JP4433525B2 - 画像処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、図形をデジタル画像として二次元の表示画面に表示する際のエッジ描画方法及びこれを用いた画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゲーム装置などのコンピュータグラフィクス技術を用いた画像処理装置において、CRT等の二次元画面に表示される画像をより高品質とし、見栄えのあるものにすることが望まれている。
【０００３】
かかる画像処理装置は、表示対象となる三次元空間内の図形、すなわち三次元座標を持つオブジェクトをポリゴン（多角形面）の集積として考え、そのポリゴンがもつ属性データ（以下、ポリゴンデータと呼ぶ）から最終的な二次元の画像を生成するものである。この二次元画像は、画素（ピクセル）単位で表現された、いわゆるデジタル画像であり、ディスプレイなどの表示画面上に表現される。また、前記ポリゴンデータは、ポリゴンの各頂点座標、カラーデータなどの情報からなるデータ群である。
【０００４】
図２０は、一般的な画像処理装置の大まかな構成を示した図である。CPU１は、画像処理装置の全体の機能を制御しており、プログラムに従って表示画面上に表現すべきオブジェクトのポリゴンデータをジオメトリ部２に送る。ジオメトリ部２は、座標変換、透視変換などの処理を行う部分であり、送られたポリゴンデータは、表示画面に対応した二次元データに変換される。
【０００５】
次に、レンダリング部３では、ジオメトリ部２から送られる前記二次元データに変換されたポリゴンデータを基に、各種の処理が施され、表示画面に表示する各ピクセルの色（即ちRGBの輝度）が最終的に決定される。ここでは、ポリゴンデータに含まれる頂点座標とカラーデータから各ピクセルの色を補間計算する処理、表示画面上における各ポリゴンの奥行き方向の上下関係を決定する陰面処理、光の影響を表現する陰影付けの処理、あるいは表示対象物の表面の模様等を表現するテクスチャマッピングの処理など、表示対象物であるオブジェクトをよりリアルに可視化するための処理が行われる。最後に、レンダリング部３で決定された各ピクセルの最終的な色（即ちRGBの輝度）がフレームバッファ４に書込まれ、その情報が表示画面上に表示される。
【０００６】
一般のゲーム装置などでは、以上説明したような装置により、表示対象であるオブジェクトを可視化し、仮想現実感のある画面を生成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示する画面によっては、主たる表示対象物（オブジェクトやそれを構成するポリゴン）の色や形がその背景画と似ているために、画面を見る者にとって、その主たる表示対象物を認識することが困難である場合があった。ゲーム装置などにおいて、画面上の操作対象が見ずらくなることは、操作上大きな問題である。
【０００８】
また、ピクセルの羅列であるデジタル画像で表示対象物を表現する画像処理装置は、元来、エイリアシングという問題を内在しており、そのための処理を行わない場合には、表示対象物のエッジ部でギザギザ感が現れ、現実的な表現が損なわれるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、三次元座標を有するオブジェクト群をデジタル画像として二次元の表示画面に表示する際に、表示画面上の図形の形状を認識しやすくすることができ、また、その図形のエッジ部におけるギザギザ感を緩和することのできるエッジ描画方法及びこれを用いた画像処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、表示対象物のデジタル画像において、ピクセル毎に、そのピクセルと周辺のピクセルのデータを用いて、そのピクセルがデジタル画像のエッジ部に位置するか否かの判定を行い、エッジ部に位置すると判定されたピクセルについてのみ特定の処理を施すことである。従って、本発明によれば、表示画面上において、表示対象物を認識しやすくすること、若しくは表示対象物のエッジ部におけるギザギザ感を緩和することができる。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、三次元座標を有するオブジェクト群を、ピクセルの羅列からなる二次元の表示画面に描画する画像処理装置における前記表示画面へ描画される描画対象図形のエッジ描画方法において、一つの前記描画対象図形を前記表示画面に描画するときに、前記表示画面内で前記一つの描画対象図形を包含する所定の大きさの領域に含まれる全てのピクセルに対し、ピクセル毎に、前記ピクセルが前記一つの描画対象図形のエッジ部に存在するか否かの判定を行う第一のステップと、前記第一のステップで、エッジ部に存在すると判定されたピクセルについてのみ、所定の処理を施す第二のステップを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記第一のステップにおける判定は、前記ピクセルが、前記一つの描画対象図形内に存在し、かつ、前記ピクセルの周辺に位置する所定の数のピクセルのうち、一つ以上のピクセルが前記一つの描画対象図形内に存在しない場合に、前記ピクセルがエッジ部に存在すると判定することを特徴とする。
【００１３】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記一つの描画対象図形が、一つのポリゴンであり、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記ポリゴンの輪郭を表現するカラーとする処理であることを特徴とする。
【００１４】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記一つの描画対象図形が、一つの前記オブジェクトを表現するポリゴンの集合からなる図形であり、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記オブジェクトの輪郭を表現するカラーとする処理であることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記一つの描画対象図形のカラーと、前記一つの描画対象図形を描画する前に前記ピクセルが有していたカラーをブレンドして決定するブレンド処理であることを特徴とする。
【００１６】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記ブレンド処理におけるカラーのブレンドが、前記ピクセルの周辺に位置する所定の数のピクセルのうち、前記一つの描画対象図形内に存在するピクセルの数に応じた割合で行われることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の更に別の側面は、三次元座標を有するオブジェクト群を二次元の表示画面に描画する画像処理装置であって、CPUからの描画命令に基づいて、描画対象図形を、前記表示画面を構成するピクセル単位のデータからなるデジタル画像として、フレームバッファへ書込む画像処理装置において、前記表示画面上における一つの前記描画対象図形のデジタル画像を包含する所定の大きさの領域内に含まれる全てのピクセルのカラーデータを一時的に格納するメモリであって、一つの前記描画対象図形に対する前記描画命令を受ける度に前記全てのピクセルのカラーデータが初期化される一時記憶メモリと、前記一つの描画対象図形に対する描画命令に基づいて、前記一時記憶メモリが初期化された後に、前記描画命令と共に与えられる前記一つの描画対象図形のデータから、前記一つの描画対象図形のデジタル画像を生成し、前記デジタル画像を構成するピクセルのカラーデータを前記一時記憶メモリに書込む描画手段と、前記描画手段による書込みの後に、前記一時記憶メモリにデータが格納されている全てのピクセルについて、ピクセル毎に、前記一時記憶メモリから対象ピクセルのカラーデータと前記対象ピクセルの周辺に位置する所定の数の周辺ピクセルのカラーデータを読出す読出し手段と、前記読出し手段で読出されたカラーデータから、前記対象ピクセルが前記描画手段で生成されたデジタル画像のエッジ部に存在するか否かの判定をし、エッジ部に存在すると判定された場合には、前記対象ピクセルのカラーデータを所定の処理によって変更し、エッジ部に存在すると判定されなかった場合には、前記対象ピクセルのカラーデータをそのままとするエッジ部検出処理手段と、前記エッジ部検出処理手段における処理の後に前記対象ピクセルが有しているカラーデータに基づいて、前記一つの描画対象図形のデジタル画像を前記フレームバッファへ書込む書込み手段を有することを特徴とする画像処理装置である。
【００１８】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記一時記憶メモリの初期化は、前記一時記憶メモリに格納されている全てのピクセルのカラーデータを透明とすることであり、前記エッジ検出処理手段におけるエッジ部に存在するか否かの判定は、前記対象ピクセルのカラーデータが透明ではなく、かつ、前記周辺ピクセルの内一つ以上のピクセルのカラーデータが透明である場合に、前記対象ピクセルがエッジ部に存在すると判定することにより行われることを特徴とする。
【００１９】
本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。
