JP3979162B2 - 画像処理装置およびその方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モデルを単位図形の組み合わせによって表現する画像処理装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今のコンピュータシステムにおける演算速度の向上や描画機能の強化とも相俟って、コンピュータ資源を用いて図形や画像の作成や処理を行う「コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）」技術が盛んに研究・開発され、さらに実用化されている。
【０００３】
たとえば、３次元グラフィックスは、３次元オブジェクトが所定の光源によって照らされたときの光学現象を数学モデルで表現して、このモデルに基づいてオブジェクト表面に陰影や濃淡を付けたり、さらには模様を貼り付けたりして、よりリアルで３次元的な２次元高精細画像を生成するものである。
このようなコンピュータ・グラフィックスは、科学、工学、製造などの開発分野でのＣＡＤ／ＣＡＭ、その他の各種応用分野においてますます盛んに利用されるようになってきている。
【０００４】
３次元グラフィックスは、一般には、フロントエンドとして位置づけられる「ジオメトリ・サブシステム」と、バックエンドとして位置づけられる「ラスタ・サブシステム」とにより構成される。
【０００５】
ジオメトリ・サブシステムとは、ディスプレイ・スクリーン上に表示する３次元オブジェクトの位置や姿勢などの幾何学的な演算処理を行う過程のことである。
ジオメトリ・サブシステムでは、一般にオブジェクトは多数のポリゴンの集合体として扱われ、ポリゴン単位で、「座標変換」、「クリッピング」、「光源計算」などの幾何学的な演算処理が行われる。
【０００６】
一方、ラスタ・サブシステムは、オブジェクトを構成する各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）を塗りつぶす過程のことである。
ラスタライズ処理は、たとえばポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータを基にして、ポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータを補間することによって実現される。
ここで言う画像パラメータには、いわゆるＲＧＢ形式などで表される色（描画色）データ、奥行き方向の距離を表すｚ値などがある。
また、最近の高精細な３次元グラフィックス処理では、遠近感を醸し出すためのｆ（ｆｏｇ：霧）や、物体表面の素材感や模様を表現してリアリティを与えるテクスチャｔ（ｔｅｘｔｕｒｅ）なども、画像パラメータの１つとして含まれている。
【０００７】
ここで、ポリゴンの頂点情報からポリゴン内部のピクセルを発生する処理では、よくＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）と呼ばれる線形補間手法を用いて実行される。
ＤＤＡプロセスでは、頂点情報からポリゴンの辺方向へのデータの傾きを求め、この傾きを用いて辺上のデータを算出した後、続いてラスタ走査方向（Ｘ方向）の傾きを算出し、この傾きから求めたパラメータの変化分を走査の開始点のパラメータ値に加えていくことで、内部のピクセルを発生していく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像処理装置において、たとえば曲面データを単位図形列に切りばめて（テセレーションして）表示する際には、１ピクセルにも満たないような微小な単位図形も生成される。
このため、従来の画像処理装置では、描画装置の稼働率を悪化させる要因の一つになっていた。
【０００９】
たとえば、曲面をトライアングル列にテセレーションすると、図２０に示すように、微小なトライアングルが増える。
場合によっては、図２０中に斜線を付したように、描画した場合にピクセルを持たないようなトライアングルも生成する。
このような、いわゆる０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）は、描画装置の性能低下を引き起こす。
【００１０】
また、たとえば図２１（Ａ）に示すよう曲面データに対して、規則的なパターンを用いずに適応的にトライアングルを生成する場合には、図２１（Ｂ）に斜線を付して示すように、曲面に裂け目が生じる。
したがって、従来の画像処理装置では、規則的なパターンを用いずに適応的にトライアングルを生成する場合には、図２１（Ｃ）に示すように、裂け目を生成しないように注意する必要があり、処理に制約を受けて、また、煩雑な処理を要するという不利益がある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小単位図形の数を削減でき、描画装置の描画処理の性能向上を図れ、画像を効率的に描画することができる画像処理装置およびその方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、上記単位図形生成手段は、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、上記単位図形生成手段は、供給された端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する中心点有効判定回路と、上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記辺中頂点が有効でることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効でることを意味するデータを出力する複数の辺中点有効判定回路と、上記中心点有効判定回路による有効／無効データ、上記辺中点有効判定回路による有効／無効データ、並びに、供給された複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成し、生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する頂点間隣接関係データ生成回路と、を含む。
【００１７】
また、本発明では、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、ジオメトリ処理後のデータである。
【００１８】
また、本発明では、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータであり、上記単位図形生成手段により生成された単位図形データに対してジオメトリ処理を行い、ジオメトリ処理後の単位図形データを上記描画手段に供給するジオメトリ処理手段を、さらに有する。
【００１９】
本発明の第３の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、複数の頂点データに基づいて、各頂点間を結んで単位図形を形成する場合に、形成した単位図形がスクリーン座標系の描画対象領域内に発生されたピクセルの中心を含むことができるか否かを判定し、当該ピクセルの中心を含む単位図形を形成可能な複数の頂点を有効な頂点であると判定する第１のステップと、上記第１のステップの有効な頂点情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、上記第２のステップ生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップとを有する。
【００２０】
本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、ジオメトリ処理後のデータである。
【００２１】
また、本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータであり、上記第２のステップと第３のステップとの間に、第２のステップで生成された単位図形データに対してジオメトリ処理を行う第４のステップを、さらに有し、上記第３のステップでは、ジオメトリ処理後の単位図形を描画処理する。
【００２２】
本発明の第４の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定する第１のステップと、上記第１のステップの各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、上記第２のステップで生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップとを有する。
【００２３】
本発明では、上記第１のステップでは、選択した各頂点の隣接する頂点との距離があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００２４】
好適には、上記第１のステップでは、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００２５】
本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、上記第１のステップは、供給される端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第４のステップと、上記第４のステップにおいて、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する第５のステップと、上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点のと複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第６のステップと、上記第６のステップで、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点は有効を意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効を意味するデータを各辺毎に出力する第７のステップと、を含み、上記第２のステップは、上記第５のステップによる有効／無効データ、上記第７のステップによるによる有効／無効データ、並びに、供給される複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成する第８のステップと、上記第８のステップで生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する第９のステップと、を含む。
【００２６】
本発明によれば、たとえば上位側で生成された頂点データに対して、ジオメトリ処理が施され、ジオメトリ処理後の頂点データが単位図形生成装置に供給される。
単位図形生成装置では、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点が選択され、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
そして、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データが生成されて描画装置に供給される。
これに伴い、描画装置では、生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理が行われる。
【００２７】
また、本発明によれば、たとえば上位側で生成された頂点データが、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータに変換されて単位図形生成装置に供給される。
単位図形生成装置では、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点が選択され、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
そして、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データが生成されてジオメトリ処理装置に供給される。
ジオメトリ処理装置では、単位図形データに対してジオメトリ処理が施され、ジオメトリ処理後の頂点データが描画装置に供給される。
これに伴い、描画装置では、生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理が行われる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態においては、パーソナルコンピュータなどに適用される、任意の３次元物体モデルに対する所望の３次元画像をＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などのディスプレイ（モニタ）上に高速に表示する３次元コンピュータグラフィックスシステムについて説明する。
【００２９】
第１実施形態
図１は、本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第１の実施形態を示すシステム構成図である。
【００３０】
３次元コンピュータグラフィックスシステム１０は、立体モデル（プリミティブ）を単位図形である三角形（ポリゴンまたはトライアングル）の組み合わせとして表現し、このポリゴンを描画することで表示画面の各画素（ピクセル）の色を決定し、ディスプレイに表示するポリゴンレンダリング処理を行うシステムである。
また、３次元コンピュータグラフィックスシステム１０では、平面上の位置を表現する（ｘ，ｙ）座標の他に、奥行きを表すｚ座標を用いて３次元物体を表し、この（ｘ，ｙ，ｚ）の３つの座標で３次元空間の任意の一点を特定する。
【００３１】
図１に示すように、３次元コンピュータグラフィックスシステム１０は、メインプロセッサ（ＣＰＵ）１１、メインメモリ１２、グラフィックスプロセッサ１３、およびＣＲＴ等のモニタ１４を有している。
【００３２】
メインプロセッサ１１は、たとえば、アプリケーションの進行状況などに応じて、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータを読み出し、このグラフィックデータに対して所定の処理を施して曲面データ１１ａを生成して、グラフィックスプロセッサ１３に出力する。
また、メインプロセッサ１１は、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータを読み出し、このグラフィックデータに対して所定の処理を施していわゆるワールド座標系の９点の頂点データ（×９）Ｓ１１ｂを生成して、グラフィックスプロセッサ１３に出力する。
【００３３】
グラフィックスプロセッサ１３は、頂点生成装置１３１、ジオメトリ処理装置１３２、トライアングル生成装置１３３、トライアングルバッファ１３４、トライアングル描画装置１３５、およびグラフィックスメモリ１３６を有している。
【００３４】
頂点生成装置１３１は、メインプロセッサ１１により供給された曲面データＳ１１ａを受けて、曲面データ１１ａの制御点から頂点データＳ１３１を生成し、ジオメトリ装置１３２に出力する。
【００３５】
ジオメトリ処理装置１３２は、頂点生成装置１３１による頂点データＳ１３１またはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂに対して、座標変換、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理などを行い、ワールド座標系からスクリーン座標系に変換された９点の頂点データＳ１３２を生成し、トライアングル生成装置１３３に出力する。
【００３６】
トライアングル生成装置１３３は、ジオメトリ処理装置１３２による複数の頂点データＳ１３２を受けて、各頂点間を結んでトライアングル（単位図形）を形成する場合に、形成したトライアングルがスクリーン座標系の描画対象領域内に発生されたピクセルの中心を含むことができる否かを判定し、当該ピクセルの中心を含むトライアングルを形成可能な複数の頂点を有効な頂点であると判定し、この有効な頂点情報に基づいてトライアングルデータＳ１３３を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
具体的には、トライアングル生成装置１３３は、ジオメトリ処理装置１３２による所定の形状（あるいはマトリクス）を形成可能な複数の頂点データＳ１３２を受けて、いわゆるメッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいてトライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）Ｓ１３４を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
【００３７】
図２は、本実施形態に係るトライアングル生成装置１３３における処理を説明するためのフローチャートである。
また、図３は、図２の各ステップに対応する処理を概念的に示す図である。
【００３８】
ステップＳＴ１
トライアングル生成装置１３３は、ステップＳＴ１において、図３（Ａ）に示すような、メッシュを構成する３×３のマトリクスの頂点ＴＰ１〜ＴＰ９を選択する。
【００３９】
ステップＳＴ２
ステップＳＴ２において、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４以外の５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９について、隣接する頂点との距離をもとに、当該頂点が有効であるか無効であるかを判定する。
具体的には、隣接する頂点との距離（あるいは複数の隣接する頂点との距離の和）が一定値以上であれば有効として判定し、一定値以下であれば無効として判定する。
図３（Ｂ）の例では、選択された５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうち２つの頂点ＴＰ５およびＴＰ６は、隣接する頂点、たとえばＴＰ１等との距離が一定値以上であることから有効として判定されている。
一方、選択された５頂点のうち３つの頂点ＴＰ７，ＴＰ８，ＴＰ９は、隣接する頂点、たとえばＴＰ２，ＴＰ３との距離が一定値以下であることから無効として判定されている。
【００４０】
ステップＳＴ３
ステップＳＴ３において、四隅を除く５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９に関する有効／無効の情報に基づいて、図３（Ｃ）に示すようなトライアングルデータを生成する。
この場合、図３（Ｃ）に示すように、頂点ＴＰ５と頂点３、並びに、頂点ＴＰ６と頂点３を結んで、４つのトライアングルを生成する。
この生成したトライアングルは、すべて描画した場合にピクセルを持つトライアングル、すなわち、０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）ではない。
【００４１】
