JPH08161509A

JPH08161509A - テクスチャ・マッピングを行うコンピュータ・システム

Info

Publication number: JPH08161509A
Application number: JP6298618A
Authority: JP
Inventors: Katsura Kawase; 桂川瀬; Nobuyasu Tanaka; 伸宜田中
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1994-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 1996-06-21
Anticipated expiration: 2012-08-06
Also published as: JP2637931B2; US5767858A

Abstract

(57)【要約】【目的】【構成】複数のテクセルからなるテクスチャ・イメージ
・データをインターリーブして重複がないように各々の
メモリに格納する複数のテクスチャ・メモリ・クラスタ
であって、１のピクセルに対するテクスチャ・イメージ
の座標から、その座標に対応するテクスチャ値を計算す
るのに必要なテクセルを求め、そのテクセル値を複数の
テクスチャ・メモリ・クラスタから収集する収集手段
と、収集したテクセル値から１のピクセルに対するテク
スチャ値を計算する手段とをそれぞれ有するものと、複
数のメモリ・クラスタを接続するバスと、複数のメモリ
・クラスタのうちの１つにそれぞれ接続され、１のピク
セルに対するテクスチャ・イメージの座標を計算する複
数のテクスチャ生成器とを有する。【効果】メモリに重複するテクセルを保持することな
く、効率的にテクセル値を各メモリ・クラスタ間で交換
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
ィクス装置にかかり、特に、コンピュータを用いて所定
の領域へ模様等を張り付けるテクスチャ・マッピングを
用いたコンピュータ・グラフィクス装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ・グラフィクスでは、様々
な模様、すなわちイメージ（Texture,テクスチャ）を張
り付けるテクスチャ・マッピング(Texture Mapping) に
よって画像を形成することがある。テクスチャ・マッピ
ング(Texture Mapping) とは、滑らかな平面や曲面上
に、木目やスイカの表面の縞模様等の厚みのないパター
ンやイメージ(Texture) を張ること(Mapping、以下、マ
ッピングという。) である。例えば、フライト・シミュ
レータ（米国マイクロソフト社の商標）は、予め撮影し
ておいた景色の写真イメージを背景部分にテクスチャ・
マッピングすることで、仮想現実的な映像を高速で提供
している。

【０００３】しかしながら、このテクスチャ・マッピン
グは大量のデータ・アクセス及び演算量を必要とするの
で、実時間処理するためには、広いバンド幅を有するテ
クスチャ・メモリ及び専用のハードウェアを必要として
いた。このテクスチャ・メモリは、張り付けるべきパタ
ーンや背景等のイメージを表す２次元の配列データ（以
下、テクスチャ・イメージ・データという。）を記憶す
るためのメモリである。このテクスチャ・メモリは、高
速なアクセスを必要とすると共に大容量を必要とするた
めに、コスト高であった。

【０００４】近年のコンピュータの大容量化、小型化及
び高速化の加速に伴って、コンピュータ・グラフィクス
を利用するコンピュータ・システムでは、高速かつ高効
率にテクスチャ・マッピングが可能なハードウェアを低
価格で提供することが要求されると共に、課題となって
いる。以下、テクスチャ・マッピングについて詳述す
る。

【０００５】[テクスチャ・マッピングにおける座標系]
コンピュータ・グラフィクスでは、次の３種類の座標系
を用いて物体を表現することが一般的である。

【０００６】第１の座標系は、モデル座標系（Model co
ordinate system）である。このモデル座標系は、個々
の物体に固有な座標系、すなわち、物体を記述するのに
適宜選択される座標系である。図５（Ａ）には、一例と
して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各々が直交する直交座標系に
おける、物体としての立方体ＯＢを示した。

【０００７】第２の座標系は、視点座標系（Eye coordi
nate system）である。この視点座標系は、物体を実質
的に目視した時の目の位置に合致された座標系、すなわ
ち、図５（Ｃ）に示すように、視線と１つの座標軸とが
合致する座標系である。

【０００８】第３の座標系は、スクリーン座標系（Scre
en coordinate system）である。このスクリーン座標系
は、図５（Ｄ）に示すように、物体を含む３次元のシー
ンが投影された２次元のスクリーンＳＣ（図５（Ｃ）参
照）における座標系である。図５（Ｃ）おけるスクリー
ン座標系は、直交する横軸のＸ＿Ｓ軸、及び縦軸のＹ＿
Ｓ軸によって構成されている。

【０００９】テクスチャ・マッピングにおいては、上記
の３種類の座標系の他に、図５（Ｂ）に示すように、テ
クスチャ・イメージ・データを記述するための座標系
（以下、テクスチャ座標系：Texture coordinate syste
m、という。）が必要である。図５（Ｂ）におけるテク
スチャ座標系は、直交する横軸のＵ軸、及び縦軸のＶ軸
によって構成されている。テクスチャ・マッピングの実
質的な動作は、スクリーン座標系で本来の物体の色を描
画すべき点に、テクスチャ座標で指定されるテクスチャ
・イメージ・データの色を描画することである。

【００１０】上記のモデル座標系は、複数の基本的物体
を組み合わせた複雑な物体を扱うときに、便宜上、各基
本的物体を簡単に記述するための座標系である。従っ
て、複雑な物体に対してテクスチャ・マッピングをして
スクリーン座標系で記述するためには、これら複数の基
本的物体を纏めた複雑な物体を視点座標系に直す。ここ
では、立方体ＯＢに対して、上面にシェーディング（Sh
ading）をすると共に、側面にテクスチャ・マッピング
する場合を説明する（図５（Ｃ）の立方体ＯＢ1参
照）。この後に、記述された複数の基本的物体をスクリ
ーンＳＣに投影することを想定する。この時点では、複
雑な物体（立方体ＯＢ1 ）はスクリーン座標系で記述さ
れる。なお、以下の説明を簡単にするため、取り扱う物
体は、既にスクリーン座標系に変換されているものとす
る。

【００１１】[テクスチャ・マッピングの詳細]図６
（Ａ）に示すように、テクスチャ・イメージ・データ
は、平面上に単位正方形（１辺の長さが１の正方形）が
縦横に配置され、所定の大きさの正方形（図６（Ａ）で
は、８×８の単位正方形で形成される正方形領域）を形
成している。この格子点、すなわち、ｉ番目の列（ｉ：
０≦ｉ≦７）でｊ番目の行（ｊ：０≦ｊ≦７）に対応す
る格子点（図中の×マーク）を中心とする各々の単位正
方形の中心には、張り付けるべきイメージの色情報が格
納されている。

【００１２】以下、これらの各単位正方形をテクセル、
単位正方形の中心をテクセル中心、テクセル中心に格納
されている色情報をテクセル値、及びテクセルが配置さ
れた所定の大きさの正方形領域をテクスチャという。ま
た、テクスチャの一辺に含まれるテクセルの個数（図６
（Ａ）では、８個）をテクスチャのサイズという。以下
の説明を簡略にするため、ｊ番目の行でかつｉ番目の列
のテクセル（ｉ，ｊ）のテクセル値をＴ［ｉ，ｊ］と略
記する。

【００１３】次に、テクスチャを曲面に張り付ける場
合、通常の曲面はポリゴン分割されていており、視点座
標系ではテクスチャ・マッピングとはポリゴンとテクス
チャの間の線形変換になる。これによって、ポリゴン上
の各点とテクスチャ内の各点は厳密に１対１で対応し、
さらに、この対応はテクスチャをポリゴンに張り付ける
時点で完全に決定できる。最終的には、画面上（スクリ
ーン上）に投影されたポリゴン内の各ピクセルの色を決
定しなければならない。従って、スクリーン座標系は視
点座標系の各ピクセルとテクスチャ内の各テクセルの間
で対応しなければならないが、スクリーン座標系は視点
座標系をスクリーンＳＣ上に投影したものであるので、
ピクセル（ｘ＿ｓ，ｙ＿ｓ）に対応するテクスチャ内の
点Ｐ（ｕ，ｖ）の座標は定まっている。この対応を用い
てピクセル（ｘ＿ｓ，ｙ＿ｓ）の色を決定する。一般に
用いられている色決定のアルゴリズムは、オリジナルの
テクスチャ・イメージ・データと以下に説明するミップ
マップ（Mipmap）と呼ばれるオリジナル・データをさら
に加工したデータを用いる方法、及びミップマップを用
いずにオリジナルのテクスチャ・イメージ・データ等を
用いる方法に大別される。

