JP3409987B2 - ３次元画像生成方法および装置とこの方法および装置を用いた３次元画像処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ポリゴン画像を用
いて画面上に立体画像を表示する３次元画像処理装置に
適用して好適な、３次元画像生成方法および装置とこの
方法および装置を用いた３次元画像処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、コンピュータシステムにおいて、
画像表示のための装置が種々用いられている。図３５
は、従来のパーソナルコンピュータなどに用いられてい
る表示装置の構成例を示す。ＣＰＵ(Central Processin
g Unit)１０３は、入力装置１０１または記憶装置１０
２から入力された文字コードをメインＲＡＭ(Random Ac
cess Memory)１０４に書き込み、編集などの任意の処理
を行う。そして表示の際、この文字コードに対応する文
字の画像データをグラフィックＶＲＡＭ(Video Random
Access Memory)１０５に書き込む。そしてディスプレイ
の水平および垂直同期信号に同期して、グラフィックＶ
ＲＡＭ１０５から文字の画像データが読み出され、ディ
スプレイコントローラ１０６にて画像信号に変換されて
ディスプレイ１０７上に表示される。

【０００３】図３６は、従来の３次元画像表示装置の構
成例を示す。入力装置１１１または記憶装置１１２から
入力されたアプリケーションデータは、ＣＰＵ１１３に
て必要な処理をされ、ジオメトリ処理回路１１４に出力
される。そしてジオメトリ処理回路１１４にてモデリン
グ変換や投影変換を受けて、ポリゴンパラメータを変換
され、このポリゴンパラメータがポリゴンマッピング回
路１１５へ出力される。

【０００４】ポリゴンマッピング回路１１５は、ポリゴ
ンパラメータに対応するテクスチャ（表面の模様）デー
タをテクスチャメモリ１１６から取り込み、各ポリゴン
にテクスチャ付与を行いながら隠面消去処理を行って、
フレームメモリ１１７に出力する。そしてフレームメモ
リ１１７から画像データが繰り返し読み出されて、ディ
スプレイコントローラ１１８にて画像信号に変換されて
ディスプレイ１１９に表示される。

【０００５】ところで、３次元画像処理装置では、３次
元図形の表面を多数のポリゴンに分割することによって
近似し、画像処理する際、視点から見て奥にあるポリゴ
ンが手前のポリゴンに隠されるように隠面消去処理が必
要となる。この隠面消去処理の方法として、Ｚバッファ
法、スキャンライン法などが知られている。

【０００６】Ｚバッファ法は、３次元空間に対応するバ
ッファメモリに各図形の存在する位置を示す情報を記憶
し、視点から図形を見た視線に沿って、その視線が最初
に図形と交差する面を見える面として、隠面消去処理す
る方法である。スキャンライン法は、高さ方向（Ｙ方
向）にスライスした奥行き（Ｚ方向）を有する図形の断
面について、視線を横方向（Ｘ方向）に走査（スキャ
ン）して隠面消去処理を行う。これらの方法によって、
隠面消去処理を行った場合、多数のポリゴンについて隠
面消去処理を行う必要があるため、多くの計算時間を必
要とし画像表示が遅くなる。

【０００７】この隠面消去処理に要する計算時間を短縮
するため、特開平７−１４６９５２号公報に開示された
装置では、隠面消去処理されたポリゴン画像をポリゴン
面番号にてフレームメモリに書き込み、これをモニタの
掃引に同期して読み出し、対応するマッピングパラメー
タを用いてテクスチャ付与のためのマッピング演算を行
い、モニタに表示する。このことによって、塗り重ね処
理を必要とせずに１画面分のピクセル数のマッピング演
算で処理可能としている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図３５
の表示装置では、ディスプレイ１０７の水平垂直同期信
号に同期して画素処理を行うため、処理負荷が軽いとい
う特徴があるが、平面図形しか処理できない。

【０００９】また図３６の画像表示装置では、立体図形
を処理できるが、全てのポリゴンについてレンダリング
処理を行うため、画像の塗り重ねが多く、画素生成処理
の負荷が重くなる。

【００１０】また特開平７−１４６９５２号公報に開示
された装置では、映像信号に同期して画面上の画素を生
成するために、ポリゴンパラメータに対し３次元マトリ
クス変換３回、２次元マトリクス変換３回、合計６回の
変換を行い、マッピングパラメータメモリに格納する。
また本公報に示された例では、ポリゴン座標のポリゴン
の形と、テクスチャ座標のテクスチャの形とが相似の場
合のみ例示の変換マトリクスで処理可能であり、ポリゴ
ン座標とテクスチャ座標との関係が変化すると変換マト
リクスを再計算しなければならない。さらにポリゴンに
関するパラメータおのおのについて、それぞれ変換マト
リクスが必要となり、パラメータが増加する特殊効果映
像や高画質の映像生成には演算負荷が重くなるという問
題点があった。

【００１１】そこで本発明は、上記従来の問題点を解消
すべくなされたものであり、小規模な回路構成にて一般
的な３次元画像を高速に処理可能とする３次元画像生成
方法および装置とこの方法および装置を用いた３次元画
像処理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明に記載の３次元画像生成方法は、Ｚ軸を奥行
き方向とするＸＹＺの直交座標系にて定義された３次元
物体の表面を、３頂点の座標データにて定義されたポリ
ゴンにて構成された多角形に分解して、表示画面となる
投影面の２次元座標上に投影する３次元画像生成方法に
おいて、前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面
の画面座標を結んだ平面にて切断し、前記ポリゴンを構
成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に垂直な平面とが
交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二つの内
分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序
を第１の内分比算出手段にて算出する第１のステップ
と、前記第１のステップで算出した内分比と３頂点の並
び順序を用いて、前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点
と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、第１のス
テップで求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分する
内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び順
序を第２の内分比算出手段にて算出する第２のステップ
とを具備することを特徴とする。

【００１３】本発明に記載の３次元画像生成方法は、Ｚ
軸を奥行き方向とするＸＹＺの直交座標系にて定義され
た３次元物体の表面を、３頂点の座標データにて定義さ
れたポリゴンにて構成された多角形に分解して、表示画
面となる投影面の２次元座標上に投影する３次元画像生
成方法において、前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点
と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、前記ポリ
ゴンを構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に垂直な
平面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する
二つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の
並び順序を第１の内分比算出手段にて算出する第１のス
テップと、前記第１のステップで算出した内分比と３頂
点の並び順序を用いて、前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直
で原点と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、第
１のステップで求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内
分する内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の
並び順序を第２の内分比算出手段にて算出する第２のス
テップとを具備することを特徴とする。

【００１４】本発明に記載の３次元画像生成装置は、３
次元物体を多角形に分解したポリゴン画像を用いて３次
元画像を生成する装置において、Ｚ軸を奥行き方向とす
るＸＹＺの直交座標系にて定義されたポリゴンの３頂点
の座標データを供給する頂点データ供給手段と、前記頂
点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの３頂点
の座標データを用いて、前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直
で原点と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、前
記ポリゴンを構成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に
垂直な平面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内
分する二つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３
頂点の並び順序を算出する第１の内分比算出手段と、前
記頂点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの３
頂点の座標データと、前記第１の内分比算出手段で算出
した内分比及び３頂点の並び順序を用いて、前記ポリゴ
ンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を結んだ
平面にて切断し、第１のステップで求めた２辺を内分し
た点の結ぶ線分を内分する内分比、および前記ポリゴン
を構成する３頂点の並び順序を算出する第２の内分比算
出手段とを具備することを特徴とする。

【００１５】本発明に記載の３次元画像生成装置は、３
次元物体を多角形に分解したポリゴン画像を用いて３次
元画像を生成する装置において、Ｚ軸を奥行き方向とす
るＸＹＺの直交座標系にて定義されたポリゴンの３頂点
の座標データを供給する頂点データ供給手段と、前記頂
点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの３頂点
の座標データを用いて、前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直
で原点と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、前
記ポリゴンを構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に
垂直な平面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内
分する二つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３
頂点の並び順序を算出する第１の内分比算出手段と、前
記頂点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの３
頂点の座標データと、前記第１の内分比算出手段で算出
した内分比及び３頂点の並び順序を用いて、前記ポリゴ
ンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を結んだ
平面にて切断し、第１のステップで求めた２辺を内分し
た点の結ぶ線分を内分する内分比、および前記ポリゴン
を構成する３頂点の並び順序を算出する第２の内分比算
出手段とを具備することを特徴とする。

【００１６】本発明に記載の３次元画像生成装置は、３
次元物体を多角形に分解したポリゴン画像を用いて３次
元画像を生成する装置において、Ｚ軸を奥行き方向とす
るＸＹＺの直交座標系にて定義されたポリゴンの３頂点
の座標データを供給する頂点データ供給手段と、前記頂
点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの３頂点
の座標データを用いて、原点を含みＸＺ平面に垂直な第
１の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＸ軸に平行に前
記第１の平面上の位置までの距離であるＸ方向透視距離
と、原点を含みＹＺ平面に垂直な第２の平面に対し、ポ
リゴンの各頂点からＹ軸に平行に前記第２の平面上の位
置までの距離であるＹ方向透視距離とを求める透視距離
算出手段と、前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透
視距離に基づき、前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点
と投影面の画面座標を結んだ平面にて切断し、前記ポリ
ゴンを構成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に垂直な
平面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する
二つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の
並び順序を算出する第１の内分比算出手段と、前記透視
距離算出手段から受けたＹ方向透視距離および前記第１
の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前記ポリゴ
ンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、前記ポリゴ
ンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を結んだ
平面にて切断し、第１のステップで求めた２辺を内分し
た点の結ぶ線分を内分する内分比、および前記ポリゴン
を構成する３頂点の並び順序を算出する第２の内分比算
出手段とを具備することを特徴とする。

【００１７】本発明に記載の３次元画像生成装置は、物
体を多角形に分解したポリゴン画像を用いて３次元画像
を生成する装置において、Ｚ軸を奥行き方向とするＸＹ
Ｚの直交座標系にて定義されたポリゴンの３頂点の座標
データを供給する頂点データ供給手段と、この頂点デー
タ供給手段から供給された前記ポリゴンの３頂点の座標
データを用いて、原点を含みＹＺ平面に垂直な第１の平
面に対し、ポリゴンの各頂点からＹ軸に平行に前記第１
の平面上の位置までの距離であるＹ方向透視距離と、原
点を含みＸＺ平面に垂直な第２の平面に対し、ポリゴン
の各頂点からＸ軸に平行に前記第２の平面上の位置まで
の距離であるＸ方向透視距離とを求める透視距離算出手
段と、前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離
に基づき、前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影
面の画面座標を結んだ平面にて切断し、前記ポリゴンを
構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に垂直な平面と
が交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二つの
内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び順
序を算出する第１の内分比算出手段と、前記透視距離算
出手段から受けたＸ方向透視距離および前記第１の内分
比算出手段から受けた二つの内分比と前記ポリゴンを構
成する３頂点の並び順序とに基づき、前記ポリゴンをＸ
Ｚ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を結んだ平面に
て切断し、第１のステップで求めた２辺を内分した点の
結ぶ線分を内分する内分比、および前記ポリゴンを構成
する３頂点の並び順序を算出する第２の内分比算出手段
とを具備することを特徴とする。

