KR20010012841A

KR20010012841A - 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법

Info

Publication number: KR20010012841A
Application number: KR19997010806A
Authority: KR
Inventors: 야스이데츠히로; 모리오카세이스케; 오쿠보준
Original assignee: 이리마지리 쇼우이치로; 가부시키가이샤 세가
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 2001-02-26
Also published as: CN1275225A; EP0984392B1; EP0984392A1; WO1998053425A1; JPH10320573A; EP0984392A4; DE69824725D1; US6680741B1; CN1122945C; TW375719B

Abstract

컴퓨터 그래픽 시스템에 있어서, 화상 요소의 데이터의 처리를 효율적이고, 고속으로 행하는 것을 가능하게 하고, 종래보다 저렴하고 고품질의 화상을 실현하는 것을 목적으로 한다. 화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역(단편)마다 처리를 행하는 화상 처리 장치에 있어서, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수직 방향으로 재배열하고(ST1), 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하여(ST2), 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤, 반투명성 폴리곤 순으로 링크 갱신 처리 행한다(ST3∼ST6).

Description

화상 처리 장치 및 화상 처리 방법{IMAGE PROCESSOR AND IMAGE PROCESSING METHOD}

컴퓨터 그래픽 분야에서, 고화상 처리 능력을 실현하기 위해 표시 화면을 치수가 고정된 작은 직사각형 영역[이하, 단편(Fragment)이라 함]으로 분할하고, 이 단편마다 처리를 행하는 방법이 알려져 있다.

종래의 이런 방법에 대해 도 14 내지 도 17을 참조하여 설명한다. 종래의 방법은 우선, (1) 각 폴리곤은 단편의 프레임에 의해 분할되고, 어떤 단편에 포함되는지 알 수 있도록 기억된다.

도 14의 3x5에 배치된 15개의 단편이 있고, 이들 위에 폴리곤 "A", "B" 및 "C"가 정의되어 있다. 폴리곤 "A"를 보면, 도 15와 같이 8개의 단편이 대응한다. 이들 단편이 그 좌표(α, β,,…)에 대응하여 도 16의 버퍼 메모리에 저장된다. 도 15의 α1 및 α2가 버퍼 메모리의 α 메모리 영역에 저장되고, β1 및 β2가 버퍼 메모리의 β 메모리 영역에 저장되고,1 및2가 버퍼 메모리의메모리 영역에 저장되며, 이하 동일하다.

다음에, (2) 단편내에서 현재 주목되고 있는 폴리곤에 의해 덮이는 부분을 계산하여 빈틈없이 칠하게 된다. 예컨대, 도 17에 도시된 바와 같이 단편(δ1)에 대해, 우선 폴리곤 "A"에 관해서 빈틈없이 칠하고[도 17의 (b)], 이어 폴리곤 "B"에 관해서 빈틈없이 칠하며[도 17의 (c)], 마지막으로 폴리곤 "C"에 관해서 빈틈없이 칠한다[도 17의 (d)].

이 작업을 최후의 폴리곤이 처리될 때까지 또는 단편이 완전히 덮여질 때까지 반복한다. 이것을 모든 단편에 대해 처리한다.

종래 화상 요소의 데이터 처리는 상기 (1) 및 (2)의 순서로 행해졌다.

그러나, 이러한 방법에서는 대상이 되는 단편마다 모든 폴리곤을 분할해야만 하고, 이로 인해 막대한 계산량이 필요로 되어 처리 시간이 많이 필요하게 되었다.

또한, 분할 생성된 폴리곤의 정보를 기억하기 위해 대용량의 기억 장치를 가져야만 하고, 고속으로 처리하기 위해서는 고속 기억 장치를 사용해야 하기 때문에 가격이 상승되는 결점이 생기게 되었다.

또한, 종래에는 폴리곤이 텍스쳐 데이터를 갖고 있는 경우에 반투명성 폴리곤은 처리할 수 없었다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 컴퓨터 그래픽 시스템에서, 화상 요소의 데이터 처리를 효율적이며, 고속으로 행할 수 있고, 종래보다 저렴하고 고품질의 화상을 실현하는 것을 목적으로 한다. 이 실현 방법으로서 화면을 작은 영역(단편)으로 분할하여 행하는 방법이 있다. 이 경우, 주목하고 있는 영역에 포함되는 폴리곤을 효율적으로 검색하는 것을 목적으로 한다. 요컨대, 컴퓨터 그래픽 시스템에서 종래의 시스템보다 저렴하고 고품질인 화상을 실현하는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 컴퓨터 그래픽용 화상 처리 장치 및 화상 처리 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 개략 기능 블록도이다.

도 2는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 지오메트리 프로세서의 기능 블록도이다.

도 3은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 필 프로세서의 기능 블록도이다.

도 4는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 텍스쳐 프로세서의 기능 블록도이다.

도 5는 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 셰이딩 프로세서의 기능 블록도이다.

도 6은 본 발명의 실시 형태 1의 전체 처리를 도시한 흐름도이다.

