JPH09245191A - 透明度変換方法及びその装置、画像処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半透明の多角形に立体感を与えることができ
る透明度変換方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 ジオメトリ処理部２０のマトリクス変換
回路４と輝度計算回路５の間に、透明度変換回路４０を
設ける。この透明度変換回路４０には、変換器４１及び
パラメータレジスタ４２が設けられ、変換器４１によっ
て、マトリクス変換回路４から入力された頂点の透明度
が、頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に応じて変換さ
れ、輝度計算回路５に出力される。パラメータレジスタ
４２には、変換器４１における変換に使用されるパラメ
ータ値が保持される。その結果、ポリゴンの平面と視線
方向の角度や、ポリゴンの配置された環境などを考慮し
て、ポリゴンの透明度を補正することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半透明の多角形に
立体感を与えることができるように、多角形の透明度を
頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基づいて変化させる
透明度変換方法及びその装置に関する。また、本発明
は、前記透明度変換装置を組み込んだ画像処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ・グラフィックスを利用し
た各種のゲーム機や画像処理装置においては、仮想三次
元空間内に配置された立体を表現する際に、多角形の組
み合わせが利用されている。この多角形の表現として
は、最近ではポリゴンが広く使用されている。このポリ
ゴンには、表示する立体の材質などに合致させるべく、
不透明のポリゴンだけでなく、透明あるいは半透明のポ
リゴンが用いられている。また、表示する立体に質感を
出すために、ポリゴンに着色したり、表面にテクスチャ
を貼り付けるなどの処理がなされている。また、表示画
面上に複数のポリゴンが配置される場合には、互いの位
置関係（前後関係）が把握できるように構成されてい
る。すなわち、ポリゴンが重なり合って配置される場合
には、背後に位置するポリゴンを隠したり、透視するよ
うにして遠近感や立体感を表わしている。なお、透明の
ポリゴンとは、その背後に他の物体が配置されている場
合に、背後の物体のカラーや輝度を全く損なうことなく
透視できるものであり、半透明のポリゴンとはその透明
の度合いに合わせて、背後の物体のカラーや輝度を変化
させた状態で透視できるものである。

【０００３】各ポリゴンに対して上記のような処理を行
うため、ポリゴンの各頂点には、頂点座標（Ｘ，Ｙ，
Ｚ）、頂点カラー（赤、緑、青）、テクスチャ座標（Ｔ
ｘ，Ｔｙ）、頂点透明度及び頂点の法線ベクトルなどの
属性が付与されている。そして、このポリゴンによって
立体を表現する場合には、各頂点の属性からそれを結ぶ
稜線上の各点（ピクセル）についての属性を補完して求
め、さらに各稜線上のピクセルの属性からポリゴンの平
面を構成するすべてのピクセルの属性を補完して求めて
いる。

【０００４】たとえば、複数のポリゴンが表示される場
合に、所定のポリゴンが画面の前方に位置して他のポリ
ゴンがその背後に隠れるかどうかの判定は、比較するポ
リゴンのＸ，Ｙ座標値を比較することにより両者が重な
り合う位置にあるかを判定し、さらに各ピクセルのＺ座
標値を比較することでその前後関係を判定する。ポリゴ
ンの平面がどの方向を向いているか（どちらに傾いてい
るか）は、平面を構成する各ピクセルの法線ベクトルの
方向によって定まるが、各ピクセルの法線ベクトルは各
頂点の法線ベクトルを用いて補完法によって定める。さ
らに、ポリゴンの平面のカラーや透明度は、各頂点のカ
ラーや透明度から補完法によって求める。その結果、一
つの頂点から他の頂点にかけて透明度や色彩が変化した
ポリゴンを表現することができる。また、立体の表面に
模様を表現するには、別途用意したテクスチャマップに
テクスチャと呼ばれる種々の模様を記憶させておき、こ
のテクスチャをポリゴンの表面にそのテクスチャ座標に
従って張り付ける。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ある透明度
の材質で形成された物体を複数のポリゴンで表現する場
合、その物体の持つ透明度は材質に依存するので、各ポ
リゴンの頂点にはその材質の透明度を示す値が設定され
る。例えば、各部が同じ材質で形成されている半透明の
物体を数枚のポリゴンによって表現する場合を考える。
この物体は、図７の正面図及び図８の平面図に示すよう
な１２角形の角筒Ｍであるが、この角筒Ｍの各頂点ａ，
ｂ，ｃ…にはその座標値や法線ベクトルに加えて、透明
度を示すデータが与えられている。この場合、角筒全体
が均一な材質で形成されているとすると、各頂点に与え
られた透明度は等しい値になっている。

