KR20010095003A - 정점 데이터에 오프셋값을 가산하여 폴리곤을 묘화하는3차원 그래픽스 묘화 장치 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
3차원 그래픽스 묘화 장치는 폴리곤의 정점 데이터를 생성하는 기하학 연산 유닛(2)과, 기하학 연산 유닛에 의해 생성된 폴리곤의 정점 데이터에 대한 오프셋값이 저장되는 오프셋 레지스터(2)와, 기하학 연산 유닛(2)으로부터 출력된 폴리곤의 정점 데이터에, 오프셋 레지스터(3)에 저장된 오프셋값을 가산하는 오프셋 연산 회로(4)와, 오프셋 연산 회로(4)에 의해 가산된 후의 정점 데이터에 기초하여, 폴리곤을 묘화하는 묘화 유닛(5)을 포함한다. 따라서, 비교적 처리 성능이 낮은 기하학 연산 유닛에서도 움직임 등에 따라 변화하는 원색의 묘화를 고속으로 행하는 것이 가능해진다.
Description
본 발명은 3차원 그래픽스를 묘화하는 기술에 관한 것으로, 특히 기하학 연산 처리 등의 복잡한 처리를 반복하여 행하지 않고 움직임 등의 묘화 효과를 얻는 것이 가능한 3차원 그래픽스 묘화 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근, 퍼스널 컴퓨터나 가정용 게임기에서는 현장감이 있는 치밀한 화상 출력을 행하기 위해 3차원의 화상 처리를 고속으로 행하는 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개발이 열심히 행해지고 있다. 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 화면 상의 물체를 표현하는 묘화 원색에 움직임을 덧붙이는 경우, 움직임에 따라 변화하는 원색의 좌표 등을 각 프레임마다 기하학 연산 처리 또는 좌표 연산 처리에 따라 구할 필요가 있었다.
상술된 원색의 좌표 등을 고속으로 산출하기 위해 고가이면서 높은 기하학 연산 처리 성능을 갖는 기하학 연산 유닛을 3차원 그래픽스 묘화 장치 내에 설치할 필요가 있었다. 그 때문에, 3차원 그래픽스 묘화 장치의 비용이 증가한다고 하는 문제점이 있었다.
또한, 고가의 기하학 연산 유닛을 3차원 그래픽스 묘화 장치 내에 설치하지 않고 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터(정점 좌표 데이터, 색 데이터, 투과율 데이터, 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터)를 외부 메모리에 저장해 두고, 그 정점 데이터를 각 프레임마다 묘화함으로써 원색에 움직임을 덧붙이는 것도 가능하다. 그러나, 움직임을 따르는 원색의 데이터량은 방대하기 때문에 방대한 기억 용량을 갖는 외부 메모리가 필요해진다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 비교적 처리 성능이 낮은 기하학 연산 유닛이라도, 움직임 등에 따라 변화하는 원색의 묘화를 고속으로 행하는 것이 가능한 3차원 그래픽스 묘화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 기하학 연산 유닛을 사용하지 않는 경우라도 방대한 기억 용량을 갖는 외부 메모리를 필요로 하지 않고, 움직임을 따라 변화하는 원색의 묘화를 고속으로 행하는 것이 가능한 3차원 그래픽스 묘화 장치 및 그 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예1∼4에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명의 실시예1 및 실시예5에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예2 및 실시예6에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면.
도 4는 본 발명의 실시예3 및 실시예7에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 실시예4 및 실시예8에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 실시예5∼실시예8에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 프로그램 내의 폴리곤 정의
2 : 기하학 연산 유닛
3 : 묘화 유닛
4 : 오프셋 연산 회로
5 : 오프셋 레지스터
6 : 픽셀 메모리
7 : 표시 유닛
8 : 외부 기억 매체
9 : 판독 유닛
21 : 모델링 변환/시야 변환부
22 : 라이팅(lighting) 계산부
23 : 투시 변환/뷰포트 변환부
51 : 폴리곤 셋업부
52 : 엣지 생성부
53 : 스캔 라인 변환부
54 : 픽셀 생성부
55 : 시저-테스트부
56 : 스텐실 테스트부
57 : Z 비교부
58 : α블랜딩부
본 발명의 어느 한 국면에 따르면, 3차원 그래픽스 묘화 장치는 폴리곤의 정점 데이터를 생성하는 기하학 연산 유닛과, 기하학 연산 유닛에 의해 생성된 폴리곤의 정점 데이터에 대한 오프셋값이 저장되는 오프셋 레지스터와, 기하학 연산 유닛으로부터 출력된 폴리곤의 정점 데이터에, 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하는 오프셋 연산 회로와, 오프셋 연산 회로에 의해 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여 폴리곤을 묘화하는 묘화 유닛을 포함한다.
