JPH08194835A - 三次元図形描画装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 通常１ピクセル当たり２０ビット程度必要な
ｚバッファのサイズを削減し、小容量のメモリでｚバッ
ファ・アルゴリズムを実現する三次元図形描画装置を提
供する。 【構成】 ｚバッファに格納された表示中図形の奥行き
情報と、新しく表示する図形の奥行き情報とを比較し、
視点により近い方の奥行き情報を有する図形データの奥
行き情報をｚバッファへ格納して、その図形データを表
示する隠面消去処理を行なう三次元図形描画装置におい
て、ｚバッファメモリを真の奥行き情報を格納するｚル
ックアップテーブル１９と、各ピクセルごとにｚルック
アップテーブルへのアドレスを格納する疑似ｚバッファ
１７とから構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、三次元図形描画装置に
関するもので、特に、隠面消去処理を実現するためのｚ
バッファメモリを備えた三次元図形描画装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータグラフィックスの分野で三
次元図形を表示する際に隠面消去を実現する単純なアル
ゴリズムとして、ｚバッファ・アルゴリズムが知られて
いる。このアルゴリズムをハードウェア化するために、
各画素ごとに専用のｚバッファメモリを備える三次元図
形描画装置が実用化されている。例には、「PROCEDURAL
ELEMENTS FOR COMPUTER GRAPHICS 」（ David F. Roger
s著、邦訳は、「実践コンピュータグラフィックス 基礎
手続きと応用」、山口富士夫監修、Ｐ．３２８）があ
る。

【０００３】ｚバッファ・アルゴリズムの最大の欠点は
大容量のメモリを必要とすることである。例えば、５１
２×５１２×２０ビットのｚバッファをもつ、５１２×
５１２×２４ビットプレーンのフレームバッファは、約
１.５ＭＢの容量が必要である。このメモリ容量を節約
する方法として、従来は（１）画面をいくつかに分割し
て処理を行なう方法、（２）ディスプレイ装置のフレー
ムメモリの半分をｚバッファとして用いる方法が知られ
ている。例えば、「３次元コンピュータグラフィック
ス」、中前栄八郎・西田友是著、Ｐ．１２８参照。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな方法では、（１）では処理時間が長くなる、（２）
では、スクリーン上の半分しか表示領域として使えず、
残りの半分には無意味な画像が現れる、といった問題点
を有していた。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記問題点に鑑
み、通常１ピクセル当たり２０ビット程度必要なｚバッ
ファのサイズを上記問題点が発生しないように削減し、
小容量のメモリでｚバッファ・アルゴリズムを実現する
三次元図形描画装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに本発明の三次元図形描画装置は、ピクセルごとに奥
行き情報を格納しておくｚバッファメモリを備える三次
元図形描画装置において、ｚバッファメモリが真の奥行
き情報を格納するｚルックアップテーブルと、各ピクセ
ルごとにｚルックアップテーブルへのアドレスを格納す
る疑似ｚバッファとから構成されるものである。

【０００７】さらに、第二の発明では、ｚルックアップ
テーブルを複数備え、ｚルックアップテーブルごとに、
ｚルックアップテーブルに格納された情報の真の奥行き
情報との差の情報を格納するｚオフセット記憶手段を有
している。

【０００８】第三の発明では、ｚルックアップテーブル
を三次元図形オブジェクトごとに複数備え、また、第四
の発明では、ｚルックアップテーブルを奥行き情報の範
囲ごとに複数備える。

【０００９】第五の発明では、一部のピクセルのｚバッ
ファのみが、ｚルックアップテーブルへのアドレスであ
り、それ以外のピクセルでは、真の奥行き情報をｚバッ
ファに格納し、各ピクセルごとにｚバッファに格納され
た値が、ｚルックアップテーブルへのアドレスであるか
真の奥行き情報であるかを記憶するｚ情報種別記憶手段
を有している。

【００１０】

【作用】本発明は上記した構成によって、従来例では１
ピクセルあたり２０ビット程度必要であったｚバッファ
メモリに対して、本発明では、例えば、１ピクセルあた
り１０ビット程度の疑似ｚバッファメモリと、１エント
リ当たり２０ビットからなる例えば１０２４（１０ビッ
ト）エントリのｚルックアップテーブルで構成すること
により、従来例に比べて半分強の少ない容量でｚバッフ
ァアルゴリズムを実現できる三次元図形描画装置を提供
する。

