JPH11510940A - ３次元画像テクスチュアマッピング - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 ピラミッド型アレイに異なる解像度で蓄積された２Ｄテクスチュアマップを１対のテクスチュア座標及びこれに関連するレベル座標（Ｌ）により指標付けする３Ｄグラフィック用回路（４０）及びディスプレイ装置。３Ｄ環境の２Ｄ変換画像に奥行きキューを導入するために、画像に対する焦点奥行き（Ｆ）を特定し、この焦点奥行きとは異なる奥行き（Ｚ）を有する画像成分が、視聴者の目を意図する奥行きに向けるようにブラーリングされたテクスチュアを有するようにする。このテクスチュアブラーリングは、オフセット（ＦＳ）を、焦点奥行きまでの距離によって決定される量で、ピラミッド型アレイを指標付けするレベル座標に与えることにより導入する。

Description

【発明の詳細な説明】 ３次元画像テクスチュアマッピング 本発明は、３次元（３Ｄ）グラフィックス適用のためにピラミッド型テクスチ ュア座標を修正する回路に関するものであり、更にこのような回路を含む又はこ のような回路により駆動されるディスプレイ装置、特に排他的でなく立体視又は マルチビューディスプレイ装置にも関するものである。 このような回路の一例や、このような回路を単一ビュー（非立体視）ディスプ レイ装置に用いることは、欧州特許出願公開第０４３８１９５号明細書に開示さ れており、この場合の回路はピラミッド型テクスチュア座標を電子ディスプレイ 装置で対応の物理テクスチュアメモリアドレスに変換するものである。この回路 は、２次元（２Ｄ）座標対とこれに関連するレベル座標とを受けるピラミッド型 座標入力端と、受けた座標対及びレベル座標から対応の物理テクスチュアメモリ アドレスを発生させる手段とを合わせ持っている。テクスチュアメモリは表面プ リミティブ上にマッピングすべき２Ｄ変調パターン（テクスチュア）を表すテク スチュアエレメント（“テクセル(texel)”）のピラミッド型又は部分ピラミッ ド型アレイを保存し、ピラミッドの各レベルが解像度の異なるレベルにフィルタ リングされたパターンの２Ｄバージョンを保持している。ピラミッド型テクスチ ュアアレイを発生させ蓄積する適切なフィルタリング法は“Computer Graphics ”Vol.17，No.3（July 1983）の第１〜１１頁の論文“Pyramidal Parametrics” （Lance Williams氏著）に記載されている。 前記の欧州特許出願公開第０４３８１９５号は、線形にアドレスされた（１次 元の）テクスチュアメモリ内に部分ピラミッド型アレイを有効に蓄積するために テクスチュアマップのアドレシングを変換する回路に関するものであり、簡単な オフセット機構により、異なる解像度のマップの対応する領域間を迅速に指標付 けしうるようにしている。 殆どの３Ｄグラフィックスシステムは色及び輝度に加えて、レンダリングされ た画像（イメージ）における各画素に対する補助情報、例えば一般にｚバッファ から得られるような、各画素に衝突する最短近接面の奥行きを生じうる。各画素 に衝突する最短近接面に対する奥行き情報が与えられると、レンダリングされた 画像をフィルタリングによりブラーリング（ぼけ）させ、このブラーリングの量 は画素に関連する奥行きと、意図する点に相当するあるプログラム可能な奥行き 値との間の差の関数として増大するようにしうる。その効果は、カメラを意図す る点に焦点合わせした際にカメラに生じる状態を模倣し、シーンの他の部分をブ ラーリングさせることである。しかし、欧州特許出願公開第０４３８１９５号に 記載されているような従来のシステムでは、ブラーリング効果を、レンダリング され且つテクスチュアマッピングされた画像に他の処理工程として与える必要が ある。 本発明の目的は、フォーカス／デフォーカス効果を画像のレンダリング及びテ クスチュアマッピング中に導入しうる比較的簡単な機構を提供せんとするにある 。 