JPH08185543A - 画像合成装置及び画像合成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 半透明表示物の厚みを反映した半透明表現
を、Ｚバッファ法を利用して実現できる画像合成装置及
び画像合成方法を提供すること。 【構成】 視点からの距離を表す奥行き情報を表示画面
上の各ピクセルに対応づけて格納するＺバッファ２６０
を用いて画像合成処理を行う。描画処理部２３２は、Ｚ
バッファ２６０に格納される奥行き情報ＺＢを読み出
し、ＺＢとＺＰとを比較しながら描画処理を行う。比較
＆差分演算部２３８は、ＺＢとＺＰの差分値を演算し、
半透明演算部２４２は、半透明表示物の厚みを表現する
ためにこの差分値を用いて半透明演算を行い、演算結果
をフィールドバッファ２６２に格納する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｚバッファを用いて描
画処理を行う画像合成装置及び画像合成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、３次元ゲーム装置、３次元シ
ミュレータ等に使用される画像合成装置として種々のも
のが知られている。このような画像合成装置においては
半透明表現の実現が望まれている。そして、半透明表現
を行う場合には、得られる画像をよりリアルなものとす
るために、半透明表示物の厚みを反映した半透明表現が
望まれる。例えば、特開平５−３１４２４１号には、体
積データバッファを用意し、この体積（ピクセル）デー
タバッファに少なくともカラー属性、深度値、不透明度
の重み値、勾配値を記憶し、これらの記憶されたデータ
を用いて半透明表示物の厚みを反映した半透明表現を行
う従来技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来技術には、まず第１に体積データバッファと呼ばれる
メモリが新たに必要になるという問題がある。このよう
に新たなメモリを用意すると、ハードウェア規模が増大
化し、また制御が複雑になる。また、第２に、この従来
技術は戦車等の搭乗員のトレーニングのためのシミュレ
ータに用いられるものであり、煙、霧、爆弾の破裂等の
体積効果を現実世界とほとんど同等に表現するものであ
る。このため、かなり複雑な演算処理が必要であり、低
コストが要求される３次元ゲーム装置等には不向きの画
像合成技術である。

【０００４】一方、従来より、陰面消去のための１手法
としてＺバッファ法と呼ばれるものが知られている。こ
のＺバッファ法は、視点からの距離を表す奥行き情報を
表示画面上の各ピクセルに対応づけて格納するＺバッフ
ァを用意し、このＺバッファに格納される奥行き情報Ｚ
値を参照しながら描画処理を行う手法である。この手法
によれば陰面消去を簡易に高速に実現できるため、この
手法は画像合成分野において広く一般的に使用されてい
る。

【０００５】しかしながら、このＺバッファ法を用い
て、半透明表示物の厚みを反映した半透明表現を行う技
術については知られていない。

【０００６】本発明は以上のような技術的課題を達成す
るためになされたものであり、その目的とするところ
は、半透明表示物の厚みを反映した半透明表現を、Ｚバ
ッファ法を利用して実現できる画像合成装置及び画像合
成方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するために、請求項１の本発明は、視点からの距離を表
す奥行き情報を表示画面上の各ピクセルに対応づけて格
納するＺバッファを用いて画像合成処理を行う画像合成
装置であって、処理対象ピクセルについて前記Ｚバッフ
ァに既に格納されている奥行き情報ＺＢを参照し、該Ｚ
Ｂと該処理対象ピクセルについて新たに得られた奥行き
情報ＺＰとを比較しながら描画処理を行う描画処理手段
を含み、前記描画処理手段が、前記ＺＢと前記ＺＰとの
差分値を演算する差分演算手段と、半透明表示物の厚み
を表現するために前記差分値を用いて半透明演算を行う
半透明演算手段とを含むことを特徴とする。

【０００７】また、請求項７の発明は、視点からの距離
を表す奥行き情報を表示画面上の各ピクセルに対応づけ
て格納するＺバッファを用いて行う画像合成方法であっ
て、処理対象ピクセルについて前記Ｚバッファに既に格
納されている奥行き情報ＺＢを参照するステップと、参
照された前記ＺＢと、該処理対象ピクセルについて新た
に得られた奥行き情報ＺＰとを比較しながら描画処理を
行う描画処理ステップを含み、前記描画処理ステップ
が、前記ＺＢと前記ＺＰとの差分値を演算するステップ
と、半透明表示物の厚みを表現するために前記差分値を
用いて半透明演算を行うステップとを含むことを特徴と
する。

【０００８】請求項１又は７の発明によれば、Ｚバッフ
ァに格納されるＺＢと新たに得られるＺＰとに基づいて
各ピクセルに対する描画処理が行われると共に、このＺ
ＢとＺＰとの差分値が求められる。そして、この差分値
を用いて半透明演算が行われる。即ち、本発明によれ
ば、体積データバッファ等の新たなメモリを用意するこ
となく、描画処理に既に存在するＺバッファを利用し
て、半透明表示物の厚みが反映された半透明演算を実現
できる。

【０００９】また、請求項２の発明は、請求項１におい
て、前記半透明演算手段が、前記処理対象ピクセルに対
応した前記半透明表示物上の点であり視点から見て手前
側の点を第１の点とし視点から見て奥側の点を第２の点
とし、前記処理対象ピクセルに対応した不透明表示物上
の点を第３の点とした場合において、該第１、第２の点
についての奥行き情報の差分である前記差分値と、該第
１〜第３の点における色情報とに基づいて前記半透明演
算を行うことを特徴とする。