図４は、トライアングル生成装置１３３の構成例を示すブロック図である。
【００４２】
トライアングル生成装置１３３は、図４に示すように、中心点有効判定回路１３３１、辺中点有効判定回路１３３２〜１３３５、および頂点間隣接関係データ生成回路１３３６を有している。
【００４３】
中心点有効判定回路１３３１は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図５に示すように、３×３のマトリクスの中心に位置する頂点ＴＰ７とその上下左右に隣接する頂点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９にかかわるデータＳ１３２−１を選択的に入力し、図６のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４４】
すなわち、中心点有効判定回路１３３１は、中心点ＴＰ７と隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離を計算する（ステップＳＴ１１）。
次に、計算した中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ１２）。
そして、ステップＳＴ１２において、中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３１を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ１３）。
一方、ステップＳＴ１２において、中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３１を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ１４）。
【００４５】
辺中点有効判定回路１３３２は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図７に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第１辺Ｌ１を構成する３つの頂点、すなわち第１辺Ｌ１の両端に位置する頂点ＴＰ１，ＴＰ２とこれらの辺中点ＴＰ６にかかわるデータＳ１３２−２を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４６】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３２は、辺中点ＴＰ６と 隣接点（端点）ＴＰ１，ＴＰ２との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３２を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３２を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００４７】
辺中点有効判定回路１３３３は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図９に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第２辺Ｌ２を構成する３つの頂点、すなわち第２辺Ｌ２の両端に位置する頂点ＴＰ１，ＴＰ４とこれらの辺中点ＴＰ５にかかわるデータＳ１３２−３を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４８】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３３は、辺中点ＴＰ５と 隣接点（端点）ＴＰ１，ＴＰ４との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３３を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３３を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００４９】
辺中点有効判定回路１３３４は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図１０に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第３辺Ｌ３を構成する３つの頂点、すなわち第３辺Ｌ３の両端に位置する頂点ＴＰ２，ＴＰ３とこれらの辺中点ＴＰ８にかかわるデータＳ１３２−４を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００５０】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３４は、辺中点ＴＰ８と 隣接点（端点）ＴＰ２，ＴＰ３との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３４を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３４を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００５１】
辺中点有効判定回路１３３５は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図１１に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第４辺Ｌ４を構成する３つの頂点、すなわち第４辺Ｌ４の両端に位置する頂点ＴＰ３，ＴＰ４とこれらの辺中点ＴＰ９にかかわるデータＳ１３２−５を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００５２】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３５は、辺中点ＴＰ９と 隣接点（端点）ＴＰ３，ＴＰ４との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３５を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３５を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００５３】
頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、中心点有効判定回路１３３１による有効／無効データＳ１３３１、辺中点有効判定回路１３３２による有効／無効データＳ１３３２、辺中点有効判定回路１３３３による有効／無効データＳ１３３３、辺中点有効判定回路１３３４による有効／無効データＳ１３３４、および辺中点有効判定回路１３３４による有効／無効データＳ１３３５の５つの有効／無効データ、並びに、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２に基づいて、５つの有効／無効データＳ１３１〜Ｓ１３５のうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成し、生成した隣接関係データに応じたトライアングルデータを生成してトライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
【００５４】
図１２（Ａ）〜（Ｆ）は、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６の処理概要を説明するための図である。
【００５５】
図１２（Ａ）は、有効を示す有効／無効データが無い（０）の場合の処理を示している。
この場合、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のすべてが無効であることから、頂点ＴＰ２とＴＰ４（またはＴＰ１とＴＰ３）とを結んで２つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５６】
図１２（Ｂ）は、有効を示す有効／無効データが一つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの一つが有効であることから、中心点ＰＴ７か４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１３（Ｂ−１）に示すように、中心点ＴＰ７が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、並びに、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１３（Ｂ−２）に示すように、辺中点、たとえばＴＰ８が有効である場合、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ８、並びに、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ８とを結んで３つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５７】
図１２（Ｃ）は、有効を示す有効／無効データが２つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの２つが有効であることから、中心点ＰＴ７と４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つ、あるいは４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの２つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−１）に示すように、中心点ＴＰ７とたとえば辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−２）に示すように、互いに隣接する辺の辺中点、たとえば第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ８、並びに、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ９とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−３）に示すように、互いに対向する辺の辺中点、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ９、並びに、頂点ＴＰ２と辺中点ＴＰ９とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５８】
図１２（Ｄ）は、有効を示す有効／無効データが３つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの３つが有効であることから、中心点ＰＴ７と４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの２つ、あるいは４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの３つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−１）に示すように、中心点ＴＰ７と、たとえば互いに隣接する辺の辺中点、たとえば第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−２）に示すように、互いに対向する辺の辺中点、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、並びに辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで６つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−３）に示すように、４つの辺中点のうちの３つ、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６、第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８、および第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ９、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ８、並びに辺中点ＴＰ８と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５９】
図１２（Ｅ）は、有効を示す有効／無効データが４つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの一つが無効であることから、中心点ＰＴ７か４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つが無効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｅ−１）に示すように、辺中点、たとえばＴＰ５が無効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８とを結んで７つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｅ−２）に示すように、中心点ＴＰ７が無効である場合、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ９、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ８、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ８、並びに、辺中点ＴＰ８と辺中点ＴＰ９とを結んで６つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００６０】
図１２（Ｆ）は、有効を示す有効／無効データが５つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちのすべてが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｆ）に示すように、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９、並びに、辺中点ＴＰ５と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８とを結んで８つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００６１】
トライアングルバッファ１３４は、トライアングル生成装置１３３で生成されたトライアングルデータＳ１３３を保持し、データＳ１３４としてトライアングル描画装置１３５に出力する。
このトライアングルバッファ１３４は、スループット調整のためのバッファである。
【００６２】
トライアングル描画装置１３５は、トライアングルバッファ１３４による描画すべきトライアングルデータＳ１３４を受けて、以下に詳述する線形補間等の処理を行って、たとえばページ単位でピクセルデータＰＩＸおよびテクスチャデータＴＥＸをグラフィックスメモリに描画し、あるいは表示データのモニタ１４への読み出し処理等を行う。
【００６３】
トライアングル描画装置１３５に入力されるトライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）は、ポリゴンの各３頂点の（ｘ，ｙ，ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）のデータを含んでいる。
ここで、（ｘ，ｙ，ｚ）データは、トライアングル（ポリゴン）の頂点の３次元座標を示し、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データは、それぞれ当該３次元座標における赤、緑、青の輝度値を示している。
（ｓ，ｔ，ｑ）データのうち、（ｓ，ｔ）は、対応するテクスチャの同次座標を示しており、ｑは同次項を示している。ここで、「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥを乗じて、実際のテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）が得られる。
トライアングル描画装置１３５によるグラフィックスメモリ（具体的には後記するテクスチャバッファ）１３６に記憶されたテクスチャデータへのアクセスは、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を用いて行われる。
すなわち、トライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）は、三角形の各頂点の物理座標値と、それぞれの頂点の色とテクスチャデータである。
【００６４】
以下、トライアングル描画装置１３５について詳細に説明する。
【００６５】
図１３に示すように、トライアングル描画装置１３５は、線形補間演算のための初期設定演算ブロックとしてのＤＤＡ(Digital Differential Analyzer) セットアップ回路１３５１、線形補間処理ブロックとしてのトライアングルＤＤＡ回路１３５２、テクスチャエンジン回路１３５３、メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１３５４、およびＣＲＴコントロール回路１３５５を有している。
【００６６】
以下、トライアングル描画装置１３５の各ブロックの構成および機能について、図面に関連付けて順を追って説明する。
【００６７】
ＤＤＡセットアップ回路１３５１は、後段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２において物理座標系上の三角形の各頂点の値を線形補間して、三角形の内部の各画素の色と深さ情報を求めるに先立ち、トライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）Ｓ１３３ａが示す（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データについて、三角形の辺と水平方向の差分などを求めるセットアップ演算を行う。
このセットアップ演算は、具体的には、開始点の値と終点の値と、開始点と終点との距離を用いて、単位長さ移動した場合における、求めようとしている値の変分を算出する。
ＤＤＡセットアップ回路１３５１は、算出した変分データを含むプリミティブに関する情報としてのセットアップデータＳ１３５１およびページデータＳ１３３ｂをトライアングルＤＤＡ回路１３５２に出力する。
【００６８】