【００１４】ミップマップを用いない方法には２つの方
法があり、その１つは点Ｐを含むテクセルのテクセル値
をピクセルの色とする方法である。すなわち、点Ｐに最
も近いテクスチャ内のテクセル（ｉ₀ ，ｊ₀ ）のテクセ
ル値Ｔ［ｉ₀，ｊ₀ ］をピクセルの色とする。引数ｉ₀，
ｊ₀は各々ｕ＋０．５，ｖ＋０．５の整数部として求め
ることができる。これは３次元グラフィクス・インタフ
ェイスのＡＰＩ（Application Program Interface ）の
１種であるOpenGL(Mar Segal,Akeley, The OpenGL Grap
hics System:A Specification Version 1.0) では、テ
クセル・ニアレスト（Texel Nearest）と呼ばれる方法
である。

【００１５】しかしながら、テクスチャ・マッピングさ
れるポリゴンが近くにあり、スクリーン座標系上では非
常に拡大される場合、１つのテクセル値が多数のピクセ
ルに対応することになるので、タイルをはったようにな
り、ギザギザを生ずる。

【００１６】他の方法は、上記を改良した第２のテクセ
ル・リニア・インタポーレイテッド（Texel Linear Int
erpolated 、略して、Texel Linearともいう。以下、テ
クセルリニアという）である。この場合、図６（Ａ）に
示すように、点Ｐを囲む４つのテクセルの値を線形補間
するというものである。すなわち、点Ｐ（ｕ，ｖ）を囲
むテクセル中心を（ｉ₀ ，ｊ₀ ），（ｉ₀ ＋１，ｊ
₀ ），（ｉ₀ ，ｊ₀ ＋１），（ｉ₀ ＋１，ｊ₀ ＋１）
（図中の太線の×マーク）としてａ＝ｕの少数部分、ｂ
＝ｖの少数部分とおいたときに、以下の式で得られる値
をピクセルの色とするものである。 (1-a)×(1-b) ×T[i₀ ,j₀]＋(1-a) ×b ×T[i₀ ,j₀+1] ＋ a ×(1-b) ×T[i₀+1,j₀]＋ a ×b ×T[i₀+1,j₀+1] 引数ｉ₀ ，ｊ₀ はｕ，ｖの整数部分として求めることが
できる。他の方法は上式から理解されるように線形補間
を２回続けて行った場合と等価であるのでバイリニアと
もいう。

【００１７】次に、ミップマップを用いる方法を説明す
る。上記の方法では、投影されたポリゴン上の各点にお
けるテクセルの縮小拡大率がピクセルの位置によって大
きく変化するので、スクリーンとのなす角度が大きなポ
リゴンが投影された時に不都合を生ずる。すなわち、ス
クリーン上極端に縮小されるテクセルに対しては上記の
ように４テクセルの重みつき平均では足りず、多くのテ
クセルが必要である。この必要とするテクセルは、ピク
セル−テクセル間の縮小拡大率（Level Of Detail,ピク
セルとテクセルの対応関係から演算できる。線型補間計
算を行う時に必ず生ずる。以下、ＬＯＤという。）から
求めることができる。このようにピクセル毎に平均のと
り方を変化させる方法（コンボリューションと呼ばれる
方法）は効果的だが、効率的でなく、実装が困難である
ので以下に説明するミップマップを用いて代用するのが
一般的である。

【００１８】ミップマップは、先ずオリジナルのテクス
チャ中のテクセルを、図６（Ａ）の太線で囲まれる縦横
２個ずつのテクセルをブロックに纏める。次に、ブロッ
ク内に含まれる４つのテクセルのテクセル値を平均する
ことによってブロックのテクセル値を求める。次に、図
６（Ｂ）に示すように、求めたテクセル値に対応させる
ための新しい１つのテクセルを生成すると共に、元のテ
クスチャにおけるブロックの順序に配列し、全てのブロ
ックについて行うことによって新しいテクスチャを生成
する。このブロックで纏めることにより生成された新し
いテクスチャと、生成前のオリジナル・テクスチャとを
区別するために、オリジナル・テクスチャ（図６
（Ａ））をレベル０のミップマップ、そしてここではサ
イズが半分になった新しいテクスチャ（図６（Ｂ））を
レベル１のミップマップという。次に、レベル１のミッ
プマップを同様に処理してレベル２のミップマップを生
成する。この生成されたテクスチャが、サイズ１のテク
スチャになるまで上記と同様の処理を繰り返し、高レベ
ルのミップマップを生成する。なお、このときのテクセ
ル値がミップマップのレベルに依存することは勿論であ
る。これを表すため上記の記号を拡張してレベルｋのミ
ップマップ中のテクセル（ｉ，ｊ）のテクセル値をＴ
［ｉ，ｊ：ｋ］と表記する。

【００１９】このミップマップを使ってテクスチャ・マ
ッピングするのに先だって、上記のＬＯＤから用いるべ
きミップマップのレベルを決定しなければならない。Op
enGLでは細かい規定がなされているが、ここでは必要な
部分のみに簡単化して説明する。上記のテクセル・ニア
レスト、テクセル・リニアと同様にミップマップ・ニア
レスト、ミップマップ・リニアの概念があり、合計４種
類のテクセル・ミップマップ法がある。なお、各レベル
のミップマップ中のピクセルに対応する点の座標Ｐ
（ｕ，ｖ）はレベルｋに依存したＰ（ｕ_k ，ｖ_k ）とな
るので、注意しなければならない。

【００２０】次に、テクセル・ミップマップ法の４種類
１から４の各々を説明する。 1．ニアレスト−ミップマップ−ニアレスト（Nearest-M
ipmap-Nearest）ｋ＝（ＬＯＤ＋０．５の整数部分）としてレベルｋのミ
ップマップ中にピクセルに対応する点Ｐ_k （ｕ，ｖ）を
求め、点Ｐ_k を含むテクセル値Ｔ［ｉ₀ ，ｊ₀：ｋ］を
ピクセルの色とする。 2．リニア−ミップマップ−ニアレスト（Liner-Mipmap-
Nearest）ｋ＝（ＬＯＤ＋０．５の整数部分）としてレベルｋのミ
ップマップ中にピクセルに対応する点Ｐ_k （ｕ_k ，ｖ
_k ）を求め、点Ｐ_k を囲む４つのテクセルのテクセル値
を線形補間する。これは「レベルｋ」ということ以外は
上記で説明したテクセルリニアと同様である。 3．ニアレスト−ミップマップ−リニア（Nearest-Mipma
p-Liner）ｋ＝（ＬＯＤの整数部分）としてレベルｋとレベルｋ＋
１の各々のミップマップ中のピクセルに対応する点：Ｐ
_k ，Ｐ_k+1 を各々含むテクセルのテクセル値をｄ＝（Ｌ
ＯＤの少数部分）を内分比として線形補間する。 4．リニア−ミップマップ−リニア（Liner-Mipmap-Line
r）ｋ＝（ＬＯＤの整数部分）とする。レベルｋのミップマ
ップ中のピクセルに対応する点Ｐ_k を含む４つのテクセ
ルのテクセル値を線形補間した（テクセルリニア）結果
と、レベルｋ＋１のミップマップ中のピクセルに対応す
る点Ｐ_k+1 を含む４つのテクセルのテクセル値を線形補
間した（テクセルリニア）結果を、ｄ＝（ＬＯＤの少数
部分）を内分比として線形補間（ミップマップリニア）
する。

