JPH1125289A

JPH1125289A - ３次元画像処理装置

Info

Publication number: JPH1125289A
Application number: JP9181023A
Authority: JP
Inventors: Osamu Okamoto; 理岡本; Yoshiteru Mino; 吉輝三野; Hiroshi Kadota; 浩廉田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】隠面処理をする際の１枚のフレーム更新時にお
けるｚバッファおよびフレームバッファの初期化処理を
高速化する３次元画像処理装置を提供する。【解決手段】奥行き情報を格納するｚバッファ３２０お
よび画像の画素情報を格納するフレームバッファ３１０
を有するメモリ部１３０に、各画素に対応するバリッド
フラグバッファ３００と、背景情報の各画素を格納する
背景バッファ３３０と、最大の奥行きを示すｚ値を送り
出す最大値設定部３６０と、バリッドフラグバッファ３
００の画素に対するビットを設定するとともに、バリッ
ドフラグバッファ３００の情報からフレームバッファ３
１０か背景バッファ３３０のいずれかのデータを選択す
るＤＡ変換部用選択部３７０を設けている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、コンピュータ等
で画像を生成し、これを表示する際に行なう画面変更に
おいて、隠面消去に用いるＺバッファおよびフレームバ
ッファの初期化を高速に行なう３次元画像処理装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等で画像を生成する３次元
コンピュータグラフィックスにおいて、これを生成する
一つの方法としてzバッファを用いた陰面消去法があ
る。従来の３次元画像処理装置を図１１に示す。１００
は、主に３次元の物体を表現するポリゴン情報を格納す
るメモリ、１１０は、メモリ１００に格納されたポリゴ
ン情報をもとに、主にジオメトリ計算を行なうＣＰＵ、
１２０はＣＰＵ１１０でジオメトリ処理を行なったデー
タをもとに、主にレンダリング処理を行なうレンダリン
グ部、１３０はレンダリング部１２０で処理を行なうた
めのデータを格納するメモリ部、１４０はメモリ部１３
０に格納された画像データを処理するＤＡ変換部、１５
０はＤＡ変換部１４０で処理された画像データを映し出
すコンソールである。

【０００３】また１８０，１８２はデータ線、１８４は
アドレスバス、１８６はデータバス、１８８は画像デー
タ線、１９０はコンソール線である。隠面消去法は、
「並列図形処理鷺島他著コロナ社 199１年」の３８
〜３９ページに記載されているように、座標変換後の３
次元ポリゴンデータの頂点列（画素の色ＲＧＢおよび奥
行きＺ値）からポリゴン内部の画素での値を補間し、ポ
リゴン内部の面を形成し、メモリ部１３０内の奥行き情
報を格納するＺバッファ１７０のＺ値と今回作成したポ
リゴンの画素が持つＺ値を比較して、今回の画素のＺ値
が小さい（視点から見て、より手前にある）時に、メモ
リ部１３０内にあるフレームバッファ１６０の対応する
画素値を更新する方法（Ｚバッファ法）が一般的であ
る。

【０００４】図１２に３次元画像処理装置での処理イメ
ージを、図１３に動作タイミングを示す。図１２のよう
に、背景画像データ２００があり、この上にポリゴンＡ
２１２，ポリゴンＢ２１４を重ねた画像を作成する場
合、ポリゴンＡの一部はポリゴンＢの後方にあるため
に、最終的には２２０のような画像がコンソール１５０
に表示される。

【０００５】このためには、図１３に示すように、３次
元物体を表現するポリゴン処理１９２の他に、通常１秒
間に３０フレーム作成する画面を１フレーム更新する度
に、例えば、メモリ部１３０のフレームバッファ１６０
にレンダリング部１２０等が背景データを書き込み、さ
らにメモリ部１３０のＺバッファ１７０はもっとも大き
い奥行き値を書き込むようなフレームバッファ１６０お
よびＺバッファ１７０の初期化処理１９１が必要とな
る。

【０００６】このような初期化処理は、例えば、画面デ
ータがハイビジョンクラスの2000×1000 の画素サイズ
を処理する場合、ＲＧＢを各８ビットおよびＺ値を１６
ビットとし、かつ１秒あたり３０フレームの画像を生成
する場合には、レンダリング部１２０とメモリ部１３０
間のバス１８４，１８６を初期化のために1000×2000×
30×（８×３＋１６）ビット／秒＝ 2400Mビット／秒＝
300M バイト／秒使用する。

【０００７】よって、このような初期化処理に必要なバ
ス転送スピードは、レンダリング部１２０とメモリ部１
３０間のバス１８４，１８６のスピードが600Mバイト／
秒とした場合、半分を占め、つまり今後より詳細な画面
サイズが必要とするような３次元画像処理では、画面の
初期化のみでメモリ１００のバンド幅の大半を消費する
ことが考えられる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】これを緩和するＺバッ
ファ１７０の初期化を行なう方法として、特開平5-1282
73号において、メモリ１００に対して、１ビットの負荷
ビットを設けＺバッファ１７０の初期化のみを行なう構
成がある。しかし、この構成では、Ｚバッファ１７０の
みしか、初期化が可能ではない。

【０００９】また、背景の初期化を省略するための方法
として、特開平6-83977 号において、あらかじめ背景の
ためのフレームバッファデータを用意しておき、これを
画面作成時にマージすることにより、画面データの初期
化を省略する構成がある。しかし、この構成では、画面
データの初期化を行なうことが可能であるが、逆にＺバ
ッファ１７０の初期化を何らかの方法で行なうことが必
要である。

【００１０】したがって、この発明の目的は、隠面消去
に用いるＺバッファおよびフレームバッファの初期化を
高速に行なうことができる３次元画像処理装置を提供す
ることである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の３次元画
像処理装置は、３次元画像生成時において陰面処理を行
なう際に、３次元物体に関する主にポリゴン情報を格納
するメモリと、このメモリに格納された３次元物体に関
するポリゴン情報をもとに、主にジオメトリ計算を行な
い基本的な画像情報を生成しこれを送り出すジオメトリ
部と、ジオメトリ部から送られてきた基本的な画像情報
をもとに３次元物体に関する画素および奥行き情報等を
含む最終的な画像を生成するレンダリング部と、このレ
ンダリング部が生成した最終的な画像の画素情報を格納
するフレームバッファを有し、このフレームバッファの
各画素に対応し、レンダリング部からの奥行き情報を格
納するＺバッファを有するメモリ部と、このメモリ部の
前記フレームバッファからの画像情報をコンソール画面
に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元画像処理装置で
あって、メモリ部は、背景情報の各画素を格納する背景
バッファと、フレームバッファとＺバッファとに対応し
て、各画素に対して書き込みが生じたかどうかを示すと
ともに、レンダリング部が画素および奥行き情報等の画
像生成時において、レンダリング部がフレームバッファ
とＺバッファに画面データを書き込んだ際に、これに対
応する画素を示すビットをセットするものであって、全
てのビットを一括リセットする一括リセット線を有する
バリッドフラグバッファと、レンダリング部の画素およ
び奥行き情報等の画像生成時において、Ｚバッファの奥
行き値を読み出す際に、読み出す奥行き値に対応する前
記バリッドフラグビットがリセットされている状態であ
るとき最大の奥行きとして設定しレンダリング部へ出力
する最大値設定部と、ＤＡ変換部が前記コンソールに画
面データを出力する際に、出力する画素に対応するバリ
ッドフラグバッファのビットを参照し、これが設定され
ているかどうかでフレームバッファもしくは背景バッフ
ァの画素のいずれかを出力するＤＡ変換部用選択部を有
することを特徴とするものである。

【００１２】請求項１記載の３次元画像処理装置によれ
ば、メモリ部に対して、バリッドフラグバッファおよび
背景バッファ等を設けて、疑似的な初期化を行なうこと
により、フレームバッファおよびＺバッファを格納する
メモリ部をアクセスするバスバンド幅の軽減を図ること
ができ、陰面処理をする際の１枚のフレーム更新時にお
けるＺバッファおよびフレームバッファの初期化処理を
軽減できるので、背景に当る画像データが切り替わらな
い限りは背景データの変更なしで、フレームバッファと
Ｚバッファの初期化が短時間で行なえる。