ＤＤＡセットアップ回路１３５１の機能について図１４に関連付けてさらに説明する。
上述したように、ＤＤＡセットアップ回路１３５１の主な処理は、前段のジオメトリ処理を経て物理座標にまで落ちてきた各頂点における各種情報（色、テクスチャ座標）の与えられた三頂点Ｐ０（ｘ０，ｙ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）により構成される三角形内部で変分を求めて、後段の線形補間処理の基礎デ−タを算出することである。
三角形の描画はひとつひとつの画素の描画に集約されるが、そのために描画開始点における最初の値を求める必要がある。
最初の描画点における各種情報は、頂点からその最初の描画点までの水平距離に水平方向の変分を掛けた値と、垂直距離に垂直方向の変分を掛けた値を足し合わせたものとなる。いったん目的の三角形の内部の一つの整数格子上の値が求まれば、対象の三角形内部のその他の格子点における値は変分の整数倍で求めることが可能となる。
【００６９】
三角形の各頂点データは、たとえばｘ，ｙ座標が１６ビット、ｚ座標が２４ビット、ＲＧＢカラー値が各１２ビット（＝８＋４）、ｓ，ｔ，ｑテクスチャ座標は各３２ビット浮動少数値（ＩＥＥＥフォーマット）等で構成される。
【００７０】
なお、このＤＤＡセットアップ回路１３５１は、従来のようにＤＳＰ構造ではなく、ＡＳＩＣ手法により実装している。
具体的には、図１５に示すように、多段に配置したレジスタ１３５１１−１〜１３５１３間に並列に複数の演算ユニットを並列に配置した演算ユニット群１３５１２−１〜１３５１２−３を挿入したフルデータパスロジック、換言すれば、同期パイプライン方式の時間並列構造として構成されている。
【００７１】
トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、ＤＤＡセットアップ回路１３５１から入力した変分データを含むプリミティブに関する情報としてのセットアップデータＳ１３５１を基に、三角形内部の各画素における線形補間された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データを算出する。
トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、各画素の（ｘ，ｙ）データと、当該（ｘ，ｙ）座標における（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データとを、ＤＤＡデータ（補間データ）Ｓ１３５２としてテクスチャエンジン回路１３５３に出力する。
【００７２】
すなわち、トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、ポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータに基づいてポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータを補間するラスタライズ処理（ラスタライゼーション：Ｒａｓｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を行う。
具体的には、トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、各種データ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）をラスタライズする。
【００７３】
テクスチャエンジン回路１３５３は、「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」の算出処理、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）の算出処理、グラフィックスメモリ１３６からの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの読み出し処理等をパイプライン方式で行う。
なお、テクスチャエンジン回路１３５３は、たとえば所定の矩形内に位置する複数（たとえば４あるいは８）画素についての処理を同時に並行して行う。
【００７４】
テクスチャエンジン回路１３５３は、ＤＤＡデータＳ１３５２が示す（ｓ，ｔ，ｑ）データについて、ｓデータをｑデータで除算する演算と、ｔデータをｑデータで除算する演算とを行う。
テクスチャエンジン回路１３５３には、たとえば図示しない除算回路が並列処理する画素数分だけ（たとえば８個）設けられており、８画素についての除算「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」が同時に行われる。また、８画素のうち代表点からの補間演算処理を行うように実装することも可能である。
【００７５】
また、テクスチャエンジン回路１３５３は、除算結果である「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥを乗じて、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を生成する。
また、テクスチャエンジン回路１３５３は、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に、生成したテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求を出力し、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファに記憶されているテクスチャデータを読み出すことで、（ｓ，ｔ）データに対応したテクスチャアドレスに記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを得る。
テクスチャエンジン回路１３５３は、読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データと、前段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２からのＤＤＡデータＳ１３５２に含まれる（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データとを、それぞれ掛け合わせるなどして、ピクセルデータを生成する。
テクスチャエンジン回路１３５３は、この画素データを最終的にピクセルのカラー値としてメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力する。
【００７６】
なお、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファには、ＭＩＰＭＡＰ（複数解像度テクスチャ）などの複数の縮小率に対応したテクスチャデータが記憶されている。ここで、何れの縮小率のテクスチャデータを用いるかは、所定のアルゴリズムを用いて、前記三角形単位で決定される。
【００７７】
テクスチャエンジン回路１３５３は、フルカラー方式の場合には、テクスチャバッファから読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを直接用いる。
一方、テクスチャエンジン回路１３５３は、インデックスカラー方式の場合には、あらかじめ作成しておいたカラーインデックステーブルのデータを、テクスチャカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）バッファより内蔵するＳＲＡＭ等で構成した一時保管バッファに転送しておいて、このカラールックアップテーブルを用いて、テクスチャバッファから読み出したカラーインデックスに対応する（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを得る。
たとえばカラールックアップテーブルがＳＲＡＭで構成された場合、カラーインデックスをＳＲＡＭのアドレスに入力すると、その出力には実際の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データが出てくるといった使い方となる。
【００７８】
ここで、いわゆるテクスチャマッピング処理について、図１６および図１７に関連付けてさらに説明する。
図１６は、テクスチャエンジン回路１３５３におけるテクスチャマッピング処理回路の構成例を示すブロック図であり、図１７は、実際のテクスチャマッピング処理をイメージ的に示す図である。
【００７９】
このテクスチャマッピング処理回路は、ＤＤＡ回路１３５３１，１３５３２、テクスチャ座標算出回路（Ｄｉｖ）１３５３３、ＭＩＰＭＡＰレベル算出回路１３５３４、フィルタ回路１３５３５、第１の合成回路（ＦＵＮＣ）１３５３６、および第２の合成回路（ＦＯＧ）１３５３７を有している。
【００８０】
このテクスチャマッピング処理回路においては、図１７（Ａ）に示すように、ＤＤＡ回路１３５３１，１３５３２において、三角形の内部で線形補間されたテクスチャの同時座標ｓ、ｔ、ｑを用いて、デカルト座標でのテクスチャの実際のアドレスに変換する（ｑでの除算）。
さらにＭＩＰＭＡＰ等を行う場合は、ＭＩＰＭＡＰレベル算出回路１３５３４においてＭＩＰＭＡＰのレベルの算出を行う。そして、図１７（Ｂ）に示すように、テクスチャ座標算出回路１３５３３においてテクスチャ座標の算出を行う。また、フィルタ回路１３５３５において、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファからそれぞれのレベルのテクスチャデータを読み出し、そのまま使うポイントサンプリング（Point Sampling）または、bi-Linea（４近傍）補間、Tri-Linea 補間等を行う。
そこで得られたテクスチャーカラーに対して次の処理を行う。すなわち、第１の合成回路１３５３６において、入力された物体カラーとテクスチャーカラーを合成し、さらに第２の合成回路１３５３７でそれにフォグカラーを合成して、最終的に描画する画素のカラーを決定する。
【００８１】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、テクスチャエンジン回路１３５３から入力した画素データＳ１３５に対応するｚデータと、グラフィックスメモリ１３６に含まれるｚバッファに記憶されているｚデータとの比較を行い、入力した画素データによって描画される画像が、前回、グラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）に書き込まれた画像より、手前（視点側）に位置するか否かを判断し、手前に位置する場合には、画像データに対応するｚデータでｚバッファに記憶されたｚデータを更新する。
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データをグラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）に書き込む。
【００８２】
さらに、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、今から描画しようとしているピクセルにおけるテクスチャアドレスに対応したテクスチャデータを格納しているグラフィックメモリ１３６のメモリブロックをそのテクスチャアドレスより算出し、そのメモリブロックにのみ読み出し要求を出すことにより、テクスチャデータを読み出す。
この場合、該当するテクスチャデータを保持していないメモリブロックにおいては、テクスチャデータの読み出しのためのアクセスが行われないため、描画により多くのアクセス時間を提供することが可能となっている。
【００８３】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、描画においても同様に、今から描画しようとしている画素アドレスに対応する画素データを格納しているグラフィックスメモリ１３６のメモリブロックに対して、該当アドレスから画素データをモディファイ書き込みをするために読み出し、モディファイ後同じアドレスへ書き戻す。
隠れ面処理を行なう場合には、やはり同じように今から描画しようとしている画素アドレスに対応する奥行きデータを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから奥行きデータをモディファイ書き込みするため読み出し、必要ならばモディファイ後同じアドレスへ書き戻す。
【００８４】
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、テクスチャエンジン回路１３５３からグラフィックスメモリ１３６に対する、生成されたテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求を受けた場合には、グラフィックスメモリ１３６に記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを読み出す。
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、ＣＲＴコントロール回路１３５５から表示データを読み出す要求を受けた場合には、この要求に応じて、グラフィックメモリ１３６（ディスプレイバッファ）から一定の固まり、たとえば８画素あるいは１６画素単位で表示データを読み出す。
【００８５】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、グラフィックスメモリ１３６へのアクセス（書き込みまたは読み出し）を行うが、書き込み経路と読み出し経路とが別経路として構成されている。
すなわち、書き込みの場合には書き込みアドレスＡＤＲＷと書き込みデータＤＴＷが書き込み系回路で処理されてグラフィックスメモリ１３６に書き込み、読み出しの場合には読み出し系回路で処理されてグラフィックスメモリ１３６から読み出す。
そして、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、所定のインターリーブ方式のアドレッシングに基づいてグラフィックスメモリ１３６へのアクセスを、たとえば１６画素単位で行う。
【００８６】
このようなメモリとのデータのやりとりにおいては、それまでの処理を複数並行処理することで、描画性能を向上させることができる。
特に、トライアングルＤＤＡ部分とテクスチャエンジン部分を並列実効形式で、同じ回路を設ける（空間並列）か、または、パイプラインを細かく挿入する（時間並列）ことで、複数画素の同時算出を行っている。
グラフィックスメモリ１３６のメモリブロックは表示領域において隣接した部分は、後述するように異なるメモリブロックとなるように配置してあるので、三角形のような平面を描画する場合には面で同時に処理できることになるため、それぞれのメモリブロックの動作確率は非常に高くなっている。
【００８７】
グラフィックスメモリ１３６は、テクスチャバッファ、ディスプレイバッファ、ｚバッファおよびテクスチャＣＬＵＴ(Color Look Up Table) バッファとして機能する。
また、グラフィックスメモリ１３６は、同一機能を有する複数、たとえば４個のモジュールに分割されている。
【００８８】
また、グラフィックスメモリ１３６には、より多くのテクスチャデータを格納するために、インデックスカラーにおけるインデックスと、そのためのカラールックアップテーブル値が、テクスチャＣＬＵＴバッファに格納されている。
インデックスおよびカラールックアップテーブル値は、上述したように、テクスチャ処理に使われる。
すなわち、通常はＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビットの合計２４ビットでテクスチャ要素を表現するが、それではデータ量が膨らむため、あらかじめ選んでおいたたとえば２５６色等の中から一つの色を選んで、そのデータをテクスチャ処理に使う。このことで２５６色であればそれぞれのテクスチャ要素は８ビットで表現できることになる。インデックスから実際のカラーへの変換テーブルは必要になるが、テクスチャの解像度が高くなるほど、よりコンパクトなテクスチャデータとすることが可能となる。
これにより、テクスチャデータの圧縮が可能となり、内蔵メモリの効率良い利用が可能となる。
【００８９】
さらに、グラフィックスメモリ１３６には、描画と同時並行的に隠れ面処理を行うため、描画しようとしている物体の奥行き情報が格納されている。
なお、表示データと奥行きデータおよびテクスチャデータの格納方法としては、たとえばメモリブロックの所定の位置、たとえば先頭から連続して表示データが格納され、次に奥行きデータが格納され、残りの空いた領域に、テクスチャの種類毎に連続したアドレス空間でテクスチャデータが格納される。
図面に関連付けて概念的に説明すると、図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、いわゆるベースポインタ（ＢＰ）で示された位置から図中ＦＢで示す領域に、たとえば２４ビット幅で表示データと奥行きデータが格納され、残りの空いた領域である８ビット幅の領域に図中ＴＢで示すようにテクスチャデータが格納される。これらは表示データとテクスチャデータのユニファイドメモリ（Unified Memory）化ということになる。
これにより、テクスチャデータを効率よく格納できることになる。
【００９０】
以上のように、ＤＤＡセットアップ回路１３５１、トライアングルＤＤＡ回路１３５２、テクスチャエンジン回路１３５３、メモリＩ／Ｆ回路１３５４等における処理を経て、最終的なメモリアクセスがピクセル(Pixel；Picture Cell Element) という描画画素単位になる。
【００９１】
ＣＲＴコントロール回路１３５５は、与えられた水平および垂直同期信号に同期して、ＣＲＴ等のモニタ１４に表示する表示アドレスを発生し、グラフィックスメモリ１３６に含まれるディスプレイバッファから表示データを読み出す要求をメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力する。
この要求に応じて、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、グラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）から一定の固まりで表示データを読み出す。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、グラフィックスメモリ１３６から読み出した表示データを記憶するたとえばＦＩＦＯ回路を内蔵し、一定の時間間隔で、ＲＧＢのインデックス値を発生する。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、各インデックス値に対応するＲ，Ｇ，Ｂデータを記憶しており、発生したＲＧＢのインデックス値に対応するデジタル形式のＲ，Ｇ，Ｂデータを、図示しないＤ／Ａコンバータ(Digital/Analog Converter)に転送し、アナログ形式のＲ，Ｇ，Ｂデータを生成する。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、この生成されたＲ，Ｇ，Ｂデータを図示しないＣＲＴに出力する。
