JPH04501029A - 計算機図形処理表示装置制御システムのためのテクスチャマッピング技法 - Google Patents

Abstract

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Description

【発明の詳細な説明】 計算機図形処理表示装置制御システムのためのテクスチャマツピング技法 ｌ畦立１１ 本発明は、一般には、ディジタル計算機の分野に関し、詳しくは、計算機図形処 理表示装置を制御する装置に関する。

計算機図形処理での重要な応用には、３次元対象物の現実味のある画像を創造す ることが含まれる。自動車、飛行機、そしてその他の構造物のような３次元対象 物の設計者は、試作品に先立って、設計変更を対話的に実施することを容易にす るための、準備段階の設計を視覚的に表現することを望むであろう。現実味のあ る計算機生成画像を創造することは、模型と試作品を造るよりも、より早（、よ り安価に、そしてより効果的に、準備段階の設計を評価する方法である。特に、 計算機生成画像は、より短い時間でのより多くの設計変更を評価することを可能 とする。しばしば、設計作業自身が、計算機援用設計（ＣＡＤ）あるいはその他 のエンジニアリングワークステーションを用いた計算機システムで実施される。

そのような場合には、３次元対象物のディジタル化された描写はすでに、計算機 生成画像のための基礎として使用できるものである。

シミニレ−ジョンシステムは、計算機生成３次元画像のもう１つの応用である。

そのようなシステムでは、現実味を持って表示されなければならないだけでなく 動的にも変化しなければならない画像が利用される。

計算機生成画像において視覚的な現実味を造り出すことを支援する１つの手法は 、表面濃淡付け（ｓｕｒｆａｃｅ　ｓｈａｄｉｎｇ　）を行う手法である。表面 濃淡付けにおける変化は、視覚的環境において普通に見い出される形態の視覚的 情報を賦与し、それによって、観察者の奥行き認識機構（ｄｅｐｔｈ　ｐｅｒｃ ｅｐｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍｓ　）は、３次元対象物が２次元で投影され たときに起こるどんな曖昧性をも適切に解消する。それゆえに、濃淡付けされた 画像の生成は、最近のグラフィックワークステーションの重要な能力の１つであ る。さらに、そのようなワークステーションを利用している技術者および設計者 は、さらなる形状情報の表示のために、ソリッドルッキングモデル（”ｓｏｌｉ ｄ−１ｏｏｋｉｎｇ″ｍｏｄｅｌｓ）を探究している。濃淡付けされた画像の生 成は現実味のあるソリッドルッキングモデルを造り出すことを支援する。

、計算機生成画像における現実味はまた、「テクスチャ（ｔｅｘｔｕｒｅ　）　 Ｊとして呼称される表面の緻密さによって向上せしめられる。コンピュータグラ フィックにおいては、「テクスチャ」は、一般に２つの側面を包含すると考えら れている。テクスチャの第１の側面は、滑らかな表面に凸凹性外観を賦与するこ とである。表面に凸凹性外観な表現を組み入れることは主に通常の数学的ベクト ル摂動演算を行うことである。第２の側面は、滑らかな表面に特定のパターンを 分離して賦与することである。

そのパターンが賦与された後、その表面は依然として滑らかに見える。この方法 での、清らがな表面へパターンを賦与することは、大部分が、「テクスチャマツ ピング（ｔｅｘｔｕｒｅ　ｍａｐｐｉｎｇ）　Ｊとして呼称される写像化（ｍａ ｐｐｉｎｇ）の操作である。

テクスチャマツピングは、コンピュータグラフィックにおいて重要な技法であり 、テクスチャマツピングを実施するためのいくつかの方法が開発されてきた。そ のような方法の１つが、「コンピュータグラフィック」第２１巻、４号、頁１８ １〜１８８．１９８７年の、岡、その他による、”テクスチャマツピングされた 表面のリアルタイム編集”に記載されている。テクスチャマツピングはまた、Ｄ ａｖｉｄ　Ｆ、による、ｒ　Ｐｒｏｃｅｄｕｒａｌ　Ｅｌｅ！ＩＩｅｎｔｓ　Ｆ 。