도 7은 본 발명의 실시 형태 1의 Y 인덱스 버퍼와 Y 소트 버퍼에 관한 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시 형태 1의 Y 인덱스 버퍼와 Y 소트 버퍼에 관한 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 9는 본 발명의 실시 형태 1의 Y 인덱스 버퍼와 Y 소트 버퍼에 관한 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 10은 본 발명의 실시 형태 1의 Y 인덱스 버퍼와 Y 소트 버퍼에 관한 처리를 설명하기 위한 도면이다.

도 11은 본 발명의 실시 형태 1의 각 폴리곤에서 최초로 유효하게 되는 단편의 예를 도시한 도면이다.

도 12는 본 발명의 실시 형태 1의 링크 갱신 처리의 설명도이다.

도 13은 본 발명의 실시 형태 1의 링크 갱신 처리의 설명도이다.

도 14는 종래의 처리를 설명하기 위한 단편과 폴리곤 "A", "B" 및 "C"의 관계를 도시한 도면이다.

도 15는 종래의 처리를 설명하기 위한 폴리곤 A에 대응하는 단편을 도시한 도면이다.

도 16은 종래의 처리를 설명하기 위한 버퍼 메모리의 내용을 도시한 도면이다.

도 17은 종래의 처리인 빈틈없이 칠하는 처리의 설명도이다.

본 발명에 따른 화상 처리 장치는 화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역마다 처리를 행하는 화상 처리 장치에 있어서, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수직 방향으로 재배열하는 제1 재배열 수단과, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하는 제2 재배열 수단과, 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 화상 처리를 행하는 화상 처리부를 포함한다.

본 발명에 따른 화상 처리 장치에서, 상기 제1 재배열 수단은 상기 수직 방향에 관한 상기 화상 구성 요소의 최소 또는 최대치에 기초하여 재배열을 행하는 동시에, 상기 제2 재배열 수단이 제1 재배열 수단의 처리 대상이 되는 영역의 수직 좌표에서 상기 수평 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소 또는 최대치에 기초하여 재배열을 행한다.

최소치로 재배열을 행하여도 좋고, 최대치로 재배열을 행하여도 좋다. 재배열을 행하는 키가 최대치이어도, 처리 순서의 방향이 변하는(좌측에서 우측 →우측에서 좌측/위에서 아래 →아래에서 위)것만으로 동일한 처리가 가능하다. 또, 수직 →수평의 순서 또는 수평 →수직의 순서 모두 동일한 처리가 가능하다.

본 발명에 따른 화상 처리 장치는 상기 제1 재배열 수단 및 제2 재배열 수단이 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보 사이를 서로 결부시키는 링크 처리를 행한다.

본 발명에 따른 화상 처리 장치는 상기 제1 재배열 수단 및 제2 재배열 수단이 화상 구성 요소에 대응하는 영역 중에서 불필요한 부분을 무효로 하는 링크 갱신 처리를 행한다.

본 발명에 따른 화상 처리 장치의 상기 화상 처리부는 상기 분할된 영역마다의 화상 처리에서 처리해야 할 대상을 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분하는 동시에, 상기 불투명 폴리곤, 상기 투명 화소가 들어간 폴리곤, 상기 반투명성 폴리곤 순으로 처리한다.

본 발명에 따른 화상 처리 방법은 화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역마다 처리를 행하는 화상 처리 방법에 있어서, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수직 방향으로 재배열하는 제1 재배열 단계와, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하는 제2 재배열 단계와, 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 화상 처리를 행하는 화상 처리 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 화상 처리 방법은 상기 제1 재배열 단계에서, 상기 수직 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소치에 기초하여 재배열을 행하는 동시에, 상기 제2 재배열 단계에서 제1 재배열 단계의 처리 대상이 되는 영역의 수직 좌표에서, 상기 수평 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소치에 기초하여 재배열을 행한다.

본 발명에 따른 화상 처리 방법은 상기 제1 재배열 단계 및 제2 재배열 단계에서, 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보 사이를 서로 결부시키는 링크 처리를 행한다.

본 발명에 따른 화상 처리 방법은 상기 제1 재배열 단계 및 제2 재배열 단계에서 상기 화상 구성 요소에 대응하는 영역 중에서 불필요한 부분을 무효로 하는 링크 갱신 처리를 행한다.

본 발명에 따른 화상 처리 방법은 상기 화상 처리 단계의 상기 분할된 영역마다의 화상 처리에서, 처리해야 할 대상을 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분하는 동시에, 상기 불투명 폴리곤, 상기 투명 화소가 들어간 폴리곤, 상기 반투명성 폴리곤 순으로 처리한다.

이하, 본 발명의 실시 형태 1의 장치 및 방법에 대해서 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 개략 기능 블록도이다. 도면에서, 도면 부호 "1"은 CPU로서 가상 공간 속의 물체에 대하여 조작을 행하거나 그 정보를 얻거나 각종 제어를 행한다. 도면 부호 "2"는 지오메트리 프로세서(geometry processor)로서 3차원 컴퓨터 그래픽에서 폴리곤의 좌표 변환, 클리핑, 투시 변환 등의 기하 변환(벡터 연산)이나 휘도 계산을 고속으로 행한다. 도면 부호 "2a"는 폴리곤/머티리얼/라이트 버퍼 메모리(폴리곤/머티리얼/라이트 buffer RAM)로서 지오메트리 프로세서(2)가 처리를 행할 경우, 1 프레임분의 유효한 폴리곤 데이터, 머티리얼 데이터, 라이트 데이터를 보존하는 버퍼이다. 여기서, 상기 폴리곤은 가상 공간 중의 입체를 구성하는 다면체이다. 상기 버퍼 메모리(2a)에 저장되는 데이터의 내역을 나타내면 다음과 같다.

