專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像生成裝置及圖像生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及3維計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)，特別涉及以3維空間內(nèi)的物體為對(duì)象的陰面消除技術(shù)。
背景技術(shù)：
為了將在計(jì)算機(jī)的內(nèi)部中表現(xiàn)的3維空間內(nèi)的物體顯示在顯示器上，需要將該物體投影到投影的2維平面(以下稱(chēng)為“觀(guān)察屏幕”)上。此時(shí)，在多個(gè)物體在視線(xiàn)上重疊的情況下，需要將深側(cè)的物體的被近側(cè)物體隱蔽的部分消除而顯示在顯示器上。在3維計(jì)算機(jī)圖形(以下也稱(chēng)作“3DCG”)的描繪中，這樣的陰面消除方法是不可或缺的。
作為一般經(jīng)常使用的陰面消除方法，有Z緩沖器法(參照例如非特許文獻(xiàn)1)。圖1(a)是用來(lái)說(shuō)明Z緩沖器法的圖。
在Z緩沖器法中，準(zhǔn)備用來(lái)保存對(duì)應(yīng)于觀(guān)察屏幕900的各像素的、連接視點(diǎn)V和觀(guān)察屏幕900上的像素的直線(xiàn)與面(例如表示3維空間內(nèi)的物體的多邊形)相交的點(diǎn)的Z坐標(biāo)(以下稱(chēng)作“Z值”)的緩沖器(以下稱(chēng)作“Z緩沖器”)。Z值是離視點(diǎn)越遠(yuǎn)越大的值。此外，準(zhǔn)備用來(lái)保存各像素的像素值(例如色彩值及亮度值)的緩沖器(以下稱(chēng)作“幀緩沖器”)。
在圖1(a)中，表示在有3維空間內(nèi)相互交叉的兩個(gè)多邊形910與多邊形920的情況下、將這些多邊形投影到觀(guān)察屏幕900上時(shí)的狀況。在此情況下，投影在觀(guān)察屏幕900的像素930上的部分是多邊形910的點(diǎn)A的部分，多邊形920的點(diǎn)B被多邊形910的點(diǎn)A遮擋。這是因?yàn)?，將從視點(diǎn)V到像素930的直線(xiàn)延長(zhǎng)，由于視點(diǎn)V-點(diǎn)A間的距離ZA比視點(diǎn)V-點(diǎn)B間的距離ZB短，所以從視點(diǎn)V觀(guān)察，僅有更靠近側(cè)的多邊形910的點(diǎn)A投影在觀(guān)察屏幕900上。
圖1(b)是使用Z緩沖器法進(jìn)行了陰面消除的(即在觀(guān)察屏幕900上投影多邊形910及多邊形920)時(shí)的圖像的顯示例。在圖1(b)中，各多邊形的Z值較小的部分用較濃的黑色表示。
使用Z緩沖器法進(jìn)行陰面消除的步驟如下。
(1)對(duì)觀(guān)察屏幕上的所有的像素，分別將Z緩沖器內(nèi)的Z值初始化為“+∞”、將幀緩沖器內(nèi)的像素值初始化為“背景色”。
(2)將3維空間(也稱(chēng)作“觀(guān)察體積”)內(nèi)的所有的投影對(duì)象的多邊形依次投影到觀(guān)察屏幕上，對(duì)于與各多邊形對(duì)應(yīng)的所有的像素，進(jìn)行以下所示的處理。
(2-1)對(duì)每個(gè)與處理對(duì)象的多邊形對(duì)應(yīng)的像素計(jì)算Z值。
(2-2)僅在由上述(2-1)計(jì)算的Z值比保存在Z緩沖器中的對(duì)應(yīng)的像素的Z值小時(shí)，對(duì)該像素計(jì)算像素值，更新Z緩沖器內(nèi)的Z值及幀緩沖器內(nèi)的像素值。
接著，參照?qǐng)D2(a)～圖2(d)對(duì)利用Z緩沖器法進(jìn)行陰面消除時(shí)的步驟進(jìn)行更具體的說(shuō)明。
圖2(a)是對(duì)多邊形901已經(jīng)結(jié)束了描繪的、由8×8像素構(gòu)成的圖像的一例(另外，在圖2(a)中，用[N-M]表示存儲(chǔ)器地址)。此外，圖2(b)是對(duì)圖2(a)新添加多邊形902而描繪后的圖像。在圖2(a)及圖2(b)的各單元格中表示對(duì)應(yīng)于各個(gè)像素的Z值。圖2(c)是對(duì)應(yīng)于圖2(a)的保存在幀緩沖器中的像素值及保存在Z緩沖器中的Z值的一例。
如圖2(b)所示，在對(duì)描繪了多邊形901的圖像追加描繪多邊形902的情況下，僅采用對(duì)應(yīng)于多邊形902的各像素中的、具有比已經(jīng)對(duì)應(yīng)于多邊形901的各像素的Z值小的Z值的像素，描繪到觀(guān)察屏幕上。
將結(jié)束了處理后的保存在幀緩沖器中的像素值及保存在Z緩沖器中的Z值表示在圖2(d)中。如圖2(d)所示，僅在對(duì)應(yīng)于多邊形902的像素的Z值比對(duì)應(yīng)于多邊形901的像素的Z值小的情況下，更新各個(gè)像素值及Z值。
通過(guò)以上的步驟，最終在幀緩沖器中保存要顯示在相當(dāng)于觀(guān)察屏幕的實(shí)際顯示器的、已實(shí)施了陰面消除處理后的圖像的圖像數(shù)據(jù)。
如上所述，Z緩沖器法需要用來(lái)保存對(duì)觀(guān)察屏幕上的所有像素的像素值和Z值的大容量的緩沖器(存儲(chǔ)器)，但由于算法是簡(jiǎn)單的，所以容易進(jìn)行硬件化，在進(jìn)行大量的實(shí)時(shí)描繪的裝置中使用。
非特許文獻(xiàn)1荒屋真二著《明解3維計(jì)算機(jī)圖形》共立出版，2003年但是，在使用上述Z緩沖器法的以往的圖像生成裝置中，對(duì)于與各多邊形對(duì)應(yīng)的各像素，需要對(duì)幀緩沖器及Z緩沖器頻繁地進(jìn)行讀寫(xiě)，所以產(chǎn)生大量的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)。因此，對(duì)于向幀緩沖器及Z緩沖器的訪(fǎng)問(wèn)，要求高速的訪(fǎng)問(wèn)。
此外，在3維計(jì)算機(jī)圖形中，為了最大限度地發(fā)揮描繪處理效率，優(yōu)選將讀出/寫(xiě)入的最小處理單位的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(以下稱(chēng)作“批組長(zhǎng)度”)設(shè)為1像素量的數(shù)據(jù)(包括像素值及Z值)長(zhǎng)度的程度，此外，需要使用讀出/寫(xiě)入的等待時(shí)間(以下稱(chēng)作“反應(yīng)時(shí)間(latency)”)較短的存儲(chǔ)器。
但是，在由1個(gè)芯片裝載各種功能的、對(duì)于3維計(jì)算機(jī)圖形處理沒(méi)有特別考慮的系統(tǒng)LSI中，并不一定裝載最適合3維計(jì)算機(jī)圖形處理的存儲(chǔ)器的情況(例如讀出/寫(xiě)入時(shí)的批組(burst)長(zhǎng)度比1像素量的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度很多的情況)較多。如上述系統(tǒng)LSI那樣，在讀出/寫(xiě)入時(shí)的批組長(zhǎng)度比1個(gè)像素量的數(shù)據(jù)長(zhǎng)很多的情況下，與描繪處理中的多邊形無(wú)關(guān)的像素的像素?cái)?shù)據(jù)也被一起訪(fǎng)問(wèn)，存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的處理效率降低。
進(jìn)而，在存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)的情況下，不能將其等待時(shí)間幾乎都用于描繪處理中，而必須無(wú)用地等待。因此，有描繪處理的處理效率降低、不能得到平滑移動(dòng)的圖像等、導(dǎo)致圖像質(zhì)量的降低等的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明是鑒于上述問(wèn)題而做出的，目的是提供一種即使在使用Z緩沖器法進(jìn)行陰面消除的情況下，也能夠避免描繪處理的處理效率的降低的圖像生成裝置等。