【００２１】
図1は、本発明を適用した画像処理装置の第一の実施例にかかる構成図である。第一の実施例は、オブジェクトを構成するポリゴン毎に、そのエッジ部を検出し、検出されたエッジ部に輪郭を付加して、表示画面上においてポリゴンを認識しやすくしようとするものである。図２は、ポリゴンへの輪郭付加を例示した図であり、（a）は輪郭無しの状態、（b）は輪郭を付加した状態を表している。（b）に示す状態で表示することにより、ポリゴンの形状を他のものと区別して容易に認識できるようになる。
【００２２】
図１に示すとおり、第一の実施例にかかる画像処理装置は、そのレンダリング部３に、描画部３１、一時記憶メモリ３２、読出し部３３、エッジ検出処理部３４、及び書込み部３５を有する構成となっている。なお、画像処理装置全体としての構成は、図２０に基づいて説明した従来装置と同様である。また、レンダリング部３において、陰面処理、陰影付けの処理、若しくはテクスチャマッピングの処理などを行う部分は、従来装置と同様に必要に応じて配置するが、それらの部分に付いての図示は省略している。
【００２３】
図３は、本実施例にかかる画像処理装置のレンダリング部における処理の流れを示した図である。なお、ここでは、一つのポリゴンに対する処理内容として記載している。以下、図１及び図３に基づいて、本画像処理装置の特徴である描画部３１から書込み部３５までの各部の機能、ならびに処理の手順について具体的に説明する。
【００２４】
まず、CPU１からポリゴンを描画する旨の指令が与えられ、表示画面の二次元座標に変換された一つのポリゴンデータがジオメトリ部２から描画部３１に送られる（図３のステップS１）。送られるポリゴンデータには、頂点の二次元座標とポリゴンのカラーデータ等が含まれ、更に、輪郭を付加するか否かの制御情報が付加されている。図４は、描画部３１へ送られてくるポリゴンデータを概念的に例示した図である。図に示す例は、ポリゴンPのポリゴンデータが３つの頂点座標（X1,Y1）、（X2,Y2）、（X3,Y3）、カラーデータ、及び輪郭付加の制御情報等から構成されていることを示している。
【００２５】
描画部３１は、送られたポリゴンデータに基づいて、そのポリゴンのデジタル画像（ピクセルの羅列からなる画像）であるポリゴン画像を一時記憶メモリ３２に描画する部分である。また、一時記憶メモリ３２はそのポリゴン画像を一時的に格納するための記憶メモリであり、その大きさは任意であるが、ここではフレームバッファ４と同サイズとしている。上述のポリゴンの描画命令が与えられると、まず一時記憶メモリ３２が透明ピクセルで埋められる（図３のステップS２）。
【００２６】
次に、描画部３１は、与えられた前記ポリゴンデータの頂点座標に基づいて、一時記憶メモリ３２上において、ポリゴンが表示される範囲のピクセルを求め、それらのピクセルを与えられたポリゴンのカラーデータで埋める。即ち、一時記憶メモリ３２上にポリゴン画像を描画する（図３のステップS３）。図５は、図４で例示したポリゴンPが一時記憶メモリ３２上に描画された状態を示している。図中P'は、ポリゴンPのポリゴン画像であり、それを構成するピクセルは前記カラーデータの色で埋められている。一方、ポリゴン以外の部分のピクセルは透明となっている。
【００２７】
ポリゴン画像の描画が終了すると、次に、読出し部３３が、一時記憶メモリ３２上に記憶されたピクセル単位のカラーデータを一つずつ読出し、順次エッジ検出処理部３４へ渡す（図３のステップS４）。このとき、ポリゴン画像内のピクセルだけを読出すのではなく、一時記憶メモリ３２内の全てのピクセルを順次、読出す。さらに、エッジ検出処理部３４におけるエッジ検出の判定のために、読出した一つのピクセルの周辺に位置する８つのピクセルのカラーデータも同時に読出す（図３のステップS５）。
【００２８】
次に、エッジ検出処理部３４は、ポリゴン画像のエッジ部を検出し、そのエッジ部に輪郭を付加するための処理を行う部分である。ここで、前記読出し部３３で読出された一つのピクセルに対し、順次、輪郭化条件による判定がなされる。輪郭化条件とは、対象のピクセルがポリゴンのエッジ部に位置し、ポリゴンに付加しようとしている輪郭の一部をなす部分であるかどうかを判定するための条件である。具体的には、前記周辺の８ピクセルのカラーデータを用いて、下記（１）式をもって判定される（図３のステップS６）。
輪郭化条件の成立 ＝
当該ピクセルがポリゴンの一部である（ポリゴンのカラーデータをもつ）
かつ
周辺８ピクセルに透明ピクセルが存在する
かつ
ポリゴンデータの輪郭付加の制御情報が「付加」となっている （１）
【００２９】
図６は、輪郭化条件による判定を例示した図である。図中（A）、（B）、（C）はそれぞれ、図５におけるピクセルA、B、Cとそれらの周辺の８ピクセル（図５のa部、b部、c部）の状態を表している。ピクセルAに関しては、（A）に示すとおり、それ自体がポリゴン画像P'の一部であり、また周辺ピクセルに透明ピクセルを含んでいるため、輪郭化条件が成立する。ピクセルBに関しては、それ自体はポリゴン画像P'の一部であるが、周辺ピクセルも全てポリゴン内に存在し、透明ピクセルを含んでいないため、輪郭化条件は成立しない。また、ピクセルCに関しても、それ自体がポリゴン画像P'に含まれていないため、輪郭化条件は不成立となる。なお、この例では、図４で示したとおり、対象としているポリゴンPの輪郭付加の制御情報は「付加」であることを前提としている。
【００３０】
図７は、図４に示すポリゴンPの例で、全てのピクセルについて輪郭化条件による判定をした結果を示している。図中、●で示したピクセルが輪郭化条件成立のピクセルであり、ポリゴンPに付加しようとしている輪郭となる部分である。なお、本装置においては、輪郭化条件による判定に周辺８つのピクセルを用いたが、異なる数の周辺ピクセルを使用する装置としてもよい。
【００３１】
以上説明したように、当該ピクセルに対する判定が行われ、輪郭化条件が成立した場合には、エッジ検出処理部３４において、そのピクセルのカラーデータがポリゴンに付加しようとしている輪郭のカラーに変更される（図３のステップS７）。一方、条件が不成立の場合には、カラーデータはそのままとされる。
【００３２】
次に、エッジ検出処理部３４で処理されたピクセルのカラーデータが書込み部３５によってフレームバッファ４に書込まれる。このとき、書込もうとするピクセルが透明である場合、即ちポリゴンの外部にあるピクセルである場合には、フレームバッファ４への書込みは行わない。従って、ポリゴンデータとして与えられたカラーあるいは輪郭のカラーを持った、ポリゴン画像を形成するピクセルのみが書込まれることになる（図３のステップS８及びS９）。これにより、一つのポリゴンを表示しようとする度にフレームバッファ４を全て更新してしまうことがなくなり、複数のポリゴンを同時に一つの表示画面に表示することが可能となる。
【００３３】
以上、説明した読出し部３３、エッジ検出処理部３４、及び書込み部３５における処理（図３のステップS４〜S９）が、一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して行われ（図３のステップS１０）、描画指令を受けた一つのポリゴンに対する処理が終了する。その結果、ポリゴンはそのエッジ部に輪郭が付加されて、表示画面に表示される。図８は、図４に示したポリゴンPに対する処理が終了し、フレームバッファ４に書込まれた状態を示している。前述のとおり、ポリゴンのエッジ部に位置するピクセルは、輪郭化条件が成立した結果、輪郭のカラーで表示されており、全体としてポリゴンに輪郭が付加された表現となっている。
【００３４】
通常、一つの表示画面には複数のポリゴンが表示されるため、以上説明した図３に基づく処理が全てのポリゴンに対してなされて、一つの画面が完成する。図９は、複数のポリゴンが表示画面に表されている例を示したものであり、（a）は、輪郭を付加せずに通常の表現をした場合、（b）は、全てのポリゴンに輪郭を付加した場合を表している。図から明らかであるように、輪郭を付加することにより、ポリゴン同士の重なりの状態や位置関係を容易に認識することができるようになる。
【００３５】
また、図１０には、特定のポリゴンにのみ輪郭を付加した場合の表示例を示している。輪郭を付加したポリゴンは、他のポリゴンと比較し、その形状や位置を容易に認識することができ、ゲーム装置における操作対象など特に注視する必要があるポリゴンに対しては効果がある。
【００３６】
以上、説明したように第一の実施例にかかる画像処理装置を用い、表示するポリゴンのエッジ部に輪郭を付加することで、隣接するポリゴンや背景画と色や模様が似ていて認識しづらい場合においても容易に対象のポリゴンを認識することができるという効果がある。また、ポリゴンデータに輪郭付加の制御情報を持たせることで、特定のポリゴンにのみ輪郭を付加することが可能である。
【００３７】
次に、本発明を適用した第二の実施例について説明する。前述の第一の実施例は、ポリゴン毎に輪郭を付加するものであったが、第二の実施例では、複数のポリゴンから構成されるオブジェクトのエッジ部に輪郭を付加するものである。図１１は、二つのオブジェクトが重なって表示されている例を示したものである。図１１の（c）は、上面図であり、二つのオブジェクトの実際の形状と位置関係を表している。（a）、（b）はそれぞれ、輪郭なしの通常の表示例、手前のオブジェクトに輪郭を付加した場合の表示例を表している。（a）の場合には、二つのオブジェクトが存在することやオブジェクトの形状が不明瞭であるが、（b）においては、それらが認識しやすくなっていることがわかる。
