WO1998053425A1

WO1998053425A1 - Processeur d'image et procede correspondant

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Publication number: WO1998053425A1
Application number: PCT/JP1998/002262
Authority: WO
Inventors: Tetsuhiro Yasui; Seisuke Morioka; Jun Okubo
Original assignee: Sega Enterprises, Ltd.
Priority date: 1997-05-22
Filing date: 1998-05-22
Publication date: 1998-11-26
Also published as: JPH10320573A; US6680741B1; CN1122945C; EP0984392A4; TW375719B; KR20010012841A; DE69824725D1; CN1275225A; EP0984392B1; EP0984392A1

Description

明細

画像処理装置及び画像処理方法技術分野

この発明は、コンピューックス用の画像処理装置及び画像処理方法 I 関する。背景技術

コンピュータグラフィックスの分野において、高い画像処理能力を実現するために表示画面を寸法が固定された小さな矩形領域（以下、フラッグメント： Fragment と呼ぶ）に分割し、このフラッグメントごとに処理を行う方法が知られていた。

この従来の方法について、図 14乃至図 17を用いて説明する。従来の方法は、まず、

(1) ポリゴン毎にフラッグメントの枠によってポリゴンを分割し、どのフラッグメントに含まれるか分かるように記憶する。

図 14の 3 X 5に配置された 15個のフラッグメントがあり、これらの上にポリゴン A, B, Cが定義されている。ポリゴン Aについて見ると、図 15のように 8 つのフラッグメントが対応する。これらのフラッグメントがその座標ひ、 /3、了、 · · · に対応して図 16のバッファメモリに格納される。図 15の a l、 α 2がバッファメモリのひのメモリ領域に格納され、；31、 |32がバッファメモリの /3のメモリ領域に格納され、ァ 1、ァ 2がバッファメモリのァのメモリ領域に格納される。以下、同様である。

次に、（2) フラッグメントの内で現在注目しているポリゴンによって覆われる部分を計算し、塗りつぶしていく。例えば、図 17に示すように、フラッグメント δ 1について、まず、ポリゴン Αに関して塗りつぶし（図 17 (b))、次にポリゴン Bに関して塗りつぶし（同（c))、最後にポリゴン Cに関して塗りつぶす（同（d))_c この作業を最後のポリゴンが処理されるまで、またはフラッグメントが完全に覆われるまで繰り返す。これをすベてのフラッグメントについて処理する。

従来の画像要素のデ一夕処理は上記（1 ) ( 2 ) の手順により行われていた。

しかし、このような方法では対象となるフラッグメントごとにすべてのポリゴンを分割しなければならず、このために莫大な量の計算が必要となり、大きな処理時間が必要となっていた。

また、分割されて生成されたポリゴンの情報を記憶するために大容量の記憶装置を持たなくてはならなくなってしまう。処理を高速化するためには記憶装置を高速なものにしなければならず、コストが高くなつてしまう、というような欠点を生じていた。

また、従来は、ポリゴンがテクスチャデ一夕を持っている場合には、半透明付きポリゴンの処理はできなかった。

この発明は上記の課題を解決するためになされたもので、コンピュータグラフィックシステムにおいて、画像要素のデ一夕の処理を効率的、かつ、高速に行うことを可能にし、従来のものより安価で高品質の画像を実現することを目的とする。この実現方法として、画面を小さな領域（フラッグメント）に分割して行う方法がある。その際に、注目している領域に含まれるポリゴンを効率良く検索することを目的とする。要するに、コンピュータグラフィックスシステムにおいて、従来のシステムより安価で高品質な画像を実現する装置及び方法を提供する。発明の開示

この発明に係る画像処理装置は、画面を予め定められた大きさで分割し、これら分割された領域ごとに処理を行う画像処理装置において、画像構成要素の情報を走查線に対し垂直方向に並びかえる第 1並び替え手段と、画像構成要素の情報を走査線に対し水平方向に並びかえる第 2並び替え手段と、並べ替えされた前記画像構成要素の情報に基づき画像処理を行う画像処理部とを備えるものである。この発明に係る画像処理装置は、前記第 1並び替え手段は、前記垂直方向に関する前記画像構成要素の最小又は最大の値に基づき並び替えを行うとともに、前記第

2並び替え手段は、前記第 1並び替え手段の処理対象となっている領域の垂直座標において、前記水平方向に関する前記画像構成要素の最小又は最大の値に基づき並び替えを行うものである。