【０００６】ところが、従来技術では、このような頂点
の透明度から各ピクセルの透明度を算定するに当たっ
て、各ポリゴンの視線方向に対する角度や光源の方向を
考慮することなく、単純に頂点の透明度から個々のピク
セルの透明度を補完して求めていた。そのため、この角
筒Ｍを図７のように正面から見た場合に、個々のポリゴ
ンの面と視線方向との角度が異なっているにもかかわら
ず、どのポリゴンであっても同じ透明度を持つ画像とし
て表現されることになる。その結果、図９のように、こ
の角筒Ｍが他の物体（例えば三角形の物体）Ｎの前方に
配置された場合に、角筒Ｍのどの面でもその背後の物体
Ｎが同程度に透視された画像が表示される。このような
画像の表示は、平板状の半透明な物体を物体Ｎの前方に
重ね合わせた場合と同様なものであって、物体Ｎの前方
に配置されている物体が立体的な角筒であることを明確
に認識できるものではなかった。

【０００７】すなわち、現実の世界に配置された物体を
考えた場合、材質の透明度が変化しなくても、物体その
ものの透明度は光源や視線の方向によって変化する。従
って、現実の世界では、視線に対して正面を向いている
ポリゴンと視線に対して角度を持っているポリゴンとで
は、その背後の物体を透視できる程度が異なっている。
しかし、従来技術は、ポリゴンの角度などに応じて透視
できる程度を変化させることが不可能であるため、物体
に立体感を与えることができなかった。

【０００８】また、現実の世界では、物体の透明度は、
その物体が置かれた環境によって変化する。例えば、日
中や明るい照明の下と、夕暮れなどの光量の少ない環境
下では同じ材質の物体でも背後の物体を透視できる程度
が異なる。そのため、ポリゴンが同じ角度傾いた場合で
も、その物体の環境によって透明度が変化する割合が異
なってくる。また、着色された物体にあっては、その色
によってポリゴンが同じ角度傾いた場合でも、透明度が
変化する割合が異なってくる。しかし、従来技術では、
このような物体の置かれた環境やその色によって透明度
が変化する割合を考慮することなく、単に各ポリゴンの
頂点に付与された透明度に従って各ピクセルの透明度を
算定していたため、現実感に優れた立体画像を表示する
ことが不可能であった。

【０００９】本発明は、上述したような従来技術の問題
点を解消するために提案されたもので、その主たる目的
は、半透明をしたポリゴンなどの多角形によって画面上
に物体を表現するに当たり、多角形の透明度をその平面
の傾斜角度に応じて変化させることで、表現された物体
に優れた立体感を与えることができる透明度変換方法及
びその装置を提供することにある。

【００１０】本発明の他の目的は、多角形の傾斜角度に
応じて透明度を変化させる場合に、物体が配置された環
境や物体の色に応じて多角形の透明度の変化の割合を増
減することにより、より現実感のある物体を表示するこ
とのできる透明度変換方法及びその装置を提供すること
にある。

【００１１】本発明の更に他の目的は、前記のような透
明度変換装置を組み込むことにより、現実感のある物体
を表現することを可能とした画像処理装置を提供するこ
とにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明は、仮想三次元空間内に配
置された物体を表現する多角形の各頂点に対して各頂点
の三次元空間内における座標データ、単位法線ベクトル
及び透明度を付与するステップと、前記多角形の頂点の
透明度を各頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基づいて
補正するステップと、この補正された頂点の透明度に基
づいて各ピクセルの透明度を補完して求めるステップを
含むことを特徴とする。

【００１３】請求項４に記載の発明は、前記請求項１に
記載の発明を実現する装置に関するものであって、多角
形の各頂点に対して各頂点の三次元空間内における座標
データ、単位法線ベクトル及び透明度を付与する手段
と、前記多角形の頂点の透明度を各頂点の単位法線ベク
トルのＺ成分に基づいて補正する手段と、この補正され
た頂点の透明度に基づいて各ピクセルの透明度を補完し
て求める手段とを有することを特徴とする。

【００１４】上記請求項１あるいは請求項４に記載の発
明によれば、多角形の頂点の透明度から各ピクセルの透
明度を算定するに当たり、各頂点の単位法線ベクトルの
Ｚ成分、即ち、その多角形の面がどの方向にどの程度の
角度で傾斜しているかを加味して補正することができる
ので、同じ材質の立体であっても視線方向や光源に対す
る角度によって透明感を変化させることが可能となり、
多角形によって表現された物体に現実の状態に近い立体
感を与えることができる。

