WO1995001630A1

WO1995001630A1 - Dispositif et procede de traitement d'images et dispositif electronique dote dudit dispositif

Info

Publication number: WO1995001630A1
Application number: PCT/JP1994/001068
Authority: WO
Inventors: Seiichi Kajiwara
Original assignee: Sega Enterprises, Ltd.
Priority date: 1993-06-30
Filing date: 1994-06-30
Publication date: 1995-01-12
Also published as: KR0169541B1; CN1111464A; US5848201A; KR950703189A; US5872872A; BR9405492A; TW349206B; EP0657867A1; EP0657867A4

Description

明細書

【発明の名称】画像処理装置およびその方法並びに画像処理装置を有する電子装置【技術分野】

本発明は、画像処理装置およびその方法並びに画像処理装置を有する電子装置に関するものであり、特に、ゲーム機において移動変換処理およびまたは回転変換処理を行う画像処理技術に関するものである。【背景技術】

マルチメディァへの関心が高まる現在、マルチメディアのプラットフオームとなるハードウェアの分野では、多様化されるプログラムソフトに対応すべく、複雑で高度な画像処理を実現させる方法や装置が研、開発されている。特に、ビデォゲーム機においては、年々厳しくなるユーザ一の要求に応えるために、よりリアルで、演出的な効果が高い画像が求められている。

従来の画像処理技術としては次のよ όなものが知られている。ビデオゲーム機に使用される画像処理装置では、地面や海面、空や宇宙空間などの背景を表示する背景画に、ゲームに登場するキャラクタを表示する前景画を重ね合わせて合成し、これをディスプレイ装置のモニタ画面に表示することが一般的である。ゲ一ムのプレーヤはキャラクタを動かすことでゲームを進行させていく力、キャラク夕の動きを表示する場合、前景画と背景画とを相対的に動かすことにより、これを表現している。すなわち、背景画側を固定し、前景画を左右上下方向に移動させたり回転させたりするか、あるいは前景画側を固定し、背景画を左右上下方向に移動させたり回転させたりしている。このうち、後者の動きを表示するような機能をスクロール機能と呼んでいる。

また従来より、画像処理装置における主要な機能として、前記スクロール機能以外にウインドウ機能およびプライオリティ機能と呼ばれる働きがある。以下、これらの機能に関して説明する。

[ウィンドウ機能およびプライオリティ機能] まず、ウィンドウ機能およびプライオリティ機能について簡単に説明する。近年、 1つのモニタ画面上に表示される情報 Sは增大する傾向にある。そのため、ウィンドウと呼ばれる透明画像領域を設定し、このウィンドウの内外で画面を分割して、互いに異なった画像を表示するウィンドウ機能が普及している。ウィンドウは通常、背景画や他のウィンドウ画面などと重なり合って表示されており、重なり合った部分は所定の優先順位に従って、どちらか一方の画像だけが表示されるようになっている。この優先順位を決める働きのことをプライオリティ機能と呼んでいる。このプライオリティ機能は、ゥイシドウ表示を行うときだけではなく、背景画と前景画、あるいは異なる種類の前景画同士の優先順位を決めるなど、現在の画像処理技術において非常に重要な役割を果たしている。

[スクロール機能のグラフィカルなイメージ]

続いて、スクロール機能について説明する。スクロール機能によって表示されるスクロール画面は、キャラクタを表示した前景画側をスクリーン画面のほぼ中央に固定し、これに対して背景画を動かすものであるが、背景画を動かすと言つても、画像処理装置における実際上の演算では、背景画側は画像処理装置の画像メモリに格納された仮想的な静止画であり、この画像情報を変換するような演算 (つまり、背景画を動かすような処理）を行っているものではない。実際に行われる演算のグラフィカルなイメージは、スクリーン画面の枠およびプレーヤの視点が、画像メモリに格納された背景画全体の上を自由に動いていくようなものである。なお、スクリーン画面とは、厳密には移 ¾変換や回転変換を行う回路ごとに設定される仮想画面のことであるが、画像が表示される画面であるという観点から見れば、ディスプレイ装置のモニタ画面と考えて差支えない。

[スクロール画面の構成]

スクロール画面の形式としては、家庭用ゲーム機などに採用されているセル形式と、パーソナルコンピュータなどに採用されているビットマップ形式がある。セル形式のスクロール画面をスクリ一ン画面に表示する場合、例えば縱横 8 X 8 画素の画像データで構成されるセルのパターンデータを複数個（同じものを繰り返すか、あるいは必要に応じて異なるパターンを）組み合わせて、スクリーン画面上に敷きつめることにより、背景画データを生成することが行われる。なお、セル画像のパターンデータと、セル画像のスクリ一ン画面上での敷きつめ位置は、パターンネームデータと呼ばれるデータにより指示されている。

[ゲーム機におけるスクロール画面の表示制御]

画像処理装置を持つゲーム機は、ゲーム機全体を制御する C PUと、画像情報を格納する画像メモリとを備えているのが一般的であるが、前述のパターンネームデータおよびセル画像のパターンデータは、画像メモリであるビデオ RAM (以下、 VRAMと呼ぶ。）に格納される。つまりゲーム機が背景画を表示する場合、予め C PUのコントロール下でカセット ROMや CD— ROMから画像情報が VRAMに書き込まれており、あるいは C PUで処理された画像情報が書き込まれており、この VRAMからまずパターンネームデータを読み出し、このパターンネームデータを用いて再び VRAMをアクセスして、セル画像のパターンデータを読み出すことにより、背景画をスクリーン画面（具体的にはモニタ画面）に表示している。

またスクロール画面の種類には、左右および上下に移動するいわゆるノーマルスクロール画面と回転を行う回転スクロール画面がある。このうち、ノーマルスクロール画面は、その動きに対応したパターンデータおよびパターンネームデータを予測することができるので、パターンデータおよびパターンネームデータをある程度まとめて VRAMにアクセスすることが可能である。これに対して、回転スクロール画面ではノーマルスクロール画面と違って、その動きに対応したパターンデータおよびパターンネームデータを予測することができない。そのため、パターンデータおよびパターンネームデータをドットごとに V R A Mにアクセスする必要がある。

[キャラクタおよび回転スクロール画面と VRAMとの関係]

ところで、前景画に表示されるキャラクタ（例；フライトシユミレータゲームにおける飛行機）の画像データ（パターンデータと呼ぶ）は、ドット単位で VR

AMに格納されている。そのため、ドットごとに VRAMにアクセスすることにより、キャラクタをスクリーン画面に表示している。

ここで、背景画として回転スクロール画面を表示し、これに前景画であるキヤラクタを重ね合わせて表示するためには、パターンネームデータとパターンデー夕との両データを全てドットごとに V RAMにアクセスしなくてはならない。したがって、パターンネームデータを格枘するための VRAMと、パターンデータを格納するための VRAMを、物理的に独立して設けることが不可欠となっている。具体的には、回転スクロール画面を 2面同時に表示させるゲーム機では、パターンネームデータを格钠する VRAMが 2つ、パターンデータを格納する VR AMが 2つ、合計 4つの VRAMが設けられる必要ということになる。

[一般的なスクロール画面表示制御の演算処理]

また、背景画であるスクロール画面を移動、回転させる演算処理としては、次のような処理方法が考えられる。

①背景画の各ライン毎に始点（左端）の X, Y座標と水平方向増分 ΔΧ, ΔΥとを移動回転の公式から算出する。

②各ライン毎に始点の X. Y座標に水平方向増分 ΔΧ. ΔΥをドット周期で加算する。

③各画素の位置座標を算出する。

④この位置座標に対応するァドレスを画像メモリをアクセスして背景画の画像デ一夕を生成する。

具体的には画面座標算出では、ソフトウェアで下記の計算を行い、各ラインごとにスクロール画面のスタート座標値 GX s t, G Y s tと、水平方向座標増分厶 GX, 厶 GYを求めている。

Xs -Xp = A { (Xst+ AXstx Vent ) - Px }

+ B { (Yst+ Δ Ystx Vent ) - Py }

+ C (Zst - Pz )

Ys - Yp = D { (Xst+AXstx Vent ) — Px )

+ E { (Yst+ Δ Ystx Vent ) - Py }

+ F (Zst- Pz )

Xp = A (Px 一 Cx ) + B (Py - Cy ) + C (Pz - Cz ) + Cx +Mx Yp = D (Px 一 Cx ) + E (Py 一 Cy ) + F (Pz 一 Cz ) + Cy +My d X=Ax厶 X+B x厶 Y

d Y=DxAX+E xAY A, B, C, D, E, F, ：回転マトリクスパラメータ

Px , Py , Ρζ ：視点座標

Χρ , Υρ , Ζρ ：回転変換後の視点座標

Xs , Ys . Zs ：回転変換後のスクリーン画面座標

Xst, Yst, Zst：スクリーン画面スタート座標

厶 Xst, Δ Yst：スクリーン画面垂直方向座標增分

△ X, ΔΥ ：スクリーン画面水平方向座標増分

Vent ： Vカウント値

(モニタ画面垂直座標値）

G X s t = k (Xs -Xp ) +Xp

G Y s t = k (Ys - Yp ) + Yp

厶 GX = k x d X

△GY=k x dY

なお、上記 kは透視変換係数である。

そして、計算された 4つの値を画像処理装置に書き込むことにより、画像処理装置は GX s t , GY s tに対して、ドットごとに AGX, AGYを加算してスクロール画面座標を求めることができる。

このような演算を行うためには、回路規模の大きな乗算器を含めたマトリクス演算回路が必要となる。そこで、回路規模を大きくしないために、上記の計算は、ソフトゥヱァで演算するのが一般的である。

以上のような技術においては次のような課題を解決する必要がある。

[課題 1 ：画像メモリ容量を抑制しつつ多様な画像データの生成することが困難である. ]

近年のゲーム機では、よりリアルで複雑な画像表現が求められている。例えば、回転スクロール画面のバリエーションとして、 VRAMに格納された一枚の元画像である背景画を、右回転した画像と左回転した画像とを組み合わせて一枚の背景画として表示を行うものがある。このような場台、右回転する画像の画像データと左回転する画像の画像データとをそれぞれ別に生成する。したがって、画像データを生成する都度、元画像が格納された VRAMにパターンネームデータをアクセスし、それぞれのセル画像のパターンデータに対し異なった回転処理を施さなくてはならない。つまり、この方法だと、 VRAMへのアクセスが 2重となる。そのため、 VRAMへのアクセスに時間を要することになり、表示タイミングに間にあわないおそれがある。

このため一般的には、同じ元画像である背景画を右回転用と左回転用に予めそれぞれ別々に V R A Mに格納しておき、右回転したときの座標と左回転したときの座標に従ってそれぞれパターンデータおよびパターンネームデータを読み出すことが考えられるが、ドウヱァ量（物理的に異なる複数の VRAMあるいは必要な VRAM容量）が増大するという問題があった。

[課題 2 ：スクロール画面を表示する際の C P ϋへの負荷を大きい. ] 背景画を移動、回転させる場合、移動や回転に従って、各ライン毎に始点 X, Υ座標と水平方向増分 ΔΧ, ΔΥをソフトウェアで算出する必要がある力、' そのためには、移動回転の演算に C PUは多大のオーバへッドを必要とする。その結果、 C P Uに対する負荷が増大し、 CPUが実行する他の処理が制限されるという問題点がある。

[課題 3 ：ゲーム機においてスクロール画面の 3軸回転を実現させる. ] 従来のスクロール画面の表示制御では、スクリーン画面における各ラインの增分厶 X, ΔΥが一定である。したがって、 X, Υ, Ζίもの 3軸を軸にして同時に回転させたような画像、つまり、左端に対して右端が遠く（又は近く）に寄るように背景画を傾けて表示することは不可能であった。このため、スクロール画面の表示が制限されていた。

[課題 4 ：ウィンドウ表示の多様化に対する要望. ]

ゲーム機において従来より行われているウインドウ表示としては、矩形の 2点を指定してあける矩形ウインドウや、ラインの 2点を指定してあけるラインウインドウがある。しかしながら、これらのウィンドウでは、その形状が単調であるという制限があり、ウィンドウを用いて画像表示の多様化を果たすことは困難であった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、 C PUの負荷増加や画像メモリ容量の増加を抑えながら、ウィンドウ表示を含めた多様な

一ら — 分割画面の画像データを生成する画像処理装匿およびその方法を提供することであり、さらにはこの目的を達成する画像処理装置を有する電子装置を提供することである。

さらに詳しく本発明の目的を説明する。以下の説明において、各目的の項番はほぼ請求項の項番に対応しているが、各請求項の発明はそれぞれに限られたものではなく、以下に記載する 1乃至複数の目的を達成するために為されたものである o

