JP3746211B2 - 描画装置、描画方法、描画プログラム、描画プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びグラフィックスプロセッサ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばテレビジョンモニタ装置等の２次元画面上に画像を描画する描画装置、描画方法、描画プログラム、描画プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びグラフィックスプロセッサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年のプロセッサ装置やメモリ装置の高集積化，高速化に伴い、例えばテレビゲーム機やパーソナルコンピュータ等の描画装置が、実在感，現実感に溢れ、且つ、奥行き感のある３次元画像をリアルタイムで生成し、生成した３次元画像を２次元画面上に描画することができるようになっている。
【０００３】
また、最近では、上記描画装置は、２次元画面上に描画する３次元画像を構成する各ポリゴンに対して複数パスのレンダリング処理を実行して、ポリゴンに複数のテクスチャを張り付けることにより（以下、この処理をマルチパスレンダリング処理と表記する）、よりリアルな３次元画像を２次元画面上に描画することができるようになってきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、従来までの描画装置では、装置内のメインプロセッサが、ポリゴンの頂点座標データ、テクスチャ座標データ、輝度データ等から成るジオメトリデータを順次生成し、このジオメトリデータを描画処理を実行するグラフィックスプロセッサに転送する構成となっているために、マルチパスレンダリング処理を実行する場合、メインプロセッサは、各レンダリングパスを実行する度に、同一の頂点座標データを含むジオメトリデータを生成し、生成したジオメトリデータをグラフィックスプロセッサに順次転送しなければならない。このために、従来までの描画装置では、マルチパスレンダリング処理を実行する際に、メインプロセッサに大きな負荷がかかる。
【０００５】
また、複数のポリゴンに対しマルチパスレンダリング処理を実行する場合には、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサに転送するジオメトリデータのデータ量は、ポリゴン数とレンダリングパス数に比例した膨大な大きさとなるので、マルチパスレンダリング処理の実行時には、メインプロセッサとグラフィックスプロセッサ間を結ぶバス配線のバンド幅の大半がジオメトリデータの転送のためだけに利用されてしまい、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサへのデータ転送速度が大幅に遅くなってしまう。
【０００６】
尚、上記課題は、例えば複数個の同一形状のポリゴンに対してレンダリング処理を実行する場合や、テクスチャのブレンド比が異なる複数のポリゴン面を合成して、描画する、いわゆるマルチテクスチャ描画処理を実行する場合についても同様に生じ得る。
【０００７】
すなわち、一般の描画装置を利用して、同一形状のポリゴンを複数個描画する場合には、メインプロセッサは、各ポリゴン毎に、ジオメトリデータを生成し、生成したジオメトリデータをグラフィックスプロセッサに転送しなければならないので、上記課題と同様の課題が生じてしまう。
【０００８】
また、マルチテクスチャ描画処理を実行する場合には、メインプロセッサは、テクスチャのブレンド比が異なる各ポリゴン面毎に、ジオメトリデータと、ポリゴン面にブレンド描画する複数のテクスチャのベースポイント値及びブレンド比とを生成し、生成したデータをグラフィックスプロセッサに順に転送しなければならないので、やはり上記課題と同様の課題が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、描画処理の際のメインプロセッサの負荷を軽減し、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサへとデータを転送する時のバンド幅を節約することにより、描画装置の描画速度を改善する描画装置、描画方法、描画プログラム、描画プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、及びグラフィックスプロセッサを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、描画用データ生成部が一連の描画処理に使用する描画用データを一括して生成し、制御部が生成した描画用データをグラフィックスプロセッサ内のマルチパスバッファに転送する。そして、描画処理は、マルチパスコントローラが制御部の制御に従ってマルチパスバッファ内から描画用データを順に読み出し、描画処理部に出力することにより、実行される。
【００１１】
このような構成によれば、描画処理の際に、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサへ描画用データを順次転送する必要がなくなるので、メインプロセッサがグラフィックスプロセッサに描画用データを転送する回数が大幅に減り、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサへ描画用データを転送する時のバンド幅を節約することが可能となる。また、メインプロセッサは、一連の描画処理に使用する全ての描画用データを一括して生成し、処理実行時には、制御命令を出力してグラフィックスプロセッサを制御するだけなので、メインプロセッサの処理負荷を軽減することができる。これにより、描画装置の描画速度を大幅に改善することが可能となる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
[描画装置の構成]
始めに、図１を参照して、本発明の実施の形態となる描画装置の構成について説明する。
【００１３】
本発明の実施の形態となる描画装置は、図１に示すように、主な構成要素としてメインプロセッサ１とグラフィックスプロセッサ２を有し、メインプロセッサ１とグラフィックスプロセッサ２はバス配線３を介して電気的に接続されている。
【００１４】
〔メインプロセッサの内部構成〕
メインプロセッサ１は、演算処理を含めた各種処理を実行可能なプロセッサ装置により構成され、モデリング処理部４と、ジオメトリ処理部５と、制御部６とを有する。
【００１５】
モデリング処理部４は、２次元画面上に描画する３次元画像を構成するポリゴンに関する情報（以下、ポリゴン情報と表記する）を生成し、生成したポリゴン情報をジオメトリ処理部５に出力する。このポリゴン情報の中には、オブジェクト座標系での各ポリゴンの頂点の座標（ｘ,ｙ,ｚ）、及び各頂点における法線ベクトルＲｉｎと変位ベクトルＮｉｎに関する情報等が含まれている。
【００１６】