本発明は、３次元（３Ｄ）グラフィックス適用のためにピラミッド型テクスチ ュア座標を修正する回路であって、この回路が、 ２次元（２Ｄ）テクスチュア座標対とこれに関連するレベル座標とを受けるピ ラミッド型座標入力端と、 受けた２Ｄテクスチュア座標対及びこれに関連するレベル座標に基づいて物理 テクスチュアメモリアドレスを発生するように動作しうる手段であって、この関 連するレベル座標に対するオフセットを発生するとともに、受けた座標対と、関 連するレベル座標とこれに対する発生されたオフセットとの合計とから前記物理 テクスチュアメモリアドレスを発生するように構成された当該手段と を具える回路において、 この回路が更に焦点奥行き値を受ける入力端を有し、物理テクスチュアメモリ アドレスを発生するように動作しうる前記手段は受けた焦点奥行き値によって決 定される大きさの前記オフセットを発生するように構成されていることを特徴と する。 上述した回路は、モニタ又は投写システムのような通常のディスプレイ上に表 示すべき画像を発生する装置に適用しうるも、自動立体視（オートステレオスコ ーピック）スクリーン又はバーチャルリアリティ双眼ヘッドセットのような立体 視ディスプレイに適用して特に有利である。その理由は、テクスチュアをデフォ ーカシングさせることにより与えられる奥行きキュイング（奥行きの手がかり付 与）により立体視効果が高められる為である。 本発明の回路では、オフセットが画像の各画素当たり適切に発生され、従って 焦点奥行き値が画像に対する奥行き値と各画素に対する奥行き値との間の相対奥 行き差を特定する。関連するレベル座標とこれに対する発生されたオフセットと の前記の合計を所定の値の範囲内に維持するリミッタ段をテクスチュアメモリア ドレス発生器と結合させて設けることができる。 本発明の他の観点によれば、対象物のプリミティブデータ及びテクスチュア定 義を蓄積する関連の主メモリを有するホストプロセッサと、関連のディスプレイ メモリ及びテクスチュアメモリを有する第１ディスプレイプロセッサとを具える ディスプレイ装置であって、前記ホストプロセッサが、 レベル座標のそれぞれの値によって規定される解像度の少なくとも２レベルで 所定の２次元（２Ｄ）変調パターンを表わすテクスチュアエレメント値の複数の ２Ｄアレイを有するテクスチュアエレメント値の少なくとも１つのピラミッド型 又は部分ピラミッド型アレイをテクスチュアメモリ内に蓄積する手段と、 テクスチュアメモリ内のピラミッド型アレイ内に蓄積されたテクスチュアエレ メント値に応じて変調のパターンを対象物のプリミティブに適用する必要がある という指示を含む対称物プリミティブデータを第１ディスプレイプロセッサに供 給する手段と を具え、 第１ディスプレイプロセッサが、 対象物プリミティブデータから、ディスプレイメモリに適用する一連の画素ア ドレスと、これに対応する列の２Ｄテクスチュア座標対であって各座標対が関連 のレベル座標を有する当該２Ｄテクスチュア座標対とを発生させ、関連のレベル 座標によって規定される解像度のレベルで、蓄積された変調パターンを対象物の プリミティブ上にマッピングするようにする手段と、 各々の前記関連のレベル座標に対するオフセットを発生するように動作しうる 手段であって、受けた座標対と、関連のレベル座標及びこれに対する発生された オフセットとの合計とから前記テクスチュアメモリアドレスを発生させる当該手 段と を具えている当該ディスプレイ装置において、 前記第１ディスプレイプロセッサが更に焦点奥行き値を受ける入力端を有し、 オフセットを発生するように動作しうる前記手段が、受けた焦点奥行き値によっ て決定されるそれぞれの大きさの前記オフセットを発生するように構成されてい ることを特徴とする。 本発明のディスプレイ装置では、このディスプレイ装置が更に関連のディスプ レイメモリを有する第２ディスプレイプロセッサを具えており、この第２ディス プレイプロセッサはホストプロセサから前記対象物プリミティブデータを受ける ように結合されているとともに、受けた対象物プリミティブデータに水平オフセ ット及び垂直オフセットのうちの少なくとも１つのオフセットを適用する手段と 、オフセットしたプリミティブデータからディスプレイメモリに適用するための 一連の画素アドレスを発生させる手段とを有しているようにすることができる。 この場合、前記第２ディスプレイプロセッサが、前記焦点奥行き値を受ける入力 端及び前記オフセットを発生するように動作しうる手段と一緒に、前記第１ディ スプレイプロセッサの関連のテクスチュアメモリと対応する関連のテクスチュア メモリを有しているようにしうる。