ｒ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｊ　、　ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ、 　１９８５年、頁３５４〜３６３にも一般的に論じられている。

テクスチャパターンを３次元表面に賦与することの根ングはある座標系から他の 座標系への変換を包含するものである。詳しくは、これらの座標系は、テクスチ ャ空間、対象物空間（ｏｂｊｅｃｔ　５ｐａｃｅ）　、そして画像空間（ｉｍａ ｇｅ　５ｐａｃｅ　）として言及され得る。テクスチャパターンは、テクスチャ 空間において２次元座標系（Ｕ、Ｖ）で定義され、３次元の表面は対象物空間に おいて３次元座標系（ｘ’　、’　、ｚ“）で定義され、そして、出力表示画面 は画像空間において２次元座標系（ｘ、ｙ）で定義される。したがって、概念的 に、テクスチャマツピングは、テクスチャ平面（ｕ、ｖ）を３次元表面（Ｘｏ。

ｙ’　、ｚ’　）に変換し、それから、変換されたテクスチャ平面を出力表示画 面座標系（ｘ、ｙ）に投影する。

従来のテクスチャマツピングの例として、清涼飲料水の缶にラベルを３次元的に 描いたコンピュータグラフィックくをあげることができる。「巻かれていないＪ ラベルの画像がまず最初に生成されなければならない。「巻かれていない」ラベ ルはテクスチャ空間で定義される。

次に、缶の形状が対象物空間において３次元的に描写される。従来技術では、缶 の円筒形の形状は、多角形の組み合わせで描写される。したがって、缶の幾何学 的形状は対象物空間において定義される。テクスチャ（巻かれていないラベル） は、対象物空間において３次元的な表面描写（円筒形の形状）に変換され、そし て、それは画像空間（出力表示画面）に投影される。したがって、表示装置にお ける各画素（ｐｉｘｅｌ）の色と輝度（ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）は、テクスチャの 対象物空間への変換と対象物空間の画像空間へのマツピングとに依存して変わる 。

従来技術のテクスチャマツピング技法は、多くの数値のグループの計算を必要と し、演算的に過負荷的なものであった。さらには、はとんどの従来技術でのテク スチャマツピング技法は、複数サイクルのプログラムステップの実行を必要とし 、排他的にソフトウェアで実行するものであった。したがって、従来技術のテク スチャマツピングシステムは、処理が遅く、また、相当量のプロセッサとメモリ 資源を必要とするものである。

したがって、最低限の価格および複雑性と、プロセッサとメモリの最小限のオー バヘッドとを備えた、高速でテクスチャマツピングを実行することができる、計 算機図形表示制御システムのための、テクスチャマツピング技法と装置が要望さ れている。

ゆえに、本発明の目的は、改善されたテクスチャマツピング装置を提供すること である。

本発明のさらなる目的は、リアルタイムでテクスチャマツピングを実行すること ができるテクスチャマツピング装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、補間技法を利用したテクスチャマツピングのための 効率的かつ低価格のシステムを提供することである。

本発明の一般的かつ特殊な他の目的は、以下で明確にさ、れるであろう。

１旦」匹良造 上述の目的は本発明によって達成される。その本発明の１つの側面は、コンピュ ータグラフィック表示制御システムにおいて使用される対象物の画像を表示する 画素値を処理するためのテクスチャマツピング装置を提供することである。テク スチャマツピング装置は、選択されたテクスチャパターンを表す入力テクスチャ 値の索引付けされた集合を格納するテクスチャ記憶機能部を含む。

テクスチャ値の索引付けされた集合における各テクスチャ値は関連する表示画素 アドレスに対応する。

本発明はまた、「輝度値（ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅｓ）　Ｊを生 成する「輝度値」補間機能部を含み、各「輝度値」は関連する表示画素に対応す る。ここで使用される「輝度値」という用語は、この分野に精通した者にはよく 知られた、α、Ｒ，Ｇ、そしてＢの値を含むものであるが、ただし、それだけに 限定されるものではない。本発明はさらに、選択された表示画素に対応する出力 テクスチャ値を生成するテクスチャ記憶機能部のアドレス指定を行うためのテク スチャ記憶アドレス指定機能部をも含む。

