JP3698747B2 - 画像データ生成方法及び画像処理システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、情報処理により画像情報を作成する画像情報生成方法及びその画像情報が記録されてなる記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等において、テレビジョン受像機やモニタ受像機或いはＣＲＴディスプレイ装置等に出力されて表示される画像は２次元のものが殆どであり、基本的には２次元の平面的な背景に２次元のキャラクタ等を適宜に配置して移動させたり、変化させたりするような形態で画像表示が行われている。
【０００３】
しかしながら、上述したような２次元的な画像表示や映像では、表現できる背景及びキャラクタやそれらの動きに制限があり、例えばゲームの臨場感を高めることが困難である。
【０００４】
そこで、例えば次に示すような方法で疑似的な３次元の画像や映像を作成することが行われている。すなわち、上記キャラクタとしていくつかの方向から見た画像を用意しておき、表示画面中での視点の変化等に応じてこれらの複数画像の内から１つを選択して表示したり、２次元の画像を奥行き方向に重ねて疑似的な３次元画像を表現したりするような方法が挙げられる。また、画像データを生成或いは作成する際に、いわゆるテクスチャ（生地、地模様）の画像を多面体等の所望の面に貼り付けるようなテクスチャマッピング方法や、画像の色データをいわゆるカラールックアップテーブルを通して変換することにより表示色を変化させる手法が採られている。
【０００５】
ここで、従来の家庭用ゲーム機の概略的な構成の一例を図２４に示す。この図２４において、マイクロプロセッサ等から成るＣＰＵ３９１は、入力パッドやジョイスティック等の入力デバイス３９４の操作情報をインターフェイス３９３を介し、メインバス３９９を通して取り出す。この操作情報の取り出しと同時に、メインメモリ３９２に記憶されている３次元画像のデータがビデオプロセッサ３９６によってソースビデオメモリ３９５に転送され、記憶される。
【０００６】
また、上記ＣＰＵ３９１は、上記ソースビデオメモリ３９５に記憶された画像を重ね合わせて表示するための画像データの読み出し順位を上記ビデオプロセッサ３９６に送る。上記ビデオプロセッサ３９６は上記画像データの読み出し順位に従って上記ソースビデオメモリ３９５から画像データを読み出し、画像を重ね合わせて表示する。
【０００７】
上述のように画像を表示すると同時に、上記取り出された操作情報中の音声情報により、オーディオプロセッサ３９７はオーディオメモリ３９８内に記憶されている上記表示される画像に応じた音声データを出力する。
【０００８】
図２５は、図２４に示す構成をもつ家庭用ゲーム機において、２次元画像のデータを用いて３次元画像を出力する手順を示す図である。この図２５では、市松模様の背景画像上に円筒状の物体を３次元画像として表示する場合を説明する。
【０００９】
この図２５のソースビデオメモリ３９５には、市松模様の背景画像２００と、この背景画像２００上の円筒状の物体の深さ方向の断面を表す矩形の画像、いわゆるスプライト２０１、２０２、２０３、２０４のデータが記憶されている。この矩形の画像２０１、２０２、２０３、２０４上の円筒の断面の画像以外の部分は透明色で描かれている。
【００１０】
ビデオプロセッサ３９６内のシンクジェネレータ４００は、表示する画像の同期信号に合わせた読み出しアドレス信号を発生する。また、このシンクジェネレータ４００は、上記読み出しアドレス信号をメインバス３９９を介して図２４のＣＰＵ３９１から与えられた読み出しアドレステーブル４０１に送る。さらに、このシンクジェネレータ４００は上記読み出しアドレステーブル４０１からの情報に従って上記ソースビデオメモリ３９５内の画像データを読み出す。
【００１１】
上記読み出された画像データは、上記ＣＰＵ３９１により上記メインバス３９９を介して与えられたプライオリティテーブル４０２内の画像の重ね合わせ順位に基づいて、重ね合わせ処理部４０３で順次重ね合わせられる。この場合には、上記背景画像２００が最も順位が低く、矩形の画像２０１、２０２、２０３、２０４と順に順位が高くなっているため、背景画像２００から順次画像が重ね合わせられる。
【００１２】
次に、透明色処理部４０４において、円筒以外の部分を背景画像で表示するために上記重ね合わせられた円筒の断面の画像２０１、２０２、２０３、２０４により表示される円筒以外の部分を透明にする処理を施す。
【００１３】
上述した処理により、円筒状の物体の２次元画像のデータが図２５に示す３次元画像ＶＤ0 の画像データとして出力される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２４のメインメモリ３９２或いはソースビデオメモリ３９５に記憶されることになる上記３次元画像のデータである物体形状データは、例えば外部記録媒体から供給されるものであって、ディスプレイ等に表示される３次元の物体を構成するための基本形状であるポリゴン（描画を行う装置が扱う図形の最小単位で三角形や四角形等の多角形）の集合からなり、各ポリゴンはポリゴンの種類（三角形か四角形かなど）、ポリゴンの属性（不透明か半透明かなど）、ポリゴンの色、頂点の位置を表す３次元座標、頂点における法線を表す３次元ベクトル、はり付けるテクスチャの格納場所を表す２次元座標、などの情報で構成されている。
【００１５】
このように、上記メインメモリ３９２或いはソースビデオメモリ３９５に記憶される物体形状データは、例えばポリゴンの種類等が異なる複数の基本形状データからなるものである。このため、例えば上記ＣＰＵ３９１やビデオプロセッサ３９６では、当該物体形状データ内の各基本形状データを上述のように処理してディスプレイ上に表示されることになる画像データを生成するために、基本形状データ毎に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を行わなければならず、したがって、処理が煩雑になり、かつ処理の高速化の妨げにもなっている。
【００１６】
そこで、本発明は、物体形状データを処理してディスプレイ上に表示する画像データを生成する際の処理を簡略化できると共に高速化をも図ることができる画像情報を生成する画像情報生成方法、及びその画像情報を記録してなる記録媒体を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像情報生成方法は、３次元画像を表す単位となる多角形形状に対応する複数の基本形状データの種類を調べ、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを生成することにより、上述の課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の記録媒体は、３次元画像を表す単位となる多角形形状に対応する基本形状データを同種が連続するように並べて生成してなる物体形状データを記録してなるものである。
【００１９】
【作用】
本発明によれば、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを用いれば、後の画像情報処理の際に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を最少にすることができるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
先ず、本発明の画像情報生成方法の説明に先立ち、本実施例にて扱う一具体例のグラフィックスデータフォーマットについて説明する。本発明実施例にて扱うグラフィックスには、３次元グラフィックスと、基本とも言うべき２次元グラフィックスの２種類がある。３次元グラフィックスデータには、例えば、現実感のある物体（描画対象の物体をオブジェクトと称する）の形状すなわちオブジェクト形状の表面属性を表す物体形状データ（モデリングデータ、以下ＴＭＤデータと呼ぶ）がある。また２次元グラフィックスデータには、スプライトパターンやテクスチャの素材として使用するイメージデータ、バックグランド（背景）面のマップデータとスプライトアニメーションを行うためのＢＧマップデータ、セルデータ、情報データ等がある。
【００２２】
本実施例の物体形状データすなわちモデリングデータのフォーマット（以下ＴＭＤフォーマットと呼ぶ）は、例えば家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等に適用されるものであり、当該ＴＭＤフォーマットのファイル（以下ＴＭＤファイルと呼ぶ）が記述するデータは、オブジェクトを構成するポリゴンや直線等のプリミティブ(PRIMITIVE) の集合体である。１つのＴＭＤファイルで複数のオブジェクトを持つことができる。また、ＴＭＤファイル内での座標値は、ｘ軸の正方向が右、ｙ軸が下、ｚ軸が画面奥を表すようになっている。各オブジェクトが持つ空間の座標値は１６ビットの符号つき整数値で、それぞれの軸の座標値の取り得る値は、−３２７６７〜＋３２７６８７になる。
【００２３】
以下に、本発明実施例にて扱うＴＭＤフォーマットについて詳細に説明する。
【００２４】
本実施例のＴＭＤフォーマットは、図１に示すように、ＴＭＤファイルの３次元オブジェクトのテーブル(OBJ TABLE) と、これを構成するプリミティブ(PRIMITIVE) 、頂点(VERTEX)、法線(NORMAL)の３種類のデータの実体を持ち、４つのブロックで構成されている。
【００２５】
この図１に示すＴＭＤフォーマットのヘッダ(HEADER)部は、図２に示すようなデータの構造に関する情報を持った３ワード（１２バイト）のデータである。この図２において、ＩＤは３２ビット長（１ワード）のデータで、ＴＭＤファイルのバージョンを表す。また、ＦＬＡＧＳは、３２ビット長（１ワード）のデータでＴＭＤフォーマットデータの構成情報を持つ。最下位ビット（ＬＳＢ）が後述するＦＩＸＰビットで、残りのビットはリザーブされており、値は全て０である。上記ＦＩＸＰビットはオブジェクト構造体が持つポインタ値が実アドレスかどうかを表す。値が１の時は実アドレス、０の時は先頭からのオフセットである。さらにＮＯＢＪはオブジェクトの個数を表す整数値である。
【００２６】
次に、図１のオブジェクトテーブル(OBJ TABLE) 部は、図３に示すように、各オブジェクトの実体がどこに格納されているかを示すポインタ情報を持った構造体が並んだテーブルである。１個のオブジェクト構造体は次のような構成になっている。
【００２７】
上記オブジェクト構造体のメンバの内、ポインタ値(vert ＿top,normal＿top,primitive ＿top)はヘッダ(HEADER)部のＦＩＸＰビットの値によって意味が変化する。ＦＩＸＰ＝１の場合は実アドレスであるが、ＦＩＸＰ＝０の場合はオブジェクト(OBJECT)部の先頭を０番地とする相対アドレスを表す。
【００２８】
スケーリングファクタ(Scaling factor)は符号付きのｌｏｎｇ型で、その２のべき乗値がスケール値になる。すなわち、上記オブジェクト構造体のスケーリングファクタ(Scaling factor)の値が０のときが等倍、２の時はスケール値が４、−１のときはスケール値が１／２になる。
【００２９】
次に図１のプリミティブ(PRIMITIVE) 部は、オブジェクトの構成要素（プリミティブ）の描画パケットが並んだもので、図４のように、１つのパケットで１個のプリミティブを表す。ＴＭＤフォーマットで定義されるプリミティブは、その後、透視変換処理が行われ、描画プリミティブへ変換される。図４に示す各パケットは可変長で、その大きさ／構造はプリミティブのタイプ毎に異なる。
【００３０】
ここで、図４の描画パケットの内、ｍｏｄｅはプリミティブの種類や属性を示す８ビットの情報で、図５のようなビット構成になっている。図５中ＣＯＤＥ（コード）は構成要素の種類を表す３ビットのコードで、００１＝ポリゴン（３角，４角）、０１０＝直線、０１１＝スプライト（矩形）を表す。また、ＯＰＴＩＯＮはオプションのビットでＣＯＤＥ（コード）の値によって変化する（後述するパケットデータ構成の一覧に併記する）。
【００３１】
また、図４の描画パケットの内、ｆｌａｇはレンダリング時のオプション情報を示す８ビットの情報で、図６のようなビット構成になっている。図６中ＧＯＲは光源計算ありでテクスチャなしのポリゴンのみ有効で、１のとき後述するグラデーションポリゴンを、０のとき単色ポリゴンを示す。ＦＣＥは１のとき両面ポリゴン、０のとき片面ポリゴン（ＣＯＤＥの値がポリゴンの時のみ有効）である。ＬＧＴは１のとき光源計算なしで、０のとき光源計算ありを示す。
【００３２】
