JPH07105406A

JPH07105406A - ３次元画像表示装置

Info

Publication number: JPH07105406A
Application number: JP5251328A
Authority: JP
Inventors: Takushi Totsuka; 卓志戸塚
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-10-07
Filing date: 1993-10-07
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【構成】予め、第１シェーディング計算部５では、メ
モリ１内の複数の多角形の各画素の幾何情報及び表示パ
ラメータを用いて明るさの値が計算され、陰面消去部４
では、上記幾何情報を用いて各画素が視点から見ること
ができるか否かが判別されて描画制御部６のスイッチが
切り換えられることにより、上記明るさの値が中間結果
メモリ７に記憶される。次に、メモリ１内の変更された
表示パラメータ（可変表示パラメータ）が第２シェーデ
ィング計算部８に読み出され、中間結果メモリ７に記憶
されている中間結果と共に再計算されて明るさの値が求
められ、表示装置９に再表示される。【効果】３次元画像を高速に再表示することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータグラフィ
ックス（ＣＧ）、ＣＡＤ（コンピュータ援用設計）、デ
ザイン、及びビデオゲーム等に利用される３次元画像表
示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックス（ＣＧ）等
においては、３次元物体を多数の細かな多面体に分割
し、それらの多面体の表面を２次元の表示画面上に表示
することにより、３次元物体を３次元画像として表示す
る方法が用いられている。

【０００３】この方法においては、少なくとも、多面体
の表面の座標及び面の曲率等の幾何学的情報（以下、幾
何情報という）と、上記多面体の表面に表される物体の
色や光沢等の属性及び光源の位置や色等の情報（以下、
表示パラメータという）とを含む図形データを用いて、
多面体の表面の各画素における明るさを計算するシェー
ディング計算工程と、３次元画像で表示しようとしてい
る物体が他の物体等に遮られて影になっている部分、言
い換えれば、視点から見える物体の部分のみについて、
上述のようにして求めた明るさの値を画像メモリに書き
込み、影になる部分を消去する陰面消去工程とを行うこ
とにより、３次元物体を３次元画像で表すことができ
る。上記２つの工程は公知であり、例えば、コンピュー
タグラフィックスに関する代表的な文献である、Foley,
van Dam 他著"Computer Graphics -principles and pra
ctice" に詳細に記述されている。

【０００４】図５には、この３次元画像を表示する３次
元画像表示装置の概略的な構成を示す。図５の入力端子
１０からは、３次元画像を表示するための複数の多面体
の表面（例えば三角形）のデータ、即ち図形データが入
力され、メモリ１１に格納される。

【０００５】先ず、シェーディング計算部１２には、メ
モリ１１から、現在、処理の対象となっている図形デー
タの幾何情報及び表示パラメータが送られ、各画素の明
るさの値が計算される。

【０００６】また、陰面消去部１３には上記メモリ１１
内の幾何情報が送られており、上記シェーディング計算
部１２での計算処理と同時に、処理の対象となっている
多面体の表面の図形（三角形）の各画素が他の図形より
も手前に存在するか否か、即ち図形の各画素を視点から
見ることができるか否かについて判別する。この陰面消
去部１３における処理方法としては、例えば上記文献に
も記述されているＺバッファ法が用いられる。この判別
により、現在、処理の対象となっている図形の各画素に
ついて、視点から見ることができれば、上記陰面消去部
１３からの描画制御信号により描画制御部１４のスイッ
チがＯＮになり、上記シェーディング計算部１２により
計算された明るさの値が画像メモリ１５に送られて記憶
される。しかし、上記図形の各画素について、視点から
見ることができなければ、描画制御部１４のスイッチは
ＯＦＦとなり、計算された明るさの値は画像メモリ１５
に送られることはない。

