WO2003027959A1

WO2003027959A1 - Programme informatique et appareil de création d'image

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Publication number: WO2003027959A1
Application number: PCT/JP2002/009845
Authority: WO
Inventors: Reiji Matsumoto; Hajime Adachi
Original assignee: Pioneer Corporation
Priority date: 2001-09-26
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2003-04-03
Also published as: CN1559054A; US20030080958A1; JP2003109032A; EP1435590A1

Description

明細書画像作成装置及びコンピュータプログラム [技術分野】

本発明は、 3次元座標情報に基づいて 3 D画像を作成する画像作成装置及び方法、そのような画像作成装置を備えたナビゲーシヨンシステム等の電子機器、並ぴにコンピュータプログラムの技術分野に属する。特に、例えば車載用ナビゲーシヨン装置等に好適に用いられ、 3 D画像を含む複数層の画像を重ね合わせてなる多層 3 D画像を表示可能な画像作成装置及び方法、そのような装置を備えた電子機器、並びにコンピュータプロダラムの技術分野に属する。

[背景技術]

近時、自動車の走行を制御する電子制御の研究開発や、運転を支援するナビゲーシヨンシステムの普及が著しい。このナビゲーシヨンシステムには種々のデ一タベースを有していて、表示装置に地図情報、現在位置情報、各種案内情報等を表示する基本的な構成があり、さらに入力した条件に基づいてドライブルートを探索するものが一般的である。そして、探索されたドライブルートや、 G P S (Global Positioning System) 測位或いは自立測位に基づく現在位置を、地図上に表示して、目的地までの誘導案内（ナビゲーシヨン）を行うように構成されている。目的地までの誘導案内のために車両に搭載されたナビゲーションシステムの表示装置にドライブルートに加えて、現に走行している地点から前方の風景が表示され、加えて走行路線の指示、交差点で曲がる方向、その交差点までの距離、目的地までの距離、到着予想時刻等が表示される。このとき前方の風景は、ドラィバーの視線に基づき、平面上に立体的な視覚表現を与える技法、即ち遠近法を用いた画像（本願明細書では、所謂、「 3 D画像」と記す）で表示されるものがある。

このような 3 D画像等を表示するために、 Zバッファ法による陰面消去機能を持つ描画エンジンを用いる場合がある。 Zバッファ法によれば、一フレームの 3 D画像を構成する複数の部分フレーム画像（例えば、一つの風景を示す一フレームの画像を構成する、道路の画像、一の建物の画像、他の建物の画像、上空の画像など）のうち同一描画位置において最も手前にある画像部分を描画位置毎に記憶しておき、最終的に全描画位置において最も手前にある画像部分のみからなる一フレームの 3 D画像を描画することができる。また、 Zバッファ法による陰面消去機能を用いれば、風景画像のみならず、複数のテキスト、マーク、模様、デザイン、デッサン、背景等が立体的に重ねられた 3 D画像等も描画可能となる。他方で従来から、同一画面内に、種類の相異なる複数層の画像を重ね合わせた画像（本願明細書では「多層画像」という）を表示する技術もある。例えば、車載用ナビゲーシヨン装置では、基本地図情報上に、地図以外の各種画像情報、関連するテキスト情報、各種アイコンやマーク、縮尺の異なる地図情報等を重ね合わせた多層画像を表示する技術が実用化されている。この技術は、より具体的には、フレームバッファを多層画像の合計層数に对応して複数備えておき、これら複数のフレームバッファに格納された複数層の画像を重ね合わせることにより、多層画像を表示するものである。

従って、上述の如く陰面消去により 3 D画像を作成する Zバッファ法と上述の如く多層画像を表示する技術とを組み合わせれば、 3 D画像を含む複数層の画像を重ね合わせてなる複雑高度な多層画像（本願明細書では「多層 3 D画像」という）を表示することも可能であると考察される。

移動体ナビゲーシヨン装置等を含めて各種電子機器においては、ハードウェア資源の儉約或いはコスト削減等の観点から、同一処理を行う際におけるメモリ容量の削減という一般的要請がある。

しかしながら、前述の如く各々の層に Zバッファ法による陰面消去を行った後に重ね合わせて多層 3 D画像等の多層画像を表示するためには、多層画像の層毎に一対のフレームバッファ及び Zバッファが必要となる。即ち、多層画像の合計層数に等しい数のフレームバッファ及び多層画像の合計層数に等しい数の Zバッファが必要となり、全体として必要なメモリ容量は膨大なものとなってしまうという問題点がある。

例えば、 Zバッファを用いる 3 D画像用のグラフィックスライブラリとして、マイクロソフト社の Direct3D によれば、 Zバッファに関連付けられるフレームバッファは唯一であるので、複数層に対して 3 D画像の描画を行うには、層の総数と同じ数だけ Zバッファを確保する必要がある。他方、 Zバッファを用いる 3 D画像用のグラフィックスライブラリの他の例として、シリコングラフィック社の API(Application Programming Interface)である OpenGLによれば、単一層の概念で構成されており、多層 3 D画像を作成することは出来ない。

[発明の開示]

本発明は上述した問題点に鑑みなされたものであり、全体として必要なメモリ容量の相対的低减を図りつつ、多層 3 D画像等の多層画像を表示可能な画像作成装置及び方法、そのような装置を備えた電子機器、並びにコンピュータプロダラムを提供することを課題とする。

本発明の画像作成装置は上記課題を解決するために、 3 D画像を含む複数層の画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを具備するグラフイツクスメモリと、前記複数層の画像を、時分割で前記一個の Zバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複数個のフレームバッファに順次格納し、前記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合わせることにより、多層 3 D画像を作成する描画デバイスとを備える。

本発明の画像作成装置によれば、描画デバイスは、 3 D画像を含む複数層の画像を、時分割で一個の Zバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に複数個のフレームバッファに順次格納する。その後、複数のフレームバッファの各々は、 Zバッファ法により陰面消去が実行された 3 D画像等が格納された状態とされる。すると、描画デバイスは、これら複数個のフレームバッファに格納され且つ陰面消去が実行された後における、 3 D画像を含む複数層の画像を重ね合わせることにより、多層 3 D画像を作成する。従って、 Zバッファ法を用いて夫々作成した複数層の画像を、同一画面内に重ね合わせて表示することができる。ここで特に、グラフィックスメモリは、複数層の画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファを具備しているが、複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の zバッファを具備する。従って、複数層の画像に対して別々に、 Zバッファを備える場合と比較して、格段にメモリ容量を低減できる。

この結果、例えばカーナビゲーシヨンシステム等の、グラフィックス用のメモリ容量を抑えることが実用上大変重要とされる用途に対し、本発明の画像作成装置は好適である。

本発明の画像作成装置の一態様では、前記 zバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、クリアされる。

この態様によれば、複数層の画像各々の生成が完了する都度に Zバッファはクリアされるので、一個の Zバッファを時分割で用いて複数層の画像に係る陰面消去を問題なく実行できる。