ジオメトリ処理部５は、上記ポリゴン情報を用いて、座標変換処理、クリッピング処理、透視変換処理、光源計算等の、いわゆるジオメトリ処理（３次元座標演算処理）を実行し、２次元画面座標系での各ポリゴンの頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ)、各頂点におけるテクスチャ座標データ（Ｓ,Ｔ,Ｑ）と輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）等に関する情報（以下、ジオメトリデータと表記する）を生成する。尚、上記輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）の値Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａはそれぞれ、頂点における赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の輝度値、及びαブレンディング処理（半透明処理）を行う際のブレンド値（Ａ）を示す。
【００１７】
制御部６は、モデリング処理部４とジオメトリ処理部５に電気配線を介して電気的に接続され、制御信号を出力してモデリング処理部４とジオメトリ処理部５の動作を制御する。また、制御部６は、ジオメトリ処理部５が生成したジオメトリデータをグラフィックスプロセッサ２内のマルチパスバッファ７に転送すると共に、制御信号や制御データ等をグラフィックスプロセッサ２内のマルチパスコントローラ８に出力してジオメトリデータを用いたグラフィックスプロセッサ２の描画動作を制御する。尚、マルチテクスチャ描画処理を実行する場合には、制御部６は、マルチテクスチャ描画処理に使用するテクスチャのベースポイントやテクスチャのブレンド比に関する情報が記録されたパラメータテーブルを、ジオメトリデータと併せてマルチパスバッファ７に転送する。
【００１８】
このように、メインプロセッサ１は、（１）モデリング処理とジオメトリ処理を実行して、２次元画面上に描画する３次元画像のジオメトリデータを生成し、（２）生成したジオメトリデータをグラフィックスプロセッサ２内のマルチパスバッファ７に転送し、（３）グラフィックスプロセッサ２内のマルチパスコントローラ８に制御信号や制御データを出力することにより、マルチパスバッファ７に転送したジオメトリデータを用いたグラフィックスプロセッサ２の描画動作を制御するように構成されている。
【００１９】
〔グラフィックスプロセッサの内部構成〕
グラフィックスプロセッサ２は、演算処理を含めた各種処理を実行可能なプロセッサ装置により構成され、マルチパスバッファ７と、マルチパスコントローラ８と、テクスチャバッファ９と、レンダリングエンジン１０と、フレームバッファ１１と、Ｚマージ・アキュムレーションエンジン１２と、アキュムレーションバッファ１３とを有する。
【００２０】
マルチパスバッファ７は、デジタル形態のデータを記憶可能な複数のレジスタメモリから構成され、このレジスタメモリ中にはメインプロセッサ１から転送されるジオメトリデータ等の描画処理に必要な各種データがバッファリングされる。尚、マルチテクスチャ描画処理を実行する場合には、マルチパスバッファ７内には、上記制御部６から転送された上記パラメータテーブルがバッファリングされる。
【００２１】
マルチパスコントローラ８は、メインプロセッサ１から出力される制御命令に従って、マルチパスバッファ７から描画処理に使用するジオメトリデータを順次読み出してレンダリングエンジン１０に出力する。また、マルチパスコントローラ８は、メインプロセッサ１から出力される制御命令や制御データに従って、ジオメトリデータのデータ変換を行い、また、テクスチャバッファ９やＺマージ・アキュムレーションエンジン１２の動作を制御する。
【００２２】
また、マルチパスコントローラ８は、テクスチャ座標のスケーリングを行うための乗算部１５を備え、乗算部１５は、メインプロセッサ１から出力される制御命令や制御データに従って、マルチパスバッファ７から読み出したテクスチャ座標データに係数を乗算する。この乗算部１５によれば、例えば異なるレンダリングパスで倍率の異なるテクスチャ座標を使用するような場合であっても、乗算部１５が、テクスチャ座標に係数を乗算して倍率を変更し、レンダリングエンジン１０に出力するので、メインプロセッサ１は、倍率の異なるテクスチャ座標データを生成し、マルチパスバッファ７内にバッファリングしておく必要がなくなり、この結果、メインプロセッサ１の処理負荷やマルチパスバッファ７のメモリ容量を抑えることが可能となる。
【００２３】
また、マルチテクスチャ描画処理（詳しくは後述する）を行う場合には、マルチパスコントローラ８は、マルチパスバッファ７内から上記パラメータテーブルを読み出し、このパラメータテーブルを参照して、マルチテクスチャ描画処理に使用するテクスチャのベースポイントやブレンド比に関する情報をジオメトリデータと併せてレンダリングエンジン１０に出力する。
【００２４】
テクスチャバッファ９は、描画するポリゴンに張り付ける複数のテクスチャデータや、減色したテクスチャの色情報が記述されているＣＬＵＴ（Color Look Up Table）等のデータを記憶する。
【００２５】
レンダリングエンジン１０は、マルチパスバッファ７から出力されるジオメトリデータをピクセル情報に変換する。具体的には、レンダリングエンジン１０は、マルチパスバッファ７から出力されたジオメトリデータを用いて、２次元画面内の各画素に対応する座標値、Ｚ値、テクスチャ座標、輝度値（以下、まとめてピクセル情報と表記する）を算出する。また、レンダリングエンジン１０は、テクスチャバッファ９からのテクスチャの読み込み処理、及びフレームバッファ１１へのピクセル情報の書き込み処理の制御を行う。
【００２６】
また、レンダリングエンジン１０は、マルチパスコントローラ８からの指示に従って、テクスチャバッファ９から読み出したテクスチャデータのベースポイントをシフトする。これにより、乗算部１５を利用したマルチパスコントローラ８のスケーリング機能と併用して、レンダリングエンジン１０は、テクスチャ座標各軸の線形変換を行うことが可能となる。また、レンダリングエンジン１０は、マルチパスバッファ７から出力されるジオメトリデータ内に含まれる輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を選択的に固定値に置き換える機能を有する。
【００２７】
さらに、レンダリングエンジン１０は、マルチパスバッファ７から出力されるジオメトリデータとマルチテクスチャ描画処理に使用するテクスチャのベースポイントやブレンド比に関する情報を用いて、複数のテクスチャを同時に読み出してブレンド描画するマルチテクスチャ描画処理を実行する。
【００２８】