ディスプレイ装置の適用に応じ、このディス プレイ装置が更に前記ホストプロセッサに結合されたユーザ可動作入力手段を有 し、このホストプロセッサは、この入力手段からの信号に応じて前記焦点奥行き 値を発生且つ変化させるとともに、この焦点奥行き値を前記又は各ディスプレイ プロセッサに出力させるように構成されているようにすることができる。 本発明の更に他の観点によれば、上述したディスプレイ装置を複数個有し、こ れらディスプレイ装置のディスプレイメモリが画像をマルチビューレンチキュラ ーアレイスクリーンのそれぞれのビューに供給するようにしたマルチビューディ スプレイ装置を提供する。レンチキュラーアレイにより与えられ、水平方向に変 位した一連のビューポイント（視点）のうちの中央のビューを上述した第１ディ スプレイプロセッサにより駆動し、他のビューを第２ディスプレイプロセッサの それぞれにより駆動する。換言すれば、中央の画像の各々をそれぞれのレンダリ ング段により発生させ、一方、エッジの方向にある画像を低画質として後処理技 術により発生させる。 本発明の他の特徴及び利点は、例示した本発明の好適実施例の、図面を参照し た以下の説明から明らかとなるであろう。図中、 図１は、本発明を具体化するテクスチュアマッピングハードウェアを有するデ ィスプレイ装置のブロック線図であり、 図２は、図１のマッピングハードウェアの奥行きキュー回路を線図的に示し、 図３は、図２の回路に適用しうる種々の奥行きキュー特性を示し、 図４は、本発明を適切に利用しうるマルチビューディスプレイ装置を線図的に 示す。 通常の（すなわち非立体の）画像の発生に関する本発明の適用につき説明を開 始するに、図１はテクスチュアマッピングハードウェアを有するディスプレイ装 置のブロック線図である。キーボード１０及びトラックボール入力装置１２がユ ーザから中央処理装置（ＣＰＵ）１４に入力を与える。トラックボールは、シス テムにより操作すべき３Ｄ（３次元）対象物（オブジェクト）を設計するのに既 知のようにして用いることができる。ジョイスティック、デジタル方式タブレッ ト又はマウスのような他の入力装置を用いることもできること勿論である。対象 物や、テクスチュアマッピングにより対象物の表面に適用すべき写真画像もカメ ラ１６のようなビデオ源から入力させることもできる。 ＣＰＵ１４はバス１８を経てディスク貯蔵部２０、ＲＯＭ２２及び主メモリ（ ＭＲＡＭ）２４に接続されている。磁気フロッピーディスク、ハードディスク及 び／又は光メモリディスクを入れることのできるディスク貯蔵部はデータ（例え ば画像又は３Ｄモデルデータ）を蓄積するのに用いられ、このデータを想起及び 操作して新たな画像を所望通りに発生させることができる。このようなデータに は、前の入力セッションからのユーザの作業及び／又は商業的に発生されたデー タを含めることができ、これらを例えば教育又は娯楽のためのコンピュータシミ ュレーション又は対話型計算機援用設計（ＣＡＤ）に用いることができる。３Ｄ 対象物をモデリングするために、上述したデータは一般に２次元画像の形態では なく多角形モデルデータとして蓄積される。この場合、データは、代表的に３Ｄ “対象物”スペースにおいて多角形面（プリミティブ）の群に分割された対象物 を含む３Ｄモデルに相当する。モデルにおける各対象物に対するデータは、対象 物を形成するすべての多角形の位置及び特性を与えるリストを有しており、この リストは多角形の頂点の相対位置や多角形面の色又は透明度を含んでいる。他の システムでは、プリミティブは当該分野で既知のように曲面パッチを有すること ができる。既知のように、テクスチュアを表面上にマッピングするように特定し て、シーンを形成するプリミティブの数を増大させることなくディテールを表す ようにすることができる。テクスチュアマップは、例えば（以下に説明するよう に）画素の色を規定しうる、或いは反射度又は表面法線方向のような他の量を変 調しうる変調の２Ｄパターンを規定するテクスチュアエレメント(texel)の蓄積 された２Ｄアレイである。これらのテクスチュアマップはディスク貯蔵部２０内 に蓄積しておくこともでき、これらのマップを所望に応じ想起する。 