오프셋 연산 회로는 기하학 연산 유닛으로부터 출력된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하므로, 오프셋 레지스터에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써 원색의 움직임 등을 표현할 수 있다. 따라서, 비교적 처리 성능이 낮은 기하학 연산 유닛이라도, 움직임 등에 따라 변화하는 원색의묘화를 고속으로 행하는 것이 가능해진다.
본 발명의 다른 국면에 따르면, 3차원 그래픽스 묘화 장치는 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터를 판독하는 판독 유닛과, 판독 유닛에 의해 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 대한 오프셋값이 저장되는 오프셋 레지스터와, 판독 유닛에 의해 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하는 오프셋 연산 회로와, 오프셋 연산 회로에 의해 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여 폴리곤을 묘화하는 묘화 유닛을 포함한다.
오프셋 연산 회로는 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하므로, 오프셋 레지스터에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써 원색의 움직임 등을 표현할 수 있다. 또한, 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터가 사용되므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 필요한 기하학 연산 유닛이 불필요해진다.
본 발명의 또 다른 국면에 따르면, 3차원 그래픽스 묘화 방법은 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터를 판독하는 단계와, 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋값을 연산하는 단계와, 오프셋값이 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여 폴리곤을 묘화하는 단계를 포함한다.
미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋값을 연산하므로 오프셋값을 순차 갱신함으로써 원색의 움직임 등을 표현할 수 있다. 또한, 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터가 사용되므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 필요한 기하학 연산 유닛이 불필요해진다.
<발명의 실시예>
(실시예1)
도 1은 본 발명의 실시예 1에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성을 나타내는 블럭도이다. 이 3차원 그래픽스 묘화 장치는 프로그램 중 월드 좌표계에서 정의된 3차원 묘화 데이터(1)가 입력되고, 3차원 묘화 데이터(1)에 대해 일련의 기하학 연산 처리를 행하는 기하학 연산 유닛(2)과, 원색을 구성하는 각 폴리곤의 정점 데이터에 부가하는 오프셋값을 유지하는 오프셋 레지스터(3)와, 기하학 연산 유닛(2)으로부터 출력되는 정점 데이터에 오프셋 레지스터(3)로 유지된 오프셋값을 가산(감산)하여 출력하는 오프셋 연산 회로(4)와, 오프셋 연산 회로(4)로부터 출력된 연산 처리 후의 정점 데이터에 기초하여 일련의 묘화 처리를 행하는 묘화 유닛(5)과, 묘화 유닛(5)에 의해 생성된 픽셀 데이터를 프레임 이미지로서 축적하는 픽셀 메모리(6)와, 픽셀 메모리(6)에 축적된 픽셀 데이터를 표시하는 표시 유닛(7)을 포함한다.
도시하지 않은 마이크로 프로세서가 프로그램을 실행하고, 프로그램 중 3차원 묘화 데이터(폴리곤 정의 : 1)가 기술되면, 이 3차원 묘화 데이터(1)를 기하학 연산 유닛(2)으로 출력한다. 기하학 연산 유닛(2)은 3차원 묘화 데이터(1)에 대해 기하학 연산을 행하고, 뷰포트에 좌표 변환된 원색을 구성하는 각 폴리곤의 정점 데이터, 예를 들면 정점 좌표 데이터를 출력한다. 오프셋 연산 회로(4)는 기하학 연산 유닛(2)에 의해 생성된 정점 좌표 데이터 (X, Y, Z)가 입력되면, 정점 좌표 데이터에 오프셋 레지스터(3)에 저장된 오프셋값을 가산하여 출력한다.