さらにまた、レンダリングエンジン１０は、シザリング処理、ディザリング処理、カラークランプ処理等の処理や、必要に応じてテスト処理等の処理も行う。尚、シザリング処理とは、画面からはみ出したデータを取り除く処理であり、また、ディザリング処理とは、少ない色数で多くの色を表現するために色の配置を入り組ませる処理である。また、カラークランプ処理とは、色を計算する際に値が２５５を越えたり、０より小さくなったりしないように制限する処理であり、また、テスト処理とは、各ピクセルの.値、すなわち、テクスチャをマッピングする際の画像のブレンドの割合を示す係数値によって描画するかしないかの判定を行う処理である。
【００２９】
上述の処理によりレンダリングエンジン１０が生成したデータは、フレームバッファ１１に書き込まれ、２次元画面に描画する３次元画像に対応したフレームデータ（２次元画像データ）が形成される。そして、形成されたフレームデータはフレームバッファ１１から読み出され、表示部１４に出力される。
【００３０】
Ｚマージ・アキュムレーションエンジン１２は、フレームバッファ１１内に書き込まれた複数のフレームデータを重ね書きして加重平均を取ることにより合成し、合成したフレームデータをアキュムレーションバッファ１３に出力する。アキュムレーションバッファ１３は、合成されたフレームデータを記憶し、アキュムレーションバッファ１２に記憶された合成データはフレームバッファ２に書き戻される。
【００３１】
このように、グラフィックスプロセッサ２は、メインプロセッサ１内の制御部６から出力される制御信号や制御データに従って、メインプロセッサ１からマルチバッファ７内に転送されたジオメトリデータや描画用の各種パラメータを順次読み出して描画処理を行い、表示部１４上に指定された３次元画像を描画するように構成されている。
【００３２】
〔マルチパスレンダリング処理〕
以下、図２に示すフローチャートを参照して、上記描画装置によりマルチパスレンダリング処理を実行する際の処理の流れについて説明する。尚、この図２に示すフローチャートは、マルチパスレンダリング処理が、（１）ベースポリゴンの描画処理、（２）ベースポリゴンにベーステクスチャを張り付ける描画処理、及び（３）ベーステクスチャ上に詳細テクスチャを張り付ける描画処理の、３つのレンダリングパスにより構成される場合の処理の流れである。
【００３３】
図２に示すフローチャートは、制御部６が、マルチパスレンダリング処理の実行開始命令をモデリング処理部４に出力することで開始となり、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ１の処理に移行する。
【００３４】
ステップＳ１の処理では、モデリング処理部４が、２次元画面上に描画する３次元画像を複数のポリゴンによりモデリングし、生成されたポリゴンのポリゴン情報をジオメトリ処理部５に出力する。これにより、このステップＳ１の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ１の処理からステップＳ２の処理に移行する。
【００３５】
ステップＳ２の処理では、ジオメトリ処理部５が、モデリング処理部４から出力されたポリゴン情報を用いてジオメトリ処理を実行し、ジオメトリデータを生成する。これにより、このステップＳ２の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ２の処理からステップＳ３の処理に移行する。
【００３６】
ここで、ジオメトリ処理部５は、ポリゴンの頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ)、ベーステクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１）、詳細テクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、及び各レンダリングパス毎の輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を一度に算出するようにして、マルチパスレンダリング処理を構成する全てのレンダリングパスに関するジオメトリデータを算出する。
【００３７】
尚、一般的なマルチパスレンダリング処理においては、同一のポリゴンを何度も描画するために、例えば頂点座標データ等はレンダリングパス間で共通であることが多い。従って、このような場合には、ジオメトリ処理部５は、レンダリングパス間で共通するデータについては重複して算出せずに、レンダリングパス間で変化するジオメトリデータ（例えば、テクスチャ座標データや輝度データ等）のみを算出するようにする。
【００３８】
ステップＳ３の処理では、制御部６が、ジオメトリ処理部５が生成したジオメトリデータをマルチパスバッファ７に転送し、マルチパスバッファ７が転送されたジオメトリデータをバッファリングする。これにより、このステップＳ３の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ３の処理からステップＳ４の処理に移行する。
【００３９】
ここで、マルチパスバッファ７に転送されたジオメトリデータは、例えば図３に示すようなデータ配列でマルチパスバッファ７内にバッファリングされる。尚、図３は、描画プリミティブが独立三角形である場合のジオメトリデータのデータ配列を示す。
【００４０】
図から明らかなように、このデータ配列では、マルチパスバッファ７の１、２、３、及び４段目のレジスタメモリにそれぞれ、１つの三角形ポリゴンに関する、頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ）、ベーステクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１）、詳細テクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、及び輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）がバッファリングされている。また、マルチパスバッファ７の５〜８段目及び９〜１２段目のレジスタメモリには他の三角形ポリゴンに関するジオメトリデータが同様のデータ配列でバッファリングされている。さらに、ジオメトリデータのデータブロックの末尾、すなわち、このデータ配列ではマルチパスバッファ７の１３段目のレジスタメモリには、レンダリングエンジン１０に対し１〜１２段目のレジスタメモリに記録されたジオメトリデータを用いたレンダリング処理の実行開始を指示する、描画キック命令（ＤＲＡＷ）がバッファリングされている。
【００４１】
このように、図３に示すデータ配列では、ジオメトリデータはポリゴン毎にまとめられてマルチパスバッファ７内に格納されており、マルチパスコントローラ８が、頂点座標データと、指定されたテクスチャ座標データ（＝ベーステクスチャ若しくは詳細テクスチャのテクスチャ座標データ）、及び輝度データから成るデータブロックを読み出すことにより、読み出した頂点座標から構成されるポリゴンの描画処理を行うことが可能となる。
【００４２】
尚、この図３に示すデータ配列は、マルチパスレンダリング処理を実行する対象が三角形ポリゴンの場合のあくまで一例であって、このデータ配列は描画プリミティブの形状に応じて適宜変更することは勿論である。