【００１０】請求項２の発明によれば、半透明表示物上
の第１、第２の点の色情報と、不透明表示物上の第３の
点の色情報と、第１、第２の点の奥行き情報の差分値と
に基づいて半透明演算が行われる。この場合の半透明演
算は、例えば、第１、第２の点の色情報と、第３の点の
色情報と、半透明係数とに基づいて行われ、この半透明
係数を例えば差分値の関数とすることで実現される。

【００１１】また、請求項３の発明は、請求項２におい
て、前記描画処理手段により得られた色情報と、前記第
１、第２の点を１組とした場合に組に属する他の１点が
既に描画された否かを示す組フラグとを含む画像情報を
表示画面上の各ピクセルに対応づけて格納するフィール
ドバッファを含み、前記半透明演算手段が、前記組フラ
グにより他の１点が描画されていないと判断した場合に
は、前記ＺＢと前記ＺＰを比較しＺバッファに格納され
る前記ＺＢの更新を行い、前記組フラグにより他の１点
が描画されていると判断した場合には、前記更新された
前記ＺＢと新たに得られた前記ＺＰとの差分値に基づき
前記半透明演算を行うことを特徴とする。

【００１２】請求項３の発明によれば、組フラグにより
他の１点が描画されていないと判断した場合には前記Ｚ
Ｂの更新が行われ、描画されていると判断された場合に
は、ＺＢとＺＰとの差分値に基づいて半透明演算が行わ
れる。例えば第１の点、第２の点の順で描画された場合
を例にとると、Ｚバッファには、まず第１の点のＺＢが
格納される。そして、第２の点を描画する際にこのＺＢ
が読み出され、このＺＢと第２の点についてのＺＰとの
差分値が求められ、半透明演算が行われる。第２の点、
第１の点の順で描画処理が行われた場合も同様である。

【００１３】また、請求項４の発明は、請求項２におい
て、半透明表示物を構成する半透明ポリゴンが裏ポリゴ
ンであるか表ポリゴンであるかを判定する裏表判定手段
を含み、前記描画処理手段が、前記裏表判定手段により
裏ポリゴンと判定された半透明ポリゴンについて前記Ｚ
Ｂと前記ＺＰを比較し前記Ｚバッファに格納される前記
ＺＢの更新を行い、前記裏表判定手段により表ポリゴン
と判定された半透明ポリゴンについて前記更新された前
記ＺＢと新たに得られた前記ＺＰとの差分値に基づき前
記半透明演算を行うことを特徴とする。

【００１４】請求項４の発明によれば、まず、裏表判定
手段により裏ポリゴン（視点から見て奥側のポリゴン）
と判定された半透明ポリゴンについて描画処理が行わ
れ、そのＺＢがＺバッファに格納される。次に、表ポリ
ゴン（視点から見て手前側のポリゴン）と判定された半
透明ポリゴンについての描画処理が行われる。そして、
この場合、裏ポリゴンについてＺバッファに格納された
ＺＢと、表ポリゴンについてのＺＰの差分に基づいて半
透明演算が行われる。

【００１５】また、請求項５の発明は、請求項１乃至４
のいずれかにおいて、前記描画処理手段が、１フィール
ドに表示される表示物の中の全ての不透明表示物の描画
処理を行った後に半透明表示物の描画処理を行うことを
特徴とする。請求項５の発明によれば、初めに全ての不
透明表示物の描画処理を行った後に、半透明表示物の描
画処理が行われる。従って、描画処理を行う際に、半透
明表示物に関するものなのか、不透明表示物に関するも
のなのかを判断する必要がなくなる。

【００１６】また、請求項６の発明は、請求項１乃至４
のいずれかにおいて、前記描画処理手段が、同一の半透
明表示物を構成するポリゴンに対して他の半透明表示物
を構成するポリゴンに優先して順次描画処理を施すこと
を特徴とする。

【００１７】請求項６の発明によれば、例えば１の半透
明表示物を構成する全てのポリゴンに対する描画処理を
行った後に、他の半透明表示物を構成する全てのポリゴ
ンに対する描画処理が行われることになる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。

【００１９】図１には、本実施例の画像合成装置を３次
元ゲーム装置等の３次元シミュレータに適用した場合の
全体構成の一例が示される。この実施例は、操作部１
２、仮想３次元空間演算部１００、画像供給部２１０、
画像合成部２３０を含んでいる。仮想３次元空間演算部
１００は、操作部１２から入力される操作情報に基づい
て仮想３次元空間を形成するための演算を行う。画像供
給部２１０は、形成された仮想３次元空間の所定の視点
位置において見える画像を形成するための座標変換処
理、クリッピング処理、透視投影変換等の演算処理を行
う。この場合、仮想３次元空間を構成する表示物は複数
のポリゴンの集合により表されており、画像供給部２１
０は、これらのポリゴンの情報（頂点座標、頂点テクス
チャ座標等）を画像合成部２３０に出力する。画像合成
部２３０では、入力されたポリゴン情報からポリゴン内
のピクセルを描画する処理、即ち各ピクセルの画像情報
を求める処理が行われ、これによりディスプレイ１０へ
の画像表示が可能となる。