ＣＰＵ１４やシステムの他の構成素子が対象物スペース内の３Ｄモデル“ワー ルド”を、適用によって決定しうる或いはユーザによって制御しうる第１ビュー ポイント（視点）から（“視聴者”スペースにおける）ユーザのための第１の２ 次元ビューに変換する。以下に説明するように、後処理により他のビューを付加 的に発生させ、第１及び第２ビューを以って自動立体ディスプレイスクリーン又 はＶＲ型ヘッドマウントディスプレイ上に表示するための立体対を構成するよう にしうる。 上述した変換は、変換、回転、透視投影を実行する幾何変換により行なわれ、 一般には頂点座標の行列乗算により行なわれるものであり、ＣＰＵ１４は各プリ ミティブ又は各頂点に基づいてクリッピング及び照明すなわち明暗（lighting） 計算を行なうこともできる。ＲＯＭ２２及びＭＲＡＭ２４はＣＰＵ１４に対する プログラムメモリ及び作業スペースを構成しており、ＣＰＵ１４を援助してすべ てのしかし最も簡単なモデルを２次元のシーンに変換するのに要する多数の演算 を実行するために特別な処理用のハードウェア２６を設けることができる。この ハードウェア２６は標準の演算回路を有するようにするか、或いはより一層パワ フルな、顧客の仕様に沿って形成した又はプログラム可能なデジタル信号処理用 集積回路を有するようにでき、このハードウェア２６はバス１８を経てＣＰＵ１ ４に接続することができる。ハードウェア２６の特性は例えば速度、解像度、シ ーン当たりのプリミティブの数等に対してシステムの条件に依存している。 ＣＰＵ１４の出力端（バス１８を介する）とディスプレイメモリ（ＶＲＡＭ） ３０の入力端との間にはディスプレイ処理ユニット（ＤＰＵ）２８が接続されて いる。ディスプレイメモリ３０は画素データ（ＣＯＬ）をラスタ走査フォーマッ トで蓄積する。画素データＣＯＬには代表的に、各画素に対し所望の画素の赤（ Ｒ）、緑（Ｇ）及び青（Ｂ）成分に相当する３つの８ビット値（合計で２４ビッ ト）を含めることができる。他の例では、より少ない又はより多いビットを与え ることができ、又はこれらビットにより色を異なる成分（例えばＹＵＶ）によっ て規定することができること当業者にとって明らかである。 ＤＰＵ２８では、プリミティブを“走査変換”し、これらをディスプレイメモ リ３０内に入れうるようにする。走査変換は、画像全体をディスプレイへの出力 のために走査するのと同様に、各プリミティブが覆う画素を行順序に且つ画素順 序に書込む処理である。 タイミングユニット（ビデオコントローラ）３２は、ＶＲＡＭ３０内の画素デ ータをディスプレイ３４のラスタ走査と同期してアドレスする読出アドレス信号 ＸＤ及びＹＤを発生する。これらのアドレス信号に応答してＶＲＡＭ３０内の位 置が行順序及び列順序で走査され、カラー値ＣＯＬＤを読出し、これらカラー値 をデジタル−アナログ変換器３６に供給する。非ＲＧＢカラーコードが用いられ ている場合には、画素データＣＯＬＤを、ディスプレイスクリーン３４に供給す るための等価のＲＧＢ信号に変化するのに、マトリックス回路又はカラールック アップテーブルを用いることができる。ディスプレイスクリーン３４は例えば陰 極線管のディスプレイスクリーンとすることができ、これにタイミングユニット ３２からタイミング信号（ＳＹＮＣ）をも供給する。構成素子３０，３２，３６ の形態及び／又は動作は異なるディスプレイ装置、例えばＬＣＤスクリーンに対 し変えることができること容易に理解しうるであろう。 プリミティブを描く、すなわちレンダリングするために、ＣＰＵ１４（又は特 別なハードウェア２６）により、ＤＰＵ２８内のレジスタに単一のプリミティブ （例えば頂点座標、エッジ勾配等で表したもの）及びその種々の属性（色、反射 度等）を規定する値をバス１８を介してローディングする。次に、ＤＰＵ２８に より、プリミティブが覆う領域全体を規則正しく走査するための画素座標（Ｘ及 びＹ）を発生する、これらの画素座標Ｘ及びＹは書込アドレスとしてＶＲＡＭ３ ０に供給され、画素値ＣＯＬをすべての画素に対しＶＲＡＭ３０内に書込みうる ようにする。 画素値ＣＯＬは、プリミティブの基本表面色が対象物の表面の属性（例えば透 明度、拡散反射度、鏡面反射度）や３Ｄ環境の属性（例えば光源の形状及び位置 ）を写実的に考慮するように変調されるようにして発生される。