【００１１】さらに、第二の発明では、ｚルックアップ
アップテーブルを複数個用意することでメモリ容量の削
減に加え、より柔軟なｚルックアップテーブルを構成す
ることが可能な三次元図形描画装置を提供する。特に、
第三の発明、第四の発明ではオブジェクトごと、または
奥行き区間ごとにより細かな奥行き情報を与えることが
できる三次元図形描画装置を提供する。

【００１２】また第五の発明では、三次元オブジェクト
が多く存在する視点により近い部分などでは、ｚバッフ
ァメモリに真の奥行き情報を格納し、視点から遠い位置
では、ｚルックアップテーブルのエントリーアドレスを
格納することで、ｚバッファメモリの削減に加え、ｚル
ックアップテーブルの操作が簡単な三次元図形描画装置
を提供する。

【００１３】

【実施例】

（実施例１）以下本発明の実施例の三次元図形描画装置
について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明
の第１の実施例における三次元図形描画装置のブロック
図である。

【００１４】図１において、１１は三次元図形を発生す
る三次元図形発生部である。１３は表示中の図形の色情
報を格納するフレームバッファである。２０は、図形の
奥行き情報を格納するｚバッファメモリ部であり、疑似
ｚバッファメモリ１７及びｚルックアップテーブル１９
から構成される。

【００１５】三次元図形発生部１１は、三次元オブジェ
クトを発生し、各ピクセル毎にＲ、Ｇ、Ｂの色情報と奥
行き情報を生成する。奥行き情報はｚ値比較判定部１５
に入力される。色情報はフレームバッファ書き込み部１
２に入力される。同時に、三次元図形発生部１１はピク
セルアドレスを生成し、フレームバッファ書き込み部１
２、ｚバッファメモリ書き込み部１６及びｚバッファメ
モリ読み出し部１８に入力する。

【００１６】ｚ値比較判定部１５には、ｚバッファメモ
リ読み出し部１８からピクセルアドレスに対応した表示
中図形の奥行き情報が読み出され入力される。ｚ値比較
判定部１５は、三次元図形発生部１１から入力された奥
行き情報と、ｚバッファメモリ読み出し部１８から入力
された表示中図形の奥行き情報の内容を比較し、三次元
図形発生部１１から入力された奥行き情報の方が小さな
値、すなわち三次図形発生部１１の発生した図形がすで
に表示されている図形よりもより視点に近い方の図形で
ある場合には、三次元図形発生部１１から入力された奥
行き情報をｚバッファメモリ書き込み部１６を通して疑
似ｚバッファメモリ１７及びｚルックアップテーブル１
９からなるｚバッファメモリ部２０に書き込み、同時
に、フレームバッファ書き込み部１２を通して三次元図
形発生部１１から入力された色情報データをフレームバ
ッファ１３に書き込む。フレームバッファ１３に書き込
まれたピクセルデータは、表示装置１４によって表示さ
れる。疑似ｚバッファメモリ１７には、真の奥行き情報
を格納したｚルックアップテーブル１９の各エントリー
を示すアドレスが格納される。ｚルックアップテーブル
１９への書き込み操作は、ｚバッファメモリ書き込み部
１６が行う。

【００１７】ここで、ｚバッファメモリ書き込み部１６
がｚバッファメモリ部２０へデータを書き込む手順及
び、ｚバッファメモリ読み出し部１８がｚバッファメモ
リ部２０からデータを読み出す手順について説明する。

【００１８】フレームバッファに何も描かれていない初
期状態では、ｚバッファメモリ部２０の疑似ｚバッファ
メモリ１７の全ての値には、ｚルックアップテーブル１
９の第１番目のエントリーアドレスが書き込まれてい
る。ｚルックアップテーブル１９の第１番目のエントリ
ーには、例えばｚルックアップテーブルの一つのエント
リーが２０ビットで構成されている場合には、２の２０
乗から１を減じた値１０４８５７５が格納されている。
すなわち全てのピクセルのｚバッファには、三次元図形
描画装置が表せる最も遠くを示す奥行き情報の値が登録
されている。ｚルックアップテーブル１９の第２番目以
降のエントリーは空である。