【００９２】
次に、上記構成による動作を説明する。
【００９３】
３次元コンピュータグラフィックスシステム１０においては、メインプロセッサ１１に、たとえば、アプリケーションの進行状況などに応じて、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータが読み出される。
メインプロセッサ１１では、このグラフィックデータに対して所定の処理が施されて、たとえば曲面データＳ１１ａが生成され、グラフィックスプロセッサ１３に出力される。
あるいは、メインプロセッサ１１においては、メインメモリ１２から読み出されたグラフィックデータに対して所定の処理が施され頂点データＳ１１ｂが生成されて、グラフィックスプロセッサ１３に出力される。
【００９４】
グラフィックスプロセッサ１３では、メインプロセッサ１１による曲面データＳ１１ａが頂点生成装置１３１に入力され、頂点データ１１ｂはジオメトリ処理装置１３２に入力される。
頂点生成装置１３１では、メインプロセッサ１１により供給された曲面データＳ１１ａを受けて、曲面データ１１ａの制御点から頂点データＳ１３１が生成されてジオメトリ装置１３２に出力される。
【００９５】
ジオメトリ処理装置１３２では、頂点生成装置１３１による頂点データまたはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂに対して、座標変換、クリッピング処理、ライティング処理などのジオメトリ(Geometry)処理などが行われる。そして、ジオメトリ処理装置１３２において、トライアングルデータＳ１３２が生成され、トライアングル生成装置１３３に出力される。
【００９６】
トライアングル生成装置１３３においては、ジオメトリ処理装置１３２による頂点データＳ１３２またはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂを受けて、メッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点が選択される。
トライアングル生成装置１３３では、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
具体的には、たとえば複数の隣接する頂点との距離の和が一定値以上であれば有効として判定され、一定値以下であれば無効として判定される。
トライアングル生成装置１３３では、判定結果である各頂点の有効／無効の情報、たとえば選択した複数の頂点に対する判定結果のうち有効である数がいくつであるかという情報に基づいて、各頂点間の隣接関係データが生成される。
そして、トライアングル生成装置１３３では、生成した隣接関係データに応じたトライアングルデータが生成されてトライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力される。
【００９７】
トライアングル描画装置１３５において、ＤＤＡセットアップ回路１３５１でポリゴンレンダリングデータＳ１１に基づいて、三角形の辺と水平方向の差分などを示す変分データが生成される。
具体的には、開始点の値と終点の値、並びに、その間の距離を用いて、単位長さ移動した場合における、求めようとしている値の変化分である変分が算出され、変分データを含むセットアップデータＳ１３５１としてトライアングルＤＤＡ回路１３５２に出力される。
【００９８】
トライアングルＤＤＡ回路１３５２においては、変分データを含むセットアップデータＳ１３５１を用いて、三角形内部の各画素における線形補間された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データが算出される。
そして、この算出された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データと、三角形の各頂点の（ｘ，ｙ）データとが、ＤＤＡデータＳ１３５２として、トライアングルＤＤＡ回路１３５２からテクスチャエンジン回路１３５３に出力される。
すなわち、トライアングルＤＤＡ１３５２においては、ポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータに基づいてポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）を補間するラスタライズ処理が行われる。
そして、トライアングルＤＤＡ回路１３５２において、各種データ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）がラスタライズされて、ＤＤＡデータＳ１３５２としてテクスチャエンジン回路１３５３に出力される。
【００９９】
テクスチャエンジン回路１３５３においては、ＤＤＡデータＳ１３５２が示す（ｓ，ｔ，ｑ）データについて、ｓデータをｑデータで除算する演算と、ｔデータをｑデータで除算する演算とが行われる。そして、除算結果「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥが乗算され、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）が生成される。
【０１００】
次に、テクスチャエンジン回路１３５３からメモリＩ／Ｆ回路１３５４に対して生成されたテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求が出力され、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データが読み出される。
次に、テクスチャエンジン回路１３５３において、読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データと、前段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２からのＤＤＡデータＳ１３５２に含まれる（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データとが掛け合わされ、ピクセルデータとして生成される。
このピクセルデータは、テクスチャエンジン回路１３５３からメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力される。
【０１０１】
そして、メモリＩ／Ｆ回路１３５４において、テクスチャエンジン回路１３５３から入力した画素データに対応するｚデータと、ｚバッファに記憶されているｚデータとの比較が行われ、入力した画素データＳ１３５によって描画される画像が、前回、ディスプレイバッファに書き込まれた画像より、手前（視点側）に位置するか否かが判断される。
判断の結果、手前に位置する場合には、画像データに対応するｚデータでｚバッファに記憶されたｚデータが更新される。
【０１０２】
次に、メモリＩ／Ｆ回路１３５４において、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データがグラフィックスメモリ１３６のディスプレイバッファに書き込まれる。
これら書き込む（更新も含む）べきデータは、書き込み系回路を介し所定のメモリに対して並列的に書き込まれる。
【０１０３】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４においては、今から描画しようとしているピクセルにおけるテクスチャアドレスに対応したテクスチャを格納しているグラフィックスメモリ１３６のメモリブロックがそのテクスチャアドレスにより算出され、そのメモリブロックにのみ読みだし要求が出され、テクスチャデータが読み出される。
この場合、該当するテクスチャデータを保持していないメモリブロックにおいては、テクスチャ読み出しのためのアクセスが行われないため、描画により多くのアクセス時間を提供することが可能となっている。
【０１０４】
描画においても同様に、今から描画しようとしている画素アドレスに対応する画素データを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから画素データがモディファイ書き込み(Modify Write)を行うために読み出され、モディファイ後、同じアドレスへ書き戻される。
【０１０５】
隠れ面処理を行う場合には、やはり同じように今から描画しようとしている画素アドレスに対応する奥行きデータを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから奥行きデータがモディファイ書き込み(Modify Write)を行うために読み出され、必要ならばモディファイ後、同じアドレスへ書き戻される。
【０１０６】
そして、図示しないＣＲＴに画像を表示する場合には、ＣＲＴコントロール回路１３５５において、与えられた水平垂直同期周波数に同期して、表示アドレスが発生され、メモリＩ／Ｆ回路１３５４へ表示データ転送の要求が出される。
メモリＩ／Ｆ回路１３５４では、その要求に従い、一定のまとまった固まりで、表示データがＣＲＴコントロール回路１３５５に転送される。
ＣＲＴコントロール回路１３５５では、図示しないディスプレイ用ＦＩＦＯ等にその表示データが貯えられ、一定の間隔でＲＧＢのインデックス値が生成される。
ＣＲＴコントロール回路１３５５においては、内部にＲＧＢのインデックスに対するＲＧＢ値が記憶されていて、インデックス値に対するＲＧＢ値が図示しないＤ／Ａコンバータへ転送される。
そして、Ｄ／Ａコンバータでアナログ信号に変換されたＲＧＢ信号がＣＲＴへ転送される。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、ジオメトリ処理装置１３２による頂点データＳ１３２を受けて、メッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいてトライアングルデータＳ１３４を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力するトライアングル生成装置１３３を設けたので、生成したトライアングルとして、０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）を削減できることから、微小単位図形の数を削減でき、トライアングル描画装置１３５の描画処理の性能向上を図ることができる利点がある。
【０１０８】
第２実施形態
図１９は、本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
【０１０９】
本第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、グラフィックスプロセッサ１３Ａの処理にある。
【０１１０】
すなわち、第１の実施形態では、頂点データに対してジオメトリ処理装置１３２において座標変換、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理などを行い、ワールド座標系からスクリーン座標系に変換された９点の頂点データＳ１３２を生成した後に、トライアングル生成装置１３３で各頂点の有効／無効の判定を行っていた。
【０１１１】
これに対して、本第２の実施形態においては、頂点生成装置１３１の次段にスクリーン座標算出装置１３７を配置して、頂点の有効／無効の判断に必要なスクリーン座標系でのｘｙ座標のみを計算し、この計算後の頂点データＳ１３７をトライアングル生成装置１３３に入力して各頂点の有効／無効の判定を行ってトライアングルデータを生成している。
そして、本第２の実施形態においては、ジオメトリ装置１３２Ａをトライアングルバッファ１３４とトライアングル描画装置１３５の間に配置し、各頂点の有効／無効の判定を行って頂点データを減らした後で、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理を行う。
【０１１２】
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果に加えて、演算量を削減でき、処理の高速化を図れる利点がある。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微小単位図形の数を削減でき、描画装置の描画処理の性能向上を図ることができる。
その結果、画像を効率的に描画することができる。
【０１１４】
また、本発明によれば、演算量を削減でき、処理の高速化を図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステムのシステム構成図である。
【図２】本実施形態に係るトライアングル生成装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２の各ステップに対応する処理を概念的に示す図である。
【図４】本実施形態に係るトライアングル生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４のトライアングル生成装置における中心点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図６】図４のトライアングル生成装置における中心点有効判定回路の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図４のトライアングル生成装置における辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図８】図４のトライアングル生成装置における辺中点有効判定回路の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１０】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１１】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１２】図４のトライアングル生成装置における頂点間隣接関係データ生成回路の処理を説明するための図である。
【図１３】本実施形態に係るトライアングル描画装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本実施形態に係るＤＤＡセットアップ回路の機能を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係るＤＤＡセットアップ回路の構成例を示す図である。
【図１６】本実施形態に係るテクスチャエンジン回路におけるテクスチャマッピング処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図１７】本実施形態に係るテクスチャエンジン回路における実際のテクスチャマッピング処理をイメージ的に示す図である。
【図１８】本実施形態に係るグラフィックスメモリへの表示データと奥行きデータおよびテクスチャデータの格納方法を概念的に説明するための図である。
【図１９】本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２０】曲面データをテセレーションする際の従来の課題を説明するための図である。
【図２１】曲面データに関して適応的にトライアングル生成を行う場合の従来の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ…画像処理装置、１１…メインプロセッサ、１２…メインメモリ、１３，１３Ａ…グラフィックスプロセッサ、１３１…頂点生成装置、１３２，１３２Ａ…ジオメトリ処理装置、１３３…トライアングル生成御装置、１３３１…中心点有効判定回路、１３３２〜１３３５…辺中点有効判定回路、１３３６…頂点間隣接関係データ生成回路、１３４…トライアングルバッファ、１３５…トライアングル描画装置、１３５１…ＤＤＡセットアップ回路、１３５２…トライアングルＤＤＡ回路、１３５３…テクスチャエンジン回路、１３５４…メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路、１３５５…ＣＲＴコントロール回路、１３６…グラフィックスメモリ、１３７…スクリーン座標算出装置、１４…モニタ。
【発明の属する技術分野】
本発明は、モデルを単位図形の組み合わせによって表現する画像処理装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
昨今のコンピュータシステムにおける演算速度の向上や描画機能の強化とも相俟って、コンピュータ資源を用いて図形や画像の作成や処理を行う「コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）」技術が盛んに研究・開発され、さらに実用化されている。
【０００３】
たとえば、３次元グラフィックスは、３次元オブジェクトが所定の光源によって照らされたときの光学現象を数学モデルで表現して、このモデルに基づいてオブジェクト表面に陰影や濃淡を付けたり、さらには模様を貼り付けたりして、よりリアルで３次元的な２次元高精細画像を生成するものである。
このようなコンピュータ・グラフィックスは、科学、工学、製造などの開発分野でのＣＡＤ／ＣＡＭ、その他の各種応用分野においてますます盛んに利用されるようになってきている。
【０００４】
３次元グラフィックスは、一般には、フロントエンドとして位置づけられる「ジオメトリ・サブシステム」と、バックエンドとして位置づけられる「ラスタ・サブシステム」とにより構成される。
【０００５】
ジオメトリ・サブシステムとは、ディスプレイ・スクリーン上に表示する３次元オブジェクトの位置や姿勢などの幾何学的な演算処理を行う過程のことである。
ジオメトリ・サブシステムでは、一般にオブジェクトは多数のポリゴンの集合体として扱われ、ポリゴン単位で、「座標変換」、「クリッピング」、「光源計算」などの幾何学的な演算処理が行われる。
【０００６】
一方、ラスタ・サブシステムは、オブジェクトを構成する各ピクセル（ｐｉｘｅｌ）を塗りつぶす過程のことである。
ラスタライズ処理は、たとえばポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータを基にして、ポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータを補間することによって実現される。
ここで言う画像パラメータには、いわゆるＲＧＢ形式などで表される色（描画色）データ、奥行き方向の距離を表すｚ値などがある。
また、最近の高精細な３次元グラフィックス処理では、遠近感を醸し出すためのｆ（ｆｏｇ：霧）や、物体表面の素材感や模様を表現してリアリティを与えるテクスチャｔ（ｔｅｘｔｕｒｅ）なども、画像パラメータの１つとして含まれている。
【０００７】
