JPH11185052A - ３次元コンピュータグラフィックスのテクスチャマッピング座標計算装置および方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ３次元コンピュータグラフィックスのテクス
チャマッピング座標計算装置および方法に関し，テクス
チャデータの貼り付けにあたって奥行きの歪み補正に必
要となる除算処理量を軽減することを目的としている。 【解決手段】 被除数・除数算出ユニット１は，画素ａ
にｎ画素先行した画素ｂのテクスチャ座標を求めるため
の被除数・除数を算出し，除算ユニット２は，この値か
ら除算により画素ｂのテクスチャ座標を求める。線形係
数算出ユニット３は，画素ａ，ｂのテクスチャ座標の差
分から線形補間係数を算出する。テクスチャ座標取得ユ
ニット４は，画素ａのテクスチャ座標と線形補間係数と
から画素ａ，ｂ間の各画素のテクスチャ座標を算出す
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，３次元コンピュー
タグラフィックスの高速描画を実現する技術に係り，特
に３次元コンピュータグラフィックスのテクスチャマッ
ピングに必要となるテクスチャ座標を，比較的簡易な構
成により高速に計算する装置およびその方法に関する。

【０００２】近年，３次元コンピュータグラフィックス
は，従来の主要用途であるコンピュータデザインの可視
化にとどまらず，ゲームの分野などにも多く利用される
ようになってきた。これらの分野では，ユーザーの入力
に対し，リアルタイムで反応するために，高速な３次元
コンピュータグラフィックスの処理能力が必要とされて
いる。

【０００３】このためには，少ない形状データでリアリ
ティの高い画像を生成する必要があり，テクスチャマッ
ピングと呼ばれる技術が使用されている。テクスチャマ
ッピングは，あらかじめテクスチャデータと呼ばれる２
次元画像を用意し，ポリゴンの描画時の画素単位に，こ
のテクスチャデータを参照してポリゴンの画素情報にテ
クスチャデータを反映させる処理である。これにより，
少ないポリゴンでも複雑なテクスチャデータを貼り付け
ることにより，リアリティの高い画像を生成することが
できる。

【０００４】

【従来の技術】まず，３次元コンピュータグラフィック
スの一般的なシステムの全体構成について説明する。

【０００５】図６は，３次元コンピュータグラフィック
スの一般的なシステムの全体構成を示す図である。メイ
ンプロセッサ９０は，３次元コンピュータグラフィック
スの実際のアプリケーションを実行するプロセッサで，
３次元情報が管理されている。例えば，機械系ＣＡＤな
どでは，車のボディの形状等のデータが，建築系のＣＡ
Ｄなどではビルの形状などのデータが３次元情報として
管理されている。

【０００６】これらのデータは，記憶装置上では単なる
座標データ列などにすぎないため，対象が車なら車のよ
うに，ビルならビルのように，これらのデータをもとに
して人間が実物を見るような画像を作りだす（可視化す
る）のが，３次元コンピュータグラフィックス処理（３
次元ＣＧ処理）である。

【０００７】一般的に，メインプロセッサ９０のアプリ
ケーションが管理する３次元情報の内部形式は，各アプ
リケーションにより様々であるが，３次元ＣＧ処理の構
成を容易にするため，３次元ＣＧ処理が受け付ける３次
元形状データは，ある程度パターン化されている。

【０００８】その一つとして，図７に示すような３次元
情報を複数の多面体で近似して表現する手法がある。図
７（Ａ）に示すように，自動車のボディは，実際には，
多角形の組み合わせで近似して表現することができる。
この例では，矩形の組み合わせで自動車のボディを表現
しているが，システムによって様々な表現方法をとるこ
とが可能である。一般的には，矩形やさらに複雑な多角
形も，複数の三角形を組み合わせて表現できるため，三
角形を組み合わせて表現するシステムが多い。

【０００９】以下，説明の簡略化のために，三角形を使
用した表現について説明する。三角形は，図７（Ｂ）に
示すように点Ａ，Ｂ，Ｃの頂点があり，３次元コンピュ
ータグラフィックスでは，この３つの頂点における３次
元座標，色，法線，テクスチャ座標などの情報が，３次
元形状データとして幾何変換部９２に渡される。