在本發(fā)明中，為了解決上述問(wèn)題而采用了以下的方案。即，對(duì)由多個(gè)像素構(gòu)成的每個(gè)塊進(jìn)行多邊形的描繪處理，制作由上述塊的描繪有多邊形的像素的數(shù)據(jù)即有效像素?cái)?shù)據(jù)構(gòu)成的存儲(chǔ)器保存圖像。進(jìn)而，將上述有效像素?cái)?shù)據(jù)按照上述存儲(chǔ)器保存圖像保存到描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中，將上述存儲(chǔ)器保存圖像解碼為描繪信息數(shù)據(jù)，將上述描繪信息數(shù)據(jù)保存到描繪信息緩沖器中。進(jìn)而，根據(jù)將預(yù)先參照的上述描繪信息數(shù)據(jù)解碼后的結(jié)果即存儲(chǔ)器保存圖像，以所需最小限度進(jìn)行向上述描繪緩沖器的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)。
為了解決上述的問(wèn)題，本發(fā)明的圖像生成裝置，通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具備標(biāo)記值決定單元，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存單元，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，將對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值保存到描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中；展開(kāi)單元，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
由此，在伴隨著陰面消除的多邊形的描繪中，描繪所需的有效像素的數(shù)據(jù)按照描繪信息數(shù)據(jù)而保存到上述描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中，所以能夠簡(jiǎn)潔地實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)，能夠大幅減少存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量。
此外，上述圖像生成裝置還具備將上述觀(guān)察屏幕分割為多個(gè)塊的分割單元；上述標(biāo)記值決定單元對(duì)分割后的每一個(gè)塊決定上述有效像素標(biāo)記的值；上述像素值保存單元對(duì)上述每個(gè)塊進(jìn)行向上述描繪緩沖器的上述保存；上述展開(kāi)單元對(duì)于所有的塊將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到上述幀緩沖器中。
此外，上述像素值保存單元還具備數(shù)據(jù)長(zhǎng)度計(jì)算部，對(duì)上述一個(gè)塊計(jì)算該塊中的上述描繪緩沖器上的上述像素值的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加部，將計(jì)算出的上述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加到上述描繪緩沖器中。
此外，上述像素值保存單元還在將一個(gè)多邊形描繪到上述一個(gè)塊上時(shí)，利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息生成上述像素值，將生成的該像素值保存到上述描繪緩沖器中。
此外，上述像素值保存單元具備內(nèi)插計(jì)算部，該內(nèi)插計(jì)算部利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息進(jìn)行上述像素值的內(nèi)插計(jì)算；將上述內(nèi)插的像素值保存到上述描繪緩沖器中。
進(jìn)而，有關(guān)本發(fā)明的數(shù)據(jù)記錄媒體，是在通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像的圖像生成裝置中使用的數(shù)據(jù)記錄媒體，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，上述圖像生成裝置具備標(biāo)記值決定單元，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值決定單元，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，決定對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值；展開(kāi)單元，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將決定的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中；上述數(shù)據(jù)記錄媒體將決定的上述有效像素標(biāo)記及上述像素值中的至少一個(gè)保存在連續(xù)的地址區(qū)域中。
另外，本發(fā)明也可以作為以上述圖像生成裝置中的特征構(gòu)成單元為步驟的圖像生成方法實(shí)現(xiàn)，或作為使個(gè)人計(jì)算機(jī)等執(zhí)行這些步驟的程序或集成電路實(shí)現(xiàn)。并且，當(dāng)然可以使該程序經(jīng)由DVD等的記錄媒體或因特網(wǎng)等傳送媒體廣泛地流通。
本發(fā)明的圖像生成裝置將由多個(gè)像素構(gòu)成的塊單位、且描繪有多邊形的像素(以下稱(chēng)作“有效像素”)保存在描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中，所以在以后的多邊形的描繪中，只要按照描繪信息數(shù)據(jù)僅對(duì)上述描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域訪(fǎng)問(wèn)描繪所需的有效像素的數(shù)據(jù)就可以，能夠減少進(jìn)行批組讀出時(shí)的無(wú)用的數(shù)據(jù)，能夠大幅減少存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量。
因而，具有即使在沒(méi)有特別考慮3維計(jì)算機(jī)圖形處理的、裝載有訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的批組長(zhǎng)度較大的存儲(chǔ)器的系統(tǒng)LSI中、也能夠高速地進(jìn)行描繪處理的效果。
此外，具有能夠減少3維計(jì)算機(jī)圖形處理中的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量、不會(huì)給包含在上述系統(tǒng)LSI中的3DCG處理以外的功能模塊的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)帶來(lái)不良影響的效果。


圖1(a)是用來(lái)說(shuō)明Z緩沖器法的圖。圖1(b)是使用Z緩沖器法進(jìn)行陰面消除后的圖像的顯示例。
圖2(a)是對(duì)某個(gè)多邊形結(jié)束了描繪的由8×8像素構(gòu)成的像素的一例。圖2(b)是對(duì)上述圖2(a)添加了新的多邊形來(lái)描繪的圖像的一例。圖2(c)是與上述圖2(a)的多邊形對(duì)應(yīng)的保存在幀緩沖器中的像素值及保存在Z緩沖器中的Z值的一例。圖2(d)是與上述圖2(b)的多邊形對(duì)應(yīng)的保存在幀緩沖器中的像素值及保存在Z緩沖器中的Z值的一例。圖2(e)是通過(guò)Z緩沖器法更新的、保存在幀緩沖器中的像素值及保存在Z緩沖器中的Z值的一例。
圖3是表示實(shí)施方式1的圖像生成裝置的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是表示實(shí)施方式1的圖形引擎的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖5(a)是表示實(shí)施方式1的描繪緩沖器上的多邊形的描繪圖像的圖。圖5(b)是表示描繪某個(gè)多邊形時(shí)的色彩值與Z值的一例的圖。圖5(c)是表示描繪其他多邊形時(shí)的色彩值與Z值的一例的圖。圖5(d)是表示將上述圖5(b)的多邊形與上述圖5(c)的多邊形合成而描繪時(shí)的色彩值與Z值的一例的圖。
圖6(a)是表示初始化的有效像素標(biāo)記的表的一例的圖。圖6(b)是表示對(duì)應(yīng)于上述圖5(b)的有效像素標(biāo)記的表的一例的圖。圖6(c)是表示對(duì)應(yīng)于上述圖5(c)的有效像素標(biāo)記的表的一例的圖。圖6(d)是表示對(duì)應(yīng)于上述圖5(d)的有效像素標(biāo)記的表的一例的圖。