【００１３】請求項２記載の３次元画像処理装置は、請
求項１において、メモリ部が、バリッドフラグバッファ
およびフレームバッファを複数有するものである。請求
項２記載の３次元画像処理装置によれば、請求項１と同
様な効果がある。請求項３記載の３次元画像処理装置
は、請求項１または請求項２において、メモリ部のＤＡ
変換部用選択部が、フレームバッファと背景バッファの
データを選択して出力するものである。

【００１４】請求項３記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１または請求項２と同様な効果がある。請求
項４記載の３次元画像処理装置は、請求項１または請求
項２において、請求項１の背景バッファに代えて、ジオ
メトリ部より設定された単一の色情報を格納する背景レ
ジスタを設けたものである。

【００１５】請求項４記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１または請求項２と同様な効果がある。請求
項５記載の３次元画像処理装置は、３次元画像生成時に
おいて陰面処理を行なう際に、３次元物体に関する主に
ポリゴン情報を格納するメモリと、このメモリに格納さ
れた３次元物体に関するポリゴン情報をもとに、主にジ
オメトリ計算を行ない基本的な画像情報を生成しこれを
送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてき
た基本的な画像情報をもとに３次元物体に関する画素お
よび奥行き情報等を含む最終的な画像を生成するレンダ
リング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画
像の画素情報を格納するフレームバッファを有し、この
フレームバッファの各画素に対応し、レンダリング部か
らの奥行き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部
と、このメモリ部のフレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、メモリ部は、Ｚバッファに対し
て全てのワードを最大の奥行きＺ値に設定する一括初期
化回路と、ＤＡ変換部からコンソールにフレームバッフ
ァの画像データを出力する際にＺバッファの対応するビ
ットを参照してこれが最大の奥行き値かどうかを比較す
る比較器と、この比較部からの結果で前記フレームバッ
ファまたは前記背景バッファの画素のいずれかを選択し
出力するＤＡ変換部用選択部を有することを特徴とする
ものである。

【００１６】請求項５記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項６記載の３次
元画像処理装置は、請求項５において、メモリ部が、フ
レームバッファを複数有するものである。請求項６記載
の３次元画像処理装置によれば、請求項５と同様な効果
がある。請求項７記載の３次元画像処理装置は、請求項
５または請求項６において、ＤＡ変換部用選択部は、フ
レームバッファと背景バッファのデータを選択して出力
するものである。

【００１７】請求項７記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項５または請求項６と同様な効果がある。請求
項８記載の３次元画像処理装置は、請求項５または請求
項６において、請求項５の背景バッファの代えて、ジオ
メトリ部により設定された単一の色情報を格納する背景
レジスタ部を設けたものである。

【００１８】請求項８記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項５または請求項６と同様な効果がある。請求
項９記載の３次元画像処理装置は、３次元画像生成時に
おいて陰面処理を行なう際に、３次元物体に関する主に
ポリゴン情報を格納するメモリと、このメモリに格納さ
れた３次元物体に関するポリゴン情報をもとに、主にジ
オメトリ計算を行ない基本的な画像情報を生成しこれを
送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてき
た基本的な画像情報をもとに３次元物体に関する画素お
よび奥行き情報等を含む最終的な画像を生成するレンダ
リング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画
像の画素情報を格納するフレームバッファを有し、この
フレームバッファの各画素に対応し、レンダリング部か
らの奥行き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部
と、このメモリ部のフレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、メモリ部はフレームバッファと
Ｚバッファとに対応する背景バッファを有し、ＤＡ変換
部は、フレームバッファとＺバッファの各画素に対応し
て書き込みが生じたかどうかを示し、レンダリング部の
画素および奥行き情報等の画像生成時において、レンダ
リング部がフレームバッファとＺバッファに画面データ
を書き込んだ際にこれに対応するビットをセットするも
のであって、全てのビットを一括リセットする一括リセ
ット線を有する設定フラグバッファと、コンソールに画
面データを出力する際に、出力する画素に対応する設定
フラグバッファの対応するビットを参照し、これが設定
されているかどうかで、ビットに対応するフレームバッ
ファもしくは背景バッファの画素のいずれかを出力する
セレクタを有するものである。

【００１９】請求項９記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項１０記載の３
次元画像処理装置は、請求項９において、メモリ部が、
フレームバッファを複数有するものである。請求項１０
記載の３次元画像処理装置によれば、請求項９と同様な
効果がある。

【００２０】請求項１１記載の３次元画像処理装置は、
請求項９または請求項１０において、請求項９の背景バ
ッファに代えて、ジオメトリ部により設定された単一の
色情報を格納する背景レジスタ部を設けたものである。
請求項１１記載の３次元画像処理装置によれば、請求項
９または請求項１０と同様な効果かある。

【００２１】請求項１２記載の３次元画像処理装置は、
３次元画像生成時において陰面処理を行なう際に、３次
元物体に関する主にポリゴン情報を格納するメモリと、
このメモリに格納された３次元物体に関するポリゴン情
報をもとに、主にジオメトリ計算を行ない基本的な画像
情報を生成しこれを送り出すジオメトリ部と、ジオメト
リ部から送られてきた基本的な画像情報をもとに３次元
物体に関する画素および奥行き情報等を含む最終的な画
像を生成するレンダリング部と、このレンダリング部が
生成した最終的な画像の画素情報を格納するフレームバ
ッファを有し、このフレームバッファの各画素に対応
し、レンダリング部からの奥行き情報を格納するＺバッ
ファを有するメモリ部と、このメモリ部のフレームバッ
ファからの画像情報をコンソール画面に出力するＤＡ変
換部とを備えた３次元画像処理装置であって、メモリ部
は、フレームバッファとＺバッファとに対応する背景バ
ッファを有し、ＤＡ変換部は、フレームバッファとＺバ
ッファの各画素に対応して書き込みが生じたかどうかを
示すとともに、レンダリング部の画素および奥行き情報
等の画像生成時において、レンダリング部がフレームバ
ッファとＺバッファに画面データを書き込んだ際にこれ
に対応するデータをカウントアップするものであって、
全てのデータを０に一括リセットする一括リセット線を
設けたアクセス回数バッファと、コンソールに画面デー
タを出力する際に、アクセス回数バッファの対応するデ
ータを参照し、これが設定されているデータで、そのビ
ットに対応するフレームバッファと背景バッファをミッ
クスして出力するミックス回路を有することを特徴とす
るものである。

【００２２】請求項１２記載の３次元画像処理装置によ
れば、請求項１と同様な効果がある。請求項１３記載の
３次元画像処理装置は、請求項１２において、メモリ部
がフレームバッファを複数有するものである。請求項１
３記載の３次元画像処理装置によれば、請求項１２と同
様な効果がある。

【００２３】請求項１４記載の３次元画像処理装置は、
請求項１２または請求項１３において、請求項１２の背
景バッファに代えて、ジオメトリ部より設定された単一
の色情報を格納する背景レジスタ部を有するものであ
る。請求項１４記載の３次元画像処理装置によれば、請
求項１２または請求項１３と同様な効果がある。

【００２４】

【発明の実施の形態】この発明の第１の実施の形態にお
ける３次元画像処理装置を図１に示す。また、動作タイ
ミングを図２に示す。１００は、主に３次元の物体を表
現するポリゴン情報を格納するメモリ、１１０は、メモ
リ１００に格納されたポリゴン情報をもとに、主にジオ
メトリ計算を行なうジオメトリ部を構成するＣＰＵ、１
２０はＣＰＵ１１０でジオメトリ処理を行なったデータ
をもとに、主にレンダリング処理を行ない、３次元物体
に関する画素および奥行き情報等を含む最終的な画像を
生成するレンダリング部、１３０は、レンダリング部で
処理を行なうためのデータを格納するためのメモリ部、
１４０は、メモリ部１３０に格納された画像データを処
理するＤＡ変換部、１５０は、ＤＡ変換部１４０で処理
された画像データを映し出すコンソールである。１８
０，１８２はデータ線、１８４はアドレスバス、１８６
はデータバス、１８８は画像データ線、１９０はコンソ
ール線である。