さらに、図４中のｉｌｅｎはパケットデータ部のワード長を表す８ビットの情報であり、ｏｌｅｎは中間処理で生成する描画プリミティブのワード長を表す８ビットの情報、Ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａは頂点／法線等の各種パラメータでプリミティブのタイプによって異なる。このＰａｃｋｅｔ ｄａｔａの構造については後述する。
【００３３】
次に、図１のＶＥＲＴＥＸ部は頂点を表す構造体の列で、１つの構造体のフォーマットは図７に示すようになっている。なお、図７中のＶＸ，ＶＹ，ＶＺは頂点座標のｘ，ｙ，ｚ値（１６ビット整数）である。
【００３４】
図１のＮＯＲＭＡＬ部は法線を表す構造体の列で、１つの構造体のフォーマットは図８に示すようになる。なお、図８中のＮＸ，ＮＹ，ＮＺは法線のｘ，ｙ，ｚ成分（１６ビット固定少数点）である。また、ＮＸ，ＮＹ，ＮＺのそれそれの値は４０９６を１．０として扱う符号つきの１６ビット固定少数点で、図９に示すようなフォーマットとなっており、符号は１ビット、整数部は３ビット、少数部は１２ビットからなる。
【００３５】
次にプリミティブの種類別（すなわちパケット型別）に各パケットデータ構成の一覧について説明する。パケットデータに含まれるパラメータには、以下に述べるVertex(n) 、Normal(n) 、Un，Vn、Rn，Gn，Bn、TBS 、CBA がある。
【００３６】
先ず、Vertex(n) は、前記VERTEX（頂点）をポイントする１６ビット長のインデックス値で、そのポリゴンが属するオブジェクトの前記図１のVERTEX部先頭から何番目の要素であるかを表す。
【００３７】
Normal(n) は、前記NORMAL（法線）をポイントする１６ビット長のインデックス値で、上記Vertexと同様である。
【００３８】
Ｕｎ，Ｖｎは、各頂点のテクスチャソース空間上でのｘ，ｙ座標値である。
【００３９】
Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎは、ポリゴンの色を表すＲ，Ｇ，Ｂ値で、８ビット符号なしの整数値である。光源計算なしの場合、予め計算された輝度値を指定しておく必要がある。
【００４０】
ＴＢＳは、テクスチャ／スプライトパターンに関する情報を持ち、図１０のようなフォーマットを持つ。なお、図１０中のＴＰＡＧＥはテクスチャページ番号（０〜３１）を示す。また、同図中ＡＢＲは半透明レート（混合比率）であり、ＡＢＥが１の時のみ有効となる。ＡＢＲが００のとき50％back＋50％polygon 、０１のとき100 ％back＋100 ％polygon 、１０のとき100 ％back＋50％polygon 、１１のとき100 ％back−100 ％polygon となる。さらに、同図中ＴＰＦは色モードを表し、００のとき４ビットで表される色のモード、０１のとき８ビットで表される色のモード、１０のとき１６ビットで表される色のモードを表す。
【００４１】
ＣＢＡは、図１１に示すように、後述するカラールックアップテーブル（以下ＣＬＵＴと呼ぶ）のメモリ内での格納位置を示す。この図１１中のＣＬＸはメモリ上のＣＬＵＴのＸ座標値１０ビットの上位６ビットを示し、ＣＬＹはメモリ上のＣＬＵＴのＹ座標値９ビットを示す。
【００４２】
次にパケットデータ構成例について以下に説明する。
【００４３】
先ず、パケットデータ構成例として３角形ポリゴンで光源計算無しの場合について説明する。
【００４４】
このときのプリミティブ(PRIMITIVE) 部のモード値のビット構成は、図１２のようになる。この図１２中のＩＩＰは後述するシェーディングモードを示し、０のときフラットシェーディング(Flat shading)、１のとき後述するグーローシェーディング(Gouraud shading) となる。また、同図中ＴＭＥはテクスチャ指定を示し、０のときオフ、１のときオンとなる。さらにＡＢＥは半透明処理を示し、０のときオフ、１のときオンとなる。ＴＧＥはテクスチャマッピング時の輝度計算を示し、０のときオン、１のときオフ（テクスチャをそのまま描画）となる。なお、これらは他のポリゴンでも同様である。
【００４５】
さらに、このときのパケットデータ構成は、図１３に示すようになる。図１３の（ａ）にはシェーディングモードがフラットシェーディングでテクスチャ指定オフの場合を、図１３の（ｂ）にはシェーディングモードがグーローシェーディングでテクスチャ指定オフのグラデーションの場合、図１３の（ｃ）にはシェーディングモードがフラットシェーディングでテクスチャ指定オンの場合、図１３の（ｄ）にはシェーディングモードがグーローシェーディングでテクスチャ指定オンのグラデーションの場合を示している。
【００４６】
上述のように、本実施例にて扱う基本形状データ（図１のプリミティブ部の図４に示す描画パケット）は、それぞれ複数の不定長のデータであり、このような複数種類の基本形状データの集合で物体形状データを構成すると、前述したように当該物体形状データ内の各基本形状データをディスプレイ上に表示するための画像データを生成する際には、基本形状データ毎に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を行わなければならず、したがって、処理が煩雑になり、かつ処理の高速化の妨げになる。
【００４７】
このようなことから、本発明の画像情報生成方法では、同種の基本形状データが連続する（パケット型でまとめる）ようにした物体形状データを生成し、これにより後の画像情報処理の際に分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を簡易かつ最小化することで、物体形状データの高速描画が可能になるようにしている。
【００４８】
上記同種の基本形状データが連続した物体形状データを生成するための本発明実施例の画像情報生成方法について以下に説明する。
【００４９】
図１４には、本発明の画像情報生成方法における生成処理の流れを示す。
【００５０】
先ず、図１４において、ステップＳ１では、現在のパケット（前記図１に示したプリミティブ部の図４に示した描画パケット）と、現在のパケット型（プリミティブの種類）と、全パケット型の集合を初期化する。次のステップＳ２では、入力した最初のパケットの種類を現在のパケット型とする。ステップＳ３では、現在のパケット型は全パケット型の集合に含まれるか否かを判断し、含まれないと判断した場合にはステップＳ６に進み、ここで現在のパケット型を全パケット型集合に加え、ステップＳ４に進む。また、ステップＳ３において、現在のパケット型は全パケット型の集合に含まれると判断した場合にも、ステップＳ４に進む。
【００５１】
ステップＳ４では、次のパケットが入力したか否かの判断を行う。このステップＳ４において、次のパケットが入力したと判断したときにはステップＳ５に進み、ここで次のパケットの種類を現在のパケット型としてステップＳ３に戻る。一方、ステップＳ４において次のパケットが入力していないと判断したときには、ステップＳ７に進む。上記ステップＳ６までの処理によりＴＭＤデータ中に存在する全てのパケット型が既知になる。
【００５２】
次のステップＳ７では、全パケット型の集合の最初のパケット型を現在のパケット型とする。次のステップＳ８では、最初のパケットを現在のパケットとした後、ステップＳ９に進む。
【００５３】
当該ステップＳ９では、現在のパケットの種類が現在のパケット型と同じか否かの判断を行う。このステップＳ９で同じと判断した場合にはステップＳ１０に進み、ここで現在のパケットを外部記録媒体（すなわち本発明の記録媒体）に記録した後、ステップＳ１１に進む。また、ステップＳ９において、現在のパケットの種類が現在のパケット型と異なると判断した場合もステップＳ１１に進む。
【００５４】
ステップＳ１１では、次のパケットが入力したか否かの判断を行い、入力したと判断した場合にはステップＳ１２に進み、ここで当該次のパケットを現在のパケットとしてステップＳ９に戻る。一方、ステップＳ１１で、次のパケットが入力していないと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。
【００５５】
ステップＳ１３では現在のパケット型を全パケット型の集合から除き、次のステップＳ１４では全パケット型の集合中にまだパケット型があるか否かの判断を行う。当該ステップＳ１４において全パケット型の集合中にまだパケット型があると判断した場合には、ステップＳ１５に進み、ここで全パケット型の集合中の次のパケット型を現在のパケット型とした後、ステップＳ８に戻る。一方、ステップＳ１４において、全パケット型の集合中にもうパケット型がないと判断した場合には処理を終了する。
【００５６】
上述のようにして同種の基本形状データが連続した物体形状データを生成した後、この物体形状データを用いて前記ディスプレイ上に表示するための情報処理を行う場合の処理の流れは、図１５に示すようなものとなる。
【００５７】
この図１５において、ステップＳ２１では、予め同種の基本形状データが連続するように並べられた物体形状データが記録された外部記録媒体から、当該物体形状データが再生されて供給される。次のステップＳ２２では上記物体形状データの各パケット型のパケット数を数え、ステップＳ２３では最初のパケット型を現在のパケット型とする。
【００５８】
次のステップＳ２４では現在のパケット型の最初のパケットに処理のポインタを設定し、ステップＳ２５では現在のパケット型のパケットサイズを求め、ステップＳ２６に進む。このステップＳ２６では、現在のパケット型のパケット数だけ描画したか否かの判断を行う。当該ステップＳ２６において描画していないと判断した場合には、ステップＳ２７に進み、ここでポインタの指すパケットの描画を行った後、ステップＳ２８でパケットサイズの分だけポインタを進め、ステップＳ２６に戻る。なお、ステップＳ２７の処理は、例えばキャッシュメモリを用いれば、さらに高速化することができる。さらに、ステップＳ２８では、逐一、サイズを得る必要はない。また、ステップＳ２６において描画したと判断した場合には、ステップＳ２９に進む。
【００５９】
このステップＳ２９では、まだパケット型があるか否かの判断を行う。当該ステップＳ２９においてまだパケット型があると判断した場合には、ステップＳ３０に進み、ここで次のパケット型を現在のパケット型としてステップＳ２５に戻る。一方、ステップＳ２９において、パケット型がないと判断した場合には、ステップＳ３１に進み、ここで１フレーム分の描画を終了し、次のフレームの描画へ移るために、ステップＳ２３に戻る。
【００６０】
次に、本発明実施例の画像情報生成方法により生成された画像データ（物体形状データ：モデリングデータ）を用い、さらに上記図１５のフローチャートに示した処理を行って３次元グラフィックスデータを生成して表示するような画像処理システムについて説明する。本実施例の画像処理システムは、例えば家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等に適用されるものであり、図１６の例では家庭用ゲーム機に適用した例を示している。
【００６１】
本実施例の画像処理システムは、前述した本発明の画像情報生成方法により生成されたデータが記録されている本発明の記録媒体である例えば光学ディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）等から、データ（例えばゲームプログラム）を読み出して実行することにより、使用者からの指示に応じてゲームを行うようになっており、図１６に示すような構成を有している。
【００６２】
本実施例の画像処理システムは、中央演算処理装置（ＣＰＵ５１）及びその周辺装置（周辺デバイスコントローラ５２等）からなる制御系５０と、フレームバッファ６３上に描画を行うグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ６２）等からなるグラフィックシステム６０と、楽音、効果音等を発生するサウンドプロセッシングユニット（ＳＰＵ７１）等からなるサウンドシステム７０と、補助記憶装置である光学ディスク（ＣＤ−ＲＯＭディスク）ドライブ８１の制御や再生情報のデコード等を行う光学ディスク制御部８０と、使用者からの指示を入力するコントローラ９２からの指示入力及びゲームの設定等を記憶する補助メモリ（メモリカード９３）からの入出力を制御する通信制御部９０と、上記制御系５０から通信制御部９０までが接続されているメインバスＢ等を備えている。
【００６３】
上記制御系５０は、ＣＰＵ５１と、割り込み制御、タイムコントロール、メモリコントロール、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）転送の制御等を行う周辺デバイスコントローラ５２と、例えば２メガバイトのＲＡＭからなる主記憶装置（メインメモリ）５３と、このメインメモリ５３や上記グラフィックシステム６０，サウンドシステム７０等の管理を行ういわゆるオペレーティングシステム等のプログラムが格納された例えば５１２キロバイトのＲＯＭ５４とを備えている。