最小値で並べ替えをおこなっても、最大値で並べ替えをおこなってもどちらでもよい。並べ替えを行うキーが最大値であっても、処理の順序の向きが変わる（左から右—右から左 Z上から下—下から上）だけで同様の処理が可能である。なお、垂直→水平の順序でも、あるいは水平→垂直の順序でも、どちらでも同様の処理が可能である。

この発明に係る画像処理装置は、前記第 1並び替え手段及び第 2並び替え手段は、並びかえられた前記画像構成要素の情報の間を互いに結び付けるリンク処理を行うものである。

この発明に係る画像処理装置は、前記第 1並び替え手段及び第 2並び替え手段は、前記画像構成要素に対応する領域のうちで、不要な部分を無効にするリンク更新処理を行うものである。

この発明に係る画像処理装置は、前記画像処理部は、前記分割された領域ごとの画像処理を、処理すべき対象を不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに区分するとともに、前記不透明ポリゴン、前記透明ピクセル付きポリゴン、前記半透明付きポリゴンの順に処理をするものである。

この発明に係る画像処理方法は、画面を予め定められた大きさで分割し、これら分割された領域ごとに処理を行う画像処理方法において、画像構成要素の情報を走査線に対し垂直方向に並びかえる第 1並び替えステップと、画像構成要素の情報を走査線に対し水平方向に並びかえる第 2並び替えステツプと、並べ替えされた前記画像構成要素の情報に基づき画像処理を行う画像処理ステップとを備えるものである。この発明に係る画像処理方法は、前記第 1並び替えステップで、前記垂直方向に関する前記画像構成要素の最小の値に基づき並び替えを行うとともに、前記第 2並び替えステップで、前記第 1並び替えステップの処理対象となっている領域の垂直座標において、前記水平方向に関する前記画像構成要素の最小の値に基づき並び替えを行うものである。

この発明に係る画像処理方法は、前記第 1並び替えステツプ及び第 2並び替えステツプで、並びかえられた前記画像構成要素の情報の間を互いに結び付けるリンク処理を行うものである。

この発明に係る画像処理方法は、前記第 1並び替えステツプ及び第 2並び替えステツプで、前記画像構成要素に対応する領域のうちで、不要な部分を無効にするリンク更新処理を行うものである。

この発明に係る画像処理方法は、前記画像処理ステップで、前記分割された領域ごとの画像処理を、処理すべき対象を不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに区分するとともに、前記不透明ポリゴン、前記透明ピクセル付きポリゴン、前記半透明付きポリゴンの順に処理をするものである。図面の簡単な説明

図 1は、この発明の実施の形態 1に係る画像処理装置の概略機能ブロック図である。図 2は、この発明の実施の形態 1に係る画像処理装置のジオメトリプロセッサの機能ブロック図である。図 3は、この発明の実施の形態 1に係る画像処理装置のフィルプロセッサの機能ブロック図である。図 4は、この発明の実施の形態 1に係る画像処理装置のテクスチャプロセッサの機能ブロック図である。図 5は、この発明の実施の形態 1に係る画像処理装置のシエーディングプロセッサの機能ブロック図である。図 6は、この発明の実施の形態 1の全体の処理を示すフローチャートである。図 7は、この発明の実施の形態 1の Yインデックスバッファと Yソ一トバッファに関する処理の説明図である。図 8は、この発明の実施の形態 1の Yインデックスバッファと Yソートバッファに関する処理の説明図である。図 9は、この発明の実施の形態 1の Υインデックスバッファと Υソートバッファに関する処理の説明図である。図 1 0は、この発明の実施の形態 1の Υインデックスバッファと Υソ一トバッファに関する処理の説明図である。図 1 1は、この発明の実施の形態 1の各ポリゴンで最初に有効になるフラッグメントの例を示す図である。図 1 2は、この発明の実施の形態 1のリンク更新処理の説明図である。図 1 3は、この発明の実施の形態 1のリンク更新処理の説明図である。図 1 4は、従来の処理を説明するための、フラッグメントとポリゴン Α， Β , Cの関係を示す図である。図 1 5は、従来の処理を説明するための、ポリゴン Αに対応するフラッグメントを示す図である。図 1 6は、従来の処理を説明するための、バッファメモリの内容を示す図である。図 1 7は、従来の処理の塗りつぶし処理の説明図である。発明を実施するための最良の形態

発明の実施の形態 1 .