【０００７】画像メモリ１５に記憶された画像データは
読み出されて、ＣＲＴ等の表示装置１６に送られる。上
述のような処理が複数の図形データについてそれぞれ行
われることにより、３次元画像が表示される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、計算量に関
する理論では、計算に要する時間及び図形データのため
の記憶容量は画像データの出力の精度にのみ依存するこ
とが理想であるという考え方が広く受け入れられてい
る。この考え方を、output sensitiveと呼ぶ。従来の３
次元画像のための画像データの処理方法はoutput sensi
tiveではなく、どんなに小さなサイズの画像を表示する
場合でも、元の図形データの量に比例した計算処理時間
と記憶メモリとを必要とする。

【０００９】具体的には、上述のような３次元画像表示
装置においては、図形の１つ１つに対して、上記メモリ
１１内の図形データを用いて処理を行うので、図形デー
タの量に比例して計算処理時間が長くなることになる。
また、物体の色や照明等の表示パラメータが変更されて
３次元画像が再表示される場合にも、図形の１つ１つに
対して、上記変更された表示パラメータと残りの元の図
形データとを用いて再び計算処理を行うので、計算処理
時間がかかる。

【００１０】特に、近年では、自動車等の工業デザイン
や都市のシミュレーション等にもＣＧが用いられてい
る。このような場合において扱われる図形データの量は
膨大であるので、表示パラメータを変更した場合には、
図形データの量に比例して、非常に計算処理時間が長
い。

【００１１】さらに、表示パラメータを変更して画像の
再表示を行う場合には、大量の図形データを記憶してお
くための大容量のメモリが必要となる。

【００１２】そこで、本発明は上述の実情に鑑み、表示
パラメータの変更時の処理を簡素化し、３次元画像の再
表示を高速化することができる３次元画像表示装置を提
供するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る３次元画像
表示装置は、図形データを記憶する第１の記憶手段と、
上記第１の記憶手段からの幾何情報と表示パラメータの
一部とを用いて演算を行い、この演算結果を中間結果と
して画素毎に出力する第１の演算手段と、上記第１の演
算手段からの画素毎の中間結果を記憶する第２の記憶手
段と、上記第１の演算手段で用いられた表示パラメータ
以外の表示パラメータと上記第２の記憶手段からの中間
結果とを用いて画素毎の画素表示情報を演算する第２の
演算手段とを有して成ることにより上述した課題を解決
する。

【００１４】また、上記第１の演算手段で用いられる表
示パラメータは固定、上記第２の演算手段で用いられる
表示パラメータは可変であり、上記第２の演算手段で用
いられる表示パラメータが変更された場合には、上記第
２の演算手段において、上記第１の記憶手段からの新た
な表示パラメータを用いた演算のみを行うことを特徴と
する。

【００１５】ここで、上記画素表示情報は画像の明るさ
を表す情報であることを特徴とする。

【００１６】さらに、上記第２の演算手段では、上記多
面体の表面から光源への方向ベクトル、上記多面体の表
面の反射率、及び光源の強さ等の表示パラメータの内の
１つ又は複数の表示パラメータを可変な表示パラメータ
として用いることを特徴とする。

【００１７】また、色の３原色について、可変な表示パ
ラメータを用いて上記画素表示情報を求めることにより
色を表示することを特徴とする。

【００１８】

【作用】本発明においては、第１の演算手段で幾何情報
と表示パラメータの一部とを用いて演算を行い、この演
算により求められた各画素の中間結果を第２の記憶手段
に格納する。さらに、第２の演算手段において、上記第
２の記憶手段に格納された中間結果と上記第１の演算手
段において用いられた表示パラメータ以外の表示パラメ
ータとを用いて演算を行う。よって、第２の演算手段で
用いられる表示パラメータの変更時には、変更された表
示パラメータと上記第２の記憶手段の格納された中間結
果とを用いて、上記第２の演算手段でのみ演算を行い、
３次元画像を表示する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例について、図
面を参照しながら説明する。図１には、本発明に係る３
次元画像表示装置の概略的な構成を示す。

【００２０】図１のプロセッサ１からの制御により、入
力端子２を介してメモリ３に物体を構成する複数の多面
体の表面の図形の各画素の幾何情報及び表示パラメータ
が入力され、格納される。この後、所定の図形の幾何情
報と表示パラメータの内の変化されない表示パラメータ
（以下、固定表示パラメータという）とが、第１シェー
ディング計算部５により読み出される。この第１シェー
ディング計算部５では、読み出された幾何情報と固定表
示パラメータとを用いて、上記図形の各画素における明
るさの値が計算される。