【００１８】本発明に記載の３次元画像処理装置は、３
次元物体を多角形に分解したポリゴン画像データをポリ
ゴンコードにて供給するポリゴンデータ供給手段と、ポ
リゴン画像を構成する各ポリゴンのコードを、表示画面
を構成するピクセルに対応させて記憶するポリゴンコー
ドメモリと、ポリゴンコードに対応して各ポリゴンの３
頂点の座標とレンダリングパラメータとを記憶するため
のポリゴンキャッシュメモリと、前記ポリゴンデータ供
給手段からポリゴンコードに対応した画像データを供給
されて座標変換し、前記画面を構成するピクセルに対応
させて前記ポリゴンコードメモリにポリゴンのコードを
書き込むと共に、前記ポリゴンキャッシュメモリに各ポ
リゴンのコードに対応して３頂点の座標およびレンダリ
ングパラメータを書き込む座標変換手段と、前記画像信
号の水平および垂直同期信号に同期して、前記ポリゴン
データ供給手段から前記画面を構成するピクセルに対応
するポリゴンコードを、前記ポリゴンキャッシュメモリ
に与える表示同期手段と、前記ポリゴンキャッシュメモ
リから読み出されたポリゴンの３頂点の３次元座標に基
づき、前記画面上の２次元座標位置を算出するための内
分値を求める内分値発生手段と、前記画像信号の水平同
期信号に同期して、この内分値発生手段から受けた内分
値と、前記ポリゴンキャッシュメモリから読み出された
レンダリングパラメータとから、マテリアル色データま
たはテクスチャ色データを求めて出力するレンダリング
手段と、このレンダリング手段の出力を受けて、前記画
像信号を出力する信号処理回路とを具備することを特徴
とする。

【００１９】本発明に記載の３次元画像処理装置は、前
記内分値発生手段が、前記第１および第２の内分比算出
手段にて構成されることを特徴とする。

【００２０】本発明に記載の３次元画像処理装置は、前
記内分値発生手段が、前記透視距離算出手段と第１およ
び第２の内分比算出手段にて構成されることを特徴とす
る。

【００２１】本発明に記載の３次元画像処理装置は、前
記レンダリング手段が、前記内分値発生手段の求めた内
分値に基づき、前記ポリゴンの３頂点間のレンダリング
データを補間して求める補間手段を具備することを特徴
とする。

【００２２】本発明に記載の３次元画像処理装置は、３
次元物体を多角形に分解したポリゴン画像データをピク
セルを細分したサブピクセルのポリゴンコードにて供給
するサブポリゴンデータ供給手段と、ポリゴン画像を構
成する各ポリゴンのコードを、前記画面を構成するサブ
ピクセルに対応させて記憶するポリゴンコードメモリ
と、各ポリゴンの３頂点の座標とレンダリングパラメー
タとを記憶するためのポリゴンキャッシュメモリと、前
記サブポリゴンデータ供給手段からポリゴンコードに対
応した画像データを供給されて座標変換し、前記画面を
構成するサブピクセルに対応させて前記ポリゴンコード
メモリにポリゴンのコードを書き込むと共に、前記ポリ
ゴンキャッシュメモリに各ポリゴンのコードに対応して
３頂点の座標およびレンダリングパラメータを書き込む
座標変換手段と、前記画像信号の水平および垂直同期信
号に同期して、前記サブポリゴンデータ供給手段から前
記画面を構成するサブピクセルに対応するポリゴンコー
ドを、前記ポリゴンキャッシュメモリに与える表示同期
手段と、前記ポリゴンキャッシュメモリから読み出され
たポリゴンの３頂点の３次元座標に基づき、前記画面上
の２次元座標位置を算出するための内分値を求める内分
値発生手段と、前記画像信号の水平同期信号に同期し
て、この内分値発生手段から受けた内分値と、前記ポリ
ゴンキャッシュメモリから読み出されたレンダリングパ
ラメータとから、マテリアル色データまたはテクスチャ
色データを求めて出力するレンダリング手段と、このレ
ンダリング手段の出力の前記サブピクセルのマテリアル
色データまたはテクスチャ色データを合成して、前記ピ
クセルのマテリアル色データまたはテクスチャ色データ
を生成する合成手段と、この合成手段の出力を受けて、
前記画像信号を出力する信号処理回路とを具備すること
を特徴とする。

【００２３】本発明に記載の３次元画像処理装置は、さ
らに前記表示同期手段からの各ピクセル位置に対応した
画面座標を示す同期信号に応じて、乱数を発生する乱数
発生手段と、この乱数発生手段からの乱数出力および前
記画面座標からサブピクセル座標を生成するサブピクセ
ル座標生成手段と、前記乱数発生手段からの乱数出力に
応じてピクセルを構成するサブピクセルの中の一つを選
択するサブピクセル選択手段とを具備することを特徴と
する。

【００２４】本発明に記載の３次元画像処理装置は、さ
らに前記合成手段が、前記表示同期手段からの各ピクセ
ル位置に対応した画面座標を示す同期信号に応じて、乱
数を発生する乱数発生手段と、この乱数発生手段の乱数
出力と前記サブピクセルのマテリアル色データまたはテ
クスチャ色データとを積算する複数の積算手段と、この
複数の積算手段の出力を加算して出力する加算手段とを
備えることを特徴とする。

【００２５】上記の構成によって、本発明に記載の３次
元画像生成方法は、３次元物体を２次元座標上に投影し
て画面上の投影位置を求める際、ＸＺ平面に垂直な平面
およびＹＺ平面に垂直な平面にて切断することによっ
て、三つの内分比および３頂点の並び順序を算出して、
投影位置を求めるので、ポリゴンを構成する３頂点の座
標データから任意の３次元物体を２次元座標上に投影し
て画面上の投影位置を求めることができる。またＸＺ平
面に垂直な平面、ＹＺ平面に垂直な平面のどちらで先に
切断しても同様の効果が得られる。

【００２６】本発明に記載の３次元画像生成装置は、３
次元物体を２次元座標上に投影して画面上の投影位置を
求める際、ＸＺ平面に垂直な平面およびＹＺ平面に垂直
な平面にて切断することによって、三つの内分比および
３頂点の並び順序を算出して、投影位置を求めるので、
ポリゴンを構成する３頂点の座標データから任意の３次
元物体を２次元座標上に投影して画面上の投影位置を求
めることができる。またＸＺ平面に垂直な平面、ＹＺ平
面に垂直な平面のどちらで先に切断しても同様の効果が
得られる。

【００２７】本発明に記載の３次元画像生成装置は、Ｘ
方向透視距離およびＹ方向透視距離を用いて、内分比お
よび３頂点の並び順序を求めるので、パイプライン方式
の処理回路を用いることによって、より最適化された回
路構成にて処理可能とする。またＸ方向透視距離および
Ｙ方向透視距離を用いた場合も、ＸＺ平面に垂直な平
面、ＹＺ平面に垂直な平面のどちらで先に切断しても同
様の効果が得られる。

【００２８】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ポ
リゴンデータをコードに対応させて３頂点座標およびレ
ンダリングパラメータにてメモリに記憶し、画像信号の
水平および垂直同期信号に同期して、メモリから読み出
してレンダリング処理を行うので、ポリゴンデータをメ
モリに記憶する前に隠面消去処理を行い、１画面分のポ
リゴンデータのみに対して、ピクセル表示周期でレンダ
リング処理を行うことができる。

【００２９】本発明に記載の３次元画像処理装置は、三
つの内分比および３頂点の並び順序を算出して内分値と
するので、ポリゴンを構成する３頂点の座標データから
任意の３次元物体を２次元座標上に投影して画面上の投
影位置を求めることができる。

【００３０】本発明に記載の３次元画像処理装置は、Ｘ
方向透視距離およびＹ方向透視距離を用いて、内分比お
よび３頂点の並び順序を求めて内分値とするので、パイ
プライン方式の処理回路を用いることによって、より最
適化された回路構成にて処理可能とする。

【００３１】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ポ
リゴンの３頂点間のレンダリングデータを、内分値に基
づき、補間して求めるので、どのような形状の３次元物
体がどのように変化しても、レンダリング処理を可能と
する。

【００３２】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ピ
クセルを細分したサブピクセル単位でポリゴンデータを
コードに対応させて３頂点座標およびレンダリングパラ
メータにてメモリに記憶し、画像信号の水平および垂直
同期信号に同期して、メモリから読み出してサブピクセ
ル単位でレンダリング処理を行った後、ピクセルの色デ
ータを合成するので、ポリゴンデータをメモリに記憶す
る前に隠面消去処理を行い、１画面分のサブピクセル単
位のポリゴンデータに対して、ピクセル表示周期でレン
ダリング処理を可能とする。

【００３３】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ピ
クセルを構成するサブピクセルの中の一つを乱数に対応
して選択し、レンダリング処理を行うので、オーバーサ
ンプリングした画像データを確率的にサンプルしたこと
になり、規則的な画面上のジャギー（階段状のギザギ
ザ）を除去できる。

【００３４】本発明に記載の３次元画像処理装置は、レ
ンダリング処理にて求めた各サブピクセルの色データに
乱数を積算した後、加算してピクセルの色データとする
ので、オーバーサンプリングした画像データを確率的に
重みづけしたことになり、規則的な画面上のジャギーを
除去できる。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施
の形態の３次元画像処理装置の機能ブロック図である。
ホストＣＰＵ１ｂは記憶装置１ａから読み出したアプリ
ケーションデータに基づき、ポリゴンコードとポリゴン
の頂点座標および座標変換マトリクスを座標変換回路２
に出力すると共に、各ポリゴンコードに対応したレンダ
リングパラメータをポリゴンキャッシュメモリ４に書き
込む。また、ポリゴンコードメモリ３とポリゴンキャッ
シュメモリ４を制御するための制御信号を出力する。こ
のことによって、ホストＣＰＵ１ｂと記憶装置１ａは、
ポリゴンデータ供給手段１を構成する。

【００３６】座標変換回路２は、入力されたポリゴンの
頂点座標を座標変換マトリクスによって座標変換し、各
ポリゴンコードに対応した座標変換後の頂点座標をポリ
ゴンキャッシュメモリ４に書き込むと共に、隠面消去処
理を行って、画面を構成する各ピクセルに対応して、ポ
リゴンコードをポリゴンコードメモリ３に書き込む。

【００３７】なお、凸多面体すなわち凹部を有さない立
体を処理する場合は、ホストＣＰＵ１ｂにて視線ベクト
ルとポリゴンの法線ベクトルを用いて隠面消去処理を行
い、その結果を座標変換回路２に出力することによっ
て、座標変換回路２では隠面消去処理を行わずに処理の
高速化を図ることができる。

【００３８】ポリゴンコードメモリ３は、ポリゴンコー
ドを格納するための、画面の横ピクセル数×縦ピクセル
数のエントリを有する二つのメモリにて構成される。

【００３９】ポリゴンキャッシュメモリ４は、ポリゴン
コードの最大数のエントリを有する二つのバッファメモ
リにて構成される。この二つのバッファメモリは、制御
信号に応じて交互に、座標変換回路２からアドレスとし
て出力されるポリゴンコードの示す位置すなわちエント
リに頂点座標とレンダリングパラメータが格納される。

【００４０】内分値発生器５は、ポリゴンキャッシュメ
モリ４から画面座標に対応したポリゴンの頂点座標を与
えられ、内分値を算出してレンダラ６に出力する。

【００４１】レンダラ（レンダリング手段）６は、各ポ
リゴンの内分値およびレンダリングパラメータからマテ
リアル色データ値またはテクスチャ色データ値を生成
し、ディスプレイコントローラ７に出力する。

【００４２】ディスプレイコントローラ７は、画面上の
ピクセル位置の色データ値を受けて、画像信号を生成
し、ラスタスキャン方式のディスプレイ８に出力して、
画像表示する。このディスプレイコントローラ７は、表
示同期手段７ａと信号処理回路７ｂとを構成する。

【００４３】本実施の形態では、座標変換回路２と内分
値発生器５とレンダラ６とは、ホストＣＰＵ１ｂとは別
のハードウェア構成とし、特に内分値発生器５とレンダ
ラ６とは、処理を高速化するため、画面のピクセル表示
周期に同期して、並列に段階的な処理を行うパイプライ
ン方式の回路構成とする。