圖7是表示實(shí)施方式1的圖像生成裝置的處理流程的流程圖。
圖8是用來(lái)說(shuō)明實(shí)施方式1的效果的圖。
圖9(a)是表示實(shí)施方式2的描繪緩沖器上的多邊形的描繪圖像的一例的圖。圖9(b)是表示實(shí)施方式2的描繪緩沖器上的多邊形的描繪圖像的另一例的圖。圖9(c)～圖9(e)是表示將上述圖9(b)的多邊形分解后的狀況的圖。圖9(f)是實(shí)施方式2的保存在描繪緩沖器中的數(shù)據(jù)的一例的圖。
圖10是表示實(shí)施方式2的圖形引擎的功能結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11(a)是表示實(shí)施方式3的描繪緩沖器上的多邊形的描繪圖像的一例的圖。圖11(b)是表示在實(shí)施方式3中追加描繪的多邊形的圖像的一例的圖。圖11(c)是表示實(shí)施方式3的設(shè)置系數(shù)的一例的圖。圖11(d)是實(shí)施方式3的保存在描繪緩沖器中的數(shù)據(jù)的一例的圖。
標(biāo)記說(shuō)明101描繪區(qū)域102塊300圖像生成裝置301CPU(中央運(yùn)算裝置)302、1302圖形引擎303塊緩沖器304存儲(chǔ)器控制器305存儲(chǔ)器306描繪緩沖器307描繪信息緩沖器308幀緩沖器309顯示器控制器310顯示器311CPU總線(xiàn)312存儲(chǔ)器總線(xiàn)401主接口
402控制部403頂點(diǎn)處理部404設(shè)置部405柵格化部406數(shù)據(jù)變換部407存儲(chǔ)器總線(xiàn)接口501描繪在塊內(nèi)部中的多邊形502跨塊描繪的多邊形601描繪有多邊形的塊602追加描繪到塊上的多邊形條603～605構(gòu)成多邊形條的多邊形701條件判斷部801描繪有多邊形的塊802追加描繪到塊上的多邊形900觀(guān)察屏幕901先描繪的多邊形902后描繪的多邊形910多邊形920多邊形具體實(shí)施方式
以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說(shuō)明。另外，在以下的實(shí)施方式中，利用附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明，但并不意味著將本發(fā)明限定于此。
(實(shí)施方式1)圖3是表示本實(shí)施方式的圖像生成裝置300的硬件結(jié)構(gòu)的框圖。圖3所示的圖像生成裝置300是能夠大幅減少伴隨著3維計(jì)算機(jī)圖形的陰面消除處理的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量的圖像生成裝置，具備CPU301、圖形引擎302、塊緩沖器303、存儲(chǔ)器控制器304、存儲(chǔ)器305、顯示器控制器309及顯示器310。進(jìn)而，存儲(chǔ)器305具備描繪緩沖器306、描繪信息緩沖器307及幀緩沖器308。
CPU301具備保存控制程序的ROM及RAM等，經(jīng)由CPU總線(xiàn)311對(duì)圖形引擎302發(fā)出描繪命令。
圖形引擎302按照從CPU受理的描繪命令進(jìn)行伴隨著陰面消除的描繪處理，并且經(jīng)由CPU總線(xiàn)311對(duì)CPU301進(jìn)行有關(guān)描繪處理的中斷請(qǐng)求等。另外，CPU301、圖形引擎302及顯示器控制器309經(jīng)由存儲(chǔ)器總線(xiàn)312與存儲(chǔ)器控制器304連接，分別對(duì)存儲(chǔ)器305訪(fǎng)問(wèn)而進(jìn)行需要的數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。
塊緩沖器303是用來(lái)對(duì)將描繪區(qū)域分割后的每個(gè)塊展開(kāi)描繪圖像的作業(yè)用緩沖器，直接與圖形引擎302連接。這里，所謂的“描繪圖像”，是指能夠在圖形引擎的柵格化部的描繪處理(像素處理)中直接使用的非壓縮的數(shù)據(jù)、包含有像素值和Z值。另外，在塊緩沖器303中，優(yōu)選使用高速地進(jìn)行讀寫(xiě)的寄存器或SRAM(Static Random Access Memory，靜態(tài)隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器)。
存儲(chǔ)器305中的各緩沖器優(yōu)選使用DRAM(Dynamic Random AccessMemory，動(dòng)態(tài)隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)存儲(chǔ)器)等大容量存儲(chǔ)器。另外，在本實(shí)施方式中，這些緩沖器集成在1個(gè)存儲(chǔ)器中，但也可以分散在各個(gè)存儲(chǔ)器中。
描繪緩沖器306是進(jìn)行圖形引擎302的描繪(即生成圖像數(shù)據(jù))時(shí)的作業(yè)用緩沖器，保存有包括像素值及Z值的陰面消除所需的數(shù)據(jù)等。
描繪信息緩沖器307是上述塊用的描繪緩沖器上的保存存儲(chǔ)器保存圖像的作業(yè)用緩沖器，保存各塊的描繪信息數(shù)據(jù)。另外，描繪信息緩沖器307也可以使其一部分或全部包含在描繪緩沖器306中。此外，描繪信息緩沖器307與塊緩沖器303同樣，也可以由可高速讀寫(xiě)的寄存器或SRAM構(gòu)成。
幀緩沖器308是保存最終顯示在顯示器310上的圖像的圖像數(shù)據(jù)的緩沖器，保存由圖形引擎302生成的圖像數(shù)據(jù)。另外，保存在幀緩沖器308中的圖像數(shù)據(jù)被顯示器控制器309讀出而輸出給顯示器310。
圖4是表示上述圖3中的圖形引擎302的功能結(jié)構(gòu)的框圖。如圖4所示，圖形引擎302具備主接口401、控制部402、頂點(diǎn)處理部403、設(shè)置部404、柵格化部405、數(shù)據(jù)變換部406及存儲(chǔ)器總線(xiàn)接口407。
主接口401經(jīng)由CPU總線(xiàn)311從CPU301接受描繪命令等描繪控制信號(hào)，或者對(duì)CPU301輸出圖形核心的中斷信號(hào)等。
控制部402將附屬于從CPU301接受的描繪命令的多邊形數(shù)據(jù)輸出給頂點(diǎn)處理部403。
頂點(diǎn)處理部403利用從控制部402輸入的多邊形數(shù)據(jù)，對(duì)各多邊形的頂點(diǎn)(在多邊形是三角形的情況下為3個(gè)頂點(diǎn))進(jìn)行光源計(jì)算及坐標(biāo)變換處理等，將其結(jié)果輸出給設(shè)置部404。
設(shè)置部404根據(jù)對(duì)應(yīng)于各多邊形的頂點(diǎn)的坐標(biāo)、對(duì)應(yīng)于這些頂點(diǎn)的像素的像素值及Z值等系數(shù)，計(jì)算包圍該多邊形的直線(xiàn)的斜率、對(duì)應(yīng)于該多邊形的其他像素的像素值及Z值等的系數(shù)的內(nèi)插值，輸出給柵格化部405。另外，用來(lái)進(jìn)行此時(shí)的內(nèi)插計(jì)算的方式可以考慮線(xiàn)性?xún)?nèi)插或使用樣條函數(shù)等函數(shù)式的內(nèi)插等各種方式，但沒(méi)有特別限制。
柵格化部405利用設(shè)置部404輸入的系數(shù)及在設(shè)置部404中計(jì)算的系數(shù)的內(nèi)插值(以下稱(chēng)作“設(shè)置系數(shù)”)進(jìn)行多邊形的描繪處理。
數(shù)據(jù)變換部406進(jìn)行保存在存在于存儲(chǔ)器305中的描繪緩沖器306及描繪信息緩沖器307中的數(shù)據(jù)的解碼及編碼。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的在柵格化部405中描繪多邊形時(shí)的處理的流程進(jìn)行說(shuō)明。首先，柵格化部405對(duì)每個(gè)塊掃描多邊形的內(nèi)部坐標(biāo)，決定描繪多邊形的塊。