【００２０】さて、通常、この種の描画処理を行う際
に、ポリゴンとポリゴンとに重なりが生じた場合、視点
から見て奥側にある部分（陰面）を消去し、手前側にあ
る部分のみをディスプレイ上に表示する必要がある。こ
のような陰面消去手法として、Ｚバッファ法と呼ばれる
手法が知られている。このＺバッファ法については、例
えば情報処理ＶＯＬ．２４ ＮＯ．４（情報処理学会１
９８３年４月１５日発行）に記載されている。

【００２１】本実施例は、このＺバッファ法を用いて陰
面消去を行うものである。このため、画像合成部２３０
は、描画処理部２３２、Ｚバッファ２６０、フィールド
バッファ２６２を含んでいる。ここで、Ｚバッファ２６
０は、表示画面上の全てのピクセルに対応した格納エリ
アを有するメモリであり、各格納エリアには視点からの
距離を表す奥行き情報であるＺ値が格納されている。ま
た、描画処理部２３２は、処理対象ピクセルについてＺ
バッファに格納される奥行き情報を参照し、参照された
奥行き情報と、該処理対象ピクセルについて新たに得ら
れた奥行き情報とを比較しながら描画処理を行うもので
あり、その具体的な構成は図２に示される。また、フィ
ールドバッファ２６２は、Ｚバッファ２６０と同様に示
画面上の全てのピクセルに対応した格納エリアを有する
メモリであり、描画処理部２３２により得られた色情報
等の画像情報を格納するものである。この格納された画
像情報に基づいてディスプレイ１０上に表示する画像が
得られる。

【００２２】まず、図３（Ａ）、（Ｂ）を用いてＺバッ
ファ法について説明する。なお、以下では視点から近い
ほどＺバッファに格納されるＺ値が小さい場合を例にと
り説明するが、これとは逆に視点から近いほどＺ値が大
きい場合にも本発明の原理は当然に適用できる。図３
（Ａ）に示すように、三次元表示物３００、３０１を構
成するポリゴンＸ、Ｙは、スクリーン３０６上に透視投
影変換されている。そして、図３（Ｂ）に示す手順によ
り描画処理が行われる。Ｚバッファ２６０には、初期値
としてＺ値の最大値Ｍ（通常は無限大値）が書き込まれ
ている。そして、例えばポリゴンＸを描画する場合、ポ
リゴンＸの各ピクセルのＺ値がＺバッファ２６０に格納
されている各ピクセルのＺ値よりも小さいか否かかが判
断される。そして、小さいと判断された場合には、描画
処理部２３２により当該ピクセルについての描画処理が
行われ、更に、Ｚバッファ２６０の当該ピクセルについ
てのＺ値も更新される。具体的には、対応する部分のＺ
値は、全てＭからＸ１〜Ｘ１２に更新される。

【００２３】ポリゴンＹを描画する場合も、描画する全
てのピクセルについてＺバッファ２６０が参照され、上
記と同様の手順により描画処理と、Ｚバッファ２６０の
更新が行われる。具体的には、Ｘ７、Ｘ８、Ｘ１１、Ｘ
１２がＹ１、Ｙ２、Ｙ５、Ｙ６に更新され、ポリゴンＹ
が描画される部分のＭの値がＹ３、Ｙ４、Ｙ７、Ｙ８〜
Ｙ１２に更新される。即ち、この場合は、ポリゴンＹの
方がポリゴンＸよりも手前にあるため、重なっている部
分は、ポリゴンＹのＺ値へと置き変わることとなる。描
画処理部２３２は、以上のような手法により各ポリゴン
についての描画処理を行う。

【００２４】図２には、本実施例の主要部である描画処
理部２３２の詳細な構成が示される。この描画処理部２
３２によれば半透明表示物の厚みが反映された半透明演
算を実現できる。この描画処理部２３２は、ピクセル描
画部２３４、比較＆差分演算部２３８、書き込み制御部
２４０、半透明演算部２４２を含む。

【００２５】ピクセル描画部２３６は、画像供給部２１
０からのポリゴン情報に基づいてポリゴン内の各ピクセ
ルについての描画処理を行う。例えば、ポリゴン情報と
しては、色情報、ポリゴンの頂点座標等が入力される。
また、テクスチャマッピングを行う場合には、頂点テク
スチャ座標が入力され、グーローシェーディング等のシ
ェーディング演算を行う場合には頂点輝度情報、頂点法
線ベクトル情報等が入力される。そして、頂点座標、頂
点テクスチャ座標、頂点輝度情報、頂点法線ベクトル情
報等を補間処理することにより、ポリゴン内の各ピクセ
ルのＸ、Ｙ、Ｚ座標、テクスチャ座標、輝度情報、法線
ベクトル情報等が求められる。求められたＸ、Ｙ座標
は、ピクセルアドレスとしてＺバッファ２６０、フィー
ルドバッファ２６２に出力される。また、Ｚ座標は、新
たに得られたピクセルの奥行き情報ＺＰとして比較＆差
分演算部２３８に出力される。また、テクスチャマッピ
ングを行う場合には、求められた各ピクセルのテクスチ
ャ座標に基づいてテクスチャ情報記憶部２３６からテク
スチャ情報が読み出され、これにより色情報等が得られ
る。そして、各ピクセルの色情報、輝度情報、法線ベク
トル情報を含む画像情報は、半透明演算部２４２、フィ
ールドバッファ２６２に出力される。

