JPH07146952A

JPH07146952A - ３次元画像処理装置

Info

Publication number: JPH07146952A
Application number: JP5292108A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Okada; 正博岡田
Original assignee: Konami Corp
Current assignee: Konami Group Corp
Priority date: 1993-11-22
Filing date: 1993-11-22
Publication date: 1995-06-06
Also published as: US5566285A

Abstract

(57)【要約】【目的】ポリゴンへのテクスチャの付与処理を画像の
重なり具合とは無関係に常に１画面分に固定し、処理の
安定化を図る。【構成】ポリゴン画像を陰面処理して作成するプロセ
ッサ１と、これに接続される操作部２、ポリゴンパラメ
ータメモリ３を備えるとともに、ポリゴン画像をポリゴ
ン面番号で記憶するフレームメモリ４、モニタ掃引に同
期するメモリの走査に応じて読み出される面番号からマ
ッピングデータを読み出すマッピングパラメータメモリ
５、このマッピングパラメータデータを用いてテクスチ
ャ表示のためのアドレスを算出するマッピング演算回路
６及び各ポリゴンに対する全てのテクスチャを記憶した
テクスチャデータメモリ７とを備え、このテクスチャデ
ータメモリからのテクスチャがポリゴンに付される結
果、テクスチャがモニタ８に表示される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ポリゴン画像を用い
て、モニタ上で視覚的に３次元的に画像を見せるための
３次元画像処理装置に係り、特に、各ポリゴンにテクス
チャ（色彩、柄及び模様等）を付すための画像処理技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、特にコンピュータグラフィックや
この技術を利用したいわゆるテレビゲーム機の分野で
は、物体をモニタ上で３次元的に表示して臨場感を与え
るものが種々提案されている。

【０００３】図３は、従来の３次元画像処理装置の一般
的なブロック図を示すもので、この処理装置は、プロセ
ッサ１０、テクスチャデータを記憶するデータメモリ１
１、ポリゴンマッピング処理回路１２及び１画面分のフ
レームメモリ１３からなり、フレームメモリ１３の内容
をモニタへ順次出力するようにしたものである。すなわ
ち、この処理装置では、プロセッサ１０は各ポリゴンを
定義するパラメータとゲームプログラムや操作者の操作
に応じて得られる操作データとを用いてモデリング変換
や投影変換等を実行し、ポリゴン画像を形成すべく順次
所要のポリゴンに対応する変換後のパラメータをポリゴ
ンマッピング処理回路１２へ出力する。ポリゴンマッピ
ング処理回路１２は入力されるポリゴンのパラメータ
（面番号）から対応するテクスチャをデータメモリ１１
から取り込み、各ポリゴンにテクスチャを付しながら、
陰面処理を逐次施して、その結果をフレームメモリ１３
に出力する。ポリゴンマッピング処理回路１２で生成さ
れたポリゴン画像はフレーム画としてフレームメモリ１
３に書き込まれ、所要の速度でモニタに繰り返し読み出
されて静止画として表示される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の３次元画像
処理装置では、各ポリゴンのパラメータとそのポリゴン
に付されるべきテクスチャに対して一括で、陰面処理の
ために手前側の物体と後方側の物体との優先付けのため
の陰面処理を実行し、陰面処理後の画像をフレームメモ
リ１３に書き込むようにしているので、陰面処理のため
に優先付けを全ポリゴンに対して、その面に付されるテ
クスチャと共に実行せねばならない。従って、物体の重
なりが多い画像を表示させる場合、ポリゴンとテクスチ
ャの双方に対して、その重なり部分に対しては余分な画
像処理を強いられ、必要以上の処理時間を費やすことと
なる。そのために、陰面処理に対して並列処理するよう
にした技術も提案されているが（特開平２−２１９１８
４号公報）、その分構成が複雑、大型化し、かつコスト
アップとなる。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
ポリゴン画像に対し、前以て陰面処理を施してフレーム
メモリに書き込み、モニタへの読み出し時に逐一テクス
チャを付すようにして、テクスチャの付与処理を画像の
重なり具合とは無関係に常に１画面分に固定して、処理
の安定化を図るようにした３次元画像処理装置を提供す
ることを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ポリゴンを定
義する面番号を含むパラメータを記憶するパラメータ記
憶手段と、各ポリゴンに付されるテクスチャを記憶する
テクスチャ記憶手段と、上記ポリゴンのパラメータから
３次元のポリゴン画像を形成するポリゴン画像形成手段
と、形成されたポリゴン画像をその面番号で各ドット毎
に記憶するフレームメモリと、上記フレームメモリをド
ット単位で走査しつつ、各ドット毎のポリゴンの面番号
を逐次出力する走査手段と、出力されたポリゴンの面番
号に対応するマッピングパラメータを読み出す読出手段
と、読み出されたマッピングパラメータに応じて、ポリ
ゴンに付すべきテクスチャの表示形態の演算を行うマッ
ピング演算手段と、マッピング演算手段の演算結果に基
づいて上記テクスチャ記憶手段から対応するテクスチャ
データを読み出してモニタへ導く手段とからなるもので
ある（請求項１）。