【００２１】以上説明したようなミップマップ法を用い
て、高速にテクスチャ・マッピングを行うためのコンピ
ュータ・グラフィクス装置には、次の点が要求される。・テクスチャ・メモリの容量が大きいこと・テクスチャ・メモリとして用いるメモリのアクセス速
度が高速なこと・テクスチャ・メモリを効率的に利用すること

【００２２】容量の点を考えると、テクスチャ・メモリ
はテクスチャのテクスチャ・イメージ・データを格納す
る関係上、数Ｍバイトの容量が必要である。このため、
テクスチャ・メモリには一般的に低コストのＤＲＡＭが
用いられる。

【００２３】そして速度の点を考えると、このＤＲＡＭ
のサイクルタイムは８０ｎｓ程度なので、１２．５Ｍテ
クセル／秒程度で動作させることができる。但し、上記
で述べたようにリニア−ミップマップ−リニア方式では
同時に８つのテクセル値を参照しなければならない。８
つのテクセル値を同時に参照するには、ミップマップの
レベル毎にインターリーブをかけ、さらに各々のレベル
をｉ，ｊごとにインターリーブして８つのメモリに格納
してリニア−ミップマップ−リニアに必要なテクセル値
を同時に参照できるような構成にしなければならない。
そうしないと、１００Ｍテクセル／秒程度のアクセス速
度を出すことができない。

【００２４】また、線形補間の計算をする回路（補間回
路、Interpolator）が８つのメモリチップに直結してい
る必要がある。各メモリチップに対するアドレスバスと
各メモリチップから補間回路へのデータバスのビット幅
は、アドレスが２０ビット、テクスチャ・イメージ・デ
ータが１６ビットとしても、（２０＋１６）×８＝２８
８ビットとなり、配線が複雑化すると共に、チップのピ
ンネック（１チップから出すことのできる信号線の制
限）という問題も発生する。

【００２５】[従来例]上記の要求を満たす一例として、
コンピュータ・グラフィクス装置に対応するテクスチャ
・マッピング処理方法がある（特開昭６２−１４０１８
１号公報参照）。このテクスチャ・マッピング処理方法
では、プロセッサ素子内部にテクスチャ・イメージ・デ
ータを分割して有し、プロセッサ間通信路を介して他の
プロセッサ素子内部のテクスチャ・イメージ・データを
受けとっている。

【００２６】しかしながら、このコンピュータ・グラフ
ィクス装置では、次のような問題がある。・基本的にソフトウエアによって処理するための機構で
あり、動作が複雑でハードウエア化が困難であり、高速
動作が期待できない。・描画を処理する部分とテクスチャを処理する部分が１
対１に対応しているので、各々の比率を変化できない。
このため、描画プリミティブの種類や大きさ、それに貼
付けるテクスチャイメージの大きさに対する、パフォー
マンス要求に対して、テクスチャを処理する部分の量を
変化させることができない。・他のプロセッサ素子に対してプロセッサ間通信路を介
して、表示すべき画素の情報を送り、その送信した情報
に基づく演算結果を受けとるというプロトコルなので、
プロトコルのオーバーヘッドが大きい。また、ミップマ
ップを用いた方法を直接適用しようとすると、テクセル
を全く重複しないように保持することができないので、
各プロセッサ内のメモリの容量が大きくなければならな
い。

【００２７】また、他例であるコンピュータ・グラフィ
クス装置として、リアリティ・エンジン・グラフィクス
(Reality Engine Graphics、COMPUTER GRAPHICS Procee
dings,Annual Conference Series,1993pp-116 参照）が
ある。

【００２８】図７に示すように、このコンピュータ・グ
ラフィクス装置９０は、コマンド・プロセッサ１２を備
えている。コマンド・プロセッサ１２は、コマンド・バ
ス１６を介してフラグメント生成器(Fragment Generato
r)７２、７４、７６、７８に接続されている。

【００２９】フラグメント生成器７２の出力側の一方は
テクスチャ・メモリとしてのテクスチャ・メモリ・クラ
スタ(TEXTURE MEMORY CLUSTER)２２を介して描画プロセ
ッサ(Drawing Processor) ４２に接続されており、出力
側の他方は描画プロセッサ４２に直接接続されている。
描画プロセッサ４２はフレーム・バッファ５２に接続さ
れている。このフレーム・バッファ５２の出力側は、デ
ィスプレイ６０に接続されている。テクスチャ・メモリ
・クラスタ２２は、アドレス生成器６２、メモリ（メモ
リ・バンク）６４Ａ，６４Ｂ，６４Ｃ，６４Ｄ，６４
Ｅ，６４Ｆ，６４Ｇ，６４Ｈ及びフィルタ６６から構成
されており、アドレス生成器６２は各メモリ６４Ａ〜６
４Ｈに接続され、各メモリ６４Ａ〜６４Ｈはフィルタ６
６に接続されている。

【００３０】また、フラグメント生成器７４の出力側の
一方はテクスチャ・メモリ・クラスタ２４を介してフレ
ーム・バッファ５４に接続された描画プロセッサ４４に
接続されており、他方は描画プロセッサ４４に直接接続
されている。同様に、フラグメント生成器７６の一方は
テクスチャ・メモリ・クラスタ２６を介してフレーム・
バッファ５６に接続された描画プロセッサ４６に接続さ
れており、他方は描画プロセッサ４６に直接接続されて
いる。フラグメント生成器７８の出力側の一方はテクス
チャ・メモリ・クラスタ２８を介してフレーム・バッフ
ァ５８に接続された描画プロセッサ４８に接続されてお
り、他方は描画プロセッサ４８に直接接続されている。
また、上記のフレーム・バッファ５４、５６、５８の出
力側は、ディスプレイ６０に接続されている。

【００３１】なお、テクスチャ・メモリ・クラスタ２
４、２６、２８は、テクスチャ・メモリ・クラスタ２２
と同様の構成のため、詳細な説明を省略する。

【００３２】また、このコンピュータ・グラフィクス装
置９０では、スクリーンについて縦方向を４列に分割し
て、分割された各々に属するピクセルをテクスチャ・メ
モリ・クラスタ２２、２４、２６、２８が担当し処理し
ている。

【００３３】次に、コンピュータ・グラフィクス装置９
０の動作を説明する。先ず、コマンド・プロセッサ１２
は、その下流にあるフラグメント生成器７２〜７８、テ
クスチャ・メモリ・クラスタ２２〜２８、及び描画プロ
セッサ４２〜４８の各プロセッサに対する命令を解釈す
ると共に、その命令等をコマンドバス１６に出力する。
この命令には、各々のプロセッサ４２〜４８中の図示し
ないレジスタにデータを格納するコントロール・コマン
ドや描画コマンドがある。スクリーン上における描画
は、三角形単位(ポリゴン単位)で行われる。コマンド・
プロセッサ１２は、この描画コマンドを受け取ると、そ
れに続く三角形の頂点単位のデータ（三角形の頂点座標
等）を受け取る。このデータのフォーマットを以下の図
８に示す。但し、ｘ＿ｓ，ｙ＿ｓ：三角形の頂点のスクリーン座標
系での座標Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａ：スクリーンＳＣ上の座標（ｘ＿ｓ，ｙ
＿ｓ）における色情報ｕ，ｖ：座標（ｘ＿ｓ，ｙ＿ｓ）にテクスチャ
・マッピングすべきテクスチャ・イメージ・データのテ
クスチャ座標系における座標

【００３４】これらのデータは、フラグメント生成器７
２、７４、７６、７８の各々に、コマンドバス１６を介
して同時にブロードキャストされる。各フラグメント生
成器は、得られたデータを補間して三角形内部のピクセ
ル単位のデータを生成する。このとき生成されたピクセ
ルのデータが、フラグメント生成器自身が担当するピク
セルのデータであれば、ピクセル単位に補間されたデー
タ（以下の図９に示す）を、対応する描画プロセッサ４
２〜４８に出力する。