【００２６】更に、ピクセル描画部２３４は、ポリゴン
の表裏を判定する表裏判定部２３７を含む。

【００２７】比較＆差分演算部２３８には、ピクセル描
画部２３４から処理対象ピクセルの新たに得られた奥行
き情報ＺＰが入力される。また、処理対象ピクセルのピ
クセルアドレス（Ｘ、Ｙ座標）はＺバッファ２６０に入
力され、これにより該ピクセルについて前回にＺバッフ
ァ２６０に格納された奥行き情報ＺＢが読み出され、こ
のＺＢも比較＆差分演算部２３８に入力される。比較＆
差分演算部２３８は、ＺＰとＺＢとを比較するとと共
に、ＺＰとＺＢの差分値を演算する。

【００２８】ＺＰとＺＢの比較結果は書き込み制御部２
４０に出力される。そして、ＺＰ＜ＺＢの場合には、書
き込み制御部２４０の制御により、Ｚバッファ２６０の
該ピクセルアドレスで指定される位置に格納されるＺ値
がＺＢからＺＰに書き換えられる。また、フィールドバ
ッファ２６２の該ピクセルアドレスで指定される位置に
格納される画像情報が、ピクセル描画部２３４で得られ
た画像情報（色情報ＣP等）に書き換えられる。

【００２９】半透明演算部２４２は、ピクセル描画部２
３４からの画像情報と、半透明係数と、フィールドバッ
ファ２６２に格納される画像情報とに基づいて半透明演
算を行う。そして、本実施例では、半透明演算部２４２
に、比較＆差分演算部２３８で演算されたＺＰとＺＢの
差分値Ｄも入力され、これにより半透明表示物の厚みが
反映された半透明演算が実現される。

【００３０】図４には、半透明表示物の厚みを反映せず
に半透明演算を行う場合の描画処理部２３３の構成の一
例が示される。図２と異なるのは、比較部２３９が差分
演算を行わない点、これにより半透明演算部２４３には
差分値Ｄが入力されず半透明表示物の厚みを反映した半
透明演算が行われない点、及び、フィールドバッファ部
２６３に格納される画像情報の種類が異なる点等であ
る。

【００３１】まず、図４の構成で行う半透明演算の一例
について説明する。半透明演算は、例えば次式のように
して行われる。

【００３２】 ＣQ＝Ｋ１×ＣP＋Ｋ２×ＣB …（１） ここで、Ｋ１、Ｋ２は、半透明演算を行うための係数で
あり、ピクセル描画部２３４から入力される。また、Ｃ
Bはフィールドバッファ部２６３から読み出された色情
報であり、この色情報は半透明表示物の後景となる不透
明表示物の色情報である。また、ＣPは、ピクセル描画
部２３４で求められた色情報であり、この色情報は半透
明表示物の色を表すものである。また、ＣQは半透明演
算部２４３で更新された色情報であり、このＣQはフィ
ールドバッファ２６３に書き込まれる。もちろん、この
ＣQは、ＺＰ＜ＺＢの場合にのみ更新される。

【００３３】例えば、不透明表示物の色が白で、半透明
表示物の色が青の場合には、得られる半透明の色は青と
なり、どのような青となるかは上式（１）にしたがって
決められる。即ち、半透明係数Ｋ１、Ｋ２の値により決
められる。

【００３４】しかしながら、図４の構成による半透明演
算では半透明表示物の厚みが反映されていない。即ち、
半透明表示物の厚みの如何にかかわらず半透明演算部２
４３から出力される結果は同じになる。

【００３５】これに対して、図２に示す構成では、比較
＆差分演算部２３８で演算された差分値に基づいて、半
透明演算部２４２は、半透明表示物の厚みが反映された
半透明演算を行っている。しかも、本実施例では、この
差分値はピクセル描画部２３４から出力されるＺＰと、
Ｚバッファ２６０に格納されるＺＢとにより得られるた
め、特開平５−３１４２４１の従来技術のように体積デ
ータバッファ等を新たに設ける必要がない。即ち、本実
施例の最大の特徴は、Ｚバッファ法ではＺ値の比較によ
り陰面消去する点に着目し、このＺバッファ法で使用さ
れるＺ値を利用して半透明表示物の厚みが反映された半
透明演算を行う点にある。このように本実施例ではＺバ
ッファ法に必要とされる構成を利用しているため、新た
に必要なハードウェアは、差分演算部２３８（例えば減
算回路）の追加と、半透明演算部２４２における積和回
路の追加等ですみ、ハードウェアの大規模化を最小限に
抑えることができる。

【００３６】例えば、図５で、半透明表示物２０を表示
する場合を考える。この半透明表示物２０は半透明ポリ
ゴン２４、２６、２８、３０等で構成される。また、半
透明表示物２０の後方には不透明ポリゴン（不透明表示
物）３８が位置している。ここで、視点２２及び点Ｅを
結んだ線分と半透明表示物２０との交点をＡ、Ｂとし、
視点２２及び点Ｆを結んだ線分と半透明表示物２０との
交点をＣ、Ｄとする。また、半透明表示物の色を例えば
「青」とし、不透明ポリゴン３８の色を白とする。する
と、点Ｃ、Ｄ間の距離Ｌ２は点Ａ、Ｂ間の距離Ｌ１より
も大きいため、視点２２から見た場合に、点Ｃの部分の
方が点Ａの部分よりも、より深い青（濃い青）に見える
はずである。しかしながら、図４の構成であると、半透
明表示物の厚みが反映されないため、Ｃの部分もＡの部
分も同じ濃さの青に見え、半透明表示物２０の厚みを表
現できない。これに対して本実施例によれば、Ｌ１とＬ
２を反映した半透明演算が行われるため、半透明表示物
の厚みを表現でき、立体感を向上させることができる。

