JPH04215190A - カラー・イメージ処理の方法及びシステム - Google Patents

カラー・イメージ処理の方法及びシステム

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JPH04215190A
JPH04215190A JP3023723A JP2372391A JPH04215190A JP H04215190 A JPH04215190 A JP H04215190A JP 3023723 A JP3023723 A JP 3023723A JP 2372391 A JP2372391 A JP 2372391A JP H04215190 A JPH04215190 A JP H04215190A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般にコンピュータ・
グラフィックスの領域に関し、具体的には、表示ハード
ウェアにカラー・イメージを表示するための方法及び手
段に関する。
【０００２】
【従来の技術】ハードウェア・スクリーンに含まれる１
つの画素にカラー値（ｒ、ｇ、ｂ）を入れる方法は少な
くとも２つある。「幾何図形の描出」と「イメージの表
示」である。「幾何図形の描出」は、スクリーンに表示
されるオブジェクトを、多角形として表現する方法であ
る。これら多角形の頂点に、各描出で行なわれる計算（
明暗付け動作）によって決定されるカラー値を関連付け
る。頂点を表示するため、各描出で選択された画素に、
これらのカラー値を与える。残りの画素には、「シェー
ディング」によってカラー値を与える。「シェーディン
グ」とは、「幾何図形の描出」中に多角形を構成する残
りの画素を塗りつぶす方法である。これらの画素のカラ
ー値は、多角形の頂点についての既知の情報から計算す
る。「グーロー（Ｇｏｕｒａｕｄ）シェーディング」は
、頂点のカラー値を補間して、多角形の残りの画素のカ
ラー値を求める一つのシェーディング方法である。カラ
ー補間を要しない他のシェーディング方法がある。「幾
何図形の描出」とは対照的に、単に画素を塗りつぶすこ
とによって、「イメージ」と呼ばれるカラー値の配列か
ら、画素にカラー値を与えることができる。この場合、
表示ハードウェアに表示される確立されたオブジェクト
あるいは多角形はない。そのようなイメージは、カメラ
から、あるいは「光線追跡」などカラー値を計算する方
法から得られる。「光線追跡」とは、画素のカラー値を
計算する数値計算中心の方法である。典型的には、コン
ピュータ・システムの中央演算処理装置（ＣＰＵ）を利
用して、これらのイメージ処理のための計算を行なう。 これらの従来システムでは、ＣＰＵは、表示スクリーン
上の各画素に対するイメージ処理（光線追跡）のための
計算のすべてを順序通りに行なう。光線追跡の詳細な議
論については、Ａｎｄｒｅｗ　Ｓ．Ｇｌａｓｓｎｅｒ　
著　”Ａｎ　Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆ　Ｒａｙ　Ｔｒａｃ
ｉｎｇ”　を参照されたい。一般に、イメージ処理のた
めの計算は、特に光線追跡は、非常に時間がかかり、表
示されるスクリーンの記述に応じて、このカラー・イメ
ージ処理を完了するのに何時間もあるいは何日もかかる
ことがある。イメージを計算することと表示することを
併せて、「カラー・イメージ処理」と呼ぶ。
【０００３】光線追跡は、カラー・イメージ処理を行な
うためのきわめて数値計算中心の手段であるので、場面
記述で最も重要なオブジェクトに対応する画素が、他の
あまり重要でないオブジェクトより前に光線追跡される
ような優先順位付け方式を設けることが非常に望ましい
。アンティアライアス優先順位付け方式は、Ｊ．　Ｐａ
ｉｎｔｅｒ　ａｎｄ　Ｋ．　Ｓｌｏａｎ　の　”Ａｎｔ
ｉａｌｉａｓｅｄ　Ｒａｙ　Ｔｒａｃｉｎｇ　ｂｙ　Ａ
ｄａｐｔｉｖｅ　Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ　Ｒｅｆｉｎ
ｅｍｅｎｔ”　で論じられている。このアンティアライ
アス優先順位付け方法は、何回も各画素を光線追跡し、
次いでサンプリング技術を使って、どの画素が次に光線
追跡されるかの優先順位を決定する。 この優先順位付けは、すでに光線追跡された画素とそれ
らの間の着色部との間の面積に基づいて行なわれる。こ
の論文では、ソフトウェアを利用して光線追跡されない
画素をカラー補間することも論じている。ユーザが特定
のスクリーン記述内のオブジェクト及び領域の優先順位
値を修正できるようにする優先順位付け図式がいかに望
ましいかを理解されたい。
【０００４】さらに、現在利用できる多くのコンピュー
タディスプレイ・アダプタ・ハードウェア装置は、グー
ロー・シェーディングを含めて幾何図形の描出を行なう
ことができる。グーロー・シェーディングは、カラー・
イメージ処理または光線追跡に関係しないグラフィック
ス技術である。グーロー・シェーディングは、カラー補
間によって実施されるので、これらのディスプレイ・ア
ダプタは、カラー補間を行なうことができる。本発明は
、このカラー補間能力を利用して、グーロー・シェーデ
ィングの従来の標準的な使用では企図されない目的を達
成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣＰＵが光線追跡計算
を行なっている間、関連する他のコンピュータ・グラフ
ィックス・ハードウェアは、すべて遊休状態であり、こ
れらの計算の終了を待っている。従って、システムＣＰ
Ｕによって行なわれる処理に関連した、この遊休グラフ
ィックス・ハードウェアの能力を利用することにより、
コンピュータ・グラフィックス・システムの効率を最適
にする方法を提供するならば非常に望ましい。
【０００６】それに加えて、前述の優先順位付け方式と
共にこの遊休グラフィックスディスプレイ・アダプタ・
ハードウェアを呼び込む能力を有するグラフィックス・