この変調のある ものはプリミティブデータが入れられたパラメータから算術的に発生させ、例え ば曲面をシミレートするように平滑に変化するシェーディング（陰影）を生じる ようにすることができる。しかし、より細かい変調を生ぜしめ且つ奥行きキュー を画像に導入するのを容易にするために、マッピングハードウェアを設け、予め テクスチュアメモリ４１内に蓄積された予め決定されたパターンに基づいた変調 値ＭＯＤを生じるようにする。 この目的のために、ＤＰＵ２８がテクスチュア座標Ｕ及びＶの対を画素（ディ スプレイ）座標Ｘ及びＹと同時に発生させ、変調パターンがプリミティブ表面上 にマッピングされ、幾何変換をテクスチュアスペースから対象物スペース内に且 つ対象物スペースから視聴者（ディスプレイ）スペース内に実行するようにする 。 テクスチュア座標Ｕ及びＶは後に説明するようにしてマッピングハードウェア 内で処理され、テクスチュアメモリ４１に供給され、変調値ＭＯＤが、アドレス されている各画素位置Ｘ，Ｙに対し得られるようにする。値ＭＯＤは一般にカラ ー値を有するものであり、原理的にはこれをもって直接画素値ＣＯＬを形成し、 これを破線で示すデータ通路４２で示すようにディスプレイメモリ（ＶＲＡＭ） ３０内に直接供給することができる。しかし、より一般的には、値ＭＯＤがカラ ー値であっても、これらＤＰＵ２８内で写実的な照明すなわち明暗効果を考慮す るように修正する必要がある。より一般的な場合には、変調値ＭＯＤをＤＰＵ２ ８内で他のパラメータと一緒に用いて画素値ＣＯＬをあまり直接的でなく修正す るようにする。 テクスチュアメモリ４１内で表されるテクスチュアエレメントは一般にディス プレイの画素に１対１で対応せず、特にプリミティブを距離で示し従ってテクス チュアを極めて少数の画素上にマッピングする場合には、簡単な二次抽出法を用 いた場合に生じるであろうエイリアシング効果を回避するのに空間フィルタリン グが必要となる。 実時間の動画像を合成する必要がある装置では一般化されたフィルタを経済的 に適用できないことが知られており、前記したWilliams氏の論文にはこれに対す る通常の解決策が記載されており、この解決策によれば、所定のパターンに対し 数個の２Ｄアレイ（以後“マップ”と称する）を蓄積し、各マップは順次に小さ くなり且つ順次に低解像度となるようにプレフィルタリングされる。従ってＤＰ Ｕ２８は使用する適切なマップを決定するのにレベル座標Ｌを生ぜしめる必要が あるだけである。コンパクトな蓄積及びテクスチュアエレメント値に対する高速 アクセスのためには、マップを２のべき乗の寸法を有する正方形に選択しWillia ms氏の論文に記載された“ＭＩＰ（multum in parvo）マップ”技術に応じて正 方形のテクスチュアメモリ内に蓄積することができる。 図１は、テクスチュアメモリ４１内にＭＩＰマップとして蓄積されたテクスチ ュアピラミッドの色成分Ｒ，Ｇ及びＢを示している。最大（最高解像度）マップ （Ｌ＝０）は例えば５１２×５１２個のテクスチュアエレメントを有することが でき、Ｌ＝１のマップは２５６×２５６個のテクスチュアエレメントを有し、以 下各マップが１つのテクスチュアエレメントとなるＬ＝９まで降下する。例示の ために、各テクスチュアエレメント値がＲ，Ｇ及びＢの色成分の各々に対し８ビ ット値を有するものと仮定すると、テクスチュアメモリ４１の全体の寸法は１メ ガバイトとなる。 テクスチュアエレメント値は、ＣＰＵ１４によってバス１８及びメモリ４１の 書込ポート４３を介してレンダリングする前にメモリ４１内に蓄積しておく。各 テクスチュアエレメント値を読出す場合、ＤＰＵ２８が２Ｄ座標対を発生する。 この座標対の各座標（Ｕ，Ｖ）は少なくとも長さ９ビットの整数部を有する。こ れと同時にＤＰＵ２８がレベル座標Ｌを発生し、このレベル座標Ｌは、奥行きキ ュー回路４０による修正を条件として、テクスチュアメモリ４１の読出アドレス ポート４４及び４５にそれぞれ供給するための物理座標Ｕ′及びＶ′を“仮想” 座標Ｕ及びＶから発生させるのに用いられる。メモリ４１は各物理座標対Ｕ′， Ｖ′に応答して、アドレスされたテクスチュアエレメントのＲ，Ｇ及びＢ成分を （２４ビットの）読出ポート４６を経て発生させる。 