【００１９】次に三次元図形発生部１１で生成されたピ
クセルの奥行き情報が例えば値３００であった場合につ
いて説明する。このピクセルのピクセルアドレスがｚバ
ッファメモリ読み出し部１８に入力されると、ｚバッフ
ァメモリ読み出し部１８は、疑似ｚバッファメモリ１７
から該ピクセルアドレスに格納された疑似ｚバッファの
値と、ｚルックアップテーブル１９から該疑似ｚバッフ
ァの値で示されるエントリーに格納された真の奥行き情
報を得る。初期状態では、真の奥行き情報として値１０
４８５７５がｚ値比較判定部１５に送られ、新しく生成
されたピクセルの奥行き値３００と比較される。ｚ値比
較判定部１５は、値１０４８５７５と値３００を比較
し、その結果値３００のほうが小さな値、すなわち手前
にある図形であり描画すべきであると判定し、ｚバッフ
ァメモリ書き込み部１６及び、フレームバッファ書き込
み部１２に書き込み指令を発する。ｚバッファメモリ書
き込み部は、値３００をｚバッファメモリ部２０に書き
込むのであるが、まず最初にｚルックアップテーブル１
９の全てのエントリーについて順に値３００が既に登録
されていないかを調べる。登録されていなければ、値３
００を空いているエントリーに格納し、そのエントリー
番号を疑似ｚ値として疑似ｚバッファメモリ部１７の該
当するピクセル位置に書き込む。既に登録されていれ
ば、その値のエントリー番号を疑似ｚ値として該当する
ピクセル位置に書き込む。以降、フレームバッファに描
く全てのピクセルの奥行き情報について、上述したよう
なｚバッファメモリ読み出しとｚバッファ書き込み動作
を行う。

【００２０】従来の三次元図形描画装置では、図１の疑
似ｚバッファメモリ１７とｚルックアップテーブル１９
に相当するｚバッファメモリが、ｚバッファメモリ単独
で構成されており、ｚバッファメモリには真の奥行き情
報が格納されていた。そして従来の各ピクセル毎の色デ
ータとｚバッファデータのビット構成は図３に示す様
に、Ｒ，Ｇ，Ｂの色情報それぞれに８ビットと、奥行き
情報を格納するｚバッファデータ４２の２０ビットで構
成されていた。すなわち例えば、５１２×５１２ピクセ
ルのフレームバッファ及びｚバッファで構成される三次
元図形描画装置では、５１２×５１２×２０ビットの容
量のｚバッファメモリが必要であった。

【００２１】一方、本実施例における色データとｚバッ
ファデータの構成は図２に示す様に、色データの構成は
従来と変わらないが、ｚバッファの構成が異なり、各ピ
クセルには、１０ビットの疑似ｚバッファデータ３２だ
けが奥行き情報として存在する。疑似ｚバッファには真
の奥行き情報を格納したｚルックアップテーブルデータ
３３へのアドレスが格納される。ｚルックアップテーブ
ルは、１エントリ当たり２０ビットで１０２４（１０ビ
ット）で構成される。例えば５１２×５１２ピクセルの
フレームバッファ及びｚバッファで構成される三次元図
形描画装置では、５１２×５１２×１０ビット＋１０２
４×２０ビットの容量のｚバッファメモリしか必要とし
ない。

【００２２】以上のように本実施例によれば、ｚバッフ
ァメモリを疑似ｚバッファメモリ１７及びｚルックアッ
プメモリ１９から構成することにより、従来の半分強の
メモリ容量でｚバッファアルゴリズムを実現できる三次
元図形描画装置を提供する事ができる。

【００２３】（実施例２）図４は本発明の第２の実施例
を示す三次元図形描画装置のブロック図である。第１の
実施例とほぼ同様の構成であり、図１の構成と同じ部分
は、同じ符号で示している。第１の実施例と異なるの
は、ｚルックアップテーブル１９の構成である。第１の
実施例では、１つのｚルックアップテーブルしか存在し
なかったが、本実施例では、複数個のｚルックアップテ
ーブルが存在する。さらに各ｚルックアップテーブルご
とに、ｚルックアップテーブルに格納された情報の、真
の奥行き情報との差の情報を格納するｚオフセット記憶
手段であるｚオフセット記憶メモリ２２が設けられてい
る。実施例１と同様に、ｚルックアップテーブル１９へ
の書き込み操作は、ｚバッファメモリ書き込み部１６が
行う。同時に、ｚオフセット記憶メモリ２２への書き込
み操作もｚバッファメモリ書き込み部１６が行う。