システムがあれば好都合である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、関連するディ
スプレイ・アダプタに組み込まれたマイクロプロセッサ
を使って、カラー・イメージ処理のための計算中に、シ
ステムＣＰＵに課される計算の負担を軽減することがで
きる。本発明は、関連する表示ハードウェアのカラー補
間能力を利用して、カラー・イメージ処理を行なうコン
ピュータ・グラフィックス・システムの速度を高めるも
のである。
【０００８】最初に、システムＣＰＵは、所定の複数の
画素に対してカラー・イメージ処理（たとえば、光線追
跡）を行なう。この時点で、ＣＰＵは、次に、これらの
画素のそれぞれの（ｒ、ｇ、ｂ）値を、ディスプレイ・
アダプタ・ハードウェアのプロセッサに送る。これらの
カラー値のハードウェアに対する表現（すなわち、ＣＰ
Ｕとディスプレイ・アダプタの間の通信）は、「幾何図
形の描出」方法は使用しないが、グーロー・シェーディ
ングされる多角形を用いて行なわれる。これらの画素カ
ラー値を受け取ると、ディスプレイ・アダプタのプロセ
ッサは、次にカラー・イメージ処理画素で囲まれた幾何
図形に含まれるすべての画素についてカラー補間を行な
う。従って、所与のスクリーン記述のために実行する必
要のある計算の回数は、大幅に減少する。計算のこの減
少により、場面をカラー・イメージ処理できる速度が大
きく向上する。
【０００９】さらに、表示スクリーンの領域を、そこに
表示される場面記述内のオブジェクトに割り当てられる
優先順位の値に基づいて再分割する優先順位付け方式を
利用する。グラフィックス・システムのユーザは、優先
順位が最高の項目にすべての光線追跡動作が集中されて
、それらの項目が表示される速度が大幅に上がるように
、特定のオブジェクト及び領域に優先順位値を割り当て
ることができる。
【００１０】本発明のもう一つの特徴は、ディスプレイ
・アダプタ・ハードウェアを、この優先順位付け方式と
一緒に使用できるようにし、それによって、場面記述の
表示速度をさらに高めることである。
【００１１】
【実施例】通常、明暗付け計算を行なうことを望むコン
ピュータ・グラフィックスのユーザは、ＩＢＭ製の２７
８１（高性能３次元カラー・グラフィックス・プロセッ
サ）などの３次元ディスプレイ・アダプタ・ハードウェ
ア装置１６を利用することになる。３次元明暗付けハー
ドウェア内には、シェーディング動作の実行専用の部分
が含まれる。通常、このシェーディング・ハードウェア
は、上記のようなグーロー・シェーディングをサポート
する、しかし、カラー補間方法を利用する他のシェーデ
ィング・ハードウェアも、本発明の範囲内で企図されて
いる。通常の明暗付け動作中、シェーディング・ハード
ウェアは、表示されるイメージの所望の明暗付けを行な
う際にシステムＣＰＵを支援するハードウェア援助装置
として利用される。本発明は、明暗付け以外の計算中、
特に光線追跡動作などのカラー・イメージ処理中、この
ハードウェア援助能力を利用する。
【００１２】図１を参照すると、本発明を利用すること
ができるシステムのブロック図が図示されている。ＣＲ
Ｔなどの表示装置１０は、複数の画素１、２、３、４、
５、６、７、８、９、１１、１３、Ｎを有する。幾何図
形の描出を実行するために通常使用されるディスプレイ
・アダプタ１６が図示されており、シェーディング・プ
ロセッサ１２及び他の関連するすべてのハードウェア１
４を含む。このハードウェア１４には、フレーム・バッ
ファ、ウインドウ・バッファ、Ｚ−バッファなどのバッ
ファが含まれる。光線追跡計算などすべてのカラー・イ
メージ処理を実行するシステムＣＰＵ１８が設けられて
いる。システム主記憶装置２０も１図に図示されている
。本発明は、あらゆる種類のカラー・イメージの処理応
用例での使用に適しているが、光線追跡が、本明細書で
論じる主たる方法であることに留意されたい。
【００１３】通常、適用プログラム・インタフェース（
ＡＰＩ）２２は、バス２６を介して、３次元明暗付けデ
ィスプレイ・アダプタ１６に幾何図形の描出を行なうよ
う指令する。これには、シェーディングのための表面の
カラー補間に加えて、光源の配置及び効果の決定が含ま
れる。従来システムでは、幾何図形の描出中にＣＰＵ１
８によってカラー・イメージ処理が行なわれないことに
留意されたい。同様に、カラー・イメージ処理のための
計算がＣＰＵ１８によって行なわれている間に、従来技
術のシステムによって幾何図形の描出を実行することは
できない。
【００１４】光線追跡環境でカラー・イメージ処理を実
行するには、まず場面記述を主記憶装置２０に記憶する
。この場面記述は、表示される場面のテキストまたは英
数字による表示である。たとえば、場面記述は、そのカ
ラー（ｒ、ｇ、ｂ）の値及び表面のタイプに加えて、す
べてのオブジェクトの幾何的記述を含む。それに加えて
、各オブジェクトの性質、すなわちオブジェクトが透明
か、不透明か、反射するかどうかなども場面記述に含ま
れる。
【００１５】光線追跡動作を実施する際、適用業務プロ
グラムのユーザは、ＡＰＩ２２及びバス２３を介して、
システムＣＰＵ１８に表示装置１０上の各画素について
一連のベクトル（レイ）計算を実行するよう指令する。 システムＣＰＵ１８は、画素１から始め、その画素の直
前の視点から画像平面内の画素を経て、場面へと逆に光
線追跡する。たとえば、レイ１（画素１に対応する）が
、最初水平面と交差することがわかった場合、レイ１と
水平面の交点で明暗付け計算が行なわれ、ＣＰＵ１８は
画素１を、算出したシェードで着色する。この例では、
多くの浮動小数点ベクトル計算がＣＰＵ１８によって行
なわれる。さらに、画素Ｎで、対応する場面記述が鏡像
反射球面などの凸状反射オブジェクトである場合は、光
線追跡計算は、第１のレイに沿って、視点から画素Ｎを
通って反射表面との交点へと逆に追跡して、反射角を計
算して反射レイを作成し、次にそれを追跡してオブジェ
クトとの最も近い交点を見つけることを含む。これらの
反射レイを作成して、非反射オブジェクトとの交点が見