【００１０】幾何変換部９２は，これらの情報に加え，
視点や光源，面の材質情報などを用いて，実際に表示さ
れるべき画面に合わせた次のようなポリゴンデータと呼
ぶ情報を算出する。

【００１１】１）画面上でのＸ・Ｙ座標と，前後関係を
判定し隠れ面消去を実現するための奥行き情報 ２）光源からの照光具合による各頂点の色情報 ３）テクスチャ座標情報 なお，前処理プロセッサ９１の処理をメインプロセッサ
９０で実行する場合もある。

【００１２】ポリゴンデータは，各頂点における情報で
あるが，これから，ポリゴン内部を塗りつぶすための情
報にブレークダウンする必要がある。このブレークダウ
ンの処理を行うのがスパン分解部９３とフラグメント生
成部９４である。

【００１３】スパン分解部９３では，図８（Ａ）に示す
ような頂点で構成されるポリゴンデータを，画面の水平
方向に分割し，水平方向の描画開始点と増分，終了点の
情報からなる図８（Ｂ）に示すスパンデータを生成す
る。

【００１４】フラグメント生成部９４は，このスパンデ
ータをもとに，図８（Ｃ）に示すフラグメントデータと
呼ばれる１画素単位のＸ・Ｙ座標，奥行き情報，色情
報，テクスチャ情報などを生成する。

【００１５】画素描画部９５は，このフラグメントデー
タをもとに，奥行き情報による描画点の前後関係の判定
（隠れ面処理）や，テクスチャ座標からテクスチャマッ
ピングデータの読み込みや色情報の計算などを行い，最
終的な描画点の画素の色などを決定する。一般的には，
コンピュータグラフィックスの場合，色の３原色赤緑青
の頭文字をとってＲＧＢ値と呼ばれる値をフレームメモ
リ９７に書き込む。

【００１６】さらに，色の透過情報としてアルファ値と
呼ばれる値を使用する場合もあり，この場合ＲＧＢＡ値
として扱う。表示制御部９８は，このフレームメモリ９
７の値を１秒間に６０回程度読み出し，ＣＲＴ等の表示
装置９９に表示する。

【００１７】前処理プロセッサ９１が扱う３次元形状デ
ータは，頂点情報の他，視点や光源情報などの多くの情
報を含むうえ，アプリケーションとの関係で多様な形式
であるため，ここでは省略して，どのシステムでも大差
のないポリゴンデータ以下のデータについて説明する。

【００１８】図８（Ａ）に示すポリゴンデータは，３つ
の頂点Ａ，Ｂ，Ｃについて，Ｘ・Ｙ座標，奥行きＺ情
報，色ＲＧＢＡ情報，テクスチャ座標情報Ｓ，Ｔおよび
奥行きの歪み補正の情報Ｑを持つ。

【００１９】頂点Ａでのこれらの情報は，次のように表
す。 「Xa,Ya,Za,Ra,Ga,Ba,Aa,Sa,Ta,Qa 」 同様に，頂点Ｂ，Ｃについては，それぞれ次のように表
す。

【００２０】 「Xb,Yb,Zb,Rb,Gb,Bb,Ab,Sb,Tb,Qb 」 「Xc,Yc,Zc,Rc,Gc,Bc,Ac,Sc,Tc,Qc 」 図８（Ｂ）に示すスパンデータは，３つの頂点Ａ，Ｂ，
Ｃからなる三角形を水平方向に分解した，各々の水平線
での開始点と増分および終了点の情報である。開始点で
のＸ・Ｙ座標，奥行きＺ情報，色ＲＧＢＡ情報，テクス
チャ座標情報Ｓ，Ｔおよび奥行きの歪み補正情報Ｑおよ
びそれらの増分の各々の情報を，次のように表す。

【００２１】 「Xs,Ys,Zs,Rs,Gs,Bs,As,Ss,Ts,Qs 」 「dXs,dYs,dZs,dRs,dGs,dBs,dAs,dSs,dTs,dQs 」 図８（Ｂ）に示すように頂点が並んでいたとすると，辺
ＡＢ上に開始点がある場合には，Ｙ座標Ｙｉでのスパン
情報は，次のような計算で求まる。