【００２５】またメモリ部１３０において、３１０はフ
レームバッファであり、レンダリング部１２０が生成し
た最終的な画像の画素情報を格納する。３２０はＺバッ
ファであり、フレームバッファ３１０の各画素に対応
し、レンダリング部１２０からの奥行き情報を格納す
る。３３０は背景バッファであり、背景情報の各画素を
格納する。３００はバリッドフラグバッファであり、フ
レームバッファ３１０とＺバッファ３２０とに対応し、
各画素に対して書き込みが生じたかどうかを示すととも
に、レンダリング部１２０が画素および奥行き情報等の
画像生成時において、レンダリング部１２０がフレーム
バッファ３１０とＺバッファ３２０に画面データを書き
込んだ際に、これに対応する画素を示すビットをセット
し、さらに全てのビットを一括リセットする一括リセッ
ト線３５０を有する。３６０は最大値設定部であり、レ
ンダリング部１２０の画素および奥行き情報等の画像生
成時において、Ｚバッファ３２０の奥行き値を読み出す
際に、読み出す奥行き値に対応するバリッドフラグバッ
ファ３００のビットがリセットされている状態であると
き最大の奥行きとして設定しレンダリング部１２０へ出
力するもので、背景Ｚ値レジスタ３６２と、セレクタ３
６６を有する。３７０はＤＡ変換部用選択部であり、Ｄ
Ａ変換部１４０がコンソール１５０に画面データを出力
する際に、出力する画素に対応するバリッドフラグバッ
ファ３００のビットを参照し、これが設定されているか
どうかでフレームバッファ３１０もしくは背景バッファ
３３０の画素のいずれかを出力する。

【００２６】以下に、この３次元画像処理装置で、３次
元画像を生成する手順を示す。（ステップ０）３次元画像処理装置の初期化ステップと
して、メモリ１００に関して３次元物体を表現するポリ
ゴン情報を格納する。この情報は、ユーザ等が作成した
３次元物体情報に基づくものである。

【００２７】さらに、ＣＰＵ１１０は、背景Ｚ値レジス
タ３６２に奥行きの最大値である値、例えば奥行き情報
が１６ビットで表現するのであれば、ffffの値を背景Ｚ
値設定線３６４により設定する。（ステップ１）ＣＰＵ１１０から一括リセット線３５０
を介して、メモリ部１３０内におけるバリッドフラグバ
ッファ３００の初期化を行なう。これが、図２では初期
化処理Ａ１９４にあたる。例えば、このバリッドフラグ
バッファ３００のみに対して、一括リセットを行なうよ
うな機構を設けておけば、すべてのワードに対してリセ
ット情報を書き込む場合と比較して、短時間で実行する
ことが可能である。

【００２８】また、背景が変更になった場合は、レンダ
リング部１２０が背景バッファ３３０の内容を変更す
る。この背景バッファ３３０の変更は、各フレームごと
は生じず、例えば１５から３０フレームごとに１回程度
であると考えられる。（ステップ２）ＣＰＵ部１１０は、データ線１８０を介
して、メモリ１００からの物体を表現するポリゴン情報
のうちの一つを受け取り、レンダリング処理に必要なジ
オメトリ計算を行ない、結果をレンダリング部１２０に
送る。（ステップ３）レンダリング部１２０は、データ線１８
２を介して、ＣＰＵ１１０からのジオメトリ計算された
一つのポリゴンに関する情報を受け取り、ポリゴン内の
各画素に関する処理を行なう。各画素に関する処理は、
以下のようになる。

【００２９】（ステップ３−１）レンダリング部１２０
は、ポリゴン内の一つの画素に対して、奥行き情報と画
素情報を生成する。一般的に、ここでいう奥行き情報と
は視点からの距離であり、画素情報とはフレームバッフ
ァ３１０およびＺバッファ３２０の画素の座標位置やそ
の画素の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂ等を含んでいる。

【００３０】（ステップ３−２）レンダリング部１２０
は、ポリゴンの一つの画素に対応するＺバッファ３２０
の値をアドレスバス１８４とデータバス１８６を介し
て、奥行きＺ値を受け取る。この時の奥行き情報は以下
の手順でメモリ部１３０で生成される。すなわち、メモ
リ部１３０のバリッドフラグバッファ３００は、アドレ
スバス１８４に示された画素に対応するフラグ情報を出
力し、Ｚバッファ３１０と同様にアドレスバス１８４に
示されたＺバッファ値を出力する。さらに、セレクタ３
６６はバリッドフラグバッファ３００からの出力に従
い、フラグがリセットされている状態であれば、背景Ｚ
値レジスタ３６２の値(ffff)を、フラグがリセットされ
ていない状態であれば、Ｚバッファ３２０からの値を奥
行き情報として出力する。

【００３１】つまり、初期状態後に初めて、読み出す際
には常にもっとも奥であることを示すＺ値(ffff)を読み
出すことになる。これは、図２における初期化処理Ｂ１
９６にあたり、ポリゴンの各画素処理時に断続的に初期
化が行なわれる。例えば、図１２において、ポリゴン２
１２を処理後にポリゴン２１４が処理される場合では、
ポリゴン２１２とポリゴン２１４でのポリゴン２１２と
重なりのない部分の画素処理時では、Ｚ値として背景Ｚ
値レジスタ３６２の値がメモリ部１３０から読み出さ
れ、ポリゴン２１４のポリゴン２１２と重なりあった部
分の画素を処理する場合は、以前にＺバッファ３２０内
に書き込まれているポリゴン２１２のＺ値がメモリ部１
３０から読み出される。３４４はＺバッファ線、３４６
は背景Ｚ値レジスタ線、３４８はセレクタ線、３８２は
バリッドフラグ線である。

【００３２】（ステップ３−３）レンダリング部１２０
は、メモリ部１３０から受け取った奥行き情報をもと
に、計算を行なったポリゴン内の一つの画素の奥行き値
がメモリ部１３０から受け取ったＺ値より小さい場合
は、フレームバッファ３１０にレンダリング部１２０で
計算を行なった画素を書き込み、さらにＺバッファ３２
０にはレンダリング部１２０で計算を行なったＺ値を書
き込む。そうでない場合には、計算を行なった画素およ
びＺ値はメモリ部１３０への書き込みは行なわない。

【００３３】この時、メモリ部１３０はフレームバッフ
ァ３１０およびＺバッファ３２０のデータを書き込むと
同時に、この画素およびＺ値に対応するバリッドフラグ
バッファ３００をセットする。つまり、この画素および
Ｚ値に対応するバリッドフラグバッファ３００をセット
することにより、レンダリング部１２０がフレームバッ
ファ３１０に書き込んだ画素を判別することが可能にな
る。

【００３４】（ステップ３−４）以上、（ステップ３−
１）から（ステップ３−３）の処理を行なうことによ
り、ポリゴン内のおける一つの画素の処理が行なわれ
る。これまでの処理をポリゴン内の全ての画素につい
て、終了するまで行なう。さらに、各ポリゴンの処理
を、全てのポリゴンに対して繰り返すことにより、１フ
レームのポリゴン処理が終了する。（ステップ４）メモリ部１３０は、ＤＡ変換部１４０に
メモリ部１３０からの処理画像を送り出す際に、背景バ
ッファ３３０とフレームバッファ３１０とバリッドフラ
グバッファ３００のそれぞれ対応する画素のデータを読
みだし、ＤＡ変換部用選択部３７０では、バリッドフラ
グバッファ３００がセットされている場合には、フレー
ムバッファ３１０のデータを、そうでない場合には、背
景バッファ３３０のデータを選択し、送り出す。３４０
はフレームバッファ線、３４２は背景バッファ線、３８
０はバリッドフラグ線である。

【００３５】この時、図１２におけるポリゴン２１２，
２１４の領域では、バリッドフラグバッファ３１０が設
定されているので、フレームバッファ３１０のデータ
が、それ以外では、背景バッファ３３０のデータが選択
される。ＤＡ変換部１４０では、このＤＡ変換部用選択
部３７０からのデータを受け取り、これをコンソール１
５０に出力する。１８８は画像データ線、１９０はコン
ソール線である。