本発明の第 1の目的は、 C P Uの負荷増加の抑制を図ると共に、画像メモリを効率的に使用して多様な画面分割表示を可能とする画像処理装置を提供することにある。

本発明の第 2の目的は、移動変換処理及び Z又は回転変換処理のための演算を専用の演算回路でド的に行わせることにより、 C P Uの負荷を抑えつつ変換処理の多様化を図る画像処理装置を提供することである。本発明の第 3の目的は、効率の高い画面分割表示を行うことが可能な画像処理装置を提供することである。本発明の第 4の目的は、表示画像データの生成時間短縮化を図る画像処理装置を提供することである。

本発明の第 5の目的は、 C P Uの負荷の軽減化を図ると共に、画像メモリを効率的に使用して多な画面分割表示を可能とする画像処理方法を提供することにある。本発明の第 6の目的は、 C P Uの負荷の軽減化を図ると共に、画像メモリを効率的に使用して多様な画面分割表示を可能とする電子装置、特にゲーム機を提供することにある。

本発明の第 7の目的は、 C P Uと、 2組のビデオプロセッサおよび V R A Mを備え、さらに多様な画面分割表示を可能とする電子装置、特にゲーム機を提供することにある。本発明の第 8の目的は、スプライト画像および背景画像を生成する電子装置において、 C P Uの負荷の軽減化を図ると共に、画像メモリを効率的に使用して多様な画面分割表示を可能とするゲーム機に適した電子装置を提供することにある。

本発明の第 9の目的は、画像メモリを効率的に使用した多様な画面分割表示と、任意の形状のウインドウ表示とを可能とするゲーム機に適した電子装置を提供することである。本発明の第 1 0の目的は、任意の形状のウィンドウ表示を可能とする、特にゲーム機に適した電子装置を提供することである。

本発明の第 1 1の目的は、 3 ί由回転を行ったように見える画像の画像データを生成することができ、且つ C P Uのオーバへッドの軽減化が図れる画像処理装置を提供することである。本発明の第 1 2の目的は、 3蚰回転を行ったように見える画像の画像データを生成することができ、 C P Uのオーバへッドの軽滅化を図ることができる、特にゲーム機に適した電子装置を提供することである。

本発明の第 1 3の目的は、上記目的を達成するゲーム機に適した電子装置であつて、ディスプレイ装置を装備したものを提供することである。

本発明の第 1 4の目的は、請求項 1 4〜2 1の構成において達成し得るもので上記目的を達成する画像処理装置であって、半導体基板上に一体的に形成することが可能な画像処理装置を提供することである。特に、本発明の第 1 5の目的は、カラー R A Mを有する画像処理装置において、前記第 1 4の目的を達成する画像処理装置を提供することである。また本発明の第 1 6の目的は、上記目的を達成する画像処理装置であって、 C P Uにより内容の書換えが可能なコントロールレジス夕と、ウィンドウの制御プロックを有する画像処理装置を提供することである。さらに本発明の第 1 7の目的は、上記目的を達成する画像処理装置であって、背景画像を生成する画像処理部が 1つの半導体基板上に一体に形成することができる画像処理装置を提供することである。

また本発明の第 1 8の目的は、スクリーン画面の回転処理を高速で処理し、ゲーム機などのプレーヤの操作に対してリアルタイムで反応することができる画像処理方法を提供することである。本発明の第 1 9の目的は、 3軸回転を行ったように見える画像の画像データを生成することができる画像処理方法を提供することである。本発明の第 2 0の目的は、画面表示の多様化を図る画像処理方法を提供することである。

【発明の開示】

[発明の構成]

上記の目的を達成するために、請求項 1の発明の画像処理装置は、画像メモリをアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し、 C P Uの制御の下で前記画像情報に基づいて画像データを生成する画像処理装置において、前記画像情報に対し移動変換処理及び/又は回転変換処理などの変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する複数の信号処理手段と、

前記複数の信号処理手段に接続され、画素毎にあらかじめ設定された表示切換信号に従って前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段と、

前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段とを具備することを特徴とする。

請求項 2の発明の画像処理装置は、前記信号処理芋段のそれぞれが、移動変換処理及び/又は回転変換処理のための演算に用いるパラメータを保持するパラメ一夕レジスタと、前記パラメータを用いて移動変換処理及び z又は回転変換処理のための演算を行うマトリクス演算回路と、所定のデータを係数として格納する係数 R A Mと、前記係数 R A Mにアクセスして前記係数を呼び出す係数 R A Mァクセス回路とを含むことを特徴とする。

請求項 3の発明の画像処理装置は、前記係数 R A Mの一つから前記切換手段に前記表示切換信号を供铪することを特徴とする。

請求項 4の発明の画像処理装置は、前記アドレス生成手段が、前記切換手段に接続される積和演算回路と、前記積和演算回路に接続される画像メモリアクセス回路とを含むことを特徴とする。

請求項 5の発明の画像処理方法は、前記画像メモリをアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し、前記画像情報に基づいて画像データを生成する画像処理方法において、前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を生成し、画素毎にあらかじめ設定された表示切換信号に従って前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力し、出力された前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対する読み出しァドレスを生成して、前記表示切換信号に従つて前記モニタ画面上に独立した画像が分割して表示されるように複数の画像データを生成することを特徴とする。

請求項 6の発明の電子装置は、（l ) C P U ; ( 2 ) 画像情報が格衲されるビデォ RAM ; (3) 背景画像生成部と、前記背景画像生成部に接続された表示制御部とを含み、前記画像情報をアクセスして表示しょうとする画像情報を順次読み出し、前記 CPひの制御の下で画像データを生成するビデオプロセッサ；を有し、

前記背景画像生成部は以下①〜③の構成、すなわち、

① . 前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する複数の信号処理手段、

② . 前記複数の信号処理手段に接铳され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って、前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、 ③. 前記切換手段に接続され、前記切換手段から出力された前記変換処理信号に基づいて、変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段、

を有することを特徴とする。

請求項 7の発明の電子装匿は、（l) CPU ; (2) 第 1のビデオプロセッサ； (3) 第 1ビデオプロセッサに接続され画像情報が格钠される第 1のビデオ R A M； (4) 背景画像生成部と、前記背景画像生成部に接続された表示制御部とを含む前記第 2のビデオプロセッサ；（5) 前記第 2のビデオプロセッサに接続され画像情報が格納される第 2のビデオ RAM；を有し、

前記背景画像生成部は以下①〜③の構成、すなわち、

①. C PUの制御の下に供給される情報に基づき前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する複数の信号処理手段、

② . 前記複数の信号処理手段に接続され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、

③ . 前記切換手段に接続され、前記変換処理 ί言号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段、

を有することを特徴とする。

請求項 8の発明の電子装置は、（l) C PU ; (2) 前記 C P Uに接続されたバスライン；（3) 前記バスラインの信号の流れを制御するパスコントローラ； (4) 以下 1)〜3)の構成を含む第 1の画像情報処理部； 1)前記バスラインに接続されスプライト画像データの生成を制御する第 1ビデオプロセッサ、

2)前記第 1ビデオプロセッサに接続されスプライ卜画像データを生成するための画像情報が格納される第 1ビデオ R A M、

3)前記スプライト画像データを展開するためのフレームバッファ、

( 5 ) 以下 1) , 2)の構成を含む第 2の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続され、背景画像データを生成する背景画像生成部と、前記背景画像生成部および前記第 1の画像情報処理部に接続され前記スプライト画像データおよび前記背景画像データを合成するよう前記画像データを制御する表示制御部とを含んでいる第 2のビデオプロセッサ、

2)前記第 2のビデオプロセッサに接続され背景画像データを生成するための画像情報が格納される第 2のビデオ R A M、

とを有する電子装置であって、

前記背景画像生成部は以下①〜③の構成、すなわち、

①. 前記バスラインに接続され、前記 C P Uの制御の下に供給される情報に基づき、画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する一対の信号処理手段、

②. 前記複数の信号処理手段に接続され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って、前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、 ③. 前記切換手段に接続され、前記切換手段から出力された前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段、

を有することを特徴とする。

請求項 9の発明の電子装置は、前記第 1ビデオプロセッサが、前記フレームバッファに展開されたスプライト画像データを読み出し、その画像データの所定のビット値を変更して前記フレームバッファの同じァドレスに書き込むビット値変更手段を有し、前記第 2ビデオプロセッサが、前記フレームバッファからのスプライト画像データに含まれる前記所定のビット値が変更されたか否かを検出するビット値検出部と、前記変更されたビット値に基づき前記スプライド画像データをスプライト画像の形状を有するウインドウ信号として前記表示制御部に送るゥィンドウ制御部とを有することを特徴とする。

請求項 10の発明の電子装置は、（l) CPU ; (2) 前記 C PUに接続されたバスライン；（3) 前記バスラインの信号の流れを制御するバスコントローラ； (4) 以下 1)~4)の構成を含む第 1の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続されスプライト画像データの生成を制御する第 1のビデォプロセッサ、

2)前記第 1のビデオプロセッサに接続され前記スプライト画像データを生成するための画像情報が格納される第 1のビデオ RAM、

4)前記フレームバッファに展開されたスプライト画像データを読み出し、そのデ一夕の所定のビット値を変更して前記フレームバッファの同じアドレスに書き込むビット値変更手段、

(5) 以下 1)~3)の構成を含む第 2の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続され背景画像データを生成する第 2のビデオプロセッサ、

2)前記第 2のビデオプロセッサに接铳され背景画像データを生成するための画像情報が格納される第 2のビデオ R A M、

3〉前記スプライト画像データおよび前記背景画像データを合成するよう前記画像データを制御する表示制御部；を有し、

さらに、前記第 2ビデオプロセッサは以下①、 ②の構成、すなわち、

① . 前記フレームバッファから読み出したスプライト画像データに含まれる前記ビット値が変更されたか否かを検出するビット値検出部、

② . 前記変更されたビット値に基づき前記スプライド画像データをスプライト画像の形状を有するウインドウ信号として前記表示制御部に送るウィンドウ制を有することを特徴とするものである。

請求項 11の発明の画像処理装置は、回転マトリクスパラメータ A~ I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Ρζ ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy . Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) および平行移動量を表す（Mx . My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , ΥΡ . Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1 ) 式および（2) 式で表し、 Px一 Cx

Py - Cy ( 1 )

Pz - Cz

Sy -Cy (2)

S z — Cz

上記の（1 ) , (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Yを次式で表し、

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y = k (Ys - YP ) + Yp

k =- Zp / (Zs - Zp ) … （4)

前記座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理装置であって、

1スクリーン画面分の係数 kを画素毎に格納する係数メモリと、

前記（1 ) 式及び前記（2) 式のマトリクス演算を行って各画素の Xp , Yp , Xs , Ys を算出するマトリクス演算回路と、

前記各画素の Xp , YP , Xs , Ys と、前記^数メモリから読み出した対応する前記画素の係数 kとから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出する積和演算回路とを有することを特徴とする。

請求項 1 2の発明の電子装置は、（1 ) C PU ; ( 2) ビデオプロセッサ； ( 3) 前記ビデオプロセッサに接铳され画像情報が格納されたビデオ RAM ；を有し、前記ビデオ RAMに格納されている信号をアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し画像データを生成する電子装置において、前記ビデオプロセッサは、 i)背景画像生成部と、 2)前記背景画像生成部に接続された表示制御部とを含み、

前記背景画像生成部が以下①〜④の構成、すなわち、

①. 座標変換変換前の視点を表す（Px , Py , Ρζ ) と、座標変換における中心点を表す（Cx . Cy . Cz ) と、座標変換前のスクリーン画面の所定の点を表す（Sx . Sy , Sz ) と、平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Χρ , Υρ , Zp ) と、座標変換後のスクリーン画面の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次式で表し、

Px - Cx

Py - Cy (1 )

Pz — Cz

S x - Cx

Sy - Cy (2)

S z — Cz

上記の式より変換した画面を表示させる背景画面の座標 X, Yを次式で表すとさ、

X = k (XS -Xp ) + Xp

Y = k (YS - YP ) + Yp ··· (4)

前記 C P Uから供辁される回転マトリクスパラメータ A〜Fおよび変換前の座標データ Px , Py , Pz , Cx , Cy , Cz , Mx , My , Mz に関する信号を格納するパラメータレジスタ、

② . 前記 C P Uから供給される係数 kを画素毎に格钠する係数メモリ、

③ . 前記パラメータレジスタに接続され、（1 ) 式および（2) 式のマトリクス演算を行って各画素の Xp , YP , Xs , Ys を算出するマトリクス演算回路、 ④. 前記各画素の XP . YP . Xs . Ys と前記係数メモリから読み出した対応する画索の係数 kとから（4) 式の演算を行って座標 X. Yを算出し前記ビデォ RAMの読み出しァドレスを生成する積和演算回路、