【００２２】Ｍs(Ｙi)＝（Ｍb −Ｍa ）＊（Ｙi −Ｙa
）／（Ｙb −Ｙa ） ただし，Ｙi ＝Ｙa 〜Ｙb ，Ｍは，Ｘ，Ｚ，Ｒ，Ｇ，
Ｂ，Ａ，Ｓ，Ｔ，Ｑの各々を表す。

【００２３】なお，計算式中に（Ｙb −Ｙa ）により除
算があるが，これはＹi の変化によらず一定であるた
め，先に逆数１／（Ｙb −Ｙa ）を計算しておくことで
乗算に置き換えることができる。

【００２４】増分は，次のように計算できる。 ｄＭs ＝((Ｙb −Ｙa)＊（Ｍc −Ｍa)−Ｍb(Ｙc −Ｙ
a)) ／((Ｙb −Ｙa)＊(Ｘc −Ｘa)−Ｘb(Ｙc −Ｙa)) 増分はＹｉによらず一定であるため，最初に１回計算す
るだけでよい。終了点はＸ座標だけで済む。これをＸｅ
とすると，次のように計算できる。

【００２５】Ｘe(Ｙi)＝（Ｘc −Ｘa ）＊（Ｙi −Ｙa
）／（Ｙc −Ｙa ） 図８（Ｃ）に示すフラグメントデータは，スパン上の１
画素ずつの情報で，開始点と増分から算出することがで
きる。

【００２６】各画素のＸ・Ｙ座標，奥行きＺ情報，色Ｒ
ＧＢＡ情報，テクスチャ座標情報Ｓ，Ｔおよび奥行きの
歪み補正の情報Ｑおよび増分の各々の情報を次のように
表す。

【００２７】「Xp,Yp,Zp,Rp,Gp,Bp,Ap,Sp,Tp,Qp 」 スパンＸｓ，Ｘｅ上での開始点の各情報と増分をＭｓ，
ｄＭs(ＭはＺ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａ，Ｓ，Ｔ，Ｑの各々）と
すれば，スパン上のＸ座標Ｘi のフラグメント情報は次
のように計算できる。

【００２８】Ｍf(Ｘi)＝Ｍs ＋ｄＭs ＊（Ｘi −Ｘs ）
／（Ｘe −Ｘs ） ただし，Ｘi ＝Ｘs 〜Ｘe ，Ｍは，Ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，
Ａ，Ｓ，Ｔ，Ｑの各々を表す。

【００２９】このようにして，フラグメントデータによ
り画素描画部９５は，実際の描画処理を開始するが，テ
クスチャ座標Ｓf,Ｔf をそのままテクスチャメモリのア
クセスに適用すると，奥行きに歪みを持っているため不
自然な画像となる。これを避けるため，画素描画部９５
では，Ｓf ／Ｑf ，Ｔf ／Ｑf を計算して，奥行きの歪
み補正を行う必要がある。

【００３０】なお，ＲＧＢＡ値についても厳密には歪み
が発生するが，色情報の変化は滑らかであるため，歪み
を知覚することはほとんどなく，歪み補正を省略するこ
とができる。

【００３１】この奥行きの歪み補正について，具体例に
従ってさらに詳しく説明する。３次元コンピュータグラ
フィックスでは，遠近感を表現するために，視点から離
れるに従って，小さく描くようにしている。

【００３２】図９は，市松模様のテクスチャを矩形に貼
り付け，矩形の縦中央線を中心として回転させた様子を
示している。図９（Ａ）に示す図では，矩形は視線に対
し直交しているが，図９（Ｂ）〜（Ｄ）に従い，矩形は
だんだん傾いて表示されている。このように，３次元コ
ンピュータグラフィックスでは，遠近感に合わせて，テ
クスチャ上の市松模様も手前は大きく，遠方では縮んで
表される必要がある。

【００３３】このため，図１０（Ａ）に示すように視線
に直交するポリゴンデータを描画する際には，隣り合う
画素に対応するテクスチャデータ上の画素間の距離は同
じであるが，図１０（Ｂ）に示すように視線に直交しな
いポリゴンデータを描画する際には，手前側（表示面左
側）と奥側（表示面右側）では，隣り合う画素に対応す
るテクスチャデータ上の画素間の距離が異なるため，補
正が必要になる。