本発明は、選択された表示画素に対応する出力テクスチャ値と出力輝度値を数学 的に結合して選択された表示画素に対する表示色の値を生成するために、出力テ クスチャ値と出力輝度値に応答する結合機能部を提供する。

、本発明のもう１つの側面によるテクスチャマツピング装置は、表示画素アドレ スのそれぞれに対応する輝度値を生成するため、選択された表示画素に対応する 選択されたアドレスに応答する輝度値機能部を含むものである。本発明のこの側 面はまた、各選択された画素アドレスに対する多項式テクスチャ索引値を計算す るために、選択された画素アドレスに応答する多項式論理機能部を含む。ここで 、各テクスチャ索引値は、各選択された画素アドレスに対するそれぞれのテクス チャ値に関連する。本発明はまた、それぞれの輝度値およびテクスチャ値を数学 的に結合して選択された画素に対する表示色の値を生成するために、輝度値とテ クスチャ索引値に応答する結合機能部を含む。

本発明のさらなる側面によると、輝度値機能部は、初期輝度値を補間して他の輝 度値を生成するための輝度補間機能部を含む。

本発明のもう１つの側面において、多項式論理機能部は、２次かあるいはそれ以 下の多項式を計算するための機能部と、多項式の増分的な評価を実行する増分的 評価機能部とを含む。

本発明のさらなる側面において、ビットマツプデータ補間機能部は、テクスチャ 索引値を生成するテクスチャ索引補間機能部を含む。加えて、増分的評価機能部 は、選択された多項式を評価する前進差分機能部を含む。

本発明のもう１つの側面は、表示画素アドレスのそれぞれに対応する輝度値を生 成するために、選択された表示画素に対応する選択されたアドレスに応答する、 ビットマツプデータ値機能部を含むテクスチャマツピング装置を提供する。本発 明のこの側面はまた、選択された画素アドレスの多項式関数によって索引付けさ れたテクスチャ値を記憶するテクスチャテーブル機能部をも提供する。テクスチ ャテーブル機能部は、索引付けされ異なってスケーリングされるテクスチャ値の マツピングを記憶するミップマップ（ｍｉｐ−ｍａｐ）機能部を含む。異なって スケーリングされたマツピングは、少なくとも１つのテクスチャテーブルパラメ ータによって選択される。本発明のこの側面はさらに、輝度値機能部とテクスチ ャテーブル機能部を備える電気的回路において、異なってスケーリングされたマ ツピングの選択された１つに関連する輝度値とテクスチャ値のそれぞれを数学的 に結合して１選択された画素に対する表示色の値を生成するために、結合機能部 を提供する。

本発明はまた、テクスチャテーブル機能部を備えた電気的回路において、選択さ れた画素アドレスに関して少なくとも１つのテクスチャテーブルパラメータの側 溝関数を計算するため、側溝関数機能部を含む。本発明は、側溝関数機能部に関 連して、側溝関数機能部とテクスチャテーブル機能部とを備えた電気的回路にお いて、計算された側溝関数に応答して、結合機能部にテクスチャ値を転送するた めテクスチャ値の１つのマツピングを選択するために、スケーリング機能部を提 供する。

本発明の１つの側面において、テクスチャテーブル機能部は、前記の少な（とも １つのテクスチャテーブルパラメータによって選択可能なマツピングの範囲を選 択的に制限する制限機能部を含む。

本発明のもう１つの側面において、多項式論理機能部は、選択された多項式の非 増分的評価を実行する非増加的評価機能部を含む。

本発明のさらなる側面において、非増分的評価機能部は、選択された多項式の直 接的評価を実行する機能部を含む。本発明のこの側面は、選択された制御点の値 を利用してスプライン関数を実行する機能部を提供する。

図面の簡単な説明 本発明の本質と目的をより明確に理解するために、実施例において図面が参照さ れるであろう。ここで、第１図は、本発明によるテクスチャマツピング装置が組 み入れられた表示制御装置システムの概略ブロック図である。