本発明の画像作成装置の他の態様では、前記描画デバイスは、前記複数層の画像の少なくとも一層については遠近法に則った画像を描画する。

この態様によれば、多層 3 D画像のうち少なくとも一層については、例えば操縦者が運転席から見るような風景が、遠近法の描画手法による 3 D画像として表示され、操縦者は実際の風景と合致させて画像を認識することが容易となる。本発明の画像作成装置の他の態様では、前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記 3 D画像に含まれる物体の 3次元座標情報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成手段と、前記 3 D画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成手段とを具備する描画アブリケーション処理部と、前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄積手段と、前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情報蓄積手段とを具備するグラフィックスライブラリとを更に備えており、前記描画デバイスは、前記蓄積された座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積された描画物体情報に作用させることにより、前記複数層の画像を順次生成する。

この態様によれば、描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリによって、複数層の画像のうち少なくとも一つについて或いは好ましくは複数層の画像の各々について、画像を描画するためデータを座標変換情報と描画物体情報とに分離して、それぞれを独自の情報生成手段により生成し、蓄積、管理する。これら蓄積、管理されたデータに基づき描画デバイスにより表示用画像として 3 D画像を生成し、表示装置に出力する。この際、座標変換情報と描画物体情報とを分離独立して扱い、これらに基づく描画処理を一括実行することで、描画デバイスによる描画速度は向上する。

特に、この態様のように描画物体情報及び座標変換情報を用いれば、一層の 3 D画像をバースト的に生成できるので、一層の 3 D画像を描画する際の Zバッファを用いた陰面消去を行う時間も極めて短時間で済む。このため、一個の Zバッファを時分割で用いて、各層の画像に係る陰面消去を問題なく実行できる。尚、この態様では、描画物体情報生成手段について「描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する」とあるが、ここにいう、所定情報単位とは、例えばディスプレイリストの単位であり、描画デバイスが 3 D画像を描画する際に座標変換情報を描画物体情報に作用させる単位に一致させている。そして、同一ディスプレイリスト等の同一所定情報単位内においては、座標系を統一するが、相異なる所定情報単位間においては座標系を統一する必要はない。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、時間の経過に伴い連続的に変化する相前後する二枚の 3 D 画像の両者に含まれる物体に対し、前記描画物体情報を固定したまま、前記座標変換情報生成手段により前記座標変換情報を再生成するように構成してもよい。このように構成すれば、複数層の画像のうち少なくとも一層については、時間の経過に伴い連続的に変化する 3 D画像を描画する際には、描画物体情報を固定したまま座標変換情報を変化させるので、描画のための処理負担を軽減でき、連続的に変化する 3 D画像の作成を迅速に行える。例えば、同一描画物体情報に基づいて、視点を連続的に変化させることで移動体の運行に従って順次変化する描画像のみならず、光源を連続的に変化させることで時間経過による物体の陰影の変化等が連続する画像として得ることができる。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画アプリケーション処理部及び前記グラフィックスライブラリは、前記複数層の画像についての前記描画物体情報及び前記座標変換情報を、マルチタスクにより生成し蓄積するように構成してもよい。

このように構成すれば、座標変換情報と描画物体情報とを分離独立してマルチタスクにより生成し蓄積するので、全体として一層迅速に 3 D画像を作成することも可能となる。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記座標変換情報生成手段により生成された複数の座標変換情報が前記座標変換情報蓄積手段に蓄積され、前記描画物体情報生成手段により生成された複数の描画物体情報が前記描画物体情報蓄積手段に蓄積され、前記座標変換情報と前記描画物体情報との任意の組み合わせで前記描画デバイスにより描画するように構成してもよい。このように構成すれば、 3 D画像を含む複数層の画像のうち少なくとも一層については、蓄積されている幾つかの座標変換情報と幾つかの描画物体情報とを任意の組み合わせで、描画デバイスにおいて描画することができ、表示画像を速やかに、また多種の画像としてユーザの要求に沿って表示することが可能となる。上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画アプリケーション処理部は、前記描画物体情報のリストを作成するリスト作成プログラムと、前記 Zバッファをクリアするクリア用プログラムと、前記描画デバイスにおける描画実行を指令する実行指令プログラムとを実行する。

このように構成すれば、所謂ディスプレイリストを作成するリスト作成プログラムと、 Zバッファをクリアするクリア用プログラムとを有することによって、複数のフレームバッファで 1個の Zバッファを時分割で共用しながら、描画デバイスにより多層 3 D画像を比較的容易に描画できる。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記グラフィックスライブラリは、前記描画物体情報を管理する機能と、前記グラフィックスメモリを制御する機能と、前記描画デバイスを制御する機能とを有するように構成してもよレ、。このように構成すれば、グラフィックスライブラリが有する前記描画物体情報を管理する機能とグラフィックスメモリを制御する機能と描画デバィスを制御する機能とにより、描画デバイスが実際に描画する多層 3 D画像の制御が行われる _c 上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記描画アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、ナビゲーションシステムが有する地図データベースから前記 3次元座標情報を含む地図情報が供給される機能を有するように構成してもよレ、。

このように構成すれば、複数層の画像のうち少なくとも一層については、前記地図データベースからの地図情報に基づき、更にナビゲーシヨンシステムが有する G P S測位装置等からの移動体の位置情報や、操縦者によって入力されるルート情報に基づいて、ディスプレイに所定の座標変換が行われた、 3次元座標情報を含む地図情報に基づく画像が、多層 3 D画像を構成する一層として表示されるさらに、座標変換が伴わない案内情報を、多層 3 D画像を構成する他の層として, 地図情報上に重ね合わせて表示し、操縦者の便に供することも可能である。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記座標変換情報は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、前記視点及び前記視界を規定する情報に加えて、光源を規定する情報を含んでなるように構成してもよい。

このように構成すれば、描画物体情報は、複数層の画像のうち少なくとも一層については、座標変換情報として、視点情報及び視界情報に加えて、光源情報に基づいて変換され、よりリアルな画像として表示することが可能となる。また、描画デバイスが置き換えられても視点情報、視界情報、光源情報等の座標変換情報はそのまま適用でき、移植性が確保されたまま同様にリアルな画像を確保できる。

上述した描画アプリケーション処理部及ぴグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記視点は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、移動体操縦者の視点に基づいて設定されるように構成してもよい。

このように構成すれば、複数層の画像のうち少なくとも一層については、操縦者の視線で見るような風景が、 3 D画像として表示され、操縦者は実際の風景と合致させた立体の画像として認識することが容易となる。視点は手動により設定できるものであってもよい。

上述した描画アプリケーション処理部及びグラフィックスライブラリを備えた態様では、前記視界は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、移動体操縦者の視界に基づいて設定される。 '

このように構成すれば、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、操縦者の視界に入る風景が、 3 D画像として表示される。視界は手動により設定できるものであってもよレ、。

本発明の電子機器は上記課題を解決するために、上述した本発明の画像作成装置（但し、その各種態様も含む）と、前記描画デバイスにより描画された多層 3 D画像を画像出力する表示装置とを備える。

本発明の電子機器によれば、上述した本発明の画像作成装置を備えるので、多層 3 D画像を表示可能な車載用ナビグーションシステム等のナビゲーションシステム、アーケードゲーム或いはテレビゲーム等のゲーム装置、多層 3 D画像を表示可能なパソコン等のコンピュータなどの各種電子機器を実現できる。