つかるまで追跡し、交点が見つかった時点で交点から光
源へのレイであるシャドウ・レイを作成する。このレイ
に沿って介在する交点、すなわち他のオブジェクトとの
交点が、見つかった場合は、第１の交点は、影の中にあ
ることがわかり、ＣＰＵ１８によって行なわれる明暗付
け計算がそれに応じて調節される。この交点での明暗付
け計算が完了すると、画素Ｎが算出したシェードで着色
される。従って、場面記述中のいくつかの反射オブジェ
クトが、ＣＰＵ１８によって行なうべき非常に時間のか
かり重荷となる多数の計算を生み出すことがわかる。場
面記述がＣＲＴ１０上で完全に表示されるまでに、何時
間も、あるいは何日もかかることも稀ではない。この時
間の経過は、コンピュータ・グラフィックス・システム
のユーザに大きな負担をもたらすことがある。たとえば
、コンピュータ・グラフィックス・アニメーション・シ
ステムのユーザは、場面記述を修正する必要があるかど
うか決定できるように、企図する場面が実際に表示され
るのを一日中待たなければならないことがある。ディス
プレイ・アダプタ１６は、前記の明暗付けハードウェア
、及びプロセッサ１２、すなわちシェーディング・ハー
ドウェア部分を表すことに留意されたい。
【００１６】光線追跡計算を完了すると、ＣＰＵ１８は
、バス２４を介してその画素の計算されたカラーを表示
装置１０に送る。この場合も、光線追跡計算中、シェー
ディング・プロセッサ１２を含めてディスプレイ・アダ
プタ１６は、遊休状態である。表示速度を増すために、
あるいはより効率的にカラー・イメージ処理を実行する
ために、本発明では、シェーディング・プロセッサ１２
を利用して、光線追跡された画素のサブセットのカラー
補間により、あるイメージの画素の一部分に着色する。
【００１７】上記の３次元明暗付けハードウェアなど多
くのディスプレイ・アダプタ１６は、表示装置１０上で
多角形を塗りつぶす（着色する）ことができる。典型的
なカラー・イメージ処理動作条件の下では、ＣＰＵ１８
は、適用業務プログラムによって指定されるように個々
の画素を分解し、次に、これらの画素を表示するために
ＣＲＴ１０に直接渡す。しかし、アダプタ１６は、シェ
ーディング・プロセッサ１２を介して、グーロー・シェ
ーディングなどの補間方法によって多角形に着色するこ
とができる。一般に、これらの多角形は、正方形、四角
形、三角形、台形など単純多角形である。従って、本発
明では、ディスプレイ・アダプタ・ハードウェア１６の
この能力を利用して、単純多角形のカラー補間を行なう
。
【００１８】具体的には、図１のコンピュータ・グラフ
ィックスのユーザは、その間でカラー補間を行なう前に
カラー・イメージ処理または光線追跡すべき画素の数（
または百分比）を決定する。たとえば、ユーザは、画素
を１つ置きに（２個のうち１個）光線追跡して、画素１
、３、５、７を順番に光線追跡計算にかけたいと思うこ
とがある。ＣＰＵ１８によるこれら４つの計算が完了す
ると、それぞれのカラー値が、バス２８を介してディス
プレイ・アダプタ６のシェーディング・プロセッサ１２
に渡される。この例では、画素１、３、５、７は、ディ
スプレイ・アダプタ１６が塗りつぶすことのできる多角
形である正方形の境界である。従って、このときＣＰＵ
１８は、画素３、５、１１、１３で囲まれる部分など場
面の描出の他の部分について自由に光線追跡を続行する
ことができる。その間に、ディスプレイ・アダプタ１６
のシェーディング・プロセッサ１２は、画素１、３、５
、７の既知の光線追跡されたカラーから画素２、４、６
、８、９のカラーを補間した。従って、本発明が、グラ
フィックス・システム内の光線追跡されたイメージが描
出される速度をいかに速くするかは明らかである。すな
わち、図１に示した画素１ないし９のうち４つの画素１
、３、５、７だけが実際に光線追跡され、５つの画素２
、３、６、８、９は、他のプロセッサによって着色され
る。ユーザは、光線追跡すべき画素の数及び形を選択で
きることに留意されたい。一方の極端では、表示装置１
０の４隅の画素が光線追跡され、スクリーンの残りの画
素はカラー補間される。他方の極端では、全画素の大部
分が、表示装置１０上の画素の列及び行に沿って光線追
跡される（図３参照）。画素を１つ置きに光線追跡する
ことにより、全画素の２５％だけが、最終的に光線追跡
操作にかけられる。上記のように、画素を１つ置きに光
線追跡すると、描出速度が大幅に増大し、解像度の低下
は非常に少なかった。解像度のこの僅かな低下は、描出
速度の増大に比べてずっと小さい。
【００１９】図２は、シェーディング・プロセッサ１２
の能力を呼び込み利用するために、本発明で必要とされ
るステップを図示するフローチャートである。
【００２０】ステップ１で、ハードウェア利用方法が、
コンピュータ・グラフィック・システムのユーザによっ
て開始される。次にユーザあるいは関連する適用業務プ
ログラムが、光線追跡すべき画素の百分比を決定する。 この百分比は、全画素のごく僅かな部分から１００％ま
での範囲に及ぶ。１００％の場合、すべてのスクリーン
（すべての画素）が光線追跡され、本発明は使用されな
い。上記のように、ほぼ２５％のとき、良い解像度及び
非常に高いイメージ処理速度をもたらすと決定された。 ステップ３で、光線追跡された画素の構成を判定し、そ
れを塗りつぶすためにディスプレイ・アダプタ１６に戻
す。すなわち、光線追跡された画素の構成が正方形、円
、長方形、台形、または他の多角形などと判定され、従
って、ディスプレイ・アダプタが、これらの多角形の構
成をもつ光線追跡された画素の間にある領域（画素）を
塗りつぶすことができるようになる。
【００２１】次にステップ４で、実際の光線追跡計算が
、コンピュータ・グラフィックス・システムのＣＰＵ１
８によって実行される。ステップ５で、これらの光線追
跡された画素のカラー値及びそれらの構成がＣＰＵ１８
からバス２８を介してディスプレイ・アダプタ１６に送
られる。やはりステップ５で、シェーディング・プロセ
ッサ１２は、これらの光線追跡された画素の間にある画