以下、この発明の実施の形態 1の装置及び方法について説明する。

図 1はこの発明の実施の形態 1に係る画像処理装置の概略機能ブロック図である。この図において、 1は C P U (cent ral process ing uni t)であり、仮想空間中の物体に対して操作を行ったり、その情報を得たり、各種制御を行う。 2はジオメトリプ口セッサ（geome t ry processor) であり、 3次元コンピュータグラフィックにおけるポリゴンの座標変換、クリッピング、透視変換などの幾何変換（ベクトル演算）や輝度計算を高速に行う。 2 aはポリゴン/マテリアル Zライトバッファメモリ (po lygon/mater i al /l ight buf fer RAM) であり、ジオメトリプロセッサ 2が処理を行う際に、 1フレーム分の有効なポリゴンデ一夕、マテリアルデータ、ライトデ —夕を保存するバッファである。ポリゴンとは、仮想空間中の立体を構成する多面体のことである。このバッファメモリ 2 aに格納されるデータの内訳を示すと次のようになる。ポリゴンのリンク情報、座標情報、その他の属性情報

LINK X, LINK Y, X, Y, iz, Τχ, Ty, Νχ, Ny, Sign Nz, Alpha, Light ID, Material ID · · ·などである。

マテリアルの情報

Depth enable, Depth function, Depth density, Texture enable, Fog enable, translucensy enable, texture type, texture function, offset x, y, size x, y, repeat x, y, mirror x,y, color id, Shinines, Material specular, Material emission, Polygon color, Texture mode, blend modeなどである。

ライ卜の情報

Light Pos i t ion, Light Direct ion, Light Type, Attenuation, Cutoff, Spotexp, Light Color, Light Ambientなどである。

3は陰面消去処理を行うフィルプロセッサ（fill processor) である。フィルプ口セッサ 3は、領域中でポリゴンの塗りつぶしを行い、各ピクセル毎に最も手前にくるポリゴンの各情報を求める。

4はテクスチャプロセッサ（texture processor) である。テクスチャプロセッサ 4は、領域内の各ピクセルにテクスチャを貼り付ける。テクスチャマッピングとは、形状が定義された物体の表面に、形状とは別に定義された模様（テクスチャ）を貼り付け（マツビング）て画像を作成する処理である。 4 aはテクスチャメモリ（texture RAM) であり、テクスチャプロセッサ 4で処理を行うためのテクスチャマップが保存されている。

5はシェ一ディンクフロセッサ (shading processor) でめる。シェ一ティングとは、ポリゴンで構成される物体の影のような表現を、ポリゴンの法線ベクトル、光源の位置や色、視点の位置、視線の方向等を考慮して行う手法である。シェ一ディングプロセッサ 5は、領域内の各ピクセルの輝度を求める。 5 aは 1画面の画像デ —夕が記憶されるフレームバッファ（frame buffer) である。フレームバッファ 5 aから順次デ一夕が読み出され、デジタルデータからアナログ信号に変換された後に、図示しない CRT、液晶表示装置、プラズマディスプレイ装置等のディスプレィに供給される。

6は、 C PU 1のプログラムやグラフィックプロセッサへのコマンド（ポリゴンのデータベース、ディスプレイリストなど）を保存するプログラムワーク Zポリゴンノッファメモリ program work/polygon buffer RAM) である。このノッファメモリ 6は CPU 1のワークメモリでもある。いわゆるレンダリングを行う。レンダリングでは、各領域は画面左上から順に処理される。実際には、ジオメタリが仮想空間座標中にオブジェクトを配置しスクリーン上に透視変換する。レンダリングはそのスクリーン座標上に定義されたデ一夕をもとに絵を作成する。レンダリングの処理は領域の個数分繰り返される。

次にこの発明の実施の形態 1に係る画像処理装置の詳細について、図 2乃至図 5 の機能ブロック図に基づき説明する。

図 2はジオメトリプロセッサ 2の機能ブロック図である。この図において、 2 1 はデータディスパッチャ一（data dispatcher) であり、バッファメモリ 6からコマンドを読み出すとともに解析し、この解析結果に基づきべクタエンジン 22、クリッビングエンジン 24をコントロールし、処理されたデータをソートエンジン 27 へ出力する。