本発明のコンピュータプログラムは上記課題を解決するために、コンピュータを上述した本発明の画像作成装置（但し、その各種態様も含む）として機能させる。より具体的には、コンピュータを、上述した本発明のグラフィックスメモリ、描画デバイス、描画アプリケーション処理部、グラフィックスライブラリ等として機能させ、より詳細には更に、上述した本発明の描画物体情報生成手段、座標変換情報生成手段、描画物体情報蓄積手段、座標変換情報蓄積手段等として機能させる。

本発明のコンピュータプログラムによれば、当該コンピュータプログラムを格納する C D— R O M (Compact Disc Read Only Memory)、 D V D - R O M (DVD Read Only Memory) , ハードディスク等の記録媒体から、当該コンビユータプログラムをコンピュータに読み込んで実行させれば、或いは、当該コンビユータプログラムを、通信手段を介してコンピュータにダウンロードさせた後に実行させれば、上述した本発明に係る画像作成装置の統合した制御を比較的簡単に実現できる。

本発明の画像作成方法は上記課題を解決するために、 3 D画像を含む複数層の画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを具備するグラフイツクスメモリと前記複数層の画像を重ね合わせてなる多層 3 D画像を作成する描画デバイスとを備えた画像作成装置における画像作成方法であって、前記複数層の画像を、時分割で前記一個の Zバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複数個のフレームバッファに順次格納する工程と、前記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合わせる工程とを含む。

本発明の画像形成方法によれば、上述した本発明の画像作成装置の場合と同様に、 Zバッファ法を用いて夫々作成した 3 D画像を含む複数層の画像を、同一画面内に重ね合わせて表示することができる。ここで特にグラフィックスメモリは, 複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを具備するので、複数層の画像に対して別々に、 Zバッファを備える場合と比較して、格段にメモリ容量を低減できる。

本発明の画像作成方法の一態様では、前記 zバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、クリアされる。

本発明の画像作成方法の他の態様では、前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記 3 D画像に含まれる物体の 3次元座標情報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成工程と、前記 3 D画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成工程と、前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄積工程と、前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情報蓄積工程とを更に備えており、前記蓄積された座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積された描画物体情報に作用させることにより、前記複数層の画像を順次生成する。

この態様によれば、複数層の画像のうち少なくとも一つについて或いは好ましくは複数層の画像の各々について、画像を描画するためデータを座標変換情報と描画物体情報とに分離して、それぞれを独自の情報生成手段により生成し、蓄積、管理する。これら蓄積、管理されたデータに基づき描画デバイスにより表示用画像として 3 D画像を生成し、表示装置に出力する。この際、座標変換情報と描画物体情報とを分離独立して扱い、これらに基づく描画処理を一括実行することで、描画デバイスによる描画速度は向上する。

特に、この態様のように描画物体情報及び座標変換情報を用いれば、一層の 3 D画像をバースト的に生成できるので、一層の 3 D画像を描画する際の Zバッファを用いた陰面消去を行う時間も極めて短時間で済む。このため、一個の Zバッファを時分割で用いて、各層の画像に係る陰面消去を問題なく実行できる。

以上詳細に説明したように本発明によれば、複数層の 3 D画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを時分割で用いて陰面消去を実行するので、多層 3 D画像を表示可能としつつ、このためにグラフィックスメモリに必要なメモリ容量を低減できる。

本発明のこのような作用、及び他の利得は次に説明する実施の形態から明らかにされる。 [図面の簡単な説明]

図 1は、本発明の第 1実施形態である画像作成装置の基本構成を示すプロック構成図である。

図 2は、画像作成装置のグラフィックスライブラリの内部構成について説明するための図である。

図 3は、画像作成装置のシーンオブジェクトの管理について説明するための図である。

図 4は、グラフィックスライブラリの動作の流れを示すフローチヤ一トである _c 図 5は、画像作成装置の描画デバイスの動作の流れを示すフローチヤ一トである。図 6は、描画アプリケーション処理部の動作の流れを示すフローチヤ一トである。

図 7は、画像作成装置の動作について示すシーケンスチヤ一トである。

図 8は、描画の例を示す図である。

図 9は、第 2実施形態として本発明の画像作成装置に適用されるナビグーションシステムの構成について示す図である。

[発明を実施するための最良の形態】

以下、本発明における画像作成装置及び方法、並びにコンピュータプログラムに係る実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下に説明する各実施形態は、本発明の画像作成装置を、車載用のナビゲーシヨンシステムに利用するものとして構築したものであるが、この形態にかかわることなく、本発明はパソコンによる画像作成、テレビゲーム用の画像作成等に用いても好適なものである。

(第 1実施形態）

第 1実施形態の画像作成装置について図 1〜図 8を参照して説明する。ここで図 1は第 1実施形態である画像作成装置の基本構成を示すプロック構成図であり , 図 2は画像作成装置を構成するグラフィックスライブラリの内部構成について説明するための図である。また、図 3は描画に関するシーンオブジェクトの管理について説明するための図であり、図 4は画像作成装置を構成するグラフィックスライブラリの動作の流れを示すフローチャートであり、図 5は画像作成装置を構成する描画デバイスの動作の流れを示すフローチャートであり、図 6は、描画ァプリケーション処理部における動作の流れを示すフローチヤ一トである。さらに, 図 7は本実施形態の画像作成装置の動作について示すシーケンスチヤ一トであり，図 8は描画の例を示す図である。

まず、本実施形態の画像作成装置の基本構成について図 1を参照して説明する _c 図 1において、画像作成装置 1は、描画アプリケーション処理部 1 1 と、ダラフィックスライブラリ 1 2 と、描画デバイス 1 3 と、グラフィックスメモリ 1 6 と、重ね合わせ部 1 7とを備えて構成されている。描画アプリケーション処理部 1 1には、視点、視界、光源等の座標変換情報 1 4と、道路、建物、地図情報等の描画物体情報 1 5 とが入力される。グラフィックスライブラリ 1 2と描画デバイス 1 3とは、一体としてシステムを形成し、描画アプリケーション処理部 1 1 に対して任意に置き換えが可能である。

本実施形態では特に、画像作成装置 1は、多層 3 D画像を作成可能に構成されており、描画デバイス 1 3により第 1層の 3 D画像を描画するために、グラフィックスメモリ 1 6内に第 1フレームバッファ 1 6 aが設けられており、第 2層の 3 D画像を描画するために、グラフィックスメモリ 1 6内に第 2フレームバッファ 1 6 bが設けられている。そして、これらの 2個のバッファに対して共用の Z ノくッファ 1 6 cが 1個設けられている。 Zバッファ 1 6 cは、後述のように第 1 フレームバッファ 1 6 a及び第 2フレームバッファ 1 6 bに対して、時分割で用いられる。そして、第 1 フレームバッファ 1 6 a内に描画された第 1層の 3 D画像と、第 2フレームバッファ 1 6 b內に描画された第 2層の 3 D画像とは、重ね合わせ部 1 7により重ね合わされた後、液晶ディスプレイ、 C R Tディスプレイ等の表示装置により、一つの多層 3 D画像として表示出力されるように構成されている。