素を塗りつぶし（カラー補間し）、表示装置１０上に、
光線追跡されカラー補間された画素を塗りつぶされる多
角形として表示する。ステップ６で、（ステップ２で決
定された）光線追跡すべき百分比の画素が、実際に光線
追跡されたかどうか判定する。そうである場合は、ステ
ップ７に進み、本発明の方法は終了する。しかし、まだ
光線追跡されていない画素がある場合は、ステップ４に
戻って、追加の光線追跡を実行する。また、ステップ７
で、本発明の処理は終了するが、ＣＰＵ１８は、光線追
跡を続行し、すでにカラー補間された画素のカラー・イ
メージ処理を行なうことができることにも留意されたい
。
【００２２】図３は、表示装置１０上の画素の他の構成
を示す。丸はカラー・イメージ処理画素を表し、Ｘはカ
ラー補間された画素を表すことに留意されたい。図３の
構成を呼び込むために、ＣＰＵ１８は、表示装置１０の
第１行（行０）に沿って画素を１つ置きに、すなわち画
素０、２、４、６、８、１０、１２等のカラー・イメー
ジ処理を行なう。次に、ＣＰＵ１８は、多角形Ａ（この
場合は正方形）が、行０の画素０、２及び行２の画素０
、２で囲まれるように、行２の画素０．２を光線追跡す
る。次に、この多角形Ａがシェーディング・プロセッサ
１２に送られ、行０の画素１、行２の画素０、１、２及
び行２の画素１の値がカラー補間される。次に、この画
素ブロックがＣＲＴ１０上に表示される。
【００２３】第１の画素ブロックの表示と同時に、ＣＰ
Ｕ１８は、他の正方形Ｂを形成する行２の画素４のカラ
ー・イメージ処理を行なう。残りの３つの境界の画素は
、すでに光線追跡されているからである。次に、この第
２のブロックがシェーディング・プロセッサ１２によっ
てカラー補間され、行０の画素３、行１の画素３、４、
及び行２の画素３の値が見出される。従って、行２の画
素４など１つの追加画素を光線追跡することによって、
次に４つの画素が、どのようにカラー補間されるかがわ
かる。さらに、行２の画素のイメージ処理を行なうと、
他の４つの画素がどのようにしてカラー補間できるよう
になるかがわかる。このようにして、すなわちカラー・
イメージ処理用のハードウェア援助装置としてプロセッ
サ１２を使用して、典型的なＣＲＴ上にある数千個の画
素のカラー・イメージ処理およびカラー補間を行なって
、他の方法では表示するのに何時間もあるいは何日もか
かる複雑な場面を表示することができる。
【００２４】次に、図４、５、６を参照して本発明を説
明する。本発明で光線追跡される画素の優先順位を付け
る方法を、図４のフローチャートを参照して詳細に説明
する。
【００２５】ステップ１で、処理が開始し、ステップ２
で、ユーザは特定の場面に含まれるオブジェクトに優先
順位の値を割り当てることにより、この優先順位付け方
式を初期設定する。たとえば、図６は、スクリーン上に
表示される場面記述を表す。ただし、参照番号６０と６
２は背景のオブジェクトを表示し、参照番号６４と６６
は他のオブジェクトを表す。従って、ステップ２で、ユ
ーザはこれらのオブジェクトのそれぞれに優先順位値を
割り当てる。
【００２６】次にステップ３で、場面の優先順位を付け
られた領域を記憶することのできるバッファ、または他
の記憶装置に記憶されるリストを作成する。次にステッ
プ４で、システムは、前に作成したリストから優先順位
が最高の領域を検索して、スクリーン上に表示する。次
にステップ５で、この検索された領域を再分割する。ス
クリーン１０は、任意の数の領域に分割できるが、最初
は表示スクリーン１０全体がリストに含まれる唯一の領
域であるとしてよい。その場合、ステップ５でこの処理
の初期設定中に、表示スクリーン１０の表面全体が再分
割され、その結果、複数の再分割された領域を生じる。 この再分割は、領域を方形または三角形に二等分するこ
とにより、あるいは図６に示すように、領域を４つの同
様な領域に分割することによって行なうことができる。 ステップ６で、先に再分割した領域を光線追跡する。こ
の分割された領域の頂点だけが光線追跡にかけられる、
たとえば、正方形の頂点にある４つの画素を、ステップ
６で光線追跡する。次にステップ７で、光線追跡されて
いないすべての画素をカラー補間することにより、再分
割領域を表示する。
【００２７】ステップ８で、本発明のシステムは、先に
再分割され、光線追跡され、表示された領域に優先順位
を付ける。このステップでは、カラー補間されており、
かつ他の領域よりも高い優先順位値を割り当てられた画
素を含む領域が、より有利な状況を受け取る。すなわち
、本発明では、ステップ４を繰り返すことにより、最高
の優先順位を有する次の領域を選択する。やはりステッ
プ８で、必要ならば、優先順位を付けられた再分割領域
を、ステップ３で先に作成されたリストに追加する。 所与の領域内のすべての画素が光線追跡されている場合
、その領域をリストに加える必要はない。ステップ８は
また、最高の優先順位を与えられた領域（優先順位値が
最高の領域）が常にリストの一番上にあり、優先順位が
低いどの再分割領域よりも前に再分割されるように、優
先順位を付けられた再分割領域をソートするステップを
含む。ステップ８はまた、各再分割領域に対する優先順
位値を計算することを含む。この優先順位は、各領域に
関する既知のいくつかの事実のヒューリスティック関数
であってよい。１つの重要なファクタは寸法である。 すなわち、大きな領域ほど、光線追跡が行なわれない画
素の数が多くなり、より緊急に再分割される必要がある
ことがある。優先順位を決定するもう１つのファクタは
、ステップ６で光線追跡される画素間の色の変化である
。たとえば、ステップ６で４個の画素が光線追跡され、
そのうち２個が他の２個と色が非常に異なる場合、これ
らの画素間で大きな色の変化が起こり、オブジェクトの
縁がこの領域内にある可能性が大きいため、この領域に
優先順位の焦点を合わせる必要がある。第３のファクタ
は、ユーザが光線追跡時に出会ったオブジェクトに割り
当てた個人的優先順位である。すなわち、アニメータな