【００３５】これと共に、フラグメント生成器は，以下
の図１０に示すデータ、すなわち、三角形の頂点のスク
リーン座標系での座標、及び座標（ｘ＿ｓ，ｙ＿ｓ）に
テクスチャ・マッピングすべきテクスチャ・イメージ・
データのテクスチャ座標系における座標（ｕ，ｖ）を、
対応するテクスチャ・メモリ・クラスタに出力する。

【００３６】このとき、フラグメント生成器自身が担当
するピクセルでない場合は、描画プロセッサにおいてデ
ータは破棄されるが、ピクセルは必ず何れかのフラグメ
ント生成器が担当しているので、全く処理されないピク
セルが生じることはない。テクスチャ・メモリ・クラス
タのアドレス生成器は、この座標（ｕ，ｖ）に基づい
て、上述した例えばリニア−ミップマップ−リニアの計
算に必要なテクセルを求め、そのテクセルのメモリにお
ける物理アドレスを計算し、出力する。この物理アドレ
スをもとにメモリはテクセル値をフィルタに出力し、フ
ィルタは出力されたテクセル値をもとに例えばリニア−
ミップマップ−リニアに必要な計算を行って、ピクセル
に張り付けるべき、テクスチャ・メモリ・クラスタから
の色情報を、対応する描画プロセッサに出力する。描画
プロセッサでは、予め入力されたピクセルの色情報とテ
クスチャ・メモリ・クラスタからの色情報を考慮して、
対応するフレーム・バッファに格納されている該当ピク
セルの値に反映させる。

【００３７】なお、各テクスチャ・メモリ・クラスタ２
２〜２８には、予め全て同一の内容のテクスチャ・イメ
ージ・データが重複して格納されている。従って、４つ
のテクスチャ・メモリ・クラスタ２２〜２８による並列
効果によって性能向上、特に処理速度の高速化を図るこ
とができが、重複してデータを保持すれば高価なメモリ
の容量は増大する。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮して、コンピュータ・グラフィクス・インタフェイ
スにあるテクスチャ・マッピングの機能を効率良く実行
させることができるコンピュータ・グラフィクス装置を
得ることが目的である。

【００３９】特に、必要とするメモリの容量を劇的に減
少させても効率が許容範囲内の悪化で済むシステムを得
ることが目的である。

【００４０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、複数のテクセルからなるテクスチャ・イメージ・
データをインターリーブして重複がないように各々のメ
モリに格納する複数のテクスチャ・メモリ・クラスタで
あって、ある１つのピクセルに対するテクスチャ・イメ
ージの座標から、その座標に対応するテクスチャ値を計
算するのに必要なテクセルを求め、そのテクセルの色情
報であるテクセル値を複数のテクスチャ・メモリ・クラ
スタから収集する収集手段と、収集したテクセル値から
１のピクセルに対するテクスチャ値を計算する手段とを
それぞれ有する複数のテクスチャ・メモリ・クラスタ
と、複数のテクスチャ・メモリ・クラスタを接続するバ
スと、複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの１
つにそれぞれ接続され、前述の１のピクセルに対するテ
クスチャ・イメージの座標を計算する複数のテクスチャ
生成器と、複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうち
の１つにそれぞれ接続され、前述の１のピクセルに対す
るテクスチャ値を用いて前述の１のピクセルに表示すべ
きデータを生成する複数の描画プロセッサとを有するテ
クスチャ・マッピングを行うコンピュータ・システムで
ある。このようにすると、各テクスチャ・メモリ・クラ
スタ内のメモリに重複するテクセルを保持することな
く、効率的にテクセル値を各テクスチャ・メモリ・クラ
スタ間で交換することができる。

【００４１】また、上述の収集手段は、ある１つのピク
セルに対するテクスチャ・イメージの座標から、その座
標に対応するテクスチャ値を計算するのに必要なテクセ
ルを求め、複数のテクスチャ・メモリ・クラスタに通知
する手段と、メモリを検索し、通知されたテクセルのテ
クセル値を得る検索手段と、テクセル値をテクセルの通
知元のテクスチャ・メモリ・クラスタに送信する手段
と、テクセル値を受信する手段とを含むようにすること
も考えられる。

【００４２】さらに、上述のメモリは複数のバンクに別
れており、各バンクは、テクスチャ・メモリ・クラスタ
が格納するテクスチャ・イメージ・データをインターリ
ーブして重複を生じないように格納するようにすること
も考えられる。これにより、同一テクスチャ・メモリ・
クラスタ内のメモリに同一テクセル値を重複して保持す
る、ということを完全に排除することができる。

【００４３】また、先の複数のバンクは、入力ＦＩＦＯ
バッファと、出力ＦＩＦＯバッファとを含むことも考え
られる。このようにすると、テクセルをそのアドレスで
インターリーブして格納した場合に、同一バンクに対す
るアクセスの集中によるパフォーマンス低下を抑えるこ
とができる。

【００４４】また、上述の検索手段は、通知されたテク
セルのアドレスを計算する手段と、計算されたアドレス
から該当するメモリのバンクにアドレスを分配する分配
手段と、メモリのバンクからテクセル値を得る手段とを
含むことも考えられる。このように分配することによ
り、効率よくメモリにアクセスすることができる。

【００４５】さらに、先の必要なテクセルの通知元のテ
クスチャ・メモリ・クラスタのＩＤを記憶するＦＩＦＯ
バッファをテクスチャ・メモリ・クラスタの各々がさら
に有するようすることも考えられる。このようにする
と、必要なテクセルのテクセル値を必要なテクスチャ・
メモリ・クラスタに送信することができる。

【００４６】また、先の計算されたアドレスを分配した
前記メモリのバンクのＩＤを記憶するＦＩＦＯバッファ
をテクスチャ・メモリ・クラスタの各々がさらに有する
ようにすることも考えられる。このようにすると、検索
結果を適切なメモリ・バンクから出力させることができ
る。

【００４７】さらに、上述の収集手段が、ある１つのピ
クセルに対するテクスチャ・イメージの座標を複数のテ
クスチャ・メモリ・クラスタに通知する手段と、座標か
ら、その座標に対応するテクスチャ値を計算するのに必
要なテクセルであって、自己のメモリが保持するテクセ
ルを計算する手段と、テクセルのテクセル値をメモリか
ら取り出す手段と、テクセル値をテクセルの通知元のテ
クスチャ・メモリ・クラスタに送信する手段と、テクセ
ル値を受信する手段とを含むようにすることも考えられ
る。

【００４８】本発明の他の態様としては、複数のテクセ
ルからなるテクスチャ・イメージと、そのテクスチャ・
イメージを１以上の段階で縮小したデータであり且つ１
又は複数のテクセルからなる縮小テクスチャ・イメージ
とを含むテクスチャ・イメージ・データをインターリー
ブして重複を生じないよう各々のメモリに格納する複数
のテクスチャ・メモリ・クラスタであって、ある１つの
ピクセルに対するテクスチャ・イメージの座標及びピク
セルとテクスチャ・イメージのテクセルの縮小率から前
述の１のピクセルに対するテクスチャ値を計算するのに
必要なテクセルを求め、そのテクセルの色情報であるテ
クセルの値を複数のテクスチャ・メモリ・クラスタが出
力するように要求する手段と、要求されたテクセルの値
を検索し、要求したテクスチャ・メモリ・クラスタに出
力する手段と、テクセルの値を収集する手段と、収集さ
れたテクセルの値からテクスチャ値を計算する手段とを
それぞれ有する先の複数のテクスチャ・メモリ・クラス
タと、複数のテスクチャ・メモリ・クラスタを接続する
バスと、複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの
１つにそれぞれ接続され、前述の１のピクセルに対する
テクスチャ・イメージの座標及び縮小率を計算する複数
のテクスチャ生成器と、複数のテクスチャ・メモリ・ク
ラスタのうちの１つにそれぞれ接続され、前述の１のピ
クセルに対するテクスチャ値を用いて前述の１のピクセ
ルに表示すべきデータを生成する複数の描画プロセッサ
とを有するテクスチャ・マッピングを行うコンピュータ
・システムがある。これによれば、ミップマップを用い
るようなテクスチャ・マッピングにおいてテクスチャ・
メモリ・クラスタのメモリを有効利用することができ
る。