【００４４】ここで上記のホストＣＰＵ１ｂに高性能な
ＲＩＳＣ(Reduced Instruction SetComputer)プロセッ
サを用いることによって、座標変換、内分値発生、レン
ダリングのすべてをホストＣＰＵ１ｂによるソフトウェ
ア処理とすることもできる。

【００４５】次に本実施の形態の３次元画像処理装置の
動作を説明する。本装置の動作には描画側と表示側の二
つの処理がある。すなわち描画側は、ポリゴン画像の外
形を生成する処理であり、他方、表示側は、ポリゴン面
を構成するピクセルの色を決定し、ディスプレイに表示
する処理である。

【００４６】まず描画側の処理を説明する。まずホスト
ＣＰＵ１ｂは、使用者の指示に応じて記憶装置１ａから
アプリケーションデータを読み出し、ポリゴンコードと
ポリゴンの頂点座標と座標変換マトリクスとを座標変換
回路２に出力する。また各ポリゴンコードに対応したレ
ンダリングパラメータをポリゴンキャッシュメモリ４に
書き込む。

【００４７】ここで図２は、立体の存在する３次元座標
と，画面となるｚ＝１の平面との関係を示す。画面は−
１≦ｙ／ｚ≦１および−１≦ｘ／ｚ≦１の範囲に設定さ
れ、図に示すように、画面の上端の座標が（１，１，
１）および（−１，１，１）、下端の座標が（１，−
１，１）および（−１，−１，１）となる。ここでは３
次元座標上の点Ｐ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）が，画面上の
座標（ｘ０／ｚ０，ｙ０／ｚ０，１）に投影される。同
様に、点Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）が，画面上の座標
（ｘ１／ｚ１，ｙ１／ｚ１，１）に、点Ｐ２（ｘ２，ｙ
２，ｚ２）が，画面上の座標（ｘ２／ｚ２，ｙ２／ｚ
２，１）に投影される。

【００４８】画面が上記の領域に設定されているため、
ポリゴンを描画すべき領域は、−１≦ｙ／ｚ≦１と−１
≦ｘ／ｚ≦１およびｚ＝ｎｅａｒとｚ＝ｆａｒとで囲ま
れる部分になる。ここでｎｅａｒとｆａｒは使用者が定
義する正の値である。

【００４９】座標変換回路２は、この領域内のポリゴン
面を構成する各ピクセルに対応した画面アドレスを生成
し、このアドレスで示されるポリゴンコードメモリ３の
エントリにポリゴンコードを書き込む。

【００５０】図３は、この書き込み処理が行われたポリ
ゴンコードメモリ３の状態を示す。ポリゴンコードがＩ
Ｄ＝１，２，３である三つのポリゴンをポリゴンコード
メモリ３に書き込んだ状態であって、３次元空間から画
面となる平面上に投影され、隠面消去処理された三つの
三角形ポリゴンがポリゴンコードメモリ３に保存されて
いる。

【００５１】また座標変換回路２では、座標変換のため
の４×４の座標変換マトリクスを用いるため、ポリゴン
の３頂点の座標は（ｘ，ｙ，ｚ，１）の形式で表され
る。この頂点座標に４×４の座標変換マトリクスを左か
らかけて各ポリゴンコードに対応した３頂点の座標（ｘ
₁，ｙ₁，ｚ₁）、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）、（ｘ₃，ｙ₃，
ｚ₃）を生成して、ポリゴンキャッシュメモリ４に出力
する。

【００５２】ポリゴンキャッシュメモリ４には、ポリゴ
ンコードに対応して座標変換回路２から与えられる頂点
座標およびホストＣＰＵ１ｂから与えられるレンダリン
グパラメータが書き込まれる。

【００５３】図４は、この書き込み処理が行われたポリ
ゴンキャッシュメモリ４の状態を示す。ポリゴンコード
がＩＤ＝１，２，３である三つのポリゴンの頂点座標お
よびレンダリングパラメータが、各ポリゴンコードを示
すＩＤの位置に格納されている。

【００５４】描画に必要なすべてのポリゴンコードに対
応したデータの書き込みが完了すると、ディスプレイコ
ントローラ７から与えられるピクセル位置に対応する画
面座標のポリゴンコードが、ポリゴンコードメモリ３か
ら与えられる。そのポリゴンコードに対応して、ポリゴ
ンの頂点座標およびレンダリングパラメータが読み出さ
れ内分値発生器５へ送られる。

【００５５】１画面分の表示に必要なポリゴン処理を行
い、ポリゴンコードメモリ３およびポリゴンキャッシュ
メモリ４への書き込みが完了した時点で、ホストＣＰＵ
１ｂは、制御信号にてポリゴンコードメモリ３とポリゴ
ンキャッシュメモリ４の描画側と表示側との入れ替えを
指示する。この処理をスワップバッファ処理と呼び、こ
れによって書き込みが完了したデータを表示側の回路か
ら参照できるようになる。

【００５６】次に、表示側の処理を説明する。ディスプ
レイ８の水平垂直走査に同期して、ディスプレイコント
ローラ７は表示画面の座標を生成する。そして表示画面
の座標で示される位置に格納されているポリゴンコード
をポリゴンコードメモリ３から読み出して、ポリゴンキ
ャッシュメモリ４に与える。そのポリゴンコードで示さ
れる位置に格納されている三つの頂点座標およびレンダ
リングパラメータをポリゴンキャッシュメモリ４から読
み出し、内分値発生器５へ与える。そして内分値発生器
５は、表示画面の座標で示される位置に投影される三つ
の頂点座標で定義されたポリゴン面上の位置を算出す
る。

【００５７】算出した点の位置は三つの頂点座標の内分
値で表される。図５は、この内分値の説明図であって、
ポリゴンは３頂点ＡＢＣにて構成されている。内分値は
頂点順序および三つの内分比にて構成される。

【００５８】例えば、頂点順序ＡＢＣ，ＡＣＢ，ＢＡ
Ｃ，ＢＣＡ，ＣＡＢ，ＣＢＡの場合、それぞれを１，
２，３，４，５，６の数字で表すと、図５の例では、頂
点順序は１であり、内分比がそれぞれα，β，γであ
る。このとき、ＡＢをα：１−αで内分した点をＰ、Ａ
Ｃをβ：１−βで内分した点をＱとする。この２点Ｐ，
Ｑをγ：１−γで内分した点をＲとする。この点Ｒの位
置が内分値（１およびα，β，γ）によって表される位
置である。頂点順序が２のときは、ＢとＣとを入れ替え
て、同様の演算を行う。

【００５９】レンダラ６には、内分値発生器５から上記
の内分値が入力され、またポリゴンキャッシュメモリ４
から３組のレンダリングパラメータが入力される。レン
ダラ６は、３組のレンダリングパラメータを用いて、内
分値が示す位置における色データ値を補間によって算出
する。

【００６０】図６は、レンダリングパラメータの補間の
様子を示す。３頂点Ａ，Ｂ，Ｃにて構成されるポリゴン
のレンダリングパラメータをそれぞれ（ｓ０，ｔ０，ｒ
０）、（ｓ１，ｔ１，ｒ１）、（ｓ２，ｔ２，ｒ２）と
し、頂点順序を１、内分比をそれぞれα，β，γとす
る。レンダリングパラメータｓに着目し、頂点Ａ，Ｂの
レンダリングパラメータｓ０，ｓ１をα：１−αで内分
した値をｓａとし、頂点Ａ，Ｃのレンダリングパラメー
タｓ０，ｓ２をβ：１−βで内分した値をｓｂとする。
この二つの値ｓａ，ｓｂをγ：１−γで内分した値をｓ
とする。この値ｓが内分値（１およびα，β，γ）にて
示される位置Ｒにおけるレンダリングパラメータの値で
ある。レンダラは、位置Ｒにおける残りのパラメータ
ｔ，ｒについても同様に算出する。

【００６１】このレンダリングパラメータは、使用者が
各頂点ごとに指定する１組の数字であって、例えば、頂
点色、３次元テクスチャ座標、テクスチャＩＤなどを使
用する。

【００６２】図７は、レンダラ６の第１の構成例を示
す。内分値とレンダリングパラメータである３頂点のマ
テリアル色ｃ０，ｃ１，ｃ２とを補間器６１に入力し、
直線補間によって、内分値で示される位置のマテリアル
色データを出力する。

【００６３】図８は、レンダラ６の第２の構成例を示
し、レンダリングパラメータとしてテクスチャ座標
（ｓ，ｔ，ｒ）と、指定したテクスチャを選択するため
のアドレスとしてのテクスチャＩＤとを用いる。本構成
例は、補完器６１ａとテクスチャメモリ６２とで構成さ
れ、テクスチャメモリ６２は、ポリゴンに張り付けるテ
クスチャイメージを格納する。内分値とレンダリングパ
ラメータである３頂点のテクスチャ座標（ｓ０，ｔ０，
ｒ０）（ｓ１，ｔ１，ｒ１）（ｓ２，ｔ２，ｒ２）およ
びそれぞれに対応するテクスチャＩＤであるＩＤ０，Ｉ
Ｄ１，ＩＤ２とを補間器６１ａに入力する。補間器６１
ａは直線補間によって、内分値で示される位置のテクス
チャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）をテクスチャメモリ６２に出力
する。また、テクスチャＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２を補間
して、テクスチャＩＤをテクスチャメモリに出力する。

【００６４】テクスチャメモリ６２は、補完器６１ａか
らテクスチャＩＤとテクスチャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）とが
入力され、テクスチャＩＤとテクスチャ座標（ｓ，ｔ，
ｒ）とで示される位置のテクスチャ色データを出力す
る。

【００６５】図９は、レンダラ６に入力されるレンダリ
ングパラメータに、３頂点のマテリアル色ｃ０，ｃ１，
ｃ２と、テクスチャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）およびテクスチ
ャＩＤとを用いた第３の構成例である。補間器６１ａに
は、内分値と３頂点のテクスチャ座標およびテクスチャ
ＩＤとが入力され、直線補間によって、内分値で示され
る位置のテクスチャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）およびテクスチ
ャＩＤをテクスチャメモリ６２ａに出力する。テクスチ
ャメモリ６２ａからは、テクスチャＩＤとテクスチャ座
標（ｓ，ｔ，ｒ）とで示される位置のテクスチャ色がミ
キサ６３に出力される。また、３頂点のマテリアル色ｃ
０，ｃ１，ｃ２が補間器６１ａに入力され、直線補間に
よって、内分値で示される位置のマテリアル色として、
ミキサ６３に出力する。ミキサ６３は、テクスチャメモ
リ６２ａからのテクスチャ色と補間器６１ａからのマテ
リアル色とを混合し、混合色データを出力する。

【００６６】以上述べた補間器６１，６１ａ，６１ｂで
は、直線補間を用いたが、他の曲線による補間を用いる
こともできる。

【００６７】ディスプレイコントローラ７は、レンダラ
から色データを受けて、画像信号に変換してディスプレ
イ８に出力する。

【００６８】以上で画面上の１ピクセルに対応する表示
側の処理となり、これらの処理をディスプレイのピクセ
ル数分繰り返し、１画面の表示処理が終了する。

【００６９】次に、内分値発生器５における、内分値算
出方法を説明する。これは、画面の２次元座標上の所定
位置（ｍ，ｎ）に、３次元座標上の３頂点にて定義され
るポリゴン面上のどの位置（ｘ，ｙ，ｚ）が投影される
かを算出する方法である。本内分値算出方法では、ポリ
ゴン面上の位置は三つの内分比および頂点順序で表され
る。すなわち、３頂点の座標Ｐ０（ｘ０，ｙ０，ｚ
０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，
ｚ２）および画面座標（ｍ，ｎ）を入力し、内分比α，
β，γおよび頂点順序δを生成する。内分比は、３頂点
の座標で定義されるポリゴンを二つの平面にて順次切断
することによって生成する。また頂点順序は、最初の平
面による切断の際に決定する。