【００２４】図５は本実施例における色データとｚバッ
ファデータの構成を示す図であり、第１の実施例のデー
タ構成を示す図２とほぼ同様の構成である。同一の機能
を有するものには同一の符号を付けている。図２と異な
るのは、ｚルックアップテーブルデータ３３が、複数個
存在することである。さらに、各ピクセルの疑似ｚバッ
ファデータ３２がどのｚルックアップテーブルデータの
アドレスを格納しているかを示すｚルックアップテーブ
ルポインタ６１を疑似ｚバッファデータ３２の上位ビッ
トに備える。図では、８個のｚルックアップテーブルが
存在するため、データｚルックアップテーブルポインタ
６１は、３ビットで構成されている。

【００２５】第２の実施例について図４及び、図５を用
いて、ｚバッファメモリ書き込み部１６がｚバッファメ
モリ部２０へデータを書き込む手順及び、ｚバッファメ
モリ読み出し部１８がｚバッファメモリ部２０からデー
タを読み出す手順について説明する。

【００２６】フレームバッファに何も描かれていない初
期状態では、ｚバッファメモリ部２０の疑似ｚバッファ
メモリ１７の全ての値には、第１番目のｚルックアップ
テーブル１９の第１番目のエントリーアドレスを示す値
が書き込まれている。すなわち、疑似ｚバッファメモリ
の上位ビットのｚルックアップテーブルポインタ６１
に、第１番目のｚルックアップテーブルを示す値０が設
定され、下位の疑似ｚバッファデータ３２にはｚルック
アップテーブルの第１番目のエントリーアドレスが設定
されている。そして、第１番目のｚルックアップテーブ
ル１９の第１番目のエントリーには、例えばｚルックア
ップテーブルの一つのエントリーが２０ビットで構成さ
れている場合には、２の２０乗から１を減じた値１０４
８５７５が格納されている。すなわち全てのピクセルの
ｚバッファには、三次元図形描画装置が表せる最も遠く
を示す奥行き情報の値が登録されている。ｚルックアッ
プテーブル１９の第２番目以降のエントリー及び、第２
番目以降のｚルックアップテーブルは空である。また、
各ｚルックアップテーブルのｚオフセット記憶メモリ２
２には、全て値０が設定されている。

【００２７】次に三次元図形発生部１１で生成されたピ
クセルの奥行き情報が例えば値３００であった場合につ
いて説明する。このピクセルのピクセルアドレスがｚバ
ッファメモリ読み出し部１８に入力されると、ｚバッフ
ァメモリ読み出し部１８は、まず疑似ｚバッファメモリ
１７から該ピクセルアドレスに格納された疑似ｚバッフ
ァの値を得る。そして該疑似ｚバッファの上位ビットの
ｚルックアップテーブルポインタ１６で示されるｚルッ
クアップテーブルから該疑似ｚバッファの値で示される
エントリーに格納された奥行き情報、及び、該ｚルック
アップテーブルに付属したｚオフセット記憶メモリ２２
に格納されたｚルックアップテーブルの真の奥行き値と
の差の情報から、該ピクセルの真の奥行き情報を得る。

【００２８】初期状態では、真の奥行き情報として値１
０４８５７５がｚ値比較判定部１５に送られ、新しく生
成されたピクセルの奥行き値３００と比較される。ｚ値
比較判定部１５は、値１０４８５７５と値３００を比較
し、その結果値３００のほうが小さな値、すなわち手前
にある図形であり描画すべきであると判定し、ｚバッフ
ァメモリ書き込み部１６及び、フレームバッファ書き込
み部１２に書き込み指令を発する。ｚバッファメモリ書
き込み部は、値３００をｚバッファメモリ部２０に書き
込むのであるが、まず最初にｚルックアップテーブル１
９の全てのエントリーについて順に値３００が既に登録
されていないかを調べる。登録されていなければ、値３
００を空いているエントリーに格納し、そのエントリー
番号を疑似ｚ値として疑似ｚバッファメモリ部１７の該
当するピクセル位置に書き込む。既に登録されていれ
ば、その値のエントリー番号を疑似ｚ値として該当する
ピクセル位置に書き込む。複数あるｚルックアップテー
ブルのうちどのテーブルに書き込むかは、書き込むべき
値３００と同時に、三次元図形発生部１１からｚバッフ
ァメモリ書き込み部１６にあらかじめ指令が送られる。
また、値３００は書き込むｚルックアップテーブルに対
応するｚオフセット記憶メモリに記憶された値が０では
ない場合、３００からそのオフセット値を減じた値を格
納する。以降、フレームバッファに描く全てのピクセル
の奥行き情報について、上述したようなｚバッファメモ
リ読み出しとｚバッファ書き込み動作を行う。なお、ｚ
オフセット記憶メモリには、三次元図形発生部が、各ピ
クセルの描画を行う前、または描画を行っている途中
で、必要に応じてｚバッファメモリ書き込み部１６を通
して必要な値が格納される。