どが、１つのオブジェクトまたは図形がこの特定の記述
の中心となっている場面記述に焦点を合わせることがで
きる。従って、ユーザは、中央のオブジェクトがより速
い速度で表示されるように、場面の中央にあるオブジェ
クトに非常に高い優先順位を割り当て、周囲の領域によ
り低い優先順位を割り当てることができる。場面記述に
含まれるオブジェクトの性質も、考慮すべきファクタで
ある。たとえば、反射オブジェクトまたは多面をもつオ
ブジェクトは、このオブジェクトの複雑さ、及びそれに
含まれる縁や異なる表面の量に基づいて、より高い優先
順位を必要とすることがある。
【００２８】次にステップ９で、リストが空かどうか、
すなわちまだ光線追跡されずに残っている画素を含む領
域が残っているかどうか判定する。そうである場合、本
発明の優先順位付け方式は、ステップ１０に進んで終了
し、その結果完全に光線追跡された場面が得られる。し
かし、ステップ９でリストが空でなかった場合、すなわ
ち、光線追跡されていない画素を含む場面の領域がある
場合、処理はステップ４に戻って、リストから優先順位
が最高の領域を得る。次に、本発明の様々な実施例を図
示する図５と６を参照して、本発明の一例を説明する。 まず図６を参照すると、参照番号６０と６２ならびに６
４と６６に優先順位値（ステップ２）が割り当てられて
いる、例示的場面が示されている。この場合、参照番号
６０と６２はそれぞれ優先順位値１５と１０に対応する
ものと仮定する。一方、参照番号６４と６６はそれぞれ
優先順位値５０と２５に対応するものと仮定する。本発
明の優先順位付け方式を適用して、リストが作成済みで
あり（ステップ３）、リストには最高の優先順位がなく
（ステップ４、処理が今初期設定されているので）、か
つ領域は最初に再分割領域に分割されていた（ステップ
５、やはりこれが処理の初期設定であるので）と仮定す
る。次に、画素１００、１０２、１０４、１０６が光線
追跡されるように、再分割領域を光線追跡する。次に、
これらの画素を表示し（ステップ７）、これらの画素を
含む領域に優先順位を付け、リストに追加する（ステッ
プ８）。この場合、画素１０６は優先順位値が２５のオ
ブジェクト６６の領域に含まれ、画素１００は優先順位
値が１５の領域にあり、画素１０２は優先順位値が１０
の領域にある。従って、表示スクリーン１０の次の再分
割は、優先順位が最高の領域、すなわち画素１０６を含
む領域で行なわれる。この時点で、リストが空かどうか
判定し（この場合は空でない）、次にステップ４に戻っ
て、リストから優先順位が最高の再分割領域（この場合
は画素１０６を含む領域）を検索する。次にステップ５
で、領域を四分円に再分割し、この再分割された領域（
この場合は画素１０８、１１０、１１２）を光線追跡す
る。次にステップ７で、これらの画素を表示し（光線追
跡されていない画素もカラー補間によって表示される）
、ステップ８で、再度この領域の優先順位付けを行なう
。この例のこの時点で、画素１０６は、オブジェクト６
６に含まれ、優先順位値２５を有し、画素１０８は、画
素１１２と同じで優先順位値１５を有する。しかし、画
素１１０は、オブジェクト６４の領域に含まれ、従って
、優先順位値５０を有する。画素１１０を含むこの領域
を、次に、最高の優先順位を与え、画素１０８、１０６
、１１２を含む他の領域と共にリストに加える。 再び、領域を再分割し、頂点を光線追跡する。この例で
は、画素１２４、１２２、１２０が光線追跡し、各画素
は、画素１１０を含むオブジェクト６４の優先順位値よ
り大きくない１５の優先順位値を有する。従って、ステ
ップ８で、これらの領域をリストに追加し、ソートした
後、再分割領域を再び再分割し、画素１３８、１３４、
１３６で光線追跡する。この領域はさらに再分割されて
いるので、画素１４０、１４２、１４４はすべて、優先
順位値が５０のオブジェクト６４に含まれることがわか
る。従って、この領域は、ステップ８でリストに追加さ
れる最高の優先順位になり、（ステップ４で優先順位値
のソートが行なわれるため）オブジェクト６４に含まれ
る画素の光線追跡に関して、引き続き最高の優先順位を
受け取る。画素１１０、１１２、１０６、１０８が最初
に光線追跡された後、処理は先に進んで、オブジェクト
６６の優先順位値がオブジェクト６４の優先順位値より
高かったならば、オブジェクト６６に光線追跡を集中す
ることに留意されたい。これらの状況の下でも前記と同
じ説明が適用される。その場合、オブジェクト６６が、
オブジェクト６４より重要であるとユーザは判定するは
ずである。オブジェクト６４に対する光線追跡が完了す
ると、次に高い優先順位レベルを探し、その領域に光線
追跡を集中することになる。前の例を続けると、オブジ
ェクト６４が光線追跡されると、その優先領域は、もは
やステップ８でリストに追加されない。従って、オブジ
ェクト６６の優先順位領域（優先順位値２５）に対応す
る再分割領域が、リストに含まれる優先順位が最高の領
域になり、そこに含まれる画素に、光線追跡がより集中
される。
【００２９】図５を参照して本発明の別の例を説明する
。重なり合うウインドウ５０と５２を含む表示装置１０
が図示されている。この場合、ウインドウ５２は、ウイ
ンドウ５０に重なって、ウインドウ５０の隅５６を覆い
隠している。この隅５６は、隠れて見えないので、それ
に非常に低い優先順位値を割り当てて、本発明のシステ
ム及び方法を、ウインドウ５２によって覆い隠されない
ウインドウの場面記述に集中させることができる。この
場合、オブジェクト５８及び背景５４は、隅５６より高
い優先順位値を割り当てられ、従ってずっと速い速度で
表示される。
【００３０】前の例は、表示装置１０に含まれる各画素
が、光線追跡されるまで表示されない場合の例である。 場面記述を表示できる速度をさらに増すために、図４の
優先順位付け方法を、図２のカラー補間方法と組み合わ
せて、性能を大幅に高めることができる。図６に関して
前に論じた例では、画素１００、１０２、１０４、１０
６を、図４の処理を適用して光線追跡し、次に、図４の