【００３７】また、図６では、海（半透明表示物）４０
の中に岩（不透明表示物）４２がある場合の例が示され
る。この場合も、本実施例では、Ｉ、Ｊ間の距離Ｌ３
と、Ｋ、Ｌ間の距離Ｌ４とを反映して半透明演算が行わ
れるため、海の深さを表現でき、表示画像の品質を向上
できる。

【００３８】例えば、図５の場合の半透明演算は以下の
式のようになる。 ＣG＝Ｆ（ＣAB、ＣE、Ｌ１） …（２） ＝Ｋ１（Ｌ１）×ＣAB＋Ｋ２（Ｌ１）×ＣE …（３） ここで、ＣABは半透明表示物２０のＡ点、Ｂ点（あるい
はＡ、Ｂ間）における色情報であり、ＣEは不透明ポリ
ゴン３８のＥ点における色情報であり、ＣGは処理対象
ピクセルである点Ｇに描画される色情報である。即ち、
ＣGは、ＣAB、ＣE、Ｌ１の関数（関数Ｆ）となる。これ
は、上式（３）のように半透明係数Ｋ１、Ｋ２が距離Ｌ
１の関数であると考えることもできる。

【００３９】同様に、Ｈ点の色情報ＣHは、 ＣH＝Ｆ（ＣCD、ＣF、Ｌ２） ＝Ｋ１（Ｌ２）×ＣCD＋Ｋ２（Ｌ２）×ＣF …（４） となる。

【００４０】但し、半透明演算の手法は上記したものに
限らず種々のものを採用できる。

【００４１】例えば、フィルタリング手法として、 Ｒ＝ＲＹ×ＫFR Ｇ＝ＧＹ×ＫFG Ｂ＝ＢＹ×ＫFB …（５） という半透明演算が考えられる。ここで、Ｒ、Ｇ、Ｂは
半透明演算後の色情報のＲＧＢ成分であり、ＲＹ、Ｇ
Ｙ、ＢＹは不透明表示物の色情報である。また、ＫFR、
ＫFG、ＫFBはフィルタリング手法における半透明係数で
ある。

【００４２】また、加算手法として、 Ｒ＝ＲＹ＋ＫAR×ＲPLUS Ｇ＝ＧＹ＋ＫAG×ＧPLUS Ｂ＝ＢＹ＋ＫAB×ＢPLUS …（６） という半透明演算が考えられる。ここで、ＲPLUS、ＧPL
US、ＢPLUSは色情報の加算値であり、ＫAR、ＫAG、ＫAB
は加算手法における半透明係数である。

【００４３】また、上式（１）〜（４）を一般化したも
のであるブレンディング手法として、 Ｒ＝（１−ＫBR）×ＲＸ＋ＫBR×ＲＹ Ｇ＝（１−ＫBG）×ＧＸ＋ＫBG×ＧＹ Ｂ＝（１−ＫBB）×ＢＸ＋ＫBB×ＢＹ …（７） という半透明演算が考えられる。ここで、ＲＸ、ＧＸ、
ＢＸは半透明表示物の色情報である。また、ＫBR、ＫB
G、ＫBBはブレンディング手法における半透明係数であ
り、この係数によりブレンディングの割合が決まる。例
えば、ＫBR＝ＫBG＝ＫBB＝１／２の場合には、１／２ず
つの割合で色情報がブレンドされる。

【００４４】上記のいずれの手法を採用するかは任意で
あり、例えばフィルタリング手法、加算手法によればハ
ードウェアの規模を小さくでき、ブレンディング手法に
よれば、より繊細な半透明演算が可能となる。

【００４５】次に、本実施例の動作の一例について図７
に示すフローチャートに基づいて説明する。本実施例で
は、まずステップＳ１で全ての不透明表示物（不透明ポ
リゴン）を描画してしまう。これにより、その後は、描
画しようとするピクセルが半透明か不透明かを区別する
必要がなくなり、処理の簡易化が図れる。もちろん、本
発明においては必ずしも不透明表示物をはじめに全て描
画する必要はない。例えば、半透明フラグというフラグ
を導入し、フィールドバッファに格納される画像情報に
この半透明フラグを含める。そして、描画処理の際にこ
の半透明フラグを用いて半透明か不透明かを判断すれ
ば、ステップＳ１に示す処理は必ずしも必要なくなる。

【００４６】次にステップＳ２で、表示されるべき複数
の半透明表示物のソーティング処理を行う。これは複数
の半透明表示物の重なりを可能にするために行われる。
これにより、複数の半透明表示物を多重に透かして奥の
物体が見えるような映像効果を得ることができる。但
し、このような半透明表示物の重なりによる映像効果が
必要がない場合には、ソーティング処理は必要なく、先
描き優先となるように描画処理を行えばよい。

