JPH06214555A

JPH06214555A - 画像処理装置

Info

Publication number: JPH06214555A
Application number: JP5007878A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Taguchi; 哲也田口
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1993-01-20
Filing date: 1993-01-20
Publication date: 1994-08-05

Abstract

(57)【要約】【構成】ホストコンピュータ１が発行した複数の描画コ
マンドは、コントロールプロセッサ３１によって複数の
描画モジュールＭ１，Ｍ２，・・・・に分配される。描画モ
ジュールＭ１，Ｍ２，・・・・は、複数の描画コマンドを並
列に処理し、画素毎のデータを作成して出力する。描画
モジュールＭ１，Ｍ２，・・・・の出力データは、ピクセル
プロセッサ３２においていずれか１つが選択され、表示
プロセッサ３３に与えられる。表示プロセッサ３３は与
えられたデータをアナログ信号に変換し、ビデオ信号と
してＣＲＴ２に与える。【効果】描画モジュールＭ１，Ｍ２，・・・・で並列にデー
タが作成され、ピクセルプロセッサ３２において出力デ
ータの選択が行われる。そのため、画像の混合を生じさ
せることなく、高速にかつ効率的に画像処理が行える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元グラフィックス
処理などに特に有効な画像処理装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ホストコンピュータが発行する描画コマ
ンドに対応した画像を表示装置に高速に表示するため
に、ホストコンピュータと表示装置との間には、専用の
画像処理装置が接続されることがある。この画像処理装
置は、ホストコンピュータからの描画コマンドに基づい
て画像データを生成する描画プロセッサと、描画プロセ
ッサが生成した画像データを記憶するフレームメモリ
と、このフレームメモリに記憶されたデータをアナログ
信号に変換して表示装置に与えるべきビデオ信号を生成
するディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器とを有す
る。

【０００３】さらに詳細に説明すると、ホストコンピュ
ータはポリゴン（三角形）やベクトルに対応した描画コ
マンドを生成する。この描画コマンドに基づき、描画プ
ロセッサは、生成しようとする画像を構成する各画素に
対応したデータを作成する。この画素毎のデータがフレ
ームメモリに蓄えられ、このフレームメモリから読み出
されたデータがアナログ信号に変換されてビデオ信号と
なる。

【０００４】しかし、この構成では、描画プロセッサに
描画コマンドが与えられてから、この描画コマンドに対
応した画像データの全部がフレームメモリに書き込まれ
る以前には、ホストコンピュータが次の描画コマンドを
発行しても、この描画コマンドは受け付けられない。そ
のため、表示画像を高速に切り換えることができないと
いう問題がある。

【０００５】この問題を解決した典型的な先行技術は、
特開平３−１６０４９５号公報に開示されている。この
先行技術では、画像プロセッサ、フレームバッファおよ
びＤ／Ａ変換器を含むグラフィックモジュールが複数個
設けられ、この複数個のグラフィックモジュールがホス
トコンピュータに並列に接続されている。そして、各グ
ラフィックモジュールのＤ／Ａ変換器が出力するアナロ
グ信号が電流加算によって合成され、この合成信号がビ
デオ信号として表示装置に与えられる。

【０００６】この構成では、ホストコンピュータは、或
る描画プロセッサに描画コマンドを与えた直後であって
も、他の描画プロセッサに対して描画コマンドを与える
ことができる。そのため、複数枚の画像に対する処理が
複数のグラフィックモジュールで並列に行われるから、
グラフィックス処理を高速化できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
先行技術では、複数のグラフィックモジュールから生成
されるアナログ信号が合成されるので、ホストコンピュ
ータが相前後して発行した描画コマンドに対応する画像
が混合し、所望の画像を表示させることができなくなる
おそれがある。

【０００８】この問題を回避するために、ホストコンピ
ュータにおいて各描画コマンドの要処理時間を予測し、
或るグラフィックモジュールからビデオ信号が出力され
ている期間には、他のグラフィックモジュールからの信
号が出力されないように、描画コマンドの発行タイミン
グを調整することが考えられる。しかし、このようにす
ると、ホストコンピュータのオーバーヘッドが大きくな
る。また、ホストコンピュータにおける描画コマンドの
発行タイミングの調整では、画像の高速切換えに限界が
ある。そのため、所定の条件に基づいてリアルタイムで
画像を切り換えるような用途に対しては、上記の先行技
術は必ずしも適さない。

【０００９】たとえば、最近では、ヴァーチャルリアリ
ティ（仮想現実感）などと称され、人間の動作に応答し
てリアルタイムで二次元または三次元画像を変化させる
ことにより、仮想的な現実感を体験させる装置が開発さ
れている。このような装置では、現実感をより一層高め
るために、表示画像を高速に変化させることが不可欠と
なっている。このため、ヴァーチャルリアリティを実現
するための装置に対しては、上述の先行技術は必ずしも
充分ではなかった。

【００１０】一方、三次元グラフィックスでは、或る画
像の背後に他の画像が表示される場合がある。この場合
には、背後の画像が手前の画像の後ろに隠れるように、
画像データに対して隠面処理を施す必要がある。しか
し、上記の先行技術では、相互に重なり合う部分を有す
る２つの画像に対応した描画コマンドを異なるグラフィ
ックモジュールに入力すると、２つの画像が混合してし
まう。したがって、上記の隠面処理はホストコンピュー
タにおいて行う必要がある。しかし、隠面処理をホスト
コンピュータで正確に行おうとすると、描画コマンドに
対応した画像をメモリ上に展開したりする処理を実際に
行う必要がある。すなわち、画像プロセッサが行う処理
を予めホストコンピュータでシミュレートし、その結果
に基づいて重なり部分を特定し、この重なり部分を除い
た画像に対応した描画コマンドを作成する必要がある。
このような処理は、大きなオーバーヘッドを伴い、結
局、高速なグラフィックス処理を妨げる。