묘화 유닛(5)은 오프셋 연산 회로(4)로부터 출력된 오프셋값이 가산된 후의 정점 좌표 데이터에 기초하여 원색을 구성하는 각 폴리곤의 픽셀 데이터를 생성하여 픽셀 메모리(6)에 기입한다. 표시 유닛(7)은 묘화 유닛(5)에 의해 1 프레임분의 픽셀 데이터가 기입된 시점에서 픽셀 메모리(6)로부터 픽셀 데이터를 판독하여 순차 표시함으로써 원색의 움직임을 의사적으로 표현할 수 있다.
기하학 연산 유닛(2)은 묘화해야 할 3차원 형상을 모델링 좌표계에서 정의하고, 이 모델링 좌표계에서 정의된 3차원 형상을 공간에 배치하기 위해 월드 좌표계로 변환하며, 또한 3차원 형상에 대해 시점의 위치나 시축의 방향 등의 투영 조건을 결정하고, 시야 영역에서의 3차원 형상으로 변환하기 위한 모델링 변환/시야 변환부(21)와, 모델링 변환/시야 변환부(21)에 의해 모델링 변환/시야 변환된 후의 3차원 형상의 조명의 밝기를 계산하는 라이팅(lighting) 계산부(22)와, 대상이 되는 3차원 형상을 투시 변환하고, 시야 영역을 뷰포트로 변환하는 투시 변환/뷰포트 변환부(23)를 포함한다.
또한, 묘화 유닛(5)은 폴리곤의 정점 좌표의 차분을 계산하여 폴리곤의 정점 사이의 기울기를 출력하는 폴리곤 셋업부(51)와, 폴리곤 셋업부(51)로부터 출력되는 폴리곤의 정점사이의 기울기를 참조하여 폴리곤의 정점사이의 엣지를 생성하는 엣지 생성부(52)와, 엣지 생성부(52)에 의해 생성된 폴리곤의 엣지에 기초하여 각 폴리곤을 픽셀 단위로 변환하는 스캔 라인 변환부(53)와, 각 폴리곤 내의 픽셀 데이터를 생성하는 픽셀 생성부(54)와 표시 프레임에 들어가지 않은 픽셀을 삭제하는 시저-테스트부(55)와, 각 픽셀이 묘화 대상으로 되어 있는지의 여부를 판정하는 스텐실 테스트부(56)와, 폴리곤의 Z 값을 비교하여 표시 화면 상에 묘화되는 폴리곤인지의 여부를 판정하는 Z 비교부(57)와, 투명도를 나타내는 α 값을 참조하여 전후하는 폴리곤의 색 데이터를 합성하는 α 블랜딩부(58)를 포함한다.
도 2A∼도 2D는 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 2A는 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(9)을 나타내고 있고, 3개의 정점 좌표(10∼12)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 데이터 중 X 좌표에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 2B에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10A∼12A)로 이동하며, 폴리곤(9)이 X 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9A)으로서 묘화된다.
또, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 데이터 중 Y 좌표에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 2C에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10B∼12B)로 이동하며, 폴리곤(9)이 Y 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9B)으로서 묘화된다. 또한, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 중 Z 좌표에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 2D에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10C∼12C)로 이동하고, 폴리곤(9)이 Z 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9C)으로서 묘화된다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써 움직임이 있는 원색에 대해서만 정점 좌표 데이터를 변이시켜 원색의 움직임을 표현할 수 있다.
이상 설명된 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 기하학 연산 유닛(2)에 따라 산출된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점 좌표에 대해, 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 의사적으로 원색의 움직임을 묘화하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치와 같이 움직임이 있는 원색에 대해 반복하여 기하학 연산 처리를 행할 필요가 없어지고, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지며, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
또한, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도가 향상하기 때문에 고속으로 기하학 연산 처리를 행할 수 있는 기하학 연산 유닛이 필요없게 되며, 비교적 연산 처리 능력이 낮은 염가의 기하학 연산 유닛을 사용하는 것이 가능해졌다.
(실시예 2)
본 발명의 실시예 2에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 1에 도시된 실시예 1에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에 의해 연산되는 대상이 색 데이터(R, G, B)인 점만이 다르다. 따라서, 중복하는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를 3a 및 4a로 하여 설명한다.