第２図は、テクスチャ空間から、対象物空間、そして画像空間への情報のマツピ ングの基本概念を図示している。

第３図は、第１図のシステムによって生成されるテクスチャなしで表面を表現し たコンピュータグラフィックを図示したものである。

第４図は、第１図のシステムによって生成されるテクスチャ情報を付与した表面 を図示したものである。

第５図は、本発明によるテクスチャマツピング装置の詳細なブロック図である。

第６図は、第５図のテクスチャテーブルマツプの情報記憶階層を図示したもので ある。

叉」［例 第１図は、本発明によるテクスチャマツピング処理装置４を組み入れた表示制御 装置システムｌの概略ブロック図である。テクスチャ処理装置４は、「輝度値（ ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ　ｖａｌｕｅｓ）　Ｊを表す選択された係数を生成す る補間モジュール２を含む。ここで使用される［輝度値Ｊという用語は、この分 野に精通した者にはよく知られた、アルファ、赤、緑、そして青の値を含むもの であるが、ただし、それだけに限定されるものではない。これらの輝度値は、ビ ットマツプ（ｂｉｔｍａｐ：ビット写像）６に写像（ｍａｐｐｅｄ）され、モニ タ１６上に表示可能な表示画素に対するアドレス値（Ｘ、Ｙ）であるＸとＹの関 数である。したがって、補間モジュール２によって生成される輝度値は、ビット マツプ６に写像され、モニタ１６上に表示可能な画素に対して、アルファ、赤、 緑、そして青（α、Ｒ，Ｇ、Ｂ）の値を含む。

テクスチャ処理装置４はまた、第５図に関連して以下で詳細に論じられる方法に よって、テクスチャテーブルパラメータ（Ｕ、Ｖ）と導関数の信号ｄＵ／ｄＸ、 ｄＵ／ｄＹ、ｄＶ／ｄＸ、そしてｄＶ／ｄＹを生成するテクスチャパラメータ補 間処理部３を含む。導関数信号とパラメータＵおよび■は、画素アドレス（ｘ、 ｙ）の関数である。

テクスチャパラメータ補間モジュール３によって生成されるＵおよび■の信号は 、テクスチャルックアップテーブル（テクスチャ参照表）モジュール３０で（Ｕ 、　Ｖ）アドレスとして確認される。テクスチャルックアップテーブルモジュー ル３０は、好ましくは、以下で詳しく説明するように、複数のテクスチャルック アップテーブルを記憶する。同時に、テクスチャパラメータ補間処理部３によっ て生成される導関数信号は、マツプ選択モジュール２８に転送され、マツプ選択 モジュール２８は、導関数信号を読み込み、テクスチャルックアップテーブルモ ジュール３００Å力として確認される「マツプ選択信号」を生成する。

テクスチャルックアップテーブルモジュール３０は、（Ｕ、Ｖ）と「マツプ選択 信号」を利用して、第５図に関連して以下で詳細に論じられる方法によって、結 合機能部３４の１つの入力にて確認されるテクスチャ値を生成する。輝度補間モ ジュール２によって生成される輝度値は、結合機能部３４のもう１つの入力端子 に転送される。

第５図に関連して以下で詳細に記述される結合機能部３４は、テクスチャルック アップテーブルモジュール３０かものテクスチャ値と、輝度補間モジュール２か らの輝度値とを数学的に結合し、ビットマツプ６における対応する（ｘ、ｙ）ア ドレスに書き込まれる、あるいは、写像される（　ｍａｐｐｅｄ）最終的なビッ ト写像値（ｂｉｔｍａｐ　ｖａｌｕｅｓ　）を生成する。加えて、第５図に関連 して以下で詳細に記述されるように、ビットマツプ６における（Ｘ、Ｙ）位置で のビット写像値は、選択された処理を実行するために、結合機能部３４にフィー ドバックされる。