【００１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の透明度変換方法において、多角形の頂点の透明度を各
頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基づいて補正するス
テップが、透明度を補正する際に参照するパラメータを
入手するステップと、前記パラメータに従って単位法線
ベクトルのＺ成分を加味する割合を決定するステップを
含むことを特徴とする。請求項３の発明は、前記請求項
２の発明において、多角形の各頂点の透明度をαin、補
正された頂点の透明度をαout 、頂点の単位法線ベクト
ルのＺ成分をＮｚ、パラメータ値をＰとしたときに、前
記透明度変換ステップが、次式によって、

【数３】αout ＝αin×（１−（１−Ｎｚ）×Ｐ） なされることを特徴とする。

【００１６】請求項５に記載の発明は、前記請求項４の
装置において、多角形の頂点の透明度を各頂点の単位法
線ベクトルのＺ成分に基づいて補正する手段が、透明度
を補正する際に参照するパラメータを保持するレジスタ
と、前記パラメータと単位法線ベクトルのＺ成分とに従
って頂点の透明度を補正する変換器を含むことを特徴と
する。請求項６に記載の発明は、請求項５の発明におけ
る前記変換器が、多角形の各頂点の透明度をαin、補正
された頂点の透明度をαout 、頂点の単位法線ベクトル
のＺ成分をＮｚ、パラメータ値をＰとしたときに、次式
によって、

【数４】αout ＝αin×（１−（１−Ｎｚ）×Ｐ） 補正後の頂点の透明度を演算することを特徴とする。

【００１７】このような構成を有する請求項２，３，５
または６の発明においては、各頂点の単位法線ベクトル
のＺ成分のみならず、頂点カラーや物体の置かれた環境
によって変化する光の透過度に基づいて設定されるパラ
メータ値Ｐをも変換ファクターとして用いることによ
り、多角形の頂点の透明度をより高精度に変化させるこ
とができる。

【００１８】請求項７の発明は、仮想三次元空間内に配
置された物体の画像を画像表示手段に表示するためのプ
ログラムを実行するＣＰＵと、画像として表示する物体
に関するデータを蓄積するデータバッファと、このデー
タバッファに接続されて、前記データに従って三次元空
間内に物体を配置し、これをディスプレイ上の二次元座
標系に変換するために、データロード回路、マトリクス
変換回路、輝度計算回路、クリッピング回路及び透視変
換回路を有するジオメトリ処理部と、前記物体の表面に
着色、シェーディング及びテクスチャの張り付け処理を
行うために、塗り潰し回路、テクスチャ貼り付け回路、
デプステスト回路およびブレンディング回路を備えたレ
ンダリング処理部と、前記レンダリング処理部のブレン
ディング回路出力側に接続されたフレームバッファと、
このフレームバッファから出力される画像情報に従って
画像を表示する表示手段とを備えた画像処理装置におい
て、前記ジオメトリ処理部に、前記多角形の各頂点に対
して各頂点の三次元空間内における座標データ、単位法
線ベクトル及び透明度を付与する手段と、前記ポリゴン
の頂点の透明度を各頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に
基づいて補正する手段と、この補正された頂点の透明度
に基づいて各ピクセルの透明度を補完して求める手段と
を有する透明度変換装置を設けたことを特徴とする。

【００１９】このような構成を有する請求項７の発明に
よれば、ジオメトリ処理部に透明度変換装置を設けると
いう簡単な構成により、他の部分の構成を変えることな
く、より現実的な画像を表示することの可能な画像処理
装置を得ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態の一つを、図
１乃至図６を参照して具体的に説明する。この実施の形
態は、ポリゴンを利用してディスプレイ上に立体像を表
現するために使用される画像処理装置の一部に、本発明
の透明度変換装置を組み込んだものである。

【００２１】［１］画像処理装置の全体構成 図１において、ＣＰＵ１は、ポリゴンを使用した画像を
処理するためのプログラムの実行を制御するものである
が、このＣＰＵ１には、プログラムの進行に伴いディス
プレイ上に表示するポリゴンの頂点データやレジスタセ
ットファンクションを一時的に蓄えておくメモリである
データバッファ２が接続されている。このデータバッフ
ァ２には、前記データに従って三次元空間内にポリゴン
を配置し、これをディスプレイ上の二次元座標系に変換
するためにジオメトリ処理部２０、及び各ポリゴンに対
して着色、シェーディング、テクスチャの張り付けなど
の処理を行うレンダリング処理部３０が接続されてい
る。レンダリング処理部３０の出力側にはフレームバッ
ファ１４が接続され、このフレームバッファ１４にＣＲ
Ｔ１５などの表示手段が接続されている。