尚、本実施形態では、説明の便宜上、二層の 3 D画像からなる多層 3 D画像を描画する場合について説明するが、グラフィックスメモリ 1 6内に 3個以上のフレームバッファを設けて、三層以上の 3 D画像からなる多層 3 D画像を描画するように構成することも可能である。この際、 Zバッファ 1 6 cを、時分割で用いることにより全てのフレームバッファにより共用するように構成してもよい。伹し、 3個以上のフレームバファのうち少なくとも 2個のフレームバッファで 1個の Zバッファを共用するように構成すれば、グラフィックスメモリ 1 6におけるメモリ容量の増加を抑制しながら、多層 3 D画像を描画するという本実施形態における顕著なる作用効果は発揮されるものである。

図 2に示すように、描画アプリケーション処理部 1 1には、座標変換パラメ一タ作成ルーチン 1 1 1 とディスプレイリスト作成ルーチン 1 1 2とが具備されている。座標変換パラメータ作成ルーチン 1 1 1は、複数層の 3 D画像の各々について、座標変換情報 1 4として入力される視点、視界、光源等の座標変換情報に基づき座標変換のデータを作成する。このデータはグラフィックスライブラリ 1 2でシーンオブジェクトとして管理される。シーンオブジェクトに対するパラメータの設定や、設定値に基づく描画への適用の動作はシーンオブジェクトの識別子に対して行うことで実行される。

また、ディスプレイリスト作成ルーチン 1 1 2は、複数層の 3 D画像の各々について、道路、建物、地図情報等から描画物体情報を作成し、グラフィックスライブラリ 1 2に入力する。この描画物体情報には座標変換の情報は含まれない。座標変換の情報は前述したシーンオブジェクトとして別個に設定されている。このように、複数層の 3 D画像の各々について、座標変換情報と描画物体情報を個別に作成し、描画時において描画物体情報に座標変換情報を作用させて描画する構造をとるものであり、前述したシステムの置き換えと、描画速度の高速化を実現する。

次に、グラフィックスライブラリ 1 2は、シーンオブジェクト設定部 1 2 1 とディスプレイリスト作成部 1 2 2とディスプレイリスト実行部 1 2 3とを備える _c シーンオブジェクト設定部 1 2 1は、複数層の 3 D画像の各々について、描画アプリケーション処理部 1 1の座標変換パラメータ作成ルーチン 1 1 1で作成された座標変換の情報を、描画アプリケーションから指定された識別子に対応するシーンオブジェクト内に保存し管理する。

ディスプレイリスト作成部 1 2 2は、複数層の 3 D画像の各々について、描画アプリケ一ション処理部 1 1のディスプレイリスト作成ルーチン 1 1 2で作成されたディスプレイリストを、描画デバイス 1 3が高速で描画できるように直接にしかも一括実行できるように構成し、管理する。

また、ディスプレイリスト実行部 1 2 3は、複数層の 3 D画像の各々について- 描画デバイス 1 3を制御すると共に、シーンオブジェクト設定部 1 2 1 とデイスプレイリスト作成部 1 2 2とに作用して、描画デバイス 1 3に座標変換情報と描画物体情報の一括実行が可能となるように処理されたディスプレイリスト及び座標変換パラメータを送り、描画動作を実行させる。

このグラフイツクスライブラリ 1 2においても、複数層の 3 D画像の各々について、座標変換情報と描画物体情報とは、分離して格納されていて、描画時に描画デバイス 1 3において描画物体情報に座標変換情報を作用させて、シーンォブジェクトとして設定されている視点、視界、光源等の条件を加えて座標変換し、各層の 3 D画像を描画させる。従って、複数層の 3 D画像の各々について、単一のディスプレイリストに格納されている描画物体情報は視点や視界に依存しない単一の座標系でディスプレイリスト化されているものである。

描画デバイス 1 3で作成された第 1層の 3 D画像は、対応する第 1フレームバッファ 1 6 aに保持され、 Zバッファ 1 6 cを用いた陰面消去が行われる。この際、描画デバイス 1 3では描画物体情報に座標変換情報を作用させて、第 1層の 3 D画像を描画するので、当該第 1層の 3 D画像の描画は、バースト的に行われる。第 1層の 3 D画像の描画が完了した後に、描画デバイス 1 3で作成された第 2層の 3 D画像は、対応する第 2フレームバッファ 1 6 bに保持され、 Zバッファ 1 6 cを用いた陰面消去が行われる。この際、当該第 2層の 3 D画像の描画も, バースト的に行われる。第 2層の 3 D画像の描画が完了した後に、第 1 フレームバッファ 1 6 a及び第 2フレームバッファ 1 6 bに格納された二層の 3 D画像は、重ね合わせ部 1 7により重ね合わされることで多層 3 D画像され、表示装置 1 9 に入力されて表示されることになる。特に、各層の 3 D画像の描画は、バースト的に行われるため、このように Zバッファ 1 6 cを時分割で用いることが可能となり、 1個の Zバッファ 1 6 cを用いて陰面消去を実行しつつ 3層以上の 3 D画像を重ね合わせることも十分に可能である。

次に、図 3を参照し、各層の 3 D画像の描画手順について説明する。まず、描画アプリケーション処理部 1 1において、第 1層の 3 D画像について、手順 ( 1 ) としてディスプレイリストを作成する。作成されたディスプレイリストはグラフィックスライブラリ 1 2の物体ディスプレイリスト（ 1 ) として格納される。次に手順（2 ) として座標変換情報を設定する。座標変換情報はシーンォプジェクト（ 1 ) に格納される。次に手順（3 ) として描画の実行を指示する。グラフィックスライブラリ 1 2で物体ディスプレイリスト（ 1 ) とシーンオブジェ 'タト（ 1 ) に働きかけて、そのデータを描画デバイス 1 3に入力し、 Zバッファ 1 6 cを用いて陰面消去を実行しつつフレームバッファ 1 6 aへ第 1層の 3 D画像を描画する。その後、同様の描画手順を、第 2層の 3 D画像についても行い、更に第 3層以上の 3 D画像があれば同様に行う。描画デバイス 1 3が 3 D座標変換機能を有しており、識別子により特定された座標変換パラメータに基づき、例えば車両走行中であればドライバーの視点、視界、光源等に基づいて、描画物体情報、例えばドライバーから見える、現に走行中の風景を 3Dで描画し、表示することとなる。この際、前述のように物体のデイスプレイリスト或いはシーンオブジェクトは予め多数作成して格納しておき、適宜、各々を組み合わせて描画させるようにすることも可能である。

次に、図 4を参照し、グラフィックスライブラリ 1 2の動作の流れを説明する _c まず、描画アプリケーション処理部 1 1からの操作入力を待っている状態から (ステップ S 1 0 1 ) 操作入力があった場合、その操作の種別を判定する（ステップ S 1 0 2)。操作の種別としてグラフィックスライブラリ 1 2が有する操作は上述したように、ディスプレイリストの作成、シーンオブジェクトの設定、 Z バッファのタリァ及びディスプレイリストの実行がある。