【００２９】既に説明したように、ｚオフセット記憶メ
モリに格納される値は、対応するｚルックアップテーブ
ルに格納されている値と真の奥行き値との差の値であ
る。従って各ピクセルの真の奥行き値は、疑似ｚバッフ
ァメモリ部１７の該当するピクセル位置に書き込まれた
値によって示されるｚルックアップテーブルの該当する
エントリーに格納された値に、そのｚルックアップテー
ブルに対応するｚオフセット記憶メモリ２２の値を加え
ることで求められる。また、ｚオフセット記憶メモリに
格納された値はｚルックアップテーブルごとに異なる。
ｚオフセット記憶メモリと複数のｚルックアップテーブ
ルを利用することで、ｚルックアップテーブルに格納で
きる奥行き値の範囲が実質的に広がることになり、より
柔軟なｚルックアップテーブルを構成することができ
る。

【００３０】以上述べたように複数のｚルックアップテ
ーブルとｚオフセット記憶メモリを備えた本実施例の三
次元図形描画装置の場合、例えば８個のｚルックアップ
テーブルデータを備える５１２×５１２ピクセルのフレ
ームバッファ及びｚバッファで構成される三次元図形描
画装置では、５１２×５１２×１３ビット＋８×１０２
４×２０ビット＋８×２０ビットの容量のｚバッファメ
モリしか必要としない。

【００３１】図８(a)は、本実施例の三次元図形描画装
置で描こうとしている三次元モデルの例である。９１〜
９５で示した５つの三次元図形オブジェクト（人、家、
山など）が存在している。ｚ軸は紙面表から裏面の方向
に向かっている。すなわち、奥行き情報（ｚ値の値）の
小さなほうから大きくなる方向にオブジェクトが９１〜
９５の順番に並んでいる。三次元図形描画装置は、この
三次元モデルを二次元平面に投影描画する。

【００３２】図８(b)が、三次元図形描画装置の描いた
フレームバッファの内容である。ｚの値の小さなオブジ
ェクトが手前に描かれ、ｚの値の大きなオブジェクトの
一部を隠している。本実施例の三次元図形描画装置で
は、この隠面消去処理を複数のｚルックアップテーブル
を用いて行なう。

【００３３】図８の５つのオブジェクトのそれぞれの奥
行き値を図８(c)に示す。オブジェクトＢの占めるピク
セルでは、１０００〜９９９９の範囲の奥行き値、オブ
ジェクトＨでは１００００〜９９９９９の範囲の奥行き
値、その他のオブジェクト９３〜９５も図に示すような
範囲の奥行き値である。

【００３４】本実施例では、ｚルックアップテーブルを
オブジェクトごとに持つ構成をとる。これは、一つのオ
ブジェクトの各ピクセルの奥行き値の範囲は、他のオブ
ジェクトの奥行き値に比べて、より近い範囲に集まって
いるためである。例えば、オブジェクトＨであれば、こ
のオブジェクトを構成する窓や、扉、壁、屋根といった
各図形要素の奥行き値は、全て１００００から９９９９
９の範囲にある。従ってオブジェクトＨの各図形要素の
ピクセルの奥行き値は、全てオブジェクトＨのためのｚ
ルックアップテーブルを使って管理する。また、各オブ
ジェクトのピクセルの内、最も小さな奥行き値をそのオ
ブジェクトのｚルックアップテーブルに対応するｚオフ
セット記憶メモリに設定する構成をとる。

【００３５】本実施例では、各オブジェクトの各ピクセ
ルの奥行き情報の値が、他のオブジェクトのピクセルの
奥行き情報よりも、より近くに集まっている点に注目
し、複数のｚルックアップテーブルを三次元オブジェク
トごとに用意することで、ｚバッファメモリの削減に加
えてオブジェクトごとにより細かな奥行き情報を与える
ことのできる三次元図形描画装置を提供することができ
る。