【００２１】また、陰面消去部４には上記メモリ３内の
上記図形の幾何情報が送られており、上記第１シェーデ
ィング計算部５で行われる計算処理と同時に、処理の対
象となっている図形の各画素毎に、視点から見ることが
できるか否かについて判別する。この判別により、現
在、処理の対象となっている図形の画素について視点か
ら見ることができれば、上記陰面消去部４からの描画制
御信号により描画制御部６のスイッチがＯＮになり、上
記第１シェーディング計算部５より計算された画素の明
るさの値が中間結果として中間結果メモリ７に送られ、
プロセッサ１の制御により記憶される。しかし、現在、
処理の対象となっている図形の画素について視点から見
ることができなければ、描画制御部６のスイッチはＯＦ
Ｆとなり、画素の明るさの値が中間結果として中間結果
メモリ７に送られることはない。この中間結果メモリ７
に記憶される中間結果のデータ量は最終的に出力される
画像データ量（画素量）と同じである。

【００２２】上述の計算処理が終了した後、上記中間結
果メモリ７からは記憶された中間結果が、上記メモリ３
からは表示パラメータの内の変化される表示パラメータ
（以下、可変表示パラメータという）が、第２シェーデ
ィング計算部８により読み出される。

【００２３】この第２シェーディング計算部８では、読
み出された中間結果と可変表示パラメータとを用いて上
記図形の各画素における明るさの値の計算を行う。これ
により得られた明るさの値（画像表示情報）を表示装置
９上に表示する。このように、複数の図形の各画素につ
いてそれぞれ明るさの値の計算を行い、表示装置９上に
表示することにより、３次元画像を表示することができ
る。

【００２４】明るさの値を計算する計算式としては、多
種のものが考案されており、本発明の３次元画像表示装
置においては、任意の計算式を用いることが可能であ
る。例えば、物体の表面の明るさをＩとし、以下の
（１）式を用いて明るさの値を計算する場合を考える。
この（１）式は、対象となる物体の表面における光の拡
散反射をモデル化して表現するものである。

【００２５】Ｉ＝Ｏ_rＬ_a＋Ｏ_rＬ_d( Ｎ・Ｌ）・・・（１）ここで、Ｏ_rは物体の光の反射率（通常は物体の色とし
て認識する）、Ｌ_aは物体の周囲から一様に物体に到達
する光（背景光）の強さ、Ｌ_dは光源の強さ、Ｎ＝（Ｎ
_x，Ｎ_y，Ｎ_z）は物体の法線ベクトル、Ｌ＝（Ｌ_x，
Ｌ_y，Ｌ_z）は物体からの光源へのベクトルである。

【００２６】図２は、上記（１）式によって表される光
の反射について具体的に示したものである。対象となる
物体２０の表面は、多数の微細な多面体により近似的に
構成されており、三角形２１は、上記多面体の表面を三
角形とした場合の一つの三角形を示す。この三角形２１
の図形データは、図１のメモリ３内に格納されているも
のである。上記三角形２１の表面上の各画素における明
るさは、その画素に最も近い、例えば点Ｐにおける法線
ベクトルＮと光源２２へのベクトルＬとを用いた（１）
式より求められる。このとき、法線ベクトルＮは、図１
のメモリ３内に格納される幾何情報を用いて算出する値
である。また、物体の反射率Ｏ_r、背景光の強さＬ_a、
光源の強さＬ_d、及び光源へのベクトルＬとしては、図
１のメモリ３内に格納される表示パラメータが用いられ
る。

【００２７】尚、図３に示すように、上記三角形２１
は、画像メモリ２３と対応するようになっているので、
明るさの値の計算は三角形２１の内部の各画素について
行うことになる。