ステップ７で、その間にある画素（表示スクリーンの残
り）を図２の処理によってカラー補間することができる
。さらに、画素１１２、１０６、１０８を次に光線追跡
し、その間にある残りの画素（すなわち、右上の四分円
）をカラー補間することができる。従って、光線追跡画
素に対する優先順位付け方式を、以前は遊休状態であっ
たディスプレイ・アダプタ・ハードウェアを利用して表
示装置１０上の画素に着色するカラー補間処理と組み合
せることにより、場面記述全体が、どのようにしてずっ
と速い速度で表示できるかがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
【効果】本発明によれば、より高い優先順位値を有する
領域に光線追跡動作が集中され、それによって、これら
のオブジェクトがずっと速い速度で表示できる。カラー
補間を達成するためのディスプレイ・アダプタ・ハード
ウェアの呼び込みを、この優先順位付け方式と組み合わ
せることにより、これらの優先順位領域のさらに速い表
示が実現できる。
【選択図】図１
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明で利用される要素を示すブロッ
ク図である。
【図２】図２は、ディスプレイ・アダプタ・ハードウェ
アの能力を実施するために、本発明で必要とされるステ
ップを図示するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明を利用するシステムによってカ
ラー補間される速度、およびカラー・イメージ処理され
る画素を示す表示装置の部分図である。
【図４】図４は、本発明の優先順位付け方式で必要とさ
れるステップを示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の１実施例の優先順位付けされ
た場面記述を示す図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例を示す図である。

Claims (24)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】特定の画素に対応する場面の特定の領域が
    表示スクリーンに含まれる、コンピュータ表示スクリー
    ンに場面を表示する方法であって、 （ａ）表示される前記場面の特定の領域に優先順位値を
    割り当てるステップと、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定するステ
    ップと、 （ｃ）前記の決定された数の画素についてカラー・イメ
    ージ処理のための計算を実行するステップと、（ｄ）表
    示スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割するステ
    ップと、 （ｅ）割り当てられた優先順位値が最高の前記カラー・
    イメージ処理画素の前記場面領域内での発生に基づいて
    、前記の再分割領域に優先順位を付けるステップとを含
    むカラー・イメージ処理方法。
  2. 【請求項２】 （ａ）カラー・イメージ処理のための計算を実行する前
    記ステップの後、前記のカラー・イメージ処理画素を前
    記表示スクリーンに表示するステップと、（ｂ）カラー
    補間によって、前記のカラー・イメージ処理画素の間に
    ある残りすべての画素を表示するステップと をさらに含む、請求項１に記載のカラー・イメージ処理
    方法。
  3. 【請求項３】 （ａ）前記の優先順位付けされた再分割領域を記憶する
    ステップと、 （ｂ）前記画素のすべてが表示されるまで、前記のカラ
    ー・イメージ処理を続けるステップと をさらに含む、請求項２に記載のカラー・イメージ処理
    方法。
  4. 【請求項４】前記記憶ステップが、複数の前記の優先順
    位付けされた再分割領域を維持することのできる配列可
    能なリストを設けることを含むことを特徴とする、請求
    項３に記載のカラー・イメージ処理方法。
  5. 【請求項５】 （ａ）その中に含まれる画素が表示された後、前記の優
    先順位付けされた再分割領域を前記リストに追加するス
    テップと、 （ｂ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートするステップと、（ｃ）前
    記リストから、関連する割り当てられた優先順位値が最
    高の再分割された領域を検索するステップと、（ｄ）前
    記の優先順位が最高の再分割領域を、さらに再分割され
    た領域に分割するステップと、（ｅ）前記の優先順位が
    最高の再分割領域に含まれる所定数の画素について、カ
    ラー・イメージ処理のための計算を実行するステップと をさらに含む、請求項４に記載のカラー・イメージ処理
    方法。
  6. 【請求項６】前記表示スクリーンが、複数のオーバラッ
    プするウインドウを含み、前記割当てステップが、前記
    のオーバラップするウインドウによって覆い隠された前
    記場面の特定の領域に低い優先順位値を割り当てるステ
    ップを含むことを特徴とする、請求項１に記載のカラー
    ・イメージ処理方法。
  7. 【請求項７】 （ａ）カラー補間を行なうことのできる表示ハードウェ
    アを設けるステップと、 （ｂ）前記の残りの画素のカラー補間を実行するために
    、前記表示ハードウェアを呼び込むステップとをさらに
    含む、請求項１に記載のカラー・イメージ処理方法。
  8. 【請求項８】特定の画素に対応する場面の特定の領域が
    表示スクリーンに含まれる、スクリーンとカラー補間を
    行なうことのできるアダプタ・ハードウェアとを含む、
    コンピュータ表示装置に場面を表示する方法であって、
    （ａ）表示される前記場面の特定領域に優先順位値を割