도 3A 및 도 3B는 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 3A는 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(13)을 도시하며, 3개의 정점의 색 데이터(14∼16)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 오프셋 연산 회로(4a)가 도 3A에 도시된 폴리곤(13)의 정점의 색 데이터(14∼16)에오프셋 레지스터(3a)에 저장된 오프셋값을 가산하면, 도 3B에 도시된 바와 같이 각각의 정점의 색 데이터(14∼16)가 새로운 색 데이터(14A∼16A)로 변경된다. 그 결과, 묘화 유닛(5)은 폴리곤(13A) 내를 상이한 그라데이션으로 빈틈없이 칠할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3a)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써, 원색의 색조를 전체적으로 짙게 하거나 옅게 할 수 있으며 화이트아웃이나 블랙아웃이라고 하는 묘화 효과를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, R, G, B 중 어느 하나에 대해서만 오프셋값을 가산함으로써 동일한 원색라도 본래의 빛깔과 전혀 다른 빛깔로 묘화하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 기하학 연산 처리 유닛(2)에 따라 산출된 원색을 구성하는 폴리곤 정점의 색 데이터에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 색의 변화를 표현하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치와 같이 원색에 대해 반복하여 기하학 연산 처리를 행할 필요가 없어지며, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지고, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
또한, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도가 향상하기 때문에, 고속으로 기하학 연산 처리를 행할 수 있는 기하학 연산 유닛이 필요없게 되어, 염가의 기하학 연산 유닛을 사용하는 것이 가능해졌다.
(실시예3)
본 발명의 실시예 3에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 1에 도시된 실시예 1에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에 의해 연산되는 대상이 투과율 데이터(A)인 점만이 다르다. 따라서, 중복하는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를 3b 및 4b로 하여 설명한다.
도 4A 및 도 4B는 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 4A는 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(17)을 도시하며, 3개의 정점의 투과율 데이터(18∼20)에 의해 묘화되어 있다. 또한, 폴리곤(17)의 후방에는 다른 원색(21)가 묘화되어 있다. 예를 들면, 오프셋 연산 회로(4b)가 도 4A에 도시된 폴리곤(17)의 정점의 투과율 데이터(18∼20)에 오프셋 레지스터(3b)에 저장된 오프셋값을 가산하면, 도 4B에 도시된 바와 같이 각각의 정점의 투과율 데이터(18∼20)가 새로운 투과율 데이터(18A∼20A)로 변경된다. 그 결과, 묘화 유닛(5)은 폴리곤(17A) 내를 다른 투과율로 묘화하게 되며 후방에 있는 원색(21)가 들여다보이도록 할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3b)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써, 원색의 투과율을 변화시킬 수 있어, 불투명한 원색의 투과율을 변화시켜 후방에 있는 원색이 들여다보이도록 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 기하학 연산 처리 유닛(2)에 따라 산출된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점의 투과율 데이터에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 투과율의변화를 표현하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치와 같이 원색에 대해 반복하여 기하학 연산 처리를 행할 필요가 없어져 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지고, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
또한, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도가 향상하기 때문에 고속으로 기하학 연산 처리를 행할 수 있는 기하학 연산 유닛이 필요없게 되며, 염가의 기하학 연산 유닛을 사용하는 것이 가능해졌다.
(실시예4)
본 발명의 실시예4에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 1에 도시된 실시예1에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에 의해 연산되는 대상이 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터(U, V)인 점만이 다르다. 따라서, 중복되는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를 3c 및 4c로 하여 설명한다.
도 5A∼도 5C는, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 5A는 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(22)을 도시하며, 3개의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터(23∼25)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 도 5A에 도시된 폴리곤(22)의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터 중 X 방향을 나타내는 U 치에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 5B에 도시된 바와 같이 각각의 텍스쳐 맵핑 좌표(23∼25)가 새로운 텍스쳐 맵핑 좌표(23A∼25A)로 이동하며, 폴리곤(22)의텍스쳐가 X 방향으로 평행하게 이동하여 폴리곤(22A)의 텍스쳐로서 묘화된다.