本発明の一実施例において、ビットマツプモジュール６は従来技術でのビデオラ ンダムアクセスメモリ装置（ＶＲＡＭ）を含む。

α、Ｒ，Ｇ、そしてＢの値を含んでいる、ビットマツプ６に記憶されたビット写 像値は、例えば、ＶＲＡＭが利用されている場合のシフトリード処理（ｓｈｉｆ ｔ−ｒｅａｄ　ｐｒｏｃｅｓｓ）のような従来技術の方法でビットマツプ６から 読み出しが可能であり、Ｄ／Ａ変換器（ＤＡＣ）１０．１２、そして１４のそれ ぞれに転送される。ＤＡＣ１０，１２、そして１４からの出力アナログ信号は、 従来技術でのモニタ１６に転送され、実体的な形態に変換される。この分野に精 通した者は、本発明が、種々の多重化と色参照テーブル（１ｏｏｋｕｐ　ｔａｂ ｌｅ　）構成あるいはデータ経路に関連して、有利に実施されることができるこ とを、そして、上述した構成が本発明の好ましい実施例の１つに過ぎないことを 、正しく評価するであろう。

本発明のさらに好ましい実施例では、補間モジュール２は、少数の選択された初 期値あるいは設定値から輝度値を生成する。輝度補間モジュール２は、これらの 値を利用して、他の表示画素に対応するさらなる輝度値を生成する。さらに詳し くは、テクスチャパラメータ補間モジュール３も、輝度補間モジュール２も、国 際公開番号第ＷＯ３９１０１２０６号に詳細に記述された補間技法を利用してい る。

テクスチャ処理装置４の動作の基本概念が第２図に図示されており、それは、テ クスチャ空間から対象物空間へのテクスチャ情報の変換を示しており、また、対 象物空間から画像空間へのマツピングを示している。第２図（ａ）に示されるテ クスチャパターンは、２次元座標系（ｕ、ｖ）によって定義されるテクスチャ空 間での格子パターンの単純な数学的定義である。第２図（ｂ）は、第２図（ａ） のテクスチャパターンが写像される（　ｍａｐｐｅｄ）べき３次元の見本表面を 描写している。第２図（ｂ）の表面は、３次元座標系（ｘ’　ｒ　’　ｒ　ｚ’ 　）を有する対象物空間において定義される。テクスチャマツピング処理は、第 ２図（ａ）に描写されたテクスチャパターンを第２図（ｂ）に描写された表面上 に座標変換し、変換されたテクスチャ情報を、第２図（Ｃ）に描写される表示空 間に写像（ｍａｐ　）する。図示された表示空間は、第１図のモニタ１６のよう なモニタによって表示される画像に対応し、２次元座標系（ｘ、ｙ）によって定 義される。

したがって、第２図（ａ）は、１つの可能なテクスチャパターンを図示する。他 のテクスチャパターンが、ディジタル化された写真あるいは他の入カバターンか ら得られるであろう。

さらに複雑な表面とテクスチャパターンが第３図と第４図に描写されている。第 ３図は、テクスチャのない計算機描画表面を図示している。この形態の画像は、 １９８９年２月９日に国際公開されたＷＯ３９１０１２０６で記述された装置に よって生成することができる。第４図は、第３図の表面にテクスチャマツピング を行った国旗パターンを描写する。国旗パターンがテクスチャであり、それは、 テクスチャ処理装置４によって第３図に示される表面に写像せしめられる。

しかしながら、本発明によると、テクスチャ処理装置４は、第５図に関連して以 下で詳細に論じられる方法によって対象物空間へ情報をマツピングする中間段階 を伴わずに、テクスチャ情報をテクスチャ空間から画像空間に直接に座標変換す る。

テクスチャ処理装置４の実施例が、第５図に詳細に図示される。テクスチャ処理 装置４は、補間器１８〜２７と、スケーリングモジュール２８と、テクスチャテ ーブル３０と、ビットマツプ値乗算器３２と、そして数学的論理装置（ＡＬＵ） ３４とを利用する。

補間器１８〜２７は、好ましくは、国際公開第ＷＯ３９１０１２０６号に開示さ れた原理によって構成される。詳しくは、補間器１８〜２７は、好ましくはＮ次 の補間な実行する。ここでＮは２あるいはそれ以下の整数である。第５図に示さ れるように、補間器１８と１９は、例えば、従来技術での２−バッファ法隠面計 算に使用される値を生成することが可能である。

