WO2003046836A1 - Image processing apparatus and constituent parts thereof, rendering method - Google Patents

Description

画像処理装置及びその構成部品、 レンダリング処理方法 技術分野

本発明は、 ディスプレイ等の 2次元スクリーンに表示される 3次元画像のレンダ リング処理を効率的に行う画像処理技術に関する。 背景技術

画像をディスプレイに表示させる画像処理装置、 例えばゲームコンソール装置又 はパーソナルコンピュータ等における画像処理能力は、 近年のプロセッサの高速化 に伴い、 著しく進歩している。

例えば精細で高品位な 3次元画像を 2次元スクリーンに表示させるための 2次元 画像を、 ほぼリアルタイムで生成することが可能になっている。

2次元画像は、 3次元画像に存する仮想的な物体の画像 （以下、 「オブジェク ト」 という） を構成するポリゴンなどの複数のプリミティブと、 各プリミティブの 形状、 サイズ、 色、 輝度などの属性を表す属性デ一夕とにより生成される。

3次元画像を 2次元スクリーンに表示させるときに行われる画像処理は、 大別し て、 プリミティブの頂点座標等に座標変換などを施すジオメトリ処理と、 このジ才 メ卜リ処理の結果得られるジオメトリデータからピクセル毎の色などを決定して 2 次元画像を生成するレンダリング処理とからなる。

本明細書では、 主としてレンダリング処理を実行する装置 （分散システム、 半導 体デバイスを含む） をレンダリング処理装置と称する。 このレンダリング処理装置 は、 画像処理装置の一部を構成するものである。

レンダリング処理装置の中には、 同じプリミティブに対して複数回のレンダリン グ処理を行うことにより、 複雑な絵柄等の視覚効果の高い画像を描画できるものが ある。 この複数回のレンダリング処理を 「マルチパスレンダリング」 と称し、 この マルチパスレンダリングにおける 1回の処理を 「パス」 と称する。 3回のパスによ つてレンダリング処理を行うマルチパスレンダリングの場合、 例えば 1パス目でテ クスチヤの貼り付けを行わないポリゴン描画を行い、 2パス目でテクスチャを貼り 付ける処理を行い、 3パス目で別のテクスチャを貼り付ける処理を行う。

従来のレンダリング処理装置では、 マルチパスレンダリングを行うときに、 すべ てのプリミティブについて必ず複数回のレンダリング処理を行う。 そのため、 複雑 な絵柄の画像を描画しょうとすると、 レンダリング処理の回数が多くなつて処理量 が増大し、 負担が大きくなる。

本発明の課題は、 上記のような問題に鑑みてなされたものであり、 3次元画像の レンダリング処理を従来技術よりも少ない処理量で実現するレンダリング処理装置 及びレンダリング処理方法を提供することにある。

本発明の他の課題は、 視覚効果の高い画像をォ一バーへッドなく生成する画像処 理装置及びその構成部品を提供することにある。 発明の開示

上記の課題を解決する本発明のレンダリング処理装置は、 複数のプリミティブに より形成される 3次元画像を 2次元スクリーンに表示させるためのレンダリング処 理を行う装置であって、 前記複数のプリミティブの各々の属性を表す属性データを 当該プリミティブと対応付けて格納するプリミティブバッファと、 前記プリミティ ブバッファに格納されている複数の属性デ一夕同士を比較することにより、 前記複 数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される第 1のプリミティ ブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別するテス夕とを備え、 前記 テス夕により選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブに対し て前記レンダリング処理を行うように構成されている装置である。

レンダリング処理は、 同一のプリミティブに一つのテクスチャの描画を行う通常 の 1パスレンダリング処理であっても、 複数回のテクスチャ描画を行うマルチパス レンダリングであってもよい。 いずれにしても実際に 2次元スクリーンに表示され ることになるプリミティブ （第 1のプリミティブ） についてレンダリング処理を行 うので、 3次元画像を構成するすべてのプリミティブについて描画を行っていた従 来のレンダリング処理装置よりも処理量は大幅に低減する。

「属性データ」 は、 プリミティブが 2次元スクリーンに現れるものかどうかを判 別可能にするものであれば、 どのような種類のデータであってもよい。 通常は、 数 値データ、 例えば、 プリミティブの頂点に関する数値データ （頂点座標、 頂点輝度、 テクスチャ座標等） 、 プリミティブのサイズ、 色又は透過度等を属性データとする ことができる。 頂点に関する数値データは、 例えば、 ジオメトリ処理により得られ たジオメトリデータを用いることができる。

前記プリミティブバッファに格納される複数のプリミティブは、 好ましくは、 少 なくとも前記 2次元スクリーンに表示される一画面分の 3次元画像を形成し得る数 のプリミティブとする。 このようにすれば、 画面単位で効率的なレンダリング処理 を行うことができる。

ピクセル単位でのレンダリング処理をより効率的に行う場合は、 プリミティブの 既知の属性データに基づいてピクセル補間を行う補間手段をさらに備えてレンダリ ング処理装置を構成し、 前記テスタが、 前記ピクセル補間により得られた新たな属 性デ一夕を前記比較の対象に含めることで前記選別をピクセル単位で行うようにす る。 このような構成にすると、 1ピクセルでも 2次元スクリーンに表示されるプリ ミティブは第 1のプリミティブとされる。

より高解像度の画像を表示させる場合は、 前記補間手段を、 1ピクセルから分割 された複数のサブピクセルの少なくとも 1つがレンダリング処理されるときにプリ ミティブの既知の属性データに基づいてサブピクセル補間を行い、 前記テス夕は、 前記サブピクセル補間により得られた新たな属性データを前記比較の対象に含める ことで前記選別をサブピクセル単位で行うように構成する。

レンダリング処理されるサブピクセルの、 1ピクセル分のサブピクセル全体に占 める割合をプリミティブ毎に算定する占有率算定手段をさらに備え、 この占有率算 定手段による算定結果に応じて当該 1ピクセルについての属性データを決定するよ うにしてもよい。 このようにすれば、 アンチエイリアシングを迅速に行うことがで きるようになる。

アンチエイリアシングを可能にするため、 前記テスタを、 1ピクセルに複数のプ リミティブが描画されるときの境界部分のピクセルについては前記選別を回避する ように構成してもよい。

前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データの各々が前記 3次 元画像における当該プリミティブの位置を表す位置情報、 例えば座標値 （X、 Y、 Z ) を含むようにし、 前記テスタが、 個々の属性データに含まれる位置情報を比較 することにより前記 2次元スクリーンを通じて視る者の視点に最も近いプリミティ ブを前記第 1のプリミティブとし、 それ以外のプリミティブを前記第 2のプリミテ イブとして選別するように構成してもよい。 このように構成すると、 他のプリミテ イブに隠される位置にあるプリミティブについてのレンダリング処理を回避するこ とができる。

前記複数のプリミティブの各々は、 前記 2次元スクリーンへの表示を許可する許 可領域と許可しない非許可領域とを有し表示対象となる画像の透過度及び形状を表 すステンシルデータ上に重畳可能なものとすることができる。 この場合、 前記テス タは、 前記ステンシルデ一夕の許可領域又は非許可領域と少なくともその一部が重 畳するプリミティブを前記第 1のプリミティブとし、 それ以外のプリミティブを前 記第 2のプリミティブとして選別する。