22はべクタエンジン（vector engine) であり、ベクトル演算を行う。扱うべクトルはべクタレジス夕 23に保存される。

23はべクタレジス夕（vector register) であり、ベクタエンジン 22で演算を行うべクトルデ一夕を保存する。

24はクリッピングエンジン（clipping engine) であり、クリッピングを行う。

25は Yソ一トインデックス（Y- sort INDEX) であり、ソートエンジン 27で Y ソ一ティングを行うときに使う Y指標を保存する。

26は Xソートインデックス（X- sort INDEX) であり、ソートエンジン 27で X ソ一ティングを行うときに使う X指標を保存する。

27はソートエンジン（sort engine) であり、 Xソ一ティング及び Yソ一ティングを行うことにより、注目しているフラグメントに入るポリゴンをバッファ 6から検索する。検索されたポリゴンはバッファメモリ 2 aに格納されるとともに、フィルプロセッサ 3に送られレンダリングがなされる。また、ソートエンジン 27はポリゴン TAG 28及びポリゴンキャッシュ 34の制御も行う。

28はポリゴン TAG (polygon TAG) であり、ポリゴンキャッシュ 34の T A G を保存するバッファである。

図 3はフィルプロセッサ 3の機能ブロック図である。この図において、 31はキャッシュコントローラ（cache controller) であり、後述のマテリアルキャッシュ 42、 45、 51 b、 52 a、 53 a及びライトキャッシュ 51 aを制御する。

32はマテリアル TAG (material TAG) であり、後述のマテリアルキャッシュ 42、 45、 51 b、 52 a、 53 a及びライトキャッシュ 51 aの T A Gを保存する。

33はライト TAG (light TAG) であり、後述のライトキャッシュ 51 aの TA Gを保存するバッファである。

34はポリゴンキャッシュ（polygon cache) であり、ポリゴンデ一夕のキヤッシュメモリである。

35は初期パラメ一夕計算機（initial parameter calculator) であり、 DDA の初期値を求める。

36は Zコンパレ一夕ァレ一（Z comparator array) であり、陰面消去処理のためにポリゴン間で Z比較を行うとともに、ポリゴン I D及び内分比 t 0、 t l、 t 2を埋め込む。 Zコンパレ一夕アレー 36は 8 X 8 = 64個の Z比較器から構成される。これらがパラレルに動作するので、同時に 64個のピクセルについて処理が可能である。 1つの Z比較器にはポリゴンに関するデータが保存される。例えば、 polygon ID, iz, tO, tl, t2, window, stenci 1, shadowなこでめる。 37は頂点パラメ一夕バッファ（vertex parameter buffer) であり、ポリゴンの頂点でのパラメ一夕を保存するバッファである。 Zコンパレータアレー 36に対応して 64ポリゴン分の大きさをもつ。

38は補間器（inte卬 olater) であり、 Zコンパレ一夕アレー 36の計算結果 t 0、 t l、 t 2及び i zと頂点パラメ一夕バッファ 37の内容により、ピクセルのパラメータを補間して算出する。

図 4はテクスチャプロセッサ 4の機能ブロック図である。この図において、 41 は濃度計算機（density calculator) であり、フォグまたはデプスキュ一^ Γングのためのブレンド比を算出する。

42はマテリアルキャッシュ（material cache) であり、深さ情報に関するデ一夕が保存される。

43はウィンドウレジスタ（window register) であり、ウィンドウに関する情報を保存するバッファである。例えば、

kz, cz, fog function, fog density, fog end z

44はアドレス発生器（address generator) であり、テクスチャ座標 Tx， Ty 及び L〇 Dよりテクスチャマツプ上でのァドレスを算出する。

45はマテリアルキャッシュ（material cache) であり、材質に関するデ一夕が保存される。

46は 3次元補間であるトライリニアミツプマツプ補間を行う T L MM I計算機 (TLMMI calculator, TLMMI:Tri Linear MIP Map Interpolation) である。ミツプマップとは、テクスチャマッピングを行うときのアンチエイリアシング、すなわちテクスチャのジャギ（ぎざぎざ）をなくすための技法である。これは次のような原理によるものである。本来、 1画素に投影される物体面の色（輝度）は、対応するマツビング領域の色の平均値としなければならない。そうしないとジャギが目立つてしまい、テクスチャの質が極端に落ちる。一方、いちいち平均を求める処理を行うと計算負荷が過大となり、処理に時間がかかったり、高速プロセッサが必要になつたりする。ミツプマップはこれを解決するためのものである。ミツプマップでは、