ディスプレイリストの作成指示があると、道路、建物等の描画物体情報に基づいてディスプレイリストを作成する（ステップ S 1 0 3)。ディスプレイリストを作成するとステップ S 1 0 1に戻り、次の操作入力を待つ。

ステップ S 1 0 2の判定の結果、操作入力がシーンオブジェクトの設定であれば、視点、視界、光源等に基づく座標変換情報の識別子で指定されたシーンォブジェクトに設定する（ステップ S 1 04)。シーンオブジェクトの設定が完了すると再度ステップ S 1 0 1に戻り、次の操作入力を待つ。

ステップ S 1 0 2の判定の結果、操作入力がディスプレイリストの実行であれば識別子で指定されたシーンオブジェクトを描画デバイス 1 3に設定し（ステツプ S 1 0 5)、ディスプレイリストを実行するように描画デバイス 1 3に依頼をする（ステップ S 1 06)。

ステップ S 1 0 2の判定の結果、操作入力が Zバッファのクリアであれば、グラフィックスメモリ 1 6内にある Zバッファ 1 6 cをクリアする（ステップ S 1

1 1 )。この Zバッファをクリアする旨の操作入力は、一層の 3 D画像に係る描画動作が、ステップ S 1 0 6の実行後に完了した際に行われるものである。

その後、ステップ S 1 0 1に戻り、次の操作入力を待つ。描画デバイス 1 3はディスプレイリストを一括実行して描画する。これら実行手順は図 3を参照して説明した実行手順に沿うものである。

次に、図 5を参照し、描画デバイス 1 3の動作の流れを説明する。

まず、グラフィックスライブラリ 1 2からの操作入力を待っている状態から (ステップ S 2 0 1 ) 操作入力があった場合、その操作の種別を判定する（ステップ S 2 0 2 )。操作の種別としてシーンオブジェクトの設定及びディスプレイリストの実行がある。

シーンオブジェクトの設定の指示の場合、描画デバイス 1 3は識別子に基づく座標変換パラメータを設定する（ステップ S 2 0 3 )。座標変換パラメータの設定が完了すると再度ステップ S 2 0 1に戻り、次の操作入力を待つ。

ステップ S 2 0 2の判定の結果、操作入力がディスプレイリストの実行であれば、座標変換パラメータ及びディスプレイリストに基づき描画を実行する。描画デバイス 1 3からは描画された画像が出力され、対応するフレームバッファ 1 6 a又は 1 6 bに格納される。この際、 Zバッファ 1 6 cを用いた陰面消去が行われる。

そして、以上の動作を繰り返すことにより、複数層の 3 D画像が第 1フレームノッファ 1 6 a及び第 2フレームバッファ 1 6 b内に夫々描画され、最終的に、重ね合わせ部 1 7により重ね合わされて、一つの多層 3 D画像とされる。

次に、図 6を参照し、描画アプリケーション処理部 1 1における動作の流れを説明する。

まず、ディスプレイリスト作成ルーチン 1 1 2により、第 1層の 3 D画像及び第 2層の 3 D画像の各々についてのディスプレイリストを作成する。そして、対応する座標変換パラメータを、座標変換パラメータ作成ルーチン 1 1 1により作成する（ステップ S 5 0 1 )

—つの多層 3 D画像を描画するために必要なディスプレイリスト及び座標変換パラメータの作成が終了すると、次に、 Zバッファ 1 6 cをクリアするコマンドをグラフィックスライブラリ 1 2を介して発行する。これにより、 Zバッファ 1 6 cは、クリアされる（ステップ S 5 0 2 )。

続いて、ステップ S 5 0 1で作成したディスプレイリストのうち第 1層の 3 D 画像に係るものに、同じくステップ S 5 0 1で作成した、対応する座標変換パラメータを作用させることにより、第 1層の 3 D画像を描画する。この際、ステツプ S 5 0 2でクリァされた Zバッファ 1 6 cを用いて、陰面消去を実行する（ステツプ S 5 0 3 )。この陰面消去は、より具体的には、例えば、一風景に係る一フレームの画像を構成する、道路の画像、一の建物の画像、他の建物の画像、上空の画像など、一フレームの 3 D画像を構成する複数の部分フレーム画像を、各描画位置において順次比較して、同一描画位置において最も手前にある画像部分を、描画位置毎に記憶しておく。そして、最終的に全描画位置において、最も手前にある画像部分からなるーフレームの 3 D画像を描画する。

このようにして、 Zバッファによる陰面消去が実行されてなる第 1層の 3 D画像の描画が完了した後に、再び、 Zバッファ 1 6 cをクリアする（ステップ S 5 0 4 )。

続いて、ステップ S 5 0 1で作成したディスプレイリストのうち第 2層の 3 D 画像に係るものに、同じくステップ S 5 0 1で作成した、対応する座標変換パラメータを作用させることにより、第 2層の 3 D画像を描画する。この際、ステツプ S 5 0 4でクリアされた Zバッファ 1 6 cを用いて、陰面消去を実行する（ステツプ S 5 0 5 )。

以上により、各層の 3 D画像が第 1フレームバッファ 1 6 a及び第 2フレームバッファ 1 6 b内に夫々描画され、最終的に、重ね合わせ部 1 7により重ね合わされて、一つの多層 3 D画像とされる。このように、 1個の Zバッファ 1 6 cは、各層の 3 D画像を描画する際に、時分割で用いられ、複数のフレームバッファについて共用可能となる。

次に、図 7のシーケンスチャートを参照し、画像作成装置の動作を時間の流れ追って説明する。このシーケンスチヤ一トは描画アプリケーション処理部 1 1 とグラフィックスライブラリ 1 2と描画デバィス 1 3 とグラフィックスメモリ 1 6 との相互関係を経時的に示すものであって、横のラインは相互の関係を示し、縦のラインは上から下に向かって時間の経過を示している。

まず、描画アプリケーション処理部 1 1において第 1層の 3 D画像に係るディスプレイリスト①を作成し、グラフィックスライブラリ 1 2に入力する（ステツプ S 6 0 1 )。これと相前後して、描画アプリケーション処理部 1 1において座標変換パラメータ、即ち識別子を設定し、これを加えたシーンオブジェクトの設定をグラフィックスライブラリ 1 2に指示する。

次に、描画アプリケーション処理部 1 1において第 2層の 3 D画像に係るディスプレイリスト②を作成し、グラフィックスライブラリ 1 2に入力する（ステツプ S 6 0 2 )。これと相前後して、描画アプリケーション処理部 1 1において座標変換パラメータ、即ち識別子を設定し、これを加えたシーンオブジェクトの設定をグラフィックスライブラリ 1 2に指示する。

次に、描画アプリケーション処理部 1 1によって、グラフィックスライブラリ 1 2を介して、 Zバッファ 1 6 cをクリアする（ステップ S 6 0 3 )。

その後、描画アプリケーション処理部 1 1は、グラフィックスライブラリ 1 2 に対して、作成した第 1層の 3 D画像に係るディスプレイリスト①に設定したシ —ンォブジェクトを作用させて描画することを指示する（ステップ S 6 0 4 )。グラフィックスライブラリ 1 2は、これらの指示があった場合、描画デバイス 1 3に対して第 1層の 3 D画像に係るディスプレイリスト①を、対応するシーンオブジェクトと共に供給し、ディスプレイリスト①の実行を指示する（ステップ S 6 0 6 )。