レンダリング処理をより迅速にする観点からは、 第 1のプリミティブか第 2のプ リミティブかを表すフラグを、 レンダリング処理時に参照可能な所定の選別テープ ルに、 各プリミティブの属性データと対応付けて記録するように前記テス夕を構成 する。 このように構成することにより、 レンダリング処理装置が、 選別テーブルの フラグを確認するだけで、 属性データが第 1のプリミティブのものか、 第 2のプリ ミティブのものかを判別することができるようになる。 フラグを、 プリミティブ毎 に複数種類の値を呈し得る数値データとし、 前記フラグの値が前記 2次元スクリー ンに表示されるプリミティブのピクセル数に応じて更新されるようにしてもよい。 前記選別テ一ブルに記録されている個々のプリミティブについての前記フラグを 参照し、 前記第 2のプリミティブについては、 その属性データの前記プリミティブ バッファからの読み出しを制限する編集手段をさらに備えるようにしてもよい。 よ り確実に第 2のプリミティブの使用を回避する観点からは、 前記編集手段は、 前記 第 2のプリミティブとして選別したプリミティブの属性データを前記プリミティブ バッファから削除するようにする。

上記他の課題を解決する本発明の画像処理装置は、 2次元スクリーンの表示領域 に対応するサイズのフレームバッファと、 3次元画像を形成する複数のプリミティ ブのジオメトリ処理を行って当該 3次元画像についてのジオメトリデータを生成す る第 1プロセッサと、 生成された前記ジオメトリデータに基づいて前記フレームバ ッファに前記 3次元画像に対応する 2次元画像をレンダリング処理する第 2プロセ ッサと、 レンダリング処理された前記 2次元画像を前記表示領域に表示させるコン トローラとを備える。

前記第 2プロセッサは、 前記第 1プロセッサより取得したジオメトリデータによ り特定される複数のプリミティブの各々の属性を表す属性デ一夕同士を比較するこ とにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される 第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別するとと もに、 前記第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブによる前記 2次元画 像を前記フレームバッファにレンダリング処理する。

好ましい実施の態様では、 前記第 1プロセッサと前記第 2プロセッサとの間にバ ッファメモリが介在し、 前記第 1プロセッサにより生成されたジオメトリデータが 前記バッファメモリを介して前記第 2プロセッサに伝達されるようにする。

処理対象となる前記 3次元画像を外部機器より受領して前記第 1プロセッサに導 く画像受領機構をさらに備えて画像処理装置を構成してもよい。

上記他の課題を解決する本発明のレンダリング処理方法は、 画像形成に利用され るプリミティブを格納するプリミティブバッファを有し、 複数のプリミティブによ り形成される 3次元画像を 2次元スクリーンに表示させる装置により実行される方 法である。 すなわち、 この装置が、 前記 3次元画像を形成する複数のプリミティブ の各々の属性を表す属性データを、 当該プリミティブと対応付けて前記プリミティ ブバッファに格納し、 格納した属性デ一夕同士を比較して前記複数のプリミティブ の各々を前記 2次元スクリーン上に表示される第 1のプリミティブと表示されない 第 2のプリミティブのいずれかに選別するテストパスと、 このテストパスにより選 別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブを前記プリミティブバ ッファから読み出し、 読み出した第 1のプリミティブに対するレンダリング処理を 行うレンダリングパスとをこの順に実行することを特徴とする。

前記レンダリングパスを複数回実行し、 同一のプリミティブに対して異なるテク スチヤを複数回レンダリング処理するようにする形態も可能である。

上記他の課題を解決するため、 本発明は、 半導体デバイス、 コンピュータプログ ラムをも提供する。

本発明の半導体デバイスは、 2次元スクリーンを有するディスプレイが接続され るコンピュータに搭載されるデバイスであって、 前記コンピュータが有する他の構 成部品と協働で、 該コンピュータに、 3次元画像を形成する複数のプリミティブの 各々の属性を表す属性データを当該プリミティブと対応付けて格納するプリミティ ブバッファと、 前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データ同士 を比較することにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーン に表示される第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに 選別するテスタと、 前記テス夕により選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブに対して前記レンダリング処理を行って前記 2次元スクリーンに 表示させる 2次元画像を生成するレンダリング処理手段とを構築するものである。 本発明のコンピュータプログラムは、 画像形成に利用されるプリミティブを格納 するプリミティブバッファと、 2次元スクリーンを有するディスプレイとが接続さ れるコンピュータに、 3次元画像を形成する複数のプリミティブの各々の属性を表 す属性デ一夕を、 当該プリミティブと対応付けて前記プリミティブバッファに格納 する処理、 前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データ同士を比 較することにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表 示される第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別 する処理、 及び、 前記選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティ ブに対して前記レンダリング処理を行って前記 2次元スクリーンに表示させる 2次 元画像を生成する処理、 を実行させるためのコンピュータプログラムである。 この コンビュ一夕プログラムは、 コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されるこ とにより実体化される。 図面の簡単な説明

第 1図は、 本実施形態の画像処理装置のハードウエア構成図である。

第 2図は、 プリミティブバッファに格納されたジオメトリデータの例示図である。 第 3図は、 トライアングルストリップの説明図である。

第 4図は、 クリッピングを説明するための図である。 第 5図は、 クリッピングを説明するための図である。

第 6図は、 サブピクセルの例示図である。

第 7図は、 ステンシルテストの説明に用いる図である。

第 8図は、 プリミティブ選別部の構成例を示す図である。

第 9図は、 トライアングルストリップの例示図である。

第 1 0図は、 プリミティブがトライアングルストリップのときの選別テーブルの 例示図である。

第 1 1図は、 本実施形態のレンダリング処理の処理手順を表す図である。

第 1 2図は、 Zバッファ描画の処理手順を表す図である。

第 1 3図は、 Zバッファ描画のデータの流れを表す図である。

第 1 4図は、 テストパスの処理手順を表す図である。

第 1 5図は、 テストパスのデータの流れを表す図である。

第 1 6図は、 ディスプレイに表示されないプリミティブを消去するときのデータ の流れを表す図である。

第 1 7図は、 マルチパスレンダリングの処理手順を表す図である。

第 1 8図は、 マルチパスレンダリングのデ一夕の流れを表す図である。

第 1 9図は、 他の実施形態のレンダリングプロセッサのハードウェア構成図であ る。

第 2 0図は、 プリミティブの占有率の説明図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 本発明を、 マルチパスレンダリングが可能な画像処理装置に適用した場合 の実施形態を説明する。

図 1は、 この実施形態による画像処理装置のハ一ドウエア構成図である。

画像処理装置 1は、 レンダリング処理装置の一例となるレンダリングプロセッサ 1 6を搭載し、 マルチパスレンダリングを行うことにより、 視覚効果の高い 3次元 画像を 2次元スクリーン、 例えばディスプレイ 4 1の画面にリアルタイムに表示さ せる。 マルチパスレンダリングに際しては、 後述するテストパスを先行させ、 他の プリミティブに隠れて見えなくなるなどの理由でディスプレイ 4 1に表示されない 第 2プリミティブを選別し、 選別したプリミティブを除いたレンダリングパスを実 行する。 このようにして、 画像処理装置 1は、 実際にはディスプレイ 4 1に表示さ れないプリミティブを描画するような無駄な処理を排除し、 レンダリング処理の効 率化を図る。

画像処理装置 1は、 C D— R〇M、 D VD— R OM等のディスク媒体 1 5が装着 されるディスクドライブ 1 0、 有線若しくは無線により外部機器との間との通信を 可能にする通信制御部 1 1、 ジオメトリプロセッサ 1 2、 メモリ 1 3、 C P U 1 4、 レンダリングプロセッサ 1 6が、 バスにより相互にデータの送受信が可能に接続さ れている。

レンダリングプロセッサ 1 6には、 ビデオ信号などの画像信号をディスプレイ 4 1に出力するためのディスプレイコントローラ 4 0が接続されている。

ディスクドライブ 1 0は、 ディスク媒体 1 5から画像処理用のデータ及びプログ ラムを読み出し、 これをメモリ 1 3に格納する。 画像処理用のデータは、 例えば、 プリミティブについての図形データなどである。 この実施形態における図形データ は、 例えばプリミティブについての頂点座標値 （X, Υ, Z ) 、 頂点輝度値 （R, G, B) 、 ベクトル値、 頂点同士の接続状況を表す連結情報、 などを含んでいる。 通信制御部 1 1は、 上述の画像処理用のデ一夕及びプログラムを外部機器から取 り込み、 これをメモリ 1 3に格納する。 すなわち、 通信制御部 1 1は、 ディスクド ライブ 1 0がディスク媒体 1 5から取り込むデータと同様のデ一タを外部機器から 取り込んでメモリ 1 3に格納するように動作する。