【００２２】前記ジオメトリ処理部２０は、データロー
ド回路３、マトリクス変換回路４、本発明の装置を回路
として構成した透明度変換回路４０、輝度計算回路５、
クリッピング回路６及び透視変換回路７から構成されて
いる。ここで、前記データロード回路３は、ポリゴンの
頂点データ（頂点座標、頂点カラー、テクスチャ座標、
頂点透明度及び頂点の法線ベクトルなど）やレジスタセ
ットファンクションを、前記データバッファ２から処理
速度に応じて順次読み出すものである。マトリクス変換
回路４は、ポリゴンの頂点座標データに基づいて三次元
空間へポリゴンを配置したり、三次元空間中のどの領域
までを表示するかを決定するビューポートの設定を行
う。このマトリクス変換回路４は、法線ベクトルが与え
られていない場合には、各頂点の座標に基づいて三次元
空間内におけるポリゴンの平面の傾きを計算し、これに
よって各頂点の法線ベクトルの計算も行う。輝度計算回
路５は頂点の法線ベクトルに基づいて各頂点の輝度を計
算するものであり、クリッピング回路６はビューポート
の外にある頂点を除去し、ポリゴンをビューポート上に
配置するものであり、透視変換回路７は三次元から二次
元座標系への変換を行う。

【００２３】前記レンダリング処理部３０は、塗り潰し
回路８、テクスチャ貼り付け回路９、デプステスト回路
１１、ブレンディング回路１３から構成されている。前
記塗り潰し回路８は、ポリゴンの各頂点で囲まれた範囲
のピクセルの情報を計算し、他のレンダリング処理モジ
ュールに渡すものである。テクスチャ貼り付け回路９
は、ピクセルに対応したテクスチャをテクスチャマップ
１０から読み出し、ピクセルのカラーを計算するもので
ある。

【００２４】デプステスト回路１１は、複数のポリゴン
の前後関係を比較して、最も手前に配置されたポリゴン
のデータをデプスバッファ１２に記録する回路である。
すなわち、このデプステスト回路１１には、以前に描い
た他の図形（ポリゴン）ピクセルのＺ値を保存するデプ
スバッファ１２が接続されている。そして、画面上の以
前描かれたポリゴンと同位置に新しくポリゴンを表示す
る場合に、新しいポリゴンを構成する各ピクセルのＺ値
と、デプスバッファ１２から呼び出された以前に描かれ
た他のポリゴンのピクセルのＺ値と比較し、新しいポリ
ゴンのピクセルが手前の場合にはデプスバッファ１２に
そのＺ値を書き込む。ブレンディング回路１３は、フレ
ームバッファ１４から読み込んだ以前に描かれているポ
リゴンのピクセルのカラー情報と、新しく処理するポリ
ゴンのピクセルのカラー情報とをブレンドし、フレーム
バッファ１４に書き込む。このフレームバッファ１４の
情報が、１画面分づつＣＲＴ１５に送られ画像として表
示される。

【００２５】［２］透明度変換回路の構成 次に、前記透明度変換回路４０の具体的構成について説
明する。すなわち、図２に示したように、透明度変換回
路４０はマトリクス変換回路４と輝度計算回路５の間に
設けられ、マトリクス変換回路４からマトリクス変換後
の頂点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、頂点カラー（赤、緑、
青）、テクスチャ座標（Ｔｘ，Ｔｙ）、頂点透明度及び
頂点の単位法線ベクトルなどのデータが入力される。な
お、これらのデータは、前記のようにＣＰＵによるプロ
グラムの実行に従って、データロード回路３からマトリ
クス回路４に与えられる。また、マトリクス変換回路４
において、前記頂点の単位法線ベクトルが入力されてい
ない場合には、頂点座標より単位法線ベクトルが計算さ
れ、頂点の単位法線ベクトルが与えられている場合に
は、与えられた単位法線ベクトルのデータがマトリクス
変換されて出力される。

【００２６】前記透明度変換回路４０には、変換器４１
及びパラメータレジスタ４２が設けられている。この変
換器４１は、マトリクス変換回路４から入力された頂点
の透明度を、後述する変換式にしたがって変換し、輝度
計算回路５に出力するものである。パラメータレジスタ
４２は、変換器４１における透明度の変換に当たって使
用されるパラメータ値を保持するものである。このパラ
メータ値は、単位法線ベクトルによる透明度の補正率の
度合いを決定するもので、プログラムの実行に従ってデ
ータバッファ２から出力されるレジスタセットファンク
ションによって書き換えられる。