또한, 도 5A에 도시된 폴리곤(22)의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터 중 Y 방향을 나타내는 V 치에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 5C에 도시된 바와 같이 각각의 텍스쳐 맵핑 좌표(23∼25)가 새로운 텍스쳐 맵핑 좌표(23B∼25B)로 이동하고, 폴리곤(22)의 텍스쳐가 Y 방향으로 평행하게 이동하여 폴리곤(22B)의 텍스쳐로서 묘화된다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3c)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써, 움직임이 있는 원색의 텍스쳐에 대해서만 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터를 변이시켜 텍스쳐의 움직임을 표현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 기하학 연산 유닛(2)에 따라 산출된 원색을 구성하는 폴리곤의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 의사적으로 원색의 텍스쳐의 움직임을 묘화하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치와 같이 움직임이 있는 원색의 텍스쳐에 대해 반복하여 기하학 연산 처리를 행할 필요가 없어지고, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지며, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
또한, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도가 향상되기 때문에 고속으로 기하학 연산 처리를 행할 수 있는 기하학 연산 유닛이 필요없게 되고, 비교적 연산 처리 능력이 낮은 염가의 기하학 연산 유닛을 사용하는 것이 가능해졌다.
(실시예5)
도 6은 본 발명의 실시예5에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성을 나타내는 블록도이다. 이 3차원 그래픽스 묘화 장치는 외부 기억 매체(8)에 기록된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점 데이터를 순차 판독하는 판독 유닛(9)과, 판독 유닛(9)에 의해 판독된 정점 데이터에 부가하는 오프셋값을 유지하는 오프셋 레지스터(3)와, 기하학 연산 유닛(2)으로부터 출력되는 정점 데이터에 오프셋 레지스터(3)로 유지된 오프셋값을 가산(감산)하여 출력하는 오프셋 연산 회로(4)와, 오프셋 연산 회로(4)로부터 출력된 연산 처리 후의 정점 데이터에 기초하여 일련의 묘화 처리를 행하는 묘화 유닛(5)과, 묘화 유닛(5)에 의해 생성된 픽셀 데이터를 프레임 이미지로서 축적하는 픽셀 메모리(6)와, 픽셀 메모리(6)에 축적된 픽셀 데이터를 표시하는 표시 유닛(7)을 포함한다.
도시하지 않은 마이크로 프로세서가 판독 유닛(9)을 통해 외부 기억 매체(8)로부터 미리 기하학 연산 처리되어 생성된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점 데이터, 예를 들면 정점 좌표 데이터를 판독하여 출력한다. 오프셋 연산 회로(4)는 마이크로 프로세서에 의해 출력된 정점 좌표 데이터(X, Y, Z)가 입력되면, 정점 좌표 데이터에 오프셋 레지스터(3)에 저장된 오프셋값을 가산하여 출력한다.
묘화 유닛(5)은 오프셋 연산 회로(4)로부터 출력된 오프셋값이 가산된 후의 정점 좌표 데이터에 기초하여 원색을 구성하는 각 폴리곤의 픽셀 데이터를 생성하여 픽셀 메모리(6)에 기입한다. 표시 유닛(7)은 묘화 유닛(5)에 의해 1 프레임분의 픽셀 데이터가 기입된 시점에서 픽셀 메모리(6)로부터 픽셀 데이터를 판독하여 순차 표시함으로써 원색의 움직임을 의사적으로 표현할 수 있다.
묘화 유닛(5)은 폴리곤의 정점 좌표의 차분을 계산하여 폴리곤의 정점사이의 기울기를 출력하는 폴리곤 셋업부(51)와, 폴리곤 셋업부(51)로부터 출력되는 폴리곤의 정점사이의 기울기를 참조하여, 폴리곤의 정점 사이의 엣지를 생성하는 엣지 생성부(52)와, 엣지 생성부(52)에 의해 생성된 폴리곤의 엣지에 기초하여 각 폴리곤을 픽셀 단위로 변환하는 스캔 라인 변환부(53)와, 각 폴리곤 내의 픽셀 데이터를 생성하는 픽셀 생성부(54)와, 표시 프레임에 들어가지 않은 픽셀을 삭제하는 시저-테스트부(55)와, 각 픽셀이 묘화 대상으로 되어 있는지의 여부를 판정하는 스텐실 테스트부(56)와, 폴리곤의 Z 치를 비교하여 표시 화면 상에 묘화되는 폴리곤인지의 여부를 판정하는 Z 비교부(57)와, 투명도를 나타내는 α치를 참조하여 전후하는 폴리곤의 색 데이터를 합성하는 α블랜딩부(58)를 포함한다.