接著，數(shù)據(jù)變換部406經(jīng)由存儲(chǔ)器總線(xiàn)接口407訪(fǎng)問(wèn)描繪信息緩沖器307，讀出決定的上述塊的描繪信息數(shù)據(jù)。進(jìn)而，數(shù)據(jù)變換部406按照描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記的內(nèi)容，經(jīng)由存儲(chǔ)器總線(xiàn)接口407對(duì)描繪緩沖器306進(jìn)行所需最小限度的讀出訪(fǎng)問(wèn)。進(jìn)而，數(shù)據(jù)變換部406將讀出的有效像素?cái)?shù)據(jù)展開(kāi)到塊緩沖器303中，復(fù)原描繪圖像。
然后，柵格化部405對(duì)上述多邊形的內(nèi)部的像素計(jì)算像素值及Z值，進(jìn)行與展開(kāi)到塊緩沖器303中的描繪圖像的混合處理。這里，所謂的“混合處理”，是利用Z值的陰面消除處理或包含在像素值中的α成分(混合率)的半透明處理等、將處理后的已描繪的多邊形與當(dāng)前處理中的多邊形合在一起的處理的統(tǒng)稱(chēng)。
最后，數(shù)據(jù)變換部406從塊緩沖器303上的描繪圖像中提取有效像素?cái)?shù)據(jù)而保存到描繪緩沖器306的連續(xù)地址區(qū)域中，更新有效像素標(biāo)記，將描繪信息數(shù)據(jù)保存到描繪信息緩沖器307中。
在所有的多邊形的描繪結(jié)束后，數(shù)據(jù)變換部406將描繪緩沖器306的內(nèi)容變換為可顯示在顯示器310上的形式，保存到幀緩沖器308中。另外，頂點(diǎn)處理部403與設(shè)置部404的處理也可以由CPU301進(jìn)行，在此情況下，從控制部402直接將設(shè)置數(shù)據(jù)輸出給柵格化部405。
圖5是表示本實(shí)施方式的多邊形的描繪方法的概要的圖。
圖5(a)是描繪緩沖器306上的多邊形的描繪圖像。在圖5(a)中，表示對(duì)通過(guò)將觀(guān)察屏幕的描繪區(qū)域101分割(在本實(shí)施例中為48分割)而生成的、由多個(gè)像素構(gòu)成的塊102(在本實(shí)施例中是8×8像素，但也可以由除此以外的像素構(gòu)成塊)描繪多邊形3的狀況。
圖5(a)的多邊形的內(nèi)部的像素值表示色彩值。如果在塊102上描繪多邊形901，則描繪多邊形901內(nèi)部的像素。在本實(shí)施方式中，將描繪多邊形時(shí)的對(duì)應(yīng)的像素稱(chēng)作“有效像素”。對(duì)于描繪多邊形901后的塊102，僅將有效像素的數(shù)據(jù)(包括像素值及Z值)保存到描繪緩沖器306中。此時(shí)，各有效像素?cái)?shù)據(jù)如圖5(b)所示，保存在描繪緩沖器306的連續(xù)的地址區(qū)域中。塊102的描繪信息數(shù)據(jù)是表示是否對(duì)塊的各像素描繪了多邊形的標(biāo)記(以下稱(chēng)作“有效像素標(biāo)記”)，以圖6(a)那樣的表形式保存。最初，將有效像素標(biāo)記的值初始化為表示沒(méi)有描繪多邊形的值“0”，而如果在其中描繪了多邊形，則將對(duì)應(yīng)于表示該描繪的像素的標(biāo)記設(shè)定值“1”，如圖6(b)那樣更新，保存到描繪信息緩沖器307中。
在塊102中再描繪多邊形時(shí)，可以通過(guò)參照?qǐng)D6(b)的表而將圖5(b)的存儲(chǔ)器保存圖像進(jìn)行解碼來(lái)參照有效像素?cái)?shù)據(jù)。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的描繪多邊形時(shí)進(jìn)行的陰面消除的詳細(xì)步驟進(jìn)行說(shuō)明。首先，讀出描繪多邊形的塊的描繪信息數(shù)據(jù)。根據(jù)描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記的值，能夠判斷保存在描繪緩沖器306中的有效像素?cái)?shù)據(jù)的位置。例如，在根據(jù)圖5(b)的描繪緩沖器306的保存狀態(tài)復(fù)原圖5(a)的塊102的描繪圖像時(shí)，對(duì)圖6(b)的有效像素標(biāo)記的設(shè)定為值“1”的像素，按照地址順序分配從描繪緩沖器306讀出的有效像素?cái)?shù)據(jù)，對(duì)于與設(shè)定有值“0”的有效像素標(biāo)記對(duì)應(yīng)的像素，能夠通過(guò)分配像素值及Z值的初始值來(lái)復(fù)原。此外，由于有效像素標(biāo)記的值被設(shè)定為“1”的像素的數(shù)量表示有效像素的數(shù)量，所以有效像素?cái)?shù)據(jù)的讀出只要從描繪緩沖器306的相應(yīng)的塊的起始地址開(kāi)始進(jìn)行“(有效像素?cái)?shù))×(1個(gè)像素的數(shù)據(jù)量)”的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)就可以。
在上述的例子中，圖5(b)的描繪緩沖器306的從“存儲(chǔ)器地址0”到“存儲(chǔ)器地址10”是保存有有效像素?cái)?shù)據(jù)的區(qū)域(以下稱(chēng)作“有效像素?cái)?shù)據(jù)區(qū)域”)，只要僅對(duì)該部分進(jìn)行讀出訪(fǎng)問(wèn)，就能夠讀出所有的有效像素?cái)?shù)據(jù)。
通過(guò)按照以上那樣的步驟決定讀出的有效像素?cái)?shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)像素和有效像素?cái)?shù)據(jù)區(qū)域，從描繪緩沖器的有效像素?cái)?shù)據(jù)區(qū)域讀出有效像素?cái)?shù)據(jù)，復(fù)原塊單位的描繪圖像。
接著，利用新描繪的多邊形、復(fù)原后的塊的描繪圖像的像素值及Z值進(jìn)行塊的陰面消除處理。將這樣制作的新的塊描繪圖像中的有效像素的數(shù)據(jù)再次從描繪緩沖器306的相應(yīng)的塊的起始地址開(kāi)始依次保存，再將描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記新成為有效像素的像素的標(biāo)記值更新為“1”，保存到描繪信息緩沖器307中。
對(duì)所有的塊及所有的輸入多邊形重復(fù)該處理。
為了按照上述的步驟最終在顯示器310上生成由多個(gè)多邊形構(gòu)成的物體的圖像，只要將保存在描繪緩沖器306中的塊的有效圖像數(shù)據(jù)與上述塊的描繪時(shí)同樣地讀出、將塊的描繪圖像展開(kāi)到幀緩沖器308上的對(duì)應(yīng)于塊的位置的地址區(qū)域中就可以。
接著，對(duì)以上那樣構(gòu)成的圖像生成裝置300的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。圖7是表示圖像生成裝置300的處理的流程的流程圖。
最初，控制部402經(jīng)由主接口401取得描繪對(duì)象的物體的多邊形數(shù)據(jù)(S702)，保存到描繪緩沖器306中。進(jìn)而，控制部402對(duì)存儲(chǔ)器305內(nèi)的各緩沖器進(jìn)行初始化處理(S704)。接著，控制部402將觀(guān)察屏幕分割為由8×8像素構(gòu)成的N個(gè)(在本實(shí)施例中是48個(gè))塊(S706)。
然后，控制部402控制各部，使其對(duì)所有的塊進(jìn)行以下的處理(S708～S720)。
首先，柵格化部405判斷在該塊中是否存在多邊形(S710)，在有多邊形的情況下(S710是)，對(duì)該塊的所有的像素進(jìn)行以下的處理(S712～S718)。
柵格化部405比較對(duì)應(yīng)于各多邊形的像素的Z值，在Z值較小的情況下更新投影了該多邊形的像素的像素值(例如色彩值)及Z值(S714)。進(jìn)而，柵格化部405設(shè)定對(duì)應(yīng)于投影有該多邊形的像素的有效像素標(biāo)記(S716)。