【００１１】さらに、上記の先行技術では、描画コマン
ドの分配に当たり、各グラフィックモジュールにおける
処理状況は全く考慮されていない。そのため、長い処理
時間を要する描画コマンドが与えられた画像プロセッサ
に、次の描画コマンドが重ねて与えられたりする場合が
生じ得る。したがって、必ずしも処理効率が良くないと
いう問題もあった。

【００１２】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、ホストコンピュータにおけるオーバーヘッ
ドを格段に低減することができる画像処理装置を提供す
ることである。また、本発明の他の目的は、表示画像の
高速な切換えが可能な画像処理装置を提供することであ
る。

【００１３】本発明のさらに他の目的は、画像処理効率
が向上された画像処理装置を提供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段および作用】上記の目的を
達成するための請求項１記載の画像処理装置は、ホスト
コンピュータが発行する複数の描画コマンドに基づいて
画像信号を作成する画像処理装置であって、ホストコン
ピュータが発行する複数の描画コマンドを並列に処理す
ることができ、与えられた描画コマンドに対応した画像
を構成する各画素のデータを生成する複数の描画手段
と、上記複数の描画手段がそれぞれ生成するデータを記
憶するために設けられ、生成しようとする画像を構成す
る全ての画素のデータをそれぞれ記憶することができる
複数の記憶手段と、この複数の記憶手段から１つの記憶
手段を選択して、選択された記憶手段の記憶データを出
力するデータ選択手段と、このデータ選択手段の出力デ
ータに基づいて画像信号を作成する手段とを含むことを
特徴とする。

【００１５】この構成によれば、ホストコンピュータが
発行する複数の描画コマンドは複数の描画手段で並列に
処理され、各描画手段から出力される画素毎のデータは
記憶手段に格納される。記憶手段は各描画手段のそれぞ
れに対応して設けられている。データ選択手段は、複数
の記憶手段からいずれか１つの記憶手段を選択し、その
記憶手段の出力データを出力する。このデータ選択手段
の出力データに基づき、画像信号が作成される。

【００１６】これにより、生成しようとする画像を構成
する各画素に対応した画像信号は、いずれかの１つの記
憶手段の記憶データに対応することになるから、複数の
描画手段で作成された画像が混合することがない。した
がって、ホストコンピュータにおいて複数の描画コマン
ドの発行タイミングを調整する必要もないから、ホスト
コンピュータのオーバーヘッドを低減できる。また、デ
ータ選択手段により選択される記憶手段を切り換えれ
ば、画像を切り換えることができるから、画像の切換え
も高速に行える。

【００１７】請求項２記載の画像処理装置は、上記デー
タ選択手段は、生成しようとする画像を構成する画素毎
に上記複数の記憶手段から１つの記憶手段を選択して、
選択された記憶手段の記憶データを出力し、全体として
整合性の保たれた画像を再構成するものであることを特
徴とする。この構成では、データ選択手段は、生成しよ
うとする画像を構成する画素毎に記憶手段の選択を行
い、全体として整合性の保たれた画像を再構成する。す
なわち、データ選択手段の出力データは、複数の描画手
段で並列に作成されて複数の記憶手段に記憶された画像
を合成した画像を表すデータとなる。

【００１８】請求項３記載の画像処理装置は、上記描画
手段が生成する画素毎のデータに対応して、そのデータ
の優先度を表す優先度データを作成する手段と、上記複
数の記憶手段のそれぞれに対応して設けられ、上記優先
度データを各画素毎に記憶する複数の優先度データ記憶
手段とをさらに含み、上記データ選択手段は、上記優先
度データに基づいて、上記複数の記憶手段から１つの記
憶手段を選択するものであることを特徴とする。

【００１９】この構成では、データ選択手段の選択基準
となる優先度データが作成されて優先度データ記憶手段
に記憶される。すなわち、データ選択手段は、各画素毎
に複数の優先度データ記憶手段の記憶データを参照し
て、記憶手段の選択を行う。請求項４記載の画像処理装
置は、上記ホストコンピュータは、三次元画像を描画す
るための描画コマンドを発行するものであり、上記優先
度データは、各画素の奥行き方向の位置を表すＺデータ
であり、上記データ選択手段は、各画素毎に上記複数の
優先度データ記憶手段に記憶されたＺデータを比較し、
上記複数の記憶手段のうち、最も手前に位置しているこ
とを表すＺデータが記憶された優先度データ記憶手段に
対応付けられた記憶手段を選択するものであることを特
徴とする。

【００２０】この構成では、三次元画像に対応した画像
信号が生成される。その場合に、上記優先度データとし
て、画素の奥行き方向の位置を表すＺデータが採用され
る。データ選択手段は、各画素毎に、最も手前に位置し
ていることを表すＺデータが記憶された優先度データ記
憶手段に対応付けられている記憶手段を選択する。その
結果、記憶手段からデータを読み出すときに複数の記憶
手段に記憶された各データの取捨選択が行われ、いわゆ
る隠面処理が達成される。これにより、ホストコンピュ
ータでは画像の重なり部分を調整する処理を行う必要が
ないから、オーバーヘッドが生じることがない。したが
って、三次元グラフィックス処理を高速に行える。

【００２１】請求項５記載の画像処理装置は、ホストコ
ンピュータが発行する描画コマンドを、所定の規則に従
って上記複数の描画手段に分配する専用プロセッサをさ
らに含むことを特徴とする。この構成では、専用プロセ
ッサによってホストコンピュータが発行する描画コマン
ドが分配される。この分配を、たとえば複数の描画手段
全体の処理効率が良好になるような所定の規則に従って
行えば、画像処理効率を向上できる。