補間器２０〜２３は、集合的に輝度補間モジュールを形成することができ、初期 設定データ値を補間して他の輝度値を生成する。補間器２４〜２７ば、集合的に テクスチャパラメータ補間モジュールを形成し、初期設定データ値を補間してテ クスチャパラメータ値ＵおよびＶ、そして、それらの導関数ｄＵ／ｄＸ、ｄＶ／ ｄＸ、ｄＵ／ｄＹ、ｄＶ／ｄＹを生成する。好ましい補間器の構造と動作は、初 期値あるいは設定値の使用と同様に、国際公開第ＷＯ３９１０１２０６号に開示 されている。

本発明の重要な特徴は、補間器を用いて初期設定値から、輝度値と、テクスチャ パラメータ値と、そしてＺ値とを生成することである。この補間処理方法は、表 示画面の各画素に対して独立して、輝度と、テクスチャと、そしてＺの値を計算 する必要性を除去するものであり、したがって、計算磯の効率と処理速度を増加 させるものである。

補間器２０〜２３は、α、Ｒ，Ｇ、そしてＢの輝度値を生成し、そしてそれらは 輝度混合モジュール３２の１組の入力端子に転送される。補間器２４〜２７は、 スケーリングブロック２８に転送されるＵ％Ｖ％ｄＵ／ｄＸ、ｄＶ／ｄＸ、ｄＵ ／ｄＹ、ｄＶ／ｄＹ信号を生成し、スケーリングブロック２８は、それらの信号 を用いて、参照テーブルモジュール３０に記憶されるテクスチャルックアップテ ーブルでのアドレスＸとＹを生成する。偏導関数を表す信号を生成するビットマ ツプデータ値補間器の応用については、国際公開第ＷＯ３９１０１２０６号で論 議されている。

テクスチャテーブル３０は、α、Ｒ，Ｇ、そしてＢのテクスチャ値を提供する。

輝度混合モジュール３２は、これらのテクスチャ値を、補間器２０〜２３によっ て生成されるａ、Ｒ，Ｇ、そしてＢの輝度値と結合し、ビットマツプ６に書き込 まれる最終的なビットマツプデータ値を生成する。本発明の好ましい実施例にお いては、ビットマツプ６からフィードバックされた（Ｘ、Ｙ）での画素値を受信 するＡＬＵ３４は、数学的な画素の結合を実行し最終ビットマツプデータ値とす る。

この分野の技術に精通した者は、第５図が本発明の１つの可能な実施例のみを図 示したものであり、かつ補間器１８〜２７が、第５図に示された以外の設計で、 補間機能を実行するよう配置されることが可能であることを、認めるだろう。特 に、与えられた補間器が、ある時間では輝度値を補間し、そしてその他の時間で はテクスチャ索引値を補間するように、装置を構成することができる。

本発明のさらに好ましい実施例においては、テクスチやテーブル３０は「ミツブ マツブ（ｍｉｐ−ｍａｐ　）　Ｊとしての構造である。ミップマツブとして構成 されたテクスチャテーブル３０の階層が第６図に示される。ミツブマツブは、索 引付けされ、異なってスケールリングされた、予め選別された（ｐｒｅｆｉｌｔ ｅｒｅｄ）　配憶された値のマツピングを有する、ピラミッド型のデータ構造で ある。異なってスケーリングされたマツピングは、同一データの異なったスケー リングの形態である。

第６図に示されるミツブマツブにおいて、ＵおよびＶは、マツプの索引であり、 あるいはマツプの空間座標である。Ｄは、ピラミッド構造の異なったレベル、す なわち異なってスケーリングされたマツピングであるが、そのレベルの１つを選 択するのに使用するパラメータである。この分野に精通した者であれば、異なる 予め選別されたマツプ間の対応する点は、入力された集合の索引値Ｕと■の単純 な２進シフトと２進加算によってアドレス指示が可能であることがわかるであろ う。それゆえに、すべての対応するマツプ間のアドレスにおけるデータは、入力 されたＵとＶの値に応じて即座に得ることができる。ミップマップされたデータ 構造については、一般に、　ｒ　Ｃｏｍｐｕｔｅｒ　Ｇｒａｐｈｉｃｓ　Ｊ　１ ９１１３年、７月、　Ｖｏｌ、　１７．　Ｎｏ、　３．　ｐ、１〜１１のＷｉｌ ｌｉａｍｓ　著”ピラミッド状パラメトリック”に記述されている。