描画デバイス 1 3では、この指示を受けて、ディスプレイリスト①を、対応するシーンオブジェクトの座標変換パラメータに基づき描画を実行して、 Zバッファ 1 6 cを用いて陰面消去を実行しつつ、第 1 フレームバッファ 1 6 aに第 1層の 3 D画像を描画する（ステップ S 6 0 7 )。第 1 フレームバッファ 1 6 aにおける描画実行が終了すると、描画終了をグラフィックスライブラリ 1 2及び描画アプリケーション処理部 1 1に伝える（ステップ S 6 0 8 )。

これを受けた描画アプリケーション処理部 1 1によって、グラフィックスライブラリ 1 2を介して、 Zバッファ 1 6 cを再びクリアする（ステップ S 6 0 9 ) _c その後、描画アプリケーション処理部 1 1は、グラフィックスライブラリ 1 2 に対して、作成した第 2層の 3 D画像に係るディスプレイリスト②に設定したシ一ンォブジヱクトを作用させて描画することを指示する（ステップ S 6 1 0 )。グラフィックスライブラリ 1 2は、これらの指示があった場合、描画デバイス 1 3に対して第 2層の 3 D画像に係るディスプレイリスト②を、対応するシーンオブジェクトと共に供給し、ディスプレイリスト②の実行を指示する（ステップ

S 6 1 1 )。

描画デバイス 1 3ではこの指示を受けて、ディスプレイリスト②を、対応するシーンオブジェク卜の座標変換パラメータに基づき描画を実行して、 Zバッファ 1 6 cを用いて陰面消去を実行しつつ、第 2フレームバッファ 1 6 bに第 2層の 3 D画像を描画する（ステップ S 6 1 2 )。第 2フレームバッファ 1 6 b aにおける描画実行が終了すると、描画終了をグラフィックスライブラリ 1 2及び描画アプリケーション処理部 1 1に伝え（ステップ S 6 1 3 )、描画終了の処理をすると共に、重ね合わせ部 1 7により第 1 フレームバッファ 1 6 a及び第 2フレームバッファ 1 6 bに夫々格納された第 1及び第 2層の 3 D画像を重ね合わせて、表示装置 1 9に多層 3 D画像を出力し、表示させる。

尚、描画アプリケーション処理部 1 1は、いずれかの 3 D画像について、現在のディスプレイリスト①又は②によって次の視界をカバーできるか否かを判定してもよい。そして、カバーできる場合は、同じディスプレイリストを利用して、次の 3 D画像の描画を行うことが可能となる。

以上説明したように、図 7において、 1個の Zバッファ 1 6 cは、期間 T 1では、第 1層の 3 D画像を描画するために用いられ、期間 T 2では、第 2層の 3 D 画像を描画するために用いられる。

図 8は上述したようにして作成された多層 3 D画像の表示の一例であって、第 1層の 3 D画像たる主画像として、車両により街中の道路を走行しているときのドライバーの視線で見られる光景を現している。図中、光源 2 1、視点 2 2、視界 2 3等がシーンオブジェクトに組み込まれる識別子で表される座標変換情報であり、建物 2 4 a、 2 4 b、 2 4 c、 ·' ·、道路 2 5等は描画物体情報に対応する _c 光源 2 1は、例えば日中であれば太陽、夜間であれば街灯であり、それらの位置、照明方向がパラメータとなる。また、視点はドライバーの視線に対応した点を用いることができ、あたかも現に走行している環境の風景と同様の感覚で見ることができる。視界 2 3は所定の画像範囲を定めるものであり、ドライバーに供されて好適な範囲が設定される。

また、建物 2 4 a、 2 4 b , 2 4 c、 …、道路 2 5等は描画物体情報に対応しており、これらに係るディスプレイリストが、描画デバイスが直接実行可能な形態で作成される。これら描画物体情報はナビグーションシステムが有する地図情報データベース等から供給されるものが利用できる。また、描画物体情報としての形態は、座標変換情報を備えていない単一の座標系で表現されているものである。

図 8においてシーンオブジェクトの情報に基づき光源 2 1、この場合、太陽が前方にあり、建物 2 4 a、 2 4 b、 2 4 c、 …の手前側が暗く陰影が施される。また、視点 2 2は道路 2 5上方にあり、遠近法に基づく手法で、この視点 2 2に、視界 2 3で設定される範囲の建物 2 4 a、 2 4 b、 2 4 c、 '··、道路 2 5等の描画物体が収斂するように座標変換される。

本実施形態では特に、主画像は、前述の如く zバッファを用いて陰面消去を行つた第 1の 3 D画像であるが、この主画像中の図中右上部分に、第 2の 3 D画像たる副画像 2 8が描画されている。副画像 2 8は、料金所の様子を 3 D画像で描画したものであり、副画像 2 8も、前述の如く Zバッファを用いて陰面消去を行つた 3 D画像に他ならない。

尚、本実施形態では、主画像中の図中右下部分に、文字情報を表示用の副画像 2 9が描画されているが、この副画像 2 9についても、 Zバッファを用いて陰面消去を行った 3 D画像（例えば、立体文字）として描画してもよい。

以上説明したように、 1個の Zバッファを時分割で用いることにより、必要となるメモリ容量の増加を抑制しながら、多層 3 D画像を表示可能となり、例えばカーナビゲーションシステム等の、グラフィックス用のメモリ容量を抑えることが重要とされる用途に対し、本実施形態の画像作成装置は好適である。更に、描画物体情報と座標変換情報とを分離して扱うことにより、高速で画像の座標変換をして描画することができ、座標変換情報に変更を加えることで同一の描画物体に対し容易に異なった座標での描画ができる。また、描画物体情報と座標変換情報とを分離することによって描画デバイスの選定或いは置き換えが可能となるものである。

(第 2実施形態）

次に、上述した画像作成装置について、この装置を移動体用のナビゲーシヨンシステムに適用した形態について説明する。ナビグーションシステムの各種機能が画像作成装置に密接にかかわって一体として構成されるものであり、この点について詳しく説明する。尚、画像作成装置そのものの構成、動作は前述したものと同様であり、ここでの再度の説明は省略し、必要に応じて適宜前述した説明を参照するものとする。

まず、図 9を参照し、本実施形態に適用されるナビゲーシヨンシステムについて、概略説明する。

ナビゲーシヨンシステムは、自立測位装置 3 0、 0 ? 3受信機3 8、システムコントローラ 40、入出力（ I /O) 回路 4 1、 CD— ROMドライブ 5 1、 D VD— ROMドライブ 5 2、ハードディスク装置（HDD) 5 6、無線通信装置 5 8、表示部 6 0、音声出力部 7 0、入力装置 8 0、及び外部インタフェース ( I /F) 部 8 1を備えて構成されており、各部が、制御データ及び処理データ転送用のバスライン 50に接続されている。