【００３６】以上、（ステップ１）から（ステップ４）
のステップを繰り返すことにより、１フレームの画像が
コンソール上に表示される。つまり、メモリ部１３０で
各フレームの生成時の初期化処理でバリッドフラグバッ
ファ３００をリセットし、レンダリング部１２０がＺ値
を読みだす際には、このバリッドフラグバッファ３００
の対応するフラグを参照して、選択的な初期化処理Ｂと
して背景Ｚ値レジスタ３６２の設定もしくは以前にＺバ
ッファ３２０に書き込まれたＺ値に設定しレンダリング
部１２０に出力し、レンダリング部１２０がＺバッファ
３２０およびフレームバッファ３１０の書き込み時に
は、これに対応するバリッドフラグバッファ３００をセ
ットし、さらに、ＤＡ変換部１４０がコンソール１５０
に画像を出力する際には、ＤＡ変換部用選択部３７０で
バリッドフラグバッファ３００により対応するフレーム
バッファ３１０もしくは背景バッファ３３０の画素のい
ずれかを選択して送り出すことにより、最終的な画面出
力する画像を生成することが可能になる。

【００３７】よって、（ステップ１）において、背景に
当る画像データが切り替わらない限りは背景データの変
更なしで、図２に示すような小量の初期化時間でフレー
ムの切替えが行なえる。なお、今回の説明では、フレー
ムバッファ３１０およびバリッドフラグバッファ３００
は、１つのフレーム分として説明したが、フレームバッ
ファＡ３１２，フレームバッファＢ３１４およびバリッ
ドフラグバッファＡ３０２，バリッドフラグバッファＢ
３０４のように、２ずつ持つような構成にすれば、今回
説明した（ステップ２）および（ステップ３）の処理は
オーバーラップすることが可能となり、処理時間の短縮
が可能である。

【００３８】さらに、上記の説明でのＤＡ変換部用選択
部３７０は、バリッドフラグバッファ３００に従い、フ
レームバッファ３１０もしくは背景バッファ３３０のい
ずれかを選択していたが、例えば、フレームバッファ３
１０の情報の中に画素データの透明度が含まれている場
合には、（ステップ４）において、メモリ部１３０は、
ＤＡ変換部１４０がメモリ部１３０からの処理画像を送
り出す際に、背景バッファ３３０とフレームバッファ３
１０とバリッドフラグバッファ３００のそれぞれ対応す
る画素のデータを読みだし、ＤＡ変換部用選択部３７０
では、バリッドフラグバッファ３００がセットされてい
る場合には、フレームバッファ３１０の画素に関する色
情報のデータと背景バッファ３３０の色情報のデータを
透明度に従って、マージして出力することにより、半透
明処理を行なうことが可能になる。

【００３９】この発明の第２の実施の形態における３次
元画像処理装置を図３に示す。この発明の第２の実施の
形態が、第１の実施の形態と異なる点は、背景バッファ
３２０の代わりにメモリ部１３０に、単色の背景色を格
納するための背景色レジスタ４００を設け、さらにこれ
をＣＰＵ１１０から設定するための背景色レジスタ設定
線４０２を設けた点である。

【００４０】この背景色レジスタ４００への背景色は、
第１の実施の形態の（ステップ０）においてＣＰＵ１１
０によって行なわれ、動作については、背景バッファ３
３０から読み出されるデータが背景色レジスタ４００か
ら読み出される点のみ違うので、動作説明については省
略する。この発明の第３の実施の形態における３次元画
像処理装置を図４に示す。この発明の第３の実施の形態
が、第１の実施の形態と異なる点は、バリッドフラグバ
ッファ３００を設ける代わりに、Ｚバッファ３２０をＺ
値の最大値（例えば、ffff）にリセット可能にする一括
初期化回路を設けるとともに、比較器４２０を設けた点
である。比較器４２０では、背景Ｚ値レジスタ３６２に
設定されたffffとＺバッファ３２０から読み出したデー
タを比較して、背景Ｚ値レジスタ３６２の値とＺバッフ
ァ３２０から読み出した値が同じであれば、第１の実施
の形態におけるバリッドフラグバッファ３００がリセッ
トされた場合と同様であることを判断する。

【００４１】以下に、この３次元画像処理装置で、３次
元画像を生成する手順を示す。（ステップ０）３次元画像処理装置の初期化ステップと
して、メモリ１００に関して３次元物体を表現するポリ
ゴン情報を格納する。この情報は、ユーザ等が作成した
３次元物体情報にもとづくものである。

【００４２】さらに、ＣＰＵ１１０は、背景Ｚ値レジス
タ３６２に奥行きの最大値である値、例えば、奥行き情
報が１６ビットであれば、ffffの値を背景Ｚ値設定線３
６４により設定する。（ステップ１）ＣＰＵ１１０から一括リセット線３５０
を介して、メモリ部１３０におけるＺバッファ３２０の
初期化を行ない、全てのワードに対して、Ｚ値の最大で
あるffffを書き込まれるようにしておく。これが、図２
では、初期化処理Ａ１９４にあたる。よって、このＺバ
ッファ３２０の部分のみに対して、一括リセットを行な
うような機構を設けておく。また、背景が変更になった
場合は、レンダリング部１２０が背景バッファ３３０の
内容を変更する。この背景バッファの変更は、各フレー
ムごとは生じず、例えば１５から３０フレームごとに１
回程度であると考えられる。（ステップ２）ＣＰＵ１１０は、データ線１８０を介し
て、メモリ１００からの物体を表現するポリゴン情報の
うちの一つを受け取り、レンダリング処理に必要なジオ
メトリ計算を行ない、結果をレンダリング部１２０に送
る。（ステップ３）レンダリング部１２０は、データ線１８
２を介して、ＣＰＵ１１０からのジオメトリ計算された
一つのポリゴンに関する情報を受け取り、ポリゴン内の
各画素に関する処理を行なう。各画素に関する処理は、
以下のようになる。

【００４３】（ステップ３−１）レンダリング部１２０
は、ポリゴン内の一つの画素に対して、奥行き情報と画
素情報を生成する。一般的に、ここでいう奥行き情報と
は視点からの距離であり、画素情報とはフレームバッフ
ァ３１０およびＺバッファ３２０の画素の座標位置やそ
の画素の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂ等を含んでいる。

【００４４】（ステップ３−２）レンダリング部１２０
は、ポリゴンの一つの画素に対応するＺバッファ３２０
の値をアドレスバス１８４とデータバス１８６を介し
て、奥行きＺ値を受け取る。この時、メモリ部１３０の
Ｚバッファ３２０は、アドレスバス１８４に示された画
素に対応するＺ値を出力する。

【００４５】例えば、図１２において、ポリゴン２１２
を処理後にポリゴン２１４が処理される場合では、ポリ
ゴン２１２とポリゴン２１４でのポリゴン２１２と重な
りのない部分の画素処理時では、Ｚ値として背景Ｚ値レ
ジスタ３６２の値がメモリ部１３０から読み出され、ポ
リゴン２１４のポリゴン２１２と重なりあった部分の画
素を処理する場合は、以前にＺバッファ３２０内に書き
込まれているポリゴン２１２のＺ値がメモリ部１３０か
ら読み出される。

【００４６】（ステップ３−３）レンダリング部１２０
は、メモリ部１３０から受け取った奥行き情報をもと
に、計算を行なったポリゴン内の一つの画素の奥行き値
がメモリ部１３０から受け取ったＺ値より小さい場合
は、フレームバッファ３１０にレンダリング部１２０で
計算を行なった画素を書き込み、さらに、Ｚバッファ３
２０にはレンダリング部１２０で計算を行なったＺ値を
書き込む。そうでない場合には、計算を行なった画素お
よびＺ値はメモリ部１３０への書き込みを行なわない。
また、レンダリング部１２０がＺバッファ３２０に書き
込みを行なう際には、背景Ｚ値レジスタ３６２に設定さ
れているffffを書き込まないようにプログラムもしくは
ハードウェア設計時にあらかじめ決めておく。