【００２８】ここで、光源へのベクトルＬのみを可変表
示パラメータとし、残りの物体の反射率Ｏ_r、背景光の
強さＬ_a、光源の強さＬ_dを固定表示パラメータとする
場合を考える。上記第１シェーディング計算部５では、
（１）式に従って得られた上記固定表示パラメータを用
いて、図１のプロセッサ１の制御により更新された以下
の（２）〜（５）式より、４つの中間結果Ａ、Ｂ、Ｃ、
Ｄを画素毎に計算する。これら４つの中間結果は、多面
体の表面の方向、背景光または光源の光の強さ、及び物
体の色を掛け合わせたものである。

【００２９】Ａ＝Ｏ_rＬ_a・・・・・（２）Ｂ＝Ｏ_rＬ_dＮ_x・・・（３）Ｃ＝Ｏ_rＬ_dＮ_y・・・（４）Ｄ＝Ｏ_rＬ_dＮ_z・・・（５）

【００３０】物理的には、上記中間結果Ａは背景光の影
響、中間結果Ｂ、Ｃ、Ｄは拡散反射の内のｘ成分、ｙ成
分、ｚ成分の強さを、それぞれ表す。これらの中間結果
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１の陰面消去部４からの描画制御
信号によって描画制御部６のスイッチがＯＮに切り換え
られることにより、視点から見える画素についてのみ、
中間結果メモリ７に書き込まれる。この陰面消去部１３
における処理方法としては、例えば上記Ｚバッファ法を
そのまま用いることができる。ここで、従来の描画制御
部は、明るさの値を画像メモリに書き込むことを制御し
ていたのに対して、本発明の３次元画像表示装置の描画
制御部６は第１シェーディング計算部５で計算された中
間結果を中間結果メモリ７に書き込むことを制御してい
る点が異なる。

【００３１】上述の計算処理は、図１のメモリ３内の全
ての図形データについて行われる。これにより、中間結
果メモリ７には、各図形の各画素において、視点から最
も手前に存在する図形の画素に関する４つの中間結果
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが格納される。

【００３２】図４に、図１の第２シェーディング計算部
８における計算方法を具体的に示す。この具体例では、
上記多面体の表面の図形が三角形であり、２つの三角形
の図形データを用いた場合について説明する。

【００３３】領域３０、３１は、２つの三角形の図形デ
ータを用いてそれぞれ計算された４つの中間結果Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄが、それぞれ中間結果メモリ７内の中間結果
Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ用のメモリに書き込まれている状態を示
している。上記第２シェーディング計算部８では、中間
結果メモリ７内に記憶された２つの三角形の４つの中間
結果Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを画素毎に読み出し、さらに、図１
のメモリ３から可変表示パラメータである光源へのベク
トルＬを読み出して、図１のプロセッサ１の制御により
更新された以下の（６）式より、各画素における物体の
明るさの値を計算する。

【００３４】Ｉ＝Ａ＋ＢＬ_x＋ＣＬ_y＋ＤＬ_z・・・（６）上記（６）式を用いた計算を各画素について１回ずつ行
うことにより、最終的に表示すべき明るさＩを求めるこ
とができる。

【００３５】具体的には、図５の第２シェーディング計
算部８に示すように、中間結果Ｂと光源へのベクトルＬ
のｘ成分とを乗算器３２で、中間結果Ｃと光源へのベク
トルＬのｙ成分とを乗算器３３で、中間結果Ｄと光源へ
のベクトルＬのｚ成分とを乗算器３４でそれぞれ乗算
し、それら３つの乗算結果と中間結果Ａとを加算器３５
で加算することにより、最終的な明るさＩを求めてい
る。

【００３６】このように、上記第２シェーディング計算
部８では、各画素について１回だけ処理を行うことによ
り明るさの値を求めており、画像のサイズに比例した量
の処理を行うだけでよい。また、この処理は、図１のメ
モリ３に格納されている図形データの量とは関係無く、
一定の時間で処理を終了させることができる。さらに、
上記中間結果メモリ７に記憶されるデータ量は、画像の
サイズと中間結果の量とによって決定されるので、この
中間結果メモリ７の容量も元の図形データの量に依存し
ない。よって、大量の図形データをもつＣＧ等による画
像を表示する場合にも、上記中間結果メモリ７として大
容量の画像メモリを必要としない。