を含むことを特徴とする。

請求項 13の発明の電子装置は、画像情報から生成された画像データに基づいて画像を表示するディスプレイ装置を具備したことを特徴とする。

請求項 14の発明の画像処理装置は、

(1) C PUからの信号を受領するための第 1の^子；

(2) 画像情報が格納されるビデオ RAMを接続するための第 2の接続端子；

(3) 画像データを出力するための第 3の端子；

(4) 以下 1)~5)の回路を有する表示画像生成ブロック；

1)前記第 1の接続端子に接続され、 C P Uから供給される回転マトリクスパラメ一夕 A~F、座標変換前の視点を表す（Px . Py， Pz ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Μζ ) に関する信号を格納するバラメータレジスタ：

2)前記パラメータレジスタに接続され、次の（1) 式および（2) 式で表される演算を実行して各画素の Χρ , YP , XS , YS を算出するマトリクス演算回路、

Xp、 A B Cヽ

Yp D E F Py - Cy ( 1 )

、 Zpノ GH I

S x 一 Cx

Sy - Cy (2)

但し、（Sx , Sy . Sz ) は座標変換前のスクリーン画面の所定の点を、

(Xp . Yp , Zp ) は座標変換後の視点を、そして（Xs , Ys , Zs ) は座標変換後のスクリーン画面の所定の点を、それぞれ表す；

3)前記第 1の端子に接続され、 C PUから供給される係数 kに関する信号を格納する係数メモリ；

4)前記マトリクス演算回路から供給される各画素の XP， YP . Xs , Ys および前記係数メモリから読み出された各画索に対応する係数 kとから次の（4) 式、

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y = k (Ys - YP ) + Yp ··· (4)

で表される演算を実行し、表示画像の座標 Xおよび Yを算出する積和演算回路；

5)前記第 2の端子に接続され、前記積和演算回路から供給される座標 X, Yを表示画像の画索ァドレスとしてビデオ RAMをアクセスするためのビデオ RAM アクセス回路；

(5) 前記表示画像生成ブロックに接続され、生成された画像データを前記第 3 の端子から出力する表示制御プロックを備えたことを特徴とする。

請求項 15の発明の画像処理装置は、

(1) CPUからの信号を受領するための第 1の端子；

(2) 画像情報が格納されたビデオ RAMを接続するための第 2の接続端子；

(3) 画像データを出力するための第 3の端子；

(4) 以下 1)〜8)の回路を有する表示画像生成ブロック；

1)前記第 1の接铳端子に接続され、 C Ρϋから供耠される回転マトリクスパラメータ、座標変換前の視点、座標変換における中心点および平行移動量を表す信号を格钠する一対のパラメータレジスタ；

2)対応する前記パラメータレジスタにそれぞれ接続され、一対の画像に対する各画素の座標変換後の視点およびスクリ一ン画面上の点を演算する一対のマトリクス演算回路；

3)前記第 1の端子に接続され、 C PUから供給される表示切換信号を含む係数 k を格納する一対の係数メモリ：

4)前記一対のマトリクス演算回路の両方に接続された第 1の切換回路；

5)前記一対の係数メモリの両方に接続された第 2の切換回路；

6)前記第 1および第 2の切換回路に接続され、前記第 1および第 2の切換回路から供铪される信号に基づき、表示画像の座標を算出する積和演算回路； 7)前記係数メモリの一方から前記第 1および第 2の切換回路および積和演算回路に前記表示切換信号を供給し、前記一対のマトリクス演算回路および前記一対の係数メモリから前記積和演算回路に供給される信号を切換える切換手段；

8)前記第 2の端子に接続され、前記積和演算回路から供給される座標データを表示画像の画素ァドレスとしてビデオ R A Mをアクセスするためのビデオ R A M アクセス回路；

( 5 ) 前記表示画像生成ブロックに接続され、生成された画像データを前記第 3 の端子から出力する表示制御プロック、

を備えたことを特徴とする。

請求項 1 6の発明の画像処理装置は、前記表示制御ブロックにカラー R A Mを接続したことを特徴とする。

請求項 1 7の発明の画像処理装置は、前記第 1の端子に接続され、 C P Uにより内容の書換えが可能なコントロールレジスタと、制御信号を前記表示制御プロックに供給するウインドウ制御ブロックを有することを特徴とする。

請求項 1 8の発明の画像処理装置は、前記表示画像生成ブロック、前記ウィンドウ制御プロックおよび前記表示制御プロックが半導体基板に一体に形成されたビデオプロセッサ I Cとして構成されることを特徴とする。

請求項 1 9の発明の画像処理装置は、前景画を入力するための第 4の端子と、前記第 4の端子と前記ウインドウ制御プロックとの間に接続されるウインドウ検出ブロックとを有し、前記第 4の端子に入力される信号にはウィンドウ制御フラグおよび前景画信号が含まれ、前記ウィンドウ検出プロックに前記ウインドウ制御フラグが供給され、前記表示制御プロックには前記前景画信号は供給されることを特徴とする。

請求項 2 0の発明の画像処理装置は、前記表示画像生成プロックは前記前景画に対応した背景画を生成するように構成され、前記表示制御ブロックは前記背景画および前記前景画を合成した画像^ータを前記第 4の端子から出力するように構成されていることを特徴とする。

請求項 2 1の発明の画像処理装置は、前記表示画像生成ブロック、前記ウィンドウ制御ブロック、前記表示制御ブロックおよび前記ウィンドウ検出ブロック力《、半導体基板に一体に形成されたビデオプロセッサ I Cとして構成されていることを特徴とする。

請求項 22の発明の画像処理方法は、回転マトリクスパラメータ A〜 I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px， Py . Pz ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy . Sz ) および平行移動量を表す（Mx . My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , ΥΡ， Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し、

上記の（1) . (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Yを次式で表し、

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y = k (Ys 一 YP ) + Yp

k = -Zp / (Zs - Zp ) … （4)

予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数と、前記各画素の Χρ , Yp , Xs , Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

スクリーン画面の X軸を回転軸にした X軸回転とスクリーン画面の Ζΐίιを回転軸にした Ζ蚰回転とを連続させる「X軸回転 + Ζ铀回転」、および Ζ又はスクリ一ン画面の Ϋ軸を回転軸にした Y$由回転とスクリ一ン画面の Zf由を回転 f由にした Z軸回転とを連続させる「Υί由回転 + Zf由回転」という回転変換処理を行うことを特徴とする。

請求項 23の発明の画像処理方法は、回転マトリクスパラメータ A~ I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Ρζ ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , ΥΡ , Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1 ) 式および（2) 式で表し、

Xp、 A B C f Px - C x

YP D E F Py - Cy (1 )

Ζρ GH I ン k Pz 一 Cz

Xs AB C

Ys D E F Sy - Cy ( 2 )

Zs J GH I

上記の（1 ) , (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標

X, Yを次式で表し、

X = k (Xs - Xp ) + Χρ

Y= k (Ys - YP ) + Yp

k =一 Zp ノ（Zs - Zp ) - (4)

予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数 kと、前記各画素の Χρ ,

Yp . Xs , Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

スクリーン画面の X軸を回転軸にした Χΐ由回転とスクリーン画面に対する垂直線である画面軸を回転軸にした画面 ί由回転とを連続させる「X軸回転 +画面铀回転」、およびノ又はスクリーン画面の Υ軸を回転軸にした Υ軸回転と前記画面 f由回転とを連続させる ΓΥ軸回転 +画面蚰回転」という回転変換処理を行うことを特徴とする。

請求項 24の発明の画像処理方法は、回転マトリクスパラメータ A~ I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py . Pz ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy . Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , ΥΡ , Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し、

Px - Cx Cx Mx

Py - Cy + Cy + My (1)

Pz一 Czノ Czノ Mz S x - Cx

Sy -Cy (2)

Sz - Cz

上記の（1) , (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Υを次式で表し、

X = k (Xs — Xp ) +Xp

Y = k (Ys -YP ) + Yp

k = - Zp / (Zs 一 Zp ) ··· (4)

予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数 kと、前記各画素の Χρ , Yp . Xs , Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、前記係数 kを上記（4) 式の X, Yのいずれか一方に積算することにより、前記スクリーン画面の水平方向又は垂直方向の拡大縮小を行うことを特徴とする。請求項 25の発明の画像処理方法は、回転マト、Jクスパラメータ A〜 I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Ρζ ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , ΥΡ , Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し、

Px - Cx Cx ヽ

Py - Cy + Cy + My (1)

Pz 一 Czソ Cz Mz

S x - Cx

Sy -Cy (2)

S z - Cz

上記の（1) , (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Yを次式で表し、

X = k (Xs - Xp ) +Xp

Y = k (Ys -YP ) + Yp … （4)

予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数 kと、前記各画素の Χρ , Yp . Xs , Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

前記係数 kを前記スクリーン画面の垂直座標値および水平座標値に従って変化させることにより前記スクリーン画面が曲面になるように画像データを生成することを特徴とする。 [発明の作用効果]

以上のような構成を有する請求項 1 . 5および 6 ~ 9記載の画像処理装置によれば、表示切換信号に従って切換手段の出力を切り換えて、異なった移動 ·回転変換処理が行なわれるァドレス生成用データをァドレス生成手段に選択的に出力することにより、互いに独立した変換処理を行った画像データを生成することができる。したがって、表示切換信号に従ってモニタ画面を任意に分割し、この分割した画面それぞれに対して独立した画像データを供辁することができる。その桔果、モニタ画面は、分割された画面ごとに独立した画像を表示することができる。また、請求項ら〜 9はゲーム機に適した電子装置として以上の作用効果を持つことができる。

さらに、請求項 2 ~ 4の作用効果は次の通りである。すなわち、請求項 2の発明では、 C P Uから供給される移動変換処理及び Z又は回転変換処理のための演算に用いるパラメータをレジスタに格納しておき、さらに C P Uで計算して得られた（あるいはあらかじめカセットゃ C D— R O Mなどに用意しておき、 C P U のコントロール下で供辁しても良い）所定のデータを係数として係数 R A Mに格納しておき、これらパラメータよび係数を用いて移動変換処理及びノ又は回転変換処理は C P Uではなく、マトリクス演算回路および積和演算回路でドゥエァ的に演算処理する。また積和演算回路では切換回路で切換えられた画面のデータのみを処理すれば良いので、例えば画面の下側に来る部分の計算を省くことができる。これにより、 C P Uは演算に必要なパラメータおよび係数を設定するだけで済むので負担が軽減される。請求項 3の発明では、係数 R A Mが格納した係数の一つを表示切換信号として用いることにより、画面分割表示を簡単に行うとことができる。請求項 4の発明においては、画像メモリアクセス回路は積和演算回路の出力に従って画像表示に必要な場合のみ画像メモリをアクセスするので、重なる下側の部分についてアクセスは省略することができる。そのため、表示画像データの生成スピードを挙げることができる。

請求項 1 0の発明においては、任意の形状のスプライト画像をウインドウとして使用できるので、一つのモニタ画面を任意の形状に分割表示して新たな画像を生成することができる。請求項 1 1 , 1 2 , 1 4の発明においては、所定の算出式に基づきスクロール画面の座標 X , Υを算出するため、 3軸回転を行ったように見える画像の画像データを生成することができ、一画面分の係数 kを係数メモリに格納し、マトリクス演算回路および積和演算回路を用いてハードウエアである回路にて処理できるため、 C P Uのオーバヘッドを軽減することができる。また、請求項 1 2はゲーム機に適した電子装置として、このような作用を持つことができる。ざらに請求項 1 3はァーケ一ドゲーム機のようなディスプレイ装置を備えたゲーム機として利用できる電子装置において上述した作用効果を持つことができる。

請求項 1 4 ~ 2 1の発明は、上述した作用を持つ画像処理装置において、半導体基板に一体的に形成し得る回路構成より成るので、様々な技術分野に対し容易に応用することが可能となる。

請求項 2 2の発明では、スクリーン画面の回転変換処理が、 Γ Χ軸回転 + Z軸回転」や「Y軸回転 + Ζ $ι&回転」であれば、 kはスクリーン画面の水平方向または垂直方向のどちらか一方に対して一定となる。そのため、回転変換の演算処理を行う C P Uは演算の負荷が小さくて済み、スクリーン画面の回転処理を高速で処理することができる。したがって、このような画像処理方法をゲーム機などの電子装置に用いることにより、ゲーム機などのプレーヤの操作に対してリアルタィムで反応することが可能となる。

請求項 2 3の発明においては、 X軸回転または Y軸回転を行った後、画面蚰回転を行うといった処理を行うことができるため、これを利用して 3拳由回転を行つたように見える画像の画像データを生成することができる。また、スクリーン画面が画面軸回転だけを行う場合であれば、スクリーン画面の水平方向または垂直方向のどちらか一方に対して kは一定になることに変わりはない。したがって、本発明によればゲーム機等のプレーヤがゲームにおけるキャラクタを画面軸回転させるように操作した場合、この操作にリアルタイムで反応することができる。請求項 2 4の発明では、係数 kを上記（4 ) 式の X , Yのいずれか一方に積算することにより、水平方向又は垂直方向の拡大縮小を行う画像処理が可能となる。請求項 2 5の発明では、係数 kをスクリーン画面の垂直座標値および水平座標値に従って変化する全ての場合に対応させることができるため、スクリーン画面を曲面にすることができる。