このように、補間器２４と２５によってそれぞれ生成されるＵとＶの信号は、ミ ップマツブされたテクスチやテーブル３０に対するテクスチャ索引値である。本 発明の好ましい実施例によれば、スケーリングブロック２８は、ＸとＹに関連し て、ＵとＶの偏導関数（ｄＵ／ｄＸ、ｄＶ／ｄＸ、ｄＵ／ｄＹ、ｄＶ／ｄＹ）を 評価し、導関数の絶対値の大部分を用いて、どの大きさの事前に選別されたテク スチャテーブルマツピングがテクスチャ値を生成するのに指定されるかを選択す る。

このシステム構成の結果として、画像空間座標系に関して、テクスチャが急速に 変化すれば、すなわち、ＸあるいはＹに関する大きな側溝関数に対して、スケー リングブロック２８は、低いテクスチャ値の解像度を有するで、テクスチャがゆ っ（つと変化するときは、スケーリングブロック２８は、高いテクスチャ値の解 像度を有するマツピングを選択する。スケーリングブロック２８は、か（して、 ＸとＹの索引信号を生成し選択されたテクスチャテーブルを指定する。

本発明のもう１つの好ましい実施例において、スケーリングブロック２８は、側 溝関数の信号を評価することである。側溝関数の信号に応答して、スケーリング ブロック２８の２つのレジスタが、テクスチャ値を生成するのに選択され得る異 なってスケールされたマツピングの範囲を制限し、それによって、テクスチャマ ツピングを行うために割り当てられねばならぬ計算機と記憶装置の資源を質的お よび量的に低減させる。

したがって、本発明が、上述した目的を効率的に達成することがわかるであろう 。詳しくは、本発明は、高速で動作し計算機効率を向上させる改善された計算機 図形処理テクスチャマツピング装置およびその方法を提供するものである。

本発明の範囲を逸脱せずとも、上述した構成と一連の動作に変更がなされること が理解できるであろう０例えば、本発明による装置は、３次元のテクスチャを画 像空間に写像するよう構成することができる。別の方法として、テクスチャ値の 単一色の集合が、各最終ビットマツプデータ値を生成するのに用いられてもよい 。したがって、上述された記述の内容あるいは添付図面に図示された内容に包含 されるすべてのことは、範囲を制限しようとするものではなく例示として解釈さ れることを意図するものである。