【００７０】まず内分比の算出法について、図１０およ
び図１１を用いて説明する。図１０は、ＸＹＺの３次元
座標における頂点座標Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２にて定義された
三角形が、ＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標を
結んだ平面によって切断している様子を示し、１０Ａ
は、投影面上に三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を正規化して投
影した様子を示す。図１１は、上記の三角形が、ＹＺ平
面に垂直で原点と投影面の画面座標を結んだ平面によっ
て切断している様子を示し、１１Ａは、投影面上に三角
形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２を正規化して投影した様子を示す。
図１０，図１１において、視点は原点と一致する。

【００７１】また図１０，図１１において、点Ｑ０，Ｑ
１は三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２とｘ＝ｍｚの条件の平面と
の交点である。すなわち線分Ｑ０，Ｑ１が、ｘ＝ｍｚの
条件の平面による三角形Ｐ０，Ｐ１，Ｐ２の切断線であ
る。

【００７２】図１０において、点Ａ０は、点Ｐ０を通る
ｘ軸に平行な直線とｘ＝ｍｚの条件の平面との交点であ
る。同様に点Ａ１は、点Ｐ１を通るｘ軸に平行な直線と
ｘ＝ｍｚの条件の平面との交点、点Ａ２は、点Ｐ２を通
るｘ軸に平行な直線とｘ＝ｍｚの条件の平面との交点で
ある。そして点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分する比
は、線分Ｐ０，Ａ０の長さと線分Ｐ１，Ａ１の長さとの
比に等しい。また点Ｑ１が、線分Ｐ０，Ｐ２を内分する
比は、線分Ｐ０，Ａ０の長さと線分Ｐ２，Ａ２の長さと
の比に等しい。

【００７３】ここでＰ０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、Ｐ１
（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）であ
り、Ａ０（ｍｚ０，ｙ０，ｚ０）、Ａ１（ｍｚ１，ｙ
１，ｚ１）、Ａ２（ｍｚ２，ｙ２，ｚ２）とする。

【００７４】また三角形Ｐ０，Ｑ０，Ａ０と三角形Ｐ
１，Ｑ０，Ａ１とは、相似であるから、 Ｐ０，Ｑ０：Ｑ０，Ｐ１＝Ｐ０，Ａ０：Ｐ１，Ａ１＝
（ｍｚ０−ｘ０）：（ｘ１−ｍｚ１） となる。その結果、点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分す
る比は、 α＝｜ｍｚ０−ｘ０｜／（｜ｍｚ０−ｘ０｜＋｜ｍｚ１
−ｘ１｜） となる。

【００７５】同様に、三角形Ｐ０，Ｑ１，Ａ０と三角形
Ｐ２，Ｑ１，Ａ２とは、相似であるから、点Ｑ１が、線
分Ｐ０，Ｐ２を内分する比は、 β＝｜ｍｚ０−ｘ０｜／（｜ｍｚ０−ｘ０｜＋｜ｍｚ２
−ｘ２｜） となる。

【００７６】次に図１１において、点Ｒは、線分Ｑ０，
Ｑ１とＹＺ平面との交点である。点Ｂ０は、点Ｑ０を通
るｙ軸に平行な直線とｙ＝ｎｚの条件の平面との交点で
ある。同様に点Ｂ１は、点Ｑ１を通るｙ軸に平行な直線
とｙ＝ｎｚの条件の平面との交点である。

【００７７】ここでＱ０（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、Ｑ１
（ｘ４，ｙ４，ｚ４）とすると、Ｂ０（ｘ３，ｎｚ３，
ｚ３）、Ｂ１（ｘ４，ｎｚ４，ｚ４）となる。このた
め、ｙ３，ｚ３，ｙ４，ｚ４は、 ｙ３＝ｙ０＋（ｙ１−ｙ０）×α ｚ３＝ｚ０＋（ｚ１−ｚ０）×α ｙ４＝ｙ０＋（ｙ２−ｙ０）×β ｚ４＝ｚ０＋（ｚ２−ｚ０）×β として、求まる。また、三角形Ｑ０，Ｒ，Ｂ０と三角形
Ｑ１，Ｒ，Ｂ１とは、相似であるから、 Ｑ０，Ｒ：Ｒ，Ｑ１＝Ｑ０，Ｂ０：Ｑ１，Ｂ１＝（ｎｚ
３−ｙ３）：（ｙ４−ｎｚ４） となるので、点Ｑ０が、線分Ｐ０，Ｐ１を内分する比
は、 γ＝｜ｎｚ３−ｙ３｜／（｜ｎｚ３−ｙ３｜＋｜ｙ４−
ｎｚ４｜） となる。

【００７８】次に頂点順序の算出について説明する。ま
ず、点Ｐ０から点Ａ０までの距離ｘ０−ｍｚ０，点Ｐ１
から点Ａ１までの距離ｘ１−ｍｚ１，点Ｐ２から点Ａ２
までの距離ｘ２−ｍｚ２を演算し、符号を調べる。その
結果、一つだけ異符号のものがあり、これが先頭にくる
ように並べ替える。例えば、ｘ０−ｍｚ０が負で、ｘ１
−ｍｚ１，ｘ２−ｍｚ２が正ならば、頂点順序はＰ０，
Ｐ１，Ｐ２となる。また、ｘ１−ｍｚ１が負で、ｘ０−
ｍｚ０，ｘ２−ｍｚ２が正ならば、頂点順序はＰ１，Ｐ
０，Ｐ２となる。以上の演算で内分値が求まる。

【００７９】上述の例では、まずＸＺ平面に垂直な平面
にて切断した後、ＹＺ平面に垂直な平面にて切断した場
合について説明したが、先にＹＺ平面に垂直な平面にて
切断した後、ＸＺ平面に垂直な平面にて切断した場合
は、上述の説明におけるポリゴン座標のｘとｙを入れ替
え、また画面座標のｍとｎを入れ替えて、その他の処理
は同様である。

【００８０】図１２は、上記の内分値算出方法を用いた
内分値発生器の構成図である。Ｘ方向切断回路５１は、
画面座標（ｍ，ｎ）およびポリゴンの三つの頂点座標Ｐ
０（ｘ０，ｙ０，ｚ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、
Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）が入力され、内分比α，βお
よび頂点順序δを算出して、Ｙ方向切断回路５２に出力
する。これを受けて、Ｙ方向切断回路５２は内分比γを
算出し、内分比α，β，γおよび頂点順序δを出力す
る。このことによって、Ｘ方向切断回路５１は第１の内
分比算出手段、Ｙ方向切断回路５２は第２の内分比算出
手段を構成し、３次元画像を生成する。また図１のホス
トＣＰＵ１ｂ、記憶装置１ａ、座標変換回路２にて頂点
データ供給手段を構成し、ポリゴン面の３頂点の座標デ
ータを供給する。

【００８１】図１３は、Ｘ方向切断回路５１の動作フロ
ーチャートである。まず各頂点のｄｘ０＝ｘ０−ｍｚ
０，ｄｘ１＝ｘ１−ｍｚ１，ｄｘ２＝ｘ２−ｍｚ２を求
める（ＳＴ１）。そして各ｄｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２の符
号を調べ（ＳＴ２）、負ならば、フラグｓｉ０，ｓｉ
１，ｓｉ２を１に設定し（ＳＴ３）、０または正なら
ば、０に設定する（ＳＴ４）。さらにｓｉ０×４＋ｓｉ
１×２＋ｓｉ２を算出して、頂点順序δとする（ＳＴ
５）。その結果、頂点順序δは０から７の数字によって
頂点順序を表す。そして図１４に示すように、頂点順序
δの値に従って、ｄｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２を並べ替え
て、値ａ，ｂ，ｃを生成する（ＳＴ６）。例えばδが４
のとき、ａがｄｘ０、ｂがｄｘ１，ｃがｄｘ２となる。
そしてこの値ａ，ｂ，ｃを用いて、 α＝｜ａ｜／（｜ａ｜＋｜ｂ｜） β＝｜ａ｜／（｜ａ｜＋｜ｃ｜） として、α，βを求める（ＳＴ７）。そして内分比α，
βおよび頂点順序δを出力する（ＳＴ８）。

【００８２】図１５は、Ｙ方向切断回路５２の動作フロ
ーチャートである。まず図１６（ａ），（ｂ）に示すよ
うに、頂点順序δの値に従って、各頂点のｙ座標、ｚ座
標を並べ替える（ＳＴ１１）。そしてα，βを用いて、
以下の式に代入して、 ｙ３＝ｙａ＋（ｙｂ−ｙａ）×α ｚ３＝ｚａ＋（ｚｂ−ｚａ）×α ｙ４＝ｙａ＋（ｙｃ−ｙａ）×β ｚ４＝ｚａ＋（ｚｃ−ｚａ）×β ｙ３，ｚ３，ｙ４，ｚ４を求める（ＳＴ１２）。そして
ｄ＝ｙ３−ｎｚ３，ｅ＝ｙ４−ｎｚ４として、値ｄ，ｅ
を求め（ＳＴ１３）、 γ＝｜ｄ｜／（｜ｄ｜＋｜ｅ｜） に代入して、γを求める（ＳＴ１４）。そして内分比
α，β，γおよび頂点順序δを出力する（ＳＴ１５）。

【００８３】図１７は、先にＹ方向切断を行い、後にＸ
方向切断を行う内分値発生器の構成図である。その動作
は、図１２の内分値発生器に対し、ｘとｙを入れ替え、
ｍとｎを入れ替えたものと同様である。

【００８４】次に、図１０における、ｘ−ｍｚをＸ方向
透視距離、ｙ−ｎｚをＹ方向透視距離と呼び、このＸ方
向およびＹ方向透視距離を用いた内分値算出方法を、図
１８の内分値発生器について説明する。

【００８５】透視距離算出回路５３は、画面座標（ｍ，
ｎ）およびポリゴンの三つの頂点座標Ｐ０（ｘ０，ｙ
０，ｚ０）、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，
ｙ２，ｚ２）の入力を受けて、Ｘ方向切断回路５１ｂに
Ｘ方向透視距離を出力し、Ｙ方向切断回路５２ｂにＹ方
向透視距離を出力する。Ｘ方向切断回路５１ｂは、Ｘ方
向透視距離の入力を受けて、内分比α，βおよび頂点順
序δを算出し、Ｙ方向切断回路に出力する。Ｙ方向切断
回路５２ｂは、Ｙ方向透視距離、内分比α，β、頂点順
序δの入力を受けて、内分比γを算出し、内分比α，
β，γおよび頂点順序δを出力する。このことによっ
て、透視距離算出回路５３は透視距離算出手段、Ｘ方向
切断回路５１ｂは第１の内分比算出手段、Ｙ方向切断回
路５２ｂは第２の内分比算出手段を構成し、３次元画像
を生成する。

【００８６】透視距離算出回路５３の算出する透視距離
は、以下の式で示される。

【００８７】図１９は、Ｘ方向切断回路５１ｂの動作フ
ローチャートである。まず各頂点のＸ方向透視距離ｄｘ
０，ｄｘ１，ｄｘ２が入力されると（ＳＴ２１）、各ｄ
ｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２の符号を調べ（ＳＴ２２）、負な
らば、フラグｓｉ０，ｓｉ１，ｓｉ２を１に設定し（Ｓ
Ｔ２３）、０または正ならば、０に設定する（ＳＴ２
４）。さらにｓｉ０×４＋ｓｉ１×２＋ｓｉ２を算出し
て、頂点順序δとする（ＳＴ２５）。その結果、頂点順
序δは０から７の数字によって頂点順序を表す。そして
図１４に示すように、頂点順序δの値に従って、ｄｘ
０，ｄｘ１，ｄｘ２を並べ替えて、値ａ，ｂ，ｃを生成
する（ＳＴ２６）。例えばδが４のとき、ａがｄｘ０、
ｂがｄｘ１，ｃがｄｘ２となる。そしてこの値ａ，ｂ，
ｃを用いて、 α＝｜ａ｜／（｜ａ｜＋｜ｂ｜） β＝｜ａ｜／（｜ａ｜＋｜ｃ｜） として、α，βを求める（ＳＴ２７）。そして内分比
α，βおよび頂点順序δを出力する（ＳＴ２８）。