【００６４】
ＣＰＵ５１は、例えば３２ビットのＲＩＳＣ(reduced instruction set computor)ＣＰＵであり、ＲＯＭ５４に記憶されているオペレーティングシステムを実行することにより装置全体の制御を行う。当該ＣＰＵ５１は命令キャッシュとスクラッチパッドメモリを搭載し、実メモリの管理も行う。
【００６５】
上記グラフィックシステム６０は、座標変換等の処理を行う座標計算用コプロセッサからなるジオメトリトランスファエンジン（ＧＴＥ）６１と、ＣＰＵ５１からの描画指示に従って描画を行うグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）６２と、該ＧＰＵ６２により描画された画像を記憶する例えば１メガバイトのフレームバッファ６３と、いわゆる離散コサイン変換などの直行変換により圧縮されて符号化された画像データを復号化する画像デコーダ（以下ＭＤＥＣと呼ぶ）６４とを備えている。
【００６６】
ＧＴＥ６１は、例えば複数の演算を並列に実行する並列演算機構を備え、ＣＰＵ５１のコプロセッサとして、ＣＰＵ５１からの演算要求に応じて座標変換、光源計算、例えば固定小数点形式の行列やベクトルの演算を高速に行うことができるようになっている。
【００６７】
具体的には、このＧＴＥ６１は、１つの三角形状のポリゴンに同じ色で描画するフラットシェーディングを行う演算の場合では、１秒間に最大１５０万程度のポリゴンの座標演算を行うことができるようになっており、これによってこの画像処理システムでは、ＣＰＵ５１の負荷を低減すると共に、高速な座標演算を行うことができるようになっている。
【００６８】
ＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１からのポリゴン描画命令に従って動作し、フレームバッファ６３に対して多角形（ポリゴン）等の描画を行う。このＧＰＵ６２は、１秒間に最大３６万程度のポリゴンの描画を行うことができるようになっている。また、このＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１とは独立した２次元のアドレス空間を持ち、そこにフレームバッファ６３がマッピングされるようになっている。
【００６９】
フレームバッファ６３は、いわゆるデュアルポートＲＡＭからなり、ＧＰＵ６２からの描画あるいはメインメモリ５３からの転送と、表示のための読み出しとを同時に行うことができるようになっている。
【００７０】
このフレームバッファ６３は、例えば１メガバイトの容量を有し、それぞれ１６ビットの横１０２４で縦５１２の画素のマトリックスとして扱われる。
【００７１】
このフレームバッファ６３のうちの任意の領域を例えばディスプレイ装置等のビデオ出力手段６５に出力することができるようになっている。
【００７２】
また、このフレームバッファ６３には、ビデオ出力として出力される表示領域の他に、ＧＰＵ６２がポリゴン等の描画を行う際に参照するカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）が記憶されるＣＬＵＴ領域と、描画時に座標変換されてＧＰＵ６２によって描画されるポリゴン等の中に挿入（マッピング）される素材（テクスチャ）が記憶されるテクスチャ領域が設けられている。これらのＣＬＵＴ領域とテクスチャ領域は表示領域の変更等に従って動的に変更されるようになっている。すなわち、このフレームバッファ６３は、表示中の領域に対して描画アクセスを実行することができ、また、メインメモリ５３との間で高速ＤＭＡ転送を行うことも可能となっている。
【００７３】
なお、上記ＧＰＵ６２は、上述のフラットシェーディングの他にポリゴンの頂点の色から補間してポリゴン内の色を決めるグーローシェーディングと、上記テクスチャ領域に記憶されているテクスチャをポリゴンに張り付けるテクスチャマッピングを行うことができるようになっている。
【００７４】
これらのグーローシェーディング又はテクスチャマッピングを行う場合には、上記ＧＴＥ６１は、１秒間に最大５０万程度のポリゴンの座標演算を行うことができる。
【００７５】
ＭＤＥＣ６４は、上記ＣＰＵ５１からの制御により、ＣＤ−ＲＯＭディスクから読み出されてメインメモリ５３に記憶されている静止画あるいは動画の画像データを復号化して再びメインメモリ５３に記憶する。具体的には、ＭＤＥＣ６４は逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）演算を高速に実行でき、ディスクから読み出されたカラー静止画圧縮標準（いわゆるＪＰＥＧ）や蓄積メディア系動画像符号化標準（いわゆるＭＰＥＧ、但し本実施例ではフレーム内圧縮のみ）の圧縮データの伸張を行うことができるようになっている。
【００７６】
また、この再生された画像データは、ＧＰＵ６２を介してフレームバッファ６３に記憶することにより、上述のＧＰＵ６２によって描画される画像の背景として使用することができるようにもなっている。
【００７７】
上記サウンドシステム７０は、ＣＰＵ５１からの指示に基づいて、楽音、効果音等を発生するサウンド再生処理プロセッサ（ＳＰＵ）７１と、ＣＤ−ＲＯＭから読み出された音声，楽音等のデータや音源データ等が記憶される例えば５１２キロバイトのサウンドバッファ７２と、ＳＰＵ７１によって発生される楽音、効果音等を出力するサウンド出力手段としてのスピーカ７３とを備えている。
【００７８】
上記ＳＰＵ７１は、１６ビットの音声データを４ビットの差分信号として適応差分符号化（ＡＤＰＣＭ）された音声データを再生するＡＤＰＣＭ復号機能と、サウンドバッファ７２に記憶されている音源データを再生することにより、効果音等を発生する再生機能と、サウンドバッファ７２に記憶されている音声データ等を変調させて再生する変調機能等を備えている。すなわち、当該ＳＰＵ７１は、ルーピングや時間を系数とした動作パラメータの自動変更などの機能を持つＡＤＰＣＭ音源２４ボイスを内蔵し、ＣＰＵ５１からの操作により動作する。また、ＳＰＵ７１は、サウンドバッファ７２がマッピングされた独自のアドレス空間を管理し、ＣＰＵ５１からサウンドバッファ７２にＡＤＰＣＭデータを転送し、キーオン／キーオフやモジュレーション情報を直接渡すことによりデータを再生する。
【００７９】
このような機能を備えることによってこのサウンドシステム７０は、ＣＰＵ５１からの指示によってサウンドバッファ７２に記録された音声データ等に基づいて楽音、効果音等を発生するいわゆるサンプリング音源として使用することができるようになっている。
【００８０】
上記光学ディスク制御部８０は、ＣＤ−ＲＯＭディスクである光学ディスクに記録されたプログラム、データ等を再生するディスクドライブ装置８１と、例えばエラー訂正（ＥＣＣ）符号が付加されて記録されているプログラム、データ等を復号するデコーダ８２と、ディスクドライブ装置８１からの再生データを一時的に記憶することにより、ディスクからの読み出されたデータを記憶する例えば３２キロバイトのバッファ８３とを備えている。すなわち、当該光学ディスク制御部８０は、上記ドライブ装置８１やデコーダ８２等のディスクの読み出しを行うために必要な部品類から構成されている。なお、ここでは、ディスクフォーマットとしてＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのデータをサポートできるようになっている。なお、デコーダ８２はサウンドシステム７０の一部も構成している。
【００８１】
また、ディスクドライブ装置８１で再生されるディスクに記録されている音声データとしては、上述のＡＤＰＣＭデータ（ＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのＡＤＰＣＭデータ等）の他に音声信号をアナログ／デジタル変換したいわゆるＰＣＭデータがある。
【００８２】
ＡＤＰＣＭデータとして、例えば１６ビットのデジタルデータの差分を４ビットで表わして記録されている音声データは、デコーダ８２で誤り訂正と復号化がなされた後、上述のＳＰＵ７１に供給され、ＳＰＵ７１でデジタル／アナログ変換等の処理が施された後、スピーカ７３を駆動するために使用される。
【００８３】
また、ＰＣＭデータとして、例えば１６ビットのデジタルデータとして記録されている音声データは、デコーダ８２で復号化された後、スピーカ７３を駆動するために使用される。なお、当該デコーダ８２のオーディオ出力は、一旦ＳＰＵ７１に入り、当該ＳＰＵ出力とミックスされ、リバーブユニットを経由して最終のオーディオ出力となる。
【００８４】
また、通信制御部９０は、メインバスＢを介してＣＰＵ５１との通信の制御を行う通信制御デバイス９１と、使用者からの指示を入力するコントローラ９２と、ゲームの設定等を記憶するメモリカード９３とを備えている。
【００８５】
コントローラ９２は、使用者の意図をアプリケーションに伝達するインタフェースであり、使用者からの指示を入力するために、例えば１６個の指示キーを有し、通信制御デバイス９１からの指示に従って、この指示キーの状態を、同期式通信により、通信制御デバイス９１に毎秒６０回程度送信する。そして、通信制御デバイス９１は、コントローラ９２の指示キーの状態をＣＰＵ５１に送信する。なお、コントローラ９２は、本体に２個のコネクタを有し、その他にマルチタップを使用して多数のコントローラを接続することも可能となっている。
【００８６】
これにより、使用者からの指示がＣＰＵ５１に入力され、ＣＰＵ５１は、実行しているゲームプログラム等に基づいて使用者からの指示に従った処理を行う。
【００８７】
また、ＣＰＵ５１は、実行しているゲームの設定等を記憶する必要があるときに、該記憶するデータを通信制御デバイス９１に送信し、通信制御デバイス９１はＣＰＵ５１からのデータをメモリカード９３に記憶する。
【００８８】
このメモリカード９３は、メインバスＢから分離されているため、電源を入れた状態で、着脱することができるようになっている。これにより、ゲームの設定等を複数のメモリカード９３に記憶することができるようになっている。
【００８９】
また、本実施例システムは、メインバスＢに接続された１６ビットパラレル入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０１と、非同期式のシリアル入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０２とを備えている。
【００９０】
そして、パラレルＩ／Ｏポート１０１を介して周辺機器との接続を行うことができるようになっており、また、シリアルＩ／Ｏポート１０２を介して他のビデオゲーム装置等との通信を行うことができるようになっている。
【００９１】
ところで、上記メインメモリ５３、ＧＰＵ６２、ＭＤＥＣ６４及びデコーダ８２等の間では、プログラムの読み出し、画像の表示あるいは描画等を行う際に、大量の画像データを高速に転送する必要がある。
【００９２】
このため、この画像処理システムでは、上述のようにＣＰＵ５１を介さずに周辺デハイスコントローラ５２からの制御により上記メインメモリ５３、ＧＰＵ６２、ＭＤＥＣ６４及びデコーダ８２等の間で直接データの転送を行ういわゆるＤＭＡ転送を行うことができるようになっている。
【００９３】
これにより、データ転送によるＣＰＵ５１の負荷を低減させることができ、高速なデータの転送を行うことができようになっている。
【００９４】
このビデオゲーム装置では、電源が投入されると、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５４に記憶されているオペレーティングシステムを実行する。
【００９５】
このオペレーティングシステムに実行により、ＣＰＵ５１は、上記グラフィックシステム６０、サウンドシステム７０等の制御を行う。
【００９６】
また、オペレーティングシステムが実行されると、ＣＰＵ５１は、動作確認等の装置全体の初期化を行った後、光学ディスク制御部８０を制御して、光学ディスクに記録されているゲーム等のプログラムを実行する。
【００９７】
このゲーム等のプログラムの実行により、ＣＰＵ５１は、使用者からの入力に応じて上記グラフィックシステム６０、サウンドシステム７０等を制御して、画像の表示、効果音、楽音の発生を制御するようになっている。
【００９８】
次に、本実施例の画像処理システムにおけるディスプレイ上への表示について説明する。
【００９９】
上記ＧＰＵ６２は、フレームバッファ６３４内の任意の矩形領域の内容を、そのまま上記ビデオ出力手段６５の例えばＣＲＴ等のディスプレイ上に表示する。この領域を以下表示エリアと呼ぶ。上記矩形領域とディスプレイ画面表示の関係は、図１７に示すようになっている。