1画素に対応するマッピング領域の色（輝度）の集計を簡素化するために、あらかじめ 2の倍数幅のマツビングデータを複数用意する。 1画素に対応したすべてのマッビング領域の大きさは、これら 2の倍数倍のいずれか 2つのデータの間に存在することになる。これら 2つのデ一夕を比較することにより対応するマツビング領域の色を求める。例えば、 1倍の画面 Aと 1Z2倍の画面 Bとがあったとき、 1Z1. 5倍の画面 Cの各画素と対応する画面 A及び Bの画素をそれぞれ求める。このとき、画面 Cの当該画素の色は、画面 Aの画素と画面 Bの画素の中間の色になる。

47はカラーコンパ一夕（color converter) であり、 4 b i tテクセル時にカラ —変換を行う。

48はカラーパレット（color pallet) であり、 4 b i tテクセル時のカラ一情報が保存される。カラ一パレット 48は、グラフィックを書くときに使う色を格納する。カラーパレツト 48の内容に対応して 1つの画素に使える色が決まる。

図 5はシェ一ディングプロセッサ 5の機能ブロック図である。この図において、 5 1は輝度処理器（intensity processor) であり、テクスチャマッピングされた後のポリゴンに対して輝度計算を行う。

5 1 aはライトキャッシュ（light cache) であり、ライト情報を格納する。

5 1 bはマテリアルキャッシュ（material cache) であり、材質に関する情報を格納する。 Shinies, Material specular, material emissionなとである。

5 1 cはウィンドウレジス夕（window register) であり、ウィンドウに関する情報 ¾保存する。 Screen center, Focus, Scene ambientなどである。

52はモジユレ一ト処理器（modulate processor) であり、ポリゴンカラーとテクスチヤカラーの関連づけ、輝度変調、フォグ処理を行う。

52 aはマテリアルキャッシュ（material cache) であり、材質に関する情報を格納する。例えば、 Polygon color, Texture modeなどである。

52 bはウィンドウレジス夕（window register) であり、ウィンドウに関する情報を保存するバッファである。 Fog colorなどである。

53はブレンド処理器（blend processor) であり、カラ一バッファ 54上のデ一夕とブレンドを行い、カラ一バッファ 54に書き込む。ブレンド処理器 53は、プレンドレ一トレジス夕の値に基づき、カレントピクセルカラ一とフレームバッファのピクセルカラ一とをブレンドし、ライトバンクレジスタで示されるバンクのフレ —ムバッファに書き込む。

53 aはマテリアルキャッシュ（material cache) であり、材質に関する情報を格納する。 blend modeなどである。

54はカラ一バッファ（color buffer) であり、フラグメントのサイズと同じ 8 X 8の大きさのカラ一バッファである。ダブルバンク構造になっている。

55はプロット処理器（plot processor) であり、カラ一バッファ 54上のデ一夕をフレームバッファ 5 aに書き込む。

56はビットマップ処理器（bitmap processor) であり、ビットマップ処理を行う。

57はディスプレイ制御器（display controller) であり、フレームバッファ 5 aのデ一夕を読み出して、 DAC (Digital to Analogue Converter：デジタル—ァナログ変換器）に供給し、図示しないディスプレイに表示する。

ところで、本発明の実施の形態 1では、ポリゴンをフラッグメントごとに分割することをせずに、代わりに走査線に対し垂直方向（以下、 Y方向）及び水平方向（以下、 X方向）にポリゴンを並べかえる処理をすることで、フラッグメントごとに含まれるポリゴンを検索できるようする。そして、この情報を使用して現在注目しているフラッグメントごとにポリゴンを処理することで、ポリゴンを分割する処理を行わないでも処理することが可能になる。よって、処理時間を短縮し、かつ、記憶装置の容量が小さい装置で処理を実現することが可能になる。

また、レンダリングにおいては、ポリゴンを不透明ポリゴン、半透明付きポリゴン及び透明ピクセル付きポリゴンに分け、かつ、半透明付きポリゴンを最後に処理することで半透明付きポリゴンの処理を可能にした。

本発明の実施の形態 1の全体の処理フローを図 6に示す。

レンダリング部に送るポリゴンデータをポリゴンの最小 Y座標値で並び替えバッファに書き込む（ST 1)。

現在注目しているフラッグメントの Y座標値と一致するポリゴンデータをポリゴンの注目 Y領域の最小 X座標値で並び替える（ST2)。

現在注目しているフラッグメントの X Y座標と一致するすべての不透明ポリゴン現在注目しているフラッグメン卜の XY座標と一致するすべての透明ピクセル付きポリゴンをレンダリングする（ST4)。