폴리곤의 링크 정보, 좌표 정보, 기타 속성 정보

링크 X, 링크 Y, X, Y, iz, Tx, Ty, Nx, Ny, 사인 Nz, 알파, 라이트 ID, 머티리얼 ID, …등이다.

머티리얼 정보

댑스 인에이블(Depth enable), 댑스 펑션(Depth function), 댑스 댄시티(Depth density), 텍스쳐 인에이블(Texture enable), 포그 인에이블(Fog enable), 트랜슬루슨시 인에이블(translucensy enable), 텍스쳐 타입(Texture type), 텍스쳐 펑션(Texture function), 오프셋 x, y, 사이즈 x, y, 리핏(repeat) x, y, 미러(mirror) x, y, 컬러 id. 샤이니스(Shinines), 머티리얼 스페큘러(material specular), 머티리얼 애미션(material emission), 폴리곤 컬러, 텍스쳐 모드, 블랜드 모드 등이다.

라이트 정보

라이트 포지션(Light Position), 라이트 디렉션(Light Direction), 라이트 타입(Light Type), 어테뉴에이션(Attenuation), 컷오프(Cutoff), 스포텍스(Spotexp), 라이트 컬러(Light Color), 라이트 앰비언트(Light Ambient) 등이다.

도면 부호 "3"은 음면 소거 처리를 행하는 필 프로세서(fill processor)로서, 상기 필 프로세서(3)는 영역 중에서 폴리곤을 빈틈없이 칠하고, 각 화소마다 가장 앞에 오는 폴리곤의 각 정보를 구한다.

도면 부호 "4"는 텍스쳐 프로세서로서, 상기 텍스쳐 프로세서(4)는 영역내의 각 화소에 텍스쳐를 맵핑한다. 상기 텍스쳐 맵핑은 형상이 정의된 물체의 표면에 형상과는 별도로 정의된 모양(texture)을 접착하여(맵핑) 화상을 형성하는 처리이다. 도면 부호 "4a"는 텍스쳐 메모리로서 텍스쳐 프로세서(4)에서 처리를 행하기 위한 텍스쳐 맵이 저장되어 있다.

도면 부호 "5"는 셰이딩 프로세서(shading processor)이다. 셰이딩은 폴리곤으로 구성되는 물체의 그림자와 같은 표현을 폴리곤의 법선 벡터, 광원의 위치나 색, 시점의 위치, 시선의 방향 등을 고려하여 행하는 기법이다. 상기 셰이딩 프로세서(5)는 영역 내의 각 화소의 휘도를 구한다. 도면 부호 "5a"는 1화면의 화상 데이터가 기억되는 프레임 버퍼이다. 상기 프레임 버퍼(5a)로부터 순차적으로 데이터가 독출되어 디지털 데이터에서 아날로그 신호로 변환된 후, 도시되지 않는 CRT, 액정 표시 장치, 플라즈마 디스플레이 장치 등의 디스플레이에 공급된다.

도면 부호 "6"은 CPU(1)의 프로그램이나 그래픽 프로세서로의 커맨드(폴리곤의 데이터 베이스, 디스플레이 리스트 등)를 보존하는 프로그램 워크/폴리곤 버퍼 메모리(program work/polygon buffer RAM)로서, 상기 버퍼 메모리(6)는 CPU(1)의 워크 메모리이기도 하다.

상기 필 프로세서(3), 텍스쳐 프로세서(4) 및 셰이딩 프로세서(5)는 소위 렌더링을 행하며, 상기 렌더링에서 각 영역은 화면 좌측 위부터 순차적으로 처리된다. 실제로는 지오메트리가 가상 공간 좌표 중에 오브젝트를 배치하여 스크린상에 투시 변환한다. 상기 렌더링은 그 스크린 좌표 상에 정의된 데이터를 바탕으로 그림을 형성하며, 상기 렌더링 처리는 영역의 갯수만큼 반복된다.

다음에 본 발명의 실시 형태 1에 따른 화상 처리 장치의 상세한 내용에 대해 도 2 내지 도 5의 기능 블록도에 기초하여 설명한다.

도 2는 지오메트리 프로세서(2)의 기능 블록도이다. 도면에서, 도면 부호 "21"은 데이터 디스패처(data dispatcher)로서 버퍼 메모리(6)로부터 커맨드를 독출하는 동시에 해석하고, 이 해석 결과에 기초하여 벡터 엔진(22), 클리핑 엔진(24)을 제어하며, 처리된 데이터를 소트 엔진(27)에 출력한다.

도면 부호 "22"는 벡터 엔진으로서 벡터 연산을 행하며, 취급되는 벡터는 벡터 레지스터(23)에 보존된다.