このような構成を採用することにより、 画像処理装置 1は、 ディスクドライブ 1 0と通信制御部 1 1の少なくとも一方から、 画像処理用のデータ及びプログラムを 受領することができる。

ジオメトリプロセッサ 1 2は、 C P U 1 4の制御のもと、 メモリ 1 3に格納され た図形デ一夕に対して、 ァフィン （affme) 変換処理、 頂点に対する光源処理など のジオメトリ処理を行う。 ジオメトリ処理の結果得られるジオメトリデータは、 プ リミティブについての頂点座標値 （X, Υ， Ζ ) 、 各頂点でのテクスチャ座標値 ( S , Τ, Q) 、 頂点輝度値 （R , G, Β , Α) など、 プリミティブの属性を表す データからなる。 頂点輝度値の "Α" は、 公知のアルファプレンデイング処理を行 う際に用いられる半透明係数である。

メモリ 1 3には、 ディスクドライブ 1 0及び通信制御部 1 1の少なくとも一方か ら取り込んだ画像処理用データ及びプログラムが格納されるほか、 画像処理装置 1 による処理の際に生成される各種データも格納される。 これにより、 画像処理装置 1におけるメインメモリとしても利用される。

C P U 1 4は、 各構成要素間のデータの受け渡し、 例えば、 ジオメトリプロセッ サ 1 2で生成されたジオメトリデータを、 メモリ 1 3等をバッファとしてレンダリ ングプロセッサ 1 6へ伝達させるための制御等を行う。

なお、 本実施形態では、 ジオメトリプロセッサ 1 2を C P U 1 4とは別に設けた 例を示すが、 これらが一体となって、 C P U 1 4がジオメトリプロセッサ 1 2の機 能を持つようにしてもよい。

レンダリングプロセッサ 1 6は、 ジオメトリプロセッサ 1 2で生成されたジオメ トリデ一夕に基づいてマルチパスレンダリングを行う。

ディスプレイコントローラ 4 0は、 レンダリング処理の結果生成された 2次元画 像を、 ディスプレイ 4 1で表示可能な構造の画像信号に変換してディスプレイ 4 1 へ出力する。 この画像信号によりディスプレイ 4 1に画像が表示される。

レンダリングプロセッサ 1 6は、 より具体的には、 プリミティブバッファ 2 1、 マルチパス制御部 2 2、 X Y Zクリップ部 2 3、 セットアップ D D A (Digital Differential Analyzer) 部 （以下、 「 S UZD D A部」 という） 2 4、 Zテスト部 2 5、 Zバッファ 2 6、 ステンシルテスト部 2 7、 ステンシルバッファ 2 8、 プリ ミティブ選別部 2 9、 プリミティブ編集部 3 0、 テクスチャマッピング部 3 1、 フ レームバッファ 3 2を備えている。

Zテスト部 2 5、 ステンシルテスト部 2 7、 プリミティブ選別部 2 9、 及びプリ ミティブ編集部 3 0は、 それぞれ本発明におけるテスタの一構成要素となるもので ある。

これらの構成要素は、 半導体デバイスなどにより個別に実現することができるが、 汎用のディジタルシグナルプロセッサ （Digital Signal Processor： D S P ) 、 或い はグラフィックプロセッサ （Graphic Processor： G P ) 等と、 コンピュータプログ ラムとの協働により、 すなわち、 これらのプロセッサがコンピュータプログラムを 読み込んで実行することにより実現されるようにしてもよい。

プリミティブバッファ 2 1は、 プリミティブの少なくとも 1グループ分のジオメ トリデータを、 これらのプリミティブの各々の属性データの一例として格納する。 プリミティブの 1グループとは、 例えば、 ディスプレイ 4 1における一つの画面上 の画像又は一つのオブジェクトを構成するプリミティブの集合を指す。 各プリミテ イブには、 それぞれを識別するための識別情報となる識別番号 （以下、 「プリミテ イブ番号」 という） が、 これも属性データの一つとして付される。

図 2は、 プリミティブバッファ 2 1に格納されるジオメトリデータと、 各ジオメ トリデータに付されるプリミティブ番号 （PN1、 PN2〜） との関係を示した図であ る。 なお、 図示の例以外に、 ジオメトリデータのそれぞれに、 そのジオメトリデ一 タをマルチパスレンダリングに用いるか否かを表すためのフラグを対応付けておい てもよい。

ジオメトリデ一夕が、 三角形状を表現するための所謂トライアングルストリップ

(triangle strip)デ一夕になっている場合、 ジオメトリデ タは、 トライアングル ストリップの各頂点について生成さ

6は、 各頂点のジオメトリデ一夕に

ァ 2 1に格納する。

トライアングルストリップデータによるトライアングルストリップの例を図 3に 示す。 図示の 「0」 〜 「7」 はそれぞれ頂点である。 図 3のようなトライアングル ストリップデ一夕の場合は、 頂点 0， 1， 2— 7のそれぞれにプリミティブ番号が 付される。 トライアングルファンにも、 同様のプリミティブバッファ 2 1を用いる ことができる。

プリミティブバッファ 2 1は、 ジオメトリプロセッサ 1 2とレンダリングプロセ ッサ 1 6との間におけるジオメトリデータ

ス毎に発生してしまうことを防止するため

ァ 2 1を介在させることにより、 ジオメトリプロセッサ 1 2とレンダリングプロセ ッサとの間のオーバヘッドを低減させることができる。

プリミティブバッファ 2 1は、 この実施形態ではレンダリングプロセッサ 1 6内 に設けることとしているが、 これに限らずレンダリングプロセッサ 1 6とは独立に 設けるようにしてもよい。 また、 メモリ 1 3内に設けるようにしてもよい。

マルチパス制御部 2 2は、 マルチパスレンダリングの制御を行う。 例えば、 レン ダリングプロセッサ 1 6内の各構成要素に対して、 後述する Zバッファ描画、 テス トパス、 マルチパスレンダリングのどれを実行するかを通知する。 また、 プリミテ イブバッファ 2 1から、 レンダリング処理されるプリミティブのジオメトリデータ 及びそのジオメトリデータのプリミティブ番号を読み出して X Y Zクリ プ部 2 3 へ送る。

マルチパスレンダリングの実行中、 マルチパス制御部 2 2は、 ジオメトリデータ を必要に応じて変更する。 例えば、 1つのプリミティブ （例えば、 ポリゴン） に対 してパス毎に異なるテクスチャをマッピングする場合、 テクスチャ座標値の倍率を 変えたり、 或いはシフトさせる処理を行う。

マルチパス制御部 2 2は、 また、 必要に応じて、 テクスチャの原点座標のシフト 量を変更させる。 この変更の処理を行うことにより、 レンダリングプロセッサ 1 6 で、 テクスチャ座標軸毎の線形変換を行うことが可能となる。 さらにマルチパス制 御部 2 2は、 必要に応じて、 頂点輝度値 （R， G， B , A) を選択的に固定値に置 き換える。 これにより、 レンダリングプロセッサ 1 6において、 例えば 2パス目以 降に同じ頂点輝度値を再送する無駄を無くすことができる。

丫2クリップ部2 3は、 予め用意されているクリップデ一夕に基づいて、 マル チパス制御部 2 2から送られたジオメトリデータによるプリミティブの 3次元のク リッピング （Clipping) を行う。 クリップデータは、 ディスプレイ 4 1の表示領域 を表すデー夕であり、 クリッピングは、 クリップデー夕による表示領域外となるプ リミティブの除去、 或いは、 表示領域からはみ出すプリミティブについての形状変 更等を行う処理である。