【００４７】次に、ステップＳ３で半透明ポリゴンにつ
いてのピクセル毎の描画データを求める処理がピクセル
描画部２３４により行われる。

【００４８】さて、本実施例では、フィールドバッファ
の格納エリアに格納される画像情報には、カラー情報の
みならず組フラグが含まれる。例えば、半透明表示物上
の点であり、処理対象ピクセル（例えば図５の点Ｈ）に
対応する点の、視点から見て手前側の点（図５の点Ｃ）
と、奥側の点（図５の点Ｄ）とを１組とする。この時、
組フラグは組に属する他の１点が既に描かれたか否かを
示すフラグとなる。図５で、組となる手前側の点Ｃと奥
側の点Ｄのいずれもが、まだ描画されていない場合には
組フラグは例えば０になる。一方、点Ｃ、点Ｄのいずれ
かが描画されている場合には組フラグは１となる。

【００４９】ステップＳ４では、この組フラグの判断が
行われる。他の一点が描画されていない場合（組フラグ
＝０）には、ステップＳ１１に移行し、ステップＳ３で
求まった半透明ポリゴンのピクセルの奥行き情報ＺＰ
と、そのピクセルに対応し、Ｚバッファに格納されてい
る前回の奥行き情報ＺＢとの比較を行う。この比較処理
は、比較＆差分演算部２３８にて行われる。ＺＰ＜ＺＢ
と判定された場合には、ステップＳ１２で組フラグ＝１
にセットしステップＳ９に移行する。ＺＰ≧ＺＢの場合
には、このピクセルでの処理は終了しステップＳ１３に
移行する。

【００５０】一方、ステップＳ４で他の一点が描画され
ている（組フラグ＝１）と判断された場合、ステップＳ
５に移行し、ＺＰとＺＢとの差分値Ｄが比較＆差分演算
部２３８により演算される。この時、Ｚバッファ２６０
の格納エリアには、他の一点のＺ値ＺＢが格納されてい
る。例えば、図５でポリゴン３０、２４の順で描画処理
が行われ、点Ｄ、点Ｃの順に処理された場合、Ｚバッフ
ァに格納されているＺＢはＤ点のＺ値であり、ピクセル
描画部２３４から出力されるＺＰはＣ点のＺ値である。
一方、点Ｃ、点Ｄの順に処理された場合、Ｚバッファに
格納されているＺＢはＣ点のＺ値であり、ピクセル描画
部２３４から出力されるＺＰはＤ点のＺ値である。従っ
て、どちらの場合も、ＺＢとＺＰの差分値を求めること
でＣ点とＤ点のＺ値の差分値Ｄを求めることができる。

【００５１】ステップＳ６では、求められた差分値Ｄ
と、ピクセル描画部２３４からのカラー情報ＣＰと、フ
ィールドバッファ２６２から読み出されたカラー情報Ｃ
Ｂとに基づく半透明演算が半透明演算部２４２により行
われる。この場合の半透明演算は例えば次式のように表
される。 ＣQ＝Ｆ（ＣP、ＣB、Ｄ） …（８） ＝Ｋ１（Ｄ）×ＣP＋Ｋ２（Ｄ）×ＣB …（９） そして、得られたカラー情報ＣQはフィールドバッファ
２６２に書き戻される。この処理は書き込み制御部２４
０の制御に基づき行われる。これにより、ステップＳ７
でフィールドバッファ２６２に格納される色情報が更新
される。

【００５２】その後、ステップＳ８で組みフラグ＝０に
クリアする。半透明表示物の表面にテクスチャマッピン
グを施す場合は、ステップＳ９にてテクスチャマッピン
グ処理が行われる。次に、ステップＳ１０でＺバッファ
の更新が行われる。次にステップＳ１３で、一連のピク
セル描画の処理が終わったので、次に描画するものが無
ければ全処理終了となり、描画するものがあればステッ
プＳ３に戻り処理続行となる。

【００５３】以上により、半透明表示物の厚みを考慮し
た半透明演算が実現される。

【００５４】次に、本実施例の動作の他の例について図
８に示すフローチャートに基づいて説明する。まずステ
ップＴ１で全ての不透明表示物（不透明ポリゴン）を描
画する処理が行われる。次に、ステップＴ２でポリゴン
の裏表判定が表裏判定部２３７（図２参照）により行わ
れる。このポリゴンの裏表判定は、ポリゴンの頂点座標
（Ｘ、Ｙ）の外積を計算し、この外積のＺ座標成分の正
負を求めることで実現される。ここで、表ポリゴンと
は、視点から見て表向きのポリゴンをいい、裏ポリゴン
とは、視点から見て裏向きのポリゴンをいう。例えば図
５において、半透明ポリゴン２４、２８は表ポリゴンで
あり、半透明ポリゴン２６、３０は裏ポリゴンである。
この場合、半透明ポリゴン２４、２８の法線ベクトルｎ
１、ｎ２のＺ座標成分は負であり、半透明ポリゴン２
６、３０の法線ベクトルｎ３、ｎ４のＺ座標成分は正で
ある。

【００５５】このようにして表裏判定を行った後、ステ
ップＴ３で、半透明の裏ポリゴンのピクセル描画データ
を求める処理が行われる。次に、ステップＴ４でＺＰ＜
ＺＢが判断され、ＺＰ≧ＺＢの場合はステップＴ６に移
行する。ＺＰ＜ＺＢの場合には、ステップＴ５でＺバッ
ファ２６０のＺ値が更新される。ステップＴ６で、一連
のピクセル描画処理が終了したので、次に描画すべき半
透明の裏ポリゴンがなければステップＴ７に移行し、あ
ればステップＴ３に戻り処理続行となる。