도면 부호 "23"은 벡터 레지스터로서 벡터 엔진(22)에서 연산을 행하는 벡터 데이터를 보존한다.

도면 부호 "24"는 클리핑 엔진(clipping engine)으로서 클리핑을 행한다.

도면 부호 "25"는 Y 소트 인덱스로서 소트 엔진(27)에서 Y 소팅을 행할 때에 사용하는 Y 지표를 보존한다.

도면 부호 "26"은 X 소트 인덱스로서 소트 엔진(27)에서 X 소팅을 행할 때에 사용하는 X 지표를 보존한다.

도면 부호 "27"은 소트 엔진으로서 X 소팅 및 Y 소팅을 행함으로써, 주목되고 있는 단편으로 들어가는 폴리곤을 버퍼(6)로부터 검색한다. 상기 검색된 폴리곤은 버퍼 메모리(2a)에 저장되는 동시에 필 프로세서(3)에 보내져 렌더링이 행해진다. 또한, 상기 소트 엔진(27)은 폴리곤 TAG(28) 및 폴리곤 캐시(34)의 제어도 행한다.

도면 부호 "28"은 폴리곤 TAG로서 폴리곤 캐시(34)의 TAG를 보존하는 버퍼이다.

도 3은 필 프로세서(3)의 기능 블록도이다. 도면에서, 도면 부호 "31"은 캐시 컨트롤러로서 후술하는 머티리얼 캐시(42, 45, 51b, 52a, 53a) 및 라이트 캐시(51a)를 제어한다.

도면 부호 "32"는 머티리얼 TAG로서 후술하는 머티리얼 캐시(42, 45, 51b, 52a, 53a) 및 라이트 캐시(51a)의 TAG를 보존한다.

도면 부호 "33"은 라이트 TAG로서 후술하는 라이트 캐시(51a)의 TAG를 보존하는 버퍼이다.

도면 부호 "34"는 폴리곤 캐시로서 폴리곤 데이터의 캐시 메모리이다.

도면 부호 "35"는 초기 파라미터 계산기로서 DDA의 초기치를 구한다.

도면 부호 "36"은 Z 비교기 어레이로서 음면 소거 처리를 위해 폴리곤 사이에서 Z 비교를 행하는 동시에 폴리곤 ID 및 내분비 "t0", "t1" 및 "t2"를 매립한다. Z 비교기 어레이(36)는 8×8=64개의 Z 비교기로 구성된다. 이들이 병렬로 동작하기 때문에 동시에 64개의 화소에 대해서 처리가 가능하다. 1개의 Z 비교기에는 폴리곤에 관한 데이터가 보존된다. 예컨대, 폴리곤 ID, iz, t0, t1, t2, 윈도우, 스탠실(stencil), 섀도우 등이다.

도면 부호 "37"은 정점 파라미터 버퍼(vertex parameter buffer)로서 폴리곤의 정점에서의 파라미터를 보존하는 버퍼이며, 상기 Z 비교기 어레이(36)에 대응하여 64 폴리곤분의 크기를 갖는다.

도면 부호 "38"은 보간기로서 Z 비교기 어레이(36)의 계산 결과 "t0", "t1" 및 "t2" 및 "iz"과 정점 파라미터 버퍼(37)의 내용에 의해 화소의 파라미터를 보간하여 산출한다.

도 4는 텍스쳐 프로세서(4)의 기능 블록도이다. 도면에서, 도면 부호 "41"은 농도 계산기(density calculator)로서, 안개 또는 댑스 큐잉(depth queuing)를 위한 혼합비를 산출한다.

도면 부호 "42"는 머티리얼 캐시로서 심도 정보에 관한 데이터가 보존된다.

도면 부호 "43"은 윈도우 레지스터로서 윈도우에 관한 정보를 보존하는 버퍼이다. 예컨대, kz, cz, 포그 펑션(fog function), 포그 댄시티(fog density), 포그 앤드 젯(fog end z)

도면 부호 "44"는 어드레스 발생기로서 텍스쳐 좌표 "Tx", "Ty" 및 "LOD"로부터 텍스쳐 맵상에서의 어드레스를 산출한다.

도면 부호 "45"는 머티리얼 캐시로서 재질에 관한 데이터가 보존된다.

도면 부호 "46"은 3차원 보간인 트라이 리니어 밉맵 보간을 행하는 TLMMI(Tri Linear MIP Map Interpolation) 계산기이며, 상기 밉맵은 텍스쳐 맵핑을 행할 때의 반에일리어싱(anti aliasing) 제거, 즉 텍스쳐의 재그(jag : 들쭉날쭉한 모양)을 없애기 위한 기법이다. 이것은 다음과 같은 원리에 의한 것이다. 원래, 1화소에 투영되는 물체면의 색(휘도)은 대응하는 맵핑 영역의 색의 평균치로 해야 한다. 그렇지 않으면 재그가 눈에 띄게 되어 텍스쳐의 질이 극히 나뻐진다. 한편, 일일이 평균을 구하는 처리를 행하면 계산 부하가 과대해지고, 처리에 시간이 걸리거나 고속 프로세서가 필요하게 된다. 상기 밉맵은 이것을 해결하기 위한 것이다. 상기 밉맵에서는 1화소에 대응하는 맵핑 영역의 색(휘도)의 집계를 간소화하기 위해 미리 2의 배수폭의 맵핑 데이터를 복수 준비한다. 1화소에 대응한 모든 맵핑 영역의 크기는 이들 2의 배수배 중 2개 이상의 데이터 사이에 존재하게 된다. 이들 2개의 데이터를 비교함으로써 대응하는 맵핑 영역의 색을 구한다. 예컨대, 1배의 화면 "A"와 1/2배의 화면 "B"가 있었을 때, 1/1.5배의 화면 "C"의 각 화소와 대응하는 화면 "A" 및 "B"의 화소를 각각 구한다. 이 때, 화면 "C"의 화소의 색은 화면 "A"의 화소 및 화면 "B"의 화소의 중간색이 된다.