ここで、 クリツピングの動作を図 4、 図 5を参照して具体的に説明する。

図 4は、 頂点座標 （X I , Y l ) 、 （X 2 , Y 2 ) 、 (X 3 , Y 3 ) で表される プリミティブ 5 1とディスプレイ 4 1の表示領域 5 0との関係を表している。 X Y Zクリップ部 2 3は、 プリミティブ 5 1が表示領域 5 0からはみ出しているときに、 クリッピングによりその形状の変更を行う。 この変更された形状のプリミティブ 5 2と表示領域 5 0との関係を示したのが図 5である。 丫2クリップ部23は、 図 5のように、 表示領域 50からはみ出しているプリ ミティブ 51の形状を変更し、 頂点座標 （X3， Y3) 、 (X6, Y6) 、 (X5, Υ5) 、 （Χ4, Υ4) 、 (Χ7, Υ7) からなる新たなプリミティブ 52を生成 する。 この新たなプリミティブ 52のプリミティブ番号は、 形状変更前のプリミテ イブ 51と同じ番号である。

X Υ Ζクリップ部 23は、 クリッビング後のジオメトリデータとプリミティブ番 号とを、 SUZDDA部 24へ送る。

SUZDDA部 24は、 セットアップ処理及び DD Α処理を行う。

セットアップ処理とは、 XYZクリップ部 23から送られたクリッピング後のジ オメトリデ一夕に基づいて、 DD A処理に用いられる初期座標値及び傾き値を算出 する処理である。

DDA処理とは、 セットアップ処理で算出された初期座標値及び傾き値に基づい て、 プリミティブの頂点間を線形補間すると共に、 プリミティブ内部についても補 間して、 プリミティブを構成する各ピクセルの座標値 （X， Y， Ζ) 、 輝度値 （R, G, Β, A) 、 テクスチャマッピングのためのテクスチャ座標値 （S， T, Q) 等 を含む補間デ一夕を求める処理である。

例えば図 5に示したプリミティブ 52の場合は、 斜線で示した部分の各ピクセル について補間データを求める。 ただし、 後述する Zバッファ描画及びテストパスの 際には、 311/00八部24は、 各ピクセルの座標値の補間のみを行うようにして もよい。

ピクセル毎の補間デ一夕は、 プリミティブ番号とともに、 Zテスト部 25に送ら れる。

Zテスト部 25は、 Zバッファ描画時とテストパス時とで異なる形態の処理を行 う。

Zバッファ描画時に Zテスト部 25は、 ピクセル毎に、 SUZDDA部 24から 送られる補間デ一夕に含まれる Z値と Zバッファ 26に書き込まれている Z値とを 比較し、 比較の結果に基づいて、 いずれかの Z値を Zバッファ 26に書き込む。 例 えば、 より視点に近い方の Z値を選択し、 この Z値を Zバッファ 26に書き込む。 SUZDDA部 24から送られた Z値を選択した場合は、 この Z値により Zバッフ ァ 2 6の当該ピクセルの Z値を更新する。 Zバッファ 2 6に記憶されていた Z値を 選択した場合には、 Zバッファ 2 6の更新は行わない。

但し、 1ピクセルの Zバッファについて、 そのピクセルの全域を埋めないプリミ ティブについては、 その背面部分に表示に必要な他のプリミティブが存在すること があるので、 アンチエイリアシング （Anti-Aliasing) のために、 Zテスト部 2 5は、 そのピクセルの Z値を Zバッファ 2 6に書き込まないでおく。 また、 プリミティブ が透明または半透明な場合にも、 同様の理由で Zバッファ 2 6に Z値を書き込まな い。

他方、 テストパス時に Zテスト部 2 5は、 Zバッファ 2 6に記憶された Z値と S UZD D A部 2 4から送られた補間デ一夕とをピクセル毎に比較して、 Zバッファ 2 6に記憶された Z値と同じ Z値を持つ補間データを選択する。 そして、 選択した 補間データを、 プリミティブ番号と共にステンシルテス卜部 2 7へ送る。 なお、 前 述のように Zバッファ 2 6に Z値が書き込まれていない場合には、 Zテスト部 2 5 は、 最も視点に近い Z値を持つ補間データを選択して、 これをプリミティブ番号と 共にステンシルテスト部 2 7へ送る。

Zバッファ 2 6には、 Zバッファ描画の結果として、 ピクセル毎に視点に最も近 いプリミティブの Z値が書き込まれる。

なお、 レンダリングパスをピクセル単位でなく、 サブピクセル単位で実行し、 よ り高解像度の画像をレンダリングすることもできる。 この場合は、 サブピクセル用 の Zバッファを用い、 サブピクセルのレンダリング処理を終えた時点で、 実際のピ クセルを求めるための縮小描画を行う。

図 6は、 縦 3 X横 2ピクセルをサブピクセルで表示した例を示した図である。 図 6において、 各ピクセルは、 4 X 4のサブピクセルに分割されている。 この例では 右上がりの斜線が描かれている。 右下のピクセルは、 通常のピクセルでは、 斜線が 描かれないピクセルと判断される。 しかし、 サブピクセルを用いると、 1つのサブ ピクセルにこの斜線が描かれるので、 右下のピクセルにも斜線が影響を与えること になる。 このように、 サブピクセル単位で Z値を書き込むことにより、 一つのピク セルに 2以上のプリミティブが含まれる場合であっても、 すべてのプリミティブを 考慮した表示が可能となる。 Zバッファ 2 6の記憶容量に余裕がある場合には、 Z値の他に、 当該 Z値のプリ ミティブに付されたプリミティブ番号を格納するようにしてもよい。

ステンシルテスト部 2 7は、 ステンシルバッファ 2 8に格納されているステンシ ルデ一夕に基づいてステンシルテストを行う。

このステンシルテストの概要を図 7を参照して説明する。

図 7に示すように、 ステンシルデータは、 ディスプレイ 4 1への表示を許可しな い非許可領域 5 3と、 許可する許可領域 5 4とを表すものである。 本実施形態によ るステンシルテストは、 例えば Zテスト部 2 5から送られる補間デ一夕の座標値と ステンシルデ一夕の座標値を比較することで、 許可領域 5 4にプリミティブ 5 2が 表示されるか否か、 すなわち許可領域 5 4に位置する補間データが存在するか否か を判別する処理である。 表示されるプリミティブ 5 2のプリミティブ番号は、 プリ ミティブ選別部 2 9へ送られる。

マルチパスレンダリングの場合は、 表示されるプリミティブの補間データをテク スチヤマッピング部 3 1へ送る。

ステンシルバッファ 2 8は、 ステンシルデ一タを格納し、 ステンシルテスト部 2 7からの要求により、 これを随時読み出すように構成される。 ステンシルバッファ 2 8に格納されるステンシルデータは、 例えば、 パスを介してメモリ 1 3から供給 される。

X Y Zクリップ部 2 3、 Zテスト部 2 5及びステンシルテスト部 2 7により、 デ イスプレイ 4 1に表示されるピクセルを含むプリミティブと表示されないプリミテ イブとが分けられる。

ディスプレイ 4 1に表示されるピクセルを含むプリミティブのプリミティブ番号 は、 ステンシルテスト部 2 7からプリミティブ選別部 2 9へ送られる。

プリミティブ選別部 2 9は、 図 8に示すように、 ァドレス制御部 6 1と選別テ一 ブル 6 2とを備えて構成される。

選別テーブル 6 2は、 アドレス （NA 1， NA 2 , ···) と、 ディスプレイ 4 1に 表示されるかどうかを表すための可視フラグとが記録される。

アドレスは、 プリミティブバッファ 2 1に格納されたプリミティブデータに付さ れるプリミティブ番号 （P N 1， P N 2 , ···) に対応している。 ァドレス制御部 6 1は、 選別テ一ブル 6 2の初期化、 選別テーブル 6 2のァドレ ス計算、 可視フラグの変更を行う。 例えば、 アドレス制御部 6 1は、 全プリミティ ブの Zバッファ描画が終了した時点で可視フラグを " 0 " クリア （初期化） する。 そして、 ステンシルテスト部 2 7から送られるプリミティブ番号を、 選別テーブル 6 2のアドレスに変換し、 そのアドレスに対応する可視フラグを " 0 " から " 1 " へ変更する。