自立測位装置 30は、加速度センサ 3 1、角速度センサ 3 2及び速度センサ 3 3から構成されている。加速度センサ 3 1は、例えば、圧電素子で構成され、車両の加速度を検出した加速度データを出力する。角速度センサ 3 2は、例えば、振動ジャイロで構成され、車両の方向変換時における車両の角速度を検出した、その角速度データ及び相対方位データを出力する。速度センサ 3 3は、機械的、磁気的又は光学的に車両の車軸の回転を検出し、車軸における所定角度の回転ごとに車速に対応したパルス数の信号を出力する。

0 ? 3受信機3 8は、平面偏波無指向性受信アンテナや、高周波受信処理部とともに、デジタルシグナルプロセッサ（D S P) 又はマイクロプロセッサ（MP U)、 V— RAM、メモリなどを備えた既知の構成である。 0 3受信機3 8は、天空を飛翔する少なくとも三つの G P S衛星からの電波を受信し、スぺクトル逆拡散、距離測定、ドッブラ測定、軌道データ処理を行い、位置計算及び移動速度方位計算を行って受信地点（車両走行地点）の絶対位置情報を連続的に I ZO回路 4 1からバスライン 5 0に出力し、システムコントローラ 40が取り込んで、その地図道路上への画面表示を行うように構成されている。

システムコントローラ 40は、 C PU4 2、不揮発性固体記憶素子である RO M43及びワーキング用 RAM 44から構成され、バスライン 5 0に接続された各部とデータをやり取りしている。このデータのやり取りによる処理制御は RO M4 3に格納されているブートプログラム及び制御プログラムによって実行される。 RAM44は、特に、入力装置 80からユーザ操作で地図表示を変更（全体又は地区地図表示に変更）する設定情報などを一時的に格納する。

C D— R OMドライブ 5 1及び D VD— ROMドライブ 5 2は、 CD— ROM 5 3及び DVD— ROM 54から、それぞれに格納された地図データベース情報 (例えば、地図情報（図葉）における車線数、道幅などの各種道路データ）を読み出して出力する。

ハードディスク装置 5 6は、 CD— ROMドライブ 5 1又は D VD— ROMドライブ 5 2で読み込まれた地図（画像）データを格納し、この格納後に任意の時点で読み出すことが出来る。ハードディスクユニット 5 6は更に、 CD— ROM ドライブ 5 1或いは DVD— ROMドライブ 5 2から読み込まれた、音声データや映像データを格納することも可能である。これにより例えば、 CD— ROM5 3や DVD— ROM 54上の地図データを読み出してナビゲーション動作を行いながらノ、一ドディスクュニット 5 6に格納された音声データや映像データを読み出して音声出力や映像出力が可能となる。或いは、 CD— ROM5 3や DVD -ROM54上の音声データや映像データを読み出して音声出力や映像出力を行いながら、ハードディスクユニット 5 6に格納された地図データを読み出してナビグーシヨン動作が可能となる。

表示部 60は、システムコントローラ 40の制御で各種処理データを画面表示する。表示部 6 0は、内部のグラフィックコントローラ 6 1力バスライン 50 を通じて C PU4 2から転送される制御データに基づいて表示部 6 0の各部の制御を行う。また、 V— RAMなどを用いたバッファメモリ 6 2が、即時表示可能な画像情報を一時的に記憶する。さらに、表示制御部 6 3が表示制御を行い、グラフィックコントローラ 6 1から出力される画像データをディスプレイ 64に表示する。このディスプレイ 44は、例えば、車内のフロントパネル近傍に配置される。

音声出力部 7 0は、 D/Aコンバータ 7 1力システムコントローラ 40の制御でバスライン 5 0を通じて転送されてきた音声信号をデジタル信号に変換するとともに、 D Z Aコンバータ 7 1から出力される音声アナログ信号を可変増幅器 ( AM P ) 7 2で可変増幅してスピーカ 7 3に出力し、ここから音声出力される _c 入力装置 8 0は、各種コマンドやデータを入力するためのキー、スィッチ、ボタン、リモートコントローラ、音声入力装置等から構成される。入力装置 8 0は, 車内に搭載された当該車載用電子システムの本体のフロントパネルやディスプレィ 6 4の周囲に配置される。

ここで、本発明に係わる画像作成装置をナビグーションシステムに導入する場合、ドライブルートに合致した画像を適宜表示することが要求される。即ち、現に走行中の道路でドライバーの視線から見た画像を 3 Dで表示されることが望まれ、また、前方の交差点で曲がった時の画像や見通しの悪い場所でのその先の風景が 3 Dで表示され、ドライバーに知らせることが安全上も有用である。さらにそれらの画像上に各種メッセージがスーパーィンポーズされて表示されることも必要である。

従って、本発明に係わる画像作成装置はナビゲーシヨンシステムの各種デバィス、機能を利用し、一体としたシステムを構築することで極めて効果的なナビゲ —ションシステムを構成することが可能となる。

次に、ナビゲーシヨンシステムの各種デバイス、機能と画像作成装置との一体化について、構成要素に基づいて説明する。

画像作成装置は、描画アプリケーション処理部 1 1において、視点、視界、光源等の座標変換情報と、道路、建物等の描画物体情報とを分離して取り込み、それぞれを描画データとして、グラフィックライブラリ 1 2でデータ作成、蓄積、管理され、描画デバイス 1 3でこれら個別の情報から画像を形成することは上述したとおりである。

まず、描画物体情報は道路、建物を含む地図情報であって、ナビゲーシヨンシステムが有する地図データベースを利用する。地図情報は C D— R O M 5 3及び D V D - R O M 5 4に格納されていて、 C D— R O Mドライブ 5 1及び D V D— R O Mドライブ 5 2により読み出される。また、通信装置 5 8を介して、所定のサイトから地図情報を入手し、ハードディスク装置 5 6に格納して利用できる。また、 C D— R O Mドライブ 5 1又は D V D— R O Mドライブ 5 2で読み出されたドライブルートの地図情報を格納し、この格納後に任意の時点で読み出すことも出来る。ドライブプラン作成時にこの作業が行われてもよい。

上記地図情報は多数の領域に分割されており、領域毎の座標系で表されたものであり、画像作成装置の描画アプリケーション処理部 1 1のディスプレイリスト作成ルーチン 1 1 2により視界や視点の位置に依存しない単一の座標系に変換され、グラフィックスライブラリ 1 2のディスプレイリスト作成部 1 2 2に指示が出され、ここでディスプレイリスト化され、蓄積管理される。

次に、画像作成装置で必要となる座標変換情報となる視点、視界、光源等の情報については、ドライブ中であれば車両の現在地を知ることが必要であり、これはナビグーションシステムの G P S受信機 3 8、或いは自立測位装置 3 0で測定される。測定された現在地に基づき、地図情報と対照することで、車両の進行方向、適する視点及び視界を決定する。視点及び視界は所定の位置或いは範囲に定めておいてもよく、また、手動で設定できるようにしてもよい。