【００２２】請求項６記載の画像処理装置は、上記複数
の描画手段はほぼ等しい機能および性能を有するもので
あり、上記専用プロセッサは、各描画手段の負荷がほぼ
均等となるようにホストコンピュータから発行された描
画コマンドを分配するものであることを特徴とする。こ
の構成では、各描画手段の負荷がほぼ均等となるように
描画コマンドの分配が行われるから、画像処理効率を向
上できる。

【００２３】請求項７記載の画像処理装置は、上記複数
の描画手段は異なる描画処理機能を有するものであり、
上記専用プロセッサは、上記描画コマンドをその描画コ
マンドに対応した描画処理機能に基づいて、上記複数の
描画手段に分配するものであることを特徴とする。

【００２４】この構成では、描画処理機能に基づいて描
画コマンドが分配される。したがって、各描画処理を高
速に行える描画手段を複数種類用意しておけば、高速に
かつ効率良く画像処理を行える。請求項８記載の画像処
理装置は、上記ホストコンピュータは時間的に前後して
表示させるべき画像に対応した描画コマンドを、各画像
を表示すべき時刻に対応した時間情報とともに発行する
ものであり、上記専用プロセッサは上記時間情報に基づ
き、同一時刻に表示させるべき画像に対応した描画コマ
ンドが同一描画手段に与えられるようにホストコンピュ
ータからの描画コマンドを分配するものであり、上記時
間情報に基づいて上記データ選択手段を制御し、各時刻
において表示させるべき画像が記憶された記憶手段の記
憶データを上記データ選択手段に選択させて出力させる
手段をさらに含むことを特徴とする。

【００２５】この構成では、異なる時刻に表示させるべ
き画像が異なる描画手段で並列に作成され、複数の記憶
手段に並列に蓄えられる。そして、各時刻に表示させる
べき画像が記憶された記憶手段がデータ選択手段により
選択される。これにより、データ選択手段が選択する記
憶手段を切り換えるだけで画像を高速に切り換えること
ができる。その結果、たとえば、高速に変化する動画に
対応した画像信号を生成できる。

【００２６】しかも、ホストコンピュータは、描画コマ
ンドの発行タイミングを調整する必要がないから、オー
バーヘッドが生じることがない。請求項９記載の画像処
理装置は、上記ホストコンピュータには、所定の複数の
選択肢の中のいずれかを選択するための入力手段が接続
されていて、ホストコンピュータは各選択肢に対応した
複数の画像を表す描画コマンドを発行するものであり、
上記専用プロセッサは、ホストコンピュータから与えら
れる描画コマンドを、各選択肢毎に異なる描画手段に与
えるものであり、さらに、上記入力手段により選択され
た選択肢に対応した選択情報を出力する手段と、上記選
択情報が与えられ、その選択情報が表す選択肢に対応し
た画像を記憶した記憶手段の記憶データが選択されて出
力されるように、上記データ選択手段を制御する手段と
を含むことを特徴とする。

【００２７】この構成では、ホストコンピュータには、
所定の複数の選択肢の中のいずれかの選択肢を選択する
ための入力手段が接続されている。ホストコンピュータ
は、各選択肢に対応した描画コマンドを発行し、この描
画コマンドは各選択肢毎に異なる描画手段に与えられ
る。これにより、複数の記憶手段には各選択肢に対応し
た異なる画像が個々に記憶される。

【００２８】一方、入力手段からいずれかの選択肢を選
択するための入力が行われると、選択された選択肢に対
応した選択情報が出力され、この選択情報に基づいてデ
ータ選択手段は記憶手段を選択する。その結果、入力手
段において選択された選択肢に対応した画像信号が得ら
れることになる。この場合に、各選択肢に対応した画像
は、記憶手段に予め用意しておくことができるから、入
力手段からの入力に応答した画像の切換えを高速に行う
ことができる。

【００２９】なお、請求項１０に記載されているよう
に、上記専用プロセッサは、描画コマンド単位で各描画
手段に描画コマンドを分配するものであってもよい。ま
た、請求項１１に記載されているように、上記専用プロ
セッサは、所定の１枚の画像を形成するための描画コマ
ンドのグループが同一の描画手段に与えられるように、
上記複数の描画手段に描画コマンドを分配するものであ
ってもよい。

【００３０】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図２は本発明の一実施例の画像
処理装置を含む画像表示装置の構成を示すブロック図で
ある。この装置は、ホストコンピュータ１が発行する描
画コマンドに基づいて、ＣＲＴ（陰極線管）２にたとえ
ば三次元グラフィックス表示を行うものである。ホスト
コンピュータ１とＣＲＴ２との間には、画像処理装置３
が介在されている。

【００３１】ホストコンピュータ１が出力する描画コマ
ンドは、画像処理装置３内のコントロールプロセッサ３
１に入力される。このコントロールプロセッサ３１に
は、複数個の描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・・，
Ｍｎ（以下、総称するときには「描画モジュールＭ」と
いう。）が並列に接続されている。コントロールプロセ
ッサ３１は、描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・・，
Ｍｎに、ホストコンピュータ１が発行する描画コマンド
を所定の規則に従って分配する専用プロセッサとして機
能する。

【００３２】描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・・，
Ｍｎは、与えられた描画コマンドに基づいて、表示しよ
うとする画像を構成する各画素のデータを作成して出力
する。描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・・，Ｍｎの
出力データは共通にピクセルプロセッサ３２に入力さ
れ、表示しようとする画像を構成する各画素毎にいずれ
かの描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，・・・・，Ｍｎの出
力データが選択される。すなわち、ピクセルプロセッサ
３２はデータ選択手段に相当する。