バッファ内のデ一夕に従ってテクスチャを貼り付け、シェーディングを行いカラ一データに変換する（ST5)。

なお、 ST4と ST 5の順番は逆でもよい。むしろ ST5、 ST 4の順序の方がより現実的といえる。

現在注目しているフラッグメントの XY座標と一致する半透明付きポリゴンを Z 座標値順にレンダリングする（ST6)。

バッファ内のカラ一データをフレームバッファに書き出す（ST 7)。

図 6のように、ポリゴンデータはまず Yで並び変えられ、次にこの並び変えられたデ一夕は、今度は各行の処理の前に注目領域 Yの Xの最小値で並びかえられる。この結果によって、ポリゴンの最初に処理されるフラッグメントの位置が判る。これによって、ポリゴンが最初にどのフラッグメントに含まれるか判る。また、各ポリゴンは最初に含まれるフラッグメントでの処理終了後にリンク更新処理（後述）が行われ、次のフラッグメント以降で不要なポリゴンはリンクから外され、必要なポリゴンは次のフラッグメントに含まれるポリゴンの情報にも含まれるようになる。したがつて、それまでのリンクをすべてたどればフラッグメントの内に入るすべてのポリゴンを検索することができる。各フラッグメントごとにポリゴンを分割して新しくポリゴンを作成し、処理することを行わなくてもフラッグメントごとに含まれるポリゴンの情報を読み出すことができ、処理を行えるようになる。

また、リンク更新処理とは、現在注目しているフラッグメントでポリゴン処理終了後、そのポリゴンが次のフラッグメント以降で無効になるかどうか調べ、無効になる場合はポリゴンをリンクから外す処理である。

レンダリングの処理部について、以下に説明する。

( 1 ) まず、ポリゴンを不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに分ける。

( 2 ) 次に、不透明ポリゴンの処理を行う。これはテクスチャデータによらず重ね書きされ、最終的に残ったピクセルのみが有効となる。そこで、 Z比較のみを高速で行う。

( 3 ) 上記（1 ) ( 2 ) を終了すると、フラッグメントバッファ内のデ一夕はすべて有効なデータとなる。そこで、この時点でフラッグメントバッファ内のデータを元にテクスチャデータを読み出し、色データの変換を行う。

( 4 ) 次に、透明ピクセル付きポリゴンをレンダリングする。これは、そのテクセルが透明か否かによってそのピクセルを描くか否かを決定する必要がある。従って、レンダリング時に透明テクセルの情報を読みながら塗りつぶしを行う。これ以外は不透明ポリゴンの処理と同じである。なお、この（3 ) ( 4 ) の順序の方が、逆の順序よりも好ましい。レンダリング時に透明テクセルの情報を読むことが難しいからである。

( 5 ) 次に、半透明付きポリゴンの処理を行うが、この場合、 Z値比較をパスしたすべてのピクセルのデータが有効となる。したがって、ピクセル毎にテクスチャデ一夕を読み出し、色デ一夕へ変換しながら塗りつぶし（プレンディング）を行う。また、プレンディングではポリゴンを描く順番が問題となるので、何等かの手法により Zでソートしておく。

次に、図 7〜図 1 3を用いてこの発明の実施の形態 1のフラッグメント C Gシステムについて更に詳細に説明する。

まず、 Y方向の並び替えの動きを説明する。図 7は Yィンデックスバッファ（Y I NDEX bu f f e r) と Yソートバッファ（Y s o r t bu f f e r) の構造を示す。 Yインデックスバッファには、各フラッグメント行に Y座標値の最小値 Ym i nが入るポリゴンリストのリンクの先頭アドレスが格納される。 Yソートバッファには入力された順にポリゴンデ一夕が格納される。 Yソートバッファ内の L I NK Yパラメ一夕は、同じ行に入る次のポリゴンのアドレスが格納される。従って、指定された行に入るポリゴンを知りたければ、対応する Y I NDEX のァドレスから L I NK Yが ENDであるポリゴンまでリンクをたどっていけばよい。

図 7の例について説明する。最も上のフラッグメント行について Yィンデックスバッファのアドレス 0を見るとこの内容は「EMPTY」であり、ポリゴンがないことがわかる。 2番目の行についても同様である。 3番目の行について Yインデックスバッファのアドレス 2を見るとこれらの内容は「ADR8」「EMPTY」である。そこで、 Yソートバッファの ADR 8をアクセスすると、その L I NK Yの内容は「ADR 5」である。そこで次は ADR 5をアクセスする。以下同様に、順番に ADR 3、 ADR 1とアクセスされる。そして、 ADR 1の L I NK Yの内容が「END」であるので、これでリンクは終わる。以下、すべてのフラッグメント行について処理が行われる。