メモリ４１内のＭＩＰマップの２次元２進木構造のために、必要とする物理座 標Ｕ′及びＶ′を２進シフト回路４７及び４８の対により簡単に発生させること ができ、シフト回路はレベル座標Ｌにより規定された位置数だけ座標をそれぞれ 右にシフトさせる。特に、Ｌ＝０が最高レベルを表す場合、レベル０のマップに おける所定のテクスチュアエレメントに相当するアドレスをレベルＬのマップに おける対応するテクスチュアエレメントの物理アドレスに変換することができ、 これはＵ及びＶ座標をＬ個の位置だけ右にシフトさせ、各座標を２Ｌだけ有効に スケールダウンさせることにより達成される。非修正レベル座標Ｌはプリミティ ブデータの一部としてＤＰＵ２８に供給することができるも、マッピングに透視 を考慮する必要がある場合には、レベル座標ＬはＤＰＵ内で各画素に基づいて発 生させるのがより好ましい。 図１では、奥行きキュー回路４０を、ＤＰＵ２８に結合された個別のユニット として示してあるが、その機能をＤＰＵ内のソフトウェアで同様に実行しうるこ とができること明らかである。この回路４０は図２に線図的に示すように、非修 正レベル座標Ｌ、焦点奥行きＦ及び画素奥行きＺに対する入力端を有する。焦点 奥行きＦは、視聴者が焦点を合わせようとしている２Ｄディスプレイ画像内のみ かけの奥行きを特定する。Ｆの値は固定とすることも、或いは特定の適用分野で 必要とするように、適用制御に基づいて又はユーザ入力に応答して可変とするこ ともできる。画素奥行きは表示画像の各画素に対し、発生されたディスプレイ座 標Ｘ及びＹと同期して供給されるもので、３Ｄワールドモデルの２Ｄディスプレ イ画像への変換中にＤＰＵ２８により生ぜしめられる。 算術段６０は画素奥行き及び焦点奥行き間の分離度の関数として出力値ＦＳを 生じ、この値が加算回路６２において非修正レベル座標Ｌに加えられ、修正され た座標レベルＬ′を生じる。加算回路の出力側にはリミッタ段６４を設け、修正 された座標Ｌ′がテクスチュアメモリ４１により維持されるレベルの範囲内に入 るようにするのが適している。算術段６０によって行なわれる特定の関数は、図 ３に分離度（Ｆ−Ｚ）に対するＦＳのグラフにＡ，Ｂ及びＣで例示するように所 望の奥行きキュー特性に応じて変えることができる。一般的な特性は、焦点奥行 きＦにある又は焦点奥行きＦの近くにある画素奥行きに対し、ＦＳの値が零でＬ ′＝Ｌとなり、これらの画素が“適切な”テクスチュア解像度を有するも、テク スチュアは他の奥行きではブラーイング状態になる特性である。 マッピングハードウェアがピラミッド型データ構造の２つのマップレベル間の 補間によりテクスチュア値を発生させる補間器（図示せず）を有する場合には、 例Ａ及びＢで示すようにＬ′を非整数値にすることができる（例Ａ及びＢはテク スチュメモリに対するＬの最大値に達した際のリミッタ段64の効果をも示してい る）。Ｌ（従ってＬ′）の整数値のみが維持される場合には、ＦＳも同様に例Ｃ で示すように整数値となるように強制される。 前述したように、本発明は通常の（非立体の）画像を発生させるのに適用しう るも、立体効果を奥行きキュー特性により強化した立体視分野に適用するのが特 に有利である。３Ｄグラフィックスにおける立体視は、奥行きの知覚を鼓舞する ために左右の目に互いに異なる、しかし相関関係のある画像を与える技術である 。 １つの目のビューポイント当り１つで計２つの３Ｄグラフィックスレンダラ（ renderer）（１つを図１に示す）から立体ディスプレイの２つのチャネルを駆動 するのは、１つの３Ｄグラフィックスレンダラを用いて２つの画像を合成する場 合よりも原理的に優れている。利点は画質に関するものであり、レンダラを二重 に用いて価格が嵩むも疲労や吐き気に関する副作用を回避することができるとい うことである。合成立体視の廉価な技術では、画像が左目に対してレンダリング され右目に対しては画像が後処理により合成される。後処理が比較的簡単である とすれば、価格の増大は第２の３Ｄグラフィックスレンダラを設ける場合よりも 少なくなる。 本発明の適切な立体視適用を図４に示す。この図４には４ビュースクリーン７ ０が設けられている。