【００３３】ピクセルプロセッサ３２によって選択され
たデータは表示プロセッサ３３に与えられてアナログ信
号に変換され、ビデオ信号としてＣＲＴ２に入力され
る。図２の構成では、ＣＲＴ２はカラー表示が行えるも
のであり、これに対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青
（Ｂ）の三原色に対応したビデオ信号がＣＲＴ２に与え
られている。また、ピクセルプロセッサ３２は、各画素
毎にＲ，ＧおよびＢの三原色の各データを出力する。

【００３４】図１は画像処理装置の詳しい構成を示すブ
ロック図である。この図１では、４個の描画モジュール
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が備えられている例が示されて
いる。描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、内部
バス３５を介してコントロールプロセッサ３１に接続さ
れている。各描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の
出力データが与えられるピクセルプロセッサ３２は、複
数個（本実施例では３個）の演算モジュールＡＬＵ１，
ＡＬＵ２，ＡＬＵ３を備えている。演算モジュールＡＬ
Ｕ１には描画モジュールＭ１，Ｍ２の出力データが入力
され、演算モジュールＡＬＵ２には描画モジュールＭ
３，Ｍ４の出力データが入力され、演算モジュールＡＬ
Ｕ３には演算モジュールＡＬＵ１，ＡＬＵ２の出力デー
タが入力されている。演算モジュールＡＬＵ１，ＡＬＵ
２，ＡＬＵ３は、入力される２つのデータのいずれかを
所定の規則に従って出力するものであり、演算モジュー
ルＡＬＵ３の出力データが表示モジュール３３に与えら
れる。このようにして、いわばトーナメント方式で、い
ずれかの描画モジュールの出力データが選択される。

【００３５】なお、ピクセルプロセッサ３２は、演算モ
ジュールＡＬＵ１，ＡＬＵ２，ＡＬＵ３によって描画モ
ジュールＭ１〜Ｍ４の出力データを選択する機能のほか
に、コントロールプロセッサ３１がライン４０に導出す
るピクセルプロセッサ制御信号に対応した描画モジュー
ルＭの出力データを選択して出力する機能をも有してい
る。

【００３６】表示プロセッサ３３は、表示画像に重ね書
きされる文字などの画像を記憶するオーバーレイバッフ
ァ３７と、カーソルを表示させるためのカーソルデータ
を発生するカーソル発生部３８と、画像データをアナロ
グ信号に変換するディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換
部３９とを有している。このＤ／Ａ変換部３９で生成さ
れたアナログ信号がビデオ信号としてＣＲＴ２に入力さ
れる。

【００３７】図３は、描画モジュールＭの構成を簡略化
して示すブロック図である。描画モジュールＭは、描画
コマンドに従って幾何計算を行い、描画すべき図形など
を線分に展開して、各線分の両端の座標値を生成するジ
オメトリ部４１を備えている。このジオメトリ部４１の
計算結果は、ジオメトリ部４１とともに描画手段を構成
する画像描画部４２に与えられる。画像描画部４２に
は、ＣＲＴ２に表示される画像を構成する全ての画素の
データを記憶することができる記憶手段としてのフレー
ムメモリ４３が接続されている。画像描画部４２は、ジ
オメトリ部４１から与えられたデータに基づいて、フレ
ームメモリ４３にデータを書き込む。すなわち、ジオメ
トリ部４１が演算により求めた一対の座標間を結ぶ線分
を構成する各画素毎のデータをフレームメモリ４３に書
き込む。

【００３８】フレームメモリ４３の記憶データは図外の
タイミング発生回路からのタイミング信号に基づいて読
み出される。このタイミング信号は、複数の描画モジュ
ールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各フレームメモリ４３に
共通に与えられている。すなわち、複数の描画モジュー
ルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４がそれぞれ有するフレームメ
モリ４３からは、同一画素に対応したデータが並列に読
み出されてピクセルプロセッサ３３に入力される。

【００３９】三次元グラフィックス装置では、画像を構
成する個々の画素に対して奥行き方向を表すＺ値と呼ば
れる値が定義される。Ｚ値は、たとえば視点から遠くの
値ほど大きな値となる。このＺ値に対応したＺデータ
は、ジオメトリ部４１で生成されフレームメモリ４３に
記憶される。ジオメトリ部４１は、三原色の各画像デー
タとＺデータとを生成するものであり、フレームメモリ
４３は、各画素毎に三原色の各画像データおよびＺデー
タを記憶することができる構成となっている。すなわ
ち、ジオメトリ部４１は優先度データを作成する手段と
しても機能し、フレームメモリ４３は優先度データ記憶
手段としても機能する。

【００４０】ピクセルプロセッサ３２の演算モジュール
ＡＬＵ１，ＡＬＵ２，ＡＬＵ３は、各描画モジュールＭ
１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４から与えられる画素毎の画像デー
タの選択を行うときに、上記のＺデータを参照する。す
なわち、より手前に存在する画素を選択するために、Ｚ
値の小さなデータを選択して出力する。これにより、或
る画像に対応した描画コマンドを描画モジュールＭ１に
与え、その画像の上に描かれるべき画像に対応した描画
コマンドを描画モジュールＭ２に与えた場合には、各モ
ジュールＭ１，Ｍ２では各描画コマンドに対応した完全
な画像が作成される。そして、各画像の重なり部分につ
いては、描画モジュールＭ２で生成された画像データが
ピクセルプロセッサ３２において選択される。これによ
り、いわば、フレームメモリ４３から画像データを読み
出した後に、隠面処理が行われることになる。