【図面の簡単な説明】

図 1は、本発明による一実施例のゲーム機本体のブロック図である。図 2は前景画の画像データの 1画素を示す図である。図 3は画素データがフレームバップア 2 3に害き込まれる処理例を説明する説明図である。図 4はスクロール画面、スクリーン画面および視線を示す斜視図である。図 5は図 4のスクリーン画面をスクロール画面に対し X軸回転させた斜視図である。図 6は図 4のスクリーン画面をスクロール画面に対し Y軸回転させた斜視図である。図 7は図 4のスクリ一ン画面をスクロール画面に対し回転させた斜視図である。図 8は図 4に対応したスクリーン画面を示す正面図である。図 9は図 5に対応したスクリーン画面を示す正面図である。図 1 0は図 6に対応したスクリーン画面を示す正面図である。図 1 1は図 7に対応したスクリーン画面を示す正面図である。図 1 2は移動回転変換式の「パラメータ」および「係数」について説明するグラフである。図 1 3はスクロールエンジン 2 1のブロック図である。図 1 4は背景画像生成部 4 1のブロック図である。図 1 5は背景画像生成部 4 1の一部のイメージ化したブロック図である。図 1 6は回転パラメータ A . Bによって分割表示がなされたスクリーン画面のモデル図である。図 1 7は画像の移動回転を説明するための図である。図 1 8は画像の移動回転を説明するための図である。図 1 9はウィンドウによって分割表示がなされたスクリーン画面のモデル図である。図 2 0、図 2 1 はスクリーン画面の回転変換処理を説明するための図である。図 2 2は 3軸回転を行ったように見える「Χ ί由回転 +画面軸回転」を行った画像を説明するための図である。図 2 3は X軸回転 +画面軸回転を行った際の、スクロール画面、スクリ一ン画面および視点との関係を示した図である。図 2 4は球の公式をパラメ一タとして利用して画像処理を行った画像を説明するための図である。図 2 5および図 2 6は本発明の他の実施例の回路図である。

【発明を実施するための最良の形態】

以下、本発明の一実施例の構成を図面を参照しつつ具体的に説明する。

I . 実施例の構成本実施例は、本発明のゲーム機の一実施例である。

[ゲーム機本体 10の全体構成]

まず、ゲーム機本体 10の全体構成について図のブロック図を用いて説明する。 10はゲーム機本体である。ゲーム機本体 10にはプレーヤがゲームを操作するための入力デバイスであるコントロールパッド 34力 IZOコントローラとなる S MP C (Systen Manager & Peripheral ControlZシステムマネージャ） 33を介して接続されている。この SMPC33は、ゲーム機 10全体のリセット管理や、コントロールパッド 34等の外部機器とのィンタ一フヱース制御を行うようになっている。またゲーム機本体 10にはカートリッジ 35が着脱自在に装着される。このカートリッジ 35には、半導体メモリ（マスク ROM) に書き込まれたゲームプログラムが格納されている。なお、ゲームプログラムは、ゲーム機本体 10に CD— ROMドライブ（図示せず）を装備することにより、カートリッジ 35にではなく、 CD— ROMに組み込まれた形態で供給することも可能である。

14はゲーム機本体 10内に設けられるバスであり、ここに CPU15, R A

M 16, ROM17, バスコントローラ 18, サウンドプロセッサ 36が接続されている。このうち、 CPU 15は、カートリッジ 35内のゲームプログラムを実行すると同時に、ゲーム機全体をコントロールするもので、 32ビット R I S Cタイプの高速 CPU (SH— 2と呼ばれる CPUチップ 2個）から成る。また、バスコントローラ 18は、 DMAコントローラおよび割り込みコントローラなどを備え、 C P ϋ 15のコプロセッサの役割を果たすものである。サウンドプロセッサ 36は、音声（PCMZFM) を制御しており、 DZAコンバータ 37によりデジタル信号をアナログ信号に変えて、スピーカ（図示せず）から音声を出力するようになつている。

続いて、バス 14に接続されるスプライトエンジン 20およびスクロールェンジン 21について説明する。

[スプライトエンジン 20]

(1) スプライトエンジン 20の概要

スプライトエンジン 20は、これに接続された VRAM (又はコマンド RAM) 22およびフレームバッファ 23と共に前景画 F Gとなるスプライト画面の画像処理を行う第 1の画像情報処理部を構成する。スプライトエンジン 20はビデオプロセッサ 1 (以下、 VDP 1) と呼ばれる I Cチップとして半導体チップ上に形成されている。このスブライトエンジン 20には、コマンド RAM22 (4M ビット DRAMで構成）と、 2面のフレームバッファ 23 (それぞれ 2Mビット）とが接続されている。コマンド RAM22には C PU 15からのコマンドデータおよび前景画の元絵となる画像データが格納される。またフレームバッファ 23 はスプライト画面の画像データを展開するようになっている。

C PU 15が R0M17内のプログラムを実行することにより、スプライトェンジン 20にコマンドデータ（描画コマンド）を送り出すと、スプライトェンジン 20は、このコマンドデータをコマンドテーブルとしてコマンドデータ RAM 22に書き込む。そしてスプライトエンジン 20は、コマンド RAM22からキャラクタ等のスプライト画面の画像データ（所定の描画コマンド）を選択して読み出し、回転、拡大、縮小、色演算等の処理を行った後、フレームバッファ 23 の所定のアドレスへ書き込み、フレームバッファ 23にて前景画の画像データを展開する。またスプライトエンジン 20は、フレームバッファ 23に書き込んだ 1フレーム分の画像データを順次読み出し、この画像データをバス 14を介さずに直接スクロールエンジン 21に供給する。なお、描画を制御する情報は、スプライトエンジン 20内部のシステムレジス夕に設定される。

[前景画の画像データの構成]

スプライトエンジン 20で処理する画像データの 1画素は、図 2に示すごとく、 16ビッ卜で表わされる。下位 1 1ビット D0~D 10は色を指定するカラーコード用ビットで、このうち 1 1ビットが後述するカラ一 RAM25のアドレスとして使用される。スプライトキャラクタは 1 ドットあたり 4ビット又は 8ビットで VR AM22に格納されるが、フレームバッファ 23に書き込むときは、キヤラクタデータの上位側にそのキャラクタ毎に指定されたカラー RAMァドレスォフセット値を付加する。ビット D8~D 10または D 5~D 10は未使用であり、ビット D 1 1~D 14がプライオリティコードとなる。複数の画像を重ねて表示する場台、重なる各画素毎にプライオリティが比校され、プライオリティの高い画素が低い画素に優先して表示される。

[M S Bオン機能]

ところで、スブライトエンジン 2 0は M S Bオン機能を備えている。ここで言う M S Bオン機能とは、フレームバッファ 2 3の指定された位匿にスプライトキャラクタを書き込むときに、単順に上書きするのでなく、書き込むアドレスのフレームバッファデータを読み出して、そのデータの最上位ビットすなわち M S B (Most Signi f icant Bi t) だけを 0から 1に変更したデータを同じアドレスに書き込む機能である。図 2に示すように本実施例における前景画の画像データでは、最上位ビット D 1 5がウインドウフラグとなり、その値が「1」であればこれを含む画素がウィンドウの画素であることを表し、値が「0」であればその画素がウィンドウの画素ではないことを表す。その際、 M S Bオン機能が使用されるスプライトキャラクタのドットデータは透明ドットかどうかの判断にだけ使用され、フレームバッファ 2 3に書き込まれるデータには関係しない。

なお、前景画 F Gの画像データの流れは次のようになる。図 1 3においてまずスプライトエンジン 2 0から前景画 F Gの画像データが端子 4 0に入来する。入来した前景画の画像データのうち、最上位ビット D 1 5のウインドウフラグはスプライトウインドウ検出部 4 2に供給され、残りの下位 1 5ビット D 0〜D 1 4 のカラーつ一ドおよびプライオリティコードは表示制御部 4 3に供給される。スプライドウインドウ検出部 4 2は値 1のウィンドウフラグを検出すると、その検出信号をウィンドウ制御部 4 4に供給する。

[画素データがフレームバッファ 2 3に書き込まれる処理伊 1および M S Bオン機能]

ここで、図 3に図示するキャラクタを例にとって、画素データがフレームバッファ 2 3に書き込まれる処理例を説明する。図において、スプライトキャラクタ C 1 , C 2 , W 1は、前景画 F Gに展開されるものであり、破線で囲まれた図に示すような形状を持っている。各キャラクタ C I , C 2 , W 1のドットデータ値は、「0 0 0 1 h」、「0 0 0 2 h」、「 0 0 0 3 h J である。キャラクタ C 1、 C 2、 W 1の順番でフレームバッファ 2 3に書き込まれるものとする。

このようなスプライ卜エンジン 2 0が画索データがフレームバッファ 2 3に書き込む IS、まずはスプライトエンジン 20フレームバッファ 23を全て 0000 h ( 16ビット/ドットとする。）にクリアする。次にスプライトエンジン 20 はフレームバッファ 23の指定された位置にスプライ卜キャラクタ C 1の形状に 0001 hを書き込む。次にスプライトエンジン 20はフレームバッファ 23の指定された位置にスプライトキャラクタ C 2の形状に 0002 hを書き込む。スプライトキャラクタ W1の形状を持ったウインドウを用意する場合、あらかじめスプライトキャラクタ W1に対し MS Bオン機能を使用するように指定しておく。するとスプライトエンジン 20はスプライトキャラクタ W1の形にしたがつてフレームバッファデータを読み出し、当該データの MS Bだけを 0から 1に変更したデータを同じアドレスに書き込む。このようにして得られたフレームバッファデータは、スクロールエンジン 21の水平および垂直同期信号と同期して読み出され、スクロールエンジン 21に入力される。スクロールエンジン 21ではフレームバッファデータの MS Bはウィンドウフラグとして使用され、そのビット値にしたがってウィンドウ処理を行うかどうかを判断する。フレームバッファデータの残りの（MS B以外の） 15ビットはスプライトのドットデ一夕として使用される。

スプライトキャラクタ C 2の形状を持ったウインドウに用意する場合は、上記スプライトキャラクタ W1の場合と同様、あらかじめ MS Bオン機能を使用するように指定しておき、フレームバッファ 23の指定された位置にスプライトキャラクタ C 2の形にしたがって MS Bを 0から 1に変更したデータを書き込むことにより可能となる。

[スクロールエンジン 21]

(1) スクロールエンジン 21の概要

スクロールエンジン 21はこれに接続される VRAM 24とカラー RAM25 と共に背景画となるスクロール画面の画像処理を行う第 2の画像情報処理部を構成する。スクロールエンジン 21はビデオプロセッサ 2 (以下、 VDP 2) と呼ばれる I Cチップとして半導体チップ上にに形成されている。この VDP 2チッブには、カラーコ一ドが記錄されたカラー RAM 25 (32 Kビット）と、画像データを生成するためのデータが設定されるレジスタ（図示せず）とが内蔵されている。さらにスクロールエンジン 21には 4Mまたは 8Mビットの VRAM2 4が接続されている。

スクロールエンジン 21は VRAM24に格納されたデータをレジスタの設定に従って読み出し、スクロール画面の画像データレジスタの設定に従ってプライオリティを決め、画像データを生成するようになっている。画像データを生成したスクロールエンジン 21は、この画像表示データを表示カラ一データに変換し、ディスプレイ装置に出力する。なお、画像データは C PU 15からバスコントローラ 17を介して VRAM24とカラー RAM25に定義される。

(2) VRAM24の構成

VRAM24について説明する。 VRAM24は、 VRAM24 aおよび VR

AM24 bと呼ばれる同じ容量を持つフレームに 2分割されている。各 VRAM 24 a, 24 bにはそれぞれ、縦横 8 x 8画素のセルのデータであるパターンデ一夕と、前記セルを縦横 28 X40セル分敷きつめて 1フレーム分の背景画を構成するとき、セルの敷きつめ位置に対応してどのルを使用するかを指示するパターンネームデータ（パターンデータが格納されている VRAM上のアドレス）が格納されている。

(3) スクロール画面の種類

本実施例にはスクロール画面として背景画 B G 0および B G 1があり、これらの背景画は回転スクロール画面となることができる。ここでいう回転スクロール画面とは、座標軸（X, Υ, Z軸）を回転軸とした回転と、モニタ画面に垂直な画面軸を回転軸とした回転とを行うスクロール画面のことである。

(4) 回転スクロール画面表示時のスクロール画面、スクリーン画面および視点の関係

回転スクロール画面を表示する際の、スクロール画面、スクリーン画面および視点の関係について、図面を参照して説明する。図 4に示した状態を初期状態とすると、図 5がスクロール画面に対しスクリ一ン画面を X蚰を中心にして回転させた「X軸回転」の場合、図 6がスクロール画面に対しスクリーン画面を Y铀を中心にして回転させた「Y軸回転」の場合、図 7がスクロール画面に対しスクリーン画面を由を中心にして回転させた「Ζ軸回転」の場合である。 (5) 移動回転変換式における「パラメータ」および「係数」