【００３６】なお、図８でオブジェクトが存在しないピ
クセルでは、無限遠を表す、１０４８５７５がｚルック
アップテーブルの最初のエントリーに初期値として登録
されることになる。

【００３７】図９は、図８と同様に三次元図形描画装置
で描こうとしているいくつかの三次元図形オブジェクト
からなる三次元モデルである。

【００３８】図８で示した三次元モデルとは異なり、い
くつかのオブジェクトの占める奥行き範囲に重なりを生
じている。このため、本実施例の三次元図形描画装置で
は、ｚルックアップテーブルを奥行き情報の似通った三
次元オブジェクトが存在する任意の一定の奥行き情報の
範囲毎に用意する構成をとる。また、各奥行き情報の範
囲の最小値を、ｚルックアップテーブルに対応するｚオ
フセット記憶メモリに設定する。

【００３９】このように、複数のｚルックアップテーブ
ルを奥行き情報の似通った三次元オブジェクトが存在す
る任意の一定の奥行き情報の範囲毎に用意すれば、ｚバ
ッファメモリの削減に加えて奥行き区間毎により細かな
奥行き情報を与えることのできる三次元図形描画装置を
提供することができる。

【００４０】（実施例３）図６は本発明の第３の実施例
を示す三次元図形描画装置のブロック図である。第１、
第２の実施例と同じ部分は、同じ符号で示している。第
２の実施例と異なるのは、奥行き情報を格納するバッフ
ァメモリが、真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３となっ
ており、その内容が、真値ｚ領域２４と疑似ｚ領域２５
からなる点である。疑似ｚ領域２５には、実施例１と同
様に、ｚルックアップテーブルのエントリーアドレスが
格納され、真値ｚ領域２４には、真の奥行き情報が格納
される。

【００４１】図７は本実施例における色データとｚバッ
ファデータの構成を示す図である。Ｒ，Ｇ，Ｂの色情報
それぞれに８ビットと、奥行き情報を格納する真値ｚ／
疑似ｚバッファデータ８２の１０ビット、そして真値ｚ
／疑似ｚバッファデータ８２に格納されているデータの
種別を示すｚ情報種別データ８１の１ビットから構成さ
れる。ｚ情報種別データ８１の値が１のピクセルは、真
値ｚ／疑似ｚバッファデータ８２には、真の奥行き情報
が格納されていることを示し、ｚ情報種別データ８１の
値が０のピクセルは真値ｚ／疑似ｚバッファデータ８２
には、ｚルックアップテーブルのエントリーアドレスを
示す情報が格納されていることを示す。

【００４２】本実施例では、図７に示したようなバッフ
ァメモリ構成であることから、例えば５１２×５１２ピ
クセルのフレームバッファ及びｚバッファで構成される
三次元図形描画装置では、５１２×５１２×１１ビット
＋１０２４×２０ビットの容量のｚバッファメモリしか
必要としない。

【００４３】ここで、図６に示したｚバッファメモリ書
き込み部１６がｚバッファメモリ部２０へデータを書き
込む手順及び、ｚバッファメモリ読み出し部１８がｚバ
ッファメモリ部２０からデータを読み出す手順について
図６及び図７を用いて説明する。

【００４４】フレームバッファに何も描かれていない初
期状態では、真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３の全て
の値は、例えば、すべて疑似ｚ領域２５となっており、
各ピクセルの真値ｚ／疑似ｚバッファデータ８２には、
ｚルックアップテーブル１９の第１番目のエントリーア
ドレスが書き込まれている。ｚルックアップテーブル１
９の第１番目のエントリーには、例えばｚルックアップ
テーブルの一つのエントリーが２０ビットで構成されて
いる場合には、２の２０乗から１を減じた値１０４８５
７５が格納されている。すなわち全てのピクセルのｚバ
ッファには、三次元図形描画装置が表せる最も遠くを示
す奥行き情報の値が登録されている。ｚルックアップテ
ーブル１９の第２番目以降のエントリーは空である。そ
して全てのピクセルのｚ情報種別データ８１には、真値
ｚ／疑似ｚバッファデータ８２にｚルックアップテーブ
ルのエントリーアドレスが格納されていることを示す値
０が格納されている。