" 1 " の値が格納された可視フラグのアドレスは、 ディスプレイ 4 1に表示され るプリミティブのプリミティブ番号に対応する。 また、 " 0 " の値が格納された可 視フラグのアドレスは、 ディスプレイ 4 1に表示されるピクセルを一つも含んでい ないプリミティブのプリミティブ番号に対応する。

なお、 アドレスは、 上述のプリミティブ番号と同じものであってもよい。

プリミティブが、 図 9に示したトライアングルストリップである場合、 選別テ一 ブル 6 2の内容は、 図 1 0のようになる。 図 9の例では、 頂点 2、 3、 4で構成さ れる三角形のプリミティブが形成されていない。

すなわち、 頂点 0， 1， 2 7のそれぞれのプリミティブ番号に対応したァドレ スに、 表示するか否かを表す可視フラグが格納される。 トライアングルストリップ の場合には、 各頂点のジオメトリデータが 0から順に読み出されて三角形のプリミ ティブが生成される。 例えば、 頂点 0、 1のジオメトリデ一夕が読み出された後に、 頂点 2のジオメトリデ一夕が読み出され、 頂点 0、 1、 2による三角形のプリミテ イブが生成される。 頂点 0、 1についての可視フラグは、 "Not Active" とされ、 頂点 0、 1は可視フラグに左右されない。

図 1 0の例では、 アドレス NA 4に対応するプリミティブ番号 4の頂点 4は、 表 示されない。 これは、 レンダリング処理の際に、 頂点 4のジオメトリデータを読み 出したときには、 それによつてできる頂点 2、 3、 4による三角形が形成されない ことを意味しており、 頂点 4に関係するすべての三角形が形成されないことを意味 するものではない。 つまり、 頂点 2、 3、 4による三角形は形成されないが、 頂点 3、 4、 5による三角形、 頂点 4、 5、 6による三角形は形成される。 また、 トラ ィアングルファンについても同様の選別テーブル 6 2を用いることができる。 ■ 可視フラグは、 単一の数値、 あるいは二値のほか、 整数値を保持できるものとし てもよい。 この場合のアドレス制御部 6 1は、 ステンシルテスト部 2 7から送られ てくる各ピクセルのプリミティブ番号を、 選別テ一ブル 6 2のアドレスへ順次変換 し、 そのアドレスに対応する可視フラグの値を順次インクリメントする。 これによ り、 可視フラグは、 プリミティブ毎に、 ディスプレイ 4 1上に表示されるピクセル 数に応じた数値を呈することになる。

プリミティブ選別部 2 9の選別テ一ブル 6 2への書き込みは数ビット程度のサイ ズなので、 フレームバッファ 3 2への書き込みに比べてページブレイクを起こす可 能性が非常に低い。 そのため、 高速なテストパス処理が可能である。

プリミティブ編集部 3 0は、 本発明の編集手段の一例となるもので、 プリミティ ブ選別部 2 9の選別テーブル 6 2に基づいて、 ディスプレイ 4 1に表示されないプ リミティブのプリミティブ番号を確認する。 そして、 確認したプリミティブ番号に 対応するジオメトリデータが、 プリミティブバッファ 2 1から読み出されないよう にする。

例えば、 プリミティブ編集部 3 0は、 選別テーブル 6 2の可視フラグが " 0 " で あるアドレスに対応するプリミティブ番号を確認して、 このプリミティブ番号に対 応するプリミティブがマルチパスレンダリングの際にプリミティブパッファ 2 1か ら読み出されないようにする。 プリミティブバッファ 2 1内の各ジオメトリデ一夕 に、 マルチパスレンダリングに用いるか否かを表すためのフラグが付されている場 合には、 このフラグにより、 マルチパスレンダリングの際に読み出されないように する。 ジオメトリデータを、 プリミティブバッファ 2 1から消去するようにしても よい。 '

テクスチャマッピング部 3 1は、 パス数に応じた回数のレンダリング処理を行う。 テクスチャマッピング部 3 1は、 例えば、 パス毎に異なるテクスチャを同一のプリ ミティブにマッピングする。 このマッピングによってフレームバッファ 3 2に、 表 示対象となる画像が描画される。

フレームバッファ 3 2は、 ディスプレイ 4 1に対応したメモリ空間を備えており、 そのメモリ空間上に、 当該ディスプレイ 4 1の 2次元平面に対応するようにして各 ピクセルの描画を行う。 フレームバッファ 3 2に描画されたフレーム単位の画像は、 ディスプレイコントローラ 4 0を介して画像信号としてディスプレイ 4 1に送られ、 表示される。

次に、 上記のように構成される画像処理装置 1の動作、 特にレンダリングプロセ ッサ 1 6によるレンダリング処理方法の例を具体的に説明する。

前提として、 レンダリングプロセッサ 1 6のプリミティブバッファ 2 1に、 ジォ メトリプロセッサ 1 2によるジオメトリ処理の結果であるジオメトリデータが、 属 性デー夕の一例として格納されているものとする。

図 1 1は、 このレンダリング処理方法の概要図である。

レンダリングプロセッサ 1 6は、 プリミティブバッファ 2 1に格納されているす ベてのジオメトリデ一夕に対して Zバッファ描画を行い、 視点に近い Z値を Zバッ ファに書き込む （ステップ S 1 0 ) 。 この Zバッファ描画が終了すると、 レンダリ ングプロセッサ 1 6は、 プリミティブ選別部 2 9の選別テーブル 6 2をクリアして、 可視フラグをすベて " 0 " にする （ステップ S 2 0 ) 。 次いで、 テストパスを行い、 その結果に応じて選別テーブル 6 2の可視フラグを変更する （ステップ S 3 0 ) 。 テストパスにより、 選別テーブル 6 2には、 ディスプレイ 4 1に表示されるプリミ ティブか表示されないプリミティブかを表すフラグが格納されるので、 レンダリン グプロセッサ 1 6は、 この選別テーブル 6 2を確認して、 プリミティブバッファ 2 1に格納されたジオメトリデータのうちディスプレイ 4 1に表示されないプリミテ イブのジオメトリデ一夕を消去させる。 つまり、 プリミティブを消去させる （ステ ップ S 4 0 ) 。 プリミティブの消去が終了すると、 レンダリングプロセッサ 1 6は、 ディスプレイ 4 1に表示されるプリミティブに対するマルチパスレンダリングを実 行する （ステップ S 5 0 ) 。

このようにして無駄のないレンダリング処理を行うことが可能になる。

次に、 図 1 1における各処理ステップの内容を、 より具体的に説明する。

[ Zバッファ描画：ステップ S 1 0 ]

Zバッファ描画時の手順を図 1 2、 データの流れを図 1 3に示す。

Zバッファ描画時には、 まず、 マルチパス制御部 2 2がプリミティブバッファか らジオメトリデ一夕をプリミティブ番号と共に読み出して、 これを X Y Zクリップ 部 2 3に送る （ステップ S 1 1 ) 。 X Y Zクリップ部 2 3は、 マルチパス制御部 2 2から送られてきたジオメトリデータに基づくプリミティブに対してクリッビング を行い、 ディスプレイ 41の表示領域 50外に位置するプリミティブの除去、 変形 を行う。 そして、 この除去、 変形の結果をジオメトリデータに反映させる （ステツ プ S 12) 。 クリッピング後のジオメトリデータはプリミティブ番号とともに SU ZD D A部 24へ送られる。 なお、 クリッピングにより除去されるプリミティブの ジオメトリデータについては、 SUZDDA部 24へ送られることはない。