前記の図 4の状態から図 5〜図 7に示すようにスクリーン画面に動く場台、スクリーン画面上の画像は図 9〜図 11に示すような表示となる。図 8が図 4に、図 9が図 5に、図 10が図 6に、図 11が図 7に対応する。なお、図 8〜図 11 の下部に示したものは各図の状態における回転マトリクスパラメータである。続いて、本実施例に用いられる移動回転変換式の「パラメータ」および「係数」について、図 12を参照して説明する。この図は、移動回転変換を行ったスクリーン画面（つまり回転スクロール画面の表示画面）とは、中心点を基準に視点およびスクリーン画面を回転変換させ、変換後の視点から変換後のスクリーン画を通った視線が、固定されたスクロールマップと交差する点を集めたものである、ということを示している。

図において、座標変換前の視点（Px , Py , Ρζ ) を、中心点（Cx , Cy , Cz ) を中心として回転し、さらに平行移動して変換後の視点を（Χρ , Υρ , Ζρ ) とする移動回転変換式は、次式で与えられる。

Px - Cx

Py - Cy (1)

但し、 Mx , My , Mz は X Y Z軸それぞれに対する平行移動量、 A~ Iは回転マトリクスバラメータである。また、座標変換前のスクリーン画面上の点（Sx , Sy , Sz ) を、前記と同様に移動回転させて、座標変換後のスクリーン画面上の点を（Xs , Ys , Zs ) とする移動回転変換式は次式で与えられる。

「 Xs、「 A B C f S x Cx c x， r Mx -

Ys D E F Sy Cy + Cy + My (2)

Z sリ G H I」 Sz J ■ Cz - - Mz - さらに、変換後の視点から変換後のスクリーン画面上の点を通り、表示させるスクロール画面上の点（X, Y, Z) に至る視線は次式で表わされる。

X-Xp Y— Yp Ζ - Ζρ

Xs -XP Ys 一 Yp Zs - Zp ··· (3)

ここで表示させるスクロール画面つまり VRAM 27内に格钠された背景画は, Z == 0の平面であることから表示させるスクロール画面の X. Y座摞は次式で表わされる。

X = k (Xs - Xp ) +Xp

Y = k (Ys -Yp ) + Yp … (4) 但し、 k =一 Zp / (Zs — Zp )

上記の係数 kは（ 1) 式、（2) 式から次のように表わされる。

- (G (Px — Cx ) + H (Py - Cy ) + I (Py - Cy ) + Cz +Mz } k =

G ( S x 一 Px ) + H (Sy 一 Py ) + I (Sy 一 Py )

- (5)

(5) 式において、変換前の視点（Px , Py , Ρζ ) 、変換前の中心点（C X . Cy , Cz ) 、平行移動量（Mx , My , Μζ ) および回マトリクスパラメータ Α~ Ι は 1フレーム内では固定値であるので、係数 kは変換前のスクリ一ン画面上の点（Sx , Sy . Sz ) の値に従って変化する。

なお通常、変換前のスクリーン画面はモニタ画面と同一なので、 S x はモニタ画面の水平方向座^値である Hカウント値であり、 Sy はモニタ il而の

力 Ίή| 座標値である Vカウント figであり、 Sz は ϋである。

ここで、図 8に示した WW状態から図 9に示すようにスクリーン iffiifiiを X蚰 1【」1 転のようなパラメータ Gが 0である移動回転変換をした場台、係数 kはモニタ画面の水平方向で一定となり、 Vカウント碴によってのみ変化する。

また、 Yflll回転のようなバラメータ Hが 0である移動回転変換をした場合、係数 kはモニタ画面の垂直方向で一定となり、 Hカウント値によってのみ変化する。さらに、 3軸回転のようなパラメータ G. Hが共に 0でない移動回転変換をした場合、係数 kは Vカウント値および Hカウント値によってのみ変化する。また、変換後のスクリーン画面をこの変換後のスクリーン画面上に立てた垂線である画面軸を中心として回転させる画面軸回転を行う場台、変換前のスクリーン画面上の点である S x, S yは Vカウント値および Hカウント値によって変化し、変換前のスクリーン画面上の点 S zは固定となる。

(6) スクロールエンジン 21の構成要索

以上のようなスクロールエンジン 21の構成要について、図 13を参照して詳細に説明する。図において、 41は背景画生成部、 42はスプライトウインドゥ検出部、 43は表示制御部、 44はウィンドウ制御部である。なお、背景画生成部 41については後段で述べ、まずここでは残りの構成要素に関して順次説明する。

(6- 1) スプライトウインドウ検出部 42

スプライトウインドウ検出部 42は、端子 40を介してスプライトエンジン 2 0に接続されている。スプライトウインドウ検出部 42は、前記フレームバッファ 23から読み出されたスプライト画像データに含まれる前記 MS Bが変更されたか否かを検出するビット値検出部である。

(6- 2) 表示制御部 43

表示制御部 43は、背景画像生成部 41およびウィンドウ制御部 44に接続されており、スプライト画像データと背景画像データとを台成するように画像データを制御するように構成されている。

(6— 2— 1) スィッチ 50, 51, 52

この表示制御部 43にはスィッチ 5◦. 51, 52が設けられている。スイツチ 50は、スィツチング信号 F GSWがオンの期間つまりウインドウを開けることを指示する期間では前景画 F Gの画像データのカラーコードを 00 H (Hは 1 6進を示す）に置き換え、スイッチング信号 F G SWがオフの期間つまりウィンドウを開けないことを指示する期間では前景画 F Gの画像データをそのまま出力する。同様にスィッチ 51, 52それぞれはスイッチング信号 B G 0 SW, BG 1 SWそれぞれがォンの期間で背景画 B G 0, B G 1それぞれの画像データの力ラーコードを 00Hに置き換え、スイッチング信号 BGO SW, BG 1 SWそれぞれがオフの期間で背景画 B G 0, B G 1それぞれの画像データをそのまま出力する。

(6-2-2) プライオリティ回路 54

上記スィツチ 50~ 52にはプライオリティ回路 54が接続されている。このブライオリティ回路 54は、スィッチ 50~52が出力する前景画 FG, 背景画 BG O, B G 1それぞれの画像データを入力するようになっている。またプライオリティ回路 54は、前景画 FG, 背景画 BGO. B G 1それぞれの画像データ内のカラ一コ一ドが 00 Hかどうかを判別し、 00 Hの場合にはこれを透明とみなし、 00 H以外の画像データについて、そのプライオリティコードを比較し、プライオリテイコードの値が最大の画像データを選択して出力するようになっている。

(6-2-3) カラー化回路 55

プライオリティ回路 54にはカラー化回路 55が接続されている。カラー化回路 55は、プライオリティ回路 54が出力する画像データがバレツト形式のときにはカラーコードでカラ一 RAM25をアクセスして、カラー RAM25から力ラ一コードをアドレスとして 3原色 R G Bそれぞれのレベルを表す R G Bデータを獲得し、この RGBデータを端子 56より出力する。また画像データが RGB 形式のときには、そのまま表示カラーデータとなる。 RGBデータは図 1に示した DZAコンバータ 31でアナログ化され、 RG B映像信号として端子 32より出力され、モニタ（図示せず）に表示される。

(6- 3) ウィンドウ制御部 44

ウィンドウ制御部 44は、変更された MS Bに基づきスプライド画像デ一夕をスプライト画像の形状を有するウインドウ信号として表示制御部に送るものである。ウィンドウ制御部 44にはコントロールレジスタ 45が設けられている。このコントロールレジスタ 45の内容は、端子 46を介して C PU 15により書き換えが可能とされている。コントロールレジス夕 45には、次の a~eの情報が格納されている。

a. 内外制御ビット

前景画 F Gのウィンドウフラグで指定されたウィンドウ形状について、このゥィンドウの内側（ウインドウフラグ = 1の部分）と外側（ウインドウフラグ = 0 の部分）のいずれにウインドウを開けるかを指示ナるビット.

b. スプライトウインドウ制御ワード

このウィンドウを前景画 F G、 2つの背景画 BGO, BG 1のいずれに開けるかを画毎に指示する 3ビットのィネーブルビットとからなる.

c. 矩形ウィンドウ位置情報

従来通りの矩形のウインドウの開始位置の XY座標と終了位置の XY座標を示 d. 矩形ウインドウ制御ヮード

矩形のウインドウに対する内外ビットおよびイネ一ブルからなる.

なお、上記のスプライトウインドウ制御ヮード、矩形ウィンドウ位置情報、矩形ウインドウ制御ヮードそれぞれは、複数のスプライトウインドウ、複数の矩形ウィンドウそれぞれについて指定される.

e. 積和制御ヮード

複数のスプライトウインドウと矩形ウィンドウとの論理和の領域，論理積の領域いずれにウインドウを開けるかを指示する。

ウインドウ制御部 44は，上記のコントロールレジスタ 45の内容に応じ、前景画 F G、背景画 BGO, B G 1それぞれについてウィンドウを開ける位置を指示するスイッチング信号 F G S W, BGO SW. B G 1 S Wを生成して表示制御部 43に供铪するようになつている。

(7) 背景画生成部 41の構成

図 14は背景画生成部 4 1のブロック図である。背景画生成部 41は、背景画 B G 0. B G 1を生成するものであり、 VRAM24から 2フレームそれぞれのパターンネームデータを読み出し、この 2フレーム分のパターンネームデー夕それぞれで VRAM 24からパターンデータを読み出し、且つ上記パターンデータの画素を出力することにより 2フレーム分の背景画 B G 0, B G 1の画像データを得ている。なお、背景画 B GO, B G 1それぞれの画像データ（画素数のデ一タ）の構成は、図 2に示す形式のうち、ウィンドウフラグを含まない 15ビットの構成となっている。

このような背景画生成部 41は、大きく分けて、信号処理手段と、切換手段と、ァドレス生成手段、さらに垂直カウンタ 63および垂直カウンタ 64とから構成される。

(7 - 1) 信号処理手段

信号処理手段は、画像情報に対し移動変換処理及び Z又は回転変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する手段であり、一対の次の構成要素から成る。信号処理手段の構成要素が一対であるということは、背景画 B GOが回転バラメ一タ Aと回転パラメ一夕 Bという 2つのパラメータを有していることを示すものである。

(7— 1— 1) パラメータレジスタ 60, 70

パラメータレジスタ 60， 70は、座標変換処理を行う演算に用いるパラメ一タを保持するレジスタである。パラメータレジスタ 60, 70それぞれには、端子 46を介してじ？1115より互いに独立した回転マトリクスパラメータ A~F および変換前の視点（Px , Py , Pz ) . 中心点（Cx , Cy , Cz ) 、平行移動量（Mx , My ) が書き込まれる。

(7— 1一 2) マトリクス演算回路 66. 76

マトリクス演算回路 66, 76は前記パラメータを用いてマトリクス演算を行うハードウヱァである。マトリクス演算回路 66, 76それぞれは、パラメータレジスタ 60. 70それぞれから供铪される回転マトリクスパラメ一夕 A~Fおよび変換前の視点（Px , Py , Pz ) , 中心点（Cx , Cy . Cz ) , 平行移動量（Mx , My , Μζ ) を、前記（1) 式に代入し、変換後の視点のうち Χρ , Υρ を算出する。これと共に回転マトリクスパラメータ A~Fおよび中心点（C X , Cy , Cz ) , 平行移動量（Mx , My ) および Sx としての Hカウント値、 S としての Vカウント値、 Sz としての固定値 0を（2) 式に代入し、変換後のスクリーン画面のうち Xs , Ys を算出する。

(7— 1一 3) 係数 R AM61 , 71および係数 R AMアクセス回路 62, 72 また、係数 RAM61, 71それぞれには端子 46を介して C PU 15より互いに独立した 1画面分の係数 kが害き込まれる。この係数 kは、 C PU 15で計算されたものであり、 1画索当たり例えば 16ビットであって、垂直および水平ブランキング期間などに害き込まれる。ここで、 C P U 15から係数 R AM61、 71に書き込まれる 1画面分の係数 kは前述の如く移動回転変換の種類によって必要なデータ量が異なる。係数 kは C PU 15で必要最小限のデータ量だけ計算され、端子 46を介して係数 RAM 61, 71に害き込まれる。そして C PU 1 5はアクセス開始時のスタートアドレスと Hカウント値. Vカウント値それぞれに基づく 2つのァドレス增分を係数アクセス回路 62, 72に指定して移動回転変換の種類に応じて係数 RAM 61, 71のアクセスを制御する。

また、係数 RAMアクセス回路 62. 72は、係数 RAM61, 71にァクセスして係数 kを呼び出すハードゥヱァである。すなわち係数 RAM61, 71は、係数 RAM回路 80, 81のアクセスに応じて各画素の係数 kを順次読み出し、後述する切換回路 77 bに供給する。