【００２７】このパラメータ値は、ＣＰＵ１が実行する
プログラムによって任意に設定されるものであって、例
えば、ポリゴンが配置される空間内の環境光の強弱、環
境光とポリゴンとの角度、ポリゴンによって構成される
物体の材質やカラーなどによって適宜の値が設定され
る。その場合、パラメータ値は必ずしも一定値である必
要はなく、プログラムの実行に伴い変化するものでもよ
い。また、このパラメータ値がポリゴンによって構成さ
れる物体の材質などに応じて決定される場合には、ポリ
ゴンに与えられた頂点カラーなどの属性やポリゴンに張
り付けるテクスチャのカラーデータの関数として設定さ
れてもよい。すなわち、ポリゴンやテクスチャに与えら
れたカラーデータが変化するのに従って、このパラメー
タを適当な割合で変化させることも可能である。

【００２８】前記輝度計算回路５には、透明度変換回路
４０から頂点座標（Ｘ，Ｙ，Ｚ）、頂点カラー（赤、
緑、青）、テクスチャ座標（Ｔｘ，Ｔｙ）及び頂点の単
位法線ベクトルがそのまま入力され、変換器４１によっ
て変換された頂点の透明度が入力されるように構成され
ている。

【００２９】［３］変換器における頂点透明度の変換 前記変換器４１においては、パラメータレジスタ４２に
保持されたパラメータ値Ｐと頂点の単位法線ベクトルの
Ｚ成分Ｎｚを用いて、次式によって頂点透明度の変換が
なされる。

【００３０】

【数５】αout ＝αin×（１−（１−Ｎｚ）×Ｐ） αout ：出力する透明度 αin：入力された透明度 Ｎｚ：頂点の単位法線ベクトルのＺ成分（０≦Ｎｚ≦
１） Ｐ：パラメータ（０≦Ｐ≦１） ここで、頂点の単位法線ベクトルのＺ成分、パラメータ
値Ｐ、入力の透明度及び出力の透明度の関係を図３に基
づいて説明する。図３のグラフは、横軸に単位法線ベク
トルのＺ成分Ｎｚを、縦軸に出力する透明度αout の入
力する透明度αinに対する割合を表している。また、グ
ラフ中に実線で表示された複数本の直線は、異なるパラ
メータ値を与えられた場合（一例として、パラメータ値
Ｐ＝１、＝０．５及びＰ＝０）における単位法線ベクト
ルのＺ成分と出力される透明度の割合との関係を示して
いる。

【００３１】例えば、図３において、頂点の単位法線ベ
クトルのＺ成分Ｎｚが１（視線方向に対して単位法線ベ
クトルの方向が０度であって、ポリゴンの平面と視線方
向とが直角の場合）に近い程、出力される透明度αout
は入力された透明度αinに近づく。逆に、Ｚ成分Ｎｚが
０（視線方向に対して単位法線ベクトルの方向が９０度
であって、ポリゴンの平面と視線方向が平行の場合）に
近い程、出力される透明度αout は入力された透明度α
inよりも透明度が低くなる。

【００３２】また、パラメータ値Ｐが１に近い程、ポリ
ゴンの角度変化に対する補正率が高く、０に近い程、補
正率が低くなるように設定されている。例えば、図３の
Ａ点に示すように単位法線ベクトルのＺ成分が１、つま
りポリゴンと視線方向との角度が直角の場合、パラメー
タ値Ｐをいくつに設定しても補正率は増減しない。ポリ
ゴンと視線方向との角度が直角で単位法線ベクトルのＺ
成分が１の場合には、パラメータ値Ｐによる差はない。
しかし、ポリゴンと視線方向の角度が小さくなり単位法
線ベクトルのＺ成分が０に近づくと、Ｂ点及びＣ点から
解るように、パラメータ値Ｐが１に近いほど、入力され
た透明度αinに対する出力される透明度αout の割合は
小さくなる。

【００３３】［４］画像処理装置の作用 以上のような構成を有する本実施形態の画像処理装置の
作用を図４のフローチャートに従って説明する。なお、
従来技術と比較するため、図５及び図６に示すような半
透明の角筒Ｍを、三角形の図形Ｎの前方に表示する場合
について説明する。

【００３４】（ステップ１）…パラメータ値のセット プログラムの実行に従い、ＣＰＵ１は、データバッファ
２にレジスタセットファンクションを書き込み、このデ
ータバッファ２に書き込まれたレジスタセットファンク
ションがデータロード回路３によってプログラムの処理
速度に従って順次読み出され、図２に示した透明度変換
回路４０内のパラメータレジスタ４２にパラメータ値を
セットする。例えば、ポリゴンを配置する三次元空間の
環境光の強弱やその方向は、プログラム上で予め決定さ
れているので、その値に対応したパラメータ値をパラメ
ータレジスタ４２にセットする。