【００４３】
ステップＳ４の処理では、制御部６が、マルチパスレンダリング処理の実行開始命令をマルチパスコントローラ８に出力する。これにより、このステップＳ４の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ４の処理からステップＳ５の処理に移行する。
【００４４】
ステップＳ５の処理では、マルチパスコントローラ８が、制御部６から出力された実行開始命令に従って、マルチパスバッファ７内からベースポリゴン描画処理に使用するジオメトリデータを読み出し、読み出したジオメトリデータをレンダリングエンジン１０に出力する。これにより、このステップＳ５の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ５の処理からステップＳ６の処理に移行する。
【００４５】
ここで、ベースポリゴン描画処理時には、マルチパスコントローラ８は、マルチパスバッファ７内にバッファリングされたポリゴンの頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ）（＝図３に示す１、５、９段目のレジスタメモリに格納されたジオメトリデータ）を読み出して、レンダリングエンジン１０に出力する。
【００４６】
ステップＳ６の処理では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスバッファ７から転送された頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ)を用いて、フレームバッファ１１にベースポリゴンのフレームデータを書き込む。これにより、このステップＳ６の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ６の処理からステップＳ７の処理に移行する。
【００４７】
ステップＳ７の処理では、マルチパスコントローラ８が、マルチパスバッファ７内からベーステクスチャ描画処理に使用するジオメトリデータを読み出し、読み出したジオメトリデータをレンダリングエンジン１０に出力する。これにより、このステップＳ７の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ７の処理からステップＳ８の処理に移行する。
【００４８】
ここで、ベーステクスチャ描画処理時には、マルチパスコントローラ８は、ポリゴンの頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ）と、ポリゴンに張り付けるベーステクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１）、及び輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）（＝図３に示す１、２、４、５、６、８、９、１０、１２段目のレジスタメモリに格納されたジオメトリデータ）をマルチパスバッファ７から読み出して、レンダリングエンジン１０に出力する。
【００４９】
ステップＳ８の処理では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスバッファ７から転送された頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ)、ベーステクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１）、及び輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を用いて、フレームバッファ１１内にベーステクスチャが張り付けられたポリゴンのフレームデータを書き込む。これにより、このステップＳ８の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ８の処理からステップＳ９の処理に移行する。
【００５０】
ステップＳ９の処理では、マルチパスコントローラ８が、詳細テクスチャ描画処理に使用するジオメトリデータをマルチパスバッファ７から読み出し、読み出したジオメトリデータをレンダリングエンジン１０に出力する。これにより、このステップＳ９の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ９の処理からステップＳ１０の処理に移行する。
【００５１】
ここで、詳細テクスチャ描画処理時には、マルチパスコントローラ８は、ポリゴンの頂点座標データ（Ｘ,Ｙ,Ｚ）、ポリゴンに張り付ける詳細テクスチャのテクスチャ座標データ（Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、及び輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）（＝図３に示す１、３、４、５、７、８、９、１１、１２段目のレジスタメモリに格納されたジオメトリデータ）をマルチパスバッファ７から読み出して、レンダリングエンジン１０に出力する。
【００５２】
また、一般のマルチパスレンダリング処理においては、２回目のレンダリングパス以後で輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を固定値とすることが多い。そこで、輝度データを固定値にする場合には、マルチパスコントローラ８は、レンダリングエンジン１０に２回目のレンダリングパスと同じ輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を再送せずに、レンダリングエンジン１０が、マルチパスコントローラ８からの指示に従って、輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を選択的に固定値に置き換える。
【００５３】
尚、テクスチャを描画する際に、テクスチャのスケーリング処理を行う場合には、制御部６は、マルチパスコントローラ８にテクスチャ座標に掛ける係数やテクスチャのベースポイントのシフト量を指定する。そして、制御部６が係数を指定した場合には、マルチパスコントローラ８は、乗算部１５を制御して、マルチパスバッファ７から読み出したテクスチャ座標に指定された係数を乗算してレンダリングエンジン１０に出力する。また、制御部６がテクスチャのベースポイントのシフト量を指定した場合には、レンダリングエンジン１０は、指定されたシフト量の大きさ分だけテクスチャ座標のS軸及びT軸を移動する。
【００５４】
ステップＳ１０の処理では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスバッファ７から転送されたジオメトリデータを用いて、フレームバッファ１１内に詳細テクスチャを張り付けたポリゴンのフレームデータを書き込む。これにより、このステップＳ１０の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ１１の処理からステップＳ１１の処理に移行する。