【００４９】

【作用】第１に述べた本発明の構成では、各テクスチャ
生成器が１のピクセルに対するテクスチャ・イメージの
座標を生成して（ラスタライズ）、それぞれに接続され
たテクスチャ・メモリ・クラスタに送る。そして、各テ
クスチャ・メモリ・クラスタでは、収集手段がそのテク
スチャ・イメージの座標から必要なテクスチャ・イメー
ジ・データのテクセルを計算する。そして、そのテクセ
ルを有する、自己を含むテクスチャ・メモリ・クラスタ
からそのテクセルのテクセル値を収集する。必要なテク
セル値を収集できれば、先の１のピクセルに対するテク
スチャ値を計算する。計算されたテクスチャ値は、計算
を行ったテクスチャ・メモリ・クラスタに接続された描
画プロセッサで、その１のピクセルに表示すべきデータ
を計算する時に用いられる。そして、その表示すべきデ
ータはフレーム・バッファに入れられる。

【００５０】上述の収集手段が通知手段と検索手段と送
信手段と受信手段に別れる場合には、通知手段が、必要
なテクセルを自己を含む複数のテクスチャ・メモリ・ク
ラスタに通知する。そして、検索手段がそのテクセルを
有しているかメモリを検索し、有していればそのテクセ
ルのテクセル値を出力する。出力があれば送信手段によ
り要求元に送信し、要求元のテクスチャ・メモリ・クラ
スタの受信手段がそのテクセル値を受信する。

【００５１】上述のようにメモリを複数のバンクに分け
ており、各バンクでもテクスチャ・イメージのインター
リーブが行われている場合には、その各バンクに目的と
するテクセルが格納されているかを記録しておき、その
バンクからデータを引き出す必要がある。

【００５２】上述のように各メモリ・バンクに入力ＦＩ
ＦＯと出力ＦＩＦＯを有していれば、必要なテクセル値
が同一のメモリ・バンクに格納されている場合でも、一
旦ＦＩＦＯに格納しておくことにより、同一メモリ・バ
ンクへのアクセスがあっても全体のパフォーマンスの低
下を抑えることができる。

【００５３】また、上述の検索手段が、アドレス計算手
段と分配手段とテクセル値を得る手段とを含む場合に
は、通知されたテクセルのメモリ中のアドレスをそのア
ドレス計算手段が計算し、分配手段がそのアドレスに応
じて該当メモリ・バンクにそのアドレスを分配する。そ
して、そのメモリ・バンクから目的のテクセル値を得る
ことができる。

【００５４】さらに、必要なテクセルの通信元のテクス
チャ・メモリ・クラスタのＩＤを記憶するＦＩＦＯバッ
ファを有していれば、そのテクセルの要求を受信した際
に要求したテクスチャ・メモリ・クラスタをこのＦＩＦ
Ｏに入力し、目的のテクセル値を格納したメモリ・バン
クからの出力をそのＦＩＦＯの記憶内容の順(要求の受
信順)に送信するようにできる。

【００５５】計算されたアドレスを分配したメモリ・バ
ンクのＩＤを記憶するＦＩＦＯバッファを有している場
合には、アドレスの分配を行う際に分配したメモリ・バ
ンクのＩＤをこのＦＩＦＯに記憶しておき、先のテクス
チャ・メモリ・クラスタのＦＩＦＯと併せてどのバンク
出力をどのテクスチャ・メモリ・クラスタに出力するか
を対応付けする。

【００５６】収集手段の他の態様の場合には、テクスチ
ャ・イメージの座標をそのまま、自己を含む複数のテク
スチャ・メモリ・クラスタに送信し、受信したテクスチ
ャ・メモリ・クラスタで、計算手段が必要なテクセルで
あって保持しているテクセルを計算する。このテクセル
のテクセル値を取り出し、要求元(通信元)のテクスチャ
・メモリ・クラスタに送信する。そのテクスチャ・メモ
リ・クラスタは、送られてきたテクセル値を受信し、フ
ィルタにてテクスチャ値を計算することになる。

【００５７】さらに他の本発明の態様の場合には、テク
スチャ生成器が、１のピクセルに対するテクスチャ・イ
メージの座標とそのピクセルとテクセルの縮小率を計算
し、それを接続されているテクスチャ・メモリ・クラス
タに送信する。そして、要求されたテクセルの値を検索
し、要求したテクスチャ・メモリ・クラスタに送信す
る。そして必要なテクセル値を収集してテクスチャ値を
計算する。計算されたテクスチャ値は、そのテクスチャ
・メモリ・クラスタに接続された描画プロセッサによっ
て、上述のピクセルの表示すべきデータの計算に用いら
れる。その表示すべきデータはフレーム・バッファに入
力され、表示装置に表示される。

【００５８】

【実施例】図１に本願発明の用いられるシステムの全体
を示す。ワークステーション１は、メインＣＰＵ、メイ
ン・メモリ、キーボード、プリンタ等の入出力装置、及
びＦＤＤやＨＤＤといった記憶装置を含む。このワーク
ステーション１のバスに接続されているのが、グラフィ
ック・サブシステム３であり、このサブシステム３の出
力が表示装置１１にて表示される。グラフィック・サブ
システム３は、ジオメトリ計算部５とラスタ計算部７と
テクスチャ計算部９により構成される。

【００５９】この図１の動作を説明する。ワークステー
ション１のＣＰＵは、表示装置１１に何等かの表示を行
いたい場合には、グラフィック・サブシステム３に描画
を命令する。例えば、ＣＰＵがある位置（全体座標）に
おける、ある物体に、あるテクスチャ・イメージを張り
付けて描くことを命令した場合、ジオメトリ計算部５は
ポリゴン分割をし、ポリゴンの頂点におけるスクリーン
上の座標を求め、その座標におけるテクスチャ・イメー
ジの座標を計算する。もし、色の指定がさらにある場合
にはその色情報も計算する。この結果を用いてラスタ計
算部７が、そのポリゴン内部の各ピクセルごとにスクリ
ーン上の座標及びテクスチャ・イメージの座標（あれば
色情報も）を計算する。このテクスチャ・イメージの座
標とテクセルの拡大縮小率ＬＯＤ（縮小率ともいう。）
からテクスチャ計算部９が、そのピクセルに対応するテ
クスチャの値を生成する。そして、そのテクスチャの値
を用いて表示すべきデータを生成し、フレーム・バッフ
ァに格納する。格納されたデータにより表示装置１１の
スクリーン上に上述の物体を描き出すようになってい
る。

【００６０】このグラフィック・サブシステムの詳細を
図２に示す。ジオメトリ計算部５は、バス１３により複
数のテクスチャ生成器／フラグメント生成器１５，１
７，１９，２１，２３，２５，２７，２９（ここでは８
つ）に接続されている。そして、各テクスチャ生成器／
フラグメント生成器は、１のテクスチャ・メモリ・クラ
スタに接続されている。このテクスチャ・メモリ・クラ
スタ３３，３５，３７，３９，４１，４５，４７は、そ
れぞれアドレス分配バス３１とデータ交換バス９５で接
続されている。また、各テクスチャ・メモリ・クラスタ
は描画プロセッサ５１，５３，５５，５７，５９，６
１，６５にそれぞれ接続されている。この描画プロセッ
サは、フラグメント生成器も直接接続されている。そし
て各描画プロセッサは、フレーム・バッファ６７，６
９，７１，７３，７５，７７，７９，８１にそれぞれ接
続されている。