手続補正書（旗） 平成３年１１月２２日 補正命令通知の日付　平成３年１０月８日国際調査報告

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. １．対象物の画像を表示する画素の値を処理する計算機図形処理表示装置制御シ ステムにおけるテクスチャマッピング装置であって、 Ａ．各テクスチャ値が複数のテクスチャ値パラメータによって索引づけられ、選 択されたテクスチャパターンを表現する入力テクスチャ値の索引付けされた集合 を記憶するテクスチャ記憶手段と、 Ｂ．各輝度値が関連する表示画素に対応する、輝度値を生成する輝度値補間手段 と、 Ｃ．選択された表示画素に対応する出力テクスチャ値を生成するために前記テク スチャ記憶手段をアドレス指定するテクスチャ記憶アドレス指定手段と、Ｄ．前 記出力テクスチャ値と前記輝度値とに応答して、前記選択された表示画素に対応 する前記出力テクスチャ値と前記輝度値とを数学的に結合し、前記選択された表 示画素に対する表示色値を生成する結合手段と、を備えたテクスチャマッピング 装置。
2. ２．対象物の画像を表示する画素の値を処理する計算機図形処理表示装置制御シ ステムにおけるテクスチャマッピング装置であって、 Ａ．選択された表示画素に対応する選択されたアドレスに応答して、前記表示画 素のアドレスのそれぞれに対応する輝度値を生成する輝度値手段と、Ｂ．前記選 択された画素のアドレスに応答して、前記各選択された画素のアドレスに対する 多項式のテクスチャ索引値を計算し、前記各テクスチャ索引値が、前記各選択さ れた画素アドレスに対するそれぞれのテクスチャ値に関連する、多項式論理手段 と、 Ｃ．前記輝度値と前記テクスチャ索引値とに応答して、それぞれの前記輝度値と 前記テクスチャ値とを数学的に結合して、前記選択された画素の表示色値を生成 する、結合手段と、 を備えたテクスチャマッピング装置。
3. ３．前記輝度値手段が、初期輝度値を補間してさらなる輝度値を生成する輝度値 補間手段を含む、請求の範囲第２項記載のテクスチャマッピング装置。
4. ４．前記多項式論理手段が、２次かあるいはそれ以下の多項式を計算する手段を 含む、請求の範囲第３項記載のテクスチャマッピング装置。
5. ５．前記多項式論理手段が、前記多項式の増分的評価を実行する増分的評価手段 を含む、請求の範囲第４項記載のテクスチャマッピング装置。
6. ６．前記輝度値手段と前記多項式論理手段が、一体として、（１）選択された動 作期間に前記輝度値を補間し、（２）その他の動作期間に前記テクスチャ索引値 を補間する、少なくとも１つの補間器手段を含む、請求の範囲第２項記載のテク スチャマッピング装置。
7. ７．前記増分的評価手段が、前記選択された多項式を評価する前進差分手段を含 む、請求の範囲第５項記載のテクスチャマッピング装置。
8. ８．対象物の画像を表示する画素の値を処理する計算機図形処理表示装置制御シ ステムにおけるテクスチャマッピング装置であって、 Ａ．選択された表示画素に対応する選択されたアドレスに応答して、前記表示画 素のアドレスのそれぞれに対応する輝度値を生成する輝度値手段と、Ｂ．前記選 択された画素アドレスの多項式関数によって索引付けされたテクスチャ値を記憶 するテクスチャテーブル手段であって、前記テクスチャテーブル手段は、前記テ クスチャ値の索引付けられ異なってスケーリングされた写像（マッピング）を検 索するミッブマッブ手段を含み、前記異なってスケーリングされた写像は少なく とも１つの前記多項式関数によって選択される、テクスチャテーブル手段と、 Ｃ．前記輝度値手段と前記テクスチャテーブル手段とともに電気的回路に存在し 、選択された１つの前記異なってスケーリングされた写像に関連する前記ビット マッブデータ値と前記テクスチャ値とのそれぞれを数学的に結合し、前記選択さ れた画素に対する表示色値を生成する、結合手段と、 を備えたテクスチャマッピング装置。
9. ９．Ａ．前記テクスチャテーブル手段とともに電気的回路に存在し、前記選択さ れた画素アドレスに関連して前記少なくとも１つのテクスチャテーブルパラメー タの偏導関数を計算する、偏導関数手段と、 Ｂ．前記偏導関数手段と前記テクスチャテーブル手段とともに電気的回路に存在 し、前記計算された偏導関数に応答して、前記テクスチャ値の前記マッピングの １つを選択し、前記結合手段へテクスチャ値を転送する、スケーリング手段と、 をさらに備えた請求の範囲第８項記載のテクスチャマッピング装置。
10. １０．前記テクスチャテーブル手段が、少なくとも１つの前記偏導関数の値によ って選択可能な異なってスケーリングされたマッピングの範囲を選択的に制限す る制限手段を含む、請求の範囲第９項記載のテクスチャマッピング装置。
11. １１．前記多項式論理手段が、前記選択された多項式の非増分的評価を実行する 非増分的評価手段を含む、請求の範囲第４項記載のテクスチャマッピング装置。
12. １２．前記非増分的評価手段が、前記選択された多項式の直接の評価を実行する 手段を含む、請求の範囲第１１項記載のテクスチャマッピング装置。
13. １３．前記非増分的評価手段が、選択された制御点の値を用いてスプライン関数 を実行する手段を含む、請求の範囲第１１項記載のテクスチャマッピング装置。