【００８８】図２０は、Ｙ方向切断回路５２ｂの動作フ
ローチャートである。まず各頂点のＹ方向透視距離ｄｙ
０，ｄｙ１，ｄｙ２および内分比α，β、頂点順序δが
入力されると（ＳＴ３１）、図２１に示すように、頂点
順序δの値に従って、ｄｙ０，ｄｙ１，ｄｙ２を並べ替
える（Ｓ３２）。本実施の形態のＹ方向切断回路５２ｂ
は、ｙ３，ｚ３，ｙ４，ｚ４を求めずに、ｄｙ０，ｄｙ
１，ｄｙ２を用いて、３−ｎｚ３，ｙ４−ｎｚ４を求め
る。すなわち、 ｙ３＝ｙ０＋（ｙ１−ｙ０）×α ｚ３＝ｚ０＋（ｚ１−ｚ０）×α ｙ４＝ｙ０＋（ｙ２−ｙ０）×β ｚ４＝ｚ０＋（ｚ２−ｚ０）×β の式から、 ｙ３−ｎｚ３＝（ｙ０−ｎｚ０）＋｛（ｙ１−ｎｚ１）
−（ｙ０−ｎｚ０）｝×α＝ｄｙ０＋（ｄｙ１−ｄｙ
０）×α ｙ４−ｎｚ４＝（ｙ０−ｎｚ０）＋｛（ｙ２−ｎｚ２）
−（ｙ０−ｎｚ０）｝×β＝ｄｙ０＋（ｄｙ２−ｄｙ
０）×β として、ｄ＝ｙ３−ｎｚ３，ｅ＝ｙ４−ｎｚ４を求め
（ＳＴ３３）、 γ＝｜ｄ｜／（｜ｄ｜＋｜ｅ｜） に代入して、γを求める（ＳＴ３４）。そして内分比
α，β，γおよび頂点順序δを出力する（ＳＴ３５）。

【００８９】図２２は、透視距離算出の後、先にＹ方向
切断を行い、後にＸ方向切断を行う内分値発生器の構成
図である。その動作は、図１８の内分値発生器に対し、
ｄｘとｄｙを入れ替え、ｍとｎを入れ替えたものと同様
である。

【００９０】以上述べたように、図１８および図２２の
内分値発生器では、透視距離算出の後、Ｘ方向切断、Ｙ
方向切断を行うので、Ｘ方向切断回路およびＹ方向切断
回路でそれぞれＸ方向透視距離、Ｙ方向透視距離を算出
する必要が無い。このため内分値発生器に用いるパイプ
ライン方式の回路構成を、図１２および図１７に示す内
分値発生器より簡略なものにできる。

【００９１】次に、本実施の形態の３次元画像処理装置
の内分値発生器およびレンダラにおけるパイプライン処
理を説明する。本実施の形態では、１秒間に６０回画面
を表示するインターレースのラスタースキャン方式のデ
ィスプレイを用い、ピクセル数は６４０×４８０のＶＧ
Ａ(Video Graphics Array)相当とする。この場合、１ピ
クセルの処理に許容される時間は、８０ｎｓである。こ
のため、内分値発生器およびレンダラでは、パイプライ
ン方式にて、複数の処理を並列して行う。

【００９２】図２３は、図１８に示す透視距離算出回路
を用いた内分値発生器におけるパイプライン処理の説明
図である。ここで、ＰＡ_i,_j〜ＰＦ_i,_jは、画面の左上か
ら（ｉ，ｊ）番目のピクセルにおける以下の処理ＰＡ〜
処理ＰＦを表す。

【００９３】まず処理ＰＡは、各ピクセルにおける、 Ｘ方向透視距離：ｄｘ０＝ｘ０−ｍｚ０ ｄｘ１＝ｘ１−ｍｚ１ ｄｘ２＝ｘ２−ｍｚ２ Ｙ方向透視距離：ｄｙ０＝ｙ０−ｍｚ０ ｄｙ１＝ｙ１−ｍｚ１ ｄｙ２＝ｙ２−ｍｚ２ 頂点順序： δ＝ｓｉ０×４＋ｓｉ１×２＋ｓｉ２ を求める。

【００９４】処理ＰＢは、各ピクセルにおける、ｄｘ
０，ｄｘ１，ｄｘ２の並べ替えと、ｄｙ０，ｄｙ１，ｄ
ｙ２の並べ替えと、頂点順序δの遅延を行う。

【００９５】処理ＰＣは、各ピクセルにおける、内分比
α，βの算出と、ｄｙ０，ｄｙ１，ｄｙ２および頂点順
序δの遅延を行う。

【００９６】処理ＰＤは、各ピクセルにおける、 ｄ＝ｄｙ０＋（ｄｙ１−ｄｙ０）×α ｅ＝ｄｙ０＋（ｄｙ２−ｄｙ０）×β を求め、α，βおよび頂点順序δの遅延を行う。

【００９７】処理ＰＥは、各ピクセルにおける、内分比
γの算出と、内分比α，βおよび頂点順序δの遅延を行
う。

【００９８】処理ＰＦは、各ピクセルにおける、内分比
α，β，γおよび頂点順序δを出力する。

【００９９】上記各処理は、ピクセル表示周期のＩサイ
クルでは一段目で処理ＰＡ₀,₀を行う。次に、IIサイク
ルでは二段目で処理ＰＢ₀,₀を行うと共に、一段目で処
理ＰＡ₁,₀を行う。次に、IIIサイクルでは三段目で処理
ＰＣ₀,₀を行うと共に、二段目で処理ＰＢ₁,₀を行うと共
に、一段目で処理ＰＡ₂,₀を行う。以降、同様にして、V
Iサイクルでは六段目で処理ＰＦが行われ、一段目〜五
段目で処理ＰＡ〜処理ＰＥが並列して行われる。

【０１００】図２４は、図９に示すレンダラ、すなわち
レンダリングパラメータとして、マテリアル色ｃ０，ｃ
１，ｃ２とテクスチャ座標（ｓ，ｔ，ｒ）およびテクス
チャＩＤとを用いたレンダラにおけるパイプライン処理
の説明図である。ここで、ＰＧ_i,_j〜ＰＬ_i,_jは、画面の
左上から（ｉ，ｊ）番目のピクセルにおける以下の処理
ＰＧ〜処理ＰＬを表す。レンダラは、内分値発生器から
内分比α，β，γおよび頂点順序δを受けて以下の処理
を行う。

【０１０１】まず処理ＰＧでは、頂点順序δに対応し
て、各頂点のテクスチャＩＤ０，ＩＤ１，ＩＤ２とテク
スチャ座標（ｓ０，ｔ０，ｒ０）（ｓ１，ｔ１，ｒ１）
（ｓ２，ｔ２，ｒ２）およびマテリアル色ｃ０，ｃ１，
ｃ２を並べ替える。図２５は、ｓ０，ｓ１，ｓ２の並べ
替え例を示し、他のパラメータについても同様に並べ替
える。

【０１０２】処理ＰＨは、内分値にて表される位置のレ
ンダリングパラメータｓを ｓａ＝ｓ０＋（ｓ１−ｓ０）×α ｓｂ＝ｓ０＋（ｓ２−ｓ０）×β ｓ＝ｓａ＋（ｓｂ−ｓａ）×γ として求める。さらにｔ，ｒ，ｃについても同様に求め
る。

【０１０３】処理ＰＪは、内分値にて表される位置のテ
クスチャ色を読み出し、マテリアル色の遅延を行う。

【０１０４】処理ＰＫは、内分値にて表される位置のテ
クスチャ色とマテリアル色とを混合する。

【０１０５】処理ＰＬは、混合色を出力する。

【０１０６】上記各処理は、ピクセル表示周期のVIIサ
イクルでは一段目で処理ＰＧ₀,₀を行う。次に、VIIIサ
イクルでは二段目で処理ＰＨ₀,₀を行うと共に、一段目
で処理ＰＧ₁,₀を行う。次に、IXサイクルでは三段目で
処理ＰＪ₀,₀を行うと共に、二段目で処理ＰＨ₁,₀を行う
と共に、一段目で処理ＰＧ₂,₀を行う。以降、同様にし
て、XIサイクルでは５段目で処理ＰＬが行われ、一段目
〜４段目で処理ＰＧ〜処理ＰＫが並列して行われる。

【０１０７】上述の説明は、ＶＧＡ相当のピクセル数６
４０×４８０の画面としたが、ＳＶＧＡ相当など、より
高解像度の画面の場合は、１ピクセルの処理に許容され
る時間はより少なくなる。

【０１０８】以上述べたように、本実施の形態の３次元
画像処理装置では、ポリゴンデータをコードに対応させ
て３頂点座標およびレンダリングパラメータにてポリゴ
ンキャッシュメモリ４に記憶し、画像信号の水平および
垂直同期信号に同期して、ポリゴンキャッシュメモリ４
から読み出してレンダリング処理を行うので、ポリゴン
データをポリゴンコードメモリ３およびポリゴンキャッ
シュメモリ４に記憶する前に隠面消去処理を行い、１画
面分のポリゴンデータのみに対して、ピクセル表示周期
でレンダリング処理を行うことができ、ポリゴン数の変
動によるレンダリング処理の負荷変動が無く、小規模な
回路で高速処理を可能とする。

【０１０９】次に図２６は、本発明の第２の実施の形態
の３次元画像処理装置の機能ブロック図である。本実施
の形態は、ポリゴン画像を構成するピクセルをサブピク
セルに細分して処理するスーパーサンプリングによる画
像処理を行う。本実施の形態では、１ピクセルを２×２
のサブピクセルに分割する。

【０１１０】ホストＣＰＵ１１ｂは記憶装置１１ａから
読み出したアプリケーションデータに基づき、サブピク
セル・ポリゴンコードとポリゴンの頂点座標および座標
変換マトリクスを座標変換回路１２に出力すると共に、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応したレンダリン
グパラメータをポリゴンキャッシュメモリ１４に書き込
む。また、ポリゴンコードメモリ１３とポリゴンキャッ
シュメモリ１４を制御するための制御信号を出力する。
このことによって、ホストＣＰＵ１１ｂと記憶装置１１
ａは、サブポリゴンデータ供給手段１１を構成する。

【０１１１】座標変換回路１２は、入力されたポリゴン
の頂点座標を座標変換マトリクスによって座標変換し、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応した座標変換後
の頂点座標をポリゴンキャッシュメモリ１４に書き込む
と共に、隠面消去処理を行って、画面を構成する各サブ
ピクセルに対応して、サブピクセル・ポリゴンコードを
ポリゴンコードメモリ１３に書き込む。

【０１１２】ポリゴンコードメモリ１３は、サブピクセ
ル・ポリゴンコードを格納するための、画面の全横サブ
ピクセル数×全縦サブピクセル数のエントリを有する二
つのメモリにて構成される。

【０１１３】ポリゴンキャッシュメモリ１４は、サブピ
クセル・ポリゴンコードの最大数のエントリを有する二
つのバッファメモリにて構成される。この二つのバッフ
ァメモリは、制御信号に応じて交互に、座標変換回路１
２からアドレスとして出力されるサブピクセル・ポリゴ
ンコードの示す位置すなわちエントリに頂点座標とレン
ダリングパラメータが格納される。

【０１１４】内分値発生器１５は、ポリゴンキャッシュ
メモリ１４から画面座標に対応したポリゴンの頂点座標
を与えられ、内分値を算出してレンダラ１６に出力す
る。

【０１１５】レンダラ１６は、各ポリゴンの内分値およ
びレンダリングパラメータから、各サブピクセルのマテ
リアル色データ値またはテクスチャ色データ値を生成
し、合成器１９に出力する。