【００４７】（ステップ３−４）以上、（ステップ３−
１）から（ステップ３−３）の処理を行なうことによ
り、ポリゴン内のおける一つの画素の処理が行なわれ
る。これまでの処理をポリゴン内の全ての画素につい
て、終了するまで行なう。さらに、各ポリゴンの処理
を、全てのポリゴンに対して繰り返すことにより、１フ
レームのポリゴン処理が終了する。

【００４８】（ステップ４）メモリ部１３０は、ＤＡ変
換部１４０がメモリ部１３０からの処理画像を送り出す
際に、背景バッファ３３０とフレームバッファ３１０と
Ｚバッファ３２０のそれぞれ画素に対応するデータを読
みだし、ＤＡ変換部用選択部３７０では、比較器４２０
の比較結果を比較結果線４２２より受け取り、Ｚバッフ
ァ３２０から読み出したデータが背景Ｚ値レジスタ３６
２と等しい場合は、フレームバッファ３１０のデータ
を、そうでない場合には背景バッファ３３０のデータを
選択し送り出す。

【００４９】この時、ポリゴン２１２，２１４の領域で
は、Ｚバッファ３２０にはffff以外の値が設定されてい
るので、フレームバッファ３１０のデータが、それ以外
では背景バッファ３３０のデータが選択される。ＤＡ変
換部１４０では、このＤＡ変換部用選択部３７０からの
データを受け取り、これをコンソール１５０に出力す
る。

【００５０】以上、（ステップ１）から（ステップ４）
のステップを繰り返すことにより、１フレームの画像が
コンソール１５０上に表示される。つまり、メモリ部１
３０で各フレームの生成時の初期化処理でＺバッファ３
２０をリセットし、レンダリング部１２０がＺ値を最初
に読みだし時には、初期化したＺ値(ffff)を読みだし、
レンダリング部１２０がＺバッファ３２０およびフレー
ムバッファ３１０の書き込み時には通常の書き込みを行
ない、さらにＤＡ変換部１４０がコンソール１５０に画
像を出力する時には、ＤＡ変換部用選択部３７０で比較
部４２０の結果に従い、フレームバッファ３１０もしく
は背景バッファ３３０のデータを選択して送り出すこと
により、最終的な画面出力する画像を生成することが可
能になる。

【００５１】よって、（ステップ１）において、背景に
当る画像データが切り替わらない限りは背景データの変
更なしで、図２に示すような小量の初期化時間でフレー
ムの切替えが行なえる。なお、今回の説明では、フレー
ムバッファ３１０は、１つのフレーム分として説明した
が、フレームバッファＡ３１２，およびフレームバッフ
ァＢ３１４のように、２つ持つような構成にすれば、今
回説明した（ステップ２）および（ステップ３）の処理
はオーバーラップすることが可能となり、処理時間の短
縮が可能である。

【００５２】さらに、上記の説明でのＤＡ変換部用選択
部３７０は、比較器４２０の比較結果に従い、フレーム
バッファ３１０もしくは背景バッファ３３０のいずれか
を選択していたが、例えばフレームバッファ３１０の情
報の中に画素データの透明度が含まれている場合には、
（ステップ４）において、メモリ部１３０は、ＤＡ変換
部１４０がメモリ部１３０からの処理画像を送り出す際
に、背景バッファ３３０とフレームバッファ３１０のそ
れぞれ対応する画素のデータを読みだし、ＤＡ変換部用
選択部３７０では、バリッドフラグバッファがセットさ
れている場合には、フレームバッファ３１０の画素に関
する色情報のデータと背景バッファ３３０の色情報のデ
ータを透明度に従って、マージして出力することによ
り、半透明処理を行なうことが可能になる。

【００５３】この発明の第４の実施の形態における３次
元画像処理装置を図５に示す。この発明の第４の実施の
形態が、第３の実施の形態と異なる点は、背景バッファ
３３０の代わりに、メモリ部１３０に単色の背景色を格
納するための背景色レジスタ４００を、さらにこれをＣ
ＰＵ１１０から設定するための背景色レジスタ設定線４
０２を設けた点である。

【００５４】この背景色レジスタ４００への背景色は、
第３の実施の形態の（ステップ０）においてＣＰＵ１１
０によって行なわれ、動作については、背景バッファ３
３０から読み出されるデータが背景色レジスタ４００か
ら読み出される点のみ違うので、動作説明については省
略する。この発明の第５の実施の形態における３次元画
像処理装置を図６に示す。第１の実施の形態および第３
の実施の形態での効果は、メモリ部１３０に対して回路
を追加し、Ｚバッファ３２０およびフレームバッファ３
１０の初期化を行なう点であったが、この発明の第５の
実施の形態では、市販されている一般的なビデオメモリ
等を用いて、ＤＡ変換部１４０に対して回路を追加し、
フレームバッファ３１０の初期化を実現することを目的
としている。

【００５５】１００は、主に３次元の物体を表現するポ
リゴン情報を格納するメモリ、１１０は、メモリ１００
に格納されたポリゴン情報をもとに、主にジオメトリ計
算を行なうＣＰＵ、１２０は、ＣＰＵ１１０でジオメト
リ処理を行なったデータをもとに、主にレンダリング処
理を行なうレンダリング部、１３０は、レンダリング部
１２０で処理を行なうためのデータを格納するためのメ
モリ部、１４０は、メモリ部１３０に格納された画像デ
ータを処理するＤＡ変換部、１５０は、ＤＡ変換部１４
０で処理された画像データを映し出すコンソールであ
る。

【００５６】さらに、第５の実施の形態ではＤＡ変換部
１４０において、レンダリング部１２０およびフレーム
バッファ３１０間のアドレス線１８４を参照し、フレー
ムバッファ３１０への画素データの書き込みがあったか
どうかを監視するアドレスチェック線４６０と、このア
ドレスチェック線４６０に従い、フレームバッファ３１
０がレンダリング部１２０から設定されたかどうかを示
し一括リセット機能を有する設定フラグバッファ４７０
と、この設定フラグバッファ４７０に従い、フレームバ
ッファ３１０もしくは背景バッファ３３０のデータのい
ずれかをビデオ出力回路５２０に出力するセレクタ４５
０を設ける。４８４はＭＩＸ回路線である。

【００５７】以下に、この３次元画像処理装置で、３次
元画像を生成する手順を示す。（ステップ０）３次元画像処理装置の初期化ステップと
して、メモリ１００に関して３次元物体を表現するポリ
ゴン情報を格納する。この情報は、ユーザ等が作成した
３次元物体情報にもとづくものである。（ステップ１）ＣＰＵ１１０から一括リセット線３５０
を介して、ＤＡ変換部１４０内における設定フラグバッ
ファ４７０のリセットを行なう。

【００５８】また、Ｚバッファ３２０に対しては、市販
のビデオメモリであるので、その手順に従って、初期化
を実行し、全てのワードにffffを書き込んでおく。ま
た、背景が変更になった場合は、レンダリング部１２０
が背景バッファ330の内容を変更する。この背景バッフ
ァ３３０の変更は、各フレームごとには生じず、例えば
１５から３０フレームごとに１回程度であると考えられ
る。（ステップ２）ＣＰＵ１１０は、データ線１８０を介し
て、メモリ１００からの物体を表現するポリゴン情報の
うちの一つを受け取り、レンダリング処理に必要なジオ
メトリ計算を行ない、結果をレンダリング部１２０に送
る。（ステップ３）レンダリング部１２０は、データ線１８
２を介して、ＣＰＵ１１０からのジオメトリ計算された
一つのポリゴンに関する情報を受け取り、ポリゴン内の
各画素に関する処理を行なう。各画素に関する処理は、
以下のようになる。

【００５９】（ステップ３−１）レンダリング部１２０
は、ポリゴン内の一つの画素に対して、奥行き情報と画
素情報を生成する。一般的に、ここでいう奥行き情報と
は視点からの距離であり、画素情報とはフレームバッフ
ァ３１０およびＺバッファ３２０の画素の座標位置やそ
の画素の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂ等を含んでいる。