また、車両の進行方向と現時刻が分かれば、季節要因を考慮して太陽の方向が特定でき、太陽の方向を光源としてその位置が決定されるものである。また、所定時間後に到着する地点の風景を見ようとする場合も同様に、その位置、到着時刻を設定することで太陽の方向が特定でき、したがって、到着した時刻での光源の位置の効果を反映した画像を見ることが可能である。

また、座標変換情報を刻々と変化する時刻を条件として描画物体情報に作用させることで日の出から日の入りまでの風景の陰影の変化を確認することができるさらに他の座標変換情報を順次変えて 3 D画像を順次変化させていくことも可能である。特に、同一道路上を連続走行している際の風景に対応する 3 D画像を表示する場合には、前述のように描画物体情報を固定しつつ座標変換情報を走行に伴って変化させることで、効率良く 3 D画像を連続的に表示可能である。

上述したように、ナビゲーションシステムの機能を利用して座標変換情報となるシーンオブジェクトを定めることができ、地図情報を利用して描画物体情報を定めることができる。従って、これら独立した座標変換情報と描画物体情報とから 3 D画像を描画することでき、その画像はナビグーションシステムの表示部 6 0に導入され、グラフィックコントローラ 6 1によって、 V— R AMなどを用いたバッファメモリ 6 2に蓄積されると共に、そこから読み出され、表示制御部 6 3を介してディスプレイ 6 4に表示される。

以上、本発明の画像作成装置について、ナビゲーシヨンシステムに適用する場合について説明したが、この形態に限ることなく、パソコン、ワークステーション、モパイル、携帯電話機等における画像作成、テレビゲーム、アーケードゲーム、携帯ゲーム等における画像作成、自動車、オートバイ、飛行機、ヘリコプタ一、ロケット、船などの各種移動体用の操縦シミュレーション装置或いは訓練装置における画像形成に用いても好適なものである。

また、本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う画像作成装置及び方法、電子機器並びにコンビュータプログラムもまた本発明の技術思想に含まれるものである。

[産業上の利用の可能性】

本発明は、ナビゲーシヨンシステム、パソコン、携帯電話機等における画像作成、テレビゲーム、携帯ゲーム等における画像作成、自動車、飛行機、船などの各種移動体用の操縦シミュレーション装置或いは訓練装置における画像形成に用いることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 3 D画像を含む複数層の画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを具備するグラフィックスメモリと、

前記複数層の画像を、時分割で前記一個の zバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複数個のフレームバッファに順次格納し、前記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合わせることにより、多層 3 D画像を作成する描画デバィスと

を備えたことを特徴とする画像作成装置。

2 . 前記 Zバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、クリアされることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載の画像作成装置。

3 . 前記描画デバイスは、前記複数層の画像の少なくとも一層については遠近法に則つた画像を描画すること

を特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の画像作成装置。

4 . 前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記 3 D画像に含まれる物体の 3次元座標情報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成手段と、前記 3 D 画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成手段とを具備する描画アプリケーション処理部と、

前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄積手段と、前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情報蓄積手段とを具備するグラフィックスライブラリと

を更に備えており、前記描画デバイスは、前記蓄積された座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積された描画物体情報に作用させることにより、前記複数層の画像を順次生成することを特徴とする請求の範囲第 1項又は第 2項のいずれか一項に記載の画像作成装置。

5 . 前記描画アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、時間の経過に伴い連続的に変化する相前後する二枚の 3 D画像の両者に含まれる物体に対し、前記描画物体情報を固定したまま、前記座標変換情報を再生成することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

6 . 前記描画アプリケーション処理部及び前記グラフィックスライブラリは、前記複数層の画像についての前記描画物体情報及び前記座標変換情報を、マルチタスクにより生成し蓄積することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作

7 . 前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、

前記座標変換情報生成手段により生成された複数の座標変換情報が前記座標変換情報蓄積手段に蓄積され、

前記描画物体情報生成手段により生成された複数の描画物体情報が前記描画物体情報蓄積手段に蓄積され、

前記座標変換情報と前記描画物体情報との任意の組み合わせで前記描画デバィスにより描画すること

を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

8 . 前記描画アプリケーション処理部は、

前記描画物体情報のリストを作成するリスト作成プログラムと、

前記 Zバッファをタリァするクリア用プログラムと、

前記描画デバイスにおける描画実行を指令する実行指令プログラムとを実行することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

9 . 前記グラフィックスライブラリは、

前記描画物体情報を管理する機能と、

前記グラフィックスメモリを制御する機能と、

前記描画デバイスを制御する機能と

を有することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

1 0 . 前記描画アプリケーション処理部は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、ナビゲーシヨンシステムが有する地図データベースから、前記 3次元座標情報を含む地図情報が供給される機能を有することを特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

1 1 . 前記座標変換情報は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、前記視点及び前記視界を規定する情報に加えて、光源を規定する情報を含んでなること

を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

1 2 . 前記視点は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、移動体操縦者の視点に基づいて設定されること

を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

1 3 . 前記視界は、前記複数層の画像のうち少なくとも一層については、移動体操縦者の視界に基づいて設定されること

を特徴とする請求の範囲第 4項に記載の画像作成装置。

1 4 . 請求の範囲第 1項又は第 2項に記載の画像作成装置と、

前記描画デバイスにより描画された多層 3 D画像を画像出力する表示装置とを備えたことを特徴とする電子機器。

1 5 . コンピュータを、請求の範囲第 1項から第 1 3項のいずれか一項に記の画像作成装置として機能させること

を特徴とするコンピュータプログラム。

1 6 . 3 D画像を含む複数層の画像を別々に格納するための複数個のフレームバッファ及び該複数個のフレームバッファに対して共通に設けられた一個の Zバッファを具備するグラフィックスメモリと前記複数層の画像を重ね合わせてなる多層 3 D画像を作成する描画デバィスとを備えた画像作成装置における画像作成方法であって、

前記複数層の画像を、時分割で前記一個の Zバッファを用いて陰面消去を実行しつつ順次生成すると共に前記複数個のフレームバッファに順次格納する工程と、前記複数個のフレームバッファに格納され且つ前記陰面消去が実行された後における前記複数層の画像を重ね合わせる工程と

を含むことを特徴とする画像作成方法。

1 7 . 前記 Zバッファは、前記描画デバイスによる前記複数層の画像各々の生成が完了する都度に、クリアされることを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載の画像作成方法。

1 8 . 前記複数層の画像のうち少なくとも一層について、前記 3 D画像に含まれる物体の 3次元座標情報に基づいて、物体別に画像を描画するための描画物体情報を所定情報単位毎に単一座標系で生成する描画物体情報生成工程と、

前記 3 D画像を描画する際の少なくとも視点及び視界を規定する座標変換情報を生成する座標変換情報生成工程と、

前記生成された描画物体情報を蓄積する描画物体情報蓄積工程と、

前記生成された座標変換情報を蓄積する座標変換情報蓄積工程と

を更に備えており、

前記蓄積された座標変換情報を前記所定情報単位毎に前記蓄積された描画物体情報に作用させることにより、前記複数層の画像を順次生成することを特徴とする請求の範囲第 1 6項又は第 1 7項に記載の画像作成方法 _c