じてテクスチャ
解像度を変化させる場合の具体例の説明図である。

【図２０】テクスチャ選択装置５４の動作を示すフロー
チャートである。

【図２１】本発明に係る３次元画像処理装置の第７実施
形態を示すブロック図である。

【図２２】第７実施形態において、ポリゴンＡ，Ｂ，
Ｃ，Ｄを描画するための処理時間を示す説明図である。

【図２３】第７実施形態において、本来の解像度を持つ
テクスチャを読み込んだ場合の処理時間示す説明図であ
る。

【図２４】本発明に係る３次元画像処理装置の第８実施
形態を示すブロック図である。

【図２５】本発明に係る３次元画像処理装置の第９実施
形態を示すブロック図である。

【図２６】本発明に係る３次元画像処理装置の第１０実
施形態を示すブロック図である。

【図２７】テクスチャ転送装置を示す概略ブロック図で
ある。

【図２８】本来の解像度を持つテクスチャを読み込んだ
場合の処理時間示す説明図である。

【図２９】第１０実施形態において、テクスチャを読み
込んだ場合の処理時間示す説明図である。

【図３０】第１０実施形態において、テクスチャ選択装
置の動作を示すフローチャートである。

【図３１】本発明に係る３次元画像処理装置の第１１実
施形態を示すブロック図である。

【図３２】本発明に係る３次元画像処理装置の第１２実
施形態を示すブロック図である。

【図３３】テクスチャ設定の例を示す説明図である。

【図３４】第１２実施形態のテクスチャ読み込み動作を
示すフローチャートである。

【図３５】本発明に係る３次元画像処理装置の第１３実
施形態を示すブロック図である。

【図３６】本発明に係る３次元画像処理装置の第１４実
施形態を示すブロック図である。

【図３７】本発明に係る３次元画像処理装置の第１５実
施形態を示すブロック図である。

【図３８】第１従来例の画像処理装置を示すブロック図
である。

【図３９】他の第１従来例の画像処理装置を示すブロッ
ク図である。

【図４０】第２従来例の画像処理装置を示すブロック図
である。

【図４１】第３従来例の画像処理装置を示すブロック図
である。

【図４２】第４従来例の画像処理装置を示すブロック図
である。

【符号の説明】

１１頭部姿勢検出装置１２外部形状記憶装置１３ＣＰＵ１５圧縮変換回路１６ポリゴンコードメモリ１７ポリゴンキャッシュ２２復元変換回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平８−111877（ＪＰ，Ａ) 特開平10−334266（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G06T 15/00 - 17/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元情報から立体的な２次元画像を生
成処理する３次元画像生成装置において、観察者の移動の方向と速度を含む移動情報を検出する移
動検出手段と、該移動情報に基づいて観察者の移動方向
を画面座標系に投影した移動方向に画像の画素を疎に選
択する画素選択手段と、前記画素選択手段で求めた値か
ら画像を生成する画像生成手段とを備えたことを特徴と
する３次元画像処理装置。
【請求項２】前記画素選択手段は、観察者の移動方向
に一定比率で画像を圧縮する圧縮手段と、該圧縮画像を
画素単位で抽出して復元する復元手段とからなることを
特徴とする請求項１記載の３次元画像生成装置。
【請求項３】前記圧縮手段は、観察者の移動方向に圧
縮するマトリックス変換式を画素座標にかけることを特
徴とする請求項２記載の３次元画像生成装置。
【請求項４】前記圧縮手段は、観察者の移動方向を画
面座標系のＸ軸あるいはＹ軸に回転し一致させてから、
一致させた軸方向に圧縮するマトリックス変換式を画素
座標にかけることを特徴とする請求項２記載の３次元画
像生成装置。
【請求項５】前記圧縮手段は、観察者の移動方向を画
面座標系のＸ軸あるいはＹ軸に回転し一致させてから、
一致させた軸方向に圧縮し、さらに圧縮前の描画範囲の