도면 부호 "47"은 컬러 변환기로서 4비트 텍셀(texel)일 때에 컬러 변환을 행한다.

도면 부호 "48"은 컬러 팔레트(color pallet)로서 4비트 텍셀일 때의 컬러 정보가 보존된다. 상기 컬러 팔레트(48)는 그래픽을 그릴 때에 사용하는 색을 저장하며, 상기 컬러 팔레트(48)의 내용에 대응하여 1개의 화소에 사용할 수 있는 색이 결정된다.

도 5는 셰이딩 프로세서(5)의 기능 블록도이다. 도면에서, 도면 부호 "51"은 휘도 처리기(intensity processor)로서 텍스쳐 맵핑된 후의 폴리곤에 대하여 휘도를 계산한다.

도면 부호 "51a"는 라이트 캐시로서 라이트 정보를 저장한다.

도면 부호 "51b"는 머티리얼 캐시로서 재질에 관한 정보를 저장한다.

도면 부호 "51c"는 윈도우 레지스터로서 윈도우에 관한 정보를 저장한다. 스크린 센터, 초점 및 Scene ambient 등이다.

도면 부호 "52"는 모듈레이트 처리기(modulate processor)로서 폴리곤 컬러와 텍스쳐 컬러를 관련시켜 휘도 변조 및 안개 처리를 행한다.

도면 부호 "52a"는 머티리얼 캐시로서 재질에 관한 정보를 저장한다. 예컨대, 폴리곤 컬러 및 텍스쳐 모드 등이다.

도면 부호 "52b"는 윈도우 레지스터로서 윈도우에 관한 정보를 보존하는 버퍼이다. 포그(fog) 컬러 등이다.

도면 부호 "53"은 블랜드 처리기(blend processor)로서 컬러 버퍼(54) 상의 데이터와 블랜드를 행하여 컬러 버퍼(54)에 기록한다. 상기 블랜드 처리기(53)는 블랜드 레이트 레지스터의 값에 기초하여 현재 화소의 컬러와 프레임 버퍼의 화소 컬러를 블랜드하고, 라이트 뱅크 레지스터에서 표시되는 뱅크의 프레임 버퍼에 기록한다.

도면 부호 "53a"는 머티리얼 캐시로서 재질에 관한 정보를 저장한다. 블랜드 모드 등이다.

도면 부호 "54"는 컬러 버퍼로서 단편의 크기와 동일한 8x8 크기의 컬러 버퍼이며, 더블 뱅크 구조로 되어 있다.

도면 부호 "55"는 플롯 처리기로서 컬러 버퍼(54) 상의 데이터를 프레임 버퍼(5a)에 기록한다.

도면 부호 "56"은 비트맵 처리기로서 비트맵 처리를 행한다.

도면 부호 "57"은 디스플레이 제어기로서 프레임 버퍼(5a)의 데이터를 독출하여 DA변환기에 공급하고, 도시되지 않은 디스플레이에 표시한다.

그런데, 본 발명의 실시 형태 1에서는 폴리곤을 단편마다 분할하지 않는 대신 주사선에 대해 수직 방향(이하, Y 방향) 및 수평 방향(이하, X 방향)으로 폴리곤을 재배열하는 처리를 함으로써 단편마다 포함되는 폴리곤을 검색할 수 있도록 한다. 그리고, 이 정보를 사용하여 현재 주목되고 있는 단편마다 폴리곤을 처리함으로써 폴리곤을 분할 처리하지 않더라도 처리할 수 있게 된다. 따라서, 처리 시간을 단축하는 동시에 기억 장치의 용량이 작은 장치로 처리할 수 있게 된다.

또한, 렌더링에서는 폴리곤을 불투명 폴리곤, 반투명성 폴리곤 및 투명 화소가 들어간 폴리곤으로 구분하고, 또한 반투명성 폴리곤을 최후에 처리함으로써 반투명성 폴리곤의 처리를 가능하도록 하였다.

도 6에는 본 발명의 실시 형태 1의 전체의 처리 흐름이 도시된다.