【０１００】
また、上記ＧＰＵ６２は、次の１０個の画面モードをサポートしている。
【０１０１】
〔モード〕 〔標準解像度〕 備考
モード０ 256(H)×240(V) ノンインターレス
モード１ 320(H)×240(V) ノンインターレス
モード２ 512(H)×240(V) ノンインターレス
モード３ 640(H)×240(V) ノンインターレス
モード４ 256(H)×480(V) インターレス
モード５ 320(H)×480(V) インターレス
モード６ 512(H)×480(V) インターレス
モード７ 640(H)×480(V) インターレス
モード８ 384(H)×240(V) ノンインターレス
モード９ 384(H)×480(V) インターレス
画面サイズすなわちディスプレイ画面上のピクセル数は可変で、図１８のように、水平方向、垂直方向それぞれ独立に表示開始位置（座標（ＤＴＸ，ＤＴＹ））、表示終了位置（座標（ＤＢＸ，ＤＢＹ））を指定することができる。
【０１０２】
また、各座標に指定可能な値と画面モードとの関係は、以下のようになっている。なお、座標値のＤＴＸ，ＤＢＸは４の倍数になるように設定する必要がある。したがって、最小画面サイズは、横４ピクセル、縦２ピクセル（ノンインターレス時）又は４ピクセル（インターレス時）になる。
【０１０３】
〔Ｘ座標の指定可能範囲〕
〔モード〕 〔ＤＴＸ〕 〔ＤＢＸ〕
０，４ ０〜２７６ ４〜２８０
１，５ ０〜３４８ ４〜３５２
２，６ ０〜５５６ ４〜５６０
３，７ ０〜７００ ４〜７０４
８，９ ０〜３９６ ４〜４００
〔Ｙ座標の指定可能範囲〕
〔モード〕 〔ＤＴＹ〕 〔ＤＢＹ〕
０〜３，８ ０〜２４１ ２〜２４３
４〜７，９ ０〜４８０ ４〜４８４
次に、ＧＰＵ６２は、表示色数に関するモードとして、１６ビットダイレクトモード（３２７６８色）と、２４ビットダイレクトモード（フルカラー）の２つをサポートしている。上記１６ビットダイレクトモード（以下１６ビットモードと呼ぶ）は３２７６８色表示モードである。この１６ビットモードでは、２４ビットダイレクトモード（以下２４ビットモードと呼ぶ）に較べ表示色数に限りはあるが、描画時のＧＰＵ６２内部での色計算は２４ビットで行われ、また、いわゆるディザ機能も搭載しているので、疑似フルカラー（２４ビットカラー）表示が可能となっている。また、上記２４ビットモードは、１６７７７２１６色（フルカラー）表示のモードである。但し、フレームバッファ６３内に転送されたイメージデータの表示（ビットマップ表示）のみが可能で、ＧＰＵ６２の描画機能を実行することはできない。ここで、１ピクセルのビット長は２４ビットとなるが、フレームバッファ６３上での座標や表示位置の値は１６ビットを基準として指定する必要がある。すなわち、６４０×４８０の２４ビット画像データは、フレームバッファ６３中では９６０×４８０として扱われる。また、前記座標値ＤＢＸは８の倍数になるように設定する必要があり、したがって、この２４ビットモードでの最小画面サイズは横８×縦２ピクセルになる。
【０１０４】
また、ＧＰＵ６２には次のような描画機能が搭載されている。
【０１０５】
先ず、１×１ドット〜２５６×２５６ドットのスプライトに対して、４ビットＣＬＵＴ（４ビットモード、１６色／スプライト）や８ビットＣＬＵＴ（８ビットモード、２５６色／スプライト），１６ビットＣＬＵＴ（１６ビットモード、３２７６８色／スプライト）等が可能なスプライト描画機能と、
ポリゴン（三角形や四角形等の多角形）の各頂点の画面上の座標を指定して描画を行うと共に、ポリゴン内部を同一色で塗りつぶすフラットシェーディング、各頂点に異なる色を指定して内部をグラデーションするグーローシェーディング、ポリゴン表面に２次元のイメージデータ（テクスチャパターン）を用意して張り付けるテクスチャマッピング等を行うポリゴン描画機能と、
グラデーションが可能な直線描画機能と、
ＣＰＵ５１からフレームバッファ６３への転送、フレームバッファ６３からＣＰＵ５１への転送、フレームバッファ６３からフレームバッファ６３への転送等のイメージ転送機能と、
その他の機能として、各ピクセルの平均をとって半透明化する機能（各ピクセルのピクセルデータを所定比率αで混合することからαブレンディング機能と呼ばれる）、色の境界にノイズを乗せてぼかすディザ機能、描画エリアを越えた部分を表示しない描画クリッピング機能、描画エリアに応じて描画原点を動かすオフセット指定機能等がある。
【０１０６】
また、描画を行う座標系は符号付きの１１ビットを単位としており、Ｘ，Ｙそれぞれに−１０２４〜＋１０２３の値をとる。また、図１９に示すように、本実施例でのフレームバッファ６３のサイズは１０２４×５１２となっているので、はみ出した部分は折り返すようになっている。描画座標の原点は、座標値のオフセット値を任意に設定する機能により、フレームバッファ６３内で自由に変更することができる。また、描画は、描画クリッピング機能により、フレームバッファ６３内の任意の矩形領域に対してのみ行われる。
【０１０７】
さらに、ＧＰＵ６２は、最大２５６×２５６ドットのスプライトをサポートしており、縦，横それぞれの値を自由に設定することができる。
【０１０８】
上記スプライトに張りつけるイメージデータ（スプライトパターン）は、図２０に示すように、フレームバッファ６３の非表示領域に配置する。スプライトパターンは、描画コマンド実行に先立ってフレームバッファ６３に転送される。スプライトパターンは、２５６×２５６ピクセルを１ページとして、フレームバッファ６３上にメモリの許す限り何枚でも置くことができ、この２５６×２５６の領域をテクスチャページと呼んでいる。１枚のテクスチャページの場所は、描画コマンドのＴＳＢと呼ぶテクスチャページの位置（アドレス）指定のためのパラメータに、ページ番号を指定することで決定される。
【０１０９】
スプライトパターンには、４ビットＣＬＵＴ（４ビットモード）、８ビットＣＬＵＴ（８ビットモード）、１６ビットＣＬＵＴ（１６ビットモード）の３種類の色モードがある。４ビットＣＬＵＴ及び８ビットＣＬＵＴの色モードでは、ＣＬＵＴを使用する。
【０１１０】
このＣＬＵＴとは、図２１に示すように、最終的に表示される色を表す３原色のＲ，Ｇ，Ｂ値が１６乃至２５６個、フレームバッファ６３上に並んだものである。各Ｒ，Ｇ，Ｂ値はフレームバッファ６３上の左から順に番号付けされており、スプライトパターンはこの番号により各ピクセルの色を表す。また、ＣＬＵＴはスプライト単位で選択でき、全てのスプライトに対して独立したＣＬＵＴを持つことも可能である。また、図２１において、１個のエントリは１６ビットモードの１ピクセルと同じ構造となっており、したがって、１セットのＣＬＵＴは１×１６（４ビットモード時）、１×２５５（８ビットモード時）のイメージデータと等しくなる。フレームバッファ６３内でのＣＬＵＴの格納位置は、描画コマンド内のＣＢＡと呼ぶＣＬＵＴの位置（アドレス）指定のためのパラメータに、使用するＣＬＵＴの左端の座標を指定することで決定する。
【０１１１】
さらに、スプライト描画の概念を模式的に示すと図２２のように表すことができる。なお、図２２中の描画コマンドのＵ，Ｖはテクスチャページのどの位置かを横（Ｕ），縦（Ｖ）で指定するパラメータであり、Ｘ，Ｙは描画エリアの位置を指定するためのパラメータである。
【０１１２】
また、ＧＰＵ６２は、動画表示の方式として、フレームダブルバッファリングという手法を用いるようにしている。このフレームダブルバッファリングとは、図２３に示すように、フレームバッファ６３上に２つの矩形領域を用意し、一方のエリアに描画をしている間はもう片側を表示し、描画が終了したら２つのエリアをお互いに交換するものである。これにより、書き換えの様子が表示されるのを回避することができることになる。なお、バッファの切り換え操作は、垂直帰線期間内に行う。また、ＧＰＵ６２では、描画の対象となる矩形領域と座標系の原点を自由に設定できるので、この２つを移動させることにより、複数のバッファを実現することも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを用いれば、後の画像情報処理の際に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を簡略化することができると共に高速化をも図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＭＤフォーマットを示す図である。
【図２】ＴＭＤフォーマットのヘッダ(HEADER)部の構成を示す図である。
【図３】ＴＭＤフォーマットのオブジェクトテーブル(OBJTABLE)部の構成を示す図である。
【図４】ＴＭＤフォーマットのプリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットの構成を示す図である。
【図５】プリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットのmodeの構成を示す図である。
【図６】プリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットのflagの構成を示す図である。を示す図である。
【図７】ＴＭＤフォーマットのVERTEX部の構成を示す図である。
【図８】ＴＭＤフォーマットのNORMAL部の構成を示す図である。
【図９】固定少数点フォーマットを示す図である。
【図１０】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) に含まれるパラメータのうちのＴＢＳの構成を示す図である。
【図１１】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) に含まれるパラメータのうちのＣＢＡの構成を示す図である。
【図１２】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) のmode値のビット構成例を示す図である。
【図１３】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) の構成例として３角形ポリゴン・光源計算なしの場合のパケットデータ(packet data) 構成について説明するための図である。
【図１４】本発明の画像情報生成方法の処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の画像情報生成方法により生成された画像情報を処理する画像情報処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の画像処理システムの概略的な構成を示すブロック回路図である。
【図１７】ディスプレイ上への表示について説明するための図である。
【図１８】ディスプレイ上の表示の設定について説明するための図である。
【図１９】描画クリッピングの機能について説明するための図である。
【図２０】テクスチャページについて説明するための図である。
【図２１】ＣＬＵＴ構造について説明するための図である。
【図２２】スプライト描画の概念を説明するための図である。
【図２３】フレームダブルバッファリングについて説明するための図である。
【図２４】従来の画像作成装置（家庭用ゲーム機）の構成例を示すブロック回路図である。
【図２５】従来の画像作成装置による画像作成方法の説明に用いる図である。
【符号の説明】
５１ ＣＰＵ
５２ 周辺デバイスコントローラ
５３ メインメモリ
５４ ＲＯＭ
６０ グラフィックシステム
６１ ジオメトリトランスファエンジン（ＧＴＥ）
６２ グラフィックスプロセッシングユニット
６３ フレームバッファ
６４ 画像デコーダ（ＭＤＥＣ）
６５ ビデオ出力手段（ディスプレイ装置）
７０ サウンドシステム
７１ サウンドプロセッシングユニット（ＳＰＵ）
７２ サウンドバッファ
７３ スピーカ
８０ 光学ディスク制御部
８１ ディスクドライブ装置
８２ デコーダ
８３ バッファ
９０ 通信制御部
９１ 通信制御機
９２ コントローラ
９３ メモリカード
１０１ パラレルＩ／Ｏポート
１０２ シリアルＩ／Ｏポート
【産業上の利用分野】
本発明は、情報処理により画像情報を作成する画像情報生成方法及びその画像情報が記録されてなる記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等において、テレビジョン受像機やモニタ受像機或いはＣＲＴディスプレイ装置等に出力されて表示される画像は２次元のものが殆どであり、基本的には２次元の平面的な背景に２次元のキャラクタ等を適宜に配置して移動させたり、変化させたりするような形態で画像表示が行われている。
【０００３】
しかしながら、上述したような２次元的な画像表示や映像では、表現できる背景及びキャラクタやそれらの動きに制限があり、例えばゲームの臨場感を高めることが困難である。