SU/DD A部 24は、 クリッビング後のジオメトリデータに基づいて補間を行 い、 プリミティブを構成する各ピクセルの座標値を生成する （ステップ S 13) 。 SU/DDA部 24は、 生成した座標値を補間データとして、 プリミティブ番号と 共に Zテスト部 25へ送る。

Zテスト部 25は、 SUZDDA部 24から送られてきた各ピクセルの補間デー 夕を用いて、 Zテストを行う （ステップ S 14) 。 Zテスト部 25は、 Zバッファ 26から当該ピクセルの Z値を読み込み、 この Z値と補間データに含まれる Z値と を比較して、 より視点に近い方を選ぶ。 Zバッファ 26から読み込んだ Z値の方が 視点に近ければ Zバッファ 26をそのままにしておき （ステップ S 14 ：更新な し） 、 補間データに含まれる Z値の方が視点に近ければ、 Zバッファ 26の Z値を 更新する （ステップ S 14 ：更新あり、 ステップ S 15) 。

以上のような一連の処理を、 プリミティブバッファ 21に格納されているすべて のジオメトリデータに対して行う (ステップ S 16) 。 このようにして Zバッファ 描画が終了する。

Zバッファ描画が終了すると、 Zバッファ 26には、 ピクセル毎に視点に最も近 いプリミティブの Z値が書き込まれる。 但し、 1つのピクセルの全域を埋めない場 合、 プリミティブが透明または半透明である場合には、 当該ピクセルに Z値は書き 込まれない。

[テストパス：ステップ S 30]

図 14、 図 15は、 テストパス時の処理を説明する図である。 テストパス時には、 まず、 マルチパス制御部 22がプリミティブバッファからジオメトリデータをプリ ミティブ番号とともに読み出して、 これを XYZクリップ部 23に送る （ステップ S 31) 。 XYZクリップ部 23は、 マルチパス制御部 22から送られてきたジォ メトリデータに基づくプリミティブに対してクリッビングを行い、 ディスプレイ 4 1の表示領域外に位置するプリミティブの除去、 変形を行う （ステップ S 32) 。

¥2クリップ部23は、 除去、 変形の結果をジオメトリデ一夕に反映させる。 ク リッビングのジオメトリデ一夕はプリミティブ番号とともに S UZDD A部 24へ 送られる。 なお、 クリッピングにより除去されるプリミティブのジオメトリデータ については、 SU/DDA部 24へ送られることはない。

SUZDDA部 24は、 クリッピング後のジオメトリデータに基づいて補間を行 レ 、 プリミティブを構成する各ピクセルの座標値を生成する （ステップ S 33) 。

31； 00八部24は、 生成した座標値を補間データとして、 プリミティブ番号と ともに Zテスト部 25へ送る。

Zテスト部 25は、 テストパス用の動作を行う。 テストパス用の動作では、 Zテ スト部 25は、 SU/DDA部 24から送られた補間デ一夕の Z値と、 Zバッファ 26に格納された Z値とを比較して、 合致するものについてはその補間デ一夕とプ リミティブ番号とをステンシルテスト部 27へ送る （ステップ S 34：合致する） 。 合致しない塲合には、 レンダリングプロセッサ 16は、 プリミティブバッファ 21 に格納されるすべてのジオメトリデ一夕についてテス卜パスが終了したか否かを判 断する （ステップ S 34 ：合致しない、 ステップ S 37) 。

なお、 Zバッファ 26に Z値が記憶されていないピクセルについては、 最も視点 に近い Z値を持つ補間データとプリミティブ番号をステンシルテスト部 27へ送る。 ステンシルテスト部 27は、 Zテスト部 25から送られた補間データについてス テンシルテストを行う （ステップ S 35) 。 ステンシルテストの結果、 補間データ が示すピクセルが許可領域 54にある場合には、 このピクセルは表示するのでプリ ミティブ番号をプリミティブ選別部 29へ送る （ステップ S 35 ：表示） 。 補間デ 一夕が示すピクセルが非許可領域 53にある場合には、 レンダリングプロセッサ 1 6は、 プリミティブバッファ 21に格納されるすべてのジオメトリデータについて テストパスが終了したか否かを判断する （ステップ S 35 ：非表示、 ステップ S 3 7) 。

プリミティブ選別部 29は、 ステンシルテスト部 27からプリミティブ番号が送 られてくると、 このプリミティブ番号に対応したアドレスの可視フラグを "1" に 更新する （ステップ S 36) 。 以上のような処理をプリミティブバッファ 2 1に格納されるすべてのジオメトリ デ一夕について行う （ステップ S 3 7 ) 。 このようにしてテストパスが終了する。

Zバッファ描画及びテストパスにより、 ディスプレイ 4 1に表示されないプリミ ティブが選別される。 つまり、 X Y Zクリップ部 2 3によるクリッピングにより表 示領域 5 0外のプリミティブが選別され、 Zテスト部 2 5による Zテストにより他 のプリミティブにより隠されるプリミティブが選別され、 ステンシルテスト部 2 7 によるステンシルテストにより非許可領域 5 3のプリミティブが選別される。

以上のようにして選別されたプリミティブのプリミティブ番号に対応する、 プリ ミティブ選別部 2 9のアドレスの可視フラグが " 0 " である。 このプリミティブが ディスプレイ 4 1に表示されないものである。

つまり、 X Y Zクリップ部 2 3、 Zテスト部 2 5、 ステンシルテスト部 2 7によ り、 ディスプレイ 4 1に表示されるプリミティブと表示されないプリミティブとが 分けられ、 表示されるプリミティブのみ、 プリミティブ選別部 2 9の可視フラグが " 1 " になる。 丫2クリップ部2 3、 Zテスト部 2 5、 ステンシルテスト部 2 7 の少なくとも一つで表示されないプリミティブに選別されたプリミティブは、 可視 フラグが " 0 " のままである。

なお、 ここでは Zテストをテストパスとは異なるパスで実行する例を示している が、 Zバッファ 2 6の記憶容量に余裕がある場合には、 Zテストをテス卜パスと同 じパスで行うことも可能である。 この場合には、 Zテスト時に、 Zバッファ 2 6に Z値とともに当該 Z値のプリミティブ番号を書き込むようにして、 最も視点に近い プリミティブがわかるようにする。 Zテストの結果、 Zバッファ 2 6に書き込まれ たプリミティブ番号によりプリミティブの選別が可能となり、 Zノ ッファ描画及び テス卜パスを 1回のパスで行うことができる。

この実施形態では、 ステップ S 3 0において選別テーブル 6 2の可視フラグを " 0 " にしてテストパスを行っているが、 この工程を省いてもよい。 この場合には、 Zバッファ描画及びテストパスにより、 ディスプレイ 4 1に表示されるプリミティ ブと表示されないプリミティブとを判別して、 可視フラグを " 0 "又は " 1 " にセ ットする。

また、 ¥∑クリップ部2 2、 Zテスト部 2 5、 ステンシルテスト部 2 7のそれ ぞれで、 表示されないプリミティブとして選別されたプリミティブの選別番号を、 それぞれから、 プリミティブ選別部 2 9に送るようにしてもよい。

[プリミティブ消去：ステップ S 4 0 ]

レンダリングプロセッサ 1 6は、 プリミティブ選別部 2 9の選別テーブル 6 2に 基づいて、 プリミティブバッファ 2 1に格納されたジオメトリデータのうちデイス プレイ 4 1に表示されないプリミティブのジオメトリデ一夕が、 マルチパスレンダ リングの際に読み出されないようにする （ステップ S 4 0 ) 。 図 1 6は、 プリミテ ィブ消去時のレンダリングプロセッサ 1 6における処理を説明する図である。