렌더링부로 보내진 폴리곤 데이터를 폴리곤의 최소 Y 좌표치로 재배열하여 버퍼에 기록한다(ST1). 현재 주목되고 있는 단편의 Y 좌표치와 일치하는 폴리곤 데이터를 폴리곤의 주목 Y 영역의 최소 X 좌표치로 재배열한다(ST2). 현재 주목되고 있는 단편의 XY 좌표와 일치하는 모든 불투명 폴리곤을 렌더링한다(ST3). 현재 주목되고 있는 단편의 XY 좌표와 일치하는 모든 투명 화소가 들어간 폴리곤을 렌더링한다(ST4). 버퍼 내의 데이터에 따라 텍스쳐를 맵핑하고, 셰이딩을 행하여 컬러 데이터로 변환한다(ST5). 또, 상기 "ST4" 및 "ST5"의 순서는 반대이어도 좋다. 오히려, "ST5" 및 "ST4"의 순서가 보다 현실적이라고 할 수 있다. 현재 주목되고 있는 단편의 XY 좌표와 일치하는 반투명성 폴리곤을 Z 좌표치순으로 렌더링한다(ST6). 버퍼 내의 컬러 데이터를 프레임 버퍼에 기록한다(ST7).

도 6과 같이, 폴리곤 데이터는 우선 Y로 재배열되고, 이어 상기 재배열된 데이터는 다음 각 행의 처리전에 주목 영역 Y의 X의 최소치로 재배열된다. 이 결과에 의해, 폴리곤의 최초에 처리되는 단편의 위치를 알 수 있다. 이것에 의해, 폴리곤이 최초에 어떤 단편에 포함되는지 알 수 있다. 또한, 각 폴리곤은 최초에 포함되는 단편에서의 처리 종료 후에 링크 갱신 처리(후술)가 행해지고, 다음 단편 이후에 불필요한 폴리곤은 링크에서 제외되며, 필요한 폴리곤은 다음 단편에 포함되는 폴리곤의 정보에도 포함된다. 따라서, 그때까지의 링크를 전부 찾아가면 단편 내로 들어가는 모든 폴리곤을 검색할 수 있다. 각 단편마다 폴리곤을 분할하여 새롭게 폴리곤을 만들어 처리하지 않더라도 단편마다 포함되는 폴리곤의 정보를 독출할 수 있으며, 처리를 행할 수 있게 된다.

또한, 상기 링크 갱신 처리는 현재 주목되고 있는 단편에서 폴리곤 처리 종료 후, 그 폴리곤이 다음 단편 이후에 무효가 되는지의 여부를 조사하고, 무효가 되는 경우에는 폴리곤을 링크에서 제외하는 처리이다.

이하, 렌더링의 처리부에 대해 설명한다.

(1) 우선, 폴리곤을 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분한다.

(2) 이어서, 불투명 폴리곤을 처리한다. 이것은 텍스쳐 데이터에 상관없이 중복 기재되고, 최종적으로 남은 화소만이 유효하게 된다. 그래서, Z비교만을 고속으로 행한다.

(3) 상기 (1) 및 (2)를 종료하면, 단편 버퍼내의 데이터는 전부 유효한 데이터가 된다. 그래서, 이 시점에서 단편 버퍼내의 데이터를 바탕으로 텍스쳐 데이터를 독출하여 색 데이터를 변환한다.

(4) 이어서, 투명 화소 폴리곤을 렌더링한다. 이것은, 그 텍셀이 투명한지의 여부에 따라 그 화소를 표현할지의 여부를 결정해야 한다. 따라서, 렌더링시에 투명 텍셀의 정보를 읽으면서 빈틈없이 칠을 행한다. 이외는 불투명 폴리곤의 처리와 동일하다. 또, 상기 (3) 및 (4)의 순서가 반대의 순서보다 바람직한 데, 그 이유는 렌더링시에 투명 텍셀의 정보를 읽는 것이 어렵기 때문이다.

(5) 이어서, 반투명성 폴리곤을 처리하지만, 이 경우 Z치 비교를 패스한 모든 화소의 데이터가 유효하게 된다. 따라서, 화소마다 텍스쳐 데이터를 독출하여 색 데이터로 변환하면서 빈틈없이 칠한다(블랜딩). 또한, 상기 블랜딩에서는 폴리곤을 그리는 순서가 문제가 되기 때문에, 여하한 수법에 의해 Z로 소트해 놓는다.

다음에, 도 7 내지 도 13을 이용하여 본 발명의 실시 형태 1의 단편 CG 시스템에 대해서 더욱 상세히 설명한다.

우선, Y 방향의 재배열 움직임을 설명한다. 도 7에는 Y 인덱스 버퍼 및 Y 소트 버퍼의 구조가 도시된다. 상기 Y 인덱스 버퍼에는 각 단편 행으로 Y 좌표치의 최소치 "Ymin"이 들어가는 폴리곤 리스트의 링크의 선두 어드레스가 저장된다. 상기 Y 소트 버퍼에는 입력된 순으로 폴리곤 데이터가 저장되며, 상기 Y 소트 버퍼내의 링크 Y 파라미터는 동일한 행으로 들어가는 다음 폴리곤의 어드레스가 저장된다.

따라서, 지정된 행으로 들어가는 폴리곤을 알았다면, 대응하는 Y 인덱스의 어드레스로부터 링크 Y가 END인 폴리곤까지 링크를 찾아가면 된다.