接著，利用圖8對(duì)本實(shí)施方式的圖像生成裝置300的效果進(jìn)行說(shuō)明。這里，設(shè)存儲(chǔ)器的讀出批組長(zhǎng)度為4×4像素的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，塊由8×8像素構(gòu)成。在以往的圖像生成裝置中，與批組長(zhǎng)度相匹配而以4×4像素單位進(jìn)行描繪，在本實(shí)施方式的圖像生成裝置300中，假設(shè)以8×8像素單位進(jìn)行描繪。此時(shí)，在從存儲(chǔ)器讀出描繪了多邊形501的像素的數(shù)據(jù)的情況下，在以往的圖像生成裝置中需要進(jìn)行4次的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)，但在本實(shí)施方式的圖像生成裝置300中，由于將有效像素?cái)?shù)據(jù)集中保存在描繪緩沖器306的連續(xù)地址區(qū)域中，所以只進(jìn)行1次的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)就可以。此外，對(duì)于與跨塊描繪的多邊形502對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)器的讀出，在以往的圖像生成裝置中為3次，在本實(shí)施方式的圖像生成裝置300中為兩次，能夠減少存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)。另外，由于有效像素的位置信息由描繪信息緩沖器307管理，所以為了進(jìn)一步提高存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)的效率，也可以對(duì)保存在幀緩沖器308中的數(shù)據(jù)通過(guò)掃描寬度法或哈夫曼法等一般周知的方法進(jìn)行壓縮。
在本實(shí)施方式中，作為保存在幀緩沖器308中的上述有效像素?cái)?shù)據(jù)而例示了像素值與Z值，但在進(jìn)行不使用Z值的陰面消除法的情況下，當(dāng)然也可以沒(méi)有Z值。
(實(shí)施方式2)圖9(a)～圖9(f)是表示實(shí)施方式2的多邊形的描繪方法的概要的圖。
圖9(a)是表示已經(jīng)描繪了多邊形的塊的描繪圖像的圖。圖9(b)是表示對(duì)上述圖9(a)的塊601追加描繪的多邊形帶602的描繪圖像的圖。在上述實(shí)施方式1中，每次描繪新的多邊形時(shí)訪(fǎng)問(wèn)描繪緩沖器306而以塊單位進(jìn)行有效像素?cái)?shù)據(jù)的讀寫(xiě)來(lái)進(jìn)行了描繪圖像的更新，但在本實(shí)施方式中，采用暫時(shí)不進(jìn)行對(duì)描繪緩沖器306的讀出訪(fǎng)問(wèn)、而是制作新描繪的多邊形的描繪圖像、將描繪數(shù)據(jù)追加到描繪緩沖器306的相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)區(qū)域的末尾的方法。為了管理追加的多邊形的描繪數(shù)據(jù)，假設(shè)在描繪信息數(shù)據(jù)中除了在上述實(shí)施方式1中使用的有效像素標(biāo)記以外還包括描繪緩沖器306上的相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(以下稱(chēng)作“塊長(zhǎng)度”)。例如，在圖9(a)的塊601中描繪圖9(b)的多邊形帶602的情況下，對(duì)于構(gòu)成多邊形帶602的多邊形603、多邊形604及多邊形605分別計(jì)算多邊形內(nèi)部的像素值及Z值來(lái)制作描繪圖像，將描繪數(shù)據(jù)追加到描繪緩沖器306的保存有塊601的有效像素?cái)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)域的后方地址中。描繪緩沖器306上的塊601的數(shù)據(jù)如圖9(f)所示，保存在塊601的有效像素?cái)?shù)據(jù)之后。此時(shí)，將塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度用包括追加的描繪數(shù)據(jù)的尺寸更新。在塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度達(dá)到了某個(gè)尺寸后，進(jìn)行向幀緩沖器308的保存有有效像素?cái)?shù)據(jù)及多邊形的描繪數(shù)據(jù)的相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)區(qū)域的讀出訪(fǎng)問(wèn)，合成為1個(gè)描繪圖像。
以下，對(duì)本實(shí)施方式的塊的描繪的詳細(xì)的步驟進(jìn)行說(shuō)明，首先，讀出描繪多邊形的塊的描繪信息數(shù)據(jù)。這里，對(duì)于相應(yīng)塊的描繪信息數(shù)據(jù)的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度是否達(dá)到指定的大小進(jìn)行判斷。在此情況下，在相應(yīng)塊的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度達(dá)到了指定的大小的情況下判斷為“真”，在沒(méi)有達(dá)到指定的大小的情況下判斷為“假”。
在上述判斷為“假”的情況下，僅制作描繪在相應(yīng)塊上的多邊形的描繪圖像，將描繪數(shù)據(jù)追加到描繪緩沖器306的相應(yīng)塊的描繪數(shù)據(jù)區(qū)域的后方地址中，將描繪信息數(shù)據(jù)的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度增加多邊形的描繪數(shù)據(jù)的量，保存到描繪信息緩沖器307中。這里，追加的多邊形的描繪數(shù)據(jù)與相應(yīng)塊的描繪圖像同樣，根據(jù)有效像素?cái)?shù)據(jù)來(lái)制作，將多邊形的有效像素標(biāo)記與有效像素?cái)?shù)據(jù)一起保存到描繪緩沖器306中。在上述判斷為“真”的情況下，或者輸出最終結(jié)果的圖像的情況下，首先根據(jù)描繪信息數(shù)據(jù)的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，對(duì)描繪緩沖器306進(jìn)行塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的量的讀出訪(fǎng)問(wèn)。如果開(kāi)始從描繪緩沖器306的數(shù)據(jù)讀出，則首先根據(jù)描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記，通過(guò)與上述實(shí)施方式1同樣的步驟復(fù)原該塊的描繪圖像。
然后，對(duì)于還沒(méi)有合成的多邊形的描繪圖像，根據(jù)從描繪緩沖器306讀出的多邊形的有效像素標(biāo)記和有效像素?cái)?shù)據(jù)復(fù)原描繪圖像，依次進(jìn)行與塊的描繪圖像的混合處理。
最后，進(jìn)行本次輸入的多邊形與塊的描繪圖像的混合處理。將更新后的描繪圖像的有效像素?cái)?shù)據(jù)再次保存到描繪緩沖器306的連續(xù)地址區(qū)域中，配合更新了塊的有效像素?cái)?shù)據(jù)的描繪圖像而進(jìn)行設(shè)定，將塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)定為塊的有效像素?cái)?shù)據(jù)的尺寸，保存到描繪信息緩沖器中。對(duì)所有的塊及所有的多邊形重復(fù)該處理后，通過(guò)以與上述實(shí)施方式1同樣的步驟輸出給幀緩沖器308，能夠顯示在顯示器910上。
通過(guò)上述步驟，進(jìn)行多邊形描繪的圖像生成裝置與上述實(shí)施方式1的圖像生成裝置為大致同樣的結(jié)構(gòu)，但圖形引擎1302為圖10所示的結(jié)構(gòu)。與上述實(shí)施方式1不同的地方是追加了條件判斷部701這一點(diǎn)。條件判斷部701獲取數(shù)據(jù)變換部406解碼后的描繪信息數(shù)據(jù)中的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，判斷進(jìn)行以下處理中的哪個(gè)處理
(1)不對(duì)描繪緩沖器306進(jìn)行讀出訪(fǎng)問(wèn)，而僅將輸入到柵格化部405中的多邊形的描繪數(shù)據(jù)追加到描繪緩沖器306中，或是(2)不對(duì)描繪緩沖器306進(jìn)行讀出訪(fǎng)問(wèn)，而進(jìn)行塊的描繪圖像和目前為止追加的多邊形的描繪圖像以及輸入到柵格化部405中的多邊形的混合處理。
柵格化部405及數(shù)據(jù)變換部406按照條件判斷部701的判斷進(jìn)行上述(1)或(2)的處理。