【０００７】また、上記マッピング演算手段は、上記テ
クスチャ記憶手段に記憶されている各テクスチャデータ
の読み出し方法を決定する読出アドレスを演算するもの
である（請求項２）。

【０００８】

【作用】請求項１記載の発明によれば、ポリゴンのパラ
メータから３次元のポリゴン画像が形成され、このポリ
ゴン画像がポリゴンの面番号によってフレームメモリに
記憶されている。そして、走査手段がこのフレームメモ
リの１ドット毎に走査することにより、その面番号が順
次出力され、この出力された面番号を用いてそのポリゴ
ンの移動等のマッピングパラメータと該面番号とが読み
出される。そして、これらの読み出されたデータを用い
て、ポリゴンに付されるテクスチャの表示形態が演算
（マッピング演算）され、この演算結果に基づいてテク
スチャデータが読み出され、モニタに導かれる。

【０００９】請求項２記載の発明によれば、マッピング
演算の演算結果はテクスチャデータのアドレスであっ
て、このアドレスが直接テクスチャ記憶手段に導かれる
のでテクスチャデータの読み出しがスムーズに行われ
る。

【００１０】

【実施例】図１は、本発明に係る３次元画像処理装置の
一例を示すブロック図である。図において、１はマイコ
ン等で構成され、ゲームプログラムに応じてゲームを遂
行するための処理を行うプロセッサで、このプロセッサ
１にはゲーム機に設けられたキャラクタに所要の動作を
指示する操作部２が接続されている。操作部２は、例え
ばゲームがカーレースであれば、自己のレースカーに対
してハンドル、アクセル及びブレーキ操作を可能にする
ものである。そして、プロセッサ１には、操作部２の各
操作部材の変位等に応じた物体の移動量や傾き（回転）
量、さらにはゲームプログラムに応じて画面の投影位置
が変更されたことに伴う物体の移動量、傾き量及び拡大
縮尺度を算出する演算手段を備えている。

【００１１】また、プロセッサ１には、自己のレースカ
ーやレース道、その周辺のビルや景色等の背景を形成す
る多数のポリゴン情報を記憶するポリゴンパラメータメ
モリ３が接続されている。ポリゴンは物体を複数の面で
区切ったそれぞれの面単位をいい、このポリゴンパラメ
ータメモリ３には、各ポリゴンに対応して、その面番
号、その頂点座標というような物体を定義するポリゴン
パラメータが記憶されている。

【００１２】プロセッサ１は、上記ポリゴンパラメー
タ、ゲームプログラム及び操作部２からの遊技者による
操作データとを用いて、それぞれの物体の移動、傾き及
び拡大縮小に関するデータを作成、すなわち、モデリン
グ変換や投影変換等の公知の変換処理を実行するととも
に、３次元空間において投影位置から見て重なった物体
に対する手前側とその奥行き側との陰面処理を実行して
ポリゴン画像を形成するものである。そして、ポリゴン
画像を形成するポリゴンの面番号データはフレームメモ
リ４に導かれ、一方、物体の移動等に伴う該物体を定義
するポリゴンのパラメータ、すなわちポリゴンの移動、
傾き、縮小拡大等のデータはマッピングパラメータメモ
リ５に面番号と対応して導かれ、書き込まれる。