このスクリーンは重畳したレンチキュラースクリーン７４ を有するＬＣＤ装置７２であり、個々のレンチキュラーアレイに対する４つの異 なる画像源７６〜７９で駆動される画素配列はビューポイントＶ１〜Ｖ４でそれ ぞれ４つの画像源７６〜７９の１つからの画像を見ることができるようになって いる。この種類の４ビューディスプレイは1996年１月27日〜２月２日に米国のサ ンノゼで開催された“Electronic Imaging”に関するＩＳ＆Ｔ／ＳＰＩＥ国際会 議で与えられた論文“Multiview ３Ｄ−ＬＣＤ”（Cees van Berkel 氏等著）に 記載されている。 このようなマルチビューディスプレイの主たる視聴者は代表的に対話型の役割 を奏するように図示のようにディスプレイの中心に位置し、その状態で２つの中 央のビューによって与えられる立体画像のみを見るようにすることが期待される 。代表的に受動専用の役割しか奏しない他の視聴者は中心を外れて位置しうる。 画質と価格との最適な組合せを達成するために、中央の２つのビューＶ２，Ｖ３ に対する画像源７７，７８をそれぞれ図１におけるような３Ｄグラフィックスレ ンダラとし、他のビュー、すなわち画像源７６，７９は単に、レンダラ７７，７ ８のうちの１つにそれぞれ結合され立体合成によりビューを発生する後処理段と する。従って、主たる視聴者は最良の座席にすわり、一方、側方の視聴者はある 画像の劣化をこうむる。４つよりも多いビューをディスプレイによって達成する 場合には、複数の３Ｄグラフィックスレンダラとこのようなマルチビューディス プレイを駆動する複数の合成立体プロセッサとの混成体を以って、価格を廉価に するも画質を高めるように装置を拡張し、高画質は中央のビューポイントに向っ て得られるか或いは予め決定した主たるビューポイントで得られるようにする。 上述したところでは、要するに、ビラミッド型アレイ内に異なる解像度で蓄積 した２Ｄテクスチュアマップを一対のテクスチュア座標とこれに関連するレベル 座標とによって指標付けする、３Ｄグラフィックス用回路配置及びディスプレイ 装置につき説明した。奥行きキューを３Ｄ環境の２Ｄ変換画像に導入するために 、画像に対する焦点奥行きを特定し、この焦点奥行き以外の奥行きを有する画像 成分が、視聴者の目を意図する奥行きに向けるようにブラーリングされたテクス チュアを有するようにする。テクスチュアのブラは焦点奥行きまでの距離によっ て決定される量だけ、ピラミッド型アレイを指標付けするレベル座標にオフセッ トを適用することにより導入される。 当業者にとっては上述したところからその他の変形を行なうことができること 明らかである。このような変形には自動立体ディスプレイ装置及びその部品で既 に知られている他の特徴を含めることができ、これらの他の特徴は前述した特徴 の代わりに又はこれに加えて用いることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．３次元（３Ｄ）グラフィックス適用のためにピラミッド型テクスチュア座標 を修正する回路であって、この回路が、 ２次元（２Ｄ）テクスチュア座標対とこれに関連するレベル座標とを受ける ピラミッド型座標入力端と、 受けた２Ｄテクスチュア座標対及びこれに関連するレベル座標に基づいて物 理テクスチュアメモリアドレスを発生するように動作しうる手段であって、この 関連するレベル座標に対するオフセットを発生するとともに、受けた座標対と、 関連するレベル座標とこれに対する発生されたオフセットとの合計とから前記物 理テクスチュアメモリアドレスを発生するように構成された当該手段とを具える 回路において、 この回路が更に焦点奥行き値を受ける入力端を有し、物理テクスチュアメモ リアドレスを発生するように動作しうる前記手段は受けた焦点奥行き値によって 決定される大きさの前記オフセットを発生するように構成されていることを特徴 とする回路。 ２．請求の範囲１に記載の回路において、前記オフセットは１画素当り発生され 、前記焦点奥行き値は前記画像に対する奥行き値とこの画像の一部を形成する前 記各画素に対する奥行き値との間の相対奥行き差を特定するようになっているこ とを特徴とする回路。 ３．