【００６０】（ステップ３−２）レンダリング部１２０
は、ポリゴンの一つの画素に対応するＺバッファ３２０
の値をアドレスバス１８４とデータバス１８６を介し
て、奥行きＺ値を受け取る。（ステップ３−３）レンダリング部１２０は、メモリ部
１３０から受け取った奥行き情報をもとに、計算を行な
ったポリゴン内の一つの画素の奥行き値がメモリ部１３
０から受け取ったＺ値より小さい場合は、フレームバッ
ファ３１０にレンダリング部１２０で計算を行なった画
素を書き込む。この時、ＤＡ変換部１４０は、アドレス
チェック線４６０により、フレームバッファ３１０への
書き込みがあったことを判断し、フレームバッファ３１
０のこの画素に対応する設定フラグバッファ４７０をビ
ットセットする。

【００６１】（ステップ３−４）以上、（ステップ３−
１）から（ステップ３−３）の処理を行なうことによ
り、ポリゴン内における一つの画素の処理が行なわれ
る。これまでの処理をポリゴン内の全ての画素につい
て、終了するまで行なう。さらに、各ポリゴンの処理
を、全てのポリゴンに対して繰り返すことにより、１フ
レームのポリゴン処理が終了する。

【００６２】（ステップ４）ＤＡ変換部１４０は、メモ
リ部１３０からの処理画像をコンソール１５０へ送り出
す際に、背景バッファ３３０とフレームバッファ３１０
とＤＡ変換部１４０の設定フラグバッファ４７０のそれ
ぞれ画素に対応するデータを読みだし、ＤＡ変換部１４
０のセレクタ４５０では、設定フラグバッファ４７０か
ら読み出したデータが設定されている場合は、フレーム
バッファ３１０のデータを、そうでない場合には、背景
バッファ３３０のデータを選択し、これをビデオ出力回
路５２０でビデオ信号に変換しコンソール１５０へ送り
出し、これをコンソール１５０の画面に出力する。

【００６３】以上、（ステップ１）から（ステップ４）
のステップを繰り返すことにより、１フレームの画像が
コンソール１５０上に表示される。つまり、ＤＡ変換部
１４０において、画面切替え時に、設定フラグバッファ
４７０の全体をリセットし、３次元画像生成時に、レン
ダリング部１２０とフレームバッファ３１０間の書き込
み等の制御情報を含むアドレス線１８４を監視すること
で、フレームバッファ３１０に書き込みがあった画素に
対して、設定フラグバッファ４７０をセットし、コンソ
ール１５０への画像出力時には、この設定フラグバッフ
ァ４７０の情報により、フレームバッファ３１０もしく
は背景バッファ３３０を切替えることで、画面の初期化
と同等なことが行なうことが可能になる。

【００６４】よって、（ステップ１）において、背景に
当る画像データが切り替わらない限りは背景データの変
更なしで、図２に示すような小量の初期化時間でフレー
ムの切替えが行なえる。なお、今回の説明では、フレー
ムバッファ３１０は、１つのフレーム分として説明した
が、フレームバッファＡ３１２，およびフレームバッフ
ァＢ３１４のように、２ずつ持つような構成にすれば、
今回説明した（ステップ２）および（ステップ３）の処
理はオーバーラップすることが可能となり、処理時間の
短縮が可能である。

【００６５】さらに、上記の説明でのセレクタ４５０
は、設定フラグバッファ４７０に従い、フレームバッフ
ァ３１０もしくは背景バッファ３３０のいずれかを選択
していたが、例えば、フレームバッファ３１０の情報の
中に画素データの透明度が含まれている場合には、（ス
テップ４）において、ＤＡ変換部１４０がメモリ部１３
０からの処理画像を送り出す際に、背景バッファ３３０
とフレームバッファ３１０のそれぞれ対応する画素のデ
ータを読みだし、フレームバッファ３１０の画素に関す
る色情報のデータと背景バッファ３３０の色情報のデー
タを透明度に従って、マージして出力することにより、
半透明処理を行なうことが可能になる。

【００６６】この発明の第６の実施の形態における３次
元画像処理装置を図７に示す。この発明の第６の実施の
形態が、第５の実施の形態と異なる点は、背景バッファ
３３０の代わりに、単色の背景色を格納するための背景
色レジスタ４００を、さらにこれをＣＰＵ１１０から設
定するための背景色レジスタ設定線４０２を設けた点で
ある。

【００６７】この背景色レジスタ４００への背景色は、
第５の実施の形態の（ステップ０）においてＣＰＵ１１
０によって行なわれ、動作については、背景バッファか
ら読み出されるデータが背景色レジスタ４００から読み
出される点のみ違うので、動作説明については省略す
る。この発明の第７の実施の形態における３次元画像処
理装置を図８に示す。この発明の第７の実施の形態は、
全てのポリゴンが一率な半透明状態を持ち、これを処理
することを目的としたものである。

【００６８】このため、第５の実施の形態と異なる点
は、設定フラグバッファ４７０の代わりに、フレームバ
ッファ３１０の一つの画素に対して、何回の書き込みが
生じたかどうかを示すアクセス回数バッファ５１０を設
け、さらに、セレクタ４５０の代わりに、このアクセス
回数バッファ５１０の値の応じて、フレームバッファ３
１０と背景バッファ３３０の色情報を混合するＭＩＸ回
路５００を設けた点である。

【００６９】具体的な変更点としては、設定フラグバッ
ファ４７０が各画素に対して、１ビットのデータで済む
のに対して、回数フラグバッファ５１０が複数のビット
（たとえば、３ビット程度、回数７回までサポート）、
またＭＩＸ回路５００については回数フラグバッファの
値にしたがって、フレームバッファ３１０と背景バッフ
ァ３３０とマージするような乗算器と加算器の組合せ等
で構成される。

【００７０】以下に、この３次元画像処理装置で、３次
元画像を生成する手順を示す。（ステップ０）３次元画像処理装置の初期化ステップと
して、メモリ１００に関して３次元物体を表現するポリ
ゴン情報を格納する。この情報は、ユーザ等が作成した
３次元物体情報にもとづくものである。（ステップ１）ＣＰＵ１１０から一括リセット線３５０
を介して、ＤＡ変換部１４０内におけるアクセス回数バ
ッファ５１０全体のワードの０へのリセットを行なう。

【００７１】また、Ｚバッファ３２０に対しては、市販
のビデオメモリであるので、その手順に従って、初期化
を実行し、全てのワードにffffを書き込んでおく。ま
た、背景が変更になった場合は、レンダリング部１２０
が背景バッファ３３０の内容を変更する。この背景バッ
ファ２３０の変更は、各フレームごとは生じず、例えば
１５から３０フレームごとに１回程度であると考えられ
る。（ステップ２）ＣＰＵ１１０は、データ線１８０を介し
て、メモリ１００からの物体を表現するポリゴン情報の
うちの一つを受け取り、レンダリング処理に必要なジオ
メトリ計算を行ない、結果をレンダリング部１２０に送
る。（ステップ３）レンダリング部１２０は、データ線１８
２を介して、ＣＰＵ１１０からのジオメトリ計算された
一つのポリゴンに関する情報を受け取り、ポリゴン内の
各画素に関する処理を行なう。各画素に関する処理は、
以下のようになる。

【００７２】（ステップ３−１）レンダリング部１２０
は、ポリゴン内の一つの画素に対して、奥行き情報と画
素情報を生成する。一般的に、ここでいう奥行き情報と
は視点からの距離であり、画素情報とはフレームバッフ
ァ３１０およびＺバッファ３２０の画素の座標位置やそ
の画素の色情報Ｒ，Ｇ，Ｂ等を含んでいる。

【００７３】（ステップ３−２）レンダリング部１２０
は、ポリゴンの一つの画素に対応するＺバッファ３２０
の値をアドレスバス１８４とデータバス１８６を介し
て、奥行きＺ値を受け取る。（ステップ３−３）レンダリング部１２０は、メモリ部
１３０から受け取った奥行き情報をもとに、計算を行な
ったポリゴン内の一つの画素の奥行き値がメモリ部１３
０から受け取ったＺ値より小さい場合は、フレームバッ
ファ３１０にレンダリング部で計算を行なった画素を書
き込む。