【００１３】なお、ゲームの進行は、図略のＲＯＭに記
憶されているゲームプログラムに応じて本プロセッサ１
あるいは他のゲーム処理用プロセッサで行うようにして
いる。

【００１４】フレームメモリ４は、ゲーム画面を表示す
るモニタの画素（ドット）数に対応した記憶容量を有
し、例えば１アドレスが１ドットに対応しているもので
ある。このフレームメモリ４には、プロセッサ１で形成
されたポリゴン画像が各ポリゴンの面番号をパラメータ
として１フレーム画分、順次更新的に書き込まれて記憶
されるようになっている。

【００１５】またプロセッサ１はモニタ８のＨ，Ｖラス
タ掃引に同期した走査アドレス信号を発生し、このフレ
ームメモリ４の各アドレスの記憶内容、すなわち面番号
データを読み出すようにしている。読み出された面番号
データはマッピングパラメータメモリ５に導かれる。

【００１６】マッピングパラメータメモリ５は入力され
た面番号に対応したポリゴンの上述したパラメータデー
タを面番号と共に読み出して、次段のマッピング演算回
路６に出力するものである。マッピング演算回路６は上
記の面番号及びポリゴンのパラメータデータに基づい
て、テクスチャをどのように表示するか（表示形態）を
決定するための演算を実行するものである。

【００１７】テクスチャデータメモリ７は各ポリゴン面
上に付される色、柄、模様等の全てのテクスチャを、例
えばＸ，Ｙアドレスにて配列的に記憶しているものであ
る。マッピング演算回路６は、テクスチャの表示形態に
応じて、テクスチャデータメモリ７の対応するテクスチ
ャデータの読み出しアドレスＸ，Ｙを生成するようにし
ている。そして、テクスチャデータメモリ７からモニタ
８のドット単位で順次読み出されるテクスチャは同期す
るＨ，Ｖラスタ掃引信号により偏向されてモニタ８へ出
力され、かかる動作を各ドットに対して高速で繰り返し
行うことでゲーム画面が表示される。

【００１８】ここで、ポリゴンへのテクスチャ付与の演
算の一例について説明する。あるポリゴン（面）の回転
行列式は、

【００１９】

【数１】

【００２０】但し、右手座標系視点はｚ軸の正の向きで、スクリーンのｘ軸を右向け、
ｙ軸を下向け物体の回転はｙ，ｘ，ｚ軸の順で左ネジの方向 α，β，γ：ｘ，ｙ，ｚ軸の回転角で表わされる。

【００２１】上記数１の行列式を元に、テクスチャパタ
ーン上の座標（Ｘ，Ｙ）を演算する式は、

【００２２】

【数２】

【００２３】として表わされる。

【００２４】この数２は下記数３に示すように、９個の
定数とｈ，ｖ座標で表現される。

【００２５】

【数３】

【００２６】そして、この９個の定数をプロセッサ１か
らマッピングパラメータメモリ５に設定し、モニタ８の
走査に従ってフレームメモリ４から面番号が出力される
と面ごとの９個の定数がマッピングパラメータメモリ５
から読み出され、マッピング演算回路６へ出力される。
そして、マッピング演算回路６では、モニタ８のスクリ
ーン上のＨ，Ｖ座標と上記数３とで演算が行われて、テ
クスチャデータメモリ７のアドレス（Ｘ，Ｙ）が出力さ
れる。

【００２７】図２は、本発明に係る３次元画像処理動作
を説明するためのフローチャートである。ゲームが開始
されると、あるいは電源オンによりデモ画面が開始され
ると、ゲーム開始のときであれば、操作部の操作データ
（物体の移動量等）が取り込まれ、次いでポリゴンのパ
ラメータが取り込まれる（ステップＳ２，Ｓ４）。そし
て、これらのデータを利用してモデリング変換、投影変
換及び陰面処理が実行される（ステップＳ６）。そし
て、得られたポリゴン画像がフレームメモリに転送さ
れ、各ポリゴンの面番号データの形式で書き込まれると
ともに、上記各変換後の各ポリゴンのパラメータがポリ
ゴンの面番号と対応付けられてマッピングパラメータメ
モリに転送される（ステップＳ８）。