【００３５】（ステップ２）…頂点データの書き込み ＣＰＵ１はＣＲＴなどの画像出力手段に表示する角筒Ｍ
を構成する各ポリゴンの頂点座標、頂点カラー、透明
度、テクスチャ座標、法線ベクトルなどの属性を、デー
タバッファ２に書き込む。なお、前記パラメータ値が、
描画するポリゴンの属性によって定まる場合には、この
データバッファ２に書き込まれたポリゴンの属性をデー
タロード回路３から読み出しこの属性から算定されたパ
ラメータ値を前記ステップ１のようにしてパラメータレ
ジスタ４２にセットする。

【００３６】（ステップ３）…マトリクス変換 データロード回路３によってデータバッファ２から読み
とられたポリゴンの各頂点データがマトリクス変換回路
４に送られ、マトリクス変換回路４において頂点座標が
マトリクス変換され、透明度変換回路４０に出力され
る。このとき、頂点の単位法線ベクトルが与えられてい
ない場合には、マトリクス変換回路４において頂点座標
より単位法線ベクトルが計算され、透明度変換回路４０
に出力される。

【００３７】（ステップ４）…透明度の補正変換 透明度変換回路４０に入力された各頂点の透明度は、変
換器４１において、頂点の単位法線ベクトルのＺ成分Ｎ
ｚとパラメータレジスタ４２にセットされたパラメータ
値Ｐに基づいて補正された後、輝度計算回路５に出力さ
れる。すなわち、図５から解るように、各頂点における
法線ベクトルＮの大きさが等しい場合であっても、その
Ｚ成分の大きさはポリゴンの平面と視線方向とのなす角
度によって異なり、ポリゴンの平面と視線方向が直角に
近くなるほど単位法線ベクトルのＺ成分は大きくなる。
従って、角筒の中央部の頂点ｃ，ｄにおいては、単位法
線ベクトルのＺ成分が大きい（Ｚ成分が１に近い）の
で、透明度変換回路４０から出力される補正された頂点
の透明度αout は、透明度変換回路４０への入力値αin
に近い値になる。一方、角筒の側面になるほど、単位法
線ベクトルのＺ成分が小さくなる（Ｚ成分が０に近くな
る）ので、補正後の頂点の透明度αout は透明度変換回
路４０への入力値αinに比べて低くなる。

【００３８】（ステップ５）…ジオメトリ演算処理 マトリクス変換回路４から出力されたポリゴンの各頂点
のデータ及び透明度変換回路４０で補正された各頂点の
透明度は、輝度計算回路５、クリッピング回路６及び透
視変換回路７に送られ、従来技術と同様にしてジオメト
リ演算処理がなされる。すなわち、輝度計算回路５では
頂点の法線ベクトルにより各頂点の輝度が計算され、ク
リッピング回路６ではビューポートの外にある頂点が取
り除かれ、透視変換回路７では三次元空間内に配置され
たポリゴンを一定の視点座標系から透視した二次元空間
内へ配置する透視変換がなされる。

【００３９】（ステップ６）…レンダリング処理 前記のようにしてジオメトリ処理がなされた後は、ポリ
ゴンの各頂点データはレンダリング処理部３０に出力さ
れる。レンダリング処理部３０では、まずその塗り潰し
回路８において、ポリゴンの各頂点によって囲まれたす
べてのピクセルについて、各頂点に与えられた各データ
を補完することで、その座標値、テクスチャ座標、カラ
ー、輝度などのデータを計算し、これらのピクセルデー
タをテクスチャ貼り付け回路９に出力する。テクスチャ
貼り付け回路９は、各ピクセルに対応したテクスチャを
テクスチャマップ１０から読み出し、各ピクセルのカラ
ーを計算する。デプステスト回路１１は、各ピクセルの
座標値の中からＺ座標値を取り出し、デプスバッファ１
２に既に記憶されている他のポリゴンのＺ座標値と比較
する。例えば、図６のように先に三角形のポリゴンから
なる図形が描画されているとすると、この図形の各ピク
セルのＺ座標値がデプスバッファ１２に記憶されている
ので、このＺ座標値と後から書き込む角筒を構成するポ
リゴンの各ピクセルのＺ座標値を比較し、前方に位置す
るポリゴンのＺ座標値をデプスバッファ１２に書き込
む。