【００６１】テクスチャ・メモリ・クラスタの概略はテ
クスチャ・メモリ・クラスタ３３にのみ示してある。他
のテクスチャ・メモリ・クラスタに関しては、その内容
は同一であり説明を省略する。テクスチャ生成器１５か
らの出力はアドレス生成器８３に接続されており、アド
レス生成器８３の出力はアドレス分配バスに接続されて
いる。また、他の出力はアドレス選択器８５に接続され
ている。アドレス選択器８５の出力は、アドレス分配器
８７に接続され、このアドレス分配器８７は複数のメモ
リ・バンク８９（ここでは８つ）に接続される。メモリ
・バンク８９の出力はデータ収集器９１に接続されてい
る。このデータ収集器９１の出力はデータ交換バス９５
にも接続されており、他のテクスチャ・メモリ・クラス
タにデータを出力するようになっている。このデータ収
集器９１の出力は、フィルタ９３にも接続されている。
フィルタ９３では、このデータ収集器９１からの出力と
ともに、データ交換バス９５に接続されており、他のテ
クスチャ・メモリ・クラスタからの出力を受信するよう
になっている。そして、フィルタ９３は生成したテクス
チャ値を担当の描画プロセッサ５１に出力するようにな
っている。

【００６２】以下、図２に示した装置の動作を説明す
る。ジオメトリ計算部５は、上述したように各ポリゴン
の頂点に係るピクセルの座標とテクスチャ・イメージの
座標、その点での色情報を計算し出力する。この出力は
バス１３でブロードキャストされ、各テクスチャ生成器
／フラグメント生成器で受信される。各テクスチャ生成
器はポリゴン内部のピクセルを補間計算し、各ピクセル
ごとの、スクリーン上の座標、テクスチャ・イメージの
座標を計算する。また、フラグメント生成器は、同様に
ポリゴン内部のピクセルを補間計算し、各ピクセルごと
の、スクリーン上の座標、色情報を計算する。この補間
計算の際には、ピクセルとテクセルの縮小率ＬＯＤも同
時に計算される。但し、各テクスチャ生成器及びフラグ
メント生成器は担当するピクセルを予め割り当てられて
おり、担当するピクセル以外のデータは生成されない。
なお、ラスタ計算器７は図２では、テクスチャ生成器／
フラグメント生成器に対応する。

【００６３】ここで、各テクスチャ・メモリ・クラスタ
がどのようにテクスチャ・イメージを保持しているかを
簡単に説明する。なお、一般のアプリケーションでは従
来技術で述べたリニア−ミップマップ−リニアが用いら
れており、この方式でテクスチャ・マッピングを行う際
にパフォーマンスを最大にすることを目的とした例を述
べることを予め断っておく。このリニア−ミップマップ
−リニアでは、同時に８つのテクセル値にアクセスでき
なければならない。よって、必要なテクセル値が８つの
テクスチャ・メモリ・クラスタに分散されて記憶されて
いるようにする。すなわち図２の例では、例えばテクス
チャ・メモリ・クラスタ３３（クラスタ０）は縮小率Ｌ
ＯＤが偶数で、ｉが偶数、ｊが偶数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ３５（クラスタ１）は縮小率Ｌ
ＯＤが偶数で、ｉが奇数、ｊが偶数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ３７（クラスタ２）は縮小率Ｌ
ＯＤが偶数で、ｉが偶数、ｊが奇数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ３９（クラスタ３）は縮小率Ｌ
ＯＤが偶数で、ｉが奇数、ｊが奇数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ４１（クラスタ４）は縮小率Ｌ
ＯＤが奇数で、ｉが偶数、ｊが偶数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ４３（クラスタ５）は縮小率Ｌ
ＯＤが奇数で、ｉが奇数、ｊが偶数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ４５（クラスタ６）は縮小率Ｌ
ＯＤが奇数で、ｉが偶数、ｊが奇数のテクセル、テクス
チャ・メモリ・クラスタ４７（クラスタ７）は縮小率Ｌ
ＯＤが奇数で、ｉが奇数、ｊが奇数のテクセル、とす
る。

【００６４】元のテクスチャ・イメージが８×８の場合
の例を、図３に示す。図３（Ａ）は、ＬＯＤが０のテク
スチャ・イメージを示している。この各枠内の数字は、
そのテクセル値が格納されるテクスチャ・メモリ・クラ
スタの番号（上記のカッコ内の数字）を表す。このよう
にＬＯＤが０、すなわち偶数の場合には、クラスタ０か
らクラスタ３までに格納される。またＬＯＤが１（図３
（Ｂ））の場合には、クラスタ４からクラスタ７までに
格納される。図３（Ｃ）の場合も同様である。

【００６５】このようにテクスチャ・イメージが各テク
スチャ・メモリ・クラスタに格納されていることを前提
に以下動作の説明を続行する。テクスチャ生成器からテ
クスチャ・イメージの座標及び縮小率ＬＯＤを受信した
テクスチャ・メモリ・クラスタは、アドレス生成器が必
要なテクセルを見い出す。すなわち、計算されたＬＯＤ
の整数部分の値とそれに＋１した値（必ず偶数と奇数に
なる）と、そのレベル毎のテクセルの座標（ｉ，ｊ）を
計算する。そして、それをアドレス分配バス３１に出力
するとともに、接続されたアドレス選択器にも出力す
る。アドレス分配バス３１の出力も、それを出力したテ
クスチャ・メモリ・クラスタ以外のクラスタのアドレス
選択器に入力される。例えば、アドレス生成器が計算し
たテクセルの座標を左下として、１つのＬＯＤのミップ
マップにつき４つのテクセル値を参照するので、各アド
レス選択器は受信した座標のテクセルではなく、その４
つの内の自己が保持しているテクセルが要求されている
と認識し、そのテクセルの座標を計算する。他のＬＯＤ
の４つのテクセルについても同様である。但し、ここで
はアドレス選択器で計算していた処理は、要求元のアド
レス生成器が１つのＬＯＤごとに４つのテクセルの座標
を生成し、保持しているテクスチャ・メモリ・クラスタ
に送信しても同様である。

【００６６】このようにして、各アドレス選択器には、
直接接続されたアドレス生成器からの要求も含めて、８
つのテクセルについての要求が入力される。そして、こ
のアドレス選択器は８つの要求を順にアドレス分配器に
出力する。アドレス分配器は、テクセルの座標に対応す
る、メモリの物理アドレスを計算し、その物理アドレス
に対応するメモリ・バンクにその物理アドレスを出力す
る。そして目的とするテクセル値がデータ収集器に出力
され、要求元のテクスチャ・メモリ・クラスタにデータ
交換バスにて送られる。もし、そのテクセル値が自己の
テクスチャ・メモリ・クラスタの要求であった場合に
は、フィルタに直接送られる。フィルタは、上述のよう
にデータ交換バスにて送られてきた７つのテクセル値
と、自己のデータ収集器から送られてきた１つのテクセ
ル値で所定の計算を行い、テクスチャ値を生成する。生
成されたテクスチャ値は、接続された描画プロセッサに
出力される。描画プロセッサは、そのテクスチャ値が対
応するスクリーン上のピクセルに対応する、フラグメン
ト生成器により生成された色情報と、フレーム・バッフ
ァの値を参照して、そのピクセウに関する表示データを
生成し、所定のフレーム・バッファに格納する。フレー
ム・バッファに入力されたデータは、コントローラによ
り読み出され、表示装置に表示される。

【００６７】以上、図２の動作を述べたが、メモリ・バ
ンクについてさらに述べる。上で述べたように、アドレ
ス分配器は、物理アドレスに対応するメモリ・バンクに
その物理アドレスを出力する。すなわち、各テクスチャ
・メモリ・クラスタ内のメモリ・バンクでも、物理アド
レスでインターリーブして記憶している。ここではメモ
リ・バンクは８つであるから、物理アドレスの下位３桁
で、インターリーブするとよい。このようにすれば、１
つのテクセル値も重複することなく、テクスチャ・イメ
ージをテクスチャ・メモリ・クラスタに格納することが
でき、メモリ容量の削減に有効である。例えば、第１の
従来例では、通信して各プロセッサで輝度計算を行うた
め、各プロセッサ内のメモリに格納されるテクセルに重
複が必ず生じていた。また、第２の従来例でも、１Ｍｂ
ｙｔｅのテクスチャ・イメージを格納する際には８Ｍｂ
ｙｔｅのメモリが必要になる。これに対し、本発明は１
Ｍｂｙｔｅのテクスチャ・イメージを格納するのに１Ｍ
ｂｙｔｅしか必要なく、大容量化しつつあるテクスチャ
・イメージを大量に格納することができ、有効である。