プリミティブ編集部 3 0は、 プリミティブ選別部 2 9の選別テーブル 6 2の可視 フラグにより、 ディスプレイ 4 1に表示するプリミティブと、 表示されないプリミ ティブとを確認する。 例えば、 図 8の選別テーブル 6 2で、 可視フラグが " 0 " の ァドレスに対応するプリミティブ番号のプリミティブが表示されないプリミティブ、 可視フラグが " 1 " のアドレスに対応するプリミティブ番号のプリミティブが表示 されるプリミティブである。

プリミティブ編集部 3 0は、 確認した表示されないプリミティブのジオメ卜リデ —夕を、 プリミティブバッファ 2 1から消去する。

これにより、 マルチパスレンダリングの際に処理されるジオメトリデータが、 デ イスプレイ 4 1に表示されるもののみとなり、 マルチパスレンダリングによるレン ダリングプロセッサへの付加が軽減される。

なお、 例えば、 トライアングルストリップの場合には、 すべてのジオメトリデ一 夕を使用するので、 ジオメトリデータの消去は行えない。 そのために、 例えば、 ジ オメトリデータのそれぞれに、 マルチパスレンダリングに用いるか否かを表すため のフラグを付して、 これによりディスプレイ 4 1に表示されないプリミティブを表 すようにする。 当然、 トライアングルストリップ以外でも、 ジオメトリデータの消 去を行わず、 このようなフラグを用いるようにしてもよい。

[マルチパスレンダリング：ステップ S 5 0 ]

図 1 7、 図 1 8は、 マルチパスレンダリング時の処理を説明する図である。

マルチパスレンダリング時には、 まず、 マルチパス制御部 2 2がプリミティブバ ッファからジオメトリデータをプリミティブ番号とともに読み出して、 これを X Y Zクリップ部 2 3に送る （ステップ S 5 1 ) 。

X Y Zクリップ部 2 3は、 マルチパス制御部 2 2から送られてきたジオメトリデ 一夕に基づくプリミティブに対してクリッピングを行い、 ディスプレイ 4 1の表示 領域外に位置するプリミティブの除去、 変形を行う （ステップ S 5 2 ) 。 X Y Zク リップ部 2 3は、 除去、 変形の結果をジオメトリデータに反映させる。 クリツピン グのジオメトリデータはプリミティブ番号とともに S UZD D A部 2 4へ送られる。

S UZD D A部 2 4は、 クリッピング後のジオメトリデータに基づいて補間を行 レ、 プリミティブを構成する各ピクセルの座標値、 輝度値、 テクスチャ座標値を含 む補間データを生成する （ステップ S 5 3 ) 。 S UZD D A部 2 4は、 生成した補 間デ一夕を、 プリミティブ番号とともに Zテスト部 2 5へ送る。

Zテスト部 2 5は、 S UZD D A部 2 4から送られた補間データに含まれる Z値 と、 Zバッファ 2 6に格納された Z値とをピクセル毎に比較して、 合致するものに ついてはその補間データとプリミティブ番号とをステンシルテスト部 2 7へ送る (ステップ S 5 4 ：合致する） 。 合致しない場合には、 ステップ S 5 7へ移行する。 なお、 Zバッファ 2 6に Z値が記憶されていないピクセルについては、 最も視点 に近い Z値を持つ補間デ一夕とプリミティブ番号をステンシルテスト部 2 7へ送る。 ステンシルテスト部 2 7は、 Zテスト部 2 5から送られた補間データについてス テンシルテストを行う （ステップ S 5 5 ) 。 ステンシルテストの結果、 補間データ が示すピクセルが許可領域 5 4にある場合には、 このピクセルは表示するので補間 データをテクスチャマッピング部 3 1へ送る （ステップ S 5 5 ：表示） 。 補間デ一 夕が示すピクセルが非許可領域 5 3にある場合には、 ステップ S 5 7へ移行する。 テクスチャマッピング部 3 1は、 ステンシルテスト部 2 7から送られた補間デ一 夕に基づいて、 フレームバッファ 3 2に描画を行う （ステップ S 5 6 ) 。 以上のよ うにして 1つのプリミティブについての描画が終了する。

レンダリングプロセッサ 1 6は、 当該プリミティブを構成するすべてのピクセル について描画が終了するまでステップ S 5 4〜S 5 6の処理を実行する （ステップ S 5 7 ) 。

1つのプリミティブの描画が終了すると他のプリミティブについて描画が終了し たか否かを確認する （ステップ S 5 8 ) 。 描画が済んでいないプリミティブがある と、 ステップ S 5 1に戻る （ステップ S 5 8 ： N) 。 すべてのプリミティブについ て描画が終了すると （ステップ S 5 8 ： Y) 、 決められたパスの回数だけ描画が終 了したかを確認する （ステップ S 5 9 ) 。 決められたパスの回数を満たしていなけ ればステップ S 5 1に戻る （ステップ S 5 9 ： N) 。 すべてのプリミティブについ て決められたパスが終了するとマルチパスレンダリングを終了する （ステップ S 5 9 : Y) 。

以上の処理により、 フレームバッファ 3 2 (図 1参照） には、 ディスプレイ 4 1 に表示すべき 2次元画像が描画される。 この後、 ディスプレイコントローラ 4 0は、 フレームバッファ 3 2に描画された 2次元画像を画像信号に変換して、 ディスプレ ィ 4 1へ送る。 ディスプレイ 4 1は、 この画像信号を表示する。

このように、 本実施形態の画像処理装置 1によれば、 マルチパスレンダリングの 際にプリミティブバッファ 2 1から読み出すジオメトリデータを必要最小限に抑え るので、 レンダリング処理時の負荷を低減させることができる。

なお、 レンダリングプロセッサ 1 6を図 1 9のような構成としてもよい。

図 1 9のレンダリングプロセッサ 1 6は、 図 1のレンダリングプロセッサとは、 Ζテスト部 2 5の前に占有率算出部 3 3を設けた点で異なる。

占有率算出部 3 3は、 レンダリング処理されるサブピクセルの、 1ピクセル分の サブピクセル全体に占める割合 （占有率） をプリミティブ毎に算定するものである。 占有率は、 例えば、 特開 2 0 0 2— 1 4 0 7 2 2号 （発明の名称：エイリアシング を除去した画像を描画する装置及び方法） に開示される装置及び方法により求める ことができる。 図 2 0は、 1ピクセル内のプリミティブの占有率を説明する図であ る。 図 2 0では、 1ピクセルにプリミティブ a、 b、 cの 3つのプリミティブが描 画されている。 それぞれの、 1ピクセル内での占有率の比がプリミティブ a、 b、 cの順で 2 ： 3 ： 7である。

レンダリングプロセッサ 1 8は、 この比にしたがってプリミティブ a、 b、 cを 合成し、 このピクセルを代表するプリミティブとする。

プリミティブ a、 b、 cは、 このピクセルにレンダリングされるので、 このピク セルについてプリミティブ a、 b、 cで Zバッファ 2 6を更新しないようにする。 このようなレンダリングプロセッサ 1 6により、 ジャギーなどが効果的に抑えられ るので、 この方法によってもアンチエイリアシングが達成される。

なお、 1ピクセル分毎の占有率を求めていく方法では、 Zバッファは、 占有率が

1 (不透明あるいはプリミティブ内部） の部分でのみそれを行い、 占有率が 1未満 の境界部分では、 Zバッファを行わない。 そのため、 境界での不自然さを無くすた めに、 Zバッファを用いるにも拘わらず、 Zソート （Z値の並び替え） をおこない、 遠方から順にフレームバッファ 3 2に書き込む。 伹し、 この場合でも、 他のプリミ ティブの影になるプリミティブについては除去される。