本實(shí)施方式中的描繪處理與上述實(shí)施方式1同樣，柵格化部405對(duì)每個(gè)塊掃描多邊形的內(nèi)部坐標(biāo)，決定描繪多邊形的塊。接著，數(shù)據(jù)變換部406訪(fǎng)問(wèn)描繪信息緩沖器307，讀出相應(yīng)塊的描繪信息數(shù)據(jù)而進(jìn)行解碼，將描繪信息數(shù)據(jù)中的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度輸出給條件判斷部701。
條件判斷部701根據(jù)塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度進(jìn)行上述判斷，決定進(jìn)行上述(1)或(2)的處理。在進(jìn)行(1)的處理的情況下，首先，柵格化部405將輸入的多邊形的描繪圖像制作到塊緩沖器303中。接著，數(shù)據(jù)變換部406與上述實(shí)施方式1同樣，根據(jù)塊緩沖器303的多邊形的描繪圖像，制作有效像素標(biāo)記和有效像素?cái)?shù)據(jù)，追加到描繪緩沖器306的相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)中。在進(jìn)行(2)的處理的情況下，數(shù)據(jù)變換部406對(duì)描繪緩沖器306的保存有相應(yīng)塊的數(shù)據(jù)的地址發(fā)出進(jìn)行塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的量的讀出訪(fǎng)問(wèn)請(qǐng)求。
如果開(kāi)始了數(shù)據(jù)讀出，則數(shù)據(jù)變換部406根據(jù)描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記將相應(yīng)塊的描繪圖像復(fù)原到塊緩沖器303中，將此后的讀出數(shù)據(jù)依次根據(jù)有效像素標(biāo)記和有效像素?cái)?shù)據(jù)復(fù)原為多邊形的描繪圖像而輸出給柵格化部405。柵格化部405將從數(shù)據(jù)變換部406輸入的多邊形的描繪圖像及從設(shè)置部404輸入的多邊形與塊緩沖器303上的塊的描繪圖像進(jìn)行混合處理。
最后，數(shù)據(jù)變換部406根據(jù)塊緩沖器303上的描繪圖像提取有效像素?cái)?shù)據(jù)，保存到描繪緩沖器306的連續(xù)地址區(qū)域中，更新描繪信息數(shù)據(jù)的有效像素標(biāo)記，將塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度設(shè)定為有效像素?cái)?shù)據(jù)的尺寸后保存到描繪信息緩沖器307中。在所有的多邊形的描繪結(jié)束后，對(duì)所有的塊進(jìn)行(2)的處理，將結(jié)果保存在幀緩沖器308中。
接著，對(duì)本實(shí)施方式的圖像生成裝置的效果進(jìn)行說(shuō)明。在上述實(shí)施方式1的圖像生成裝置300中，通過(guò)對(duì)描繪了多邊形的像素的向描繪緩沖器306的保存方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠降低存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)次數(shù)。但是，由于每次進(jìn)行多邊形的描繪時(shí)進(jìn)行向存儲(chǔ)器的讀出訪(fǎng)問(wèn)，所以存儲(chǔ)器讀出反應(yīng)時(shí)間的問(wèn)題依然存在。對(duì)于該問(wèn)題，在本實(shí)施方式的圖像生成裝置中，將多邊形描繪數(shù)據(jù)暫時(shí)寫(xiě)入到描繪緩沖器306中。對(duì)于向存儲(chǔ)器的寫(xiě)入，在一般的存儲(chǔ)器總線(xiàn)的情況下，實(shí)際上不需要等待到對(duì)存儲(chǔ)器結(jié)束寫(xiě)入，所以只有發(fā)出寫(xiě)入請(qǐng)求的時(shí)間成為存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)所需的時(shí)間。此外，在進(jìn)行塊的描繪圖像與多邊形的描繪圖像的合成時(shí)，由于能夠一次連續(xù)進(jìn)行塊的有效像素與追加的多邊形描繪數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器讀出請(qǐng)求，所以能夠減少因存儲(chǔ)器讀出反應(yīng)時(shí)間而帶來(lái)的等待時(shí)間。在本實(shí)施方式的圖像生成裝置中，一次處理N個(gè)多邊形時(shí)的存儲(chǔ)器讀出反應(yīng)時(shí)間，在存儲(chǔ)器讀出反應(yīng)時(shí)間相對(duì)于發(fā)出寫(xiě)入請(qǐng)求及讀出請(qǐng)求的時(shí)間足夠長(zhǎng)的情況下，成為上述實(shí)施方式1的圖像生成裝置的1/N左右。其結(jié)果，減少了存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)所需的時(shí)間，使描繪速度大幅高速化。
另外，對(duì)于追加到描繪緩沖器306的塊數(shù)據(jù)中的多邊形的描繪數(shù)據(jù)的制作，并不限于本實(shí)施方式所示的壓縮法，也可以采用掃描寬度法或哈夫曼法等一般周知的可逆壓縮法、或?qū)ο袼刂凳褂肈CT(離散余弦變換)等的非可逆壓縮法。一個(gè)多邊形描繪數(shù)據(jù)由于局部性較高，所以能夠達(dá)到比描繪多個(gè)多邊形的通常的描繪圖像更高的壓縮率。
(實(shí)施方式3)圖11(a)～圖11(d)是表示本實(shí)施方式的多邊形的描繪方法的概要的圖。圖11(a)表示已經(jīng)描繪了多個(gè)多邊形的塊的描繪圖像。此外，圖11(b)是表示在塊801上追加描繪的多邊形802的圖。在圖11(a)的塊801上描繪圖11(b)的多邊形802的情況下，在上述實(shí)施方式2中，將多邊形的描繪圖像追加到描繪緩沖器306中，但在本實(shí)施方式中，將圖11(c)所示的多邊形802的設(shè)置系數(shù)(這里，由頂點(diǎn)s的XY坐標(biāo)、像素值、Z值、頂點(diǎn)c與頂點(diǎn)e的XY坐標(biāo)、邊sc及邊se和邊ce的斜率、像素值與Z值的XY方向差分構(gòu)成)追加到描繪緩沖器306中。在追加了設(shè)置系數(shù)的情況下，描繪緩沖器306上的塊的數(shù)據(jù)成為如圖11(d)所示。
在本實(shí)施方式中，描繪多邊形的步驟與上述實(shí)施方式2大致相同，但在塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度沒(méi)有達(dá)到指定的尺寸的情況下，在追加到描繪緩沖器306中的數(shù)據(jù)不是多邊形的描繪圖像、而是多邊形的設(shè)置系數(shù)這一點(diǎn)上不同。在塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度達(dá)到了指定的大小的情況下，復(fù)原塊的描繪圖像，此時(shí)開(kāi)始計(jì)算各多邊形內(nèi)部的像素值及Z值，進(jìn)行與塊的描繪圖像的混合處理。
通過(guò)上述的步驟進(jìn)行多邊形的描繪的圖像生成裝置基本上是與上述實(shí)施方式2所示的圖像生成裝置相同的結(jié)構(gòu)，但在各塊上描繪多邊形時(shí)的動(dòng)作稍有不同。
在條件判斷部701判斷為進(jìn)行多邊形數(shù)據(jù)的追加的情況下，柵格化部405將從設(shè)置部404輸入的設(shè)置系數(shù)輸出給數(shù)據(jù)變換部406，數(shù)據(jù)變換部406將設(shè)置系數(shù)保存在描繪緩沖器306中，將描繪信息數(shù)據(jù)的塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度加上設(shè)置系數(shù)的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的量，保存到描繪信息緩沖器中。在條件判斷部701判斷為進(jìn)行多邊形數(shù)據(jù)與塊的描繪圖像的合成的情況下，數(shù)據(jù)變換部406與上述實(shí)施方式2同樣，根據(jù)描繪緩沖器306上的有效像素?cái)?shù)據(jù)，將塊的描繪圖像復(fù)原到塊緩沖器303上。將此后的讀出數(shù)據(jù)作為設(shè)置系數(shù)輸出給柵格化部405。柵格化部405根據(jù)從數(shù)據(jù)變換部406和設(shè)置部404輸入的設(shè)置系數(shù)計(jì)算各自的多邊形內(nèi)部的像素值與Z值，進(jìn)行與塊緩沖器303上的塊描繪圖像的混合處理。