【００３４】すなわち，例えば図１１（Ａ）に示すよう
なテクスチャデータを，図１１（Ｂ）に示すような視線
と直交しない矩形にマッピングをする場合には，対応す
るテクスチャデータの範囲が，奥側（表示面右側）にな
るにしたがって，図１１（Ｃ）に示すように広がってい
くので，ポリゴンデータにマッピングされるテクスチャ
座標の補正が必要となる。

【００３５】図１０（Ｂ）において，点Ａと点Ｂの画素
座標がＸａ，Ｘｂ（本来ディスプレイ上の座標は２次元
で表されるが説明の簡略化のためＹ座標を省略して１要
素とする），奥行きがＺａ，Ｚｂ，テクスチャデータ上
の座標がＴａとＴｂというように対応する場合（本来２
次元のテクスチャ座標は２次元で表されるが説明の簡略
化のため１要素とする），点Ａと点Ｂの間の座標Ｘp の
画素に対するテクスチャ座標Ｔp は，次のように表され
る。

【００３６】＜式１＞Ｔp ＝（Ｔ1 ＋ΔＴ＊（Ｘp −Ｘ
a)) ／（Ｑ1 ＋ΔＱ＊（Ｘp −Ｘa)) これらの補正処理を，点Ａから点Ｂの間の各画素ごとに
行う必要がある。

【００３７】ここで， Ｔ1 ＝Ｔa ／Ｚa Ｔ2 ＝Ｔb ／Ｚb ΔＴ ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）／（Ｘb −Ｘa ） Ｑ1 ＝１／Ｚa Ｑ2 ＝１／Ｚb ΔＱ ＝（Ｑ2 −Ｑ1 ）／（Ｘb −Ｘa ） であり，これらの値は，点Ａから点Ｂの間の点について
は一定である。

【００３８】

【発明が解決しようとする課題】前述の＜式１＞から判
るように，テクスチャ座標Ｔp を求める処理には，除算
が必要となる。通常，除算演算には逐次演算処理が必要
となる。１画素あたりの描画処理の時間が逐次処理で除
算結果を求めるまでの時間より短い場合には，除算演算
がボトルネックとならないよう，除算演算部をパイプラ
イン化する必要があり，ハードウェア規模が増大する。

【００３９】また，複数の描画プロセッサを用いて，画
素ごとに並列処理を行うためには，個々の描画プロセッ
サに除算演算のハードウェアが必要となる。一方，簡易
なシステムでは，テクスチャの補正処理そのものを省略
する選択もあるが，図１２に示すように，テクスチャに
遠近感が反映されないため，画像は，奥行きの表現が不
自然で違和感が大きいものとなる。

【００４０】本発明は，テクスチャデータの貼り付けに
あたって奥行きの歪み補正に必要となる除算処理量を軽
減することを目的としている。

【００４１】

【課題を解決するための手段】本発明では，テクスチャ
座標を取得する際に，１画素単位で除算する代わりにｎ
画素単位で除算を行い，その画素間の１画素ずつのテク
スチャ座標値は線形補間により求めるようにする。

【００４２】従来，図６に示すフラグメント生成部９４
側においてＸs 〜Ｘe の間で１画素ずつ生成し，画素描
画部９５でテクスチャメモリへのアクセスのためにＳ，
Ｔ，Ｑを計算していたのに対し，本発明では，これらの
処理を分離し，フラグメント生成部９４側は複数画素分
を算出し，以下で説明するテクスチャ座標計算装置によ
り除算を行い，計算した画素間の１画素ずつを線形補間
で求めて，描画ユニット（画素描画部）に渡す。描画ユ
ニットでは，もはや除算は必要ない。他のＺ，Ｒ，Ｇ，
Ｂ，Ａ情報に関しては，歪みの影響がないか，もしくは
無視できるほど小さいため，フラグメント生成部側で１
画素ずつ計算した値を画素の描画ユニットに入れる。

【００４３】図１は，本発明の原理説明図である。テク
スチャ座標計算装置１０は，被除数・除数算出ユニット
１，除算ユニット２，線形係数算出ユニット３，テクス
チャ座標取得ユニット４，メインプロセッサ５からな
る。描画ユニット６は，テクスチャ座標計算装置１０が
算出したテクスチャ座標をもとに，テクスチャデータが
格納されているテクスチャメモリにアクセスし，テクス
チャデータを貼り付けて描画する。