【０００４】
そこで、例えば次に示すような方法で疑似的な３次元の画像や映像を作成することが行われている。すなわち、上記キャラクタとしていくつかの方向から見た画像を用意しておき、表示画面中での視点の変化等に応じてこれらの複数画像の内から１つを選択して表示したり、２次元の画像を奥行き方向に重ねて疑似的な３次元画像を表現したりするような方法が挙げられる。また、画像データを生成或いは作成する際に、いわゆるテクスチャ（生地、地模様）の画像を多面体等の所望の面に貼り付けるようなテクスチャマッピング方法や、画像の色データをいわゆるカラールックアップテーブルを通して変換することにより表示色を変化させる手法が採られている。
【０００５】
ここで、従来の家庭用ゲーム機の概略的な構成の一例を図２４に示す。この図２４において、マイクロプロセッサ等から成るＣＰＵ３９１は、入力パッドやジョイスティック等の入力デバイス３９４の操作情報をインターフェイス３９３を介し、メインバス３９９を通して取り出す。この操作情報の取り出しと同時に、メインメモリ３９２に記憶されている３次元画像のデータがビデオプロセッサ３９６によってソースビデオメモリ３９５に転送され、記憶される。
【０００６】
また、上記ＣＰＵ３９１は、上記ソースビデオメモリ３９５に記憶された画像を重ね合わせて表示するための画像データの読み出し順位を上記ビデオプロセッサ３９６に送る。上記ビデオプロセッサ３９６は上記画像データの読み出し順位に従って上記ソースビデオメモリ３９５から画像データを読み出し、画像を重ね合わせて表示する。
【０００７】
上述のように画像を表示すると同時に、上記取り出された操作情報中の音声情報により、オーディオプロセッサ３９７はオーディオメモリ３９８内に記憶されている上記表示される画像に応じた音声データを出力する。
【０００８】
図２５は、図２４に示す構成をもつ家庭用ゲーム機において、２次元画像のデータを用いて３次元画像を出力する手順を示す図である。この図２５では、市松模様の背景画像上に円筒状の物体を３次元画像として表示する場合を説明する。
【０００９】
この図２５のソースビデオメモリ３９５には、市松模様の背景画像２００と、この背景画像２００上の円筒状の物体の深さ方向の断面を表す矩形の画像、いわゆるスプライト２０１、２０２、２０３、２０４のデータが記憶されている。この矩形の画像２０１、２０２、２０３、２０４上の円筒の断面の画像以外の部分は透明色で描かれている。
【００１０】
ビデオプロセッサ３９６内のシンクジェネレータ４００は、表示する画像の同期信号に合わせた読み出しアドレス信号を発生する。また、このシンクジェネレータ４００は、上記読み出しアドレス信号をメインバス３９９を介して図２４のＣＰＵ３９１から与えられた読み出しアドレステーブル４０１に送る。さらに、このシンクジェネレータ４００は上記読み出しアドレステーブル４０１からの情報に従って上記ソースビデオメモリ３９５内の画像データを読み出す。
【００１１】
上記読み出された画像データは、上記ＣＰＵ３９１により上記メインバス３９９を介して与えられたプライオリティテーブル４０２内の画像の重ね合わせ順位に基づいて、重ね合わせ処理部４０３で順次重ね合わせられる。この場合には、上記背景画像２００が最も順位が低く、矩形の画像２０１、２０２、２０３、２０４と順に順位が高くなっているため、背景画像２００から順次画像が重ね合わせられる。
【００１２】
次に、透明色処理部４０４において、円筒以外の部分を背景画像で表示するために上記重ね合わせられた円筒の断面の画像２０１、２０２、２０３、２０４により表示される円筒以外の部分を透明にする処理を施す。
【００１３】
上述した処理により、円筒状の物体の２次元画像のデータが図２５に示す３次元画像ＶＤ0 の画像データとして出力される。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２４のメインメモリ３９２或いはソースビデオメモリ３９５に記憶されることになる上記３次元画像のデータである物体形状データは、例えば外部記録媒体から供給されるものであって、ディスプレイ等に表示される３次元の物体を構成するための基本形状であるポリゴン（描画を行う装置が扱う図形の最小単位で三角形や四角形等の多角形）の集合からなり、各ポリゴンはポリゴンの種類（三角形か四角形かなど）、ポリゴンの属性（不透明か半透明かなど）、ポリゴンの色、頂点の位置を表す３次元座標、頂点における法線を表す３次元ベクトル、はり付けるテクスチャの格納場所を表す２次元座標、などの情報で構成されている。
【００１５】
このように、上記メインメモリ３９２或いはソースビデオメモリ３９５に記憶される物体形状データは、例えばポリゴンの種類等が異なる複数の基本形状データからなるものである。このため、例えば上記ＣＰＵ３９１やビデオプロセッサ３９６では、当該物体形状データ内の各基本形状データを上述のように処理してディスプレイ上に表示されることになる画像データを生成するために、基本形状データ毎に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を行わなければならず、したがって、処理が煩雑になり、かつ処理の高速化の妨げにもなっている。
【００１６】
そこで、本発明は、物体形状データを処理してディスプレイ上に表示する画像データを生成する際の処理を簡略化できると共に高速化をも図ることができる画像情報を生成する画像情報生成方法、及びその画像情報を記録してなる記録媒体を提供するものである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像情報生成方法は、３次元画像を表す単位となる多角形形状に対応する複数の基本形状データの種類を調べ、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを生成することにより、上述の課題を解決する。
【００１８】
また、本発明の記録媒体は、３次元画像を表す単位となる多角形形状に対応する基本形状データを同種が連続するように並べて生成してなる物体形状データを記録してなるものである。
【００１９】
【作用】
本発明によれば、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを用いれば、後の画像情報処理の際に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を最少にすることができるようになる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施例について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
先ず、本発明の画像情報生成方法の説明に先立ち、本実施例にて扱う一具体例のグラフィックスデータフォーマットについて説明する。本発明実施例にて扱うグラフィックスには、３次元グラフィックスと、基本とも言うべき２次元グラフィックスの２種類がある。３次元グラフィックスデータには、例えば、現実感のある物体（描画対象の物体をオブジェクトと称する）の形状すなわちオブジェクト形状の表面属性を表す物体形状データ（モデリングデータ、以下ＴＭＤデータと呼ぶ）がある。また２次元グラフィックスデータには、スプライトパターンやテクスチャの素材として使用するイメージデータ、バックグランド（背景）面のマップデータとスプライトアニメーションを行うためのＢＧマップデータ、セルデータ、情報データ等がある。
【００２２】
本実施例の物体形状データすなわちモデリングデータのフォーマット（以下ＴＭＤフォーマットと呼ぶ）は、例えば家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等に適用されるものであり、当該ＴＭＤフォーマットのファイル（以下ＴＭＤファイルと呼ぶ）が記述するデータは、オブジェクトを構成するポリゴンや直線等のプリミティブ(PRIMITIVE) の集合体である。１つのＴＭＤファイルで複数のオブジェクトを持つことができる。また、ＴＭＤファイル内での座標値は、ｘ軸の正方向が右、ｙ軸が下、ｚ軸が画面奥を表すようになっている。各オブジェクトが持つ空間の座標値は１６ビットの符号つき整数値で、それぞれの軸の座標値の取り得る値は、−３２７６７〜＋３２７６８７になる。
【００２３】
以下に、本発明実施例にて扱うＴＭＤフォーマットについて詳細に説明する。
【００２４】
本実施例のＴＭＤフォーマットは、図１に示すように、ＴＭＤファイルの３次元オブジェクトのテーブル(OBJ TABLE) と、これを構成するプリミティブ(PRIMITIVE) 、頂点(VERTEX)、法線(NORMAL)の３種類のデータの実体を持ち、４つのブロックで構成されている。
【００２５】
この図１に示すＴＭＤフォーマットのヘッダ(HEADER)部は、図２に示すようなデータの構造に関する情報を持った３ワード（１２バイト）のデータである。この図２において、ＩＤは３２ビット長（１ワード）のデータで、ＴＭＤファイルのバージョンを表す。また、ＦＬＡＧＳは、３２ビット長（１ワード）のデータでＴＭＤフォーマットデータの構成情報を持つ。最下位ビット（ＬＳＢ）が後述するＦＩＸＰビットで、残りのビットはリザーブされており、値は全て０である。上記ＦＩＸＰビットはオブジェクト構造体が持つポインタ値が実アドレスかどうかを表す。値が１の時は実アドレス、０の時は先頭からのオフセットである。さらにＮＯＢＪはオブジェクトの個数を表す整数値である。
【００２６】
次に、図１のオブジェクトテーブル(OBJ TABLE) 部は、図３に示すように、各オブジェクトの実体がどこに格納されているかを示すポインタ情報を持った構造体が並んだテーブルである。１個のオブジェクト構造体は次のような構成になっている。
【００２７】
【００２８】
スケーリングファクタ(Scaling factor)は符号付きのｌｏｎｇ型で、その２のべき乗値がスケール値になる。すなわち、上記オブジェクト構造体のスケーリングファクタ(Scaling factor)の値が０のときが等倍、２の時はスケール値が４、−１のときはスケール値が１／２になる。
【００２９】
次に図１のプリミティブ(PRIMITIVE) 部は、オブジェクトの構成要素（プリミティブ）の描画パケットが並んだもので、図４のように、１つのパケットで１個のプリミティブを表す。ＴＭＤフォーマットで定義されるプリミティブは、その後、透視変換処理が行われ、描画プリミティブへ変換される。図４に示す各パケットは可変長で、その大きさ／構造はプリミティブのタイプ毎に異なる。
【００３０】
ここで、図４の描画パケットの内、ｍｏｄｅはプリミティブの種類や属性を示す８ビットの情報で、図５のようなビット構成になっている。図５中ＣＯＤＥ（コード）は構成要素の種類を表す３ビットのコードで、００１＝ポリゴン（３角，４角）、０１０＝直線、０１１＝スプライト（矩形）を表す。また、ＯＰＴＩＯＮはオプションのビットでＣＯＤＥ（コード）の値によって変化する（後述するパケットデータ構成の一覧に併記する）。
【００３１】
また、図４の描画パケットの内、ｆｌａｇはレンダリング時のオプション情報を示す８ビットの情報で、図６のようなビット構成になっている。図６中ＧＯＲは光源計算ありでテクスチャなしのポリゴンのみ有効で、１のとき後述するグラデーションポリゴンを、０のとき単色ポリゴンを示す。ＦＣＥは１のとき両面ポリゴン、０のとき片面ポリゴン（ＣＯＤＥの値がポリゴンの時のみ有効）である。ＬＧＴは１のとき光源計算なしで、０のとき光源計算ありを示す。
【００３２】
さらに、図４中のｉｌｅｎはパケットデータ部のワード長を表す８ビットの情報であり、ｏｌｅｎは中間処理で生成する描画プリミティブのワード長を表す８ビットの情報、Ｐａｃｋｅｔ ｄａｔａは頂点／法線等の各種パラメータでプリミティブのタイプによって異なる。このＰａｃｋｅｔ ｄａｔａの構造については後述する。
【００３３】
次に、図１のＶＥＲＴＥＸ部は頂点を表す構造体の列で、１つの構造体のフォーマットは図７に示すようになっている。なお、図７中のＶＸ，ＶＹ，ＶＺは頂点座標のｘ，ｙ，ｚ値（１６ビット整数）である。
【００３４】
図１のＮＯＲＭＡＬ部は法線を表す構造体の列で、１つの構造体のフォーマットは図８に示すようになる。なお、図８中のＮＸ，ＮＹ，ＮＺは法線のｘ，ｙ，ｚ成分（１６ビット固定少数点）である。また、ＮＸ，ＮＹ，ＮＺのそれそれの値は４０９６を１．０として扱う符号つきの１６ビット固定少数点で、図９に示すようなフォーマットとなっており、符号は１ビット、整数部は３ビット、少数部は１２ビットからなる。
【００３５】
次にプリミティブの種類別（すなわちパケット型別）に各パケットデータ構成の一覧について説明する。パケットデータに含まれるパラメータには、以下に述べるVertex(n) 、Normal(n) 、Un，Vn、Rn，Gn，Bn、TBS 、CBA がある。