【００３７】次に、第１の実施例として、光源の位置を
変更した後、図１のメモリ３内に格納された図形データ
を３次元画像として表示する場合を説明する。この場合
には、図１のメモリ３に格納された図形データ内の表示
パラメータの内で可変表示パラメータである光源へのベ
クトルＬのみを変更すればよい。従って、この場合に
は、図１の第１シェーディング計算部５を動作させる必
要はなく、上記中間結果メモリ７内に記憶された中間結
果をそのまま用いることができる。

【００３８】即ち、図１のプロセッサ１からメモリ１へ
の制御により、入力端子２から可変表示パラメータであ
る光源へのベクトルＬの新しい値が入力されて格納され
る。上記可変表示パラメータは第２シェーディング計算
部８に読み出され、上記中間結果メモリ７内に記憶され
ている中間結果と、（６）式を用いて再計算されるのみ
で、新しい位置の光源による物体の３次元画像を再表示
することができる。もちろん、この再表示に要する計算
処理は、メモリ１内の図形データ量に依存しない。

【００３９】上述した実施例では、光源の位置の変更に
よる３次元画像の再表示の方法について述べたが、他の
表示パラメータを変更することも可能である。この場合
にも、固定表示パラメータと可変表示パラメータとを適
当に選択し、上記第２シェーディング計算部８のみで再
計算を行うことにより、３次元画像の再表示を行うこと
ができる。

【００４０】例えば、第２の実施例として、物体の反射
率、即ち物体の色を変更する場合について説明する。上
記物体の反射率は、前述の実施例における物体の反射率
Ｏ_rのみを可変表示パラメータとし、残りの表示パラメ
ータを固定表示パラメータとすればよい。

【００４１】先ず、上記プロセッサ１の制御により、入
力端子２から新しい物体の反射率の値が上記メモリ３に
入力されて格納される。さらに、上記第１シェーディン
グ計算部５により新しい物体の反射率が読み出され、上
記プロセッサ１の制御により更新された以下の（７）式
より中間結果Ａが求められる。

【００４２】Ａ＝Ｌ_a＋Ｌ_d（Ｎ・Ｌ）・・・（７）

【００４３】求められた中間結果Ａは、上記中間結果メ
モリ７内に記憶される。この後、上記第２シェーディン
グ計算部８は、上記中間結果メモリ７内の中間結果Ａを
読み出し、さらに、上記メモリ３から可変表示パラメー
タである物体の反射率Ｏ_rを読み出して、図１のプロセ
ッサ１の制御により更新された以下の（８）式より、各
画素における物体の明るさの値を計算する。

【００４４】Ｉ＝Ｏ_rＡ・・・（８）この後は、可変表示パラメータである物体の反射率Ｏ_r
を用いて上記第２シェーディング計算部８で再計算を行
うのみで、物体の色を変更した場合の３次元画像の再表
示を行うことができる。

【００４５】さらに、第３の実施例として、光源の強さ
を変更する場合について説明する。この場合には、光源
の強さＬ_dのみを可変表示パラメータとし、残りの表示
パラメータを固定表示パラメータとすればよい。先ず、
上記プロセッサ１の制御により、入力端子２から新しい
光源の強さが上記メモリ３に入力されて格納される。さ
らに、上記第１シェーディング計算部５により新しい光
源の強さが読み出され、上記プロセッサ１の制御により
更新された以下の（９）、（１０）式より中間結果Ａ、
Ｂが求められる。

【００４６】Ａ＝Ｏ_rＬ_a・・・・・・（９）Ｂ＝Ｏ_r（Ｎ・Ｌ）・・・（１０）

【００４７】上記中間結果Ａ、Ｂは、上記中間結果メモ
リ７に記憶されて、上記第２シェーディング計算部８に
より読み出される。この第２シェーディング計算部８で
は、さらに、上記メモリ３から可変表示パラメータであ
る光源の強さＬ_dを読み出して、上記プロセッサ１の制
御により更新された以下の（１１）式より最終的な明る
さの値を求める。