【００４４】なお，以下では，図１０（Ｂ）において説
明したように，点Ａと点Ｂの画素座標をＸa,Ｘb ，奥行
きをＺa,Ｚb ，テクスチャデータ上の座標をＴa とＴb
として説明する。

【００４５】Ｔ1 ＝Ｔa ／Ｚa Ｔ2 ＝Ｔb ／Ｚb ΔＴ ＝（Ｔ2 −Ｔ1 ）／（Ｘb −Ｘa ） Ｑ1 ＝１／Ｚa Ｑ2 ＝１／Ｚb ΔＱ ＝（Ｑ2 −Ｑ1 ）／（Ｘb −Ｘa ） とする。なお，本来２次元のテクスチャ座標は，２次元
で表されるが説明の簡略化のため１要素として説明す
る。

【００４６】被除数・除数算出ユニット１は，除算ユニ
ット２で用いる被除数・除数を算出するユニットであ
る。被除数・除数算出ユニット１は，Ｔ１，Ｑ１を初期
値とし，ΔＴ，ΔＱをｎ倍した値を増分値として足し込
んでいく。すなわち，次の演算を行う。

【００４７】Ｔn+1 ＝Ｔn ＋ΔＴ＊ｎ Ｑn+1 ＝Ｑn ＋ΔＱ＊ｎ なお，ここで，Ｔ１，Ｑ１，ΔＴ，ΔＱなどの値は，点
Ａから点Ｂまでの間は一定であるため，この間の画素の
処理が始まる前に，あらかじめ計算しておく。この計算
は，例えばメインプロセッサ５で行ってもよいし，メイ
ンプロセッサ５と図１中では図示しないが被除数・除数
算出ユニット１の間に前処理プロセッサを置き，ここで
処理するようにしてもよい。

【００４８】除算ユニット２は，被除数・除数算出ユニ
ット１により算出した被除数Ｔn+1と除数Ｑn+1 とか
ら，除算結果ＴＰn+1 であるｎ画素ごとのテクスチャ座
標を算出するユニットである。次の演算を行う。

【００４９】ＴＰn+1 ＝Ｔn+1 ／Ｑn+1 線形係数算出ユニット３は，ｎ画素単位で得られる除算
結果ＴＰn+1 と１つ前の除算結果ＴＰn とから，それら
の差分ΔＴＰn を算出するユニットである。次の演算を
行う。

【００５０】ΔＴＰn ＝（ＴＰn+1 ）−（ＴＰn ） テクスチャ座標取得ユニット４は，１画素単位のテクス
チャ座標Ｔp を計算するユニットである。テクスチャ座
標取得ユニット４は，除算結果ＴＰn を初期値とし，線
形補間係数としてΔＴＰn ／ｎを足し込んでいく。すな
わち，次の演算を行う。

【００５１】Ｔp ＝Ｔp ＋ΔＴＰn ／ｎ（ただし，Ｔp
の初期値はＴＰn ） なお，ｎを２の累乗とすることで，ΔＴＰn ／ｎの演算
は，除算ではなく単なるシフト演算で済ませることがで
きる。このため，１画素単位の演算処理は，単純な加算
器で実現できる。

【００５２】なお，説明の簡略化のために，ディスプレ
イ上の水平方向ｎ画素分に対し，テクスチャの補間係数
を求めているが，ディスプレイ上の水平方向ｎ画素垂直
方向ｍ画素分に対して，テクスチャの補間係数を求める
ことも可能である。

【００５３】本発明では，除算処理はｎ画素単位の処理
となるため，描画ユニット６がｎ画素処理し終わるまで
の間に，除算が完了すればよい。このため，繰り返し除
算器など，より簡易な構成で実現することができる。

【００５４】また，高速化のため複数の描画ユニットを
持つ構成では，一度に複数画素についてのＺ，Ｒ，Ｇ，
Ｂ，Ａ，Ｓ，Ｔ，Ｑ情報を計算する必要があるため，
Ｓ，Ｔ，Ｑについて並列に線形補間するためのユニット
１〜４の他に，Ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａについての並列演算
を行うユニット，例えば色補間等の並列演算ユニットを
設けるのが望ましい。