【００４０】ブレンディング回路１３では、フレームバ
ッファ１４に既に書き込まれている三角形の図形の各ピ
クセルのカラーと、新たに書き込む角筒のポリゴンの各
ピクセルのカラーとをブレンドして、そのブレンドされ
た値を再びフレームバッファ１４に書き込む。この時、
前方に位置する角筒の各ピクセルのカラーには、各ピク
セルの透明度が乗じられるので、透明度が高いピクセル
ほど背後に位置する三角形の図形のカラーデータにブレ
ンドするカラーデータの割合が少なくなる。すなわち、
本実施の形態では、前記透明度変換回路４０によって視
線方向とポリゴンの平面の交わる角度が直角から遠ざか
るほど透明度が低くなるように頂点の透明度が補正され
ている。そのため、図５のように同じ材質から構成され
た角筒であっても、図６に示したように、角筒の中央の
透明度は高いために角筒の背後に配置された三角形の色
が多く反映され、一方、角筒の側面の透明度は低いため
角筒の色が多く残り、背後に配置された三角形の色は隠
される。

【００４１】なお、デプスバッファ１２から読み込んだ
Ｚ座標値から判断して、最も手前に不透明なポリゴンが
位置する場合には、ブレンディング回路１３によるブレ
ンドを行うことなく、直ちにそのポリゴンのカラーデー
タをフレームバッファ１４に書き込む。また、最も手前
に完全に透明なポリゴンが位置する場合には、前方に位
置するポリゴンのカラーデータを書き込むことなく、フ
レームバッファ１４は既に書き込まれている背後のポリ
ゴンのカラーデータをそのまま保持する。

【００４２】（ステップ７）…画像の表示 このようにして、フレームバッファ１４に書き込まれた
ピクセルのカラーデータは、１画面分づつＣＲＴ１５に
送られ、画像が表示される。

【００４３】［５］実施形態の効果 以上の通り、本実施の形態によれば、半透明のポリゴン
の形状や視線方向に対する角度に合わせて各頂点の透明
度を変更できるので、ポリゴンに立体感を与えることが
できる。また、ポリゴンの配置された環境やポリゴンに
よって構成される物体の特性に対応してパラメータ値Ｐ
を設定することにより、単にポリゴンと視線方向との角
度だけでなく、他の要素も変換ファクターとして用いる
ことにより、より精度の高い透明度変換を実施すること
ができる。

【００４４】［６］他の実施形態 本発明は、上述した実施形態に限定されるものではな
く、透明度変換回路４０における変換を、パラメータ値
Ｐを用いずに、頂点の単位法線ベクトルのＺ成分にのみ
依存するものとしても良い。この場合、変換器４１にお
ける頂点透明度の変換は、次式に基づいてなされる。

【００４５】

【数６】αout ＝αin×Ｎｚ また、補正後の透明度を演算する際に、単位法線ベクト
ルのＺ成分を利用したが、演算式の立て方によっては法
線ベクトルのＺ成分の値をそのまま変換器に入力するこ
とも可能である。また、頂点の単位法線ベクトルや法線
ベクトルは、ポリゴンの各頂点の三次元座標値から簡単
に演算できるので、本発明の請求項において頂点に付与
する法線ベクトルデータとしては、演算によって求めら
れるデータを含むことは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、多
角形の透明度を各頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基
づいて変化させることによって、半透明の多角形を用い
て表現される物体に対して優れた立体感を与える透明度
変換方法及びその装置を提供することができる。そのた
め、本発明の透明度方法及びその装置は、コンピュータ
映像を利用したゲーム装置やシュミレーション装置など
に応用することができ、従来技術に比較して精度が高く
立体感に富んだ画像を提供することができる。また、物
体が配置された環境や物体の色に応じて多角形の透明度
を変化の割合を増減させることにより、より現実感のあ
る物体の表示が可能になる。

【００４７】特に、本発明は、透明度の変換を多角形の
各頂点に与えられた透明度に対して行うものであるか
ら、ジオメトリやレンダリングなどの処理は従来技術と
全く同様に実施することができ、既知の画像処理装置の
簡単な改変で優れた画像表現が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の透明度変換装置を組み込んだ画像処理
装置の構成を示すブロック図