為了對(duì)本實(shí)施方式的圖像生成裝置的效果進(jìn)行說(shuō)明，考慮利用該圖像生成裝置進(jìn)行抗鋸齒的情況。所謂的“抗鋸齒”，是在將多邊形顯示在顯示器上時(shí)、減少在多邊形的邊界上出現(xiàn)的凹凸不平模樣(鋸齒)而提高圖像質(zhì)量的處理。
作為一般的抗鋸齒的方法，周知有暫時(shí)通過(guò)比顯示器的解析度大的解析度進(jìn)行描繪、在寫(xiě)入到幀緩沖器308中時(shí)，將描繪緩沖器306的多個(gè)像素的像素值平均化、求出對(duì)應(yīng)的幀緩沖器308的1個(gè)像素的像素值的方法。
但是，在以幀緩沖器的N倍的解析度進(jìn)行防鋸齒的情況下，對(duì)描繪緩沖器306讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)量也變?yōu)镹倍。因而，在每次描繪多邊形時(shí)更新描繪緩沖器306的圖像生成裝置中，每次必須進(jìn)行N倍的存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)，所以結(jié)果描繪處理需要較長(zhǎng)時(shí)間。此外，在上述實(shí)施方式2的圖像生成裝置中，塊的有效像素?cái)?shù)據(jù)和多邊形的描繪數(shù)據(jù)兩者也變?yōu)镹倍的數(shù)據(jù)量，塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度容易達(dá)到指定的尺寸，會(huì)頻繁地進(jìn)行塊的描繪圖像的合成，所以結(jié)果存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量增大、描繪處理需要較長(zhǎng)的時(shí)間。
另一方面，在本實(shí)施方式的圖像生成裝置中，由于暫時(shí)將不依賴(lài)于處理解析度的多邊形的設(shè)置系數(shù)保存在描繪緩沖器306中，所以能夠抑制塊數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的增加，能夠增大合成塊的描繪圖像與多個(gè)多邊形的間隔，進(jìn)而，在合成時(shí)，也只要從描繪緩沖器306讀寫(xiě)N倍的有效像素?cái)?shù)據(jù)與不依賴(lài)于解析度的設(shè)置系數(shù)就可以，所以減少了存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)量，使描繪速度大幅高速化。不言而喻，通過(guò)與上述的防鋸齒(Antialiasing)處理同樣的理由，本實(shí)施方式的圖像生成裝置即使在單純地生成高解析度的幀的情況下也有較大的優(yōu)點(diǎn)。
另外，在本實(shí)施方式的說(shuō)明中使用的設(shè)置系數(shù)是一例，也可以包括紋理及模糊度等其他的設(shè)置系數(shù)，只要是在描繪中不使用的系數(shù)，就可以不包括本實(shí)施方式中所使用的設(shè)置系數(shù)。此外，對(duì)于保存在描繪緩沖器306中的設(shè)置系數(shù)，也可以通過(guò)掃描寬度法或哈夫曼法等一般周知的方法進(jìn)行壓縮。
此外，在上述實(shí)施方式1～3中，對(duì)于將像素值及Z值保存在描繪緩沖器等存儲(chǔ)器中的實(shí)施例進(jìn)行了說(shuō)明，但并不限于存儲(chǔ)器，也可以保存在硬盤(pán)等磁記錄媒體或DVD及CD等光盤(pán)型記錄媒體、其他記錄媒體中。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明的圖像生成裝置能夠在裝載圖形描繪功能的各種電子設(shè)備、例如便攜電話(huà)、PDA、數(shù)字電視機(jī)、汽車(chē)導(dǎo)航系統(tǒng)、家庭用游戲機(jī)及個(gè)人計(jì)算機(jī)等中使用。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1、(修正后)一種圖像生成裝置，通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具備標(biāo)記值決定單元，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存單元，僅將至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置的像素即有效像素的像素值、不論上述有效像素的位置如何都保存到描繪緩沖器的連續(xù)的地址區(qū)域中；展開(kāi)單元，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述有效像素的像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
2、(修正后)如權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述圖像生成裝置還具備將上述觀(guān)察屏幕分割為多個(gè)塊的分割單元；上述標(biāo)記值決定單元對(duì)分割后的每一個(gè)塊決定上述有效像素標(biāo)記的值；上述像素值保存單元對(duì)上述每個(gè)塊進(jìn)行向上述描繪緩沖器的上述保存；上述展開(kāi)單元對(duì)于所有的塊將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到上述幀緩沖器中。
3、如權(quán)利要求2所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述像素值保存單元還具備數(shù)據(jù)長(zhǎng)度計(jì)算部，對(duì)上述一個(gè)塊計(jì)算該塊中的上述描繪緩沖器上的上述像素值的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加部，將計(jì)算出的上述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加到上述描繪緩沖器中。
4、如權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于，
上述像素值保存單元還在將一個(gè)多邊形描繪到上述一個(gè)塊上時(shí)，利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息生成上述像素值，將生成的該像素值保存到上述描繪緩沖器中。
5、如權(quán)利要求4所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述像素值保存單元具備內(nèi)插計(jì)算部，該內(nèi)插計(jì)算部利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息進(jìn)行上述像素值的內(nèi)插計(jì)算；將上述內(nèi)插的像素值保存到上述描繪緩沖器中。
6、(修正后)一種圖像生成方法，通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具有標(biāo)記值決定步驟，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素，決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存步驟，僅將至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置的像素即有效像素的像素值、不論上述有效像素的位置如何都保存到描繪緩沖器的連續(xù)的地址區(qū)域中；展開(kāi)步驟，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述有效像素的像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