【００３８】
第二の実施例にかかる画像処理装置の構成は、図１に示した第一の実施例にかかる装置の構成と同じである。また、処理の手順においても、第一の実施例の場合と同様であり、図３に示した処理フローにおいて、“ポリゴンデータ”を“オブジェクトデータ”に、“ポリゴン画像”を“オブジェクト画像”に置き換えたものとなる。以下、第一の実施例と異なる部分を中心に、第二の実施例にかかる画像処理装置における処理内容を説明する。
【００３９】
第一の実施例と同様に、まずCPU１からの描画指令が与えられるが、ポリゴン単独の描画指令ではなく、ポリゴンの集合からなるオブジェクトの描画指令が与えられ、オブジェクトデータが描画部３１に送られる（図３のステップS１）。
【００４０】
オブジェクトデータとは、そのオブジェクトを構成する各ポリゴンの頂点座標とカラーデータ、及びそのオブジェクトに輪郭を付加するか否かを表す輪郭不可の制御情報である。図１２は、描画部３１へ送られてくるオブジェクトデータを概念的に例示した図である。図に示す例は、３つのポリゴンP1、P2、P3から構成されるオブジェクトOのオブジェクトデータが、３組のポリゴンデータ（頂点座標とカラーデータ）と輪郭付加の制御情報から構成されていることを示している。
【００４１】
次に、第一の実施例の場合と同様に、一時記憶メモリ３２が透明ピクセルで初期化され（図３のステップS２）、描画部３１がその上に処理対象のオブジェクトのデジタル画像であるオブジェクト画像を描画する（図３のステップS３）。
【００４２】
描画は、オブジェクトを構成する全てのポリゴンを描画することで行われる。一時記憶メモリ３２にオブジェクト画像が描画されると、読出し部３３によって、一時記憶メモリ３２内の全てのピクセルについて一つずつカラーデータが読出され（図３のステップS４）、エッジ検出処理部３４において、読出されたピクセルに対する輪郭化条件による判定が順次なされる。また、このとき読出したピクセルの周辺にある８ピクセルについてもカラーデータが読出される（図３のステップS５）。この部分についても、第一の実施例の処理と同様である。
ここで用いられる輪郭化条件も、基本的な考え方は前記（１）式で示したものと同じであり、“ポリゴン”を“オブジェクト”に置き換えた下記（２）式となる。
輪郭化条件の成立 ＝
当該ピクセルがオブジェクトの一部である
かつ
周辺８ピクセルに透明ピクセルが存在する
かつ
オブジェクトデータの輪郭付加の制御情報が「付加」となっている （２）
従って、（２）式によれば、当該ピクセルがオブジェクトを構成するポリゴンのエッジ部に存在していても、オブジェクトの外部に接していない限り輪郭化条件は成立しない。即ち、オブジェクトのエッジ部となるピクセルのみを検出することができる。ここで、輪郭化条件が成立した場合には、当該ピクセルのカラーが輪郭のカラーに変更される（図３のステップS６及びＳ７）。なお、周辺ピクセルとして利用するピクセルの数については、８つ以外の数としてもよい。
【００４３】
エッジ検出処理部３４における処理終了後、書込み部３５において、カラーデータが決定した各ピクセルをフレームバッファ４へ書込む処理がなされるが、処理の内容は、第一の実施例において説明した内容と同じである（図３のステップS８及びＳ９）。一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して処理を行い（図３のステップＳ１０）、対象とした一つのオブジェクトに対する処理が終了する。その結果、当該オブジェクトが輪郭を付加されて表示画面に表示される。
【００４４】
図１３は、図１２で例示したオブジェクトOに対する処理が終了し、フレームバッファ４に書込まれた状態を示している。図中、O'は、オブジェクトOの最終的なデジタル画像であり、そのエッジ部のピクセルには輪郭のカラーが付されている。また、オブジェクトの内部のピクセルは、元のポリゴンデータが保持していたP1、P2、P3のカラーとなっている。
【００４５】
図１４は、ゲーム装置における一画面を例として、オブジェクトに輪郭を付加した場合（図１４の（b））としない場合（図１４の（a））を比較したものである。この画面は、車を表現した二つのオブジェクトが水平線近くの遠方に位置する場面を表しており、ゲーム操作の対象であるこれらオブジェクトの存在や位置をすばやく認識する上で、輪郭を付加した（b）の画面の方が適していることがわかる。
【００４６】
以上、説明したように、第二の実施例にかかる画像処理装置を用い、表示対象のオブジェクトに輪郭を付加することで、そのオブジェクトを容易に認識することができ、ゲーム装置などにおいて操作性を向上させることができる。また、オブジェクトデータに輪郭付加の制御情報を持たせることで、操作対象のオブジェクトだけに輪郭を付加するなど、輪郭を付加するオブジェクトを選択することが可能である。
【００４７】
次に、本発明を適用した第三の実施例について説明する。第一の実施例及び第二の実施例で説明した画像処理装置は、表示対象物を認識しやすくすることを目的に、ポリゴンやオブジェクトのエッジ部を、いわゆる輪郭として表現するものであったが、本実施例にかかる画像処理装置は、そのエッジ部を半透明処理することにより、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部におけるギザギザ感の緩和（アンチエイリアシング）を行おうとするものである。図１５は、ポリゴンのエッジ部における半透明処理を例示した図であり、（a）は半透明処理をしていない状態、（b）は半透明処理をした状態を表している。
【００４８】
図１６は、本実施例にかかる画像処理装置の構成図であり、図１に示した第一の実施例及び第二の実施例における画像処理装置とほぼ同じ構成である。前述のとおり、本実施例の画像処理装置は、第一、第二の実施例における画像処理装置とくらべて、検出されたエッジ部に対する処理方法が異なるだけであるため、図１６のエッジ検出処理部３４'及び書込み部３５'における機能のみが異なってくる。従って、図３に示した処理フローにおいては、ステップS７の処理のみが第一、第二の実施例の場合と相違しており、その内容を図１７の処理フローに示している。図中、ステップS７'が相違する部分である。以下、図１６、図１７に基づいて、本実施例のみの特徴であるエッジ検出処理部３４'及び書込み部３５'における処理内容について説明する。
【００４９】
前述のとおり、描画命令の対象となったポリゴンあるいはオブジェクトの画像が一時記憶メモリ３２に記憶され、そのピクセルのカラーデータが一つずつ読出されて、エッジ検出処理部３４'へ送られてくる。エッジ検出処理部３４'では、まず、データが送られたピクセルに対して、前述のとおり、前記（１）式あるいは（２）式に基づく輪郭化条件の判定を行う（図１７のステップS６）。
【００５０】
ここで、輪郭化条件が成立した場合、即ち当該ピクセルがエッジ部に存在すると判定された場合には、当該ピクセルを半透明化し、そのブレンド率を算出する（図１７のステップS７'−１）。半透明化するということは、当該ピクセルの表示カラーを決定するに当たり、同位置に存在する他のポリゴンのカラーや背景色と、処理対象としているポリゴンのカラー（当該ピクセルがもつカラー）をブレンドすることを意味し、このときの処理対象としているポリゴンのカラーの寄与率をブレンド率と呼ぶ。このブレンド率は、輪郭化条件の判定で使用された周辺８ピクセルのカラーデータを用いて、下記（３）式によって算出される。
ブレンド率 ＝
周辺８ピクセルの中で透明ピクセルでないピクセルの数／８ （３）
【００５１】
図１８は、ブレンド率の算出方法を説明するための図である。ここでは、図４などで示されたポリゴンPのポリゴン画像が例として用いられている。図４の（A）は、各ピクセルに対する輪郭化条件の判定結果を表しており、●で示されたピクセルがエッジ部であると判断されたピクセル、即ち半透明化の対象ピクセルである。図４の（A−a）、（A−b）、（A−c）はそれぞれ、（A）のピクセルa、b、cとそれらの周辺ピクセルを表した図である。（A−a）に示すとおり、ピクセルaのブレンド率は、前記（３）に従い、周辺８ピクセルの内二つのピクセルが透明でないため、２／８となる。同様に、ピクセルb、cのブレンド率はそれぞれ、５／８、７／８となる。図４の（B）は、半透明化の対象となる全てのピクセルについて、ブレンド率を算出した結果である。なお、本実施例にかかる装置では、ブレンド率を算出する際に８つの周辺ピクセルを使用したが、異なる数の周辺ピクセルを使用する装置としてもよい。
【００５２】
エッジ検出処理部３４'で半透明化とブレンド率の算出が行われたピクセルのデータは、次に、書込み部３５'に送られて、ここで最終的なカラーの決定とフレームバッファ４への書込みが行われる。まず、フレームバッファ４から、処理対象のピクセルと同位置（座標）にあるピクセルのカラーデータが読込まれる（図１７のステップS７'−２）。次に、エッジ検出処理部３４'から送られたカラーデータ（処理対象のポリゴンのカラーデータ）と、この読込まれたカラーデータがブレンド処理され、フレームバッファ４へ書込む最終カラーが決定される（図１７のステップS７'−３）。最終カラーは、下記（４）式によって求める。