【００５５】
ステップＳ１１の処理では、表示部１４が、フレームバッファ１１に書き込まれたフレームデータを読み出し、マルチパスレンダリング処理がなされた３次元画像を表示出力する。これにより、このステップＳ１１の処理は完了し、マルチパスレンダリング処理は終了する。
【００５６】
このように、上記描画装置によるマルチパスレンダリング処理においては、２回目以後のレンダリングパスで使用するジオメトリデータはマルチパスバッファ７内に格納され、マルチパスコントローラ８が、制御部６からの指示に従って、マルチパスバッファ７内から必要なジオメトリデータを読み出して描画処理を行うので、メインプロセッサ１は、各レンダリングパスを実行する度毎にジオメトリデータを生成し、グラフィックスプロセッサ２に転送する必要がない。
【００５７】
〔マルチテクスチャ描画処理〕
次に、図４に示すフローチャートを参照して、上記描画装置によりマルチテクスチャ描画処理を実行する際の処理の流れについて説明する。
【００５８】
尚、ここでいうマルチテクスチャ描画処理とは、図５に示すように、２つのテクスチャデータのブレンド比が異なる（Ｎ＋１）枚のポリゴン面をポリゴンの変位ベクトルＮｉｎ方向で加重平均して合成、描画する処理のことであり、この場合、ｋ（ｋ＝０〜Ｎ）番目のポリゴン面の頂点座標ベクトルＶｏｕｔは、頂点座標ベクトルＶｉｎを用いて、Ｖｏｕｔ＝Ｖｉｎ＋（ｋ／Ｎ）・Ｎｉｎと表現することができる。このようなマルチテクスチャ描画処理によれば、変位ベクトルＮｉｎに沿って２つのテクスチャのブレンド比が異なる複数のポリゴンが合成、描画することにより、擬似的な３次元描画効果、モーションブラー効果、デフォーカス効果等の種々の描画効果を実現することができる。
【００５９】
図４に示すフローチャートは、制御部６が、モデリング処理部４にマルチテクスチャ描画処理の実行開始命令を出力することで開始となり、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２１の処理へ移行する。
【００６０】
ステップＳ２１の処理では、モデリング処理部４が、２次元画面に描画する３次元画像を複数のポリゴンによりモデリングし、生成されたポリゴンのポリゴン情報をジオメトリ処理部５に生成する。これにより、このステップＳ２１の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２１の処理からステップＳ２２の処理に移行する。
【００６１】
ステップＳ２２の処理では、ジオメトリ処理部５、生成されたポリゴン情報を用いてジオメトリ処理を実行し、ジオメトリデータを生成する。これにより、このステップＳ２２の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２２の処理からステップＳ２３の処理に移行する。
【００６２】
ここで、マルチテクスチャ描画処理を実行する場合、ジオメトリ処理部５は、ジオメトリデータとして、ポリゴンの各頂点における、頂点座標ベクトルデータＶｉｎ、各頂点におけるブレンド描画に使用するテクスチャのテクスチャ座標データ(Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１),(Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）、及び変位ベクトルデータＮｉｎを算出する。
【００６３】
ステップＳ２３の処理では、制御部６が、ジオメトリ処理部５が生成したジオメトリデータ、及びブレンド描画するテクスチャのベースポイント及びブレンド比が記録されたパラメータテーブルをマルチパスコントローラ８に転送する。これにより、このステップＳ２３の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２３の処理からステップＳ２４の処理に移行する。
【００６４】
ここで、上記パラメータテーブルは、図６に示すようなデータ形式となっており、各ポリゴン面（＝マルチパス番号）ｋにおける、ブレンド描画するテクスチャのベースポイント及びブレンド比が記述されている。具体的には、図６に示すデータ形式では、ｋ＝０〜４の５つのポリゴン面について、２つのテクスチャのベースポイント、及びこれら２つのテクスチャのブレンド比が記述されている。
【００６５】
ステップＳ２４の処理では、制御部６が、マルチテクスチャ描画処理の実行開始命令をマルチパスコントローラ８に出力する。これにより、このステップＳ２４の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２４の処理からステップＳ２５の処理に移行する。
【００６６】
ステップＳ２５の処理では、マルチパスコントローラ８が、ポリゴン面（＝マルチパス番号）ｋをカウントするためのカウンタｋの値を０にリセットする。これにより、このステップＳ２５の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２５の処理からステップＳ２６の処理に移行する。
【００６７】
ステップＳ２６の処理では、マルチパスコントローラ８が、マルチパスバッファ７から頂点座標ベクトルデータＶｉｎと変位ベクトルＮｉｎを読み出し、頂点座標ベクトルデータＶｉｎと変位ベクトルＮｉｎを用いてポリゴン面（＝マルチパス番号）ｋの頂点座標ベクトルＶｏｕｔ（＝Ｖｉｎ＋（ｋ／Ｎ）・Ｎｉｎ）を算出する。そして、マルチパスコントローラ８は、算出した頂点座標ベクトルＶｏｕｔをレンダリングエンジン１０に出力する。これにより、このステップＳ２６の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２６の処理からステップＳ２７の処理に移行する。
【００６８】
ここで、マルチパスコントローラ８は、乱数を発生させて変位ベクトルＮｉｎの大きさを変化させるようにしても良い。このような構成によれば、各ポリゴン面ｋのエッジにおけるジャギーがそれぞれわずかに異なる位置に描画されるようになるので、複数のポリゴン面を合成した際に、エイリアスを除去若しくはエイリアスの発生を防止する、いわゆるアンチエイリアシング処理を実現することができる。
【００６９】
ステップＳ２７の処理では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスバッファ７から転送された頂点座標ベクトルＶｏｕｔを用いて、フレームバッファ１１にポリゴンのフレームデータを書き込む。これにより、このステップＳ６の処理は完了し、このマルチパスレンダリング処理はステップＳ２７の処理からステップＳ２８の処理に移行する。
【００７０】