【図２】本発明の透明度変換装置の一例を示す構成図

【図３】頂点の単位法線ベクトルのＺ成分、パラメータ
値Ｐ、入力の透明度及び出力の透明度の関係を示す図

【図４】図１の画像処理装置の作用を示すフローチャー
ト

【図５】ポリゴンの各頂点における単位法線ベクトルの
Ｚ成分を示す図

【図６】本発明の画像処理装置によって処理をした半透
明のポリゴンを、他の図形とブレンドした場合の効果を
示す側面図

【図７】角筒形のポリゴンの側面図

【図８】ポリゴンの各頂点における単位法線ベクトルを
示す図

【図９】従来の画像処理装置によって処理をした半透明
のポリゴンを、他の図形とブレンドした場合の効果を示
す側面図

【符号の説明】

１…ＣＰＵ ２…データバッファ ３…データロード回路 ４…マトリクス変換回路 ５…輝度変換回路 ６…クリッピング回路 ７…透視変換回路 ８…塗り潰し回路 ９…テクスチャ貼り付け回路 １０…テクスチャマップ １１…デプステスト回路 １２…デプスバッファ １３…ブレンディング回路 １４…フレームバッファ １５…ＣＲＴ ４０…透明度変換回路 ４１…変換器 ４２…パラメータレジスタ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 仮想三次元空間内に配置された多角形の
   各頂点に対して各頂点の三次元空間内における座標デー
   タ、単位法線ベクトル及び透明度を付与するステップ
   と、前記多角形の頂点の透明度を各頂点の単位法線ベク
   トルのＺ成分に基づいて補正するステップと、この補正
   された頂点の透明度に基づいて各ピクセルの透明度を補
   完して求めるステップを含むことを特徴とする透明度変
   換方法。
2. 【請求項２】 多角形の頂点の透明度を各頂点の単位法
   線ベクトルのＺ成分に基づいて補正するステップが、透
   明度を補正する際に参照するパラメータを入手するステ
   ップと、前記パラメータに従って単位法線ベクトルのＺ
   成分を加味する割合を決定するステップを含むことを特
   徴とする請求項１に記載の透明度変換方法。
3. 【請求項３】 多角形の各頂点の透明度をαin、補正さ
   れた頂点の透明度をαout 、頂点の単位法線ベクトルの
   Ｚ成分をＮｚ、パラメータ値をＰとしたときに、前記透
   明度変換ステップが、次式によって、 【数１】αout ＝αin×（１−（１−Ｎｚ）×Ｐ） なされることを特徴とする請求項２に記載の透明度変換
   方法。
4. 【請求項４】 ポリゴンの各頂点に対して各頂点の三次
   元空間内における座標データ、単位法線ベクトル及び透
   明度を付与する手段と、前記ポリゴンの頂点の透明度を
   各頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基づいて補正する
   手段と、この補正された頂点の透明度に基づいて各ピク
   セルの透明度を補完して求める手段とを有することを特
   徴とする透明度変換装置。
5. 【請求項５】 ポリゴンの頂点の透明度を各頂点の単位
   法線ベクトルのＺ成分に基づいて補正する手段が、透明
   度を補正する際に参照するパラメータを保持するレジス
   タと、前記パラメータと単位法線ベクトルのＺ成分とに
   従って頂点の透明度を補正する変換器を含むことを特徴
   とする請求項４に記載の透明度変換装置。
6. 【請求項６】 前記変換器が、ポリゴンの各頂点の透明
   度をαin、補正された頂点の透明度をαout 、頂点の単
   位法線ベクトルのＺ成分をＮｚ、パラメータ値をＰとし
   たときに、次式によって、 【数２】αout ＝αin×（１−（１−Ｎｚ）×Ｐ） 補正後の頂点の透明度を演算することを特徴とする請求
   項５に記載の透明度変換装置。
7. 【請求項７】 仮想三次元空間内に配置された物体の画
   像を画像表示手段に表示するためのプログラムを実行す
   るＣＰＵと、 画像として表示する物体に関するデータを蓄積するデー
   タバッファと、 このデータバッファに接続されて、前記データに従って
   三次元空間内に物体を配置し、これをディスプレイ上の
   二次元座標系に変換するために、データロード回路、マ
   トリクス変換回路、輝度計算回路、クリッピング回路及
   び透視変換回路を有するジオメトリ処理部と、 前記物体の表面に着色、シェーディング及びテクスチャ
   の張り付け処理を行うために、塗り潰し回路、テクスチ
   ャ貼り付け回路、デプステスト回路およびブレンディン
   グ回路を備えたレンダリング処理部と、 前記レンダリング処理部のブレンディング回路出力側に
   接続されたフレームバッファと、このフレームバッファ
   から出力される画像情報に従って画像を表示する表示手
   段とを備えた画像処理装置において、 前記ジオメトリ処理部に、前記多角形の各頂点に対して
   各頂点の三次元空間内における座標データ、単位法線ベ
   クトル及び透明度を付与する手段と、前記ポリゴンの頂
   点の透明度を各頂点の単位法線ベクトルのＺ成分に基づ
   いて補正する手段と、この補正された頂点の透明度に基
   づいて各ピクセルの透明度を補完して求める手段とを有
   する透明度変換装置を設けたことを特徴とする画像処理
   装置。