【００４１】通常の三次元グラフィックス装置では、描
画コマンドによって画像の上書きをするときには、先に
描画されてフレームメモリに記憶されている画素のＺ値
と、新しく描画しようとする画素のＺ値とが比較され、
新たな画素のＺ値が小さい場合にその画素のデータがフ
レームメモリに書き込まれる。これにより、フレームメ
モリへのデータの書込時に隠面処理が行われ、このフレ
ームメモリから読み出された画像は隠面処理後の画像と
なる。すなわち、従来の装置では、隠面処理はフレーム
メモリへの画像書込時に行われていた。

【００４２】これに対して、本実施例では、ピクセルプ
ロセッサ３２におけるパイプライン処理によって、隠面
処理をいわば画像の読出時に行っている。このため、各
描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４では隠面処理を
行う必要がない。次に、コントロールプロセッサ３１の
動作について説明する。本実施例では、描画モジュール
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は同一の機能および同一の性能
を有するものである。そして、コントロールプロセッサ
３１は、ホストコンピュータ１から与えられる描画コマ
ンドを、各描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の負
荷が均等になるように、これらの描画モジュールに配分
する。

【００４３】さらに詳細に説明するために、以下の記号
を定義する。描画モジュールＭｉ（ただし、ｉ＝１，
２，３，・・・・，ｎである。）に発行され、処理の完了し
ていない描画コマンドを時間順に並べた待ち行列をＪＢ
Ｑ(i) とする。そして、この待ち行列ＪＢＱ(i) は、時
間順に並べられた次の要素を含む。なお、下記第(1) 式
において、Ｎ_iは、描画モジュールＭｉに発行され、ま
だ処理の完了していない描画コマンドの総数である。

【００４４】ＪＢＱ(i) ＝｛JB(i,0),JB(i,1),・・・・,JB(i,Ｎ_i) ｝・・・・ (1) 待ち行列ＪＢＱ(i) に対して、描画モジュールＭｉの負
荷を表す別の待ち行列ＬＪＢＱ(i) を定義する。この待
ち行列ＬＪＢＱ(i) は、次の要素を含む。ＬＪＢＱ(i) ＝｛LJB(i,0),LJB(i,1),・・・・,LJB(i, Ｎ_i) ｝・・・・ (2) なお、この第(2) 式において、ＬＪＢ（ｉ，ｊ）は、描
画コマンドＪＢ（ｉ，ｊ）（ただし、Ｊ＝１，２，３，
・・・・Ｎ_iである。）に基づいて適応な方法で定量化した
描画処理量を表す指標であり、描画モジュールＭｉが描
画コマンドＪＢ（ｉ，ｊ）を処理するために要する負荷
に対応する。すなわち、ＬＪＢ（ｉ，ｊ）＝ｆ（JB(i,j) ）・・・・ (3) である。ただし、ｆはＬＪＢとＪＢとの写像関係を表す
記号である。

【００４５】また、下記第(4) 式で表される値ＬＪＢ
(i) は、描画モジュールＭｉが、与えられている描画コ
マンドに関する処理を全て完了するのに必要な相対時間
の予想値である。

【００４６】

【数１】

【００４７】さらに、描画モジュールＭの数をｎ（本実
施例ではｎ＝４）として、下記第(5) 式により定義され
るＬＪＢを用意する。ＬＪＢ＝｛LJB(0),LJB(1),・・・・,LJB(n) ｝・・・・ (5) 以下では、上述のように定義された記号を用いてコント
ロールプロセッサ３１による描画コマンドの振り分け動
作を説明する。

【００４８】ホストコンピュータ１からの描画コマンド
ＪＢを受け取ったコントロールプロセッサ３１は、ま
ず、ＬＪＢ(i) の中の最小値ＬＪＢ(x) （ただし、ｘ＝
１，２，３，・・・・，ｎである。）を決定する。もしも、
最小値をとるＬＪＢ(i) が複数個あるときには、番号の
小さなものを最小値ＬＪＢ(x) とする。次に、コントロ
ールプロセッサ３１は、描画モジュールＭｘに対して、
ホストコンピュータ１から与えられた描画コマンドＪＢ
を発行する。そして、待ち行列キューＬＪＢＱ（ｘ）
に、ＬＪＢ（ｘ，Ｎ_x）＝ｆ（ＪＢ）を追加する。Ｎ_x
は、描画コマンドＪＢの発行に伴って１だけ増加させら
れた後の値である。

【００４９】各描画モジュールＭｋ（ただし、ｋ＝１，
２，３，・・・・，ｎである。）は、１つの描画コマンドの
実行が完了すると、そのことをコントロールプロセッサ
３１に通知する。これに応答して、コントロールプロセ
ッサ３１は、待ち行列ＬＪＢＱ(k) から、ＬＪＢ（ｋ，
０）＝ｆ（ＪＢ（ｋ，０））を削除する。このとき、Ｎ
ｋは１だけ減少する。

【００５０】このような処理によって、ホストコンピュ
ータ１が発行した描画コマンドは、負荷の最も小さな描
画モジュールＭに与えられる。そのため、複数の描画モ
ジュールＭに対する描画コマンドの分配は、各描画モジ
ュールの負荷が均等になるように行われることになる。
図４は具体的な動作例を説明するための図である。図４
(a) は、描画モジュールＭ１に与えられる描画コマンド
によって描画されるべき画像を表し、図４(b)は描画モ
ジュールＭ２に与えられる描画コマンドによって描画さ
れるべき画像を表し、図４(c) は描画モジュールＭ３に
与えられる描画コマンドによって描画されるべき画像を
表し、図４(d) は描画モジュールＭ４に与えられる描画
コマンドによって描画されるべき画像を表している。た
だし、図４(a) 〜図４(d) の各図において、左側の図に
はＣＲＴ２の表示画面に平行なｘｙ平面への投影画像が
表されており、右側の図にはｘｙ平面に直交するｙｚ平
面への投影が表されている。ただし、ｚ軸は左側の図に
表されたｘｙ平面に対して紙面の裏面に向かって正に採
られているものとする。また、各画像はいずれも平面的
な画像である。