【００３６】
先ず、Vertex(n) は、前記VERTEX（頂点）をポイントする１６ビット長のインデックス値で、そのポリゴンが属するオブジェクトの前記図１のVERTEX部先頭から何番目の要素であるかを表す。
【００３７】
Normal(n) は、前記NORMAL（法線）をポイントする１６ビット長のインデックス値で、上記Vertexと同様である。
【００３８】
Ｕｎ，Ｖｎは、各頂点のテクスチャソース空間上でのｘ，ｙ座標値である。
【００３９】
Ｒｎ，Ｇｎ，Ｂｎは、ポリゴンの色を表すＲ，Ｇ，Ｂ値で、８ビット符号なしの整数値である。光源計算なしの場合、予め計算された輝度値を指定しておく必要がある。
【００４０】
ＴＢＳは、テクスチャ／スプライトパターンに関する情報を持ち、図１０のようなフォーマットを持つ。なお、図１０中のＴＰＡＧＥはテクスチャページ番号（０〜３１）を示す。また、同図中ＡＢＲは半透明レート（混合比率）であり、ＡＢＥが１の時のみ有効となる。ＡＢＲが００のとき50％back＋50％polygon 、０１のとき100 ％back＋100 ％polygon 、１０のとき100 ％back＋50％polygon 、１１のとき100 ％back−100 ％polygon となる。さらに、同図中ＴＰＦは色モードを表し、００のとき４ビットで表される色のモード、０１のとき８ビットで表される色のモード、１０のとき１６ビットで表される色のモードを表す。
【００４１】
ＣＢＡは、図１１に示すように、後述するカラールックアップテーブル（以下ＣＬＵＴと呼ぶ）のメモリ内での格納位置を示す。この図１１中のＣＬＸはメモリ上のＣＬＵＴのＸ座標値１０ビットの上位６ビットを示し、ＣＬＹはメモリ上のＣＬＵＴのＹ座標値９ビットを示す。
【００４２】
次にパケットデータ構成例について以下に説明する。
【００４３】
先ず、パケットデータ構成例として３角形ポリゴンで光源計算無しの場合について説明する。
【００４４】
このときのプリミティブ(PRIMITIVE) 部のモード値のビット構成は、図１２のようになる。この図１２中のＩＩＰは後述するシェーディングモードを示し、０のときフラットシェーディング(Flat shading)、１のとき後述するグーローシェーディング(Gouraud shading) となる。また、同図中ＴＭＥはテクスチャ指定を示し、０のときオフ、１のときオンとなる。さらにＡＢＥは半透明処理を示し、０のときオフ、１のときオンとなる。ＴＧＥはテクスチャマッピング時の輝度計算を示し、０のときオン、１のときオフ（テクスチャをそのまま描画）となる。なお、これらは他のポリゴンでも同様である。
【００４５】
さらに、このときのパケットデータ構成は、図１３に示すようになる。図１３の（ａ）にはシェーディングモードがフラットシェーディングでテクスチャ指定オフの場合を、図１３の（ｂ）にはシェーディングモードがグーローシェーディングでテクスチャ指定オフのグラデーションの場合、図１３の（ｃ）にはシェーディングモードがフラットシェーディングでテクスチャ指定オンの場合、図１３の（ｄ）にはシェーディングモードがグーローシェーディングでテクスチャ指定オンのグラデーションの場合を示している。
【００４６】
上述のように、本実施例にて扱う基本形状データ（図１のプリミティブ部の図４に示す描画パケット）は、それぞれ複数の不定長のデータであり、このような複数種類の基本形状データの集合で物体形状データを構成すると、前述したように当該物体形状データ内の各基本形状データをディスプレイ上に表示するための画像データを生成する際には、基本形状データ毎に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を行わなければならず、したがって、処理が煩雑になり、かつ処理の高速化の妨げになる。
【００４７】
このようなことから、本発明の画像情報生成方法では、同種の基本形状データが連続する（パケット型でまとめる）ようにした物体形状データを生成し、これにより後の画像情報処理の際に分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を簡易かつ最小化することで、物体形状データの高速描画が可能になるようにしている。
【００４８】
上記同種の基本形状データが連続した物体形状データを生成するための本発明実施例の画像情報生成方法について以下に説明する。
【００４９】
図１４には、本発明の画像情報生成方法における生成処理の流れを示す。
【００５０】
先ず、図１４において、ステップＳ１では、現在のパケット（前記図１に示したプリミティブ部の図４に示した描画パケット）と、現在のパケット型（プリミティブの種類）と、全パケット型の集合を初期化する。次のステップＳ２では、入力した最初のパケットの種類を現在のパケット型とする。ステップＳ３では、現在のパケット型は全パケット型の集合に含まれるか否かを判断し、含まれないと判断した場合にはステップＳ６に進み、ここで現在のパケット型を全パケット型集合に加え、ステップＳ４に進む。また、ステップＳ３において、現在のパケット型は全パケット型の集合に含まれると判断した場合にも、ステップＳ４に進む。
【００５１】
ステップＳ４では、次のパケットが入力したか否かの判断を行う。このステップＳ４において、次のパケットが入力したと判断したときにはステップＳ５に進み、ここで次のパケットの種類を現在のパケット型としてステップＳ３に戻る。一方、ステップＳ４において次のパケットが入力していないと判断したときには、ステップＳ７に進む。上記ステップＳ６までの処理によりＴＭＤデータ中に存在する全てのパケット型が既知になる。
【００５２】
次のステップＳ７では、全パケット型の集合の最初のパケット型を現在のパケット型とする。次のステップＳ８では、最初のパケットを現在のパケットとした後、ステップＳ９に進む。
【００５３】
当該ステップＳ９では、現在のパケットの種類が現在のパケット型と同じか否かの判断を行う。このステップＳ９で同じと判断した場合にはステップＳ１０に進み、ここで現在のパケットを外部記録媒体（すなわち本発明の記録媒体）に記録した後、ステップＳ１１に進む。また、ステップＳ９において、現在のパケットの種類が現在のパケット型と異なると判断した場合もステップＳ１１に進む。
【００５４】
ステップＳ１１では、次のパケットが入力したか否かの判断を行い、入力したと判断した場合にはステップＳ１２に進み、ここで当該次のパケットを現在のパケットとしてステップＳ９に戻る。一方、ステップＳ１１で、次のパケットが入力していないと判断した場合には、ステップＳ１３に進む。
【００５５】
ステップＳ１３では現在のパケット型を全パケット型の集合から除き、次のステップＳ１４では全パケット型の集合中にまだパケット型があるか否かの判断を行う。当該ステップＳ１４において全パケット型の集合中にまだパケット型があると判断した場合には、ステップＳ１５に進み、ここで全パケット型の集合中の次のパケット型を現在のパケット型とした後、ステップＳ８に戻る。一方、ステップＳ１４において、全パケット型の集合中にもうパケット型がないと判断した場合には処理を終了する。
【００５６】
上述のようにして同種の基本形状データが連続した物体形状データを生成した後、この物体形状データを用いて前記ディスプレイ上に表示するための情報処理を行う場合の処理の流れは、図１５に示すようなものとなる。
【００５７】
この図１５において、ステップＳ２１では、予め同種の基本形状データが連続するように並べられた物体形状データが記録された外部記録媒体から、当該物体形状データが再生されて供給される。次のステップＳ２２では上記物体形状データの各パケット型のパケット数を数え、ステップＳ２３では最初のパケット型を現在のパケット型とする。
【００５８】
次のステップＳ２４では現在のパケット型の最初のパケットに処理のポインタを設定し、ステップＳ２５では現在のパケット型のパケットサイズを求め、ステップＳ２６に進む。このステップＳ２６では、現在のパケット型のパケット数だけ描画したか否かの判断を行う。当該ステップＳ２６において描画していないと判断した場合には、ステップＳ２７に進み、ここでポインタの指すパケットの描画を行った後、ステップＳ２８でパケットサイズの分だけポインタを進め、ステップＳ２６に戻る。なお、ステップＳ２７の処理は、例えばキャッシュメモリを用いれば、さらに高速化することができる。さらに、ステップＳ２８では、逐一、サイズを得る必要はない。また、ステップＳ２６において描画したと判断した場合には、ステップＳ２９に進む。
【００５９】
このステップＳ２９では、まだパケット型があるか否かの判断を行う。当該ステップＳ２９においてまだパケット型があると判断した場合には、ステップＳ３０に進み、ここで次のパケット型を現在のパケット型としてステップＳ２５に戻る。一方、ステップＳ２９において、パケット型がないと判断した場合には、ステップＳ３１に進み、ここで１フレーム分の描画を終了し、次のフレームの描画へ移るために、ステップＳ２３に戻る。
【００６０】
次に、本発明実施例の画像情報生成方法により生成された画像データ（物体形状データ：モデリングデータ）を用い、さらに上記図１５のフローチャートに示した処理を行って３次元グラフィックスデータを生成して表示するような画像処理システムについて説明する。本実施例の画像処理システムは、例えば家庭用ゲーム機やパーソナルコンピュータ装置或いはグラフィックコンピュータ装置等に適用されるものであり、図１６の例では家庭用ゲーム機に適用した例を示している。
【００６１】
本実施例の画像処理システムは、前述した本発明の画像情報生成方法により生成されたデータが記録されている本発明の記録媒体である例えば光学ディスク（例えばＣＤ−ＲＯＭ）等から、データ（例えばゲームプログラム）を読み出して実行することにより、使用者からの指示に応じてゲームを行うようになっており、図１６に示すような構成を有している。
【００６２】
本実施例の画像処理システムは、中央演算処理装置（ＣＰＵ５１）及びその周辺装置（周辺デバイスコントローラ５２等）からなる制御系５０と、フレームバッファ６３上に描画を行うグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ６２）等からなるグラフィックシステム６０と、楽音、効果音等を発生するサウンドプロセッシングユニット（ＳＰＵ７１）等からなるサウンドシステム７０と、補助記憶装置である光学ディスク（ＣＤ−ＲＯＭディスク）ドライブ８１の制御や再生情報のデコード等を行う光学ディスク制御部８０と、使用者からの指示を入力するコントローラ９２からの指示入力及びゲームの設定等を記憶する補助メモリ（メモリカード９３）からの入出力を制御する通信制御部９０と、上記制御系５０から通信制御部９０までが接続されているメインバスＢ等を備えている。
【００６３】
上記制御系５０は、ＣＰＵ５１と、割り込み制御、タイムコントロール、メモリコントロール、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）転送の制御等を行う周辺デバイスコントローラ５２と、例えば２メガバイトのＲＡＭからなる主記憶装置（メインメモリ）５３と、このメインメモリ５３や上記グラフィックシステム６０，サウンドシステム７０等の管理を行ういわゆるオペレーティングシステム等のプログラムが格納された例えば５１２キロバイトのＲＯＭ５４とを備えている。
【００６４】
ＣＰＵ５１は、例えば３２ビットのＲＩＳＣ(reduced instruction set computor)ＣＰＵであり、ＲＯＭ５４に記憶されているオペレーティングシステムを実行することにより装置全体の制御を行う。当該ＣＰＵ５１は命令キャッシュとスクラッチパッドメモリを搭載し、実メモリの管理も行う。
【００６５】
上記グラフィックシステム６０は、座標変換等の処理を行う座標計算用コプロセッサからなるジオメトリトランスファエンジン（ＧＴＥ）６１と、ＣＰＵ５１からの描画指示に従って描画を行うグラフィックスプロセッシングユニット（ＧＰＵ）６２と、該ＧＰＵ６２により描画された画像を記憶する例えば１メガバイトのフレームバッファ６３と、いわゆる離散コサイン変換などの直行変換により圧縮されて符号化された画像データを復号化する画像デコーダ（以下ＭＤＥＣと呼ぶ）６４とを備えている。
【００６６】
ＧＴＥ６１は、例えば複数の演算を並列に実行する並列演算機構を備え、ＣＰＵ５１のコプロセッサとして、ＣＰＵ５１からの演算要求に応じて座標変換、光源計算、例えば固定小数点形式の行列やベクトルの演算を高速に行うことができるようになっている。
【００６７】
具体的には、このＧＴＥ６１は、１つの三角形状のポリゴンに同じ色で描画するフラットシェーディングを行う演算の場合では、１秒間に最大１５０万程度のポリゴンの座標演算を行うことができるようになっており、これによってこの画像処理システムでは、ＣＰＵ５１の負荷を低減すると共に、高速な座標演算を行うことができるようになっている。