도 7의 예에 대해서 설명한다. 가장 위의 단편 행에 대해서 Y 인덱스 버퍼의 어드레스 "0"을 보면, 이 내용은 「EMPTY」로서 폴리곤이 없는 것을 알 수 있다. 2번째 행에 대해서도 동일하다. 3번째 행에 대해서 Y 인덱스 버퍼의 어드레스 "2"를 보면 이들 내용은 「ADR8」및「EMPTY」이다. 여기서, 상기 Y 소트 버퍼의 ADR8을 액세스하면, 그 링크 Y의 내용은 「ADR5」이며, 다음은 ADR5를 액세스한다. 이하 동일하게, 순서대로 ADR3 및 ADR1로 액세스된다. 그리고, 상기 ADR1의 링크 Y의 내용이 「END」이기 때문에 이것으로서 링크는 끝난다. 이하, 모든 단편 행에 대해서 처리가 행해진다.

다음에, 폴리곤 데이터를 저장할 때의 움직임을 설명한다.

도 7의 상태일 때에 Ymin이 Y 인덱스는 5가 되는 폴리곤 데이터가 입력되었다고 한다. Y 인덱스 버퍼의 제5번째 내용은 「EMPTY」이기 때문에 폴리곤 데이터의 링크 Y는 「END」로 한다. 이 폴리곤 데이터는 Y 소트 버퍼의 ADR10에 저장되는 동시에, Y 인덱스 버퍼의 제5번째에 지금 기록한 폴리곤 데이터의 어드레스인 「ADR10」이 기록된다. 이 상태가 도 8에 도시된다.

다음에, 도 8의 상태일 때에 Ymin이 Y 인덱스는 2가 되는 폴리곤 데이터가 입력되었을 때의 동작에 대해서 생각한다. Y 인덱스 버퍼의 제2번째에 이미 폴리곤 데이터로의 어드레스가 들어가 있기 때문에(도 8에서는 「ADR8」), 그 데이터는 지금부터 기록하는 폴리곤의 뒤에 붙이도록 한다. 따라서, 폴리곤 데이터의 링크 Y는 원래의 Y 인덱스의 값인 「ADR8」로 하는 동시에, Y 인덱스 버퍼의 제2번째에 지금 기록한 폴리곤 데이터의 어드레스인 「ADR11」이 기록된다. 이 상태가 도 9에 도시된다.

도 10은 X 방향에 대한 재배열을 설명하기 위한 도면이다. X 방향의 재배열 처리도 Y 방향의 경우와 동일하며, 그 행에서의 Xmin을 구하고, 그 값을 이용하여 재배열을 행한다.

이상과 같이, X 방향의 재배열 및 Y 방향의 재배열을 행하면 폴리곤이 최초로 유효하게 되는 단편, 즉 주목되고 있는 단편이 최초로 유효하게 되는 폴리곤을 알 수 있다. 예컨대, 도 11에 도시된 바와 같이, 각 폴리곤에서 Y 좌표치가 가장 작은 것 중에서 X 좌표치가 가장 작은 단편이 선택된다.

또, 재배열한 결과를 참조할 때에는 0∼주목 행(열)을 전부 유효하다고 간주하기 때문에, 어떤 폴리곤에 주목하면 그 폴리곤이 유효한 범위는 도 12와 같이 된다. 여기서, 불필요한 부분까지 폴리곤이 유효하게 되어 버리기 때문에, 이하에 설명하는 바와 같이 링크 갱신을 행한다.

우선, 폴리곤 처리 종료 후 다음 단편 이후에 무효가 되는 폴리곤을 링크에서 제외한다. 도 13의 (a)의 예에서는 F1∼F7에 대해 렌더링 후 X 링크에서 삭제한다. 또한, F7에 대해서는 렌더링 후 Y 링크에서 삭제한다. 링크 갱신을 행했을 경우의 폴리곤 유효 범위가 도 11의 (b)에 도시된다.

이하, 도 13을 기초로 X 방향의 링크에 대한 단계를 기재한다.

(1) 폴리곤의 에지와 단편의 X 방향에 대해 수평 경계의 교점 중 X 좌표치가 큰 쪽의 점(P2)을 조사한다.

(2) (1)에서 조사한 점의 X 좌표치와 현재 주목되고 있는 행의 단편의 X 좌표에 대해 수직 경계 중 X 좌표치가 큰 쪽의 경계(경계 1∼3)의 X 좌표치를 비교한다.

(3) 작은 경우(경계 1, 2)에는 링크하고, 다음 단편에서도 유효한 것으로 한다.

(4) 커졌을 경우에는 렌더링 후 링크에서 제외하고, 다음 단편으로부터는 무효로 한다(경계 3).

Y 방향의 링크에 대해서도 Y 방향에 대해 동일한 순서로 행해진다.