【００５５】本発明は，以下のように作用する。 １）描画すべき画素に対し，ｎ画素先行した画素におけ
るテクスチャ座標を計算する。

【００５６】２）描画すべき画素(a) のテクスチャ座標
と，ｎ画素先行した画素(b) におけるテクスチャ座標を
求め，２つのテクスチャ座標の差分から，画素(a) と画
素(b) の間の画素についてのテクスチャ座標の線形補間
係数を算出する。

【００５７】３）描画すべき画素のテクスチャ座標と，
線形補間係数から，各々の画素におけるテクスチャ座標
を線形補間で求める。 これにより，本発明では，３次元コンピュータグラフィ
ックスのテクスチャマッピングにおいて，高速のテクス
チャデータの座標算出を遠近感を損なわずに簡易に行う
ことができる。

【００５８】また，本発明では，複数の描画ユニットを
設け，これらユニットにより，複数の画素を同時に描画
する構成において，テクスチャ座標の遠近感の補正を１
つの共通ユニットにより行うようにすることができる。
さらに，複数の描画ユニットに必要となる個別のテクス
チャ座標を，共通ユニットの情報から同時に算出するこ
ともできる。

【００５９】

【発明の実施の形態】以下，本発明の実施の形態を説明
する。図２は，本発明の第１の実施の形態に係る構成例
であって，特に８画素単位で除算を行う場合の構成例を
示す。

【００６０】図２において，被除数・除数算出ユニット
２１，除算ユニット２２，線形係数算出ユニット２３，
テクスチャ座標取得ユニット２４は，それぞれ図１に示
す被除数・除数算出ユニット１，除算ユニット２，線形
係数算出ユニット３，テクスチャ座標取得ユニット４に
対応する。

【００６１】さらに，２次元のテクスチャデータを扱う
ために，水平方向と垂直方向の２つのテクスチャ座標を
算出する必要があるため，テクスチャ水平座標処理ユニ
ット２０の他に，ユニット２１〜２４と同等のユニット
からなるテクスチャ垂直座標処理ユニット２８を持つ。

【００６２】Ｓｅｌ１〜Ｓｅｌ４はセレクタ，Ｍｕｌ
１，Ｍｕｌ２は乗算用シフト回路，Ｒ１〜Ｒ９はレジス
タ，Ａｄｄ１〜Ａｄｄ３は加算器，Ｓｈｉｆｔ１，Ｓｈ
ｉｆｔ２はシフト回路，Ｓｕｂ１，Ｓｕｂ２は減算器，
Ｄｉｖは除算用シフト回路を表す。

【００６３】被除数・除数算出ユニット２１では，初期
値Ｔ１，ΔＴ，Ｑ１，ΔＱを入力する。Ｔ１はセレクタ
Ｓｅｌ１を通して，レジスタＲ１にセットされ，ΔＴは
乗算用シフト回路Ｍｕｌ１で８倍されてレジスタＲ２に
セットされる。ΔＴを８倍しているのは，８画素単位に
処理するためであり，８は２の３乗の値であるため，シ
フト演算で済ませることができる。レジスタＲ１とＲ２
の値は，加算器Ａｄｄ１で加算され，結果が除算ユニッ
ト２２へ出力され，またセレクタＳｅｌ１を通してレジ
スタＲ１へ再セットされる。以後，加算器Ａｄｄ１によ
る加算が繰り返される。

【００６４】これによって，「Ｔn+1 ＝Ｔn ＋ΔＴ＊
８」の演算が繰り返し実行されることになる。「Ｑn+1
＝Ｑn ＋ΔＱ＊８」についても同様に演算が行われる。
除算ユニット２２では，被除数・除数算出ユニット２１
から入力した被除数Ｔn+1 を除数Ｑn+1 で割る演算を行
う。ここでは，それぞれシフト回路Ｓｈｉｆｔ１，Ｓｈ
ｉｆｔ２によりビットの位置合わせを行った後，減算器
Ｓｕｂ１による減算を繰り返し行って，商を求めてい
る。シフト回路Ｓｈｉｆｔ３は結果の桁調整のためのも
のである。この結果，「ＴＰn+1 ＝Ｔn+1 ／Ｑn+1 」が
求められる。