ステップＳ２８の処理では、マルチパスコントローラ８が、ポリゴン面（＝マルチパス番号）ｋにおけるテクスチャのベースポイント値とブレンド比を抽出し、抽出したベースポイント値とブレンド比と共に、頂点座標ベクトルＶｏｕｔ、テクスチャ座標データ(Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１),(Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）をレンダリングエンジン１０に出力する。これにより、このステップＳ２８の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２８の処理からステップＳ２９の処理に移行する。
【００７１】
ステップＳ２９の処理では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスバッファ７から転送された、頂点座標ベクトルデータＶｏｕｔ、テクスチャ座標データ(Ｓ１,Ｔ１,Ｑ１),(Ｓ２,Ｔ２,Ｑ２）、輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）、テクスチャのベースポイント値、及びブレンド比を用いて、２つのテクスチャをブレンド描画したポリゴン面ｋに対応するフレームデータをフレームバッファ１１に書き込む。これにより、このステップＳ２９の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ２９の処理からステップＳ３０の処理に移行する。
【００７２】
ステップＳ３０の処理では、マルチパスコントローラ８が、カウンタｋの値がＮ（変位ベクトルの終点における値）であるか否かを判別し、判別の結果、カウンタｋの値がＮでない場合には、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ３０の処理からステップＳ３１の処理に移行する。
【００７３】
ステップＳ３１の処理では、マルチパスコントローラ８が、カウンタｋの値を１増数する。これにより、このステップＳ３１の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ３１の処理から再びステップＳ２６の処理に移行する。
【００７４】
一方、判別の結果、カウンタｋの値がＮである場合には、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ３０の処理からステップＳ３２の処理に移行する。
【００７５】
ステップＳ３２の処理では、Ｚマージ・アキュムレーションエンジン１２が、フレームバッファ１１内に書き込まれたポリゴン面ｋ＝０〜Ｎに対応するフレームデータを読み出し、これらのフレームデータの加重平均を取ることによりポリゴン面ｋ＝０〜Ｎに対応するフレームデータを合成する。そして、Ｚマージ・アキュムレーションエンジン１２は、合成したフレームデータをアキュムレーションバッファ１３に出力する。これにより、このステップＳ３２の処理は完了し、このマルチテクスチャ描画処理はステップＳ３２の処理からステップＳ３３の処理に移行する。
【００７６】
ステップＳ３３の処理では、アキュムレーションバッファ１３が、合成されたフレームデータをフレームバッファ１１に書き戻し、表示部１４がフレームバッファ１１内に書き戻されたフレームデータを出力する。これにより、このステップＳ３３の処理は完了し、一連のマルチテクスチャ描画処理は終了する。
【００７７】
尚、レンダリングエンジン１０は１２ビットのテクスチャを８ビットにサンプリングし、Ｚマージ・アキュムレーションエンジン１２はテクスチャを１６ビット精度で重ね書きすることによりフレームデータを合成することが望ましい。このような構成によれば、画素演算精度を大幅に向上させることが可能となる。ここで、１２ビットのテクスチャを８ビットにサンプリングする際は、例えばTout=(Tin+k)>>4（Tout,Tinはそれぞれテクスチャ出力、テクスチャ入力を示す）等の数式を用いるようにすると良い。
【００７８】
このように、上記描画装置によるマルチテクスチャ描画処理においては、各ポリゴン面ｋの描画に使用されるジオメトリデータや、テクスチャのベースポイント値、ブレンド比等の描画用パラメータは、マルチパスバッファ７内に格納され、マルチパスコントローラ８がマルチパスバッファ７内から必要なジオメトリデータや描画用パラメータを順次読み出して描画処理を行うので、メインプロセッサ１は、各マルチパスを実行する度毎に、ジオメトリデータを生成して、グラフィックスプロセッサ２に転送する必要がない。
【００７９】
[実施の形態の効果]
以上の説明から明らかなように、上記描画装置では、ジオメトリ処理部５が、マルチパスレンダリング処理やマルチテクスチャ描画処理において使用する描画用データ（ジオメトリデータ、描画用パラメータ等）を一括して算出し、制御部６が、算出した描画用データをグラフィックスプロセッサ２内のマルチパスバッファ７内に転送する。そして、マルチパスレンダリング処理やマルチテクスチャ描画処理を実行する際は、マルチパスコントローラ８が、制御部６からの制御命令や制御データに従って、マルチパスバッファ７内に格納された描画用データを順次読み出して、レンダリングエンジン１０に出力する。
【００８０】
このような構成によれば、マルチパスレンダリング処理やマルチテクスチャ描画処理時には、メインプロセッサ１は描画用データの生成や再転送を行わないので、メインプロセッサ１からグラフィックスプロセッサ２へと描画用データを転送する回数が大幅に減り、メインプロセッサ１からグラフィックスプロセッサ２へジオメトリデータを転送する時のバンド幅を節約することが可能となる。また、ジオメトリ処理部５が、マルチバスレンダリング処理時やマルチテクスチャ描画処理に使用される全ての描画用データを一括して生成し、マルチパスレンダリング処理やマルチテクスチャ描画処理の実行時は、制御部６が制御命令や制御データを介してグラフィックスプロセッサ２を描画処理を制御するだけとなるので、メインプロセッサ及び描画装置全体の処理負荷を軽減することができる。
【００８１】
また、上記描画装置では、マルチパスコントローラ８内の乗算部１５が、制御部６から出力される係数を利用して、マルチパスバッファ７から読み出したテクスチャ座標値に係数を乗算する。このような構成によれば、メインプロセッサ１は、倍率の異なるテクスチャ座標データを生成し、マルチパスバッファ７内にバッファリングしておく必要がなくなるので、メインプロセッサ１の処理負荷やマルチパスバッファ７のメモリ容量を抑えることが可能となる。
【００８２】
また、上記描画装置では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスコントローラ８からの指示に従って、テクスチャの原点をシフトする。このような構成によれば、上記乗算部１５の機能を併用することにより、グラフィックスプロセッサ２上でテクスチャ座標各軸の線形変換を行うことが可能となるので、メインプロセッサ１の負荷をより軽減することが可能となる。
【００８３】
さらに、上記描画装置では、レンダリングエンジン１０が、マルチパスコントローラ８からの指示に従って、ジオメトリデータ内の輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を必要に応じて固定値に置き換えるので、マルチパスコントローラ８は同じ輝度データ（Ｒ,Ｇ,Ｂ,Ａ）を何度も再送する必要がなくなり、レンダリングエンジン１０の描画速度を速めることができる。