請求の範囲１又は２に記載の回路において、この回路が更に、物理テクスチ ュアメモリアドレスを発生するように動作しうる前記手段と結合されたリミッタ 段を有しており、このリミッタ段は前記関連するレベル座標とこれに対する発生 されたオフセットとの前記合計を、予め決定した値の範囲内に維持するように構 成されていることを特徴とする回路。 ４．対象物のプリミティブデータ及びテクスチュア定義を蓄積する関連の主メモ リを有するホストプロセッサと、関連のディスプレイメモリ及びテクスチュアメ モリを有する第１ディスプレイプロセッサとを具えるディスプレイ装置であって 、前記ホストプロセッサが、 レベル座標のそれぞれの値によって規定される解像度の少なくとも２レベル で所定の２次元（２Ｄ）変調パターンを表わすテクスチュアエレメント値の複数 の２Ｄアレイを有するテクスチュアエレメント値の少なくとも１つのピラミッド 型又は部分ピラミッド型アレイをテクスチュアメモリ内に蓄積する手段と、 テクスチュアメモリ内のピラミッド型アレイ内に蓄積されたテクスチュアエ レメント値に応じて変調のパターンを対象物のプリミティブに適用する必要があ るという指示を含む対称物プリミティブデータを第１ディスプレイプロセッサに 供給する手段と を具え、 第１ディスプレイプロセッサが、 対象物プリミティブデータから、ディスプレイメモリに適用する一連の画素 アドレスと、これに対応する列の２Ｄテクスチュア座標対であって各座標対が関 連のレベル座標を有する当該２Ｄテクスチュア座標対とを発生させ、関連のレベ ル座標によって規定される解像度のレベルで、蓄積された変調パターンを対象物 のプリミティブ上にマッピングするようにする手段と、 各々の前記関連のレベル座標に対するオフセットを発生するように動作しう る手段であって、受けた座標対と、関連のレベル座標及びこれに対する発生され たオフセットとの合計とから前記テクスチュアメモリアドレスを発生させる当該 手段と を具えている当該ディスプレイ装置において、 前記第１ディスプレイプロセッサが更に焦点奥行き値を受ける入力端を有し 、オフセットを発生するように動作しうる前記手段が、受けた焦点奥行き値によ って決定されるそれぞれの大きさの前記オフセットを発生するように構成されて いることを特徴とするディスプレイ装置。 ５．請求の範囲４に記載のディスプレイ装置において、このディスプレイ装置が 更に関連のディスプレイメモリを有する第２ディスプレイプロセッサを具えてお り、この第２ディスプレイプロセッサはホストプロセサから前記対象物プリミテ ィブデータを受けるように結合されているとともに、受けた対象物プリミティブ データに水平オフセット及び垂直オフセットのうちの少なくとも１つの オフセットを適用する手段と、オフセットしたプリミティブデータからディスプ レイメモリに適用するための一連の画素アドレスを発生させる手段とを有してい ることを特徴とするディスプレイ装置。 ６．請求の範囲５に記載のディスプレイ装置において、前記第２ディスプレイプ ロセッサが、前記焦点奥行き値を受ける入力端及び前記オフセットを発生するよ うに動作しうる手段と一緒に、前記第１ディスプレイプロセッサの関連のテクス チュアメモリと対応する関連のテクスチュアメモリを有していることを特徴とす るディスプレイ装置。 ７．請求の範囲４〜６のいずれか一項に記載のディスプレイ装置において、この ディスプレイ装置が更に前記ホストプロセッサに結合されたユーザ可動作入力手 段を有し、このホストプロセッサは、この入力手段からの信号に応じて前記焦点 奥行き値を発生且つ変化させるとともに、この焦点奥行き値を前記又は各ディス プレイプロセッサに出力させるように構成されていることを特徴とするディスプ レイ装置。 ８．請求の範囲５に記載のディスプレイ装置を（Ｎ＋１）個有するマルチビュー ディスプレイ装置において、そのディスプレイメモリが画像を２（Ｎ＋１）個の ビューのレンチキュラーアレイスクリーンのそれぞれのビューに供給し、それぞ れの画像がスクリーンの前方の２（Ｎ＋１）個の水平方向に変位したビューポイ ントで見うるようになり、水平方向に変位したビューポイントのうちの（Ｎ＋１ ）個の中央のビューが（Ｎ＋１）個の第１ディスプレイプロセッサにより駆動さ れ、外側のビューは第２ディスプレイプロセッサのそれぞれの１個により駆動さ れるようになっており、Ｎは１，２，３----- 等の整数としたことを特徴とする マルチビューディスプレイ装置。