【００５１】各描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４
が有するフレームメモリ４３には、図４(a) 〜(d) の各
左側の図の画像が仮想的に描画される。このメモリ４３
内に描画された画像を構成する各画素のデータに対応し
て、図４(a) 〜(d) の各右側の図に対応するＺデータが
記憶される。このようなフレームメモリ４３内の画像が
ピクセルプロセッサ３２に与えられる。そして、Ｚデー
タ基づいて各画素毎にデータの選択が行われることによ
り、表示プロセッサ３３に与えられる画像は、図５に示
すような画像となる。このような画像がＣＲＴ２に表示
されることになる。すなわち、ピクセルプロセッサ３３
において、各画素毎に描画モジュールＭ１〜Ｍ４の出力
データが選択されたことにより、隠面処理が施された画
像が再構成されて表示されることになる。

【００５２】以上のように本実施例によれば、ジオメト
リ部４１、画像描画部４２およびフレームメモリ４３を
備えた複数個の描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４
が並列に用いられる。そして、各描画モジュールＭ１，
Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４ではそれぞれ１枚の完成画像がフレー
ムメモリ４３内に展開される。そして、各描画モジュー
ルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が形成した画像は、ピクセル
プロセッサ３２において画素毎に取捨選択され、これに
より隠面処理が達成される。これにより、ホストコンピ
ュータ１において予め隠面処理を行った描画コマンドを
作成することなく、隠面処理が達成される。したがっ
て、ホストコンピュータ１におけるオーバーヘッドが生
じることがない。そればかりでなく、ピクセルプロセッ
サ３２における処理は、演算モジュールＡＬＵ１，ＡＬ
Ｕ２，ＡＬＵ３によるパイプライン処理によって高速に
実現される。そのため、描画処理を極めて高速に行え
る。

【００５３】一方、ホストコンピュータ１が発行する描
画コマンドは、各描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ
４に均等に分配される。そのため、複数個の描画モジュ
ールＭによる並列画像処理が効率的に行える。これによ
っても、描画処理の高速化が図られる。このようにし
て、ホストコンピュータ１におけるオーバーヘッドを生
じさせることなく、三次元グラフィックス処理を、効率
的にかつ高速に行える。

【００５４】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。本実施例の説明において、上述の図１乃至図３を再
び参照する。本実施例では、ホストコンピュータ１は異
なる時刻に表示させるべき画像に対応した描画コマンド
を次々と発行し、ＣＲＴ２には、刻々と変化する画像が
表示される。この場合に、ホストコンピュータ１は、描
画コマンドととにも、その描画コマンドに対応した画像
が表示されるべき時刻に対応した時間情報を発行する。

【００５５】さらに詳細に説明すると、本実施例では、
コントロールプロセッサ３１は、上記の時間情報に基づ
いて描画モジュールＭを選択する。たとえば、時刻ｔ１
に表示すべき１枚の画像に対応した１つまたは複数の描
画コマンドは描画モジュールＭ１に与えられ、時刻ｔ２
に表示すべき１枚の画像に対応した１つまたは複数の描
画コマンドは描画モジュールＭ２に与えられ、時刻ｔ３
に表示すべき１枚の画像に対応した１つまたは複数の描
画コマンドは描画モジュールＭ３に与えられ、時刻ｔ４
に表示すべき１枚の画像に対応した１つまたは複数の描
画コマンドは描画モジュールＭ４に与えられる。ただ
し、時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は、この順序に従って
時間経過に対応しているものとする。

【００５６】コントロールプロセッサ３１は、ライン４
０（図１および図２参照。）を介して、ピクセルプロセ
ッサ３２に、いずれかの描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ
３，Ｍ４を選択するためのピクセルプロセッサ制御信号
を与える。ピクセルプロセッサ３２は、ライン５０から
のピクセルプロセッサ制御信号が与えられるときには、
Ｚデータに基づくデータの選択の代わりに、ピクセルプ
ロセッサ制御信号によって指定された描画モジュールＭ
内のフレームメモリ４３から読み出したデータを表示プ
ロセッサ３３に入力する。これにより、描画モジュール
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４の各出力データが或る時間間隔
でたとえば循環的に選択され、その結果、表示プロセッ
サ３３には、描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が
それぞれ生成する画像データが循環的に与えられる。

【００５７】これにより、ＣＲＴ２では、時間経過に伴
って高速に変化する動画などが表示されることになる。
この場合に、時間情報に基づく描画コマンドの分配は、
コントロールプロセッサ３１により行われる。そのた
め、ホストコンピュータ１では、描画コマンドの発行タ
イミングを調整する必要がない。これにより、ホストコ
ンピュータ１におけるオーバーヘッドを低減できる。ま
た、各描画モジュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は、それ
ぞれ１枚の画像を形成することができるものであるか
ら、複数枚の画像を並列に生成できる。したがって、１
つの描画モジュールを用いた場合の約４倍の速さで画像
を切り換えることができる。したがって、個々の描画モ
ジュールＭを高速化すると、その４倍の高速化が達成さ
れる。

【００５８】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。本実施例では、たとえば、ホストコンピュータ１に
接続された入力手段としての操作部（図示せず。）から
の入力に基づき、画像が高速が切り換えられる。たとえ
ば、迷路を進んでいく場合の状況をシミュレートする装
置では、直進時、右折時、左折時、後退時などに対応し
て表示画像を速やかに切り換える必要がある。