【００４８】Ｉ＝Ａ＋Ｌ_dＢ・・・（１１）

【００４９】上述の３つの実施例においては、可変表示
パラメータを１つのみとし、残りの表示パラメータを固
定表示パラメータとしていたが、本発明の３次元画像表
示装置においては、複数の表示パラメータを可変表示パ
ラメータとする場合にも対応することができる。

【００５０】例えば、光源へのベクトルＬと光源の強さ
Ｌ_dとを可変表示パラメータとした場合には、上記第１
シェーディング計算部５においては、上記プロセッサ１
の制御により更新された以下の（１２）、（１３）、
（１４）、（１５）式を用いて４つの中間結果Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを求める。

【００５１】Ａ＝Ｏ_rＬ_a・・・（１２）Ｂ＝Ｏ_rＮ_x・・・（１３）Ｃ＝Ｏ_rＮ_y・・・（１４）Ｄ＝Ｏ_rＮ_z・・・（１５）

【００５２】上記求められた４つの中間結果Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄは、上記中間結果メモリ７に記憶される。次に、
上記第２シェーディング計算部８では、上記中間結果メ
モリ７内の４つの中間結果Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及び上記メモ
リ３内の可変表示パラメータである光源へのベクトルＬ
と光源の強さＬ_dとを読み出して、上記プロセッサ１の
制御により更新された以下の（１６）式より最終的な明
るさの値を求める。

【００５３】Ｉ＝Ａ＋Ｌ_d（ＢＬ_x＋ＣＬ_y＋ＤＬ_z）・・・（１６）

【００５４】ここで、光は３原色（Ｒ、Ｇ、Ｂ）から成
っており、２次元の図形上に表される物体の色は物体上
で反射される光（スペクトル）により合成されるもので
ある。例えば、青色の光を吸収する物体であるならば、
この物体に光を照射したときに、この物体が反射する光
は緑色と赤色のみであり、この緑色と赤色とから合成さ
れる色がこの物体の色となる。

【００５５】よって、上述の４つの実施例では、各画素
のただ一つの明るさを求める場合、即ち白黒画像を表示
する場合について述べたが、各画素において３原色Ｒ、
Ｇ、Ｂの明るさの値の計算を行うことにより、３次元画
像のカラー表示を行うことにも容易に対応することがで
きる。

【００５６】さらに、本発明の３次元画像表示装置は、
画像面に画像を貼り付けて３次元画像を表示する技法
（この技法をテクスチャマッピングという）にも適応す
ることができる。

【００５７】例えば、このテクスチャマッピングによ
り、四角形の図形に木目の画像を貼り付けて、その四角
形の図形を実物の板として見せる場合を説明する。従来
のテクスチャマッピングにおいては、木目の３原色Ｒ、
Ｇ、Ｂの画像を予め記憶し、この記憶された画像を四角
形の図形上に貼り付けている。この場合には、あたかも
予め撮影された写真を平面に貼ったかのような効果とな
り、光が面に対して斜めに入射しても、木目の微妙な凹
凸が浮かび上がる等の本来あるべき効果を得ることがで
きない。

【００５８】しかし、本発明の３次元画像表示装置によ
って明るさの値を計算することにより、上述した視覚的
効果を正しく再現することができる。この場合には、光
源へのベクトルＬを可変表示パラメータ、残りの表示パ
ラメータを固定表示パラメータとし、上記第１シェーデ
ィング計算部５において、上記（２）、（３）、
（４）、（５）式より各画素の４つの中間結果Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄを計算する。この４つの中間結果Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
を、従来の画像の代わりに、四角形の図形上に貼り付け
る。さらに、画像の表示時には、上記第２シェーディン
グ計算部８において、上記（６）式より、明るさ、即ち
光源の位置を考慮した画素をそれぞれ求めて表示すれば
よい。