    り当てるステップと、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定するステ
    ップと、 （ｃ）前記の決定された数の画素について、カラー・イ
    メージ処理のための計算を実行するステップと、（ｄ）
    前記領域に含まれる残りの画素のカラー補間を実行する
    ために、前記ディスプレイ・アダプタ・ハードウェアを
    呼び込むステップと、 （ｅ）表示スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割
    するステップと、 （ｆ）割り当てられた優先順位値が最高の前記のカラー
    ・イメージ処理画素の前記場面領域内での発生に基づい
    て、前記の再分割領域を優先順位付けするステップと、
    （ｇ）その中に含まれる画素がカラー・イメージ処理さ
    れた後、前記の優先順位付けされた再分割領域を配列可
    能なリストに追加するステップと、 （ｈ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートするステップと、（ｉ）前
    記リストから、関連する割り当てられた優先順位値が最
    高の優先順位付けされた再分割領域を検索するステップ
    と、 （ｊ）優先順位が最高の再分割領域に含まれる画素に、
    前記カラー・イメージ処理を集中するステップとを含む
    カラー・イメージ処理方法。
  9. 【請求項９】特定の画素に対応する場面の特定の領域が
    表示スクリーンに含まれる、コンピュータ表示スクリー
    ンに場面を表示するためのコンピュータ・プログラムで
    あって、 （ａ）表示される前記場面の特定の領域に優先順位値を
    割り当てる手段と、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定する手段
    と、 （ｃ）前記の決定された数の画素について、カラー・イ
    メージ処理のための計算を実行する手段と、（ｄ）表示
    スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割する手段と
    、 （ｅ）割り当てられた優先順位値が最高の前記カラー・
    イメージ処理画素の前記場面領域発生に基づいて、前記
    の再分割領域に優先順位付けする手段とを含むコンピュ
    ータ・プログラム。
  10. 【請求項１０】 （ａ）前記のカラー・イメージ処理画素を前記表示スク
    リーンに表示する手段と、 （ｂ）カラー補間を行ない、カラー・イメージ処理され
    ていない残りすべての画素を表示する手段とをさらに含
    む、請求項９に記載のコンピュータ・プログラム。
  11. 【請求項１１】 （ａ）前記の優先順位付けされた再分割領域を記憶する
    手段と、 （ｂ）前記画素のすべてが表示されるまで、前記のカラ
    ー・イメージ処理を続ける手段と をさらに含む、請求項１０に記載のコンピュータ・プロ
    グラム。
  12. 【請求項１２】前記記憶手段が、複数の前記の優先順位
    付けされた再分割領域を維持することのできる配列可能
    なリストを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の
    コンピュータ・プログラム。
  13. 【請求項１３】 （ａ）その中に含まれる画素が表示された後、前記の優
    先順位付けされた再分割領域を前記リストに追加する手
    段と、 （ｂ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートする手段と、（ｃ）前記リ
    ストから、関連する割り当てられた優先順位値が最高の
    再分割された領域を検索する手段と、（ｄ）前記の優先
    順位が最高の再分割領域を、さらに再分割された領域に
    分割する手段と、 （ｅ）前記の優先順位が最高の再分割領域に含まれる所
    定数の画素について、カラー・イメージ処理のための計
    算を実行する手段と をさらに含む、請求項１２に記載のコンピュータ・プロ
    グラム。
  14. 【請求項１４】前記表示スクリーンが複数のオーバラッ
    プするウインドウを含み、前記割当て手段が、前記のオ
    ーバラップするウインドウによって覆い隠された前記場
    面の特定の領域に低い優先順位値を割り当てることを特
    徴とする、請求項９に記載のコンピュータ・プログラム
    を備えたカラー・イメージ処理方法。
  15. 【請求項１５】特定の画素に対応する場面の特定の領域
    が表示スクリーンに含まれる、スクリーンとカラー補間
    を行なうことのできるアダプタ・ハードウェアとを含む
    、コンピュータ表示装置に場面を表示するものであって
    、 （ａ）カラー補間を行なうことのできる表示ハードウェ
    アと、 （ｂ）前記の残りの画素のカラー補間を実行するために
    、前記表示ハードウェアを呼び込む手段とをさらに含む
    、請求項９に記載のコンピュータ・プログラムを備えた
    カラー・イメージ処理装置。
  16. 【請求項１６】 （ａ）表示される前記場面の特定の領域に優先順位値を
    割り当てる手段と、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定する手段
    と、 （ｃ）前記の決定された数の画素について、カラー・イ
    メージ処理のための計算を実行する手段と、（ｄ）前記
    領域に含まれる残りの画素のカラー補間を実行するため
    に、前記表示装置アダプタ・ハードウェアを呼び込む手
    段と、 （ｅ）表示スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割
    する手段と、 （ｆ）割り当てられた優先順位値が最高の前記のカラー
    ・イメージ処理画素の前記場面領域内での発生に基づい