【００４５】次に三次元図形発生部１１で生成されたピ
クセルの奥行き情報が例えば値３００であった場合につ
いて説明する。

【００４６】このピクセルのピクセルアドレスがｚバッ
ファメモリ読み出し部１８に入力されると、ｚバッファ
メモリ読み出し部１８は、該ピクセルアドレスに格納さ
れたｚ情報種別データ８１の値に従って真値ｚ／疑似ｚ
バッファデータの内容を読みだし、奥行き情報を得る。
すなわち、該ｚ情報種別データの値が０の場合は、真値
ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３から該ピクセルアドレス
に格納されたｚルックアップテーブル１９へのエントリ
ーを示す値と、ｚルックアップテーブル１９から該疑似
ｚバッファの値で示されるエントリーに格納された真の
奥行き情報を得る。あるいは、該ｚ情報種別データの値
が１の場合は、真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３から
該ピクセルアドレスに格納された真の奥行き情報の値を
得る。

【００４７】初期状態では、真の奥行き情報として値１
０４８５７５がｚ値比較判定部１５に送られ、新しく生
成されたピクセルの奥行き値３００と比較される。ｚ値
比較判定部１５は、値１０４８５７５と値３００を比較
しその結果、値３００のほうが小さな値すなわち手前に
ある図形であり描画すべきであると判定し、ｚバッファ
メモリ書き込み部１６及び、フレームバッファ書き込み
部１２に書き込み指令を発する。そこでｚバッファメモ
リ書き込み部は、値３００をｚバッファメモリ部２０に
書き込むのであるが、ｚバッファメモリ書き込み部１６
には、三次元図形発生部１１から、ピクセルの奥行き値
を真の情報として真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３に
書き込むか、ｚルックアップテーブル１９を用いる疑似
ｚとして書き込むべきかの指令が発せられる。真の情報
として書き込む指令を受けた場合、該当するピクセル位
置に値３００を書き込み、同時に該当するピクセルのｚ
情報種別データ８１を１に書き換える。疑似ｚとして書
き込む場合は、最初にｚルックアップテーブル１９の全
てのエントリーについて順に値３００が既に登録されて
いないかを調べる。登録されていなければ、値３００を
空いているエントリーに格納し、そのエントリー番号を
疑似ｚ値として真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ２３の該
当するピクセル位置に書き込み、既に登録されていれ
ば、その値のエントリー番号を疑似ｚ値として該当する
ピクセル位置に書き込む。また、同時に該当するピクセ
ルのｚ情報種別データ８１を０に設定する。以降、フレ
ームバッファに描く全てのピクセルの奥行き情報につい
て、上述したようなｚバッファメモリ読み出しとｚバッ
ファ書き込み動作を行う。

【００４８】本実施例によれば、例えば三次元オブジェ
クトが多く存在する視点により近い部分では、ｚバッフ
ァメモリに真の奥行き情報を格納し、視点から遠い位置
では、ｚルックアップテーブルのエントリーアドレスを
格納することで、ｚバッファメモリの削減に加え、ｚル
ックアップテーブルの操作が簡単な三次元図形描画装置
を提供することが可能となる。

【００４９】なお、本実施例においては、ｚルックアッ
プテーブルを１種類の構成で説明したが、第２の実施例
のように、複数のｚルックアップテーブルと、ｚオフセ
ットメモリからなる構成をとってもよい。その場合、第
３、第４の実施例と同様に、オブジェクトごとまたはあ
る奥行き区間ごとにより細かな奥行き情報を与えること
のできる三次元図形描画装置を提供することができる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明は、ｚバッファに格
納された表示中図形の奥行き情報と、新しく表示する図
形の奥行き情報とを比較し、視点により近い方の奥行き
情報を有する図形データの奥行き情報をｚバッファへ格
納して、その図形データを表示する隠面消去処理を行な
う三次元図形描画装置において、真の奥行き情報を格納
するｚルックアップテーブルと、各ピクセルごとに上記
ｚルックアップテーブルへのアドレスを格納する疑似ｚ
バッファとを具備することにより、従来例では１ピクセ
ルあたり２０ビット程度必要であったｚバッファメモリ
に対して、本発明では、例えば、１ピクセルあたり１０
ビット程度の疑似ｚバッファメモリと、１エントリ当た
り２０ビットで１０２４（１０ビット）エントリのｚル
ックアップテーブルで構成することが可能となり、従来
例に比べて格段に少ない容量でｚバッファアルゴリズム
を実現できる三次元図形描画装置を提供できる。

【００５１】さらに、第二、第三、第四の発明では、ｚ
ルックアップアップテーブルを複数個用意することでメ
モリ容量の削減に加え、オブジェクトごと、または奥行
き区間ごとにより細かな奥行き情報を与えることができ
る三次元図形描画装置が提供できる。