도 2A∼도 2D는 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 2A는 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(9)을 도시하며, 3개의 정점 좌표(10∼12)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 데이터 중 X 좌표에 대해 오프셋값을 감산하면, 도 2B에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10A∼12A)로 이동하고, 폴리곤(9)이 X 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9A)으로서 묘화된다.
또한, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 데이터 중 Y 좌표에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 2C에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10B∼12B)로 이동하며, 폴리곤(9)이 Y 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9B)로서 묘화된다. 또한, 도 2A에 도시된 폴리곤(9)의 정점 좌표 중 Z 좌표에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 2D에 도시된 바와 같이 각각의 정점 좌표(10∼12)가 새로운 정점 좌표(10C∼12C)로 이동하고, 폴리곤(9)이 Z 축으로 평행하게 이동하여 폴리곤(9C)으로서 묘화된다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써, 움직임이 있는 원색에 대해서만 정점 좌표 데이터를 변이시켜 원색의 움직임을 표현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 미리 기하학 연산 처리되어 생성된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점 좌표에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 의사적으로 원색의 움직임을 묘화하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 필요한 기하학 연산 유닛이 불필요해지며, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지고, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
(실시예6)
본 발명의 실시예6에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 6에 도시된 실시예5에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에 의해 연산되는 대상이 색 데이터(R, G, B)인 점만이 다르다. 따라서, 중복하는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를 3a 및 4a로 하여 설명한다.
도 3A 및 도 3B는, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 3A는, 가공전의 원색을 구성하는폴리곤(13)을 도시하고 있으며, 3개의 정점의 색 데이터(14∼16)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 오프셋 연산 회로(4a)가 도 3A에 도시된 폴리곤(13)의 정점의 색 데이터(14∼16)에 오프셋 레지스터(3a)에 저장된 오프셋값을 가산하면, 도 3B에 도시된 바와 같이 각각의 정점의 색 데이터(14∼16)가 새로운 색 데이터(14A∼16A)로 변경된다. 그 결과, 묘화 유닛(5)은 폴리곤(13A) 내를 다른 그라데이션으로 빈틈없이 칠할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3a)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써, 원색의 색조를 전체적으로 짙게 하거나, 옅게 할 수 있으며, 또한 화이트아웃이나 블랙아웃이라고 하는 묘화 효과를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, R, G, B 중 어느 하나에 대해서만 오프셋값을 가산함으로써 동일한 원색라도 본래의 빛깔과 전혀 다른 빛깔로 묘화하는 것이 가능해진다.
이상 설명한 바와 같이 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 미리 기하학 연산 처리되어 생성된 원색을 구성하는 폴리곤의 정점의 색 데이터에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 색의 변화를 표현하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 필요한 기하학 연산 유닛이 불필요해지고, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해지며, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
(실시예7)
본 발명의 실시예7에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 6에 도시된 실시예5에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에 의해 연산되는 대상이 투과율 데이터(A)인 점만이 다르다. 따라서, 중복되는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를 3b 및 4b로 하여 설명한다.
도 4A 및 도 4B는, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 4A는, 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(17)을 도시하며, 3개의 정점의 투과율 데이터(18∼20)에 의해 묘화되어 있다. 또한, 폴리곤(17)의 후방에는 다른 원색(21)가 묘화되어 있다. 예를 들면, 오프셋 연산 회로(4b)가, 도 4A에 도시된 폴리곤(17)의 정점의 투과율 데이터(18∼20)에 오프셋 레지스터(3b)에 저장된 오프셋값을 가산하면, 도 4B에 도시된 바와 같이 각각의 정점의 투과율 데이터(18∼20)가 새로운 투과율 데이터(18A∼20A)로 변경된다. 그 결과, 묘화 유닛(5)은 폴리곤(17A) 내를 다른 투과율로 묘화하게 되고, 후방에 있는 원색(21)를 들여다 보이도록 할 수 있다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3b)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써 원색의 투과율을 변화시킬 수 있고, 불투명하던 원색의 투과율을 변화시켜, 후방에 있는 원색이 들여다 보이도록 할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의하면, 미리 기하학 연산 처리되어 생성된 원색을 구성하는 폴리곤 정점의 투과율 데이터에 대해, 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 투과율의 변화를 표현하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 필요한 기하학 연산 유닛이 불필요해지고, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해져, 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
(실시예8)
본 발명의 실시예8에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치는 도 6에 도시된 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치의 개략 구성과 동일하며, 오프셋 연산 회로에의해 연산되는 대상이 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터(U, V)인 점만이 다르다. 따라서, 중복하는 구성 및 기능의 상세한 설명은 반복하지 않는다. 또, 본 실시예에서의 오프셋 레지스터 및 오프셋 연산 회로의 참조 부호를, 3c 및 4c로 하여 설명한다.