なお、 以上の説明ではマルチパスレンダリングについて説明しているが、 通常の

1パスのみのレンダリング処理についても、 テストパスを実行してディスプレイ 4 1に表示するプリミティブのみを描画するようにしてもよい。

以上の説明から明らかなように、 本発明によればレンダリング処理、 特にマルチ パスレンダリング時の処理量を従来よりも格段に低減させることができる。

Claims

請求の範囲

1 . 複数のプリミティブにより形成される 3次元画像を 2次元スクリーンに表示さ せるためのレンダリング処理を行う装置であって、

前記複数のプリミティブの各々の属性を表す属性データを当該プリミティブと対 応付けて格納するプリミティブバッファと、

前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データ同士を比較するこ とにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される 第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別するテス 夕とを備え、

前記テスタにより選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブ に対して前記レンダリング処理を行うように構成されている、

レンダリング処理装置。

2 . 前記プリミティブバッファに格納される複数のプリミティブが、 少なくとも前 記 2次元スクリーンに表示される一画面分の 3次元画像を形成し得る数のプリミテ イブである、

請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

3 . プリミティブの既知の属性データに基づいてピクセル補間を行う補間手段をさ らに備え、

前記テス夕が、 前記ピクセル補間により得られた新たな属性デ一タを前記比較の 対象に含めることで前記選別をピクセル単位で行う、

請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

4. 前記補間手段は、 1ピクセルから分割された複数のサブピクセルの少なくとも 1つがレンダリング処理されるときにプリミティブの既知の属性データに基づいて サブピクセル補間を行い、

前記テス夕は、 前記サブピクセル補間により得られた新たな属性デ一夕を前記比 較の対象に含めることで前記選別をサブピクセル単位で行う、

請求の範囲 3記載のレンダリング処理装置。

5 . レンダリング処理されるサブピクセルの、 1ピクセル分のサブピクセル全体に 占める割合をプリミティブ毎に算定する占有率算定手段をさらに備え、 この占有率 算定手段による算定結果に応じて当該 1ピクセルについての属性データを決定する、 請求の範囲 4記載のレンダリング処理装置。

6 . 前記テスタは、 1ピクセルに複数のプリミティブが描画されるときの境界部分 のピクセルについては前記選別を回避する、

請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

7 . 前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データの各々が前記 3 次元画像における当該プリミティブの位置を表す位置情報を含んでおり、

前記テス夕は、 個々の属性データに含まれる位置情報を比較することにより前記 2次元スクリーンを通じて視る者の視点に最も近いプリミティブを前記第 1のプリ ミティブとし、 それ以外のプリミティブを前記第 2のプリミティブとして選別する、 請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

8 . 前記複数のプリミティブの各々が、 前記 2次元スクリーンへの表示を許可する 許可領域と許可しない非許可領域とを有し表示対象となる画像の透過度及び形状を 表すステンシルデ一夕上に重畳可能なものであり、

前記テスタは、 前記ステンシルデ一夕の許可領域又は非許可領域と少なくともそ の一部が重畳するプリミティブを前記第 1のプリミティブとし、 それ以外のプリミ ティブを前記第 2のプリミティブとして選別する、 '

請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

9 . 前記テスタは、 前記第 1のプリミティブか第 2のプリミティブかを表すフラグ を、 レンダリング処理時に参照可能な所定の選別テーブルに、 各プリミティブの属 性データと対応付けて記録する、

請求の範囲 1記載のレンダリング処理装置。

1 0 . 前記フラグは、 プリミティブ毎に複数種類の値を呈し得る数値データであり、 前記フラグの値が前記 2次元スクリーンに表示されるプリミティブのピクセル数に 応じて更新される、

請求の範囲 9記載のレンダリング処理装置。

1 1 . 前記選別テーブルに記録されている個々のプリミティブについての前記フラ グを参照し、 前記第 2のプリミティブについては、 その属性データの前記プリミテ ィブバッファからの読み出しを制限する編集手段をさらに備える、

請求の範囲 9記載のレンダリング処理装置。

1 2 . 前記編集手段は、 前記第 2のプリミティブとして選別したプリミティブの属 性データを前記プリミティブバッファから削除する、

請求の範囲 1 1記載のレンダリング処理装置。

1 3 . 2次元スクリーンの表示領域に対応するサイズのフレームバッファと、

3次元画像を形成する複数のプリミティブのジオメトリ処理を行って当該 3次元 画像についてのジオメトリデ一夕を生成する第 1プロセッサと、

生成された前記ジオメトリデ一夕に基づいて前記フレームバッファに前記 3次元 画像に対応する 2次元画像をレンダリング処理する第 2プロセッサと、

レンダリング処理された前記 2次元画像を前記表示領域に表示させるコントロー ラとを備えており、

前記第 2プロセッサは、

前記第 1プロセッサより取得したジオメトリデータにより特定される複数のプリ ミティブの各々の属性を表す属性データ同士を比較することにより、 前記複数のプ リミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される第 1のプリミティブと表 示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別するとともに、 前記第 2のプリミ ティブを除く前記第 1のプリミティブによる前記 2次元画像を前記フレ一ムバッフ ァにレンダリング処理する、

1 4. 前記第 1プロセッサと前記第 2プロセッサとの間にバッファメモリが介在し、 前記第 1プロセッサにより生成されたジオメトリデータが前記バッファメモリを介 して前記第 2プロセッサに伝達される、

請求の範囲 1 3記載の画像処理装置。

1 5 . 処理対象となる前記 3次元画像を外部機器より受領して前記第 1プロセッサ に導く画像受領機構をさらに備えてなる、

請求の範囲 1 3記載の画像処理装置。

1 6 . 画像形成に利用されるプリミティブを格納するプリミティブバッファを有し、 複数のプリミティブにより形成される 3次元画像を 2次元スクリーンに表示させる 前記 3次元画像を形成する複数のプリミティブの各々の属性を表す属性データを、 当該プリミティブと対応付けて前記プリミティブバッファに格納し、 格納した属性 データ同士を比較して前記複数のプリミティブの各々を前記 2次元スクリーン上に 表示される第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選 別するテストパスと、

このテストパスにより選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミテ ィブを前記プリミティブバッファから読み出し、 読み出した第 1のプリミティブに 対するレンダリング処理を行うレンダリングパスとをこの順に実行することを特徴 とする、

レンダリング処理方法。

1 7 . 前記装置が、 前記レンダリングパスを複数回実行することにより、 同一のプ リミティブに対して異なるテクスチャを複数回レンダリング処理することを特徴と する、

請求の範囲 1 6記載のレンダリング処理方法。

1 8 . 2次元スクリーンを有するディスプレイが接続されるコンピュータに搭載さ れ、 前記コンピュータが有する他の構成部品と協働で、 該コンピュータに、

3次元画像を形成する複数のプリミティブの各々の属性を表す属性データを当該 プリミティブと対応付けて格納するプリミティブバッファと、

前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データ同士を比較するこ とにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される 第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別するテス 夕と、

前記テスタにより選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブ に対して前記レンダリング処理を行って前記 2次元スクリーンに表示させる 2次元 画像を生成するレンダリング処理手段とを構築する、

半導体デバイス。

1 9 . 画像形成に利用されるプリミティブを格納するプリミティブバッファと、 2 次元スクリーンを有するディスプレイとが接続されるコンピュータに、

3次元画像を形成する複数のプリミティブの各々の属性を表す属性デ一夕を、 当 該プリミティブと対応付けて前記プリミティブバッファに格納する処理、

前記プリミティブバッファに格納されている複数の属性データ同士を比較するこ とにより、 前記複数のプリミティブの各々を、 前記 2次元スクリーンに表示される 第 1のプリミティブと表示されない第 2のプリミティブのいずれかに選別する処理、 及び、

前記選別された第 2のプリミティブを除く前記第 1のプリミティブに対して前記 レンダリング処理を行って前記 2次元スクリーンに表示させる 2次元画像を生成す る処理、 を実行させるためのコンピュータプログラム。

2 0 . 請求の範囲 1 9に記載されたコンピュータプログラムを記録してなる、 コン ピュー夕読み取り可能な記録媒体。