ここで、ポリゴンの頂点情報からポリゴン内部のピクセルを発生する処理では、よくＤＤＡ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ）と呼ばれる線形補間手法を用いて実行される。
ＤＤＡプロセスでは、頂点情報からポリゴンの辺方向へのデータの傾きを求め、この傾きを用いて辺上のデータを算出した後、続いてラスタ走査方向（Ｘ方向）の傾きを算出し、この傾きから求めたパラメータの変化分を走査の開始点のパラメータ値に加えていくことで、内部のピクセルを発生していく。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、画像処理装置において、たとえば曲面データを単位図形列に切りばめて（テセレーションして）表示する際には、１ピクセルにも満たないような微小な単位図形も生成される。
このため、従来の画像処理装置では、描画装置の稼働率を悪化させる要因の一つになっていた。
【０００９】
たとえば、曲面をトライアングル列にテセレーションすると、図２０に示すように、微小なトライアングルが増える。
場合によっては、図２０中に斜線を付したように、描画した場合にピクセルを持たないようなトライアングルも生成する。
このような、いわゆる０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）は、描画装置の性能低下を引き起こす。
【００１０】
また、たとえば図２１（Ａ）に示すよう曲面データに対して、規則的なパターンを用いずに適応的にトライアングルを生成する場合には、図２１（Ｂ）に斜線を付して示すように、曲面に裂け目が生じる。
したがって、従来の画像処理装置では、規則的なパターンを用いずに適応的にトライアングルを生成する場合には、図２１（Ｃ）に示すように、裂け目を生成しないように注意する必要があり、処理に制約を受けて、また、煩雑な処理を要するという不利益がある。
【００１１】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、微小単位図形の数を削減でき、描画装置の描画処理の性能向上を図れ、画像を効率的に描画することができる画像処理装置およびその方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、上記単位図形生成手段は、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００１３】
本発明の第２の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、上記単位図形生成手段は、供給された端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する中心点有効判定回路と、上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記辺中頂点が有効でることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効でることを意味するデータを出力する複数の辺中点有効判定回路と、上記中心点有効判定回路による有効／無効データ、上記辺中点有効判定回路による有効／無効データ、並びに、供給された複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成し、生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する頂点間隣接関係データ生成回路と、を含む。
【００１７】
また、本発明では、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、ジオメトリ処理後のデータである。
【００１８】
また、本発明では、上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータであり、上記単位図形生成手段により生成された単位図形データに対してジオメトリ処理を行い、ジオメトリ処理後の単位図形データを上記描画手段に供給するジオメトリ処理手段を、さらに有する。
【００１９】
本発明の第３の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、複数の頂点データに基づいて、各頂点間を結んで単位図形を形成する場合に、形成した単位図形がスクリーン座標系の描画対象領域内に発生されたピクセルの中心を含むことができるか否かを判定し、当該ピクセルの中心を含む単位図形を形成可能な複数の頂点を有効な頂点であると判定する第１のステップと、上記第１のステップの有効な頂点情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、上記第２のステップ生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップとを有する。
【００２０】
本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、ジオメトリ処理後のデータである。
【００２１】
また、本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータであり、上記第２のステップと第３のステップとの間に、第２のステップで生成された単位図形データに対してジオメトリ処理を行う第４のステップを、さらに有し、上記第３のステップでは、ジオメトリ処理後の単位図形を描画処理する。
【００２２】
本発明の第４の観点は、プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定する第１のステップと、上記第１のステップの各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、上記第２のステップで生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップとを有する。
【００２３】
本発明では、上記第１のステップでは、選択した各頂点の隣接する頂点との距離があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００２４】
好適には、上記第１のステップでは、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する。
【００２５】
本発明では、上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、上記第１のステップは、供給される端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第４のステップと、上記第４のステップにおいて、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する第５のステップと、上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点のと複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第６のステップと、上記第６のステップで、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点は有効を意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効を意味するデータを各辺毎に出力する第７のステップと、を含み、上記第２のステップは、上記第５のステップによる有効／無効データ、上記第７のステップによるによる有効／無効データ、並びに、供給される複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成する第８のステップと、上記第８のステップで生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する第９のステップと、を含む。
【００２６】
本発明によれば、たとえば上位側で生成された頂点データに対して、ジオメトリ処理が施され、ジオメトリ処理後の頂点データが単位図形生成装置に供給される。
単位図形生成装置では、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点が選択され、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
そして、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データが生成されて描画装置に供給される。
これに伴い、描画装置では、生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理が行われる。
【００２７】
また、本発明によれば、たとえば上位側で生成された頂点データが、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータに変換されて単位図形生成装置に供給される。
単位図形生成装置では、所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点が選択され、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
そして、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データが生成されてジオメトリ処理装置に供給される。
ジオメトリ処理装置では、単位図形データに対してジオメトリ処理が施され、ジオメトリ処理後の頂点データが描画装置に供給される。
これに伴い、描画装置では、生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理が行われる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、本実施形態においては、パーソナルコンピュータなどに適用される、任意の３次元物体モデルに対する所望の３次元画像をＣＲＴ(Cathode Ray Tube)などのディスプレイ（モニタ）上に高速に表示する３次元コンピュータグラフィックスシステムについて説明する。
【００２９】
第１実施形態
図１は、本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第１の実施形態を示すシステム構成図である。
【００３０】
３次元コンピュータグラフィックスシステム１０は、立体モデル（プリミティブ）を単位図形である三角形（ポリゴンまたはトライアングル）の組み合わせとして表現し、このポリゴンを描画することで表示画面の各画素（ピクセル）の色を決定し、ディスプレイに表示するポリゴンレンダリング処理を行うシステムである。
また、３次元コンピュータグラフィックスシステム１０では、平面上の位置を表現する（ｘ，ｙ）座標の他に、奥行きを表すｚ座標を用いて３次元物体を表し、この（ｘ，ｙ，ｚ）の３つの座標で３次元空間の任意の一点を特定する。
【００３１】
図１に示すように、３次元コンピュータグラフィックスシステム１０は、メインプロセッサ（ＣＰＵ）１１、メインメモリ１２、グラフィックスプロセッサ１３、およびＣＲＴ等のモニタ１４を有している。
【００３２】
メインプロセッサ１１は、たとえば、アプリケーションの進行状況などに応じて、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータを読み出し、このグラフィックデータに対して所定の処理を施して曲面データ１１ａを生成して、グラフィックスプロセッサ１３に出力する。
また、メインプロセッサ１１は、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータを読み出し、このグラフィックデータに対して所定の処理を施していわゆるワールド座標系の９点の頂点データ（×９）Ｓ１１ｂを生成して、グラフィックスプロセッサ１３に出力する。
【００３３】
グラフィックスプロセッサ１３は、頂点生成装置１３１、ジオメトリ処理装置１３２、トライアングル生成装置１３３、トライアングルバッファ１３４、トライアングル描画装置１３５、およびグラフィックスメモリ１３６を有している。
【００３４】
頂点生成装置１３１は、メインプロセッサ１１により供給された曲面データＳ１１ａを受けて、曲面データ１１ａの制御点から頂点データＳ１３１を生成し、ジオメトリ装置１３２に出力する。
【００３５】
ジオメトリ処理装置１３２は、頂点生成装置１３１による頂点データＳ１３１またはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂに対して、座標変換、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理などを行い、ワールド座標系からスクリーン座標系に変換された９点の頂点データＳ１３２を生成し、トライアングル生成装置１３３に出力する。
【００３６】
トライアングル生成装置１３３は、ジオメトリ処理装置１３２による複数の頂点データＳ１３２を受けて、各頂点間を結んでトライアングル（単位図形）を形成する場合に、形成したトライアングルがスクリーン座標系の描画対象領域内に発生されたピクセルの中心を含むことができる否かを判定し、当該ピクセルの中心を含むトライアングルを形成可能な複数の頂点を有効な頂点であると判定し、この有効な頂点情報に基づいてトライアングルデータＳ１３３を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
具体的には、トライアングル生成装置１３３は、ジオメトリ処理装置１３２による所定の形状（あるいはマトリクス）を形成可能な複数の頂点データＳ１３２を受けて、いわゆるメッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいてトライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）Ｓ１３４を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
【００３７】
図２は、本実施形態に係るトライアングル生成装置１３３における処理を説明するためのフローチャートである。
また、図３は、図２の各ステップに対応する処理を概念的に示す図である。
【００３８】
ステップＳＴ１
トライアングル生成装置１３３は、ステップＳＴ１において、図３（Ａ）に示すような、メッシュを構成する３×３のマトリクスの頂点ＴＰ１〜ＴＰ９を選択する。
【００３９】
ステップＳＴ２
ステップＳＴ２において、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４以外の５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９について、隣接する頂点との距離をもとに、当該頂点が有効であるか無効であるかを判定する。
具体的には、隣接する頂点との距離（あるいは複数の隣接する頂点との距離の和）が一定値以上であれば有効として判定し、一定値以下であれば無効として判定する。
図３（Ｂ）の例では、選択された５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうち２つの頂点ＴＰ５およびＴＰ６は、隣接する頂点、たとえばＴＰ１等との距離が一定値以上であることから有効として判定されている。
一方、選択された５頂点のうち３つの頂点ＴＰ７，ＴＰ８，ＴＰ９は、隣接する頂点、たとえばＴＰ２，ＴＰ３との距離が一定値以下であることから無効として判定されている。
【００４０】
ステップＳＴ３
ステップＳＴ３において、四隅を除く５頂点ＴＰ５〜ＴＰ９に関する有効／無効の情報に基づいて、図３（Ｃ）に示すようなトライアングルデータを生成する。
この場合、図３（Ｃ）に示すように、頂点ＴＰ５と頂点３、並びに、頂点ＴＰ６と頂点３を結んで、４つのトライアングルを生成する。
この生成したトライアングルは、すべて描画した場合にピクセルを持つトライアングル、すなわち、０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）ではない。
【００４１】
図４は、トライアングル生成装置１３３の構成例を示すブロック図である。
【００４２】
トライアングル生成装置１３３は、図４に示すように、中心点有効判定回路１３３１、辺中点有効判定回路１３３２〜１３３５、および頂点間隣接関係データ生成回路１３３６を有している。
【００４３】
中心点有効判定回路１３３１は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図５に示すように、３×３のマトリクスの中心に位置する頂点ＴＰ７とその上下左右に隣接する頂点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９にかかわるデータＳ１３２−１を選択的に入力し、図６のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４４】
すなわち、中心点有効判定回路１３３１は、中心点ＴＰ７と隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離を計算する（ステップＳＴ１１）。
次に、計算した中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ１２）。
そして、ステップＳＴ１２において、中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３１を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ１３）。
一方、ステップＳＴ１２において、中心点ＴＰ７と各隣接点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３１を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ１４）。
【００４５】
辺中点有効判定回路１３３２は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図７に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第１辺Ｌ１を構成する３つの頂点、すなわち第１辺Ｌ１の両端に位置する頂点ＴＰ１，ＴＰ２とこれらの辺中点ＴＰ６にかかわるデータＳ１３２−２を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４６】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３２は、辺中点ＴＰ６と 隣接点（端点）ＴＰ１，ＴＰ２との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３２を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ６と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ２との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３２を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００４７】