【００５９】そこで、本実施例では、コントロールプロ
セッサ３１は、操作部からの操作によって選択可能な選
択肢毎に、異なる描画モジュールＭを選択してホストコ
ンピュータ１からの描画コマンドを与える。ホストコン
ピュータ１は、描画コマンドとともに、その描画コマン
ドに対応した選択肢を表す情報をコントロールプロセッ
サ３１に与える。コントロールプロセッサ３１は、選択
肢の種類に基づいてホストコンピュータ１からの描画コ
マンドを描画モジュールＭに分配する。

【００６０】ホストコンピュータ１はまた、上記操作部
が操作されたことに応答して、その操作によって選択さ
れた選択肢の種類に対応した選択情報をコントロールプ
ロセッサ３１に与える。コントロールプロセッサ３１
は、与えられた選択情報に対応したピクセルプロセッサ
制御信号をピクセルプロセッサ３２に与え、いずれかの
描画モジュールＭを選択させる。

【００６１】したがって、ホストコンピュータ１から予
め各選択肢に対応した画像を描画するための描画コマン
ドをコントロールプロセッサ３１に与え、描画モジュー
ルＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４に予め各選択肢に対応した画
像をそのフレームメモリ４３内に形成させておけば、操
作部の操作に応答して、ほとんど瞬間的に表示画像が切
り換わる。

【００６２】この場合に、操作部の操作によって選択さ
れた選択肢に対応した画像の選択はコントロールプロセ
ッサ３１によって行われるから、ホストコンピュータ１
では描画コマンドを発行するタイミングを制御する必要
がない。これにより、ホストコンピュータにおけるオー
バーヘッドを低減できる。次に、本発明の第４実施例に
ついて説明する。上述の各実施例では、複数の描画モジ
ュールＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４は等しい機能および性能
を有しているが、本実施例では、複数の描画モジュール
Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４が相互に異なる機能を有してい
る。たとえば、描画モジュールＭ１は二次元画像の描画
を高速に行うことができる専用のモジュールであり、描
画モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ３は三次元画像の描画を高
速に行うことができる専用のモジュールである。

【００６３】コントロールプロセッサ３１は、ホストコ
ンピュータ１から与えられる描画コマンドの分配に当た
り、二次元画像の描画に対応する描画コマンドは描画モ
ジュールＭ１に与え、三次元画像の描画に対応する描画
コマンドは描画モジュールＭ２，Ｍ３，Ｍ４に分配す
る。これにより、画像の種類に応じて、それぞれ高速な
描画が可能となるから、画像の表示を高速化できる。

【００６４】本発明の実施例の説明は以上のとおりであ
るが、本発明は上記の実施例に限定されるものではな
い。たとえば、上記の第３実施例では、入力手段として
ホストコンピュータ１に接続された操作部が用いられる
場合について説明したが、この入力手段はたとえば各種
のセンサであってもよい。たとえば、ヴァーチャルリア
リティを実現する装置では、使用者の身体の各部の動き
を検出する各種のセンサが用いられるが、このセンサを
上記入力手段として用い、センサの出力に基づいて表示
画像が高速に切り換えられるようにしてもよい。その
他、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の設計変更を
施すことができる。

【００６５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、生成しよ
うとする画像を構成する各画素に対応した画像信号は、
いずれか１つの記憶手段の記憶データに対応することに
なるから、複数の描画手段で作成された画像が混合する
という不具合が生じることはない。したがって、ホスト
コンピュータにおいて複数の描画コマンドの発行タイミ
ングを調整する必要がなく、ホストコンピュータのオー
バーヘッドを低減できる。また、データ選択手段が選択
する記憶手段を切り換えれば、画像を切り換えることが
できるから、生成画像の切換えも高速に行える。

【００６６】なお、ホストコンピュータが、三次元画像
を描画するための描画コマンドを発行するものである場
合に、各画素の奥行き方向の位置を表すＺデータに基づ
いてデータ選択手段における記憶手段の選択を行わせれ
ば、いわゆる隠面処理を達成することができる。これに
より、ホストコンピュータでは画像の重なり部分を調整
する処理を行う必要がないから、オーバーヘッドが生じ
ることがない。したがって、三次元グラフィックス処理
を高速に行える。

【００６７】また、専用プロセッサを設けて、ホストコ
ンピュータが発行する描画コマンドを、複数の描画手段
全体の処理効率が良好になるような所定の規則に従って
分配することにより、画像処理効率を向上できる。さら
に、ホストコンピュータが時間的に前後して表示させる
べき画像に対応した描画コマンドを発行するものである
場合には、異なる時刻に表示させるべき画像が異なる描
画手段で並列に作成され、複数の記憶手段に並列に蓄え
られるように描画コマンドを分配することが好ましい。
これにより、データ選択手段が選択する記憶手段を切り
換えるだけで画像を高速に切り換えることができ、たと
えば、高速に変化する動画に対応した画像信号を容易に
生成できる。しかも、ホストコンピュータでは、描画コ
マンドの発行タイミングを調整する必要がないので、オ
ーバーヘッドが生じることがない。

【００６８】また、上記ホストコンピュータに所定の複
数の選択肢の中のいずれかを選択するための入力手段が
接続されており、この入力手段で選択された選択肢毎に
異なる画像を生成する必要がある場合には、各選択肢に
対応した描画コマンドを各選択肢毎に異なる描画手段に
与えることが好ましい。これにより、複数の記憶手段に
は各選択肢に対応した異なる画像がそれぞれ記憶され
る。したがって、入力手段でいずれかの選択肢が選択さ
れたときには、その選択された選択肢に対応する画像を
記憶した記憶手段をデータ選択手段で選択させればよ
い。その結果、入力手段からの入力に応答した画像の切
換えを高速に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の画像処理装置の構成を示す
ブロック図である。