【００６５】線形係数算出ユニット２３は，除算ユニッ
ト２２からの８画素単位で得られる除算結果ＴＰn+1
と，レジスタＲ７に保持していた１つ前の除算結果ＴＰ
n とから，それらの差分ΔＴＰn を減算器Ｓｕｂ２によ
り算出する。

【００６６】テクスチャ座標取得ユニット２４は，まず
シフト回路で構成される除算器Ｄｉｖにより，ΔＴＰn
を１／８にし，除算結果ＴＰn をＴp の初期値として，
これに加算器Ａｄｄ３により，ΔＴＰn ／８を足し込ん
でいく。これにより，８画素分のテクスチャ水平座標が
求められることになる。この結果を順次，描画ユニット
２６に出力する。

【００６７】テクスチャ垂直座標処理ユニット２８も同
様の処理を行う。図３は，本発明の第２の実施の形態に
係る構成例を示す。図３の構成例は，描画の高速化のた
め８個の描画ユニット３６−１〜３６−８を用いて，８
画素分の描画を並列処理するものである。

【００６８】図３において，被除数・除数算出ユニット
３１，除算ユニット３２，線形係数算出ユニット３３，
テクスチャ座標取得ユニット３４は，それぞれ図１に示
す被除数・除数算出ユニット１，除算ユニット２，線形
係数算出ユニット３，テクスチャ座標取得ユニット４に
対応する。

【００６９】図２に示す例とほぼ同様であるので，特に
図２に示すものと違う部分について説明する。図３の例
では，８画素分の描画を並列に実行するために，８個の
描画ユニット３６−１〜３６−８を持つ。また，Ｚ，
Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａについての８並列演算を行う色補間等の
並列演算ユニット３９を持つ。

【００７０】テクスチャ座標取得ユニット３４は，テク
スチャ座標ＴＰn(＝Ｔp)と，テクスチャ座標値の線形補
間係数ΔＴＰn ／８を０倍から７倍した値を並列で足し
込むことで，隣り合う８画素分のテクスチャ座標を同時
に求める。これにより，８画素分の描画ユニット３６−
１〜３６−８は即座に処理を開始することができるよう
になっている。

【００７１】除算ユニット３２が，図２に示す構成例で
の除算ユニット２２と異なるのは，図２に示す構成例の
場合には，１つの描画ユニット２６により８画素の描画
を行っている間に，次の除算結果を求めればよかったの
に対し，図３では，８個の描画ユニット３６−１〜３６
−８で一度に８画素の描画処理を行うため，１画素分の
処理時間で，除算結果を求める必要があるからである。
このため，除算ユニット３２は，パイプライン型の高速
除算器になっている。

【００７２】また，一度に複数画素についてのＺ，Ｒ，
Ｇ，Ｂ，Ａ，Ｓ，Ｔ，Ｑ情報を計算する必要があるた
め，Ｓ，Ｔ，Ｑについて並列に線形補間するためのユニ
ットの他に，Ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，Ａについての並列演算を
行う色補間等の並列演算ユニット３９が設けられてい
る。

【００７３】

【発明の効果】以上説明したように，本発明によれば，
テクスチャマッピング技術において，よりリアリティの
高い画像を生成する上で必要となる遠近感の補正を簡易
に行うことができるようになる。

【００７４】図４は，図２に示す構成例で実施した描画
結果を示す図である。視線との傾きが大きくなった図４
（Ｄ）で，遠景部に若干の歪みが出ている。図４（Ｅ）
は，（Ｄ）に示す一部分を拡大したものであるが，歪み
は１画素以下である。また，この例の市松模様のように
境界が明確な図形では，歪みを認知できるが，図５に示
す画像のように自然画をテクスチャデータとして使用し
た場合には，歪みを視覚的に捉えることはない。

【００７５】このように，本発明によれば，画素ごとに
除算した場合と比べても，遜色ない結果を，より簡易な
構成で実現できる。さらに，高速化のために複数の描画
ユニットを用いた並列構成をとる場合でも，除算処理部
分は共通で，個々のプロセッサに与えるべきテクスチャ
の座標値を線形補間する部分だけ描画ユニット数に応じ
て用意すればよいため，さらにコストの低減に貢献す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理説明図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態に係る構成例を示す
図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係る構成例を示す
図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態で実施した描画結果
を示す図である。