さらに、係数 RAM61に格納されている 1画索当たり 16ビッ卜の係数の最上位ビット（MS B) は表示切換ビッ卜とされており、係数 RAM71に格钠される 16ビッ卜の係数の最上位ビットは未使用とされる。これをイメージ的に図示したものが図 15である。

(7 - 2) 切換手段

切換手段は、画素毎に設定された係数 kに従って前記変換処理信号を選択的に切換える手段であり、切換回路 77 a, 77 bから成る。切換回路 77 aにはマトリクス演算回路 66， 76が接続され、切換回路 77 bには係数 RAM 61, 71が接続されている。

マトリクス演算回路 66, 76それぞれの出力する Xp . Yp , Xs , Ys 力、' 切換回路 77 aに供給される。また切換回路 77 a, 77 bには係数 RAM61 から読み出された係数 kの最上位ビットが供給される。切換回路 77 aは表示切換ビットとなる MS Bの値が「1」のときマトリクス演算回路 66出力を選択し、 Γ0」のときマトリクス演算回路 76出力を選択する。切換回路 77 bは MS B の値が「1」のとき係数 RAM61出力を選択し、「◦」のとき係数 RAM71 出力を選択する。

(7 -3) ァドレス生成手段

アドレス生成手段は、前記切換手段に接続され、変換処理信号に基づいて移動変換処理及び又は回転変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するものであり、切換回路 77 a, 77 bに接続される積和演算回路 65と、前記積和演算回路 65に接続される VRAMメモリアクセス回路 78とから成る。積和演算回路 65は、マトリクス演算回路 66または 76から供給される Xp ,

Yp , Xs . Ys と、係数 RAM61または 71から供給される係数 kの下位 1 5ビットとより、水平カウント値に同期して（4) 式の演算を行い、スクロール画面の座標 X, Yを算出する。各積和演算回路 65で得られた得られた座標 X, Yは VRAMアクセス回路 78に供耠される。

VRAMアクセス回路 78は、上記のスクロール画面の座標 X. Yを背景画の画素アドレスとして VRAM24 a, 24 bをアクセスする。座標 X, Yそれぞれの下位 3ビット（セルの大きさが縦横 8ドット X 8ドットの場合）がセル内の画素位置ァドレスとなり、その 6ビットを除いてァドレスとしたものがパタンネ —ムアドレスとなる。 VRAMアクセス回路 78は VRAM24 a, 24 bからパターンネームデータを読み出し、このパターンネームデータ内のパターンデータアドレスと画素位置ァドレスとで VRAM24 a, 24 bからカラ一コードであるパターンデータを読み出し、このカラーコードと、パターンネームデータ内のプライオリテイコードとから図 2に示す形式のウインドウを除く画素データを形成して端子 79から出力する。

(7— 4) 水平カウンタ 63 ·垂直カウンタ 64

水平カウンタ 63は内蔵する発振器で発生したドットパルスをカウン卜して H カウント値及び水平同期パルスを得る。垂直カウンタ 64は上記水平同期パルスをカウントして Vカウント値及び垂直同期パルスを得る。上記の Hカウント値及び Vカウント値はマトリクス演算回路 66, 67及び係数 RAMアクセス回路 6 2、 7 2に供耠され、 Hカウント値は積和演算回路 6 5に洪給される。また水平および垂直同期パルスは端子 6 2からスプライトエンジン 2 0に供給される。なお、背景画生成部 4 1において、水平カウンタ 6 3 ·垂直カウンタ 6 4および V R A Mアクセス回路 7 8を除いた構成要素は一体的に形成された 1つの回路ブロック 4 1 aとなって構成されている。

I I. 実施例の作用効果

上記のような構成を有する本実施例の作用は以下の通りである。

( 1 ) 背景画の分割表示切換

表示切換信号である係数 kに含まれる切換用ビットを画素毎にあらかじめ所定の値に設定し、この表示切換信号に従って切換回路 7 7 a , 7 7 bの出力を切り換え、異なった移動 ·回転変換処理が行なわれるァドレス生成用データを積和演算回路 6 5に選択的に出力する。そのため、互いに独立した変換処理を行った画像データを生成することができる。したがって、表示切換信号に従ってスクリ一ン画面（モニタ画面）を任意に分割し、この分割した画面それぞれに対して独立した画像データを供給することができる。その結果、スクリーン画面（モニタ画面）は、分割された画面ごとに独立した画像を表示することができる。

以上の作用を背景画 B G Oに則して説明すると、次のようになる。背景画 B G 0において、回転パラメータ A , Bの使用モードは以下の 4つから選択することができる。すなわち、

モード 0 _:回転パラメータ Aを使用する.

モード 1 ：回転パラメータ Bを使用する.

モード 2 ：回転パラメータ Aの係数テーブルから読み込まれた係数テーブルによって画像を切換える.

モード 3 ：回転パラメータウインドウによって切換える.

という 4モードである。

モード 0 , 1の場台、それぞれ 1組の回転パラメータテーブルに基づいて得られる画像データを生成する。モード 2 , 3の場合、回転パラメータ Aによって得られる画像データと、回転パラメータ Bによって得られる画像データとを、 1画面中に表示するような背景画の画像データを生成する。

― ί5 一モード 2の場合、係数 R AM61から読み込んだ係数データの最上位ビッ卜の値力《「1」のときには回転パラメータ Aによって得られる画像データを生成し、係数データの最上位ビットの碴が「0」のときには回転パラメータ Bによって得られる画像データを生成する（図 16参照）。

モード 2における画像処理の作用効果を、図 17, 図 18を用いて従来技術との比蛟においてさらに説明する。パラメ一夕レジスタ 60および係数 R AM61 に書き込まれるバラメータおよび係数が右回転を行うためのものであり、パラメ一夕レジスタ 70および係数 RAM 71に書き込まれるパラメータおよび係数が左回転を行 όためのものであると設定し、移動回転変換前の背景画が縱線模様の長方形 Ρである場合を仮定する（図 17) 。この場合、従来の画像処理によると Ρ 1用と Ρ 2用の 2つの VRAMに同じ長方形 Ρの画像データを格納しておき、 P 1と P 2の 2つのスクロール画面座標をそれぞれの移動回転に従って常に計算し、得られたスクロール画面座標に従ってそれぞれの画面用の VRAMから P 1 用と P 2用の画像データを読み出して、プライオリティを比較し合成画 P 1 + P 2を表示している（図 18) 。

このような従来方法によると、スクロール画面座標の計算を常に 2つ行わねばならない（すなわち、 P 1の下側に入る P 2の見えない部分のデータも計算する）ために積和演算回路が 2つ必要であり、さらに画像データを格納する VRAMが最低 2ケ必要であるという問題があった。

これに対して本実施例では、係数 kの値に従って切換回路 77 a, 77 bを切り換えて、移動回転画像 P 1と移動回転画像 P 2のスクロール画面座標 X, Yを計算することにより，画像 P 2の画像 P 1の下に来る部分の座標 X, Yの計算は行われない（省略される）ので. 積和演算回路 65がーつで済み、？ 1用と？ 2 用のどちらか一つの画像データしか読み出しを行わない。そのため VRAM24 は物理的に 1個で済む。また、？ 1と？ 2の元画像（背景画）の画像情報が同一の場合、元画像の画像情報は一つだけ VRAMに用意するだけで済む。このように本実施例によれば、演算時間の短縮および必要な V R A M個数あるいは V R A M格納エリアの節約ができる。なお、図 18は右回転像 P 1の表示部分に対応する係数 kの表示切換ビットを値「1」にした場台である。以上のように、係数 kの表示切換ビッ卜の値に従って切換回路 7 7 a , 7 7 b を切り換えることによって実効的に背景画を所望め領域に分割することができ、それぞれの領域で互いに異なった移動回転処理を行うことが可能である。この領域分割表示により限られた V R A M容量を有効活用して（元画像の格納スペースの低滅）、多様な背景画を生成することが可能となった。

モード 3の場合、ゥンンドウ制御部 4 4の内外制御ビットによって 2つの画像データを切換える（M S B機能参照）。すなわち、そのウィンドウが透明処理ゥィンドウとして使用された場合に、スクリーン画面を切り取って透明にする部分には回転パラメータ Bによって得られる画像データを生成し、それ以外の部分には回転パラメータ Aによって得られる画像データを生成する（図 1 9参照）。

このようにモード 3においては、スプライトエンジン 2 0のウィンドウ制御部 4 4によりスプライトキャラクタの形状を持ったウインドウを生成して、このゥィンドウの内外で 2つの画像データを切換えるという画像データも生成することが可能である。この場合、矩形ウィンドウやラインウィンドウといった形状の単調なものに比べて、任意の形状であるスプライトキャラクタをウィンドウとして用いることができるため、分割表示による演出的な効果が高めることが期待できる。なお、左右対照的に 2分割する場合などは、矩形ウィンドウやラインウィンドウを利用して、その内外で簡単に分割表示を行えることはいうまでもない。

( 2 ) 移動回転変換処理における作用効果

本実施例における背景画の動き、すなわちスクリーン画面の回転変換処理を行う場合、通常、回転変換の中心点（C x , C y , C z ) 、座標変換前の視点（P X , P y , P z ) 、平行移動量 Mz 、回転マトリクスパラメータ G , H , I は、 1フレーム中では変化しない。また、変換前のスクリーン画面を X Y平面に平行な画面（S zが一定）とすれば、 X軸回転のとき kは S y (スクリーン画面の垂直方向座標値）の関数となり、スクリーン画面の水平方向では一定となる。 Y軸回転のとき kは S x (スクリーン画面の水平方向座標値）の関数となり、スクリ一ン画面の垂直方向では一定となる。 Z $A回転のとき kは常に一定となる。本実施例では、この kを C P U 1 5が計算して 1画面分の係数 kを係数 R A M 6 1 , 7 1に格钠しておき、マトリクス演算回路 6 6 , 7 6および積和演算回路 6 5が C P U 1 5 1こ指定されたタイミングで、パラメータレジスタ 6 0 , 7 0に害き込まれたパラメータおよび係数 R A M 6 1 , 7 1に書き込まれている係数 k を読み出してハードゥヱァ的に演算を行う。そのため、回路規模の大きい積和演算を C P Uが行っていた従来例と比較すると、 C F⁵ U 1 5で処理されていた座標変換計算は大幅に軽減されるので、 C P U 1 5のオーバヘッドを大幅に軽滅することができる。そのため、 C P U 1 5が実行する他の処理の制限がゆるやかになる。したがって、 C P U 1 5が実行できる処理を高めることが可能となり、プログラム設計の自由度が向上する。

また本実施例では、スクリーン画面の回転変換処理を行う際に、係数の M S B を表示切換信号として用いているので、係数 kそのものに変更を加えて演算を行うのではなく、この係数の読み出し方だけを変えるだけに良い。これにより、 C P U 1 5は演算に必要なパラメータおよび係数を設定するだけで済む。

具体的に説明すると、スクリーン画面が図 2 0に示すように回転を行っている場合（図面左側）、画面の上のラインほど係数の値（係数データ値）は大きくなり、スクロール画面が地面を表示する場合などに係数データ値がある値より大きくなるラインの上から、地面のスクロール画面とは別である例えば空のスクロール画面を表示して地平線の感じを出す（図面右側）。このような画像表示をさらに画面拿由回転させた場合（図 2 1 ) 、係数データの読み出し方は変えている力、係数データそのものを変えているわけではない。以上のように係数データの M S Bによって表示領域の切換を行うことが可能であるため、スクロール画面が回転しても、その表示領域に関していちいち演算処理を行う必要ない。

さらにスクリーン画面の回転変換処理が、「X軸回転 + Z寒由回転」や、「Y蚰回転 + Z f由回転」であれば、 kはスクリーン画面の水平方向または垂直方向のどちらか一方に対して一定となるため、 C P U 1 5は演算の負荷が小さくて済み、スクリーン画面の回転処理を高速で処理することができ、ゲームのプレーヤの操作に対してリアルタイムで反応することが可能となる。

ところで、 X . Y . Z軸の 3 f由回転変換処理を行うに際して、 kがスクリーン画面の全ドットで全て違う値となるので、このような変換処理を 3 2ビット R I S C'程度の C P U 1 5でリアルタイムで行うことは不可能である。しかし、本実施例では、図 22に示すように、 X軸回転を行った後、画面軸回転を行うといつた処理を簡単に行うことができるため、これを利用して 3軸回転を行ったように見える画像の画像データを生成することができる。図 23は、このような「X粬回転 +画面 W回転」を行った際の、スクロール画面、スクリーン画面および視点との関係を示した図である。

なお、スクリーン画面が画面轴回転だけを行う場合であれば、スクリーン画面の水平方向または垂直方向のどちらか一方に対して kは一定になることに変わりはない。したがって、 C PU 15はゲームのプレーヤがキャラクタを画面蚰回転させるように操作した場合、本実施例はこの操作にリアルタイムで反応することができる。

しかも本実施例では、係数 kを上記（4) 式の X, Yのいずれか一方に積算することにより、水平方向又は垂直方向の拡大縮小を行う画像処理も可能となる。例えば X軸回転を行う場合、係数 kは画面の水平方向で一定となるので C PU 1 5は画面の垂直方向のライン数分だけの係数 kを計算する。このとき C PU 15 による係数 RAM61へのアクセスは、 Vカウント値が変化したときにのみ行えばよいので、 C P U 15は Hカウント値に同期したアドレス增分を 0 H (Hは 1 6進を示す）とし、 Vカウント値に同期したアドレス増分を 2 H (係数が 16ビットの場合）と指定する。このように C PU 15の係数 RAM61へのアクセスは常に 1画素毎に行うのではなく、移動回転変換の種類に応じて変化させることができ、 C P U 15は必要最小限の係数 kを係数 R AM61に格钠するだけで済む。

さらに本実施例では、係数 kが Hカウント値， Vカウント値に従って変化する全ての場合に対応できるため、スクリーン画面は平面である必要はなく曲面にすることも可能であり、種々の画像処理が可能となる。例えば、図 24に示すように、球の公式をパラメータとして利用した画像処理を行ったり、ゆがんだような画像処理を行ったりすることができる。

(3) 係数テーブル制御

本実施例では、表示座標を計算するときに使用する回転パラメータを、前記回転パラメータ A, Bとは別に係数テーブルとして、係数 RAMに持っている。この係数テーブルを、ライン毎またはドット毎に読み込むことにより多様な画像表現を行うことができる。係数テーブルから読み込むデータを何のパラメータとして使用するかは、以下の 4つの係数データモードがある。すなわち、

モード 0 ：拡大縮小係数 k X , k yとして使用する.