【０１１６】合成器１９は、各サブピクセルの色データ
値を合成して、合成色データをディスプレイコントロー
ラ１７に出力する。

【０１１７】ディスプレイコントローラ１７は、画面上
のサブピクセル位置の色データ値を受けて、画像信号を
生成し、ラスタスキャン方式のディスプレイ１８に出力
して、画像表示する。このディスプレイコントローラ１
７は、表示同期手段１７ａと信号処理回路１７ｂとを構
成する。

【０１１８】次に本実施の形態の３次元画像処理装置の
動作を説明する。本装置の動作には描画側と表示側の二
つの処理がある。すなわち描画側は、ポリゴン画像の外
形を生成する処理であり、他方、表示側は、ポリゴン面
を構成するサブピクセルの色を決定し、ディスプレイに
表示する処理である。

【０１１９】まず描画側の処理を説明する。まずホスト
ＣＰＵ１１ｂは、使用者の指示に応じて記憶装置１１ａ
からアプリケーションデータを読み出し、サブピクセル
・ポリゴンコードとポリゴンの頂点座標と座標変換マト
リクスとを座標変換回路１２に出力する。また各サブピ
クセル・ポリゴンコードに対応したレンダリングパラメ
ータをポリゴンキャッシュメモリ１４に書き込む。

【０１２０】座標変換回路１２は、ポリゴン面を構成す
る各サブピクセルに対応した画面アドレスを生成し、こ
のアドレスで示されるポリゴンコードメモリ１３のエン
トリにサブピクセル・ポリゴンコードを書き込む。

【０１２１】図２７は、この書き込み処理が行われたポ
リゴンコードメモリ１３の状態を示す。サブピクセル・
ポリゴンコードがＩＤ＝１，２，３である三つのポリゴ
ンをポリゴンコードメモリ１３に書き込んだ状態であっ
て、３次元空間から画面となる平面上に投影され、隠面
消去処理された三つの三角形ポリゴンがポリゴンコード
メモリ１３に保存されている。

【０１２２】また座標変換回路１２では、座標変換のた
めの４×４の座標変換マトリクスを用いるため、ポリゴ
ンの３頂点の座標は（ｘ，ｙ，ｚ，１）の形式で表され
る。この頂点座標に４×４の座標変換マトリクスを左か
らかけて各ポリゴンコードに対応した３頂点の座標（ｘ
₁，ｙ₁，ｚ₁）、（ｘ₂，ｙ₂，ｚ₂）、（ｘ₃，ｙ₃，
ｚ₃）を生成して、ポリゴンキャッシュメモリ１４に出
力する。

【０１２３】ポリゴンキャッシュメモリ１４には、サブ
ピクセル・ポリゴンコードに対応して座標変換回路１２
から与えられる頂点座標およびホストＣＰＵ１１ｂから
与えられるレンダリングパラメータが書き込まれる。

【０１２４】この書き込み処理が行われたポリゴンキャ
ッシュメモリ１４の状態は、図４示すポリゴンキャッシ
ュメモリ４の状態と同様である。サブピクセル・ポリゴ
ンコードがＩＤ＝１，２，３である三つのポリゴンの頂
点座標およびレンダリングパラメータが、各サブピクセ
ル・ポリゴンコードを示すＩＤの位置に格納されてい
る。

【０１２５】描画に必要なすべてのサブピクセル・ポリ
ゴンコードに対応したデータの書き込みが完了すると、
ディスプレイコントローラ１７から与えられるサブピク
セル位置に対応する画面座標のサブピクセル・ポリゴン
コードが、ポリゴンコードメモリ１３から与えられる。
そのサブピクセル・ポリゴンコードに対応して、ポリゴ
ンの頂点座標およびレンダリングパラメータが読み出さ
れ内分値発生器１５へ送られる。

【０１２６】１画面分の表示に必要なポリゴン処理を行
い、ポリゴンコードメモリ１３およびポリゴンキャッシ
ュメモリ１４への書き込みが完了した時点で、ホストＣ
ＰＵ１１ｂは、制御信号にてポリゴンコードメモリ１３
とポリゴンキャッシュメモリ１４の描画側と表示側との
入れ替えを指示する。

【０１２７】次に、表示側の処理を説明する。ディスプ
レイ１８の水平垂直走査に同期して、ディスプレイコン
トローラ１７は表示画面の座標を生成する。そして表示
画面の座標で示される位置に格納されているサブピクセ
ル・ポリゴンコードをポリゴンコードメモリ１３から読
み出して、ポリゴンキャッシュメモリ１４に与える。そ
のサブピクセル・ポリゴンコードで示される位置に格納
されている三つの頂点座標およびレンダリングパラメー
タをポリゴンキャッシュメモリ１４から読み出し、内分
値発生器１５へ与える。そして内分値発生器１５は、表
示画面の座標で示される位置に投影される三つの頂点座
標で定義されたポリゴン面上の位置を算出する。算出し
た点の位置は三つの頂点座標の内分値で表される。

【０１２８】レンダラ１６には、内分値発生器１５から
内分値が入力され、またポリゴンキャッシュメモリ１４
から３組のレンダリングパラメータが入力される。レン
ダラ１６は、３組のレンダリングパラメータを用いて、
内分値が示す位置における色データ値を補間によって算
出する。

【０１２９】合成器１９は、各サブピクセルの色データ
ｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３が入力されると、以下の式にて
合成色ｃを算出して、出力する。 ｃ＝（ｐ＊ｃ０＋ｑ＊ｃ１＋ｒ＊ｃ２＋ｓ＊ｃ３）／４ ここで、ｐ，ｑ，ｒ，ｓは係数である。

【０１３０】ディスプレイコントローラ１７は、レンダ
ラ１６から色データを受けて、画像信号に変換してディ
スプレイ１８に出力する。

【０１３１】以上で画面上の１ピクセルに対応する表示
側の処理となり、これらの処理をディスプレイ１８のピ
クセル数分繰り返し、１画面の表示処理が終了する。

【０１３２】本実施の形態では、１秒間に６０回画面を
表示するインターレースのラスタースキャン方式のディ
スプレイを用い、ピクセル数を６４０×４８０とする
と、１ピクセルの処理時間は、８０ｎｓである。このた
め、１ピクセルを２×２のサブピクセルに分割している
ので、各サブピクセルにおける処理に許容される時間
は、２０ｎｓである。このため、内分値発生器１５およ
びレンダラ１６では、パイプライン方式にて、複数の処
理を並列して行う。

【０１３３】以上述べたように、本実施の形態の３次元
画像処理装置は、ピクセルを細分したサブピクセル単位
でポリゴンデータをコードに対応させて３頂点座標およ
びレンダリングパラメータにてポリゴンキャッシュメモ
リ１４に記憶し、画像信号の水平および垂直同期信号に
同期して、ポリゴンキャッシュメモリ１４から読み出し
てサブピクセル単位でレンダリング処理を行った後、ピ
クセルの色データを合成するので、ポリゴンデータをポ
リゴンコードメモリ１３およびポリゴンキャッシュメモ
リ１４に記憶する前に隠面消去処理を行い、１画面分の
サブピクセル単位のポリゴンデータに対して、ピクセル
表示周期でレンダリング処理を行うことによって、高画
質な画像を小規模回路で高速に処理可能とする。

【０１３４】次に図２８は、本発明の第３の実施の形態
の３次元画像処理装置の機能ブロック図である。本実施
の形態は、ポリゴン画像を構成するピクセルをサブピク
セルに細分し、各サブピクセルに対応して並列ポリゴン
キャッシュメモリ２４、並列内分値発生器２５、並列レ
ンダラ２６を並列に複数用いる。

【０１３５】ホストＣＰＵ２１ｂは記憶装置２１ａから
読み出したアプリケーションデータに基づき、サブピク
セル・ポリゴンコードとポリゴンの頂点座標および座標
変換マトリクスを座標変換回路２２に出力すると共に、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応したレンダリン
グパラメータを各並列ポリゴンキャッシュメモリ２４に
書き込む。また、ポリゴンコードメモリ２３と並列ポリ
ゴンキャッシュメモリ２４を制御するための制御信号を
出力する。このことによって、ホストＣＰＵ２１ｂと記
憶装置２１ａは、サブポリゴンデータ供給手段２１を構
成する。

【０１３６】座標変換回路２２は、入力されたポリゴン
の頂点座標を座標変換マトリクスによって座標変換し、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応した座標変換後
の頂点座標を各並列ポリゴンキャッシュメモリ２４に書
き込むと共に、隠面消去処理を行って、画面を構成する
各サブピクセルに対応して、サブピクセル・ポリゴンコ
ードをポリゴンコードメモリ３２に書き込む。

【０１３７】ポリゴンコードメモリ２３は、サブピクセ
ル・ポリゴンコードを格納するための、画面の全横サブ
ピクセル数×全縦サブピクセル数のエントリを有する二
つのメモリにて構成される。

【０１３８】各並列ポリゴンキャッシュメモリ２４は、
サブピクセル・ポリゴンコードの最大数のエントリを有
する二つのバッファメモリにて構成される。この二つの
バッファメモリは、制御信号に応じて交互に、座標変換
回路２２からアドレスとして出力されるサブピクセル・
ポリゴンコードの示す位置すなわちエントリに頂点座標
とレンダリングパラメータが格納される。

【０１３９】各並列内分値発生器２５は、並列ポリゴン
キャッシュメモリ２４から画面座標に対応したポリゴン
の頂点座標を与えられ、内分値を算出して並列レンダラ
２６に出力する。

【０１４０】各並列レンダラ２６は、各ポリゴンの内分
値およびレンダリングパラメータから、各サブピクセル
のマテリアル色データ値またはテクスチャ色データ値を
生成し、合成器２９に出力する。

【０１４１】合成器２９は、各並列レンダラ２６からの
サブピクセルの色データ値を合成して、合成色データを
ディスプレイコントローラ２７に出力する。

【０１４２】ディスプレイコントローラ２７は、画面上
のサブピクセル位置の色データ値を受けて、画像信号を
生成し、ラスタスキャン方式のディスプレイ２８に出力
して、画像表示する。このディスプレイコントローラ２
７は、表示同期手段２７ａと信号処理回路２７ｂとを構
成する。

【０１４３】ここで並列ポリゴンキャッシュメモリ２
４、並列内分値発生器２５、並列レンダラ２６を合わせ
て並列回路と呼ぶ。図２９は、ピクセルを構成する各サ
ブピクセルに各並列回路が対応することを示す。図に示
すように、１ピクセルをｎ個のサブピクセルにて構成す
る場合、左上のサブピクセルが１番目の並列回路に対応
し、順次各サブピクセルが各並列回路に対応して、右下
のサブピクセルがｎ番目の並列回路に対応する。

【０１４４】図３０は、並列ポリゴンキャッシュメモリ
２４および並列内分値発生器２５の一組の構成例を示
す。セレクタ２４ａには１ピクセルを構成する全てのサ
ブピクセルのポリゴンコードが入力され、この並列回路
が担当するサブピクセルのポリゴンコードを選択し、選
択したサブピクセル・ポリゴンコードをポリゴンキャッ
シュメモリ２４ｂに出力する。ポリゴンキャッシュメモ
リ２４ｂでは、選択されたサブピクセル・ポリゴンコー
ドに対応したレンダリングパラメータとポリゴンの頂点
座標とを出力する。

【０１４５】サブピクセル画面座標発生器２５ａは、画
面座標が入力され、この並列回路が担当するサブピクセ
ルの画面座標を算出し、担当サブピクセル画面座標を内
分値算出器２５ｂに出力する。内分値算出器２５ｂでは
担当サブピクセル画面座標と、ポリゴンキャッシュメモ
リ２４ｂからのポリゴンの頂点座標とから、対応する内
分値を算出し、出力する。