【００５６】ステップＴ７では、半透明の表ポリゴンの
ピクセル描画データが求められる。次に、ステップＴ８
でピクセル描画部２３４で得られるＺＰとＺバッファ２
６０からのＺＢとに基づいて差分値が演算される。その
後、この差分値と、色情報ＣP、ＣBとに基づいてステッ
プＴ９で半透明演算が行われ、ステップＴ１０でフィー
ルドバッファ２６２の更新が行われる。次にステップＴ
１１でＺバッファが更新される。ステップＴ１１で、一
連のピクセル描画処理が終了したので、次に描画すべき
半透明の表ポリゴンがなければ終了となり、あればステ
ップＴ７に戻り処理続行となる。

【００５７】このように、表裏判定部２３７によりポリ
ゴンの表裏を判定する手法によれば、例えば図５におい
て半透明ポリゴン２６、３０を描画した後に、半透明ポ
リゴン２４、２８が描画できるため、処理を非常に簡易
にできる。

【００５８】また、同一の半透明表示物を構成するポリ
ゴンに対して、他の半透明表示物を構成するポリゴンに
優先して描画処理を行えば、処理を更に簡易にすること
ができると共に、半透明演算を確実に行うことが可能と
なる。例えば、図５において、半透明表示物２０を構成
するポリゴンを順次描画し、その後、次の半透明表示物
を構成するポリゴンを順次描画する。これにより、処理
を確実なものとすることができる。

【００５９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００６０】例えば、本実施例では図７、図８に示すよ
うな処理の流れで半透明演算を行っているが、本発明は
これに限られるものではなく、少なくともＺバッファ法
に用いられるＺ値の差分値を利用して、半透明表示物の
厚みを反映した半透明演算を行うものであればよい。例
えば、組フラグとは異なるフラグを用いて半透明演算を
行ってもよい。

【００６１】また、本実施例では、まずはじめに全ての
不透明表示物の描画処理を行った後に、半透明表示物の
描画処理を行ったが、本発明はこれに限らず、不透明表
示物と半透明表示物とを混在させて描画処理することも
可能である。

【００６２】また、半透明表示物の色は一色である必要
はなく、場所により異なるようにすることも可能であ
る。

【００６３】また、上記実施例では、ポリゴン毎に描画
処理を行う場合について主に説明したが、本発明はこれ
に限らず、スキャンラインアルゴリズム等を用いてポリ
ゴンに無関係にピクセル毎に処理を行う場合にも適用で
きる。

【００６４】また、上記実施例では、視点から遠いほど
奥行き情報が大きくなるとして説明を行ったが、視点か
ら遠いほど奥行き情報が小さくなる場合も当然に本発明
の均等な範囲に含まれる。

【００６５】また、描画処理部の構成、画像合成部の構
成、画像合成装置の全体構成も、上記実施例で説明した
ものに限らず種々の構成を採用できる。

【００６６】また、本発明の画像合成装置、画像合成方
法は、業務用のゲーム機、家庭用のゲーム装置、フライ
トシミュレータ、教習所等で使用されるドライビングシ
ミュレータ等の種々のものに適用できる。特に、本発明
の原理は、家庭用ゲーム装置、パーソナルコンピュータ
に使用されるゲームカートリッジ、ＣＤ−ＲＯＭ、フロ
ッピーディスクに格納されるゲームプログラムのアルゴ
リズム等にも当然に適用できる。更に、多数のプレーヤ
が参加する大型アトラクション型のゲーム装置、シミュ
レーション装置にも適用できる。

【００６７】また、ゲーム装置に適用する場合には、レ
ーシングカーゲーム、対戦ゲーム、ロールプレイングゲ
ーム、３次元的にマップが形成された宇宙船ゲーム等の
種々のゲーム装置に本発明は適用できる。

【００６８】また、本発明において画像合成部、描画処
理部等で行われる演算処理は、専用の画像合成デバイス
を用いて処理してもよいし、汎用のマイクロコンピュー
タ、ＤＳＰ等を利用してソフトウェア的に処理してもよ
い。

【００６９】

【発明の効果】請求項１又は７の発明によれば、体積デ
ータバッファ等の新たなメモリを用意することなく、半
透明表示物の厚みが反映された半透明演算を実現でき
る。従って、ハードウェアの小規模化を図りながらも高
品質の画像を得ることができる。また、請求項２の発明
によれば、第１、第２、第３の点の色情報と、差分値と
の基づいて半透明演算が行われ、半透明係数等を差分値
の関数とすることで、半透明表示物の厚みが反映された
半透明演算を実現できる。

【００７０】また、請求項３の発明によれば、フィール
ドバッファに組フラグを格納し、この組みフラグを用い
ることで、第１、第２の点の処理順序に依存せずに、半
透明表示物の厚みが反映された半透明演算を実現でき
る。

【００７１】また、請求項４の発明によれば、裏表判定
手段を設けることで、第２の点についての描画処理を行
った後に、第１の点についての描画処理を行うことが可
能となる。これにより描画処理を簡易化できる。