辺中点有効判定回路１３３３は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図９に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第２辺Ｌ２を構成する３つの頂点、すなわち第２辺Ｌ２の両端に位置する頂点ＴＰ１，ＴＰ４とこれらの辺中点ＴＰ５にかかわるデータＳ１３２−３を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００４８】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３３は、辺中点ＴＰ５と 隣接点（端点）ＴＰ１，ＴＰ４との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３３を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ５と各隣接点ＴＰ１，ＴＰ４との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３３を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００４９】
辺中点有効判定回路１３３４は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図１０に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第３辺Ｌ３を構成する３つの頂点、すなわち第３辺Ｌ３の両端に位置する頂点ＴＰ２，ＴＰ３とこれらの辺中点ＴＰ８にかかわるデータＳ１３２−４を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００５０】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３４は、辺中点ＴＰ８と 隣接点（端点）ＴＰ２，ＴＰ３との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３４を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ８と各隣接点ＴＰ２，ＴＰ３との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３４を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００５１】
辺中点有効判定回路１３３５は、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２のうち、図１１に示すように、３×３のマトリクスを構成する中心点ＴＰ７を含まない同一の行または列に配置されて４角形の４辺のうちの第４辺Ｌ４を構成する３つの頂点、すなわち第４辺Ｌ４の両端に位置する頂点ＴＰ３，ＴＰ４とこれらの辺中点ＴＰ９にかかわるデータＳ１３２−５を選択的に入力し、図８のフローチャートに示すような処理を行う。
【００５２】
すなわち、辺中点有効判定回路１３３５は、辺中点ＴＰ９と 隣接点（端点）ＴＰ３，ＴＰ４との距離を計算する（ステップＳＴ２１）。
次に、計算した辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和があらかじめ設定された一定値以上であるか否かの判定を行う（ステップＳＴ２２）。
そして、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和が一定値以上であると判定した場合には、有効を意味するデータＳ１３３５を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２３）。
一方、ステップＳＴ２２において、辺中点ＴＰ９と各隣接点ＴＰ３，ＴＰ４との距離の和が一定値以下であると判定した場合には、無効を意味するデータＳ１３３５を頂点間隣接関係データ生成回路１３３６に出力する（ＳＴ２４）。
【００５３】
頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、中心点有効判定回路１３３１による有効／無効データＳ１３３１、辺中点有効判定回路１３３２による有効／無効データＳ１３３２、辺中点有効判定回路１３３３による有効／無効データＳ１３３３、辺中点有効判定回路１３３４による有効／無効データＳ１３３４、および辺中点有効判定回路１３３４による有効／無効データＳ１３３５の５つの有効／無効データ、並びに、ジオメトリ処理装置１３２によるスクリーン座標系の９個の頂点データＳ１３２に基づいて、５つの有効／無効データＳ１３１〜Ｓ１３５のうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成し、生成した隣接関係データに応じたトライアングルデータを生成してトライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力する。
【００５４】
図１２（Ａ）〜（Ｆ）は、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６の処理概要を説明するための図である。
【００５５】
図１２（Ａ）は、有効を示す有効／無効データが無い（０）の場合の処理を示している。
この場合、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のすべてが無効であることから、頂点ＴＰ２とＴＰ４（またはＴＰ１とＴＰ３）とを結んで２つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５６】
図１２（Ｂ）は、有効を示す有効／無効データが一つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの一つが有効であることから、中心点ＰＴ７か４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１３（Ｂ−１）に示すように、中心点ＴＰ７が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、並びに、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１３（Ｂ−２）に示すように、辺中点、たとえばＴＰ８が有効である場合、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ８、並びに、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ８とを結んで３つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５７】
図１２（Ｃ）は、有効を示す有効／無効データが２つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの２つが有効であることから、中心点ＰＴ７と４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つ、あるいは４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの２つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−１）に示すように、中心点ＴＰ７とたとえば辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−２）に示すように、互いに隣接する辺の辺中点、たとえば第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ８、並びに、頂点ＴＰ１と辺中点ＴＰ９とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｃ−３）に示すように、互いに対向する辺の辺中点、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ９、並びに、頂点ＴＰ２と辺中点ＴＰ９とを結んで４つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５８】
図１２（Ｄ）は、有効を示す有効／無効データが３つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの３つが有効であることから、中心点ＰＴ７と４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの２つ、あるいは４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの３つが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−１）に示すように、中心点ＴＰ７と、たとえば互いに隣接する辺の辺中点、たとえば第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−２）に示すように、互いに対向する辺の辺中点、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６と第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、並びに辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９とを結んで６つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｄ−３）に示すように、４つの辺中点のうちの３つ、たとえば第１辺Ｌ１の辺中点ＴＰ６、第３辺Ｌ３の辺中点ＴＰ８、および第４辺Ｌ４の辺中点ＴＰ９が有効である場合、頂点ＴＰ４と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ９、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ８、並びに辺中点ＴＰ８と辺中点ＴＰ９とを結んで５つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００５９】
図１２（Ｅ）は、有効を示す有効／無効データが４つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちの一つが無効であることから、中心点ＰＴ７か４つの辺中点ＴＰ５，ＴＰ６，ＴＰ８，ＴＰ９のうちの一つが無効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｅ−１）に示すように、辺中点、たとえばＴＰ５が無効である場合、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９、並びに中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８とを結んで７つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
また、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｅ−２）に示すように、中心点ＴＰ７が無効である場合、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ６、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ９、辺中点ＴＰ５と辺中点ＴＰ８、辺中点ＴＰ６と辺中点ＴＰ８、並びに、辺中点ＴＰ８と辺中点ＴＰ９とを結んで６つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００６０】
図１２（Ｆ）は、有効を示す有効／無効データが５つの場合の処理を示している。
この場合、四隅の頂点ＴＰ１〜ＴＰ４を除く５つの頂点ＴＰ５〜ＴＰ９のうちのすべてが有効である。
したがって、頂点間隣接関係データ生成回路１３３６は、図１２（Ｆ）に示すように、頂点ＴＰ１と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ３、頂点ＴＰ２と中心点ＴＰ７と頂点ＴＰ４、辺中点ＴＰ６と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ９、並びに、辺中点ＴＰ５と中心点ＴＰ７と辺中点ＴＰ８とを結んで８つのトライアングルを形成するトライアングルデータを生成する。
【００６１】
トライアングルバッファ１３４は、トライアングル生成装置１３３で生成されたトライアングルデータＳ１３３を保持し、データＳ１３４としてトライアングル描画装置１３５に出力する。
このトライアングルバッファ１３４は、スループット調整のためのバッファである。
【００６２】
トライアングル描画装置１３５は、トライアングルバッファ１３４による描画すべきトライアングルデータＳ１３４を受けて、以下に詳述する線形補間等の処理を行って、たとえばページ単位でピクセルデータＰＩＸおよびテクスチャデータＴＥＸをグラフィックスメモリに描画し、あるいは表示データのモニタ１４への読み出し処理等を行う。
【００６３】
トライアングル描画装置１３５に入力されるトライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）は、ポリゴンの各３頂点の（ｘ，ｙ，ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）のデータを含んでいる。
ここで、（ｘ，ｙ，ｚ）データは、トライアングル（ポリゴン）の頂点の３次元座標を示し、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データは、それぞれ当該３次元座標における赤、緑、青の輝度値を示している。
（ｓ，ｔ，ｑ）データのうち、（ｓ，ｔ）は、対応するテクスチャの同次座標を示しており、ｑは同次項を示している。ここで、「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥを乗じて、実際のテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）が得られる。
トライアングル描画装置１３５によるグラフィックスメモリ（具体的には後記するテクスチャバッファ）１３６に記憶されたテクスチャデータへのアクセスは、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を用いて行われる。
すなわち、トライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）は、三角形の各頂点の物理座標値と、それぞれの頂点の色とテクスチャデータである。
【００６４】
以下、トライアングル描画装置１３５について詳細に説明する。
【００６５】
図１３に示すように、トライアングル描画装置１３５は、線形補間演算のための初期設定演算ブロックとしてのＤＤＡ(Digital Differential Analyzer) セットアップ回路１３５１、線形補間処理ブロックとしてのトライアングルＤＤＡ回路１３５２、テクスチャエンジン回路１３５３、メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路１３５４、およびＣＲＴコントロール回路１３５５を有している。
【００６６】
以下、トライアングル描画装置１３５の各ブロックの構成および機能について、図面に関連付けて順を追って説明する。
【００６７】
ＤＤＡセットアップ回路１３５１は、後段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２において物理座標系上の三角形の各頂点の値を線形補間して、三角形の内部の各画素の色と深さ情報を求めるに先立ち、トライアングルデータ（ポリゴンレンダリングデータ）Ｓ１３３ａが示す（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データについて、三角形の辺と水平方向の差分などを求めるセットアップ演算を行う。
このセットアップ演算は、具体的には、開始点の値と終点の値と、開始点と終点との距離を用いて、単位長さ移動した場合における、求めようとしている値の変分を算出する。
ＤＤＡセットアップ回路１３５１は、算出した変分データを含むプリミティブに関する情報としてのセットアップデータＳ１３５１およびページデータＳ１３３ｂをトライアングルＤＤＡ回路１３５２に出力する。
【００６８】
ＤＤＡセットアップ回路１３５１の機能について図１４に関連付けてさらに説明する。
上述したように、ＤＤＡセットアップ回路１３５１の主な処理は、前段のジオメトリ処理を経て物理座標にまで落ちてきた各頂点における各種情報（色、テクスチャ座標）の与えられた三頂点Ｐ０（ｘ０，ｙ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２）により構成される三角形内部で変分を求めて、後段の線形補間処理の基礎デ−タを算出することである。
三角形の描画はひとつひとつの画素の描画に集約されるが、そのために描画開始点における最初の値を求める必要がある。
最初の描画点における各種情報は、頂点からその最初の描画点までの水平距離に水平方向の変分を掛けた値と、垂直距離に垂直方向の変分を掛けた値を足し合わせたものとなる。いったん目的の三角形の内部の一つの整数格子上の値が求まれば、対象の三角形内部のその他の格子点における値は変分の整数倍で求めることが可能となる。
【００６９】
三角形の各頂点データは、たとえばｘ，ｙ座標が１６ビット、ｚ座標が２４ビット、ＲＧＢカラー値が各１２ビット（＝８＋４）、ｓ，ｔ，ｑテクスチャ座標は各３２ビット浮動少数値（ＩＥＥＥフォーマット）等で構成される。
【００７０】
なお、このＤＤＡセットアップ回路１３５１は、従来のようにＤＳＰ構造ではなく、ＡＳＩＣ手法により実装している。
具体的には、図１５に示すように、多段に配置したレジスタ１３５１１−１〜１３５１３間に並列に複数の演算ユニットを並列に配置した演算ユニット群１３５１２−１〜１３５１２−３を挿入したフルデータパスロジック、換言すれば、同期パイプライン方式の時間並列構造として構成されている。
【００７１】
トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、ＤＤＡセットアップ回路１３５１から入力した変分データを含むプリミティブに関する情報としてのセットアップデータＳ１３５１を基に、三角形内部の各画素における線形補間された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データを算出する。
トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、各画素の（ｘ，ｙ）データと、当該（ｘ，ｙ）座標における（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データとを、ＤＤＡデータ（補間データ）Ｓ１３５２としてテクスチャエンジン回路１３５３に出力する。
【００７２】
すなわち、トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、ポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータに基づいてポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータを補間するラスタライズ処理（ラスタライゼーション：Ｒａｓｔｅｒｉｚａｔｉｏｎ）を行う。
具体的には、トライアングルＤＤＡ回路１３５２は、各種データ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）をラスタライズする。
【００７３】
テクスチャエンジン回路１３５３は、「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」の算出処理、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）の算出処理、グラフィックスメモリ１３６からの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの読み出し処理等をパイプライン方式で行う。
なお、テクスチャエンジン回路１３５３は、たとえば所定の矩形内に位置する複数（たとえば４あるいは８）画素についての処理を同時に並行して行う。
【００７４】
テクスチャエンジン回路１３５３は、ＤＤＡデータＳ１３５２が示す（ｓ，ｔ，ｑ）データについて、ｓデータをｑデータで除算する演算と、ｔデータをｑデータで除算する演算とを行う。
テクスチャエンジン回路１３５３には、たとえば図示しない除算回路が並列処理する画素数分だけ（たとえば８個）設けられており、８画素についての除算「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」が同時に行われる。また、８画素のうち代表点からの補間演算処理を行うように実装することも可能である。
【００７５】
また、テクスチャエンジン回路１３５３は、除算結果である「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥを乗じて、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を生成する。
また、テクスチャエンジン回路１３５３は、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に、生成したテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求を出力し、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファに記憶されているテクスチャデータを読み出すことで、（ｓ，ｔ）データに対応したテクスチャアドレスに記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを得る。
テクスチャエンジン回路１３５３は、読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データと、前段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２からのＤＤＡデータＳ１３５２に含まれる（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データとを、それぞれ掛け合わせるなどして、ピクセルデータを生成する。
テクスチャエンジン回路１３５３は、この画素データを最終的にピクセルのカラー値としてメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力する。
【００７６】
なお、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファには、ＭＩＰＭＡＰ（複数解像度テクスチャ）などの複数の縮小率に対応したテクスチャデータが記憶されている。ここで、何れの縮小率のテクスチャデータを用いるかは、所定のアルゴリズムを用いて、前記三角形単位で決定される。
【００７７】
テクスチャエンジン回路１３５３は、フルカラー方式の場合には、テクスチャバッファから読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを直接用いる。
一方、テクスチャエンジン回路１３５３は、インデックスカラー方式の場合には、あらかじめ作成しておいたカラーインデックステーブルのデータを、テクスチャカラールックアップテーブル（ＣＬＵＴ）バッファより内蔵するＳＲＡＭ等で構成した一時保管バッファに転送しておいて、このカラールックアップテーブルを用いて、テクスチャバッファから読み出したカラーインデックスに対応する（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを得る。
たとえばカラールックアップテーブルがＳＲＡＭで構成された場合、カラーインデックスをＳＲＡＭのアドレスに入力すると、その出力には実際の（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データが出てくるといった使い方となる。
【００７８】
ここで、いわゆるテクスチャマッピング処理について、図１６および図１７に関連付けてさらに説明する。
図１６は、テクスチャエンジン回路１３５３におけるテクスチャマッピング処理回路の構成例を示すブロック図であり、図１７は、実際のテクスチャマッピング処理をイメージ的に示す図である。
【００７９】
このテクスチャマッピング処理回路は、ＤＤＡ回路１３５３１，１３５３２、テクスチャ座標算出回路（Ｄｉｖ）１３５３３、ＭＩＰＭＡＰレベル算出回路１３５３４、フィルタ回路１３５３５、第１の合成回路（ＦＵＮＣ）１３５３６、および第２の合成回路（ＦＯＧ）１３５３７を有している。
【００８０】
このテクスチャマッピング処理回路においては、図１７（Ａ）に示すように、ＤＤＡ回路１３５３１，１３５３２において、三角形の内部で線形補間されたテクスチャの同時座標ｓ、ｔ、ｑを用いて、デカルト座標でのテクスチャの実際のアドレスに変換する（ｑでの除算）。
さらにＭＩＰＭＡＰ等を行う場合は、ＭＩＰＭＡＰレベル算出回路１３５３４においてＭＩＰＭＡＰのレベルの算出を行う。そして、図１７（Ｂ）に示すように、テクスチャ座標算出回路１３５３３においてテクスチャ座標の算出を行う。また、フィルタ回路１３５３５において、グラフィックスメモリ１３６に含まれるテクスチャバッファからそれぞれのレベルのテクスチャデータを読み出し、そのまま使うポイントサンプリング（Point Sampling）または、bi-Linea（４近傍）補間、Tri-Linea 補間等を行う。
そこで得られたテクスチャーカラーに対して次の処理を行う。すなわち、第１の合成回路１３５３６において、入力された物体カラーとテクスチャーカラーを合成し、さらに第２の合成回路１３５３７でそれにフォグカラーを合成して、最終的に描画する画素のカラーを決定する。
【００８１】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、テクスチャエンジン回路１３５３から入力した画素データＳ１３５に対応するｚデータと、グラフィックスメモリ１３６に含まれるｚバッファに記憶されているｚデータとの比較を行い、入力した画素データによって描画される画像が、前回、グラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）に書き込まれた画像より、手前（視点側）に位置するか否かを判断し、手前に位置する場合には、画像データに対応するｚデータでｚバッファに記憶されたｚデータを更新する。
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データをグラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）に書き込む。
【００８２】
さらに、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、今から描画しようとしているピクセルにおけるテクスチャアドレスに対応したテクスチャデータを格納しているグラフィックメモリ１３６のメモリブロックをそのテクスチャアドレスより算出し、そのメモリブロックにのみ読み出し要求を出すことにより、テクスチャデータを読み出す。
この場合、該当するテクスチャデータを保持していないメモリブロックにおいては、テクスチャデータの読み出しのためのアクセスが行われないため、描画により多くのアクセス時間を提供することが可能となっている。
【００８３】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、描画においても同様に、今から描画しようとしている画素アドレスに対応する画素データを格納しているグラフィックスメモリ１３６のメモリブロックに対して、該当アドレスから画素データをモディファイ書き込みをするために読み出し、モディファイ後同じアドレスへ書き戻す。
隠れ面処理を行なう場合には、やはり同じように今から描画しようとしている画素アドレスに対応する奥行きデータを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから奥行きデータをモディファイ書き込みするため読み出し、必要ならばモディファイ後同じアドレスへ書き戻す。
【００８４】
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、テクスチャエンジン回路１３５３からグラフィックスメモリ１３６に対する、生成されたテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求を受けた場合には、グラフィックスメモリ１３６に記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データを読み出す。
また、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、ＣＲＴコントロール回路１３５５から表示データを読み出す要求を受けた場合には、この要求に応じて、グラフィックメモリ１３６（ディスプレイバッファ）から一定の固まり、たとえば８画素あるいは１６画素単位で表示データを読み出す。
【００８５】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、グラフィックスメモリ１３６へのアクセス（書き込みまたは読み出し）を行うが、書き込み経路と読み出し経路とが別経路として構成されている。
すなわち、書き込みの場合には書き込みアドレスＡＤＲＷと書き込みデータＤＴＷが書き込み系回路で処理されてグラフィックスメモリ１３６に書き込み、読み出しの場合には読み出し系回路で処理されてグラフィックスメモリ１３６から読み出す。
そして、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、所定のインターリーブ方式のアドレッシングに基づいてグラフィックスメモリ１３６へのアクセスを、たとえば１６画素単位で行う。
【００８６】
このようなメモリとのデータのやりとりにおいては、それまでの処理を複数並行処理することで、描画性能を向上させることができる。
特に、トライアングルＤＤＡ部分とテクスチャエンジン部分を並列実効形式で、同じ回路を設ける（空間並列）か、または、パイプラインを細かく挿入する（時間並列）ことで、複数画素の同時算出を行っている。
グラフィックスメモリ１３６のメモリブロックは表示領域において隣接した部分は、後述するように異なるメモリブロックとなるように配置してあるので、三角形のような平面を描画する場合には面で同時に処理できることになるため、それぞれのメモリブロックの動作確率は非常に高くなっている。
【００８７】
グラフィックスメモリ１３６は、テクスチャバッファ、ディスプレイバッファ、ｚバッファおよびテクスチャＣＬＵＴ(Color Look Up Table) バッファとして機能する。
また、グラフィックスメモリ１３６は、同一機能を有する複数、たとえば４個のモジュールに分割されている。
【００８８】
また、グラフィックスメモリ１３６には、より多くのテクスチャデータを格納するために、インデックスカラーにおけるインデックスと、そのためのカラールックアップテーブル値が、テクスチャＣＬＵＴバッファに格納されている。
インデックスおよびカラールックアップテーブル値は、上述したように、テクスチャ処理に使われる。
すなわち、通常はＲ，Ｇ，Ｂそれぞれ８ビットの合計２４ビットでテクスチャ要素を表現するが、それではデータ量が膨らむため、あらかじめ選んでおいたたとえば２５６色等の中から一つの色を選んで、そのデータをテクスチャ処理に使う。このことで２５６色であればそれぞれのテクスチャ要素は８ビットで表現できることになる。インデックスから実際のカラーへの変換テーブルは必要になるが、テクスチャの解像度が高くなるほど、よりコンパクトなテクスチャデータとすることが可能となる。
これにより、テクスチャデータの圧縮が可能となり、内蔵メモリの効率良い利用が可能となる。
【００８９】
さらに、グラフィックスメモリ１３６には、描画と同時並行的に隠れ面処理を行うため、描画しようとしている物体の奥行き情報が格納されている。
なお、表示データと奥行きデータおよびテクスチャデータの格納方法としては、たとえばメモリブロックの所定の位置、たとえば先頭から連続して表示データが格納され、次に奥行きデータが格納され、残りの空いた領域に、テクスチャの種類毎に連続したアドレス空間でテクスチャデータが格納される。
図面に関連付けて概念的に説明すると、図１８（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、いわゆるベースポインタ（ＢＰ）で示された位置から図中ＦＢで示す領域に、たとえば２４ビット幅で表示データと奥行きデータが格納され、残りの空いた領域である８ビット幅の領域に図中ＴＢで示すようにテクスチャデータが格納される。これらは表示データとテクスチャデータのユニファイドメモリ（Unified Memory）化ということになる。
これにより、テクスチャデータを効率よく格納できることになる。
【００９０】
以上のように、ＤＤＡセットアップ回路１３５１、トライアングルＤＤＡ回路１３５２、テクスチャエンジン回路１３５３、メモリＩ／Ｆ回路１３５４等における処理を経て、最終的なメモリアクセスがピクセル(Pixel；Picture Cell Element) という描画画素単位になる。
【００９１】
ＣＲＴコントロール回路１３５５は、与えられた水平および垂直同期信号に同期して、ＣＲＴ等のモニタ１４に表示する表示アドレスを発生し、グラフィックスメモリ１３６に含まれるディスプレイバッファから表示データを読み出す要求をメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力する。
この要求に応じて、メモリＩ／Ｆ回路１３５４は、グラフィックスメモリ１３６（ディスプレイバッファ）から一定の固まりで表示データを読み出す。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、グラフィックスメモリ１３６から読み出した表示データを記憶するたとえばＦＩＦＯ回路を内蔵し、一定の時間間隔で、ＲＧＢのインデックス値を発生する。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、各インデックス値に対応するＲ，Ｇ，Ｂデータを記憶しており、発生したＲＧＢのインデックス値に対応するデジタル形式のＲ，Ｇ，Ｂデータを、図示しないＤ／Ａコンバータ(Digital/Analog Converter)に転送し、アナログ形式のＲ，Ｇ，Ｂデータを生成する。
ＣＲＴコントローラ回路１３５５は、この生成されたＲ，Ｇ，Ｂデータを図示しないＣＲＴに出力する。
【００９２】
次に、上記構成による動作を説明する。
【００９３】
３次元コンピュータグラフィックスシステム１０においては、メインプロセッサ１１に、たとえば、アプリケーションの進行状況などに応じて、メインメモリ１２から必要なグラフィックデータが読み出される。
メインプロセッサ１１では、このグラフィックデータに対して所定の処理が施されて、たとえば曲面データＳ１１ａが生成され、グラフィックスプロセッサ１３に出力される。
あるいは、メインプロセッサ１１においては、メインメモリ１２から読み出されたグラフィックデータに対して所定の処理が施され頂点データＳ１１ｂが生成されて、グラフィックスプロセッサ１３に出力される。
【００９４】
グラフィックスプロセッサ１３では、メインプロセッサ１１による曲面データＳ１１ａが頂点生成装置１３１に入力され、頂点データ１１ｂはジオメトリ処理装置１３２に入力される。
頂点生成装置１３１では、メインプロセッサ１１により供給された曲面データＳ１１ａを受けて、曲面データ１１ａの制御点から頂点データＳ１３１が生成されてジオメトリ装置１３２に出力される。
【００９５】
ジオメトリ処理装置１３２では、頂点生成装置１３１による頂点データまたはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂに対して、座標変換、クリッピング処理、ライティング処理などのジオメトリ(Geometry)処理などが行われる。そして、ジオメトリ処理装置１３２において、トライアングルデータＳ１３２が生成され、トライアングル生成装置１３３に出力される。
【００９６】
トライアングル生成装置１３３においては、ジオメトリ処理装置１３２による頂点データＳ１３２またはメインプロセッサ１１による頂点データＳ１１ｂを受けて、メッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点が選択される。
トライアングル生成装置１３３では、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかが判定される。
具体的には、たとえば複数の隣接する頂点との距離の和が一定値以上であれば有効として判定され、一定値以下であれば無効として判定される。