最終カラー ＝ A×k ＋ B×（1‐k） （４）
但し、 A ：処理対象のポリゴンのカラーデータ
B ：フレームバッファから読込まれたカラーデータ
k ：前記のブレンド率
最終カラーが決定すれば、第一、第二の実施例の場合と同様に、書込み判定（図１７のステップS８）を経て、フレームバッファ４への書込みが行われる。一方、エッジ検出処理部３４'における輪郭化条件が不成立となった場合には、これまでに説明した半透明処理は行われずに、フレームバッファ４への書込み判定（図１７のステップS８）の処理がなされる。
【００５３】
以上説明した一つのピクセルに対する処理が、一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して施されることにより、一つのポリゴンあるいはオブジェクトに対する処理が終了する。その結果、エッジ部が半透明処理されたポリゴンあるいはオブジェクトの画像が表示される。図１９は、エッジ部を半透明処理した場合（図１９の（B））と、しない場合（図１９の（A））の表示画像を比較して示した図である。これは、図１８で例示したポリゴンの描画結果であり、（B）において、ポリゴンのエッジ部が、白で表現されされている背景色とブレンドされて薄くなっていることがわかる。その薄さの度合いは、前述のとおり、図１８の（B）に示したブレンド率により決まり、その値が小さいほどポリゴンのカラーの寄与率が減って薄い色となっている。
【００５４】
以上説明した第三の実施例にかかる画像処理装置を用いることで、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部を半透明処理することができ、そのエッジ部におけるギザギザ感を緩和することができる。なお、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部を検出し、その部分に特別な描画をすることによって、良好な表示画面を生成しようとする点においては、第三の実施例も、第一、第二の実施例と同じ目的を有しているといえる。なお、前記（３）式及び（４）式で示した、ブレンド率及びそれを用いた最終カラーの算出式は一例である。
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上、図面に従い実施の形態を説明したように、本発明によれば、表示対象物のデジタル画像におけるエッジ部を検出し、そのエッジ部に特定の処理を施すことができる。従って、エッジ部に輪郭を付加する処理を行う場合には、表示画面上において表示対象物を認識しやすくすることができるという効果がある。また、エッジ部に半透明処理を施す場合には、表示対象物のエッジ部におけるギザギザ感を緩和する、いわゆるアンチエイリアシングの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像処理装置の第一の実施例にかかる構成図である。
【図２】ポリゴンへの輪郭付加を例示した図である。
【図３】第一の実施例にかかる画像処理装置のレンダリング部における処理フローを示した図である。
【図４】描画部３１へ送られてくるポリゴンデータを概念的に例示した図である。
【図５】図４で例示したポリゴンPが一時記憶メモリ３２上に描画された状態を示す図である。
【図６】輪郭化条件による判定を説明するための図である。
【図７】図４に示すポリゴンPに関する全てのピクセルに対する輪郭化条件による判定結果を示した図である。
【図８】図４に示したポリゴンPがフレームバッファ４に書込まれた状態を示した図である。
【図９】複数のポリゴンに対して輪郭を付加した場合と付加しない場合の表示例を示した図である。
【図１０】特定のポリゴンにのみ輪郭を付加した場合の表示例を示した図である。
【図１１】二つのオブジェクトが重なって表示されている例を示した図である。
【図１２】描画部３１へ送られてくるオブジェクトデータを概念的に例示した図である。
【図１３】図１２で例示したオブジェクトOがフレームバッファ４に書込まれた状態を示した図である。
【図１４】ゲーム装置における一画面において、オブジェクトに輪郭を付加した場合としない場合の表示例を示した図である。
【図１５】ポリゴンのエッジ部における半透明処理を例示した図である。
【図１６】第三の実施例にかかる画像処理装置の構成図である。
【図１７】第三の実施例にかかる画像処理装置の処理フローを表した図である。
【図１８】ブレンド率の算出方法を説明するための図である。
【図１９】エッジ部を半透明処理した場合としない場合の表示画像を比較して示した図である。
【図２０】一般的な画像処理装置の大まかな構成を示した図である。
【符号の説明】
１ CPU
２ ジオメトリ部
３ レンダリング部
４ フレームバッファ
３１ 描画部
３２ 一時記憶メモリ
３３ 読出し部
３４ エッジ検出処理部
３５ 書込み部
【発明の属する技術分野】
本発明は、図形をデジタル画像として二次元の表示画面に表示する際のエッジ描画方法及びこれを用いた画像処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ゲーム装置などのコンピュータグラフィクス技術を用いた画像処理装置において、CRT等の二次元画面に表示される画像をより高品質とし、見栄えのあるものにすることが望まれている。
【０００３】
かかる画像処理装置は、表示対象となる三次元空間内の図形、すなわち三次元座標を持つオブジェクトをポリゴン（多角形面）の集積として考え、そのポリゴンがもつ属性データ（以下、ポリゴンデータと呼ぶ）から最終的な二次元の画像を生成するものである。この二次元画像は、画素（ピクセル）単位で表現された、いわゆるデジタル画像であり、ディスプレイなどの表示画面上に表現される。また、前記ポリゴンデータは、ポリゴンの各頂点座標、カラーデータなどの情報からなるデータ群である。
【０００４】
図２０は、一般的な画像処理装置の大まかな構成を示した図である。CPU１は、画像処理装置の全体の機能を制御しており、プログラムに従って表示画面上に表現すべきオブジェクトのポリゴンデータをジオメトリ部２に送る。ジオメトリ部２は、座標変換、透視変換などの処理を行う部分であり、送られたポリゴンデータは、表示画面に対応した二次元データに変換される。
【０００５】
次に、レンダリング部３では、ジオメトリ部２から送られる前記二次元データに変換されたポリゴンデータを基に、各種の処理が施され、表示画面に表示する各ピクセルの色（即ちRGBの輝度）が最終的に決定される。ここでは、ポリゴンデータに含まれる頂点座標とカラーデータから各ピクセルの色を補間計算する処理、表示画面上における各ポリゴンの奥行き方向の上下関係を決定する陰面処理、光の影響を表現する陰影付けの処理、あるいは表示対象物の表面の模様等を表現するテクスチャマッピングの処理など、表示対象物であるオブジェクトをよりリアルに可視化するための処理が行われる。最後に、レンダリング部３で決定された各ピクセルの最終的な色（即ちRGBの輝度）がフレームバッファ４に書込まれ、その情報が表示画面上に表示される。
【０００６】
一般のゲーム装置などでは、以上説明したような装置により、表示対象であるオブジェクトを可視化し、仮想現実感のある画面を生成している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、表示する画面によっては、主たる表示対象物（オブジェクトやそれを構成するポリゴン）の色や形がその背景画と似ているために、画面を見る者にとって、その主たる表示対象物を認識することが困難である場合があった。ゲーム装置などにおいて、画面上の操作対象が見ずらくなることは、操作上大きな問題である。
【０００８】
また、ピクセルの羅列であるデジタル画像で表示対象物を表現する画像処理装置は、元来、エイリアシングという問題を内在しており、そのための処理を行わない場合には、表示対象物のエッジ部でギザギザ感が現れ、現実的な表現が損なわれるという問題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、三次元座標を有するオブジェクト群をデジタル画像として二次元の表示画面に表示する際に、表示画面上の図形の形状を認識しやすくすることができ、また、その図形のエッジ部におけるギザギザ感を緩和することのできるエッジ描画方法及びこれを用いた画像処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の一つの側面は、表示対象物のデジタル画像において、ピクセル毎に、そのピクセルと周辺のピクセルのデータを用いて、そのピクセルがデジタル画像のエッジ部に位置するか否かの判定を行い、エッジ部に位置すると判定されたピクセルについてのみ特定の処理を施すことである。従って、本発明によれば、表示画面上において、表示対象物を認識しやすくすること、若しくは表示対象物のエッジ部におけるギザギザ感を緩和することができる。
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の別の側面は、三次元座標を有するオブジェクト群を、ピクセルの羅列からなる二次元の表示画面に描画する画像処理装置における前記表示画面へ描画される描画対象図形のエッジ描画方法において、一つの前記描画対象図形を前記表示画面に描画するときに、前記表示画面内で前記一つの描画対象図形を包含する所定の大きさの領域に含まれる全てのピクセルに対し、ピクセル毎に、前記ピクセルが前記一つの描画対象図形のエッジ部に存在するか否かの判定を行う第一のステップと、前記第一のステップで、エッジ部に存在すると判定されたピクセルについてのみ、所定の処理を施す第二のステップを有することを特徴とする。