【００８４】
[その他の実施の形態］
最後に、以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。この実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。
【００８５】
【発明の効果】
本発明によれば、メインプロセッサからグラフィックスプロセッサへ描画用データを転送する時のバンド幅を節約することが可能となる。また、メインプロセッサ及び描画装置全体の処理負荷を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態となる描画装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態となるマルチパスレンダリング処理を示すフローチャート図である。
【図３】本発明の実施の形態となるマルチパスバッファ内のデータ配列を示す模式図である。
【図４】本発明の実施の形態となるマルチテクスチャ描画処理を示すフローチャート図である。
【図５】本発明の実施の形態となるマルチテクスチャ描画処理を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施の形態となるパラメータテーブルのデータ配列を示す模式図である。
【符号の説明】
１…メインプロセッサ、２…グラフィックスプロセッサ、３…バス配線、４…モデリング処理部、５…ジオメトリ処理部、６…制御部、７…マルチパスバッファ、８…マルチパスコントローラ、９…テクスチャバッファ、１０…レンダリングエンジン、１１…フレームバッファ、１２…Ｚマージ・アキュムレーションエンジン、１３…アキュムレーションバッファ、１４…表示部、１５…乗算部

Claims (29)

1. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理において使用される描画用データを生成する描画用データ生成手段と、上記描画処理において使用される全ての描画用データを上記描画用データ生成手段が生成した場合、該描画用データをバス配線を介して転送し、当該描画用データを使用した描画処理を制御する制御部とを備えるメインプロセッサと、
   上記バス配線を介して上記制御部が転送した上記描画用データをバッファリングするマルチパスバッファと、上記制御部の制御に従って当該マルチパスバッファの中から各レンダリングパスで使用される描画用データを順次読み出すマルチパスコントローラと、当該マルチパスコントローラが読み出した描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う描画処理部とを備えるグラフィックスプロセッサと
   を有する描画装置。
2. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理の各レンダリングパスにおいて共通して使用される描画用データを生成する描画用データ生成手段と、生成した描画用データをバス配線を介して転送し、当該描画用データを使用した描画処理を制御する制御部とを備えるメインプロセッサと、
   上記バス配線を介して上記制御部が転送した上記描画用データをバッファリングするマルチパスバッファと、上記制御部の制御に従って当該マルチパスバッファの中から各レンダリングパスで共通して使用される描画用データを順次読み出すマルチパスコントローラと、当該マルチパスコントローラが読み出した描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う描画処理部とを備えるグラフィックスプロセッサと
   を有する描画装置。
3. 上記描画用データは、描画する画像を構成するポリゴンの頂点の座標値と、当該頂点におけるテクスチャ座標値及び輝度値とを少なくとも含むジオメトリデータであること
   を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の描画装置。
4. 上記マルチパスコントローラは、上記制御部の制御に従って、上記マルチパスバッファから読み出した上記テクスチャ座標値に上記制御部が指定した係数を乗算する乗算手段を備えること
   を特徴とする請求項３に記載の描画装置。
5. 上記描画処理部は、上記制御部の制御に従って、テクスチャの原点をシフトする手段を備えること
   を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の描画装置。
6. 上記描画処理部は、上記制御部の制御に従って、上記輝度値を固定値に置き換える手段を備えること
   を特徴とする請求項３から請求項５のうちいずれか１項に記載の描画装置。
7. 上記制御部は、上記ジオメトリデータと共に、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータが記録されたパラメータテーブルを上記マルチパスバッファに転送し、
   上記マルチパスバッファは、上記バス配線を介して転送された上記ジオメトリデータと上記パラメータテーブルとをバッファリングし、
   上記マルチパスコントローラは、上記パラメータテーブルを参照して、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータと上記ジオメトリデータを上記描画処理部に読み出し、
   上記描画処理部は、読み出された上記ジオメトリデータと上記描画用パラメータとを用いてブレンド描画処理を実行すること
   を特徴とする請求項３から請求項６のうちいずれか１項に記載の描画装置。
8. 上記描画用パラメータは、ブレンド描画するテクスチャのベースポイント値及びブレンド係数であること
   を特徴とする請求項７に記載の描画装置。
9. 前記描画用データ生成手段は、上記描画用データのうち各レンダリングパス間で共通する描画用データを重複して生成しない
   ことを特徴とする請求項１に記載の描画装置。
10. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理において使用される描画用データを生成し、
    上記描画処理において使用される全ての描画用データを生成した場合、生成した上記描画用データをバス配線を介して転送し、
    上記バス配線を介して転送された上記描画用データをバッファリングし、
    バッファリングされた上記描画用データの中から各レンダリングパスにおいて使用されるデータを順次読み出し、
    読み出された上記描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う
    ことを特徴とする描画方法。
11. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理の各レンダリングパスにおいて共通して使用される描画用データを生成し、