トライアングル生成装置１３３では、判定結果である各頂点の有効／無効の情報、たとえば選択した複数の頂点に対する判定結果のうち有効である数がいくつであるかという情報に基づいて、各頂点間の隣接関係データが生成される。
そして、トライアングル生成装置１３３では、生成した隣接関係データに応じたトライアングルデータが生成されてトライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力される。
【００９７】
トライアングル描画装置１３５において、ＤＤＡセットアップ回路１３５１でポリゴンレンダリングデータＳ１１に基づいて、三角形の辺と水平方向の差分などを示す変分データが生成される。
具体的には、開始点の値と終点の値、並びに、その間の距離を用いて、単位長さ移動した場合における、求めようとしている値の変化分である変分が算出され、変分データを含むセットアップデータＳ１３５１としてトライアングルＤＤＡ回路１３５２に出力される。
【００９８】
トライアングルＤＤＡ回路１３５２においては、変分データを含むセットアップデータＳ１３５１を用いて、三角形内部の各画素における線形補間された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データが算出される。
そして、この算出された（ｚ，Ｒ，Ｇ，Ｂ，ｓ，ｔ，ｑ）データと、三角形の各頂点の（ｘ，ｙ）データとが、ＤＤＡデータＳ１３５２として、トライアングルＤＤＡ回路１３５２からテクスチャエンジン回路１３５３に出力される。
すなわち、トライアングルＤＤＡ１３５２においては、ポリゴンの頂点毎に求められた画像パラメータに基づいてポリゴン内部に含まれるすべてのピクセルの画像パラメータ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）を補間するラスタライズ処理が行われる。
そして、トライアングルＤＤＡ回路１３５２において、各種データ（ｚ，テクスチャ座標、カラーなど）がラスタライズされて、ＤＤＡデータＳ１３５２としてテクスチャエンジン回路１３５３に出力される。
【００９９】
テクスチャエンジン回路１３５３においては、ＤＤＡデータＳ１３５２が示す（ｓ，ｔ，ｑ）データについて、ｓデータをｑデータで除算する演算と、ｔデータをｑデータで除算する演算とが行われる。そして、除算結果「ｓ／ｑ」および「ｔ／ｑ」に、それぞれテクスチャサイズＵＳＩＺＥおよびＶＳＩＺＥが乗算され、テクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）が生成される。
【０１００】
次に、テクスチャエンジン回路１３５３からメモリＩ／Ｆ回路１３５４に対して生成されたテクスチャ座標データ（ｕ，ｖ）を含む読み出し要求が出力され、メモリＩ／Ｆ回路１３５４を介して、グラフィックスメモリ１３６に記憶された（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データが読み出される。
次に、テクスチャエンジン回路１３５３において、読み出した（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データの（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データと、前段のトライアングルＤＤＡ回路１３５２からのＤＤＡデータＳ１３５２に含まれる（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データとが掛け合わされ、ピクセルデータとして生成される。
このピクセルデータは、テクスチャエンジン回路１３５３からメモリＩ／Ｆ回路１３５４に出力される。
【０１０１】
そして、メモリＩ／Ｆ回路１３５４において、テクスチャエンジン回路１３５３から入力した画素データに対応するｚデータと、ｚバッファに記憶されているｚデータとの比較が行われ、入力した画素データＳ１３５によって描画される画像が、前回、ディスプレイバッファに書き込まれた画像より、手前（視点側）に位置するか否かが判断される。
判断の結果、手前に位置する場合には、画像データに対応するｚデータでｚバッファに記憶されたｚデータが更新される。
【０１０２】
次に、メモリＩ／Ｆ回路１３５４において、（Ｒ，Ｇ，Ｂ）データがグラフィックスメモリ１３６のディスプレイバッファに書き込まれる。
これら書き込む（更新も含む）べきデータは、書き込み系回路を介し所定のメモリに対して並列的に書き込まれる。
【０１０３】
メモリＩ／Ｆ回路１３５４においては、今から描画しようとしているピクセルにおけるテクスチャアドレスに対応したテクスチャを格納しているグラフィックスメモリ１３６のメモリブロックがそのテクスチャアドレスにより算出され、そのメモリブロックにのみ読みだし要求が出され、テクスチャデータが読み出される。
この場合、該当するテクスチャデータを保持していないメモリブロックにおいては、テクスチャ読み出しのためのアクセスが行われないため、描画により多くのアクセス時間を提供することが可能となっている。
【０１０４】
描画においても同様に、今から描画しようとしている画素アドレスに対応する画素データを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから画素データがモディファイ書き込み(Modify Write)を行うために読み出され、モディファイ後、同じアドレスへ書き戻される。
【０１０５】
隠れ面処理を行う場合には、やはり同じように今から描画しようとしている画素アドレスに対応する奥行きデータを格納しているメモリブロックに対して、該当アドレスから奥行きデータがモディファイ書き込み(Modify Write)を行うために読み出され、必要ならばモディファイ後、同じアドレスへ書き戻される。
【０１０６】
そして、図示しないＣＲＴに画像を表示する場合には、ＣＲＴコントロール回路１３５５において、与えられた水平垂直同期周波数に同期して、表示アドレスが発生され、メモリＩ／Ｆ回路１３５４へ表示データ転送の要求が出される。
メモリＩ／Ｆ回路１３５４では、その要求に従い、一定のまとまった固まりで、表示データがＣＲＴコントロール回路１３５５に転送される。
ＣＲＴコントロール回路１３５５では、図示しないディスプレイ用ＦＩＦＯ等にその表示データが貯えられ、一定の間隔でＲＧＢのインデックス値が生成される。
ＣＲＴコントロール回路１３５５においては、内部にＲＧＢのインデックスに対するＲＧＢ値が記憶されていて、インデックス値に対するＲＧＢ値が図示しないＤ／Ａコンバータへ転送される。
そして、Ｄ／Ａコンバータでアナログ信号に変換されたＲＧＢ信号がＣＲＴへ転送される。
【０１０７】
以上説明したように、本実施形態によれば、ジオメトリ処理装置１３２による頂点データＳ１３２を受けて、メッシュを形成する３×３の頂点から所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいてトライアングルデータＳ１３４を生成し、トライアングルバッファ１３４を介してトライアングル描画装置１３５に出力するトライアングル生成装置１３３を設けたので、生成したトライアングルとして、０ピクセルのトライアングル（ピクセルの中心を含まないトライアングル）を削減できることから、微小単位図形の数を削減でき、トライアングル描画装置１３５の描画処理の性能向上を図ることができる利点がある。
【０１０８】
第２実施形態
図１９は、本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
【０１０９】
本第２の実施形態が上述した第１の実施形態と異なる点は、グラフィックスプロセッサ１３Ａの処理にある。
【０１１０】
すなわち、第１の実施形態では、頂点データに対してジオメトリ処理装置１３２において座標変換、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理などを行い、ワールド座標系からスクリーン座標系に変換された９点の頂点データＳ１３２を生成した後に、トライアングル生成装置１３３で各頂点の有効／無効の判定を行っていた。
【０１１１】
これに対して、本第２の実施形態においては、頂点生成装置１３１の次段にスクリーン座標算出装置１３７を配置して、頂点の有効／無効の判断に必要なスクリーン座標系でのｘｙ座標のみを計算し、この計算後の頂点データＳ１３７をトライアングル生成装置１３３に入力して各頂点の有効／無効の判定を行ってトライアングルデータを生成している。
そして、本第２の実施形態においては、ジオメトリ装置１３２Ａをトライアングルバッファ１３４とトライアングル描画装置１３５の間に配置し、各頂点の有効／無効の判定を行って頂点データを減らした後で、クリッピング(Clipping)処理、ライティング(Lighting)処理などのジオメトリ(Geometry)処理を行う。
【０１１２】
本第２の実施形態によれば、上述した第１の実施形態の効果に加えて、演算量を削減でき、処理の高速化を図れる利点がある。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、微小単位図形の数を削減でき、描画装置の描画処理の性能向上を図ることができる。
その結果、画像を効率的に描画することができる。
【０１１４】
また、本発明によれば、演算量を削減でき、処理の高速化を図れる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステムのシステム構成図である。
【図２】本実施形態に係るトライアングル生成装置における処理を説明するためのフローチャートである。
【図３】図２の各ステップに対応する処理を概念的に示す図である。
【図４】本実施形態に係るトライアングル生成装置の構成例を示すブロック図である。
【図５】図４のトライアングル生成装置における中心点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図６】図４のトライアングル生成装置における中心点有効判定回路の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図４のトライアングル生成装置における辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図８】図４のトライアングル生成装置における辺中点有効判定回路の処理動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１０】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１１】図４のトライアングル生成装置における他の辺中点有効判定回路の処理を説明するための図である。
【図１２】図４のトライアングル生成装置における頂点間隣接関係データ生成回路の処理を説明するための図である。
【図１３】本実施形態に係るトライアングル描画装置の構成例を示すブロック図である。
【図１４】本実施形態に係るＤＤＡセットアップ回路の機能を説明するための図である。
【図１５】本実施形態に係るＤＤＡセットアップ回路の構成例を示す図である。
【図１６】本実施形態に係るテクスチャエンジン回路におけるテクスチャマッピング処理回路の構成例を示すブロック図である。
【図１７】本実施形態に係るテクスチャエンジン回路における実際のテクスチャマッピング処理をイメージ的に示す図である。
【図１８】本実施形態に係るグラフィックスメモリへの表示データと奥行きデータおよびテクスチャデータの格納方法を概念的に説明するための図である。
【図１９】本発明に係る画像処理装置としての３次元コンピュータグラフィックスシステム１０の第２の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２０】曲面データをテセレーションする際の従来の課題を説明するための図である。
【図２１】曲面データに関して適応的にトライアングル生成を行う場合の従来の課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１０Ａ…画像処理装置、１１…メインプロセッサ、１２…メインメモリ、１３，１３Ａ…グラフィックスプロセッサ、１３１…頂点生成装置、１３２，１３２Ａ…ジオメトリ処理装置、１３３…トライアングル生成御装置、１３３１…中心点有効判定回路、１３３２〜１３３５…辺中点有効判定回路、１３３６…頂点間隣接関係データ生成回路、１３４…トライアングルバッファ、１３５…トライアングル描画装置、１３５１…ＤＤＡセットアップ回路、１３５２…トライアングルＤＤＡ回路、１３５３…テクスチャエンジン回路、１３５４…メモリインタフェース（Ｉ／Ｆ）回路、１３５５…ＣＲＴコントロール回路、１３６…グラフィックスメモリ、１３７…スクリーン座標算出装置、１４…モニタ。
Claims (6)
- プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、
所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、
上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、
上記単位図形生成手段は、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する
画像処理装置。 - プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理装置であって、
所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定し、各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する単位図形生成手段と、
上記単位図形生成手段で生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う描画手段と、を有し、
上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、
上記単位図形生成手段は、
供給された端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する中心点有効判定回路と、
上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定し、一定値以上であると判定した場合には上記辺中頂点が有効でることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効でることを意味するデータを出力する複数の辺中点有効判定回路と、
上記中心点有効判定回路による有効／無効データ、上記辺中点有効判定回路による有効／無効データ、並びに、供給された複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成し、生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する頂点間隣接関係データ生成回路と、を含む
画像処理装置。 - 上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、ジオメトリ処理後のデータである
請求項１または２記載の画像処理装置。 - 上記単位図形生成手段に供給される複数の頂点データは、スクリーン座標系での２次元座標のみを含むデータであり、
上記単位図形生成手段により生成された単位図形データに対してジオメトリ処理を行い、ジオメトリ処理後の単位図形データを上記描画手段に供給するジオメトリ処理手段を、さらに有する
請求項１または２記載の画像処理装置。 - プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、
所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定する第１のステップと、
上記第１のステップの各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、
上記第２のステップで生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップと、を有し、
上記第１のステップにおいては、選択した各頂点と隣接する複数の頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上である場合に有効であると判定し、一定値以下の場合に無効であると判定する
画像処理方法。 - プリミティブを複数の頂点間を結んで形成される複数の単位図形の組み合わせとして表現し、スクリーン座標系の描画対象領域内にピクセルを発生して単位図形をメモリに描画する画像処理方法であって、
所定の形状を形成可能な複数の頂点データから所定の端点を除く複数の頂点を選択し、選択した頂点の隣接する頂点との距離に基づいて選択した各頂点が有効であるか無効であるかを判定する第１のステップと、
上記第１のステップの各頂点の有効／無効の情報に基づいて単位図形データを生成する第２のステップと、
上記第２のステップで生成された単位図形データを受けて少なくとも一つの単位図形の描画処理を行う第３のステップと、を有し、
上記第１のステップの判定処理に用いられる複数の頂点データは、所定のマトリクスを形成し、
上記第１のステップは、
供給される端点を除く複数の頂点データのうちマトリクスの中心に位置する頂点と、当該中心頂点に隣接する複数の隣接頂点にかかわるデータを選択的に入力し、上記中心頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第４のステップと、
上記第４のステップにおいて、一定値以上であると判定した場合には上記中心頂点が有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを出力する第５のステップと、
上記マトリクスの上記中心頂点を含まない同一の行または列に配置されて所定の一辺を構成する複数の頂点うちの辺の中心となる頂点と、当該辺中頂点に隣接する複数の頂点にかかわるデータを選択的に入力し、辺中頂点と複数の隣接頂点との距離の和があらかじめ設定した一定値以上であるか否かを判定する第６のステップと、
上記第６のステップで、一定値以上であると判定した場合には上記辺中頂点あ有効であることを意味するデータを出力し、一定値以下であると判定した場合には無効であることを意味するデータを各辺毎に出力する第７のステップと、を含み、
上記第２のステップは、
上記第５のステップによる有効／無効データ、上記第７のステップによるによる有効／無効データ、並びに、供給される複数の頂点データに基づいて、複数の有効／無効データのうちの有効を示すデータ数に応じて各頂点間の隣接関係データを生成する第８のステップと、
上記第８のステップで生成した隣接関係データに応じた単位図形データを生成する第９のステップと、を含む
画像処理方法。
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