【００２８】次いで、フレームメモリ４に対してモニタ
８の掃引と同期した走査が行われて（ステップＳ１
０）、各アドレスの面番号データが読み出され、このデ
ータを元に、マッピングパラメータメモリ６からマッピ
ングのためのパラメータが読み出され、マッピング演算
回路６に導かれる。そして、マッピング演算回路６で
は、ポリゴンに付すテクスチャデータを読み出すべく、
その表示形態を考慮したアドレスＸ，Ｙが算出される
（ステップＳ１２）。この結果、アドレスＸ，Ｙに基づ
いてテクスチャデータが読み出され、モニタ８に導かれ
て表示される。

【００２９】ここで、ゲーム終了かどうかが判断され
（ステップＳ１４）、ゲーム終了であればそのまま本フ
ローを終了し、そうでなければ（ステップＳ１４でＮ
Ｏ）、直前の操作データの取り込み（ステップＳ２）か
ら所定時間が経過したかどうかが判断される（ステップ
Ｓ１４）。所定時間が経過していなければ、ステップＳ
１８で、フレームメモリ４の走査方向の次のドットに対
して上記ステップＳ１０〜Ｓ１２の処理が実行される。
なお、所定時間は、静止画を好適に表示すべく、少なく
ともモニタ８が１回掃引されるに要する時間以上に設定
されている。一方、ステップＳ１６で所定時間が経過し
ておれば、次のゲーム画面を作成して表示すべく、ステ
ップＳ２に戻って、操作データの取り込みを行う。かか
る処理がゲーム終了まで（ステップＳ１６でＮＯ）、繰
返し行われる。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、陰面処理されたポリゴ
ン画像に対し、そのドット毎の読み出し時にテクスチャ
を付すようにしてモニタに導くようにしたので、テクス
チャ付与動作が、物体の重なり状態に関わりなく常にド
ット数である一定値となるので、画像処理の一定化が図
れる。特に物体の重なりが多い、高級用のゲーム機や画
像表示装置の場合には、従来の処理方法に比して極めて
高速、かつ安定した表示処理が可能となる。

【００３１】また、フレームメモリには従来ポリゴン画
像を記憶可能にする構成を備えているので、本発明は、
かかる従来構成にフレームメモリ以下の構成を付加すれ
ば済み、フレームメモリまでの従来構成を利用すること
ができる。

【００３２】また、請求項２記載の発明によれば、マッ
ピング演算手段は、テクスチャデータを記憶したアドレ
スを直接出力するようにして、テクスチャデータを読み
出すようにしたので、その分読み出し速度が表示のため
の所要の速度に耐えうるものとすることができ、実用性
ある読み出し速度で画像表示を行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る３次元画像処理装置の一例を示す
ブロック図である。

【図２】本発明に係る３次元画像処理動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図３】従来の３次元画像処理装置の一般的なブロック
図を示すものである。

【符号の説明】

１プロセッサ２操作部３ポリゴンパラメータメモリ４フレームメモリ５マッピングパラメータメモリ６マッピング演算回路７テクスチャデータメモリ８モニタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリゴンを定義する面番号を含むパラメ
ータを記憶するパラメータ記憶手段と、各ポリゴンに付
されるテクスチャを記憶するテクスチャ記憶手段と、上
記ポリゴンのパラメータから３次元のポリゴン画像を形
成するポリゴン画像形成手段と、形成されたポリゴン画
像をその面番号で各ドット毎に記憶するフレームメモリ
と、上記フレームメモリをドット単位で走査しつつ、各
ドット毎のポリゴンの面番号を逐次出力する走査手段
と、出力されたポリゴンの面番号に対応するマッピング
パラメータを読み出す読出手段と、読み出されたマッピ
ングパラメータに応じて、ポリゴンに付すべきテクスチ
ャの表示形態の演算を行うマッピング演算手段と、マッ
ピング演算手段の演算結果に基づいて上記テクスチャ記
憶手段から対応するテクスチャデータを読み出してモニ
タへ導く手段とからなる３次元画像処理装置。
【請求項２】上記マッピング演算手段は、上記テクス
チャ記憶手段に記憶されている各テクスチャデータの読
み出し方法を決定する読出アドレスを演算するものであ
ることを特徴とする請求項１記載の３次元画像処理装
置。