    て、前記の再分割領域を優先順位付けする手段と、（ｇ
    ）その中に含まれる画素がカラー・イメージ処理された
    後、前記の優先順位付けされた再分割領域を配列可能な
    リストに追加する手段と、 （ｈ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートする手段と、（ｉ）前記リ
    ストから、関連する割り当てられた優先順位値が最高の
    優先順位付けされた再分割領域を検索する手段と、 （ｊ）優先順位が最高の再分割領域に含まれる画素に、
    前記カラー・イメージ処理を集中する手段とを含む、コ
    ンピュータ・プログラム。
  17. 【請求項１７】特定の画素に対応する場面の特定の領域
    が表示スクリーンに含まれるという、コンピュータ表示
    スクリーンに場面を表示するためのシステムであって、
    （ａ）表示される前記場面の特定の領域に優先順位値を
    割り当てる手段と、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定する手段
    と、 （ｃ）前記の決定された数の画素について、カラー・イ
    メージ処理のための計算を実行する手段と、（ｄ）表示
    スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割する手段と
    、（ｅ）割り当てられた優先順位値が最高の前記カラー
    ・イメージ処理画素の前記スクリーン領域内での発生に
    基づいて、前記の再分割領域に優先順位付けする手段と を含む、カラー・イメージ処理システム。
  18. 【請求項１８】 （ａ）前記のカラー・イメージ処理画素を前記表示スク
    リーンに表示する手段と、 （ｂ）カラー補間を行ない、カラー・イメージ処理され
    ていない残りすべての画素を表示する手段とをさらに含
    む、請求項１７に記載のカラー・イメージ処理システム
    。
  19. 【請求項１９】 （ａ）前記の優先順位付けされた再分割領域を記憶する
    手段と、 （ｂ）前記画素のすべてが表示されるまで、前記のカラ
    ー・イメージ処理を続ける手段と をさらに含む、請求項１８に記載のカラー・イメージ処
    理システム。
  20. 【請求項２０】前記記憶手段が、前記の複数の優先順位
    付けされた再分割領域を維持することのできる配列可能
    なリストを含むことを特徴とする、請求項１９に記載の
    カラー・イメージ処理システム。
  21. 【請求項２１】 （ａ）その中に含まれる画素が表示された後、前記の優
    先順位付けされた再分割領域を前記リストに追加する手
    段と、 （ｂ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートする手段と、（ｃ）前記リ
    ストから、関連する割り当てられた優先順位値が最高の
    再分割された領域を検索する手段と、（ｄ）前記の優先
    順位が最高の再分割領域を、さらに再分割領域に分割す
    るための手段と、 （ｅ）前記の優先順位が最高の再分割領域に含まれる所
    定数の画素について、カラー・イメージ処理のための計
    算を実行する手段と をさらに含む、請求項２０に記載のカラー・イメージ処
    理システム。
  22. 【請求項２２】前記表示スクリーンが複数のオーバラッ
    プするウインドウを含み、前記割当て手段が、前記のオ
    ーバラップするウインドウによって覆い隠された前記場
    面の特定の領域に低い優先順位値を割り当てることを特
    徴とする、請求項１７に記載のカラー・イメージ処理シ
    ステム。
  23. 【請求項２３】 （ａ）カラー補間を行なうことのできる表示ハードウェ
    アと、 （ｂ）前記の残りの画素のカラー補間を実行するために
    、前記表示ハードウェアを呼び込む手段とをさらに含む
    、請求項１７に記載のカラー・イメージ処理システム。
  24. 【請求項２４】特定の画素に対応する場面の特定の領域
    が表示スクリーン上に含まれる、スクリーンとカラー補
    間を行なうことのできるアダプタ・ハードウェアとを含
    む、コンピュータ表示装置に場面を表示するためのカラ
    ー・イメージ処理システムであって、 （ａ）表示される前記場面の特定の領域に優先順位値を
    割り当てる手段と、 （ｂ）前記表示スクリーンのある領域を取り囲む、カラ
    ー・イメージ処理すべき画素の数と位置を決定する手段
    と、 （ｃ）前記の決定された数の画素について、カラー・イ
    メージ処理のための計算を実行する手段と、（ｄ）前記
    領域に含まれる残りの画素のカラー補間を実行するため
    に、前記表示装置アダプタ・ハードウェアを呼び込む手
    段と、 （ｅ）表示スクリーンの前記領域を、再分割領域に分割
    する手段と、 （ｆ）割り当てられた優先順位値が最高の前記のカラー
    ・イメージ処理画素の前記場面領域内での発生に基づい
    て、前記の再分割領域を優先順位付けするための手段と
    、 （ｇ）その中に含まれる画素がカラー・イメージ処理さ
    れた後、前記の優先順位付けされた再分割領域を配列可
    能なリストに追加する手段と、 （ｈ）対応する場面に関連する割り当てられた優先順位
    値に基づいて、前記リストに含まれる前記の優先順位付
    けされた再分割領域をソートする手段と、（ｉ）前記リ
    ストから、関連する割り当てられた優先順位値が最高の
    優先順位付けされた再分割領域を検索する手段と、 （ｊ）優先順位が最高の再分割領域に含まれる画素に、
    前記カラー・イメージ処理を集中する手段とを含む、前
    記のカラー・イメージ処理システム。
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