【００１２】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記第一のステップにおける判定は、前記ピクセルが、前記一つの描画対象図形内に存在し、かつ、前記ピクセルの周辺に位置する所定の数のピクセルのうち、一つ以上のピクセルが前記一つの描画対象図形内に存在しない場合に、前記ピクセルがエッジ部に存在すると判定することを特徴とする。
【００１３】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記一つの描画対象図形が、一つのポリゴンであり、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記ポリゴンの輪郭を表現するカラーとする処理であることを特徴とする。
【００１４】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記一つの描画対象図形が、一つの前記オブジェクトを表現するポリゴンの集合からなる図形であり、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記オブジェクトの輪郭を表現するカラーとする処理であることを特徴とする。
【００１５】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記第二のステップにおける所定の処理が、前記エッジ部に存在すると判定されたピクセルの描画カラーを、前記一つの描画対象図形のカラーと、前記一つの描画対象図形を描画する前に前記ピクセルが有していたカラーをブレンドして決定するブレンド処理であることを特徴とする。
【００１６】
更に、上記の発明において、別の態様は、前記ブレンド処理におけるカラーのブレンドが、前記ピクセルの周辺に位置する所定の数のピクセルのうち、前記一つの描画対象図形内に存在するピクセルの数に応じた割合で行われることを特徴とする。
【００１７】
上記の目的を達成するために、本発明の更に別の側面は、三次元座標を有するオブジェクト群を二次元の表示画面に描画する画像処理装置であって、CPUからの描画命令に基づいて、描画対象図形を、前記表示画面を構成するピクセル単位のデータからなるデジタル画像として、フレームバッファへ書込む画像処理装置において、前記表示画面上における一つの前記描画対象図形のデジタル画像を包含する所定の大きさの領域内に含まれる全てのピクセルのカラーデータを一時的に格納するメモリであって、一つの前記描画対象図形に対する前記描画命令を受ける度に前記全てのピクセルのカラーデータが初期化される一時記憶メモリと、前記一つの描画対象図形に対する描画命令に基づいて、前記一時記憶メモリが初期化された後に、前記描画命令と共に与えられる前記一つの描画対象図形のデータから、前記一つの描画対象図形のデジタル画像を生成し、前記デジタル画像を構成するピクセルのカラーデータを前記一時記憶メモリに書込む描画手段と、前記描画手段による書込みの後に、前記一時記憶メモリにデータが格納されている全てのピクセルについて、ピクセル毎に、前記一時記憶メモリから対象ピクセルのカラーデータと前記対象ピクセルの周辺に位置する所定の数の周辺ピクセルのカラーデータを読出す読出し手段と、前記読出し手段で読出されたカラーデータから、前記対象ピクセルが前記描画手段で生成されたデジタル画像のエッジ部に存在するか否かの判定をし、エッジ部に存在すると判定された場合には、前記対象ピクセルのカラーデータを所定の処理によって変更し、エッジ部に存在すると判定されなかった場合には、前記対象ピクセルのカラーデータをそのままとするエッジ部検出処理手段と、前記エッジ部検出処理手段における処理の後に前記対象ピクセルが有しているカラーデータに基づいて、前記一つの描画対象図形のデジタル画像を前記フレームバッファへ書込む書込み手段を有することを特徴とする画像処理装置である。
【００１８】
更に、上記の発明において、その好ましい態様は、前記一時記憶メモリの初期化は、前記一時記憶メモリに格納されている全てのピクセルのカラーデータを透明とすることであり、前記エッジ検出処理手段におけるエッジ部に存在するか否かの判定は、前記対象ピクセルのカラーデータが透明ではなく、かつ、前記周辺ピクセルの内一つ以上のピクセルのカラーデータが透明である場合に、前記対象ピクセルがエッジ部に存在すると判定することにより行われることを特徴とする。
【００１９】
本発明の更なる目的及び、特徴は、以下に説明する発明の実施の形態から明らかになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態例を説明する。しかしながら、かかる実施の形態例が、本発明の技術的範囲を限定するものではない。なお、図において、同一又は類似のものには同一の参照番号又は参照記号を付して説明する。
【００２１】
図1は、本発明を適用した画像処理装置の第一の実施例にかかる構成図である。第一の実施例は、オブジェクトを構成するポリゴン毎に、そのエッジ部を検出し、検出されたエッジ部に輪郭を付加して、表示画面上においてポリゴンを認識しやすくしようとするものである。図２は、ポリゴンへの輪郭付加を例示した図であり、（a）は輪郭無しの状態、（b）は輪郭を付加した状態を表している。（b）に示す状態で表示することにより、ポリゴンの形状を他のものと区別して容易に認識できるようになる。
【００２２】
図１に示すとおり、第一の実施例にかかる画像処理装置は、そのレンダリング部３に、描画部３１、一時記憶メモリ３２、読出し部３３、エッジ検出処理部３４、及び書込み部３５を有する構成となっている。なお、画像処理装置全体としての構成は、図２０に基づいて説明した従来装置と同様である。また、レンダリング部３において、陰面処理、陰影付けの処理、若しくはテクスチャマッピングの処理などを行う部分は、従来装置と同様に必要に応じて配置するが、それらの部分に付いての図示は省略している。
【００２３】
図３は、本実施例にかかる画像処理装置のレンダリング部における処理の流れを示した図である。なお、ここでは、一つのポリゴンに対する処理内容として記載している。以下、図１及び図３に基づいて、本画像処理装置の特徴である描画部３１から書込み部３５までの各部の機能、ならびに処理の手順について具体的に説明する。
【００２４】
まず、CPU１からポリゴンを描画する旨の指令が与えられ、表示画面の二次元座標に変換された一つのポリゴンデータがジオメトリ部２から描画部３１に送られる（図３のステップS１）。送られるポリゴンデータには、頂点の二次元座標とポリゴンのカラーデータ等が含まれ、更に、輪郭を付加するか否かの制御情報が付加されている。図４は、描画部３１へ送られてくるポリゴンデータを概念的に例示した図である。図に示す例は、ポリゴンPのポリゴンデータが３つの頂点座標（X1,Y1）、（X2,Y2）、（X3,Y3）、カラーデータ、及び輪郭付加の制御情報等から構成されていることを示している。
【００２５】
描画部３１は、送られたポリゴンデータに基づいて、そのポリゴンのデジタル画像（ピクセルの羅列からなる画像）であるポリゴン画像を一時記憶メモリ３２に描画する部分である。また、一時記憶メモリ３２はそのポリゴン画像を一時的に格納するための記憶メモリであり、その大きさは任意であるが、ここではフレームバッファ４と同サイズとしている。上述のポリゴンの描画命令が与えられると、まず一時記憶メモリ３２が透明ピクセルで埋められる（図３のステップS２）。
【００２６】
次に、描画部３１は、与えられた前記ポリゴンデータの頂点座標に基づいて、一時記憶メモリ３２上において、ポリゴンが表示される範囲のピクセルを求め、それらのピクセルを与えられたポリゴンのカラーデータで埋める。即ち、一時記憶メモリ３２上にポリゴン画像を描画する（図３のステップS３）。図５は、図４で例示したポリゴンPが一時記憶メモリ３２上に描画された状態を示している。図中P'は、ポリゴンPのポリゴン画像であり、それを構成するピクセルは前記カラーデータの色で埋められている。一方、ポリゴン以外の部分のピクセルは透明となっている。
【００２７】
ポリゴン画像の描画が終了すると、次に、読出し部３３が、一時記憶メモリ３２上に記憶されたピクセル単位のカラーデータを一つずつ読出し、順次エッジ検出処理部３４へ渡す（図３のステップS４）。このとき、ポリゴン画像内のピクセルだけを読出すのではなく、一時記憶メモリ３２内の全てのピクセルを順次、読出す。さらに、エッジ検出処理部３４におけるエッジ検出の判定のために、読出した一つのピクセルの周辺に位置する８つのピクセルのカラーデータも同時に読出す（図３のステップS５）。
【００２８】
次に、エッジ検出処理部３４は、ポリゴン画像のエッジ部を検出し、そのエッジ部に輪郭を付加するための処理を行う部分である。ここで、前記読出し部３３で読出された一つのピクセルに対し、順次、輪郭化条件による判定がなされる。輪郭化条件とは、対象のピクセルがポリゴンのエッジ部に位置し、ポリゴンに付加しようとしている輪郭の一部をなす部分であるかどうかを判定するための条件である。具体的には、前記周辺の８ピクセルのカラーデータを用いて、下記（１）式をもって判定される（図３のステップS６）。