対向する少なくとも２辺に圧縮後の描画範囲の対応する
２辺を平行にするマトリックス変換式を画素座標にかけ
ることを特徴とする請求項２記載の３次元画像生成装
置。
【請求項６】前記画像生成手段は、画像情報を画素毎
に格納する記憶手段を有し、該画像記憶手段から画像情
報を読み出して画像生成を行い、前記圧縮手段は、前記マトリックス変換式で圧縮した画
像を前記記憶手段に画素単位で格納し、前記復元手段は、読み出すべき画素座標に前記マトリッ
クス変換式を左からかけた座標の画素を読み出し復元す
ることを特徴とする請求項３、４又は５記載の３次元画
像処理装置。
【請求項７】前記画像生成手段は、画像情報を画素毎
に格納する記憶手段を有し、該画像記憶手段から画像情
報を読み出して画像生成を行い、前記圧縮手段は、前記
マトリックス変換式で圧縮した画像を前記記憶手段に画
素単位で格納し、前記復元手段は、読み出すべき画素座標に前記マトリッ
クス変換式の逆マトリックスを左がけした座標の画素を
読み出し復元することを特徴とする請求項３、４又は５
記載の３次元画像処理装置。
【請求項８】前記画像生成手段は、画像情報を画素毎
に格納する画像記憶手段を有し、該画像記憶手段から画
像情報を読み出して画像生成を行い、前記圧縮手段は、観察者の移動方向を画面座標系のＸ軸
あるいはＹ軸に回転し一致させてから、一致させた軸方
向に圧縮し、さらに圧縮前の描画範囲の各辺に圧縮後の
描画範囲の辺を平行にするマトリックス変換式を画素座
標にかけ、該マトリックス変換式で圧縮した画像を前記
記憶手段に画素単位で格納し、前記復元手段は、前記記憶手段から読み出した画像を伸
長し復元することを特徴とする請求項２記載の３次元画
像処理装置。
【請求項９】前記比率は、観察者の移動速度が速くな
るに従い、減少することを特徴とする請求項２ないし８
のいずれかに記載の３次元画像生成装置。
【請求項１０】３次元情報から立体的な２次元画像に
テクスチャを付して画像生成処理する３次元画像処理装
置において、全てのテクスチャを記憶している主記憶手段と、該主記
憶手段から読み込んだ表示に必要なテクスチャを記憶す
るテクスチャ記憶手段と、観察者の移動速度を検出する
移動検出手段と、テクスチャを用いて描画する位置を算
出する算出手段と、該速度と描画位置に応じた解像度を
有するテクスチャを選択して前記テクスチャ記憶手段に
読み込ませるテクスチャ選択手段と、前記テクスチャ記
憶手段からテクスチャを読み出して画像生成を行う画像
生成手段と、を備え、前記テクスチャ選択手段は、観察者の移動に合わせて表
示物体の新たな画像形成領域が描画位置に現れて前記主
記憶手段から前記テクスチャ記憶手段へ新たなテクスチ
ャを読み込む場合、前記主記憶手段に記憶された低解像
度のテクスチャを選択し前記テクスチャ記憶手段に読み
込ませ、低解像度のテクスチャを読み込んだ後に移動速
度に合わせて前記主記憶手段から前記テクスチャ記憶手
段へ低解像度に対応する高解像度のテクスチャを読み込
ませることを特徴とする記載の３次元画像処理装置。
【請求項１１】３次元情報から立体的な２次元画像に
テクスチャを付して画像生成処理する３次元画像処理方
法において、観察者の移動速度を検出し、テクスチャを用いて描画す
る位置を算出し、該速度と描画位置に応じた解像度を有
するテクスチャを選択して、全てのテクスチャを記憶し
ている主記憶手段から選択した前記テクスチャをテクス
チャ記憶手段に読み込ませ、前記テクスチャ記憶手段か
らテクスチャを読み出して画像生成を行い、観察者の移動に合わせて表示物体の新たな画像形成領域
が描画位置に現れて、全てのテクスチャを記憶している
主記憶手段から前記テクスチャ記憶手段へ新たなテクス
チャを読み込む場合、前記主記憶手段に記憶された低解
像度のテクスチャを選択し前記テクスチャ記憶手段に読
み込ませ、低解像度のテクスチャを読み込んだ後に移動
速度に合わせて前記主記憶手段から前記テクスチャ記憶
手段へ低解像度に対応する高解像度のテクスチャを読み
込ませることを特徴とする３次元画像処理方法。