【００６８】図２に示したテクスチャ・メモリ・クラス
タの詳細を図４に示す。テクスチャ生成器の出力は、偶
ＬＯＤアドレス生成器８３ａと奇ＬＯＤアドレス生成器
８３ｂに接続されている。また、この２つのアドレス生
成器の出力は、アドレス分配バス３１に接続される。さ
らに、そのテクスチャ・メモリ・クラスタの格納してい
るテクセルに依存して、２つのアドレス生成器のどちら
かの出力が、アドレス選択器８５に接続される。このア
ドレス選択器８５には、バッファ１０９を介して他のテ
クスチャ・メモリ・クラスタからの出力が入力されるよ
うになっている。そして、アドレス選択器８５はアドレ
ス分配器８７に接続されており、このアドレス分配器８
７は複数のメモリ・バンク１０５（ここでは、８つ）に
接続されている。各メモリ・バンクには、入力ＦＩＦＯ
バッファ１０５ａとＤＲＡＭ１０５ｃと出力ＦＩＦＯバ
ッファ１０５ｂがある。またアドレス選択器８７は、タ
グＦＩＦＯバッファ１１５とあて先ＦＩＦＯバッファ１
０３に接続されている。このメモリ・バンク及びタグＦ
ＩＦＯ１１５及びあて先ＦＩＦＯ１０３の出力はデータ
収集器９１に接続され、このデータ収集器９１の出力
は、一方はバッファ１１３を介して他のテクスチャ・メ
モリ・クラスタに出力され、他方はフィルタ９３に出力
されるようになっている。フィルタ９３には他のテクス
チャ・メモリ・クラスタからの出力がバッファ１１１を
介して入力されるようになっている。フィルタ９３の出
力は、上述のように描画プロセッサに接続されている。

【００６９】以下、図４の動作を説明する。図２のアド
レス生成器は、偶ＬＯＤアドレス生成器８３ａと奇ＬＯ
Ｄアドレス生成器８３ｂで構成されている。この偶ＬＯ
Ｄアドレス生成器は、偶数のＬＯＤに係るテクスチャ・
イメージを格納するテクスチャ・メモリ・クラスタに接
続されている。同様に、奇ＬＯＤアドレス生成器は、奇
数のＬＯＤに係るテクスチャ・イメージを格納するテク
スチャ・メモリ・クラスタに接続されている。当然、自
己のテクスチャ・メモリ・クラスタもテクセルを格納し
ているから、自己の格納しているテクスチャ・イメージ
のＬＯＤによりマルチプレクサ１０１を操作して、アド
レス選択器８５に出力する。そして、テクスチャ値を計
算するのに必要な定数を定数ＦＩＦＯ１０７に格納す
る。必要な定数は従来技術の説明でａ，ｂ，ｄと言って
いたものである。

【００７０】他のテクスチャ・メモリ・クラスタでも同
様にして、例えば必要なテクセルの左下のテクセルの座
標を出力するので、その出力がバッファ１０９に入力さ
れる。アドレス選択器は、バッファ１０９及びマルチプ
レクサ１０１の出力から１つづつ選択してきて、先ほど
述べたように、左下のテクセルの座標に対応し且つ必要
とする４つのテクセルの内の自己の格納しているテクセ
ルを認識する。そしてそのテクセルの座標を計算する。
但し、左下のテクセルの座標を得た段階で、必要なテク
セルの格納された物理アドレスを出力するような構成に
すれば、より効率的である。図２の説明では、話の流れ
上前者のような動作であるとしたが、対応関係は明瞭で
あるから後者のようにすることは何等の困難もない。ア
ドレス選択器８５で生成された物理アドレスは、アドレ
ス分配器がそのアドレスの下位３桁で、分配するメモリ
・バンクを認識し、そのメモリ・バンクのＩＤ（又はタ
グ）をタグＦＩＦＯ１１５に入力する。また、その物理
アドレスに格納されたテクセル値を要求したテクスチャ
・メモリ・アドレスのＩＤをあて先ＦＩＦＯ１０３に入
力する。これにより、どのメモリ・バンクからの出力
が、どのテクスチャ・メモリ・クラスタに出力されるか
が順番を誤ることなく認識できる。物理アドレスは対応
するメモリ・バンクの入力ＦＩＦＯバッファ１０５ａに
入力される。このＦＩＦＯは、アドレスによりインター
リーブしているために、入力される物理アドレスがある
１つのメモリ・バンクに集中する場合がある。このよう
な場合であっても、順番を誤ることなく、且つあふれる
ことなく、出力を得るために設けたものである。出力Ｆ
ＩＦＯバッファ１０５ｂも同様の理由で設けられるもの
である。

【００７１】但し、入力ＦＩＦＯを設けたとしてもあふ
れる場合も考えられるので、あふれたかどうかもアドレ
ス分配器は検査する。もしあふれた場合には、そのメモ
リ・バンクの処理が進み、入力ＦＩＦＯバッファ１０５
ａに空きが生ずるまで、入力ＦＩＦＯバッファ１０５ａ
への入力を停止する。そして、テクセル値は出力ＦＩＦ
Ｏバッファ１０５ｂに入力される。ここでデータ収集器
９１は、タグＦＩＦＯ１１５とあて先ＦＩＦＯ１０３を
１づつそれぞれ読み出す。そして、タグＦＩＦＯ１１５
の示すメモリ・バンクの出力ＦＩＦＯ１０５ｂからテク
セル値を読み出し、対応するバッファ１１３に出力す
る。または、自己の要求に基づく場合にはフィルタ９３
に出力する。そして、バッファ１１３から要求元のテク
スチャ・メモリ・クラスタに出力される。

【００７２】このようにしてデータ交換バスを介して得
たテクセル値は、まず、バッファ１１１に格納され、そ
してフィルタ９３に入力される。これにより８つの必要
なテクセル値が集まったので、定数ＦＩＦＯ１０７から
必要な定数を読み出し、従来技術の説明で示した計算を
フィルタ９３が行う。この計算によりテクスチャ値が生
成され、描画プロセッサに与えられる。

【００７３】以上述べたように、これによりメモリの有
効利用を行うと共に、この例ではラスタ計算部以下を並
列に行うことにより、テクスチャ・メモリ・クラスタ間
の通信を行うにしても、パフォーマンスを許容範囲内の
悪化にとどめることができた。しかし、これは一例であ
って、例えば、テクスチャ・メモリ・クラスタの数はそ
の同時アクセスが必要なテクセルの数に合わせること、
又はパフォーマンスを落とすのであれば複数回テクスチ
ャ・メモリ・アクセスするようにして、テクスチャ・メ
モリ・クラスタの数を減らす等の変更を行うことができ
る。さらに、アドレス生成器をテクスチャ生成器に接続
している例を示したが、縮小率ＬＯＤとテクスチャ・イ
メージの座標をそのまま複数のテクスチャ・メモリ・ク
ラスタにブロードキャストし、アドレス選択器で計算し
てもよい。また、メモリ・バンクの数も、アクセスが集
中しないような数に変更することは可能である。さら
に、入力ＦＩＦＯバッファ及び出力ＦＩＦＯバッファの
段数も、同様にメモリ・バンクの容量等に依存するの
で，変更可能である。

【００７４】さらに、あて先ＦＩＦＯ及びタグＦＩＦＯ
の段数もメモリ・アクセスの速度等に依存するので、変
更可能である。また、８つのテクセルを同時に必要とす
る例を示したが、この数が増加した場合、減少した場合
にも、そのインターリーブの仕方及びテクスチャ・メモ
リ・クラスタの数にて対応可能である。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、コンピュータ・グ
ラフィクス・インタフェイスにあるテクスチャ・マッピ
ングの機能を効率良く実行させることができるコンピュ
ータ・グラフィクス装置を得ることができた。