輪郭化条件の成立 ＝
当該ピクセルがポリゴンの一部である（ポリゴンのカラーデータをもつ）
かつ
周辺８ピクセルに透明ピクセルが存在する
かつ
ポリゴンデータの輪郭付加の制御情報が「付加」となっている （１）
【００２９】
図６は、輪郭化条件による判定を例示した図である。図中（A）、（B）、（C）はそれぞれ、図５におけるピクセルA、B、Cとそれらの周辺の８ピクセル（図５のa部、b部、c部）の状態を表している。ピクセルAに関しては、（A）に示すとおり、それ自体がポリゴン画像P'の一部であり、また周辺ピクセルに透明ピクセルを含んでいるため、輪郭化条件が成立する。ピクセルBに関しては、それ自体はポリゴン画像P'の一部であるが、周辺ピクセルも全てポリゴン内に存在し、透明ピクセルを含んでいないため、輪郭化条件は成立しない。また、ピクセルCに関しても、それ自体がポリゴン画像P'に含まれていないため、輪郭化条件は不成立となる。なお、この例では、図４で示したとおり、対象としているポリゴンPの輪郭付加の制御情報は「付加」であることを前提としている。
【００３０】
図７は、図４に示すポリゴンPの例で、全てのピクセルについて輪郭化条件による判定をした結果を示している。図中、●で示したピクセルが輪郭化条件成立のピクセルであり、ポリゴンPに付加しようとしている輪郭となる部分である。なお、本装置においては、輪郭化条件による判定に周辺８つのピクセルを用いたが、異なる数の周辺ピクセルを使用する装置としてもよい。
【００３１】
以上説明したように、当該ピクセルに対する判定が行われ、輪郭化条件が成立した場合には、エッジ検出処理部３４において、そのピクセルのカラーデータがポリゴンに付加しようとしている輪郭のカラーに変更される（図３のステップS７）。一方、条件が不成立の場合には、カラーデータはそのままとされる。
【００３２】
次に、エッジ検出処理部３４で処理されたピクセルのカラーデータが書込み部３５によってフレームバッファ４に書込まれる。このとき、書込もうとするピクセルが透明である場合、即ちポリゴンの外部にあるピクセルである場合には、フレームバッファ４への書込みは行わない。従って、ポリゴンデータとして与えられたカラーあるいは輪郭のカラーを持った、ポリゴン画像を形成するピクセルのみが書込まれることになる（図３のステップS８及びS９）。これにより、一つのポリゴンを表示しようとする度にフレームバッファ４を全て更新してしまうことがなくなり、複数のポリゴンを同時に一つの表示画面に表示することが可能となる。
【００３３】
以上、説明した読出し部３３、エッジ検出処理部３４、及び書込み部３５における処理（図３のステップS４〜S９）が、一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して行われ（図３のステップS１０）、描画指令を受けた一つのポリゴンに対する処理が終了する。その結果、ポリゴンはそのエッジ部に輪郭が付加されて、表示画面に表示される。図８は、図４に示したポリゴンPに対する処理が終了し、フレームバッファ４に書込まれた状態を示している。前述のとおり、ポリゴンのエッジ部に位置するピクセルは、輪郭化条件が成立した結果、輪郭のカラーで表示されており、全体としてポリゴンに輪郭が付加された表現となっている。
【００３４】
通常、一つの表示画面には複数のポリゴンが表示されるため、以上説明した図３に基づく処理が全てのポリゴンに対してなされて、一つの画面が完成する。図９は、複数のポリゴンが表示画面に表されている例を示したものであり、（a）は、輪郭を付加せずに通常の表現をした場合、（b）は、全てのポリゴンに輪郭を付加した場合を表している。図から明らかであるように、輪郭を付加することにより、ポリゴン同士の重なりの状態や位置関係を容易に認識することができるようになる。
【００３５】
また、図１０には、特定のポリゴンにのみ輪郭を付加した場合の表示例を示している。輪郭を付加したポリゴンは、他のポリゴンと比較し、その形状や位置を容易に認識することができ、ゲーム装置における操作対象など特に注視する必要があるポリゴンに対しては効果がある。
【００３６】
以上、説明したように第一の実施例にかかる画像処理装置を用い、表示するポリゴンのエッジ部に輪郭を付加することで、隣接するポリゴンや背景画と色や模様が似ていて認識しづらい場合においても容易に対象のポリゴンを認識することができるという効果がある。また、ポリゴンデータに輪郭付加の制御情報を持たせることで、特定のポリゴンにのみ輪郭を付加することが可能である。
【００３７】
次に、本発明を適用した第二の実施例について説明する。前述の第一の実施例は、ポリゴン毎に輪郭を付加するものであったが、第二の実施例では、複数のポリゴンから構成されるオブジェクトのエッジ部に輪郭を付加するものである。図１１は、二つのオブジェクトが重なって表示されている例を示したものである。図１１の（c）は、上面図であり、二つのオブジェクトの実際の形状と位置関係を表している。（a）、（b）はそれぞれ、輪郭なしの通常の表示例、手前のオブジェクトに輪郭を付加した場合の表示例を表している。（a）の場合には、二つのオブジェクトが存在することやオブジェクトの形状が不明瞭であるが、（b）においては、それらが認識しやすくなっていることがわかる。
【００３８】
第二の実施例にかかる画像処理装置の構成は、図１に示した第一の実施例にかかる装置の構成と同じである。また、処理の手順においても、第一の実施例の場合と同様であり、図３に示した処理フローにおいて、“ポリゴンデータ”を“オブジェクトデータ”に、“ポリゴン画像”を“オブジェクト画像”に置き換えたものとなる。以下、第一の実施例と異なる部分を中心に、第二の実施例にかかる画像処理装置における処理内容を説明する。
【００３９】
第一の実施例と同様に、まずCPU１からの描画指令が与えられるが、ポリゴン単独の描画指令ではなく、ポリゴンの集合からなるオブジェクトの描画指令が与えられ、オブジェクトデータが描画部３１に送られる（図３のステップS１）。
【００４０】
オブジェクトデータとは、そのオブジェクトを構成する各ポリゴンの頂点座標とカラーデータ、及びそのオブジェクトに輪郭を付加するか否かを表す輪郭不可の制御情報である。図１２は、描画部３１へ送られてくるオブジェクトデータを概念的に例示した図である。図に示す例は、３つのポリゴンP1、P2、P3から構成されるオブジェクトOのオブジェクトデータが、３組のポリゴンデータ（頂点座標とカラーデータ）と輪郭付加の制御情報から構成されていることを示している。
【００４１】
次に、第一の実施例の場合と同様に、一時記憶メモリ３２が透明ピクセルで初期化され（図３のステップS２）、描画部３１がその上に処理対象のオブジェクトのデジタル画像であるオブジェクト画像を描画する（図３のステップS３）。
【００４２】
描画は、オブジェクトを構成する全てのポリゴンを描画することで行われる。一時記憶メモリ３２にオブジェクト画像が描画されると、読出し部３３によって、一時記憶メモリ３２内の全てのピクセルについて一つずつカラーデータが読出され（図３のステップS４）、エッジ検出処理部３４において、読出されたピクセルに対する輪郭化条件による判定が順次なされる。また、このとき読出したピクセルの周辺にある８ピクセルについてもカラーデータが読出される（図３のステップS５）。この部分についても、第一の実施例の処理と同様である。
ここで用いられる輪郭化条件も、基本的な考え方は前記（１）式で示したものと同じであり、“ポリゴン”を“オブジェクト”に置き換えた下記（２）式となる。
輪郭化条件の成立 ＝
当該ピクセルがオブジェクトの一部である
かつ
周辺８ピクセルに透明ピクセルが存在する
かつ
オブジェクトデータの輪郭付加の制御情報が「付加」となっている （２）
従って、（２）式によれば、当該ピクセルがオブジェクトを構成するポリゴンのエッジ部に存在していても、オブジェクトの外部に接していない限り輪郭化条件は成立しない。即ち、オブジェクトのエッジ部となるピクセルのみを検出することができる。ここで、輪郭化条件が成立した場合には、当該ピクセルのカラーが輪郭のカラーに変更される（図３のステップS６及びＳ７）。なお、周辺ピクセルとして利用するピクセルの数については、８つ以外の数としてもよい。
【００４３】
エッジ検出処理部３４における処理終了後、書込み部３５において、カラーデータが決定した各ピクセルをフレームバッファ４へ書込む処理がなされるが、処理の内容は、第一の実施例において説明した内容と同じである（図３のステップS８及びＳ９）。一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して処理を行い（図３のステップＳ１０）、対象とした一つのオブジェクトに対する処理が終了する。その結果、当該オブジェクトが輪郭を付加されて表示画面に表示される。
【００４４】
図１３は、図１２で例示したオブジェクトOに対する処理が終了し、フレームバッファ４に書込まれた状態を示している。図中、O'は、オブジェクトOの最終的なデジタル画像であり、そのエッジ部のピクセルには輪郭のカラーが付されている。また、オブジェクトの内部のピクセルは、元のポリゴンデータが保持していたP1、P2、P3のカラーとなっている。
【００４５】