モード 1 ：拡大縮小係数 k Xとして使用する.

モード 2 ：拡大縮小係数 k yとして使用する.

モード 3 ：回転変換後の視点座標 Χ ρ として使用する.

という 4モードである。

モード 0を指定した場合、回転パラメータテーブルから読み込まれた k X , k yは無効になり、係数テーブルから読み込まれたデータを k x , k yとして使用する。モー f lを指定した場合、回転パラメータテーブルから読み込まれた k y だけをそのまま使用し、 k Xは係数テーブルから読み込まれたデータを使用する。モード 2を指定した場合、これとは反対に、回転パラメータテーブルから読み込まれた k Xだけをそのまま使用し、 k yは係数テーブルから読み込まれたデータを使用する。モード 3を指定した場合には、回転パラメータテーブルから読み込まれたデータに従って回転変換をした X方向の視点座標 X p は無効になり、係数テーブルから読み込まれたデータを X p として使用する。

( 4 ) 係数データの最上位ビットによる画像処理のまとめ

係数 kの最上位ビットは、通常、透明ビットとして使用し、このビットが 1である係数データを使用したドットは強制的に透明ドッ卜にする。ただし、背景画 B G 0で回転パラメータモード 2を選んだ場合は、回転パラメータ A用の係数テ一ブルから読み込まれたデータの最上位ビットは回転パラメータの切換を行うためにに用いる。すなわち、最上位ビットの値が「1」のときは回転パラメータ A によって指定される画像データを生成し、最上位ビッ卜の値が「0」のときは回転パラメータ Bによって指定される画像データを生成する。

I I I . 他の実施例

本発明は上記実施例に限定されるものではなく、各構成部材の形状や設置数などは適宜選択可能であり、さらに以下のような実施咧も包含する。

①例えば、上記実施例では係数 R A M 6 1 , 7 1から出力される係数 kの表示切換ビットを用いて切換回路 77 a. 77 bの切換制御を行っているが、この他にウインドウ制御部 44から出力されるスィツチング信号 B G 0 SW等を fflいて切換回路 77 a, 77 bの切換制御を行ってもよい。

②また 2つの移動回転変換のうち一方を X蚰回転や Z $由回転のようにバラメータ Gが 0の変換に制限すれば、係数 kは垂直方向のライン毎に 1回ずつ係数 RAM から読み出せばよいので、そのライン毎に読み出した係数データを保持するレジスタを用意して係数 RAM 61, 71を 1つに共通化することが可能である。

③さらに図 25に示す回路は、図 19に示した互いに独立の変換を行った複数の画像を合成する必要がない場合において、背景画（例えば P) を移動回転させ新しい画像（例えば P 1) を生成する場合に使用する回路例である。また図 25に示す回路にて、背景画 BGO, BG 1をそれぞれ独立して回転させる場合は，パラメ一夕レジスタ 60, 係数 RAM61, 積和演算回路 65を 2系統設けることによる実現できる。

または、図 14に示した回路プロック 41 aと同じ構成の回路プロック（図示せず）を用意し、回路プロック 41 aと同様に水平カウンタ 63. 垂直カウンタ

64に接繞する。さらに図示されない回路プロックの積和演算回路の出力部を、 VRAMアクセス回路 78とは別個に用意された VRAMアクセス回路に接続し、この VRAMアクセス回路に 2つの VRAMを接続して VRAMアクセス回路から 2つの VRAMにアクセスするように構成する。すなわちこの場合では VR A Mは合計 4つとなる。

④図 14に従って説明した以上の回路構成は、背晕画 B G 0または B G 1の一方についての回路である。したがって他方の背景画を生成するためには同様の回路構成が必要である。

このような回路例を図 26に示す。これは、図 14に示した積和演算回路 65 の出力に対し 2つの VRAMアクセス回路 78 a, 78 bを接続し、 V R A Mァクセス回路 78 a, 78 bそれぞれに VRAM24 a, 24 bを接続するものである。積和演算回路 65の出力はタイムシヱァ的に切り換えられて、背景画 BG 0のデータを VRAMアクセス回路 78 aに送り、背景画 B G 1のデータを VR AMアクセス回路 78 bに送る。 VRAMアクセス回路 78bは VRAM78 b をアクセスして、上記背景画 B G 0の場合と同様に画素データを生成して端子 8 0から出力する。

⑤本発明のゲーム機は、例えばアーケードゲーム機のように、ディスプレイ装置を一体的に備えているようなものであっても良い。

⑥あるいは、本発明の画像処理装置として、 V R A Mを除いた構成要素を I C化し、この I Cだけを製品化することも有効である。このような実施例によれば、画像処理装置を装備する様々なタイプの機器に広く供袷することができるようになる。

⑦ I C化する範囲も適宜選択可能であり、表示画像生成プロック、前記ウインドゥ制御プロックおよび前記表示制御プロックが半導体基板に一体に形成されてビデォプロセッサ I Cとして構成される実施例や、

⑧この実施例のビデオプロセッサ I Cにウィンドウ検出プロックを加えた実施例などが、他の実施例として包含される。

⑨本発明の画像処理装置は、ゲーム機に好適であるが、これに限らず、パーソナルコンピュータなどに広く応用することが可能であることはいうまでもない。

【産業上の利用可能性】

本発明の画像処理装置によれば、画像メモリ容量の増加を抑えながら、ウィンドウ表示を含めた多様な分割画面の画像データを生成でき、実用上極めて有用である。また本発明による画像処理装置は多様な形状のウィンドウを用意することができるのて表示画面の多様化が図れる。さらに本発明の画像処理装置によれば、 C P Uでの計算負担を軽減しながら多様な移動回転変換，拡大縮小変換が可能となる。

Claims

【請求の範囲】

【請求項 1】 C P U、画像情報を格納する画像メモリをアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し、前記 C P Uの制御の下で前記画像情報に基づいて画像データを生成する画像処理装置において、

前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理 ί言号を出力する複数の信号処理手段と、

前記切換手段に接続され、前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段とを具備することを特徴とする画像処理装置。

【請求項 2】前記信号処理手段のそれぞれは、

移動変換処理及び/又は回転変換処理のための演算に用いるパラメータを保持するパラメータレジス夕と、

前記パラメータを用いて移動変換処理及び Ζ又は回転変換処理のための演算を行うマトリクス演算回路と、

所定のデータを係数として格钠する係数 R A Mと、

前記係数 R A Mにアクセスして前記係数を呼び出す係数 R A Mアクセス回路とを含むことを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

【請求項 3】前記係数 R A Mの一つから前記切換手段に前記表示切換信号を供給することを特徴とする請求項 2記載の画像処理装置。

【請求項 4】前記ァドレス生成手段は、

前記切換手段に接続される積和演算回路と、

前記積和演算回路に接続される画像メモリアクセス回路とを含むことを特徴とする請求項 2または 3記載の画像処理装置。

【請求項 5】前記画像メモリをアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し、該画像情報に基づいて画像データを生成する画像処理方法において、

前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を生成し、画素毎にあらかじめ設定された表示切換信号に従つて前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力し、

出力された前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対する読み出しァドレスを生成して、

前記表示切換信号に従って前記モニタ画面上に独立した複数の画像を分割して表示するように、画像データを生成することを特徴とする画像処理方法。

【請求項 6】（1) C PU ;

(2) ビデオ RAM；および

(3) 背景画像生成部と、該背景画像生成部に接続された表示制御部とを含み、前記ビデオ RAMにアクセスして表示しょうとする画像の画像情報を順次読み出し、前記 C PUの制御の下で、画像データを生成するビデオプロセッサ；を有し、前記背景画像生成部は以下①〜③の構成を有することを特徴とする電子装置：

② . 前記複数の信号処理手段に接続され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、 ③. 前記切換手段に接続され、前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段。

【請求項 7】（1) C PU ;

(2) 第 1のビデオプロセッサ；

(3) 前記第 1のビデオプロセッサに接続され画像情報が格納される第 1のビデォ RAM ;

(4) 背景画像生成部と、前記背景画像生成部に接続された表示制御部とを含む第 2のビデオプロセッサ：

( 5 ) 前記第 2のビデオプロセッザに接続され画像情報が格納される第 2のビデォ R AM；を有し、前記背景画像生成部は以下①〜③の構成を有することを特徴とする電子装置：

①. 前記 C P Uの制御の下に供給される情報に基づき、前記画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する複数の信号処理手段、 ②. 前記複数の信号処理手段に接続され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、 ③. 前記切換手段に接続され、前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段。

【請求項 8】（1 ) C P U ；

( 2 ) 前記 C P Uに接梡されたバスライン；

( 3 ) 前記バスラインの信号の流れを制御するバスコントローラ；

( 4 ) 以下 1) ~ 3)の構成を含む第 1の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続されスプライト画像データの生成を制御する第 1のビテオプロセッサ、

2)前記第 1のビデオプロセッサに接続され前記スプライト画像データを生成するための画像情報が格納される第 1のビデオ R A M、

( 5 ) 以下 i) . 2)の構成を含む第 2の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続され、背景画像データを生成する背景画像生成部と、前記背景画像生成部および前記第 1の画像処理部に接続され前記スプライト画像データおよび前記背景画像データを合成するよう前記画像データを制御する表示制御部とを含んでいる第 2のビデオプロセッサ、

を有する電子装置であって、

前記背景画像生成部は以下①〜③の構成を有することを特徴とする電子装置： ①. 前記バスラインに接続され、前記 C P Uの制御の下に供給される情報に基づき、画像情報に対し変換処理を実行するのに必要な変換処理信号を出力する一対の信号処理手段、 ② . 前記複数の信号処理手段に接続され、あらかじめ設定された表示切換信号に従って、前記変換処理信号を選択的に切換えてその一つを出力する切換手段、

③ . 前記切換手段に接続され、前記切換手段から出力された前記変換処理信号に基づいて変換処理された画像情報に対応する読み出しァドレスを生成するァドレス生成手段。

【請求項 9】前記第 1ビデオプロセッサは、前記フレームバッファに展開されたスプライト画像データを読み出し、その画像データの所定のビット値を変更して前記フレームバッファの同じァドレスに書き込むビット値変更手段を有し、前記第 2ビデオプロセッサは、

前記フレームバッファに展開されたスプライト画像データに含まれる前記所定のビット値が変更されたか否かを検出するビット値検出部と、

前記変更されたビット値に基づき前記スプライド画像データをスプライト画像の形状を有するウインドウ信号として前記表示制御部に送るウィンドウ制御部とを有することを特徴とする請求項 8記載の電子装置。

【請求項 1 0】（1 ) C P U ；

( 2 ) 前記 C P Uに接統されたバスライン；

( 4 ) 以下 1) ~4)の構成を含む第 1の画像情報処理部；

4)前記フレームバッファに展開されたスプライト画像データを読み出し、そのデータの所定のビット値を変更して前記フレームバッファの同じアドレスに書き込むビット値変更手段、

( 5 ) 以下 1)〜3)の構成を含む第 2の画像情報処理部；

1)前記バスラインに接続され背景画像データを生成する第 2のビデオプロセッサ、 2)前記第 2のビデオプロセッサに接続され背景画像データを生成するための画像情報が格納される第 2のビデオ RAM、