7、(修正后)一種程序，是在通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像的圖像生成裝置中使用、使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具有標(biāo)記值決定步驟，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素，決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存步驟，僅將至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置的像素即有效像素的像素值、不論上述有效像素的位置如何都保存到描繪緩沖器的連續(xù)的地址區(qū)域中；展開(kāi)步驟，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述有效像素的像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
8、(修正后)一種集成電路，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置。
9、(刪除)
權(quán)利要求
1.一種圖像生成裝置，通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具備標(biāo)記值決定單元，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存單元，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，將對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值保存到描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中；展開(kāi)單元，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述圖像生成裝置還具備將上述觀(guān)察屏幕分割為多個(gè)塊的分割單元；上述標(biāo)記值決定單元對(duì)分割后的每一個(gè)塊決定上述有效像素標(biāo)記的值；上述像素值保存單元對(duì)上述每個(gè)塊進(jìn)行向上述描繪緩沖器的上述保存；上述展開(kāi)單元對(duì)于所有的塊將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到上述幀緩沖器中。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述像素值保存單元還具備數(shù)據(jù)長(zhǎng)度計(jì)算部，對(duì)上述一個(gè)塊計(jì)算該塊中的上述描繪緩沖器上的上述像素值的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度；數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加部，將計(jì)算出的上述數(shù)據(jù)長(zhǎng)度附加到上述描繪緩沖器中。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述像素值保存單元還在將一個(gè)多邊形描繪到上述一個(gè)塊上時(shí)，利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息生成上述像素值，將生成的該像素值保存到上述描繪緩沖器中。
5.如權(quán)利要求4所述的圖像生成裝置，其特征在于，上述像素值保存單元具備內(nèi)插計(jì)算部，該內(nèi)插計(jì)算部利用能夠確定上述多邊形的形態(tài)的信息進(jìn)行上述像素值的內(nèi)插計(jì)算；將上述內(nèi)插的像素值保存到上述描繪緩沖器中。
6.一種圖像生成方法，通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，具有標(biāo)記值決定步驟，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存步驟，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，將對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值保存到描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中；展開(kāi)步驟，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
7.一種程序，是在通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像的圖像生成裝置中使用、使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的程序，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，包括標(biāo)記值決定步驟，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值保存步驟，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，將對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值保存到描繪緩沖器的連續(xù)地址區(qū)域中；展開(kāi)步驟，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將保存在上述描繪緩沖器中的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中。
8.一種集成電路，實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求6所述的圖像生成方法。
9.一種數(shù)據(jù)記錄媒體，是在通過(guò)將假想地定義的空間內(nèi)的物體投影到觀(guān)察屏幕上來(lái)生成圖像的圖像生成裝置中使用的數(shù)據(jù)記錄媒體，上述物體由多個(gè)多邊形表現(xiàn)，其特征在于，上述圖像生成裝置具備標(biāo)記值決定單元，對(duì)觀(guān)察屏幕的所有的各像素決定表示是否存在于至少一個(gè)多邊形投影到上述觀(guān)察屏幕上的位置上的有效像素標(biāo)記的值；像素值決定單元，對(duì)應(yīng)于所決定的上述有效像素標(biāo)記，決定對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的像素值；展開(kāi)單元，按照決定的上述有效像素標(biāo)記的值，將決定的上述像素值展開(kāi)到幀緩沖器中；上述數(shù)據(jù)記錄媒體將決定的上述有效像素標(biāo)記及上述像素值中的至少一個(gè)保存在連續(xù)的地址區(qū)域中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像生成裝置等，在裝載有讀出/寫(xiě)入的最小處理單位即批組長(zhǎng)度較大的存儲(chǔ)器的圖像生成裝置中，即使在為了描繪多邊形而訪(fǎng)問(wèn)描繪緩沖器的情況下，存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)時(shí)的處理效率也不會(huì)降低。以由多個(gè)像素構(gòu)成的塊單位對(duì)描繪緩沖器保存圖像數(shù)據(jù)。此時(shí)，將對(duì)應(yīng)于多邊形的像素的圖像數(shù)據(jù)保存在描繪緩沖器的連續(xù)的區(qū)域中。此時(shí)，將表示在塊中存在有效像素的有效像素標(biāo)記保存在描繪信息緩沖器中。根據(jù)該塊的有效像素標(biāo)記的配置，以所需最小限度進(jìn)行向上述描繪緩沖器的訪(fǎng)問(wèn)。
文檔編號(hào)G06T15/00GK1969299SQ200580019820
公開(kāi)日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2005年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月6日
發(fā)明者石橋裕大, 小林忠司, 山倉(cāng)誠(chéng) 申請(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社