図１４は、ゲーム装置における一画面を例として、オブジェクトに輪郭を付加した場合（図１４の（b））としない場合（図１４の（a））を比較したものである。この画面は、車を表現した二つのオブジェクトが水平線近くの遠方に位置する場面を表しており、ゲーム操作の対象であるこれらオブジェクトの存在や位置をすばやく認識する上で、輪郭を付加した（b）の画面の方が適していることがわかる。
【００４６】
以上、説明したように、第二の実施例にかかる画像処理装置を用い、表示対象のオブジェクトに輪郭を付加することで、そのオブジェクトを容易に認識することができ、ゲーム装置などにおいて操作性を向上させることができる。また、オブジェクトデータに輪郭付加の制御情報を持たせることで、操作対象のオブジェクトだけに輪郭を付加するなど、輪郭を付加するオブジェクトを選択することが可能である。
【００４７】
次に、本発明を適用した第三の実施例について説明する。第一の実施例及び第二の実施例で説明した画像処理装置は、表示対象物を認識しやすくすることを目的に、ポリゴンやオブジェクトのエッジ部を、いわゆる輪郭として表現するものであったが、本実施例にかかる画像処理装置は、そのエッジ部を半透明処理することにより、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部におけるギザギザ感の緩和（アンチエイリアシング）を行おうとするものである。図１５は、ポリゴンのエッジ部における半透明処理を例示した図であり、（a）は半透明処理をしていない状態、（b）は半透明処理をした状態を表している。
【００４８】
図１６は、本実施例にかかる画像処理装置の構成図であり、図１に示した第一の実施例及び第二の実施例における画像処理装置とほぼ同じ構成である。前述のとおり、本実施例の画像処理装置は、第一、第二の実施例における画像処理装置とくらべて、検出されたエッジ部に対する処理方法が異なるだけであるため、図１６のエッジ検出処理部３４'及び書込み部３５'における機能のみが異なってくる。従って、図３に示した処理フローにおいては、ステップS７の処理のみが第一、第二の実施例の場合と相違しており、その内容を図１７の処理フローに示している。図中、ステップS７'が相違する部分である。以下、図１６、図１７に基づいて、本実施例のみの特徴であるエッジ検出処理部３４'及び書込み部３５'における処理内容について説明する。
【００４９】
前述のとおり、描画命令の対象となったポリゴンあるいはオブジェクトの画像が一時記憶メモリ３２に記憶され、そのピクセルのカラーデータが一つずつ読出されて、エッジ検出処理部３４'へ送られてくる。エッジ検出処理部３４'では、まず、データが送られたピクセルに対して、前述のとおり、前記（１）式あるいは（２）式に基づく輪郭化条件の判定を行う（図１７のステップS６）。
【００５０】
ここで、輪郭化条件が成立した場合、即ち当該ピクセルがエッジ部に存在すると判定された場合には、当該ピクセルを半透明化し、そのブレンド率を算出する（図１７のステップS７'−１）。半透明化するということは、当該ピクセルの表示カラーを決定するに当たり、同位置に存在する他のポリゴンのカラーや背景色と、処理対象としているポリゴンのカラー（当該ピクセルがもつカラー）をブレンドすることを意味し、このときの処理対象としているポリゴンのカラーの寄与率をブレンド率と呼ぶ。このブレンド率は、輪郭化条件の判定で使用された周辺８ピクセルのカラーデータを用いて、下記（３）式によって算出される。
ブレンド率 ＝
周辺８ピクセルの中で透明ピクセルでないピクセルの数／８ （３）
【００５１】
図１８は、ブレンド率の算出方法を説明するための図である。ここでは、図４などで示されたポリゴンPのポリゴン画像が例として用いられている。図４の（A）は、各ピクセルに対する輪郭化条件の判定結果を表しており、●で示されたピクセルがエッジ部であると判断されたピクセル、即ち半透明化の対象ピクセルである。図４の（A−a）、（A−b）、（A−c）はそれぞれ、（A）のピクセルa、b、cとそれらの周辺ピクセルを表した図である。（A−a）に示すとおり、ピクセルaのブレンド率は、前記（３）に従い、周辺８ピクセルの内二つのピクセルが透明でないため、２／８となる。同様に、ピクセルb、cのブレンド率はそれぞれ、５／８、７／８となる。図４の（B）は、半透明化の対象となる全てのピクセルについて、ブレンド率を算出した結果である。なお、本実施例にかかる装置では、ブレンド率を算出する際に８つの周辺ピクセルを使用したが、異なる数の周辺ピクセルを使用する装置としてもよい。
【００５２】
エッジ検出処理部３４'で半透明化とブレンド率の算出が行われたピクセルのデータは、次に、書込み部３５'に送られて、ここで最終的なカラーの決定とフレームバッファ４への書込みが行われる。まず、フレームバッファ４から、処理対象のピクセルと同位置（座標）にあるピクセルのカラーデータが読込まれる（図１７のステップS７'−２）。次に、エッジ検出処理部３４'から送られたカラーデータ（処理対象のポリゴンのカラーデータ）と、この読込まれたカラーデータがブレンド処理され、フレームバッファ４へ書込む最終カラーが決定される（図１７のステップS７'−３）。最終カラーは、下記（４）式によって求める。
最終カラー ＝ A×k ＋ B×（1‐k） （４）
但し、 A ：処理対象のポリゴンのカラーデータ
B ：フレームバッファから読込まれたカラーデータ
k ：前記のブレンド率
最終カラーが決定すれば、第一、第二の実施例の場合と同様に、書込み判定（図１７のステップS８）を経て、フレームバッファ４への書込みが行われる。一方、エッジ検出処理部３４'における輪郭化条件が不成立となった場合には、これまでに説明した半透明処理は行われずに、フレームバッファ４への書込み判定（図１７のステップS８）の処理がなされる。
【００５３】
以上説明した一つのピクセルに対する処理が、一時記憶メモリ３２の全てのピクセルに対して施されることにより、一つのポリゴンあるいはオブジェクトに対する処理が終了する。その結果、エッジ部が半透明処理されたポリゴンあるいはオブジェクトの画像が表示される。図１９は、エッジ部を半透明処理した場合（図１９の（B））と、しない場合（図１９の（A））の表示画像を比較して示した図である。これは、図１８で例示したポリゴンの描画結果であり、（B）において、ポリゴンのエッジ部が、白で表現されされている背景色とブレンドされて薄くなっていることがわかる。その薄さの度合いは、前述のとおり、図１８の（B）に示したブレンド率により決まり、その値が小さいほどポリゴンのカラーの寄与率が減って薄い色となっている。
【００５４】
以上説明した第三の実施例にかかる画像処理装置を用いることで、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部を半透明処理することができ、そのエッジ部におけるギザギザ感を緩和することができる。なお、表示するポリゴンやオブジェクトのエッジ部を検出し、その部分に特別な描画をすることによって、良好な表示画面を生成しようとする点においては、第三の実施例も、第一、第二の実施例と同じ目的を有しているといえる。なお、前記（３）式及び（４）式で示した、ブレンド率及びそれを用いた最終カラーの算出式は一例である。
本発明の保護範囲は、上記の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された発明とその均等物に及ぶものである。
【００５５】
【発明の効果】
以上、図面に従い実施の形態を説明したように、本発明によれば、表示対象物のデジタル画像におけるエッジ部を検出し、そのエッジ部に特定の処理を施すことができる。従って、エッジ部に輪郭を付加する処理を行う場合には、表示画面上において表示対象物を認識しやすくすることができるという効果がある。また、エッジ部に半透明処理を施す場合には、表示対象物のエッジ部におけるギザギザ感を緩和する、いわゆるアンチエイリアシングの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像処理装置の第一の実施例にかかる構成図である。
【図２】ポリゴンへの輪郭付加を例示した図である。
【図３】第一の実施例にかかる画像処理装置のレンダリング部における処理フローを示した図である。
【図４】描画部３１へ送られてくるポリゴンデータを概念的に例示した図である。
【図５】図４で例示したポリゴンPが一時記憶メモリ３２上に描画された状態を示す図である。
【図６】輪郭化条件による判定を説明するための図である。
【図７】図４に示すポリゴンPに関する全てのピクセルに対する輪郭化条件による判定結果を示した図である。
【図８】図４に示したポリゴンPがフレームバッファ４に書込まれた状態を示した図である。
【図９】複数のポリゴンに対して輪郭を付加した場合と付加しない場合の表示例を示した図である。
【図１０】特定のポリゴンにのみ輪郭を付加した場合の表示例を示した図である。
【図１１】二つのオブジェクトが重なって表示されている例を示した図である。
【図１２】描画部３１へ送られてくるオブジェクトデータを概念的に例示した図である。
【図１３】図１２で例示したオブジェクトOがフレームバッファ４に書込まれた状態を示した図である。
【図１４】ゲーム装置における一画面において、オブジェクトに輪郭を付加した場合としない場合の表示例を示した図である。
【図１５】ポリゴンのエッジ部における半透明処理を例示した図である。
【図１６】第三の実施例にかかる画像処理装置の構成図である。
【図１７】第三の実施例にかかる画像処理装置の処理フローを表した図である。