【０１４６】例えば、１番目の並列回路の場合、担当す
るサブピクセル・ポリゴンコードは、左上のサブピクセ
ルのポリゴンコードが選択され、担当サブピクセル画面
座標として、左上のサブピクセルの画面座標が算出され
る。

【０１４７】上記の説明は、並列回路の並列数が１ピク
セルを構成する全てのサブピクセル数と同じ場合につい
て説明したが、並列回路の並列数をサブピクセル数より
も少なく構成することもできる。

【０１４８】並列回路の並列数が１ピクセルを構成する
全てのサブピクセル数と同じ場合、並列回路を構成する
パイプライン方式の回路の処理時間は、ピクセル表示周
期と同じ、すなわち８０ｎｓである。また並列回路の並
列数が１ピクセルを構成する全てのサブピクセル数の半
分とした場合、並列回路を構成するパイプライン方式の
回路の処理時間は、ピクセル表示周期の半分、すなわち
４０ｎｓである。このため並列数を多くするほどパイプ
ライン方式の回路の処理時間を長くすることができる。
また、合成色データの生成に並列回路の並列数分のサブ
ピクセル数の色データを用いた場合は、パイプライン方
式の回路の処理時間を、ピクセル表示周期と同じにする
ことができる。

【０１４９】例えば、１ピクセルを２×２のサブピクセ
ルで構成する場合、図３１は並列数を４とした構成例を
示し、図３２は並列数を２とした構成例を示す。並列数
が２の場合、２×２のサブピクセルの色データ全てを用
いる場合は、各並列回路の処理時間はピクセル表示周期
の半分となり、二つのサブピクセルの色データのみを用
いる場合は、各並列回路の処理時間はピクセル表示周期
と同じになる。

【０１５０】以上述べたように、本実施の形態の３次元
画像処理装置は、ピクセルを細分したサブピクセル単位
でポリゴンデータをコードに対応させて３頂点座標およ
びレンダリングパラメータにて並列ポリゴンキャッシュ
メモリ２４に記憶し、画像信号の水平および垂直同期信
号に同期して、並列ポリゴンキャッシュメモリ２４から
読み出してサブピクセル単位で並列にレンダリング処理
を行った後、ピクセルの色データを合成するので、ポリ
ゴンデータをポリゴンコードメモリ２３および並列ポリ
ゴンキャッシュメモリ２４に記憶する前に隠面消去処理
を行い、１画面分のサブピクセル単位のポリゴンデータ
に対して、ピクセル表示周期で並列にレンダリング処理
を行うことによって、高画質な画像を小規模回路で高速
に処理可能とする。また並列処理によって、各並列回路
の処理時間を長くすることができ、回路設計が容易とな
り、安価な部品を使用することができる。

【０１５１】次に図３３は、本発明の第４の実施の形態
の３次元画像処理装置の機能ブロック図である。本実施
の形態は、ポリゴン画像を構成するピクセルをサブピク
セルに細分し、各サブピクセルに対応して並列ポリゴン
キャッシュメモリ３４、並列内分値発生器３５、並列レ
ンダラ３６を並列に複数用い、かつ並列乱数発生器４０
から発生された乱数を用いて、処理するサブピクセルを
選択する。すなわち乱数を用いたスーパーストカスティ
ックサンプリングによる画像処理を行う。

【０１５２】ホストＣＰＵ３１ｂは記憶装置３１ａから
読み出したアプリケーションデータに基づき、サブピク
セル・ポリゴンコードとポリゴンの頂点座標および座標
変換マトリクスを座標変換回路３２に出力すると共に、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応したレンダリン
グパラメータを各並列ポリゴンキャッシュメモリ３４に
書き込む。また、ポリゴンコードメモリ３３と並列ポリ
ゴンキャッシュメモリ３４を制御するための制御信号を
出力する。このことによって、ホストＣＰＵ３１ｂと記
憶装置３１ａは、サブポリゴンデータ供給手段３１を構
成する。

【０１５３】座標変換回路３２は、入力されたポリゴン
の頂点座標を座標変換マトリクスによって座標変換し、
各サブピクセル・ポリゴンコードに対応した座標変換後
の頂点座標を各並列ポリゴンキャッシュメモリ３４に書
き込むと共に、隠面消去処理を行って、画面を構成する
各サブピクセルに対応して、サブピクセル・ポリゴンコ
ードをポリゴンコードメモリ３３に書き込む。

【０１５４】ポリゴンコードメモリ３３は、サブピクセ
ル・ポリゴンコードを格納するための、画面の全横サブ
ピクセル数×全縦サブピクセル数のエントリを有する二
つのメモリにて構成される。

【０１５５】並列乱数発生器４０は、ピクセル位置に対
応した画面座標に応じて、それぞれ乱数を発生する。本
実施の形態の並列乱数発生器４０は、画面の横ピクセル
数×縦ピクセル数の乱数のテーブルである。

【０１５６】並列セレクタ４２は、サブピクセル選択手
段を構成し、ポリゴンコードメモリ３３から１ピクセル
を構成する全サブピクセルのポリゴンコードが入力さ
れ、並列乱数発生器４０からの乱数によって示される位
置のサブピクセルのポリゴンコードを選択し、サブピク
セル・ポリゴンコードとして出力する。

【０１５７】各並列ポリゴンキャッシュメモリ３４は、
サブピクセル・ポリゴンコードの最大数のエントリを有
する二つのバッファメモリにて構成される。この二つの
バッファメモリは、制御信号に応じて交互に、座標変換
回路３２からアドレスとして出力されるサブピクセル・
ポリゴンコードの示す位置すなわちエントリに頂点座標
とレンダリングパラメータが格納される。

【０１５８】並列画面座標発生器４１は、サブピクセル
座標生成手段を構成し、ピクセル位置に対応した画面座
標と、その画面座標に応じた乱数とが入力され、その画
面座標と乱数とによって示される位置のサブピクセルの
画面座標をそれぞれ生成し、サブピクセル画面座標とし
て出力する。本実施の形態の並列画面座標発生器４１
は、画面の横ピクセル数×縦ピクセル数のサブピクセル
画面座標のテーブルである。

【０１５９】各並列内分値発生器３５は、サブピクセル
画面座標に対応したポリゴンの頂点座標を並列ポリゴン
キャッシュメモリ３４から与えられ、内分値を算出して
並列レンダラ３６に出力する。

【０１６０】各並列レンダラ３６は、各ポリゴンの内分
値およびレンダリングパラメータから、各サブピクセル
のマテリアル色データ値またはテクスチャ色データ値を
生成し、合成器３９に出力する。

【０１６１】合成器３９は、各並列レンダラ３６からの
サブピクセルの色データ値を合成して、合成色データを
ディスプレイコントローラ３７に出力する。

【０１６２】ディスプレイコントローラ３７は、画面上
のサブピクセル位置の色データ値を受けて、画像信号を
生成し、ラスタスキャン方式のディスプレイ３８に出力
して、画像表示する。このディスプレイコントローラ３
７は、表示同期手段３７ａと信号処理回路３７ｂとを構
成する。

【０１６３】例えば、１ピクセルを２×２のサブピクセ
ルで構成する場合、並列乱数発生器４０は、１，２，
３，４を乱数として発生する。そして並列セレクタ４２
はこの乱数に応じて、例えば乱数が１ならばピクセルの
左上位置のサブピクセルのポリゴンコードを選択する。
同様に乱数が２，３，４ならば、それぞれピクセルの右
上，左下，右下位置のサブピクセルのポリゴンコードを
選択する。

【０１６４】並列画面座標発生器４１は、この乱数に応
じたサブピクセルの画面座標を出力し、並列内分値発生
器３５は、このサブピクセル画面座標に対応したポリゴ
ンの頂点座標から内分値を算出して並列レンダラ３６に
出力する。

【０１６５】その他のホストＣＰＵ３１ｂ、座標変換回
路３２、ポリゴンコードメモリ３３、並列レンダラ３
６、合成器３９、ディスプレイコントローラ３７などの
動作は、第３の実施の形態の３次元画像処理装置と同様
である。また並列乱数発生器４０、並列セレクタ４２、
並列ポリゴンキャッシュメモリ３４、並列画面座標発生
器４１、並列内分値発生器３５、並列レンダラ３６を合
わせて並列回路と呼ぶと、並列回路の並列数を１ピクセ
ルを構成する全てのサブピクセル数と同じとする構成、
またはサブピクセル数よりも少なくする構成が可能であ
る。

【０１６６】以上述べたように、本実施の形態の３次元
画像処理装置は、ピクセルを構成するサブピクセルの中
の一つを乱数に対応して選択し、レンダリング処理を行
うので、オーバーサンプリングした画像データを確率的
にサンプルしたことになり、規則的な画面上のジャギー
（階段状のギザギザ）を除去でき、高画質な３次元画像
を表示できる。

【０１６７】次に図３４は、本発明の実施の形態の３次
元画像処理装置を構成する合成器のブロック図である。

【０１６８】乱数発生器９１は、ピクセル位置に対応し
た画面座標の入力を受けて、乱数を発生する。並列の積
算器９２はそれぞれ色データと乱数が入力され、色デー
タと乱数を積算して、重みづけされた色データを出力す
る。加算器９３は、並列の積算器９２からの重みづけさ
れた色データを加算して合成色データを出力する。

【０１６９】以下、合成器に入力される色データをｃ
０，ｃ１，ｃ２，ｃ３として説明する。乱数発生器９１
は、画面の横ピクセル数×縦ピクセル数×４の乱数テー
ブルにて構成される。この乱数発生器９１は、入力され
た画面座標の示す位置に格納された四つの乱数ｒａ，ｒ
ｂ，ｒｃ，ｒｄを出力する。そして各積算器９２は、四
つの色データをｃ０，ｃ１，ｃ２，ｃ３と、四つの乱数
ｒａ，ｒｂ，ｒｃ，ｒｄとをそれぞれ積算し、ｒａ×ｃ
０，ｒｂ×ｃ１，ｒｃ×ｃ２，ｒｄ×ｃ３を出力する。
加算器９３は、重みづけされた色データであるｒａ×ｃ
０，ｒｂ×ｃ１，ｒｃ×ｃ２，ｒｄ×ｃ３を加算し、ｒ
ａ×ｃ０＋ｒｂ×ｃ１＋ｒｃ×ｃ２＋ｒｄ×ｃ３を出力
する。

【０１７０】上記図３４の合成器を本発明の第２または
第３の実施の形態の３次元画像処理装置に適用すること
によって、各サブピクセルの色データに重みづけした合
成色データを得ることができる。

【０１７１】以上述べたように、本実施の形態の合成器
を３次元画像処理装置適用することによって、レンダリ
ング処理にて求めた各サブピクセルの色データに乱数を
積算した後、加算してピクセルの色データとするので、
オーバーサンプリングした画像データを確率的に重みづ
けしたことになり、規則的な画面上のジャギーを除去で
き、高画質な３次元画像を表示できる。

【０１７２】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明に記載の３次
元画像生成方法は、３次元物体を２次元座標上に投影し
て画面上の投影位置を求める際、ＸＺ平面に垂直な平面
およびＹＺ平面に垂直な平面にて切断することによっ
て、三つの内分比および３頂点の並び順序を算出して、
投影位置を求めるので、ポリゴンを構成する３頂点の座
標データから任意の３次元物体を２次元座標上に投影し
て画面上の投影位置を求めることができる。またＸＺ平
面に垂直な平面、ＹＺ平面に垂直な平面のどちらで先に
切断しても同様の効果が得られる。このためどのような
形状の３次元物体がどのように変化しても、小規模な回
路で高速に投影画像を得ることができる。