【００７６】また、必要とするメモリの容量を劇的に減
少させても効率が許容範囲内の悪化で済むシステムを得
ることもできた。

【００７７】具体的には、メモリ・バンクの数を８、物
理アドレスはランダムである、ＤＲＡＭのアクセス時間
は６０ｎｓである、各ＦＩＦＯは７．５ｎｓで動作可
能、物理アドレスは７．５ｎｓごとに入力され、アドレ
ス分配器は７，５ｎｓごとに分配することができる。デ
ータ収集器は７．５ｎｓで出力ＦＩＦＯからデータを回
収できる、との条件でシミュレーションを行った結果、
ＤＲＡＭの利用率は８５パーセントとなり、アクセスレ
ートとしては約１１３ＭＨｚであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用可能される装置の全体図である。

【図２】本発明が適用可能な一実施例のコンピュータ・
グラフィクス装置の要部構成を示すブロック図である。

【図３】テクスチャ・メモリ・クラスタに記憶するテク
セルの格納方法を示す概念図である。

【図４】テクスチャ・メモリ・クラスタ内の詳細なブロ
ック図である。

【図５】コンピュータ・グラフィクスにおいて用いる座
標系を示す線図である。

【図６】ミップマップを説明するための説明図であり、
（Ａ）はレベル０のミップマップであるテクスチャイメ
ージを示す線図、（Ｂ）はサイズが半分のレベル１のミ
ップマップであるテクスチャ示す線図である。

【図７】従来のコンピュータグラフィクス装置の要部構
成を示すブロック図である。

【図８】従来例のデータ・フォマットを示すブロック図
である。

【図９】従来例のデータ・フォマットを示すブロック図
である。

【図１０】従来例のデータ・フォマットを示すブロック
図である。

【符号の説明】

１ワークステーション３グラフィック・サブ
システム５ジオメトリ計算部７ラスタ計算部９テクスチャ計算部１１表示装置１３バス１５から２９テクスチャ生成器／フラグメント生成
器３１アドレス分配バス３３から４７テクスチャ・メモリ・クラスタ５１から６５描画プロセッサ６７から８１フレーム・バッファ８３アドレス生成器８５アドレス選択器８７アドレス分配器８９メモリ・バンク９１データ収集器９３フィルタ９５データ交換バス１０１マルチプレクサ１０３あて先ＦＩＦＯ１０５メモリ・バン
ク１０７定数ＦＩＦＯ１０９バッファ１１１バッファ１１３バッファ１１５タグＦＩＦＯ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中伸宜神奈川県大和市下鶴間1623番地14 日本アイ・ビー・エム株式会社大和事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数のテクセルからなるテクスチャ・イメ
ージ・データをインターリーブして重複がないように各
々のメモリに格納する複数のテクスチャ・メモリ・クラ
スタであって、１のピクセルに対するテクスチャ・イメ
ージの座標から、その座標に対応するテクスチャ値を計
算するのに必要なテクセルを求め、そのテクセルの色情
報であるテクセル値を前記複数のテクスチャ・メモリ・
クラスタから収集する収集手段と、収集した前記テクセ
ル値から前記１のピクセルに対するテクスチャ値を計算
する手段とをそれぞれ有する前記複数のテクスチャ・メ
モリ・クラスタと、前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタを接続するバ
スと、前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの１つ
にそれぞれ接続され、前記１のピクセルに対するテクス
チャ・イメージの座標を計算する複数のテクスチャ生成
器と、前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの１つ
にそれぞれ接続され、前記１のピクセルに対するテクス
チャ値を用いて前記１のピクセルに表示すべきデータを
生成する複数の描画プロセッサとを有するテクスチャ・
マッピングを行うコンピュータ・システム。
【請求項２】前記収集手段が、１のピクセルに対するテクスチャ・イメージの座標か
ら、その座標に対応するテクスチャ値を計算するのに必
要なテクセルを求め、前記複数のテクスチャ・メモリ・
クラスタに通知する手段と、前記メモリを検索し、通知された前記テクセルのテクセ
ル値を得る検索手段と、前記テクセル値を前記テクセルの通知元のテクスチャ・
メモリ・クラスタに送信する手段と、前記テクセル値を受信する手段とを含む請求項１記載の
テスクチャ・マッピングを行うコンピュータ・システ
ム。
【請求項３】前記メモリは複数のバンクに別れており、各バンクは、前記テクスチャ・メモリ・クラスタが格納
するテクスチャ・イメージ・データをインターリーブし
て重複を生じないように格納することを特徴とする請求
項１又は２記載のテスクチャ・マッピングを行うコンピ
ュータ・システム。
【請求項４】前記複数のバンクは、入力ＦＩＦＯバッフ
ァと、出力ＦＩＦＯバッファとを含む請求項３記載のテ
スクチャ・マッピングを行うコンピュータ・システム。
【請求項５】前記検索手段は、前記通知されたテクセルのアドレスを計算する手段と、計算された前記アドレスから該当する前記メモリのバン
クに前記アドレスを分配する分配手段と、前記メモリのバンクからテクセル値を得る手段とを含む
請求項３又は４記載のテスクチャ・マッピングを行うコ
ンピュータ・システム。
【請求項６】前記必要なテクセルの通知元のテクスチャ
・メモリ・クラスタのＩＤを記憶するＦＩＦＯバッファ
を前記テクスチャ・メモリ・クラスタの各々がさらに有
することを特徴とする請求項２乃至５のいずれか記載の
テスクチャ・マッピングを行うコンピュータ・システ
ム。
【請求項７】前記計算されたアドレスを分配した前記メ
モリのバンクのＩＤを記憶するＦＩＦＯバッファを前記
テクスチャ・メモリ・クラスタの各々がさらに有するこ
とを特徴とする請求項５記載のテスクチャ・マッピング
を行うコンピュータ・システム。
【請求項８】前記収集手段が、前記１のピクセルに対するテクスチャ・イメージの座標
を前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタに通知する
手段と、前記座標から、その座標に対応するテクスチャ値を計算
するのに必要なテクセルであって、自己の前記メモリが
保持するテクセルを計算する手段と、前記テクセルのテクセル値を前記メモリから取り出す手
段と、前記テクセル値を前記テクセルの通知元のテクスチャ・
メモリ・クラスタに送信する手段と、前記テクセル値を受信する手段とを含む請求項１記載の
テスクチャ・マッピングを行うコンピュータ・システ
ム。
【請求項９】複数のテクセルからなるテクスチャ・イメ
ージと、そのテクスチャ・イメージを１以上の段階で縮
小したデータであり且つ１又は複数のテクセルからなる
縮小テクスチャ・イメージとを含むテクスチャ・イメー
ジ・データをインターリーブして重複を生じないよう各
々のメモリに格納する複数のテクスチャ・メモリ・クラ
スタであって、１のピクセルに対する前記テクスチャ・
イメージの座標及びピクセルと前記テクスチャ・イメー
ジのテクセルの縮小率から前記１のピクセルに対するテ
クスチャ値を計算するのに必要なテクセルを求め、その
テクセルの色情報であるテクセルの値を前記複数のテク
スチャ・メモリ・クラスタが出力するように要求する手
段と、要求された前記テクセルの値を検索し、要求した
前記テクスチャ・メモリ・クラスタに出力する手段と、
前記テクセルの値を収集する手段と、収集された前記テ
クセルの値から前記テクスチャ値を計算する手段とをそ
れぞれ有する前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタ
と、前記複数のテスクチャ・メモリ・クラスタを接続するバ
スと、前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの１つ
にそれぞれ接続され、前記１のピクセルに対するテクス
チャ・イメージの座標及び前記縮小率を計算する複数の
テクスチャ生成器と、前記複数のテクスチャ・メモリ・クラスタのうちの１つ
にそれぞれ接続され、前記１のピクセルに対するテクス
チャ値を用いて前記１のピクセルに表示すべきデータを
生成する複数の描画プロセッサとを有するテクスチャ・
マッピングを行うコンピュータ・システム。