【図１８】ブレンド率の算出方法を説明するための図である。
【図１９】エッジ部を半透明処理した場合としない場合の表示画像を比較して示した図である。
【図２０】一般的な画像処理装置の大まかな構成を示した図である。
【符号の説明】
１ CPU
２ ジオメトリ部
３ レンダリング部
４ フレームバッファ
３１ 描画部
３２ 一時記憶メモリ
３３ 読出し部
３４ エッジ検出処理部
３５ 書込み部
Claims (4)
- 三次元座標を有するオブジェクト群を二次元の表示画面に描画する画像処理装置であって、CPUからの描画命令に基づいて、描画対象図形を、該表示画面を構成するピクセル単位のデータからなるデジタル画像として、フレームバッファへ書込む画像処理装置において、
該表示画面上における一つの該描画対象図形のデジタル画像を包含する所定の大きさの領域内に含まれる全てのピクセルのカラーデータを一時的に格納するメモリであって、一つの該描画対象図形に対する該描画命令を受ける度に該全てのピクセルのカラーデータが初期化される一時記憶メモリと、
該一つの描画対象図形に対する描画命令に基づいて、該一時記憶メモリが初期化された後に、該描画命令と共に与えられる該一つの描画対象図形のデータから、該一つの描画対象図形のデジタル画像を生成し、該デジタル画像を構成するピクセルのカラーデータを該一時記憶メモリに書込む描画手段と、
該描画手段による書込みの後に、該一時記憶メモリにデータが格納されている全てのピクセルについて、ピクセル毎に、該一時記憶メモリから対象ピクセルのカラーデータと該対象ピクセルの周辺に位置する所定の数の周辺ピクセルのカラーデータを読出す読出し手段と、
該読出し手段で読出されたカラーデータから、該対象ピクセルが該描画対象図形に付加する輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定をし、該輪郭の一部をなす部分であると判定された場合には、該対象ピクセルのカラーデータを所定の処理によって変更し、該輪郭の一部をなす部分であると判定されなかった場合には、該対象ピクセルのカラーデータをそのままとするエッジ部検出処理手段と、
該エッジ部検出処理手段における処理の後に該対象ピクセルが有しているカラーデータに基づいて、該一つの描画対象図形のデジタル画像を該フレームバッファへ書込む書込み手段を有し、
前記一時記憶メモリの初期化は、前記一時記憶メモリに格納されている全てのピクセルのカラーデータを透明とすることであり、
前記エッジ部検出処理手段における前記輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定は、前記対象ピクセルのカラーデータが透明ではなく、かつ、前記周辺ピクセルの内一つ以上のピクセルのカラーデータが透明であり、かつ、前記描画命令と共に与えられる描画対象図形のデータに含まれる、輪郭を付加するか否かを示す制御情報が付加を示す、場合に、前記対象ピクセルが前記輪郭の一部をなす部分であると判定することにより行われ、
前記一つの描画対象図形が、一つのポリゴンであり、前記エッジ部検出処理手段において前記輪郭の一部をなす部分であると判定された場合の所定の処理が、前記対象ピクセルのカラーデータを該ポリゴンの輪郭を表現するカラーとする処理である
ことを特徴とする画像処理装置。 - 三次元座標を有するオブジェクト群を二次元の表示画面に描画する画像処理装置であって、CPUからの描画命令に基づいて、描画対象図形を、該表示画面を構成するピクセル単位のデータからなるデジタル画像として、フレームバッファへ書込む画像処理装置において、
該表示画面上における一つの該描画対象図形のデジタル画像を包含する所定の大きさの領域内に含まれる全てのピクセルのカラーデータを一時的に格納するメモリであって、一つの該描画対象図形に対する該描画命令を受ける度に該全てのピクセルのカラーデータが初期化される一時記憶メモリと、
該一つの描画対象図形に対する描画命令に基づいて、該一時記憶メモリが初期化された後に、該描画命令と共に与えられる該一つの描画対象図形のデータから、該一つの描画対象図形のデジタル画像を生成し、該デジタル画像を構成するピクセルのカラーデータを該一時記憶メモリに書込む描画手段と、
該描画手段による書込みの後に、該一時記憶メモリにデータが格納されている全てのピクセルについて、ピクセル毎に、該一時記憶メモリから対象ピクセルのカラーデータと該対象ピクセルの周辺に位置する所定の数の周辺ピクセルのカラーデータを読出す読出し手段と、
該読出し手段で読出されたカラーデータから、該対象ピクセルが該描画対象図形に付加する輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定をし、該輪郭の一部をなす部分であると判定された場合には、該対象ピクセルのカラーデータを所定の処理によって変更し、該輪郭の一部をなす部分であると判定されなかった場合には、該対象ピクセルのカラーデータをそのままとするエッジ部検出処理手段と、
該エッジ部検出処理手段における処理の後に該対象ピクセルが有しているカラーデータに基づいて、該一つの描画対象図形のデジタル画像を該フレームバッファへ書込む書込み手段を有し、
前記一時記憶メモリの初期化は、前記一時記憶メモリに格納されている全てのピクセルのカラーデータを透明とすることであり、
前記エッジ部検出処理手段における前記輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定は、前記対象ピクセルのカラーデータが透明ではなく、かつ、前記周辺ピクセルの内一つ以上のピクセルのカラーデータが透明であり、かつ、前記描画命令と共に与えられる描画対象図形のデータに含まれる、輪郭を付加するか否かを示す制御情報が付加を示す、場合に、前記対象ピクセルが前記輪郭の一部をなす部分であると判定することにより行われ、
前記一つの描画対象図形が、ポリゴンの集合からなる一つの前記オブジェクトを表現する図形であり、
前記エッジ部検出処理手段において前記輪郭の一部をなす部分であると判定された場合の所定の処理が、前記対象ピクセルのカラーデータを該オブジェクトの輪郭を表現するカラーとする処理である
ことを特徴とする画像処理装置。 - 三次元座標を有するオブジェクト群を二次元の表示画面に描画する画像処理装置であって、CPUからの描画命令に基づいて、描画対象図形を、該表示画面を構成するピクセル単位のデータからなるデジタル画像として、フレームバッファへ書込む画像処理装置において、
該表示画面上における一つの該描画対象図形のデジタル画像を包含する所定の大きさの領域内に含まれる全てのピクセルのカラーデータを一時的に格納するメモリであって、一つの該描画対象図形に対する該描画命令を受ける度に該全てのピクセルのカラーデータが初期化される一時記憶メモリと、
該一つの描画対象図形に対する描画命令に基づいて、該一時記憶メモリが初期化された後に、該描画命令と共に与えられる該一つの描画対象図形のデータから、該一つの描画対象図形のデジタル画像を生成し、該デジタル画像を構成するピクセルのカラーデータを該一時記憶メモリに書込む描画手段と、
該描画手段による書込みの後に、該一時記憶メモリにデータが格納されている全てのピクセルについて、ピクセル毎に、該一時記憶メモリから対象ピクセルのカラーデータと該対象ピクセルの周辺に位置する所定の数の周辺ピクセルのカラーデータを読出す読出し手段と、
該読出し手段で読出されたカラーデータから、該対象ピクセルが該描画対象図形に付加する輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定をし、該輪郭の一部をなす部分であると判定された場合には、該対象ピクセルのカラーデータを所定の処理によって変更し、該輪郭の一部をなす部分であると判定されなかった場合には、該対象ピクセルのカラーデータをそのままとするエッジ部検出処理手段と、
該エッジ部検出処理手段における処理の後に該対象ピクセルが有しているカラーデータに基づいて、該一つの描画対象図形のデジタル画像を該フレームバッファへ書込む書込み手段を有し、
前記一時記憶メモリの初期化は、前記一時記憶メモリに格納されている全てのピクセルのカラーデータを透明とすることであり、
前記エッジ部検出処理手段における前記輪郭の一部をなす部分であるか否かの判定は、前記対象ピクセルのカラーデータが透明ではなく、かつ、前記周辺ピクセルの内一つ以上のピクセルのカラーデータが透明であり、かつ、前記描画命令と共に与えられる描画対象図形のデータに含まれる、輪郭を付加するか否かを示す制御情報が付加を示す、場合に、前記対象ピクセルが前記輪郭の一部をなす部分であると判定することにより行われ、
前記エッジ部検出処理手段において前記輪郭の一部をなす部分であると判定された場合の所定の処理が、
前記対象ピクセルのカラーデータを、前記フレームバッファ上の前記対象ピクセルと同位置のピクセルが有しているカラーデータと、前記対象ピクセルのカラーデータをブレンドして得られるカラーとするブレンド処理である
ことを特徴とする画像処理装置。 - 請求項３において、
前記ブレンド処理におけるカラーデータのブレンドが、
前記周辺ピクセルのうち、透明でないカラーデータを有するピクセルの数に応じた割合で行われる
ことを特徴とする画像処理装置。
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