【図２】上記実施例の画像処理装置が適用された画像表
示装置の構成を示すブロック図である。

【図３】描画モジュールの構成を示すブロック図であ
る。

【図４】描画モジュールに発行される描画コマンドの例
を図解的に表す図である。

【図５】ピクセルプロセッサの出力画像の例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１ホストコンピュータ２ＣＲＴ３画像処理装置３１コントロールプロセッサ３２ピクセルプロセッサ３３表示プロセッサ４１ジオメトリ部４２画像描画部４３フレームメモリＭ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，・・・・，Ｍｎ描画モジュー
ルＡＬＵ１，ＡＬＵ２，ＡＬＵ３演算モジュール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ホストコンピュータが発行する複数の描画
コマンドに基づいて画像信号を作成する画像処理装置で
あって、ホストコンピュータが発行する複数の描画コマンドを並
列に処理することができ、与えられた描画コマンドに対
応した画像を構成する各画素のデータを生成する複数の
描画手段と、上記複数の描画手段がそれぞれ生成するデータを記憶す
るために設けられ、生成しようとする画像を構成する全
ての画素のデータをそれぞれ記憶することができる複数
の記憶手段と、この複数の記憶手段から１つの記憶手段を選択して、選
択された記憶手段の記憶データを出力するデータ選択手
段と、このデータ選択手段の出力データに基づいて画像信号を
作成する手段とを含むことを特徴とする画像処理装置。
【請求項２】上記データ選択手段は、生成しようとする
画像を構成する画素毎に上記複数の記憶手段から１つの
記憶手段を選択して、選択された記憶手段の記憶データ
を出力し、全体として整合性の保たれた画像を再構成す
るものであることを特徴とする請求項１記載の画像処理
装置。
【請求項３】上記描画手段が生成する画素毎のデータに
対応して、そのデータの優先度を表す優先度データを作
成する手段と、上記複数の記憶手段のそれぞれに対応して設けられ、上
記優先度データを各画素毎に記憶する複数の優先度デー
タ記憶手段とをさらに含み、上記データ選択手段は、上記優先度データに基づいて、
上記複数の記憶手段から１つの記憶手段を選択するもの
であることを特徴とする請求項２記載の画像処理装置。
【請求項４】上記ホストコンピュータは、三次元画像を
描画するための描画コマンドを発行するものであり、上記優先度データは、各画素の奥行き方向の位置を表す
Ｚデータであり、上記データ選択手段は、各画素毎に上記複数の優先度デ
ータ記憶手段に記憶されたＺデータを比較し、上記複数
の記憶手段のうち、最も手前に位置していることを表す
Ｚデータが記憶された優先度データ記憶手段に対応付け
られた記憶手段を選択するものであることを特徴とする
請求項３記載の画像処理装置。
【請求項５】ホストコンピュータが発行する描画コマン
ドを、所定の規則に従って上記複数の描画手段に分配す
る専用プロセッサをさらに含むことを特徴とする請求項
１乃至４のいずれかに記載の画像処理装置。
【請求項６】上記複数の描画手段はほぼ等しい機能およ
び性能を有するものであり、上記専用プロセッサは、各描画手段の負荷がほぼ均等と
なるようにホストコンピュータから発行された描画コマ
ンドを分配するものであることを特徴とする請求項５記
載の画像処理装置。
【請求項７】上記複数の描画手段は異なる描画処理機能
を有するものであり、上記専用プロセッサは、上記描画コマンドをその描画コ
マンドに対応した描画処理機能に基づいて、上記複数の
描画手段に分配するものであることを特徴とする請求項
５記載の画像処理装置。
【請求項８】上記ホストコンピュータは時間的に前後し
て表示させるべき画像に対応した描画コマンドを、各画
像を表示すべき時刻に対応した時間情報とともに発行す
るものであり、上記専用プロセッサは上記時間情報に基づき、同一時刻
に表示させるべき画像に対応した描画コマンドが同一描
画手段に与えられるようにホストコンピュータからの描
画コマンドを分配するものであり、上記時間情報に基づいて上記データ選択手段を制御し、
各時刻において表示させるべき画像が記憶された記憶手
段の記憶データを上記データ選択手段に選択させて出力
させる手段をさらに含むことを特徴とする請求項５記載
の画像処理装置。
【請求項９】上記ホストコンピュータには、所定の複数
の選択肢の中のいずれかを選択するための入力手段が接
続されていて、ホストコンピュータは各選択肢に対応し
た複数の画像を表す描画コマンドを発行するものであ
り、上記専用プロセッサは、ホストコンピュータから与えら
れる描画コマンドを、各選択肢毎に異なる描画手段に与
えるものであり、さらに、上記入力手段により選択された選択肢に対応した選択情
報を出力する手段と、上記選択情報が与えられ、その選択情報が表す選択肢に
対応した画像を記憶した記憶手段の記憶データが選択さ
れて出力されるように、上記データ選択手段を制御する
手段とを含むことを特徴とする請求項５記載の画像処理
装置。
【請求項１０】上記専用プロセッサは、描画コマンド単
位で各描画手段に描画コマンドを分配するものであるこ
とを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
【請求項１１】上記専用プロセッサは、所定の１枚の画
像を形成するための描画コマンドのグループが同一の描
画手段に与えられるように、上記複数の描画手段に描画
コマンドを分配するものであることを特徴とする請求項
５記載の画像処理装置。