【００７２】また、請求項５の発明によれば、描画処理
を行う際に、半透明表示物に関するものなのか、不透明
表示物に関するものなのかを判断する必要がなくなるた
め、描画処理を簡易化できる。

【００７３】また、請求項６の発明によれば、半透明表
示物の単位で描画処理が行われるため、確実な描画処理
が可能となる。

【００７４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例を３次元シミュレータに適用した場合
の全体構成を示すブロック図である。

【図２】描画処理部の具体的な構成を示すブロック図で
ある。

【図３】図３（Ａ）、（Ｂ）は、Ｚバッファ法について
説明するための図である。

【図４】半透明表示物の厚みを反映せずに半透明演算を
行う場合の描画処理部の構成を示すブロック図である。

【図５】半透明表示物の厚みを反映させた半透明演算に
ついて説明するための図である。

【図６】半透明表示物の厚みを反映させた半透明演算に
ついて説明するための図である。

【図７】本実施例の動作の一例を説明するためのフロー
チャート図である。

【図８】本実施例の動作の他の例を説明するためのフロ
ーチャート図である。

【符号の説明】

１０ ディスプレイ １２ 操作部 １００ 仮想３次元空間演算部 ２１０ 画像供給部 ２３０ 画像合成部 ２３２ 描画処理部 ２３４ ピクセル描画部 ２３６ テクスチャ情報記憶部 ２３７ 裏表判定部 ２３８ 比較＆差分演算部 ２４０ 書き込み制御部 ２６０ Ｚバッファ ２６２ フィールドバッファ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 視点からの距離を表す奥行き情報を表示
   画面上の各ピクセルに対応づけて格納するＺバッファを
   用いて画像合成処理を行う画像合成装置であって、 処理対象ピクセルについて前記Ｚバッファに既に格納さ
   れている奥行き情報ＺＢを参照し、該ＺＢと該処理対象
   ピクセルについて新たに得られた奥行き情報ＺＰとを比
   較しながら描画処理を行う描画処理手段を含み、 前記描画処理手段が、前記ＺＢと前記ＺＰとの差分値を
   演算する差分演算手段と、半透明表示物の厚みを表現す
   るために前記差分値を用いて半透明演算を行う半透明演
   算手段とを含むことを特徴とする画像合成装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記半透明演算手段が、 前記処理対象ピクセルに対応した前記半透明表示物上の
   点であり視点から見て手前側の点を第１の点とし視点か
   ら見て奥側の点を第２の点とし、前記処理対象ピクセル
   に対応した不透明表示物上の点を第３の点とした場合に
   おいて、該第１、第２の点についての奥行き情報の差分
   である前記差分値と、該第１〜第３の点における色情報
   とに基づいて前記半透明演算を行うことを特徴とする画
   像合成装置。
3. 【請求項３】 請求項２において、 前記描画処理手段により得られた色情報と、前記第１、
   第２の点を１組とした場合に組に属する他の１点が既に
   描画された否かを示す組フラグとを含む画像情報を表示
   画面上の各ピクセルに対応づけて格納するフィールドバ
   ッファを含み、 前記半透明演算手段が、前記組フラグにより他の１点が
   描画されていないと判断した場合には、前記ＺＢと前記
   ＺＰを比較し前記Ｚバッファに格納される前記ＺＢの更
   新を行い、前記組フラグにより他の１点が描画されてい
   ると判断した場合には、前記更新された前記ＺＢと新た
   に得られた前記ＺＰとの差分値に基づき前記半透明演算
   を行うことを特徴とする画像合成装置。
4. 【請求項４】 請求項２において、 半透明表示物を構成する半透明ポリゴンが裏ポリゴンで
   あるか表ポリゴンであるかを判定する裏表判定手段を含
   み、 前記描画処理手段が、前記裏表判定手段により裏ポリゴ
   ンと判定された半透明ポリゴンについて前記ＺＢと前記
   ＺＰを比較し前記Ｚバッファに格納される前記ＺＢの更
   新を行い、前記裏表判定手段により表ポリゴンと判定さ
   れた半透明ポリゴンについて前記更新された前記ＺＢと
   新たに得られた前記ＺＰとの差分値に基づき前記半透明
   演算を行うことを特徴とする画像合成装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかにおいて、 前記描画処理手段が、１フィールドに表示される表示物
   の中の全ての不透明表示物の描画処理を行った後に半透
   明表示物の描画処理を行うことを特徴とする画像合成装
   置。
6. 【請求項６】 請求項１乃至４のいずれかにおいて、 前記描画処理手段が、同一の半透明表示物を構成するポ
   リゴンに対して他の半透明表示物を構成するポリゴンに
   優先して順次描画処理を施すことを特徴とする画像合成
   装置。
7. 【請求項７】 視点からの距離を表す奥行き情報を表示
   画面上の各ピクセルに対応づけて格納するＺバッファを
   用いて行う画像合成方法であって、 処理対象ピクセルについて前記Ｚバッファに既に格納さ
   れている奥行き情報ＺＢを参照するステップと、 参照された前記ＺＢと、該処理対象ピクセルについて新
   たに得られた奥行き情報ＺＰとを比較しながら描画処理
   を行う描画処理ステップを含み、 前記描画処理ステップが、前記ＺＢと前記ＺＰとの差分
   値を演算するステップと、半透明表示物の厚みを表現す
   るために前記差分値を用いて半透明演算を行うステップ
   とを含むことを特徴とする画像合成方法。