【００６８】
ＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１からのポリゴン描画命令に従って動作し、フレームバッファ６３に対して多角形（ポリゴン）等の描画を行う。このＧＰＵ６２は、１秒間に最大３６万程度のポリゴンの描画を行うことができるようになっている。また、このＧＰＵ６２は、ＣＰＵ５１とは独立した２次元のアドレス空間を持ち、そこにフレームバッファ６３がマッピングされるようになっている。
【００６９】
フレームバッファ６３は、いわゆるデュアルポートＲＡＭからなり、ＧＰＵ６２からの描画あるいはメインメモリ５３からの転送と、表示のための読み出しとを同時に行うことができるようになっている。
【００７０】
このフレームバッファ６３は、例えば１メガバイトの容量を有し、それぞれ１６ビットの横１０２４で縦５１２の画素のマトリックスとして扱われる。
【００７１】
このフレームバッファ６３のうちの任意の領域を例えばディスプレイ装置等のビデオ出力手段６５に出力することができるようになっている。
【００７２】
また、このフレームバッファ６３には、ビデオ出力として出力される表示領域の他に、ＧＰＵ６２がポリゴン等の描画を行う際に参照するカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）が記憶されるＣＬＵＴ領域と、描画時に座標変換されてＧＰＵ６２によって描画されるポリゴン等の中に挿入（マッピング）される素材（テクスチャ）が記憶されるテクスチャ領域が設けられている。これらのＣＬＵＴ領域とテクスチャ領域は表示領域の変更等に従って動的に変更されるようになっている。すなわち、このフレームバッファ６３は、表示中の領域に対して描画アクセスを実行することができ、また、メインメモリ５３との間で高速ＤＭＡ転送を行うことも可能となっている。
【００７３】
なお、上記ＧＰＵ６２は、上述のフラットシェーディングの他にポリゴンの頂点の色から補間してポリゴン内の色を決めるグーローシェーディングと、上記テクスチャ領域に記憶されているテクスチャをポリゴンに張り付けるテクスチャマッピングを行うことができるようになっている。
【００７４】
これらのグーローシェーディング又はテクスチャマッピングを行う場合には、上記ＧＴＥ６１は、１秒間に最大５０万程度のポリゴンの座標演算を行うことができる。
【００７５】
ＭＤＥＣ６４は、上記ＣＰＵ５１からの制御により、ＣＤ−ＲＯＭディスクから読み出されてメインメモリ５３に記憶されている静止画あるいは動画の画像データを復号化して再びメインメモリ５３に記憶する。具体的には、ＭＤＥＣ６４は逆離散コサイン変換（逆ＤＣＴ）演算を高速に実行でき、ディスクから読み出されたカラー静止画圧縮標準（いわゆるＪＰＥＧ）や蓄積メディア系動画像符号化標準（いわゆるＭＰＥＧ、但し本実施例ではフレーム内圧縮のみ）の圧縮データの伸張を行うことができるようになっている。
【００７６】
また、この再生された画像データは、ＧＰＵ６２を介してフレームバッファ６３に記憶することにより、上述のＧＰＵ６２によって描画される画像の背景として使用することができるようにもなっている。
【００７７】
上記サウンドシステム７０は、ＣＰＵ５１からの指示に基づいて、楽音、効果音等を発生するサウンド再生処理プロセッサ（ＳＰＵ）７１と、ＣＤ−ＲＯＭから読み出された音声，楽音等のデータや音源データ等が記憶される例えば５１２キロバイトのサウンドバッファ７２と、ＳＰＵ７１によって発生される楽音、効果音等を出力するサウンド出力手段としてのスピーカ７３とを備えている。
【００７８】
上記ＳＰＵ７１は、１６ビットの音声データを４ビットの差分信号として適応差分符号化（ＡＤＰＣＭ）された音声データを再生するＡＤＰＣＭ復号機能と、サウンドバッファ７２に記憶されている音源データを再生することにより、効果音等を発生する再生機能と、サウンドバッファ７２に記憶されている音声データ等を変調させて再生する変調機能等を備えている。すなわち、当該ＳＰＵ７１は、ルーピングや時間を系数とした動作パラメータの自動変更などの機能を持つＡＤＰＣＭ音源２４ボイスを内蔵し、ＣＰＵ５１からの操作により動作する。また、ＳＰＵ７１は、サウンドバッファ７２がマッピングされた独自のアドレス空間を管理し、ＣＰＵ５１からサウンドバッファ７２にＡＤＰＣＭデータを転送し、キーオン／キーオフやモジュレーション情報を直接渡すことによりデータを再生する。
【００７９】
このような機能を備えることによってこのサウンドシステム７０は、ＣＰＵ５１からの指示によってサウンドバッファ７２に記録された音声データ等に基づいて楽音、効果音等を発生するいわゆるサンプリング音源として使用することができるようになっている。
【００８０】
上記光学ディスク制御部８０は、ＣＤ−ＲＯＭディスクである光学ディスクに記録されたプログラム、データ等を再生するディスクドライブ装置８１と、例えばエラー訂正（ＥＣＣ）符号が付加されて記録されているプログラム、データ等を復号するデコーダ８２と、ディスクドライブ装置８１からの再生データを一時的に記憶することにより、ディスクからの読み出されたデータを記憶する例えば３２キロバイトのバッファ８３とを備えている。すなわち、当該光学ディスク制御部８０は、上記ドライブ装置８１やデコーダ８２等のディスクの読み出しを行うために必要な部品類から構成されている。なお、ここでは、ディスクフォーマットとしてＣＤ−ＤＡ、ＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのデータをサポートできるようになっている。なお、デコーダ８２はサウンドシステム７０の一部も構成している。
【００８１】
また、ディスクドライブ装置８１で再生されるディスクに記録されている音声データとしては、上述のＡＤＰＣＭデータ（ＣＤ−ＲＯＭ ＸＡのＡＤＰＣＭデータ等）の他に音声信号をアナログ／デジタル変換したいわゆるＰＣＭデータがある。
【００８２】
ＡＤＰＣＭデータとして、例えば１６ビットのデジタルデータの差分を４ビットで表わして記録されている音声データは、デコーダ８２で誤り訂正と復号化がなされた後、上述のＳＰＵ７１に供給され、ＳＰＵ７１でデジタル／アナログ変換等の処理が施された後、スピーカ７３を駆動するために使用される。
【００８３】
また、ＰＣＭデータとして、例えば１６ビットのデジタルデータとして記録されている音声データは、デコーダ８２で復号化された後、スピーカ７３を駆動するために使用される。なお、当該デコーダ８２のオーディオ出力は、一旦ＳＰＵ７１に入り、当該ＳＰＵ出力とミックスされ、リバーブユニットを経由して最終のオーディオ出力となる。
【００８４】
また、通信制御部９０は、メインバスＢを介してＣＰＵ５１との通信の制御を行う通信制御デバイス９１と、使用者からの指示を入力するコントローラ９２と、ゲームの設定等を記憶するメモリカード９３とを備えている。
【００８５】
コントローラ９２は、使用者の意図をアプリケーションに伝達するインタフェースであり、使用者からの指示を入力するために、例えば１６個の指示キーを有し、通信制御デバイス９１からの指示に従って、この指示キーの状態を、同期式通信により、通信制御デバイス９１に毎秒６０回程度送信する。そして、通信制御デバイス９１は、コントローラ９２の指示キーの状態をＣＰＵ５１に送信する。なお、コントローラ９２は、本体に２個のコネクタを有し、その他にマルチタップを使用して多数のコントローラを接続することも可能となっている。
【００８６】
これにより、使用者からの指示がＣＰＵ５１に入力され、ＣＰＵ５１は、実行しているゲームプログラム等に基づいて使用者からの指示に従った処理を行う。
【００８７】
また、ＣＰＵ５１は、実行しているゲームの設定等を記憶する必要があるときに、該記憶するデータを通信制御デバイス９１に送信し、通信制御デバイス９１はＣＰＵ５１からのデータをメモリカード９３に記憶する。
【００８８】
このメモリカード９３は、メインバスＢから分離されているため、電源を入れた状態で、着脱することができるようになっている。これにより、ゲームの設定等を複数のメモリカード９３に記憶することができるようになっている。
【００８９】
また、本実施例システムは、メインバスＢに接続された１６ビットパラレル入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０１と、非同期式のシリアル入出力（Ｉ／Ｏ）ポート１０２とを備えている。
【００９０】
そして、パラレルＩ／Ｏポート１０１を介して周辺機器との接続を行うことができるようになっており、また、シリアルＩ／Ｏポート１０２を介して他のビデオゲーム装置等との通信を行うことができるようになっている。
【００９１】
ところで、上記メインメモリ５３、ＧＰＵ６２、ＭＤＥＣ６４及びデコーダ８２等の間では、プログラムの読み出し、画像の表示あるいは描画等を行う際に、大量の画像データを高速に転送する必要がある。
【００９２】
このため、この画像処理システムでは、上述のようにＣＰＵ５１を介さずに周辺デハイスコントローラ５２からの制御により上記メインメモリ５３、ＧＰＵ６２、ＭＤＥＣ６４及びデコーダ８２等の間で直接データの転送を行ういわゆるＤＭＡ転送を行うことができるようになっている。
【００９３】
これにより、データ転送によるＣＰＵ５１の負荷を低減させることができ、高速なデータの転送を行うことができようになっている。
【００９４】
このビデオゲーム装置では、電源が投入されると、ＣＰＵ５１が、ＲＯＭ５４に記憶されているオペレーティングシステムを実行する。
【００９５】
このオペレーティングシステムに実行により、ＣＰＵ５１は、上記グラフィックシステム６０、サウンドシステム７０等の制御を行う。
【００９６】
また、オペレーティングシステムが実行されると、ＣＰＵ５１は、動作確認等の装置全体の初期化を行った後、光学ディスク制御部８０を制御して、光学ディスクに記録されているゲーム等のプログラムを実行する。
【００９７】
このゲーム等のプログラムの実行により、ＣＰＵ５１は、使用者からの入力に応じて上記グラフィックシステム６０、サウンドシステム７０等を制御して、画像の表示、効果音、楽音の発生を制御するようになっている。
【００９８】
次に、本実施例の画像処理システムにおけるディスプレイ上への表示について説明する。
【００９９】
上記ＧＰＵ６２は、フレームバッファ６３４内の任意の矩形領域の内容を、そのまま上記ビデオ出力手段６５の例えばＣＲＴ等のディスプレイ上に表示する。この領域を以下表示エリアと呼ぶ。上記矩形領域とディスプレイ画面表示の関係は、図１７に示すようになっている。
【０１００】
また、上記ＧＰＵ６２は、次の１０個の画面モードをサポートしている。
【０１０１】
〔モード〕 〔標準解像度〕 備考
モード０ 256(H)×240(V) ノンインターレス
モード１ 320(H)×240(V) ノンインターレス
モード２ 512(H)×240(V) ノンインターレス
モード３ 640(H)×240(V) ノンインターレス
モード４ 256(H)×480(V) インターレス
モード５ 320(H)×480(V) インターレス
モード６ 512(H)×480(V) インターレス
モード７ 640(H)×480(V) インターレス
モード８ 384(H)×240(V) ノンインターレス
モード９ 384(H)×480(V) インターレス
画面サイズすなわちディスプレイ画面上のピクセル数は可変で、図１８のように、水平方向、垂直方向それぞれ独立に表示開始位置（座標（ＤＴＸ，ＤＴＹ））、表示終了位置（座標（ＤＢＸ，ＤＢＹ））を指定することができる。
【０１０２】
また、各座標に指定可能な値と画面モードとの関係は、以下のようになっている。なお、座標値のＤＴＸ，ＤＢＸは４の倍数になるように設定する必要がある。したがって、最小画面サイズは、横４ピクセル、縦２ピクセル（ノンインターレス時）又は４ピクセル（インターレス時）になる。
【０１０３】
〔Ｘ座標の指定可能範囲〕
〔モード〕 〔ＤＴＸ〕 〔ＤＢＸ〕
０，４ ０〜２７６ ４〜２８０
１，５ ０〜３４８ ４〜３５２
２，６ ０〜５５６ ４〜５６０
３，７ ０〜７００ ４〜７０４
８，９ ０〜３９６ ４〜４００
〔Ｙ座標の指定可能範囲〕
〔モード〕 〔ＤＴＹ〕 〔ＤＢＹ〕
０〜３，８ ０〜２４１ ２〜２４３
４〜７，９ ０〜４８０ ４〜４８４