【００５２】また第五の発明では、三次元オブジェクト
が多く存在する視点により近い部分では、ｚバッファメ
モリに真の奥行き情報を格納し、視点から遠い位置で
は、ｚルックアップテーブルのエントリーアドレスを格
納することで、ｚバッファメモリの削減に加え、ｚルッ
クアップテーブルの操作が簡単な三次元図形描画装置が
提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例における三次元図形描画
装置のブロック図

【図２】本発明の第１の実施例における色データとｚバ
ッファデータの構成図

【図３】従来例における色データとｚバッファデータの
構成図

【図４】本発明の第２の実施例における三次元図形描画
装置のブロック図

【図５】本発明の第２の実施例における色データとｚバ
ッファデータの構成図

【図６】本発明の第３の実施例における三次元図形描画
装置のブロック図

【図７】本発明の第３の実施例における色データとｚバ
ッファデータの構成図

【図８】本発明の第２の実施例における三次元図形描画
装置の構成の説明図

【図９】本発明の第２の実施例における三次元図形描画
装置の構成の説明図

【符号の説明】

１１ 三次元図形発生部 １２ フレームバッファ書き込み部 １３ フレームバッファ １４ 表示装置 １５ ｚ値比較判定部 １６ ｚバッファメモリ書き込み部 １７ 疑似ｚバッファメモリ １８ ｚバッファメモリ読み出し部 １９ ｚルックアップテーブル ２０ ｚバッファメモリ部 ２１ ｚバッファメモリ ２２ ｚオフセット記憶メモリ ２３ 真値ｚ／疑似ｚバッファメモリ ２４ 真値ｚ領域 ２５ 疑似ｚ領域 ３１ 色データ ３２ 疑似ｚバッファデータ ３３ ｚルックアップテーブルデータ ４２ ｚバッファデータ ６１ ｚルックアップテーブルポインタ ８１ ｚ情報種別データ ８２ 真値ｚ／疑似ｚバッファデータ ９１ 三次元図形オブジェクトＢ ９２ 三次元図形オブジェクトＨ ９３ 三次元図形オブジェクトＭ１ ９４ 三次元図形オブジェクトＭ２ ９５ 三次元図形オブジェクトＭ３ １０１ 三次元図形オブジェクトＢ １０２ 三次元図形オブジェクトＨ １０３ 三次元図形オブジェクトＭ１ １０４ 三次元図形オブジェクトＭ２ １０５ 三次元図形オブジェクトＭ３

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｚバッファに格納された表示中図形の奥行
   き情報と、新しく表示する図形の奥行き情報とを比較
   し、視点により近い方の奥行き情報を有する図形データ
   の奥行き情報をｚバッファへ格納して、その図形データ
   を表示する隠面消去処理を行なう三次元図形描画装置に
   おいて、真の奥行き情報を格納するｚルックアップテー
   ブルと、各ピクセルごとに上記ｚルックアップテーブル
   へのアドレスを格納する疑似ｚバッファとを具備したこ
   とを特徴とする三次元図形描画装置。
2. 【請求項２】前記ｚルックアップテーブルを複数備え、
   該ｚルックアップテーブルごとに、該ｚルックアップテ
   ーブルに格納された情報の真の奥行き情報との差の情報
   を格納するｚオフセット記憶手段を備えたことを特徴と
   する請求項１記載の三次元図形描画装置。
3. 【請求項３】前記ｚルックアップテーブルを三次元図形
   オブジェクトごとに複数備えたことを特徴とする請求項
   ２記載の三次元図形描画装置。
4. 【請求項４】前記ｚルックアップテーブルを奥行き情報
   の範囲ごとに複数備えたことを特徴とする請求項２記載
   の三次元図形描画装置。
5. 【請求項５】各ピクセルごとに備えた前記疑似ｚバッフ
   ァに格納する値が、前記ｚルックアップテーブルへのア
   ドレスであるピクセルと、前記疑似ｚバッファに格納す
   る値が、真の奥行き情報であるピクセルとが混在したｚ
   バッファを備え、各ピクセルごとに前記疑似ｚバッファ
   に格納された値が、前記ｚルックアップテーブルへのア
   ドレスであるか真の奥行き情報であるかを記憶するｚ情
   報種別記憶手段とを備えたことを特徴とする請求項１記
   載の三次元図形描画装置。