次に、ポリゴンデータを格納するときの動きを説明する。

図 7の状態の時に Ym i nが Y I NDEX= 5となるポリゴンデ一夕が入力されたとする。 Yインデックスバッファの第 5番目の内容は「EMPTY」であるのでポリゴンデ一夕の L I NK 丫は「END」とする。このポリゴンデータは Yソ —トバッファの ADR 10に格納されるとともに、 Yィンデックスバッファの第 5 番目には、今書き込んだポリゴンデータのアドレスである「ADR 10」が書き込まれる。この状態を図 8に示す。次に、図 8の状態の時に Ym i nが Y I ND Ε Χ= 2となるポリゴンデータが入力された時の動作について考える。 Υインデックスバッファの第 2番目にはすでにポリゴンデ一夕へのアドレスが入っている（図 8では「ADR8」）ので、そのデ —夕は今から書き込むポリゴンの後ろにつけるようにする。したがって、ポリゴンデ一夕の L I NK Yは元の Y I NDEXの値である「ADR8」とするとともに、 Yインデックスバッファの第 2番目には、今書き込んだポリゴンデータのアドレスである「ADR 1 1」が書き込まれる。この状態を図 9に示す。

図 10は、 X方向についての並び替えを説明するための図である。 X方向の並び替えの処理も Y方向の場合と同様であり、その行における Xm i nを求め、その値を用いて並び替えを行う。

以上のように、 X方向の並び替え、及び、 Y方向の並び替えを行うとポリゴンが最初に有効になるフラッグメント、すなわち注目しているフラッグメントが最初に有効になるポリゴンが判る。例えば、図 1 1に示すように、各ポリゴンにおいて Y 座標値が最も小さいもののうちで X座標値が最も小さなフラッグメントが選択される。

なお、並び替えた結果を参照するときは、 0〜注目行（列）をすベて有効とみなすので、あるポリゴンに注目するとそのポリゴンが有効である範囲は図 12のようになる。これでは不要な部分までポリゴンが有効になってしまうので、以下で説明するようにリンク更新を行う。

まず、ポリゴン処理終了後、次のフラッグメント以降で無効になるポリゴンをリンクから外す。図 13 (a)の例では、 F 1〜F 7について、レンダリング後に X L I NKから削除する。また、 F 7については、レンダリング後 Y L I NKからも削除する。リンク更新を行った場合のポリゴン有効範囲を図 1 1 (b) に示す。以下、図 13をもとに X方向のリンクについてのステップを記す。

( 1 ) ポリゴンのエッジとフラッグメン卜の X方向に対して水平の境界の交点のうち、 X座標値の大きい方の点（P 2) を調べる。 ( 2 ) ( 1 ) で調べた点の X座標値と現在注目している行のフラッグメントの X座標に対し垂直の境界のうち、 X座標値の大きい方の境界（境界 1〜3 ) の X座標値とを比較する。

( 3 ) 小さい場合（境界 1、 2 ) にはリンクし、次のフラッグメントでも有効とする。

( 4 ) 大きくなつた場合には、レンダリング後リンクから外し、次のフラッグメン卜からは無効にする（境界 3 )。

Y方向のリンクについても Y方向に対して同様の手順で行われる。

以上のように、この発明の実施の形態 1では、ポリゴンをフラッグメントごとに分割することをせずに、代わりに走査線に対し垂直方向及び水平方向にポリゴンを並べかえる処理をすることで、フラッグメントごとに含まれるポリゴンを検索できるようになった。この情報を使用し現在注目しているフラッグメントごとにポリゴンを分割し、新しいポリゴンを作成しなくても、各フラッグメントごとに含まれるポリゴンを読み出し処理することを行うことが可能になった。これにより、従来の技術のように対象となるフラッグメントごとにすべてのポリゴンを分割するために必要な膨大な量の計算が必要でなくなり、かつ、分割されて生成されたポリゴンの情報を記憶するために必要となっていた大容量の記憶装置を持つ必要もなくなる。この結果として処理時間を短縮し、かつ、記憶装置の容量が小さくてもよい装置を実現することが可能になった。つまり、安価で高性能な装置が実現できる。

また、ポリゴンの半透明の処理がポリゴンを不透明ポリゴン、半透明付きポリゴン及び透明付きポリゴンに分け、かつ、半透明付きポリゴンを最後に処理することで可能となった。産業上の利用可能性