次に、ＧＰＵ６２は、表示色数に関するモードとして、１６ビットダイレクトモード（３２７６８色）と、２４ビットダイレクトモード（フルカラー）の２つをサポートしている。上記１６ビットダイレクトモード（以下１６ビットモードと呼ぶ）は３２７６８色表示モードである。この１６ビットモードでは、２４ビットダイレクトモード（以下２４ビットモードと呼ぶ）に較べ表示色数に限りはあるが、描画時のＧＰＵ６２内部での色計算は２４ビットで行われ、また、いわゆるディザ機能も搭載しているので、疑似フルカラー（２４ビットカラー）表示が可能となっている。また、上記２４ビットモードは、１６７７７２１６色（フルカラー）表示のモードである。但し、フレームバッファ６３内に転送されたイメージデータの表示（ビットマップ表示）のみが可能で、ＧＰＵ６２の描画機能を実行することはできない。ここで、１ピクセルのビット長は２４ビットとなるが、フレームバッファ６３上での座標や表示位置の値は１６ビットを基準として指定する必要がある。すなわち、６４０×４８０の２４ビット画像データは、フレームバッファ６３中では９６０×４８０として扱われる。また、前記座標値ＤＢＸは８の倍数になるように設定する必要があり、したがって、この２４ビットモードでの最小画面サイズは横８×縦２ピクセルになる。
【０１０４】
また、ＧＰＵ６２には次のような描画機能が搭載されている。
【０１０５】
先ず、１×１ドット〜２５６×２５６ドットのスプライトに対して、４ビットＣＬＵＴ（４ビットモード、１６色／スプライト）や８ビットＣＬＵＴ（８ビットモード、２５６色／スプライト），１６ビットＣＬＵＴ（１６ビットモード、３２７６８色／スプライト）等が可能なスプライト描画機能と、
ポリゴン（三角形や四角形等の多角形）の各頂点の画面上の座標を指定して描画を行うと共に、ポリゴン内部を同一色で塗りつぶすフラットシェーディング、各頂点に異なる色を指定して内部をグラデーションするグーローシェーディング、ポリゴン表面に２次元のイメージデータ（テクスチャパターン）を用意して張り付けるテクスチャマッピング等を行うポリゴン描画機能と、
グラデーションが可能な直線描画機能と、
ＣＰＵ５１からフレームバッファ６３への転送、フレームバッファ６３からＣＰＵ５１への転送、フレームバッファ６３からフレームバッファ６３への転送等のイメージ転送機能と、
その他の機能として、各ピクセルの平均をとって半透明化する機能（各ピクセルのピクセルデータを所定比率αで混合することからαブレンディング機能と呼ばれる）、色の境界にノイズを乗せてぼかすディザ機能、描画エリアを越えた部分を表示しない描画クリッピング機能、描画エリアに応じて描画原点を動かすオフセット指定機能等がある。
【０１０６】
また、描画を行う座標系は符号付きの１１ビットを単位としており、Ｘ，Ｙそれぞれに−１０２４〜＋１０２３の値をとる。また、図１９に示すように、本実施例でのフレームバッファ６３のサイズは１０２４×５１２となっているので、はみ出した部分は折り返すようになっている。描画座標の原点は、座標値のオフセット値を任意に設定する機能により、フレームバッファ６３内で自由に変更することができる。また、描画は、描画クリッピング機能により、フレームバッファ６３内の任意の矩形領域に対してのみ行われる。
【０１０７】
さらに、ＧＰＵ６２は、最大２５６×２５６ドットのスプライトをサポートしており、縦，横それぞれの値を自由に設定することができる。
【０１０８】
上記スプライトに張りつけるイメージデータ（スプライトパターン）は、図２０に示すように、フレームバッファ６３の非表示領域に配置する。スプライトパターンは、描画コマンド実行に先立ってフレームバッファ６３に転送される。スプライトパターンは、２５６×２５６ピクセルを１ページとして、フレームバッファ６３上にメモリの許す限り何枚でも置くことができ、この２５６×２５６の領域をテクスチャページと呼んでいる。１枚のテクスチャページの場所は、描画コマンドのＴＳＢと呼ぶテクスチャページの位置（アドレス）指定のためのパラメータに、ページ番号を指定することで決定される。
【０１０９】
スプライトパターンには、４ビットＣＬＵＴ（４ビットモード）、８ビットＣＬＵＴ（８ビットモード）、１６ビットＣＬＵＴ（１６ビットモード）の３種類の色モードがある。４ビットＣＬＵＴ及び８ビットＣＬＵＴの色モードでは、ＣＬＵＴを使用する。
【０１１０】
このＣＬＵＴとは、図２１に示すように、最終的に表示される色を表す３原色のＲ，Ｇ，Ｂ値が１６乃至２５６個、フレームバッファ６３上に並んだものである。各Ｒ，Ｇ，Ｂ値はフレームバッファ６３上の左から順に番号付けされており、スプライトパターンはこの番号により各ピクセルの色を表す。また、ＣＬＵＴはスプライト単位で選択でき、全てのスプライトに対して独立したＣＬＵＴを持つことも可能である。また、図２１において、１個のエントリは１６ビットモードの１ピクセルと同じ構造となっており、したがって、１セットのＣＬＵＴは１×１６（４ビットモード時）、１×２５５（８ビットモード時）のイメージデータと等しくなる。フレームバッファ６３内でのＣＬＵＴの格納位置は、描画コマンド内のＣＢＡと呼ぶＣＬＵＴの位置（アドレス）指定のためのパラメータに、使用するＣＬＵＴの左端の座標を指定することで決定する。
【０１１１】
さらに、スプライト描画の概念を模式的に示すと図２２のように表すことができる。なお、図２２中の描画コマンドのＵ，Ｖはテクスチャページのどの位置かを横（Ｕ），縦（Ｖ）で指定するパラメータであり、Ｘ，Ｙは描画エリアの位置を指定するためのパラメータである。
【０１１２】
また、ＧＰＵ６２は、動画表示の方式として、フレームダブルバッファリングという手法を用いるようにしている。このフレームダブルバッファリングとは、図２３に示すように、フレームバッファ６３上に２つの矩形領域を用意し、一方のエリアに描画をしている間はもう片側を表示し、描画が終了したら２つのエリアをお互いに交換するものである。これにより、書き換えの様子が表示されるのを回避することができることになる。なお、バッファの切り換え操作は、垂直帰線期間内に行う。また、ＧＰＵ６２では、描画の対象となる矩形領域と座標系の原点を自由に設定できるので、この２つを移動させることにより、複数のバッファを実現することも可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上の説明からも明らかなように、本発明においては、同種が連続するように並べた複数の基本形状データからなる物体形状データを用いれば、後の画像情報処理の際に、分岐処理及び各基本形状データ固有の処理を簡略化することができると共に高速化をも図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＴＭＤフォーマットを示す図である。
【図２】ＴＭＤフォーマットのヘッダ(HEADER)部の構成を示す図である。
【図３】ＴＭＤフォーマットのオブジェクトテーブル(OBJTABLE)部の構成を示す図である。
【図４】ＴＭＤフォーマットのプリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットの構成を示す図である。
【図５】プリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットのmodeの構成を示す図である。
【図６】プリミティブ(PRIMITIVE) 部の描画パケットのflagの構成を示す図である。を示す図である。
【図７】ＴＭＤフォーマットのVERTEX部の構成を示す図である。
【図８】ＴＭＤフォーマットのNORMAL部の構成を示す図である。
【図９】固定少数点フォーマットを示す図である。
【図１０】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) に含まれるパラメータのうちのＴＢＳの構成を示す図である。
【図１１】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) に含まれるパラメータのうちのＣＢＡの構成を示す図である。
【図１２】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) のmode値のビット構成例を示す図である。
【図１３】プリミティブ(PRIMITIVE) 部のパケットデータ(packet data) の構成例として３角形ポリゴン・光源計算なしの場合のパケットデータ(packet data) 構成について説明するための図である。
【図１４】本発明の画像情報生成方法の処理のフローチャートである。
【図１５】本発明の画像情報生成方法により生成された画像情報を処理する画像情報処理のフローチャートである。
【図１６】本発明の画像処理システムの概略的な構成を示すブロック回路図である。
【図１７】ディスプレイ上への表示について説明するための図である。
【図１８】ディスプレイ上の表示の設定について説明するための図である。
【図１９】描画クリッピングの機能について説明するための図である。
【図２０】テクスチャページについて説明するための図である。
【図２１】ＣＬＵＴ構造について説明するための図である。
【図２２】スプライト描画の概念を説明するための図である。
【図２３】フレームダブルバッファリングについて説明するための図である。
【図２４】従来の画像作成装置（家庭用ゲーム機）の構成例を示すブロック回路図である。
【図２５】従来の画像作成装置による画像作成方法の説明に用いる図である。
【符号の説明】
５１ ＣＰＵ
５２ 周辺デバイスコントローラ
５３ メインメモリ
５４ ＲＯＭ
６０ グラフィックシステム
６１ ジオメトリトランスファエンジン（ＧＴＥ）
６２ グラフィックスプロセッシングユニット
６３ フレームバッファ
６４ 画像デコーダ（ＭＤＥＣ）
６５ ビデオ出力手段（ディスプレイ装置）
７０ サウンドシステム
７１ サウンドプロセッシングユニット（ＳＰＵ）
７２ サウンドバッファ
７３ スピーカ
８０ 光学ディスク制御部
８１ ディスクドライブ装置
８２ デコーダ
８３ バッファ
９０ 通信制御部
９１ 通信制御機
９２ コントローラ
９３ メモリカード
１０１ パラレルＩ／Ｏポート
１０２ シリアルＩ／Ｏポート
Claims (7)
- 所定の画像処理システムに物体画像を表現させるための画像データを生成する装置で実行される方法であって、
前記生成する装置が、それぞれ前記画像処理システムに読み取られて種類毎に決められた画像処理が行われる複数の基本形状データのうち同種の基本形状データを連続して並べることで、前記画像処理システムでの画像処理において前記種類毎に決められた画像処理が連続して行われるように前記画像データを生成することを特徴とする、
画像データ生成方法。 - 前記画像処理が所定の分岐処理及び当該種類の基本形状データに固有となる処理であることを特徴とする、
請求項１記載の画像データ生成方法。 - 前記同種の基本形状データを、前記画像データを構成するプリミティブの描画パケットとすることを特徴とする、
請求項１記載の画像データ生成方法。 - 個々の描画パケットが可変長のデータであり、プリミティブのタイプ毎に異なることを特徴とする、
請求項２記載の画像データ生成方法。 - 画像データが記録された記録媒体から当該画像データを読み取って所定の画像処理を行う画像処理システムであって、
前記画像データが、その種類毎に決められた画像処理が行われる複数の基本形状データのうち同種の基本形状データを連続して並べたものであり、
前記同種の基本形状データが、当該画像データを構成するプリミティブの描画パケットであって同種のパケット型毎に並べられたものであり、
前記同種の基本形状データが連続して並べられた画像データを前記記録媒体から読出して、前記種類毎に決められた画像処理を連続して行って前記画像処理を行うことを特徴とする、
画像処理システム。 - 前記所定の画像処理を同種のパケット型毎に行うことを特徴とする、
請求項５記載の画像処理システム。 - 前記パケット型毎の画像処理を並べられた順に連続して行うことを特徴とする、
請求項６記載の画像処理システム。
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP31463894A JP3698747B2 (ja) | 1994-12-19 | 1994-12-19 | 画像データ生成方法及び画像処理システム |
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| JPH08171657A JPH08171657A (ja) | 1996-07-02 |
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1994
- 1994-12-19 JP JP31463894A patent/JP3698747B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH08171657A (ja) | 1996-07-02 |
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