이상과 같이, 본 발명의 실시 형태 1에서는 폴리곤을 단편마다 분할하지 않는 대신, 주사선에 대하여 수직 방향 및 수평 방향으로 폴리곤을 재배열함으로써 단편마다 포함되는 폴리곤을 검색할 수 있게 되었다. 이 정보를 사용하여 현재 주목되고 있는 단편마다 폴리곤을 분할하고, 새로운 폴리곤을 만들지 않더라도 각 단편마다 포함되는 폴리곤을 독출 처리할 수 있게 되었다. 이것에 의해, 종래의 기술과 같이 대상이 되는 단편마다 모든 폴리곤을 분할하기 위해 필요한 방대한 양의 계산이 필요하지 않게 되고, 또한 분할되어 생성된 폴리곤의 정보를 기억하기 위해 필요로 되는 대용량의 기억 장치를 구비할 필요도 없게 된다. 이 결과로서 처리 시간을 단축하고 또한 기억 장치의 용량이 작아도 좋은 장치를 실현하는 것이 가능하게 되었다. 즉, 저렴하고 성능이 좋은 장치를 실현할 수 있다.

또한, 폴리곤의 반투명 처리가 폴리곤을 불투명 폴리곤, 반투명성 폴리곤 및 투명성 폴리곤으로 구분되고, 또한 반투명성 폴리곤을 최후에 처리함으로써 가능해졌다.

이상과 같이, 본 발명에 따르면 화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역마다 처리를 행하는 화상 처리 장치에서, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대해 수직 방향으로 재배열하는 동시에, 화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하며, 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 화상 처리를 행하기 때문에 영역마다 포함되는 폴리곤을 검색할 수 있다. 그리고, 이 정보를 사용하여 현재 주목되고 있는 영역마다 폴리곤을 분할함으로써 새로운 폴리곤을 만들지 않더라도, 각 영역마다 포함되는 폴리곤을 독출하여 처리할 수 있게 되었다. 따라서, 처리 시간을 단축하는 동시에 기억 장치의 용량을 작게 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면 상기 분할된 영역마다의 화상 처리에서 처리해야 할 대상을 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분하는 동시에, 상기 불투명 폴리곤, 상기 투명 화소가 들어간 폴리곤, 상기 반투명성 폴리곤의 순으로 처리하기 때문에 폴리곤이 텍스쳐 데이터를 가지고 있을 때에도 반투명성 폴리곤의 처리가 가능하다.

Claims

화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역마다 처리를 행하는 화상 처리 장치에 있어서,

화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수직 방향으로 재배열하는 제1 재배열 수단과;

화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하는 제2 재배열 수단과;

재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 화상 처리를 행하는 화상 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 장치.
제1항에 있어서, 상기 제1 재배열 수단은 상기 수직 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소 또는 최대치에 기초하여 재배열을 행하며, 상기 제2 재배열 수단은 상기 제1 재배열 수단의 처리 대상이 되는 영역의 수직 좌표에서 상기 수평 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소 또는 최대치에 기초하여 재배열을 행하는 것인 화상 처리 장치.
제2항에 있어서, 상기 제1 재배열 수단 및 제2 재배열 수단은 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보 사이를 서로 결부시키는 링크 처리를 행하는 것인 화상 처리 장치.
제3항에 있어서, 상기 제1 재배열 수단 및 제2 재배열 수단은 상기 화상 구성 요소에 대응하는 영역 중에서 불필요한 부분을 무효로 하는 링크 갱신 처리를 행하는 것인 화상 처리 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화상 처리부는 상기 분할된 영역마다의 화상 처리에서 처리해야 할 대상을 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분하는 동시에, 상기 불투명 폴리곤, 상기 투명 화소가 들어간 폴리곤, 상기 반투명성 폴리곤의 순으로 처리를 행하는 것인 화상 처리 장치.
화면을 미리 정해진 크기로 분할하고, 이들 분할된 영역마다 처리를 행하는 화상 처리 방법에 있어서,

화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수직 방향으로 재배열하는 제1 재배열 단계와;

화상 구성 요소의 정보를 주사선에 대하여 수평 방향으로 재배열하는 제2 재배열 단계와;

재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보에 기초하여 화상 처리를 행하는 화상 처리 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 처리 방법.
제6항에 있어서, 상기 제1 재배열 단계는 상기 수직 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소치에 기초하여 재배열을 행하며, 상기 제2 재배열 단계는 제1 재배열 단계의 처리 대상으로 되어 있는 영역의 수직 좌표에서 상기 수평 방향에 관한 화상 구성 요소의 최소치에 기초하여 재배열을 행하는 것인 화상 처리 방법.
제7항에 있어서, 상기 제1 재배열 단계 및 제2 재배열 단계에서, 재배열된 상기 화상 구성 요소의 정보 사이를 서로 결부시키는 링크 처리를 행하는 화상 처리 방법.
제8항에 있어서, 상기 제1 재배열 단계 및 제2 재배열 단계에서, 상기 화상 구성 요소에 대응하는 영역 중에서 불필요한 부분을 무효로 하는 링크 갱신 처리를 행하는 화상 처리 방법.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 화상 처리 단계에서의 상기 분할된 영역마다의 화상 처리는 처리해야 할 대상이 불투명 폴리곤, 투명 화소가 들어간 폴리곤 및 반투명성 폴리곤으로 구분되는 동시에, 상기 불투명 폴리곤, 상기 투명 화소가 들어간 폴리곤, 상기 반투명성 폴리곤의 순으로 처리가 행해지는 것인 화상 처리 방법.