【００７４】この時、ＤＡ変換部１４０は、アドレスチ
ェック線４６０により、フレームバッファへの書き込み
があったことを判断し、フレームバッファのこの画素に
対応するアクセス回数バッファ５１０をカウントアップ
する。例えば、初期化後すぐの画素であれば、０から１
へのカウントアップが行なわれる。（ステップ３−４）以上、（ステップ３−１）から（ス
テップ３−３）の処理を行なうことにより、ポリゴン内
のおける一つの画素の処理が行なわれる。これまでの処
理をポリゴン内の全ての画素について、終了するまで行
なう。

【００７５】さらに、各ポリゴンの処理を、全てのポリ
ゴンに対して繰り返すことにより、１フレームのポリゴ
ン処理が終了する。（ステップ４）ＤＡ変換部１４０は、メモリ部１３０か
らの処理画像をコンソール１５０へ送り出す際に、背景
バッファ３３０とフレームバッファ３１０とＤＡ変換部
１４０のアクセス回数バッファ５１０のそれぞれ画素に
対応するデータを読み出し、ＤＡ変換部のＭＩＸ回路５
００では、アクセス回数バッファ５１０から読み出した
データに従い、フレームバッファ３１０のデータと背景
バッファ３３０のデータをミックスし、これをビデオ出
力回路５２０でビデオ信号に変換しコンソール１５０へ
送り出す。例えば、アクセス回数バッファが０であれば
背景バッファ２３０のみを、１であればフレームバッフ
ァ３１０と背景バッファ２３０の値を50％ずつミック
ス、２であればフレームバッファ３１０を７５％と背景
バッファ２３０を２５％のようなミックスの割合が考え
られる。つまり、図９において、ポリゴン２１２とポリ
ゴン２１４の重なっている場合は、フレームバッファ３
１０の７５％と背景バッファ２３０の２５％がミックス
される画素であり、それ以外のポリゴン２１２とポリゴ
ン２１４の部分はフレームバッファ３１０と背景バッフ
ァ２３０がそれぞれ５０％ずつミックスされる画素であ
る。

【００７６】このＤＡ変換部１４０のＭＩＸ回路５００
からのミックスされたデータをコンソール１５０は、画
面に出力する。以上、（ステップ１）から（ステップ
４）のステップを繰り返すことにより、１フレームの画
像がコンソール１５０上に表示される。つまり、ＤＡ変
換部１４０において、画面切替え時に、アクセス回数バ
ッファを０にリセットし、３次元画像生成時に、レンダ
リング部１２０とフレームバッファ１３０間の書き込み
等の制御情報を含むアドレス線１８４を監視すること
で、フレームバッファ３１０に書き込みがあった画素に
対して、アクセス回数バッファ５１０をカウントアップ
し、コンソール１５０への画像出力時には、このアクセ
ス回数バッファ５１０の情報により、フレームバッファ
３１０もしくは背景バッファ３３０を切替えることで、
画面の初期化と同等なことが行なうことが可能になる。

【００７７】よって、（ステップ１）において、背景に
当る画像データが切り替わらない限りは背景データの変
更なしで、フレームバッファ３１０の初期化と同等なこ
とを行なえる。なお、今回の説明では、フレームバッフ
ァ３１０は、１つのフレーム分として説明したが、フレ
ームバッファＡ３１２，フレームバッファＢ３１４のよ
うに、２ずつ持つような構成にすれば、今回説明した
（ステップ２）および（ステップ３）の処理はオーバー
ラップすることが可能となり、処理時間の短縮が可能で
ある。

【００７８】この発明の第８の実施の形態における３次
元画像処理装置を図１０に示す。この発明の第８の実施
の形態が、第７の実施の形態と異なる点は、背景バッフ
ァ３３０の代わりに、単色の背景色を格納するための背
景色レジスタ４００を、さらにこれをＣＰＵ１１０から
設定するための背景色レジスタ設定線４０２を設けた点
である。

【００７９】この背景色レジスタ４００への背景色は、
第７の実施の形態の（ステップ０）においてＣＰＵ１１
０によって行なわれ、動作については、背景バッファか
ら読み出されるデータが背景色レジスタ４００から読み
出される点のみ違うので、動作説明については省略す
る。

【００８０】

【発明の効果】請求項１記載の３次元画像処理装置によ
れば、メモリ部に対して、バリッドフラグバッファおよ
び背景バッファ等を設けて、疑似的な初期化を行なうこ
とにより、フレームバッファおよびＺバッファを格納す
るメモリ部をアクセスするバスバンド幅の軽減を図るこ
とができ、陰面処理をする際の１枚のフレーム更新時に
おけるＺバッファおよびフレームバッファの初期化処理
を軽減できるので、背景に当る画像データが切り替わら
ない限りは背景データの変更なしで、フレームバッファ
とＺバッファの初期化が短時間で行なえる。

【００８１】請求項２記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項３記載の３次
元画像処理装置によれば、請求項１または請求項２と同
様な効果がある。請求項４記載の３次元画像処理装置に
よれば、請求項１または請求項２と同様な効果がある。

【００８２】請求項５記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項６記載の３次
元画像処理装置によれば、請求項５と同様な効果があ
る。請求項７記載の３次元画像処理装置によれば、請求
項５または請求項６と同様な効果がある。請求項８記載
の３次元画像処理装置によれば、請求項５または請求項
６と同様な効果がある。

【００８３】請求項９記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１と同様な効果がある。請求項１０記載の３
次元画像処理装置によれば、請求項９と同様な効果があ
る。請求項１１記載の３次元画像処理装置によれば、請
求項９または請求項１０と同様な効果かある。

【００８４】請求項１２記載の３次元画像処理装置によ
れば、請求項１と同様な効果がある。請求項１３記載の
３次元画像処理装置によれば、請求項１２と同様な効果
がある。請求項１４記載の３次元画像処理装置によれ
ば、請求項１２または請求項１３と同様な効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施の形態における３次元画
像処理装置の説明図である。

【図２】その動作タイミングの説明図である。

【図３】第２の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図４】第３の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図５】第４の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図６】第５の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図７】第６の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図８】第７の実施の形態における３次元画像処理装置
の説明図である。