以上のように、この発明によれば、画面を予め定められた大きさで分割し、これら分割された領域ごとに処理を行う画像処理装置において、画像構成要素の情報を走査線に対し垂直方向に並びかえるとともに、画像構成要素の情報を走査線に対し水平方向に並びかえ、並べ替えされた前記画像構成要素の情報に基づき画像処理を行うので、領域ごとに含まれるポリゴンを検索することができる。そして、この情報を使用し現在注目している領域ごとにポリゴンを分割することにより、新しいポリゴンを作成しなくても、各領域ごとに含まれるポリゴンを読み出して処理することが可能になった。従って、処理時間を短縮するとともに、記憶装置の容量を小さくできる。

また、この発明によれば、前記分割された領域ごとの画像処理を、処理すべき対象を不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに区分するとともに、前記不透明ポリゴン、前記透明ピクセル付きポリゴン、前記半透明付きポリゴンの順に処理するので、ポリゴンがテクスチャデータを持っているときでも、半透明付きポリゴンの処理ができる。

Claims

請求の範囲

1. 画面を予め定められた大きさで分割し、これら分割された領域ごとに処理を行う画像処理装置において、画像構成要素の情報を走査線に対し垂直方向に並びかえる第 1並び替え手段と、画像構成要素の情報を走査線に対し水平方向に並びかえる第 2並び替え手段と、並べ替えされた前記画像構成要素の情報に基づき画像処理を行う画像処理部とを備えることを特徴とする画像処理装置。

2. 前記第 1並び替え手段は、前記垂直方向に関する前記画像構成要素の最小又は最大の値に基づき並び替えを行うとともに、前記第 2並び替え手段は、前記第 1並び替え手段の処理対象となっている領域の垂直座標において、前記水平方向に関する前記画像構成要素の最小又は最大の値に基づき並び替えを行うことを特徴とする請求項 1記載の画像処理装置。

3. 前記第 1並び替え手段及び第 2並び替え手段は、並びかえられた前記画像構成要素の情報の間を互いに結び付けるリンク処理を行うことを特徴とする請求項 2記載の画像処理装置。

4. 前記第 1並び替え手段及び第 2並び替え手段は、前記画像構成要素に対応する領域のうちで、不要な部分を無効にするリンク更新処理を行うことを特徴とする請求項 3記載の画像処理装置。

5. 前記画像処理部は、前記分割された領域ごとの画像処理を、処理すべき対象を不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに区分するとともに、前記不透明ポリゴン、前記透明ピクセル付きポリゴン、前記半透明付きポリゴンの順に処理をすることを特徴とする請求項 1乃至請求項 4いずれかに記載の画像処理装置。

6. 画面を予め定められた大きさで分割し、これら分割された領域ごとに処理を行う画像処理方法において、画像構成要素の情報を走査線に対し垂直方向に並びかえる第 1並び替えステップと、画像構成要素の情報を走査線に対し水平方向に並びかえる第 2並び替えステップと、並べ替えされた前記画像構成要素の情報に基づき画像処理を行う画像処理ステップとを備えることを特徴とする画像処理方法。

7. 前記第 1並び替えステップで、前記垂直方向に関する前記画像構成要素の最小の値に基づき並び替えを行うとともに、前記第 2並び替えステップで、前記第 1並び替えステップの処理対象となっている領域の垂直座標において、前記水平方向に関する前記画像構成要素の最小の値に基づき並び替えを行うことを特徴とする請求項 6記載の画像処理方法。

8. 前記第 1並び替えステップ及び第 2並び替えステップで、並びかえられた前記画像構成要素の情報の間を互いに結び付けるリンク処理を行うことを特徴とする請求項 7記載の画像処理方法。

9. 前記第 1並び替えステツプ及び第 2並び替えステツプで、前記画像構成要素に対応する領域のうちで、不要な部分を無効にするリンク更新処理を行うことを特徴とする請求項 3記載の画像処理方法。

1 0 . 前記画像処理ステップで、前記分割された領域ごとの画像処理を、処理すべき対象を不透明ポリゴン、透明ピクセル付きポリゴン、及び半透明付きポリゴンに区分するとともに、前記不透明ポリゴン、前記透明ピクセル付きポリゴン、前記半透明付きポリゴンの順に処理をすることを特徴とする請求項 6乃至請求項 9いずれかに記載の画像処理方法。