    生成した描画用データをバス配線を介して転送し、
    上記バス配線を介して転送された上記描画用データをバッファリングし、
    バッファリングされた上記描画用データの中から各レンダリングパスにおいて共通して使用されるデータを順次読み出し、
    読み出された上記描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う
    ことを特徴とする描画方法。
12. 上記描画用データは、描画する画像を構成するポリゴンの頂点の座標値と、当該頂点におけるテクスチャ座標値及び輝度値とを少なくとも含むジオメトリデータである
    ことを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の描画方法。
13. バッファリングした上記ジオメトリデータの中から読み出した上記テクスチャ座標値に指定された係数を乗算すること
    を特徴とする請求項１２に記載の描画方法。
14. 上記描画処理を行う際にテクスチャの原点をシフトすること
    を特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載の描画方法。
15. バッファリングした上記ジオメトリデータの中から読み出した上記輝度値を固定値に置き換えること
    を特徴とする請求項１２から請求項１４のうちいずれか１項に記載の描画方法。
16. 上記ジオメトリデータと共に、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータが記録されたパラメータテーブルを上記バス配線を介して転送し、
    上記バス配線を介して転送された上記ジオメトリデータと上記パラメータテーブルとをバッファリングし、
    上記パラメータテーブルを参照して、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータと上記ジオメトリデータとを読み出し、
    読み出された上記ジオメトリデータと上記描画用パラメータを用いてブレンド描画処理を実行すること
    を特徴とする請求項１２から請求項１５のうちいずれか１項に記載の描画方法。
17. 上記描画用パラメータは、ブレンド描画するテクスチャのベースポイント値及びブレンド係数であること
    を特徴とする請求項１６に記載の描画方法。
18. 上記描画用データのうち各レンダリングパス間で共通する描画用データを重複して生成しない
    ことを特徴とする請求項１０に記載の描画方法。
19. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理において使用される描画用データを生成する処理と、
    上記描画処理において使用される全ての描画用データが生成された場合、生成された描画用データをバス配線を介して転送する処理と、
    上記バス配線を介して転送された描画用データをバッファリングする処理と、
    バッファリングした描画用データの中から各レンダリングパスにおいて使用される描画用データを順次読み出す処理と、
    読み出された描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う処理と
    を有することを特徴とする描画プログラム。
20. 複数のレンダリングパスにより構成される描画処理の各レンダリングパスにおいて共通して使用される描画用データを生成する処理と、
    生成した描画用データをバス配線を介して転送する処理と、
    上記バス配線を介して転送された上記描画用データをバッファリングする処理と、
    バッファリングされた上記描画用データの中から各レンダリングパスにおいて共通して使用されるデータを順次読み出す処理と、
    読み出された上記描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う処理と
    を有することを特徴とする描画プログラム。
21. 上記描画用データは、描画する画像を構成するポリゴンの頂点の座標値と、当該頂点におけるテクスチャ座標値及び輝度値とを少なくとも含むジオメトリデータであること
    を特徴とする請求項１９又は請求項２０に記載の描画プログラム。
22. バッファリングしたジオメトリデータの中から読み出した上記テクスチャ座標値に、指定された係数を乗算する処理を有すること
    を特徴とする請求項２１に記載の描画プログラム。
23. 描画処理を行う際にテクスチャの原点をシフトする処理を有すること
    を特徴とする請求項２１又は請求項２２に記載の描画プログラム。
24. バッファリングしたジオメトリデータの中から読み出した上記輝度値を固定値に置き換える処理を有すること
    を特徴とする請求項２１から請求項２３のうちいずれか１項に記載の描画プログラム。
25. 上記ジオメトリデータと共に、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータが記録されたパラメータテーブルを上記バス配線を介して転送する処理と、
    上記バス配線を介して転送された上記ジオメトリデータと上記パラメータテーブルとをバッファリングする処理と、
    上記パラメータテーブルを参照して、上記ポリゴンに複数のテクスチャデータをブレンド描画する際に使用する描画用パラメータと上記ジオメトリデータとを読み出す処理と、
    読み出された上記ジオメトリデータと上記描画用パラメータを用いてブレンド描画処理を実行する処理とを有すること
    を特徴とする請求項２１から請求項２４のうちいずれか１項に記載の描画プログラム。
26. 上記描画用パラメータは、ブレンド描画するテクスチャのベースポイント値及びブレンド係数であること
    を特徴とする請求項２５に記載の描画プログラム。
27. 上記生成する処理は、上記描画用データのうち各レンダリングパス間で共通する描画用データを重複して生成しないこと
    を特徴とする請求項１９に記載の描画プログラム。
28. 請求項１９から請求項２７のうちいずれか１項に記載の描画プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
29. メインプロセッサから転送され、複数のレンダリングパスにより構成される描画処理において使用される描画用データをバッファリングするマルチパスバッファと、
    上記メインプロセッサの制御に従って上記マルチパスバッファの中から各レンダリングパスで使用される描画用データを順次読み出すマルチパスコントローラと、
    上記マルチパスコントローラが読み出した描画用データを用いて各レンダリングパスを実行して上記描画処理を行う描画処理部と
    を備えることを特徴とするグラフィックスプロセッサ。

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