【図９】その処理イメージ説明図である。

【図１０】第８の実施の形態における３次元画像処理装
置の説明図である。

【図１１】従来における３次元画像処理装置の説明図で
ある。

【図１２】従来およびこの発明の第１、第２、第５の実
施の形態における３次元画像処理装置の処理イメージ説
明図である。

【図１３】従来の３次元画像処理装置の動作タイミング
の説明図である。

【符号の説明】

１００プロセッサ１１０メモリ１２０レンダリング部１３０メモリ部１４０ DA変換部１５０コンソール１６０フレームバッファ１７０Ｚバッファ１８０，１８２，１８６，１８８，１９０データ線１８４アドレス線１９０初期化処理１９２ポリゴン処理１９４初期化処理Ａ１９６初期化処理Ｂ２００背景画像データ２１０ポリゴン画像データ２１２ポリゴンＡ２１４ポリゴンＢ２２０最終画像データによるコンソールへの画面出
力イメージ３００バリッドフラグバッファ３０２バリッドフラグバッファＡ３０４バリッドフラグバッファＢ３１０フレームバッファ３１２フレームバッファＡ３１４フレームバッファＢ３２０Ｚバッファ３２２ＺバッファＡ３２４ＺバッファＢ３３０背景バッファ３４０，３４２，３４４，３４６，３４８データ線３５０一括リセット線３６０最大値設定部３６２背景Ｚ値レジスタ３６４背景Ｚ値設定線３６６セレクタ３７０ DA変換部用選択部３８０バリッドフラグ線Ａ３８２バリッドフラグ線Ｂ４００背景色レジスタ４０２背景色レジスタ設定線４２０比較器４２２比較結果線４５０セレクタ４６０アドレスチェック線４７０設定フラグバッファ４７２設定フラグバッファＡ４７４設定フラグバッファＢ４８０，４８２，４８４データ線４８６データ線５００ＭＩＸ回路５０２アクセス回数線５１０アクセス回数バッファ５１２アクセス回数バッファＡ５１４アクセス回数バッファＢ５２０ビデオ出力回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】３次元画像生成時において陰面処理を行
なう際に、３次元物体に関する主にポリゴン情報を格納
するメモリと、このメモリに格納された３次元物体に関するポリゴン情
報をもとに、主にジオメトリ計算を行ない基本的な画像
情報を生成しこれを送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてきた基本的な画像情報をもと
に３次元物体に関する画素および奥行き情報等を含む最
終的な画像を生成するレンダリング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画像の画素情報
を格納するフレームバッファを有し、このフレームバッ
ファの各画素に対応し、前記レンダリング部からの奥行
き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部と、このメモリ部の前記フレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、前記メモリ部は、背景情報の各画素を格納する背景バッ
ファと、前記フレームバッファと前記Ｚバッファとに対応して、
各画素に対して書き込みが生じたかどうかを示すととも
に、前記レンダリング部が画素および奥行き情報等の画
像生成時において、前記レンダリング部が前記フレーム
バッファと前記Ｚバッファに画面データを書き込んだ際
に、これに対応する画素を示すビットをセットするもの
であって、全てのビットを一括リセットする一括リセッ
ト線を有するバリッドフラグバッファと、前記レンダリング部の画素および奥行き情報等の画像生
成時において、前記Ｚバッファの奥行き値を読み出す際
に、読み出す奥行き値に対応する前記バリッドフラグビ
ットがリセットされている状態であるとき最大の奥行き
として設定し前記レンダリング部へ出力する最大値設定
部と、前記ＤＡ変換部が前記コンソールに画面データを出力す
る際に、出力する画素に対応する前記バリッドフラグバ
ッファの前記ビットを参照し、これが設定されているか
どうかで前記フレームバッファもしくは前記背景バッフ
ァの画素のいずれかを出力するＤＡ変換部用選択部を有
することを特徴とする３次元画像処理装置。
【請求項２】メモリ部は、バリッドフラグバッファお
よびフレームバッファを複数有する請求項１記載の３次
元画像処理装置。
【請求項３】メモリ部のＤＡ変換部用選択部は、フレ
ームバッファと背景バッファのデータを選択して出力す
る請求項１または請求項２記載の３次元画像処理装置。
【請求項４】請求項１の背景バッファに代えて、ジオ
メトリ部より設定された単一の色情報を格納する背景レ
ジスタを設けた請求項１または請求項２記載の３次元画
像処理装置。
【請求項５】３次元画像生成時において陰面処理を行
なう際に、３次元物体に関する主にポリゴン情報を格納
するメモリと、このメモリに格納された３次元物体に関するポリゴン情
報をもとに、主にジオメトリ計算を行ない基本的な画像
情報を生成しこれを送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてきた基本的な画像情報をもと
に３次元物体に関する画素および奥行き情報等を含む最
終的な画像を生成するレンダリング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画像の画素情報
を格納するフレームバッファを有し、このフレームバッ
ファの各画素に対応し、前記レンダリング部からの奥行
き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部と、このメモリ部の前記フレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、前記メモリ部は、前記Ｚバッファに対して全てのワード
を最大の奥行きＺ値に設定する一括初期化回路と、前記
ＤＡ変換部からコンソールに前記フレームバッファの画
像データを出力する際に前記Ｚバッファの対応するビッ
トを参照してこれが最大の奥行き値かどうかを比較する
比較器と、この比較部からの結果で前記フレームバッフ
ァまたは前記背景バッファの画素のいずれかを選択し出
力するＤＡ変換部用選択部を有することを特徴とする３
次元画像処理装置。
【請求項６】メモリ部は、フレームバッファを複数有
する請求項５記載の３次元画像処理装置。
【請求項７】ＤＡ変換部用選択部は、フレームバッフ
ァと背景バッファのデータを選択して出力する請求項５
または請求項６記載の３次元画像処理装置。
【請求項８】請求項５の背景バッファの代えて、ジオ
メトリ部により設定された単一の色情報を格納する背景
レジスタ部を設けた請求項５または請求項６記載の３次
元画像処理装置。
【請求項９】３次元画像生成時において陰面処理を行
なう際に、３次元物体に関する主にポリゴン情報を格納
するメモリと、このメモリに格納された３次元物体に関するポリゴン情
報をもとに、主にジオメトリ計算を行ない基本的な画像
情報を生成しこれを送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてきた基本的な画像情報をもと
に３次元物体に関する画素および奥行き情報等を含む最
終的な画像を生成するレンダリング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画像の画素情報
を格納するフレームバッファを有し、このフレームバッ
ファの各画素に対応し、前記レンダリング部からの奥行
き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部と、このメモリ部の前記フレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、前記メモリ部は前記フレームバッファと前記Ｚバッファ
とに対応する背景バッファを有し、前記ＤＡ変換部は、前記フレームバッファと前記Ｚバッ
ファの各画素に対応して書き込みが生じたかどうかを示
すとともに、前記レンダリング部の画素および奥行き情
報等の画像生成時において、前記レンダリング部が前記
フレームバッファと前記Ｚバッファに画面データを書き
込んだ際にこれに対応するビットをセットするものであ
って、全てのビットを一括リセットする一括リセット線
を有する設定フラグバッファと、前記コンソールに画面データを出力する際に、出力する
画素に対応する前記設定フラグバッファの対応するビッ
トを参照し、これが設定されているかどうかで、前記ビ
ットに対応する前記フレームバッファもしくは前記背景
バッファの画素のいずれかを出力するセレクタを有する
ことを特徴とする３次元画像処理装置。
【請求項１０】メモリ部は、フレームバッファを複数
有する請求項９記載の３次元画像処理装置。
【請求項１１】請求項９の背景バッファに代えて、ジ
オメトリ部により設定された単一の色情報を格納する背
景レジスタ部を設けた請求項９または請求項１０記載の
３次元画像処理装置。
【請求項１２】３次元画像生成時において陰面処理を
行なう際に、３次元物体に関する主にポリゴン情報を格
納するメモリと、このメモリに格納された３次元物体に関するポリゴン情
報をもとに、主にジオメトリ計算を行ない基本的な画像
情報を生成しこれを送り出すジオメトリ部と、ジオメトリ部から送られてきた基本的な画像情報をもと
に３次元物体に関する画素および奥行き情報等を含む最
終的な画像を生成するレンダリング部と、このレンダリング部が生成した最終的な画像の画素情報
を格納するフレームバッファを有し、このフレームバッ
ファの各画素に対応し、前記レンダリング部からの奥行
き情報を格納するＺバッファを有するメモリ部と、このメモリ部の前記フレームバッファからの画像情報を
コンソール画面に出力するＤＡ変換部とを備えた３次元
画像処理装置であって、前記メモリ部は、前記フレームバッファと前記Ｚバッフ
ァとに対応する背景バッファを有し、前記ＤＡ変換部は、前記フレームバッファと前記Ｚバッ
ファの各画素に対応して書き込みが生じたかどうかを示
すとともに、前記レンダリング部の画素および奥行き情
報等の画像生成時において、前記レンダリング部が前記
フレームバッファと前記Ｚバッファに画面データを書き
込んだ際にこれに対応するデータをカウントアップする
ものであって、全てのデータを０に一括リセットする一
括リセット線を設けたアクセス回数バッファと、前記コンソールに画面データを出力する際に、前記アク
セス回数バッファの対応するデータを参照し、これが設
定されているデータで、そのビットに対応する前記フレ
ームバッファと前記背景バッファをミックスして出力す
るミックス回路を有することを特徴とする３次元画像処
理装置。
【請求項１３】メモリ部はフレームバッファを複数有
する請求項１２記載の３次元画像処理装置。
【請求項１４】請求項１２の背景バッファに代えて、
ジオメトリ部より設定された単一の色情報を格納する背
景レジスタ部を有する請求項１２または請求項１３記載
の３次元画像処理装置。