도 5A∼도 5C는, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 의한 원색의 가공을 설명하기 위한 도면이다. 도 5A는, 가공전의 원색을 구성하는 폴리곤(22)을 도시하며, 3개의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터(23∼25)에 의해 묘화되어 있다. 예를 들면, 도 5A에 도시된 폴리곤(22)의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터 중 X 방향을 나타내는 U 치에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 5B에 도시된 바와 같이 각각의 텍스쳐 맵핑 좌표(23∼25)가 새로운 텍스쳐 맵핑 좌표(23A∼25A)로 이동하고, 폴리곤(22)의 텍스쳐가 X 방향으로 평행하게 이동하여 폴리곤(22A)의 텍스쳐로서 묘화된다.
또한, 도 5A에 도시된 폴리곤(22)의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터 중 Y 방향을 나타내는 V 치에 대해 오프셋값을 가산하면, 도 5C에 도시된 바와 같이 각각의 텍스쳐 맵핑 좌표(23∼25)의 새로운 텍스쳐 맵핑 좌표(23B∼25B)로 이동하고, 폴리곤(22)의 텍스쳐가 Y 방향으로 평행하게 이동하여 폴리곤(22B)의 텍스쳐로서 묘화된다.
이와 같이 함으로써, 오프셋 레지스터(3c)에 저장되는 오프셋값을 순차 갱신함으로써 움직임이 있는 원색의 텍스쳐에 대해서만 텍스처 맵핑 좌표 데이터를 변이시켜 텍스쳐의 움직임을 표현할 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 실시예에서의 3차원 그래픽스 묘화 장치에 따르면, 미리 기하학 연산 처리되어 생성된 원색을 구성하는 폴리곤의 텍스쳐 맵핑 좌표 데이터에 대해 오프셋값을 가산하여 묘화 유닛(5)으로 출력함으로써 의사적으로 원색의 텍스쳐의 움직임을 묘화하도록 했으므로, 종래의 3차원 그래픽스 묘화 장치에서 필요한 기하학 연산 처리 유닛이 불필요해지고, 고속으로 묘화 처리를 행하는 것이 가능해져 3차원 그래픽스 묘화 장치 전체의 처리 속도를 향상시키는 것이 가능해졌다.
이번 개시된 실시예는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것이 아니라고 생각할 수 있다. 본 발명의 범위는 상기된 설명이 아니라 특허 청구의 범위에 따라 도시되고, 특허 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
Claims (3)
- 폴리곤의 정점 데이터를 생성하는 기하학 연산 유닛과,상기 기하학 연산 유닛에 의해 생성된 폴리곤의 정점 데이터에 대한 오프셋값이 저장되는 오프셋 레지스터와,상기 기하학 연산 유닛으로부터 출력된 폴리곤의 정점 데이터에 상기 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하는 오프셋 연산 회로와,상기 오프셋 연산 회로에 의해 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여, 상기 폴리곤을 묘화하는 묘화 유닛을 포함하는 3차원 그래픽스 묘화 장치.
- 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터를 판독하는 판독 유닛과,상기 판독 유닛에 의해 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 대한 오프셋값이 저장되는 오프셋 레지스터와,상기 판독 유닛에 의해 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 상기 오프셋 레지스터에 저장된 오프셋값을 연산하는 오프셋 연산 회로와,상기 오프셋 연산 회로에 의해 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여, 상기 폴리곤을 묘화하는 묘화 유닛을 포함하는 3차원 그래픽스 묘화 장치.
- 미리 기하학 연산 처리된 폴리곤의 정점 데이터를 판독하는 단계와,상기 판독된 폴리곤의 정점 데이터에 오프셋값을 연산하는 단계와,상기 오프셋값이 연산된 후의 정점 데이터에 기초하여, 상기 폴리곤을 묘화하는 단계를 포함하는 3차원 그래픽스 묘화 방법.
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