【００５９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る３次元画像表示装置は図形データを記憶する第
１の記憶手段と、上記第１の記憶手段からの幾何情報と
表示パラメータの一部とを用いて演算を行い、この演算
結果を中間結果として画素毎に出力する第１の演算手段
と、上記第１の演算手段からの画素毎の中間結果を記憶
する第２の記憶手段と、上記第１の演算手段で用いられ
た表示パラメータ以外の表示パラメータと上記第２の記
憶手段からの中間結果とを用いて画素毎の画素表示情報
を演算する第２の演算手段とを有して成り、また、上記
第１の演算手段で用いられる表示パラメータは固定、上
記第２の演算手段で用いられる表示パラメータは可変で
あり、上記第２の演算手段で用いられる表示パラメータ
が変更された場合には、上記第２の演算手段において、
上記第１の記憶手段からの新たな表示パラメータを用い
た演算のみを行うことにより、３次元画像を高速に再表
示することができる。

【００６０】また、上記第２の記憶手段においては中間
結果として可視な図形についてのみ画素毎に記憶するの
で、上記第２の演算手段における処理時間は元の図形デ
ータの量に依存せず、表示される３次元画像のサイズに
比例するため、高速に３次元画像の再表示を行うことが
できる。

【００６１】さらに、３次元画像の再表示時に必要とな
る中間結果のデータ量も元の図形データの量に依存せ
ず、表示される３次元画像のサイズに比例するので、大
容量のメモリを必要としない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元画像表示装置の概略的な構
成を示す図である。

【図２】物体を構成する多面体の表面の図形の光の反射
を示す図である。

【図３】図形の各画素を示す図である。

【図４】２つの三角形の中間結果を用いた場合の具体的
な計算方法について示す図である。

【図５】従来の３次元画像表示装置の概略的な構成を示
す図である。

【符号の説明】

１・・・・・・・・・プロセッサ３・・・・・・・・・メモリ４・・・・・・・・・陰面消去部５・・・・・・・・・第１シェーディング計算部６・・・・・・・・・描画制御部７・・・・・・・・・中間結果メモリ８・・・・・・・・・第２シェーディング計算部９・・・・・・・・・表示装置２０・・・・・・・・物体２１・・・・・・・・三角形２３・・・・・・・・画像メモリ３０、３１・・・・・領域３２、３３、３４・・乗算器３５・・・・・・・・加算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも幾何情報及び表示パラメータ
を含む図形データを用いて、物体を構成する多面体の表
面の図形の各画素における画素表示情報を計算し、この
画素表示情報を表示することにより３次元画像を表示す
る３次元画像表示装置において、上記図形データを記憶する第１の記憶手段と、上記第１の記憶手段からの幾何情報と表示パラメータの
一部とを用いて演算を行い、この演算結果を中間結果と
して画素毎に出力する第１の演算手段と、上記第１の演算手段からの画素毎の中間結果を記憶する
第２の記憶手段と、上記第１の演算手段で用いられた表示パラメータ以外の
表示パラメータと上記第２の記憶手段からの中間結果と
を用いて画素毎の画素表示情報を演算する第２の演算手
段とを有して成ることを特徴とする３次元画像表示装
置。
【請求項２】上記第１の演算手段で用いられる表示パ
ラメータは固定、上記第２の演算手段で用いられる表示
パラメータは可変であり、上記第２の演算手段で用いら
れる表示パラメータが変更された場合には、上記第２の
演算手段において、上記第１の記憶手段からの新たな表
示パラメータを用いた演算のみを行うことを特徴とする
請求項１記載の３次元画像表示装置。
【請求項３】上記画素表示情報は画像の明るさを表す
情報であることを特徴とする請求項１記載の３次元画像
表示装置。
【請求項４】上記第２の演算手段では、上記多面体の
表面から光源への方向ベクトルを可変な表示パラメータ
として用いることを特徴とする請求項１記載の３次元画
像表示装置。
【請求項５】上記第２の演算手段では、上記多面体の
表面の反射率を可変な表示パラメータとして用いること
を特徴とする請求項１記載の３次元画像表示装置。
【請求項６】上記第２の演算手段では、色の３原色に
ついて可変な表示パラメータを用いて上記画素表示情報
を求めることにより色を表示することを特徴とする請求
項１記載の３次元画像表示装置。