【図５】自然画をテクスチャデータとして使用した場合
の描画結果を示す図である。

【図６】３次元コンピュータグラフィックスの一般的な
システムの全体構成を示す図である。

【図７】ポリゴンデータの例を示す図である。

【図８】ポリゴンデータのブレークダウンで得る各デー
タを示す図である。

【図９】３次元コンピュータグラフィックスにおける遠
近感の表現例を示す図である。

【図１０】３次元コンピュータグラフィックスにおける
遠近感の表現とテクスチャの関係を説明する図である。

【図１１】ポリゴンデータとテクスチャデータの対応を
説明する図である。

【図１２】テクスチャの座標補正を行わない場合の遠近
感の表現例を示す図である。

【符号の説明】

１ 被除数・除数算出ユニット ２ 除算ユニット ３ 線形係数算出ユニット ４ テクスチャ座標取得ユニット ５ メインプロセッサ ６ 描画ユニット １０ テクスチャ座標計算装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ３次元コンピュータグラフィックスのテ
   クスチャマッピング座標を算出する装置であって，描画
   すべき画素(a) のテクスチャ座標と，前記描画すべき画
   素(a) に対しｎ画素先行した画素(b) におけるテクスチ
   ャ座標を求め，２つのテクスチャ座標の差分から，前記
   画素(a) と前記画素(b) の間の画素についてのテクスチ
   ャ座標の線形補間係数を算出する第１の手段と，前記描
   画すべき画素(a) のテクスチャ座標と前記線形補間係数
   とから，前記画素(a) と前記画素(b) の間の各々の画素
   におけるテクスチャ座標を求める第２の手段とを備える
   ことを特徴とする３次元コンピュータグラフィックスの
   テクスチャマッピング座標計算装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載する３次元コンピュータ
   グラフィックスのテクスチャマッピング座標計算装置で
   あって，前記第１の手段は，前記ｎ画素先行した画素
   (b) のテクスチャ座標を除算により求めるためのｎ画素
   単位の被除数と除数を算出する被除数・除数算出部と，
   求めた値により除算を行い，前記画素(b) のテクスチャ
   座標を算出する除算部と，前記画素(a) のテクスチャ座
   標と前記画素(b) のテクスチャ座標との差分から，前記
   画素(a) と前記画素(b) の間の画素についてのテクスチ
   ャ座標の線形補間係数を算出する線形係数算出部とから
   構成され，前記第２の手段は，前記画素(a) のテクスチ
   ャ座標に前記線形補間係数を加算して，前記画素(a)と
   前記画素(b) の間の各々の画素におけるテクスチャ座標
   を求めるテクスチャ座標取得部とから構成されることを
   特徴とする３次元コンピュータグラフィックスのテクス
   チャマッピング座標計算装置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載する３次元コンピュータ
   グラフィックスのテクスチャマッピング座標計算装置で
   あって，前記テクスチャ座標取得部は，前記画素(a) の
   テクスチャ座標にそれぞれ前記線形補間係数をｋ倍（ｋ
   ＝０，１，２，…，ｎ−１）して加算する演算を並列に
   実行する手段を持ち，前記画素(a) と前記画素(b) の間
   の各々の画素のテクスチャ座標を同時に算出することを
   特徴とする３次元コンピュータグラフィックスのテクス
   チャマッピング座標計算装置。
4. 【請求項４】 ３次元コンピュータグラフィックスのテ
   クスチャマッピング座標を算出する方法であって，描画
   すべき画素(a) のテクスチャ座標と，前記描画すべき画
   素(a) に対しｎ画素先行した画素(b) におけるテクスチ
   ャ座標を求め，２つのテクスチャ座標の差分から，前記
   画素(a) と前記画素(b) の間の画素についてのテクスチ
   ャ座標の線形補間係数を算出し，前記描画すべき画素
   (a) のテクスチャ座標と前記線形補間係数とから，前記
   画素(a) と前記画素(b) の間の各々の画素におけるテク
   スチャ座標を求めることを特徴とする３次元コンピュー
   タグラフィックスのテクスチャマッピング座標計算方
   法。