3)前記スプライト画像データおよび前記背景画像データを合成するよう前記画像データを制御する表示制御部；を有する電子装置であって、

さらに、前記第 2ビデオプロセッサは以下①、 ②の構成を含むことを特徴とする電子装置：

① . 前記フレームバッファから読み出したスプライト画像データに含まれる前記ビット碴が変更されたか否かを検出するビット値検出部、

② . 前記変更されたビット値に基づき前記スプライド画像データをスプライト画像の形伏を有するウインドウ信号として前記表示制御部に送るウィンドウ制御部。

【請求項 1 1】回転マトリクスパラメータ A~ I、座標変換前のスクリ一ン画面に対する視点を表す（Px , Py , Ρζ ) 、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（S . Sy . Sz ) および平行移動量を表す（Mx ,. My , Μζ ) から、座標変換後の視点を表す（Χρ , Υρ , Ζρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs . Ys , Zs ) とを次の（1 ) 式および（2) 式で表し、

( 1 )

(2)

上記の（1 ) . (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Yを次式で表し、

X = k (Xs -Xp ) + Xp Y = k (Ys 一 Yp ) + Yp

k = - Zp / (Zs - Zp ) - (4)

前記（1) 式及び前記（2) 式のマトリクス演算を行って各画素の Xp , Yp ,

Xs , Ys を算出するマトリクス演算回路と、

前記各画素の Xp . YP . XS . YS と、前記係数メモリから読み出した対応する前記画素の係数 kとから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出する積和演算回路とを有することを特徴とする画像処理装置。

【請求項 1 2】（1 ) C P U ；

(2) ビデオプロセッサ；

(3) 前記ビデオプロセッサに接続され画像情報が格钠されたビデオ RAM；を有し、前記ビデオ RAMに格納されている信号をアクセスして表示しようとする画像の画像情報を順次読み出し画像データを生成する電子装置において、前記ビデオプロセッサは、

1)背景画像生成部と、

2〉前記背景画像生成部に接続された表示制御部とを含み、

前記背景画像生成部が以下①〜④の構成を含むことを特徴とする電子装置： ①. 座標変換変換前の視点を表す（Px . Py , Ρζ ) と、座標変換における中心点を表す（Cx , Cy , Cz ) と、座標変換前のスクリーン画面の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) と、平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , Yp , Zp ) と、座標変換後のスクリーン画面の所定の点を表す（Xs . Ys , Zs ) とを次式で表し、 c Xp > Α B C Px - Cx Cx _rMxヽ

YP D E F Py - Cy + Cy + My ( 1 )

- Z p . 、G H Iリ Czノ Mzノ

X = k (Xs - Χρ ) +Χρ

Υ = k (Ys - Υρ ) + Υρ - (4)

前記 C PUから供給される回転マトリクスパラメータ A~Fおよび変換前の座標データ Px， Py , Pz , Cx , Cy , Cz , Μχ , My , Μζ に関する信号を格納するパラメータレジスタ、

② . 前記 C PUから供給される係数 kを画素毎に格納する係数メモリ、

③ . 前記バラメータレジスタに接続され、（1) 式および（2) 式のマトリクス演算を行って各画索の Xp , YP , Xs , Ys を算出するマトリクス演算回路、

④ . 前記各画索の Xp， YP , Xs , Ys と前記係数メモリから読み出した対応する画素の係数 kとから（4) 式の演算を行って座標 X. Yを算出し前記ビデォ RAMの読み出しァドレスを生成する積和演算回路。

【請求項 13】画像情報から生成された画像データに基づいて画像を表示するディスプレイ装置を具備したことを特徴とする請求項 6, 7, 8. 9. 10 または 12記載の電子装置。

【請求項 14】下記構成を有することを特徴とする画像処理装置：

(1) C PUからの信号を受領するための第 1の端子；

(2) 画像情報が格納されるビデオ RAMを接続するための第 2の接続端子； (3) 画像データを出力するための第 3の端子；

(4) 以下 1)~5)の回路を有する表示画像生成ブロック；

1)前記第 1の接続端子に接铳され、 C PUから供耠される回転マトリクスパラメータ A~F、座標変換前の視点を表す（Px , Py . Pz ) 、座標変換に. おける中心点を表す（Cx . Cy , Cz ) および平行移動量を表す（Μχ , My , Mz ) に関する信号を格枘するバラメータレジスタ：

2)前記パラメータレジスタに接続され、次の（1) 式および（2) 式で表される演算を実行して各画索の XP， Υρ , Xs , Ys を算出するマトリクス演算回路、

Xp A B C Px - Cx

Yp D E F Py - Cy (1)

Ζρ GHリ Pz — Cz

Sx - Cx

Sy - Cy (2)

但し、（Sx , Sy . Sz ) は座標変換前のスクリーン画面の所定の点を、 (Xp , Yp , Ζρ ) は座標変換後の視点を、そして（Xs , Ys , Zs ) は座標変換後のスクリーン画面の所定の点を、それぞれ表す；

3)前記第 1の端子に接続され、 C PUから供給される係数 kに関する信号を格納する係数メモリ：

4)前記マトリクス演算回路から供辁される各画素の Xp , Yp , XS , YS および前記係数メモリから読み出された各画素に対応する係数 kとから次の

(4) 式、

X = k (Xs - Xp ) + Xp

Y = k (Ys - Yp ) + Yp - (4)

で表される演算を実行し、表示画像の座標 Xおよび Yを算出する積和演算回路：

5)前記第 2の端子に接続され、前記積和演算回路から供給される座標 X, Yを表示画像の画素ァドレスとしてビデオ RAMをアクセスするためのビデオ R AMアクセス回路；

(5) 前記表示画像生成ブロックに接続され、生成された画像データを前記第 3 の端子から出力する表示制御プロック。

【請求項 15】下記構成を有することを特徴とする画像処理装置：

(1) C PUからの信号を受領するための第 1の端子；

(2) 画像情報が格钠されるビデオ RAMを接続するための第 2の接続端子； (3) 画像データを出力するための第 3の端子；

(4) 以下 1〉〜8)の回路を有する表示画像生成ブロック；

1)前記第 1の接铳端子に接続され、 C PUから供給される回転マトリクスパラメータ、座標変換前の視点、座標変換における中心点および平行移動量を表す信号を格钠する一対のパラメータレジスタ；

2)対応する前記パラメータレジスタにそれぞれ接続され、一対の画像に対する各画索の座標変換後の視点およびスクリーン画面上の点を演算する一対のマトリクス演算回路；

3)前記第 1の端子に接続され、 C PUから供給される表示切換信号を含む係数 kを格納する一対の係数メモリ：

6)前記第 1および第 2の切換回路に接続され、前記第 1および第 2の切換回路から供給される信号に基づき、表示画像の座標を算出する積和演算回路；

7)前記係数メモリの一方から前記第 1および第 2の切換回路および積和演算回路に前記表示切換信号を供給し、前記一対のマトリクス演算回路および前記

—対の係数メモリから前記積和演算回路に供給される信号を切換える切換手段；

8)前記第 2の端子に接続され、前記積和演算回路から供給される座標データを表示画像の画素ァドレスとしてビデオ RAMをアクセスするためのビデオ R AMアクセス回路；

(5) 前記表示画像生成ブロックに接続され、生成された画像データを前記第 3 の端子から出力する表示制御ブロック。

【請求項 16】前記表示制御プロックにカラ一 RAMを接続したことを特徴とする請求項 14または 1 5記載の画像処理装置。

【請求項 1 7】前記第 1の端子に接続され、 C P Uにより内容の書換えが可能なコントロールレジスタと、

制御信号を前記表示制御プロックに供耠するウィンドウ制御プロックを有することを特徴とする請求項 1 4 , 1 5または 1 6記載の画像処理装置。

【請求項 1 8】前記表示画像生成ブロック、前記ウィンドウ制御ブロックおよび前記表示制御ブロックが半導体基板に一体に形成されたビデオプロセッサ I Cとして構成されることを特徴とする請求項 1 7記載の画像処理装置。

【請求項 1 9】前景画を入力するための第 4の端子と、

前記第 4の端子と前記ウィンドウ制御プロックとの間に接続されるウィンドウ検出ブロックとを有し、

前記第 4の端子に入力される信号にはウインドウ制御フラグおよび前景画信号が含まれ、

前記ウィンドウ検出ブロックに前記ウィンドウ制御フラグが供給され、前記表示制御プロックには前記前景画信号が供給されることを特徴とする請求項 1 7記載の画像処理装置。

【請求項 2 0】前記表示画像生成プロックは前記前景画に対応した背景画を生成するように構成され、

前記表示制御プロックは前記背景画および前記前景画を合成した画像データを前記第 4の端子から出力するように構成されていることを特徴とする請求項 1 9 記載の画像処理装置。

【請求項 2 1】前記表示画像生成ブロック、前記ウィンドウ制御ブロック、前記表示制御プロックおよび前記ウインドウ検出プロックが、半導体基板に一体に形成されたビデオプロセッサ I Cとして構成されていることを特徴とする請求項 2 0記載の画像処理装置。

【請求項 2 2】回転マトリクスパラメータ A ~ I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（P x , P y , Ρ ζ ) 、座標変換における中心点を表す（C x , C y . C z ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（S X , S y , S z ) および平行移動量を表す（M x , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Χ ρ , Υ Ρ , Ζ ρ ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し、

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y = k (Ys -YP ) + Yp

k = - Zp / (Zs - Zp ) ··· (4) 予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数 kと、前記各画素の Χρ , Yp , Xs . Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X. Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であつて、

スクリーン画面の X軸を回転軸にした X幸由回転とスクリーン画面の Z$由を回転軸にした Z軸回転とを連続させる「X蚰回転 + Z軸回転」、および又はスクリン画面の Y軸を回転蚰にした Y軸回転とスクリン画面の Z$由を回転 $由にした Z拳由回転とを連続させる「Y軸回転 + Z軸回転」という回転変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。

【請求項 23】回転マトリクスパラメータ Α I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Pz ) 、座標変換における中心点を表す

(Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx . Sy . Sz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , YP , Zp ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs， Ys， Zs ) とを次の（1 ) 式および（2) 式で表し、

,Α B C

Yp D Ε F ( 1 )

Ζρ GH Iノ

S x 一 Cx

Sy - Cy (2)

上記の（1) ，（2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X, Yを次式で表し、

X = k (Xs - Xp ) + Xp

Y = k (Ys - YP ) + Yp

k = - Zp / (Zs - Zp ) ··· (4)

予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数と、前記各画素の Χρ , Yp , Xs . Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

スクリーン画面の X軸を回転拳もにした Χί由回転とスクリ一ン画面に対する垂直線である画面軸を回転軸にした画面軸回転とを連続させる「X f由回転 +画面 $由回転」、および又はスクリーン画面の Y軸を回転軸にした Y軸回転と前記画面轴回転とを連続させる「Y軸回転 +画面軸回転」という回転変換処理を行うことを特徴とする画像処理方法。

【請求項 24】回転マトリクスパラメータ Α〜 I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Pz ) 、座標変換における中心点を表す

(Cx , Cy , Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy , Sz ) および平行移動量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , Yp , Zp ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs . Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し.

Px - Cx

Py - Cy (1)

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y = k (Ys - YP ) + Yp

k = -Zp / (Zs - Zp ) - (4) 予め画素毎に設定された 1スクリーン画面分の係数 kと、前記各画素の Xp .

Yp . Xs . Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

前記係数 kを上記（4) 式の X, Yのいずれか一方に積算することにより、前記スクリーン画面の水平方向又は垂直方向の拡大縮小を行うことを特徴とする画像処理方法。

【請求項 25】回転マトリクスパラメータ A~ I、座標変換前のスクリーン画面に対する視点を表す（Px , Py , Ρζ ) 、座標変換における中心点を表す

(Cx , Cy . Cz ) 、座標変換前のスクリーン画面上の所定の点を表す（Sx , Sy . Sz ) および平行移勤量を表す（Mx , My , Mz ) から、座標変換後の視点を表す（Xp , Y , Zp ) と座標変換後のスクリーン画面上の所定の点を表す（Xs , Ys , Zs ) とを次の（1) 式および（2) 式で表し、广

.

上記の（1) , (2) 式より変換した画面を表示させるスクロール画面の座標 X. Υを次式で表し、

X = k (Xs -Xp ) +Xp

Y= k (Ys - YP ) + Yp ··· (4)

Yp , Xs , Ys とから前記（4) 式の演算を行って座標 X, Yを算出し、該座標 X, Yを用いて画像メモリをアクセスし、座標変換処理後の表示される画像の画像データを生成する画像処理方法であって、

前記係数 kを前記スクリーン画面の垂直座標値および水平座標値に従って変化させることにより前記スクリーン画面が曲面になるように画像データを生成することを特徴とする画像処理方法。