【０１７３】本発明に記載の３次元画像生成装置は、３
次元物体を２次元座標上に投影して画面上の投影位置を
求める際、ＸＺ平面に垂直な平面およびＹＺ平面に垂直
な平面にて切断することによって、三つの内分比および
３頂点の並び順序を算出して、投影位置を求めるので、
ポリゴンを構成する３頂点の座標データから任意の３次
元物体を２次元座標上に投影して画面上の投影位置を求
めることができる。またＸＺ平面に垂直な平面、ＹＺ平
面に垂直な平面のどちらで先に切断しても同様の効果が
得られる。このためどのような形状の３次元物体がどの
ように変化しても、小規模な回路で高速に投影画像を得
ることができる。

【０１７４】本発明に記載の３次元画像生成装置は、Ｘ
方向透視距離およびＹ方向透視距離を用いて、内分比お
よび３頂点の並び順序を求めるので、パイプライン方式
の処理回路を用いた場合、より最適化された回路構成に
よって、小規模な回路で高速な処理を可能とする。また
Ｘ方向透視距離およびＹ方向透視距離を用いた場合も、
ＸＺ平面に垂直な平面、ＹＺ平面に垂直な平面のどちら
で先に切断しても同様の効果が得られる。

【０１７５】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ポ
リゴンデータをコードに対応させて３頂点座標およびレ
ンダリングパラメータにてメモリに記憶し、画像信号の
水平および垂直同期信号に同期して、メモリから読み出
してレンダリング処理を行うので、ポリゴンデータをメ
モリに記憶する前に隠面消去処理を行い、１画面分のポ
リゴンデータのみに対して、ピクセル表示周期でレンダ
リング処理を行うことができ、ポリゴン数の変動による
レンダリング処理の負荷変動が無く、小規模な回路で高
速処理を可能とする。

【０１７６】本発明に記載の３次元画像処理装置は、三
つの内分比および３頂点の並び順序を算出して内分値と
するので、ポリゴンを構成する３頂点の座標データから
任意の３次元物体を２次元座標上に投影して画面上の投
影位置を求めることができ、小規模な回路で高速な処理
を可能とする。

【０１７７】本発明に記載の３次元画像処理装置は、Ｘ
方向透視距離およびＹ方向透視距離を用いて、内分比お
よび３頂点の並び順序を求めて内分値とするので、パイ
プライン方式の処理回路を用いて、より最適化された回
路構成によって、小規模な回路で高速な処理を可能とす
る。

【０１７８】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ポ
リゴンの３頂点間のレンダリングデータを、内分値に基
づき、補間して求めるので、どのような形状の３次元物
体がどのように変化しても、小規模な回路で高速なレン
ダリング処理を可能とする。

【０１７９】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ピ
クセルを細分したサブピクセル単位でポリゴンデータを
コードに対応させて３頂点座標およびレンダリングパラ
メータにてメモリに記憶し、画像信号の水平および垂直
同期信号に同期して、メモリから読み出してサブピクセ
ル単位でレンダリング処理を行った後、ピクセルの色デ
ータを合成するので、ポリゴンデータをメモリに記憶す
る前に隠面消去処理を行い、１画面分のサブピクセル単
位のポリゴンデータに対して、ピクセル表示周期でレン
ダリング処理を行うことによって、高画質な画像を小規
模回路で高速に処理可能とする。

【０１８０】本発明に記載の３次元画像処理装置は、ピ
クセルを構成するサブピクセルの中の一つを乱数に対応
して選択し、レンダリング処理を行うので、オーバーサ
ンプリングした画像データを確率的にサンプルしたこと
になり、規則的な画面上のジャギーを除去でき、高画質
な３次元画像を表示できる。

【０１８１】本発明に記載の３次元画像処理装置は、レ
ンダリング処理にて求めた各サブピクセルの色データに
乱数を積算した後、加算してピクセルの色データとする
ので、オーバーサンプリングした画像データを確率的に
重みづけしたことになり、規則的な画面上のジャギーを
除去でき、高画質な３次元画像を表示できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の３次元画像処理装
置の機能ブロック図である。

【図２】立体の存在する３次元座標と，画面となる平面
との関係を示す図である。

【図３】書き込み処理が行われたポリゴンコードメモリ
の状態を示す図である。

【図４】書き込み処理が行われたポリゴンキャッシュメ
モリの状態を示す図である。

【図５】内分値の説明図である。

【図６】レンダリングパラメータの補間の様子を示す図
である。

【図７】レンダラの第１の構成例を示す図である。

【図８】レンダラの第２の構成例を示す図である。

【図９】レンダラの第３の構成例を示す図である。

【図１０】三角形が、ＸＺ平面に垂直な平面によって切
断している様子を示す図である。

【図１１】三角形が、ＹＺ平面に垂直な平面によって切
断している様子を示す図である。

【図１２】内分値発生器の構成図である。

【図１３】Ｘ方向切断回路の動作フローチャートであ
る。

【図１４】ｄｘ０，ｄｘ１，ｄｘ２の並べ替えを示す図
である。

【図１５】Ｙ方向切断回路の動作フローチャートであ
る。

【図１６】（ａ），（ｂ）は、ｙ座標、ｚ座標の並べ替
えを示す図である。

【図１７】内分値発生器の構成図である。

【図１８】内分値発生器の構成図である。

【図１９】Ｘ方向切断回路の動作フローチャートであ
る。

【図２０】Ｙ方向切断回路の動作フローチャートであ
る。

【図２１】ｄｙ０，ｄｙ１，ｄｙ２の並べ替えを示す図
である。

【図２２】内分値発生器の構成図である。

【図２３】内分値発生器におけるパイプライン処理の説
明図である。

【図２４】レンダラにおけるパイプライン処理の説明図
である。

【図２５】ｓ０，ｓ１，ｓ２の並べ替えを示す図であ
る。

【図２６】本発明の第２の実施の形態の３次元画像処理
装置の機能ブロック図である。

【図２７】書き込み処理が行われたポリゴンコードメモ
リの状態を示す図である。

【図２８】本発明の第３の実施の形態の３次元画像処理
装置の機能ブロック図である。

【図２９】各サブピクセルに各並列回路が対応すること
を示す図である。

【図３０】並列ポリゴンキャッシュメモリおよび並列内
分値発生器の一組の構成例を示す図である。

【図３１】並列数を４とした構成例を示す図である。

【図３２】並列数を２とした構成例を示す図である。

【図３３】本発明の第４の実施の形態の３次元画像処理
装置の機能ブロック図である。

【図３４】本発明の合成器のブロック図である。

【図３５】従来のパーソナルコンピュータに用いられて
いる表示装置の構成例を示す図である。

【図３６】従来の３次元画像表示装置の構成例を示す図
である。

【符号の説明】

１ ポリゴンデータ供給手段 １ａ 記憶装置 １ｂ ホストＣＰＵ ２ 座標変換回路 ３ ポリゴンコードメモリ ４ ポリゴンキャッシュメモリ ５ 内分値発生器 ６ レンダラ（レンダリング手段） ７ ディスプレイコントローラ ７ａ 表示同期手段 ７ｂ 信号処理回路 ８ ディスプレイ

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｚ軸を奥行き方向とするＸＹＺの直交座
   標系にて定義された３次元物体の表面を、３頂点の座標
   データにて定義されたポリゴンにて構成された多角形に
   分解して、表示画面となる投影面の２次元座標上に投影
   する３次元画像生成方法において、前記ポリゴンの３頂点の座標データを用いて、原点を含
   みＸＺ平面に垂直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂
   点からＸ軸に平行に前記第１の平面上の位置までの距離
   であるＸ方向透視距離と、原点を含みＹＺ平面に垂直な
   第２の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＹ軸に平行に
   前記第２の平面上の位置までの距離であるＹ方向透視距
   離とを透視距離算出手段にて求める第１のステップと、 前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離に基づ
   き、 前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を第１の内分比算出手段にて算出する第２のステ
   ップと、前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、 前
   記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を第２の内分比算出手段にて算出する第３のステッ
   プとを具備することを特徴とする３次元画像生成方法。
2. 【請求項２】 Ｚ軸を奥行き方向とするＸＹＺの直交座
   標系にて定義された３次元物体の表面を、３頂点の座標
   データにて定義されたポリゴンにて構成された多角形に
   分解して、表示画面となる投影面の２次元座標上に投影
   する３次元画像生成方法において、前記ポリゴンの３頂点の座標データを用いて、原点を含
   みＹＺ平面に垂直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂
   点からＹ軸に平行に前記第１の平面上の位置までの距離
   であるＹ方向透視距離と、原点を含みＸＺ平面に垂直な
   第２の平面に対 し、ポリゴンの各頂点からＸ軸に平行に
   前記第２の平面上の位置までの距離であるＸ方向透視距
   離とを透視距離算出手段にて求める第１のステップと、 前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離に基づ
   き、 前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を第１の内分比算出手段にて算出する第２のステ
   ップと、前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、 前
   記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を第２の内分比算出手段にて算出する第３のステッ
   プとを具備することを特徴とする３次元画像生成方法。
3. 【請求項３】 ３次元物体を多角形に分解したポリゴン
   画像を用いて３次元画像を生成する装置において、 Ｚ軸を奥行き方向とするＸＹＺの直交座標系にて定義さ
   れたポリゴンの３頂点の座標データを供給する頂点デー
   タ供給手段と、 前記頂点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの
   ３頂点の座標データを用いて、原点を含みＸＺ平面に垂
   直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＸ軸に平
   行に前記第１の平面上の位置までの距離であるＸ方向透
   視距離と、原点を含みＹＺ平面に垂直な第２の平面に対
   し、ポリゴンの各頂点からＹ軸に平行に前記第２の平面
   上の位置までの距離であるＹ方向透視距離とを求める透
   視距離算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離に基づ
   き、 前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を算出する第１の内分比算出手段と、前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、 前
   記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を算出する第２の内分比算出手段とを具備すること
   を特徴とする３次元画像生成装置。
4. 【請求項４】 ３次元物体を多角形に分解したポリゴン
   画像を用いて３次元画像を生成する装置において、 Ｚ軸を奥行き方向とするＸＹＺの直交座標系にて定義さ
   れたポリゴンの３頂点の座標データを供給する頂点デー
   タ供給手段と、 前記頂点データ供給手段から供給された前記ポリゴンの
   ３頂点の座標データを用いて、原点を含みＹＺ平面に垂
   直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＹ軸に平
   行に前記第１の平面上の位置までの距離であるＹ方向透
   視距離と、原点を含みＸＺ平面に垂直な第２の平面に対
   し、ポリゴンの各頂点からＸ軸に平行に前記第２の平面
   上の位置までの距離であるＸ方向透視距離とを求める透
   視距離算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離に基づ
   き、 前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を算出する第１の内分比算出手段と、前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、 前
   記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を算出する第２の内分比算出手段とを具備すること
   を特徴とする３次元画像生成装置。
5. 【請求項５】 ３次元物体を多角形に分解したポリゴン
   画像データをポリゴンコードにて供給するポリゴンデー
   タ供給手段と、 ポリゴン画像を構成する各ポリゴンのコードを、表示画
   面を構成するピクセルに対応させて記憶するポリゴンコ
   ードメモリと、 ポリゴンコードに対応して各ポリゴンの３頂点の座標と
   レンダリングパラメータとを記憶するためのポリゴンキ
   ャッシュメモリと、 前記ポリゴンデータ供給手段からポリゴンコードに対応
   した画像データを供給されて座標変換し、前記画面を構
   成するピクセルに対応させて前記ポリゴンコードメモリ
   にポリゴンのコードを書き込むと共に、前記ポリゴンキ
   ャッシュメモリに各ポリゴンのコードに対応して３頂点
   の座標およびレンダリングパラメータを書き込む座標変
   換手段と、 前記画像信号の水平および垂直同期信号に同期して、前
   記ポリゴンデータ供給手段から前記画面を構成するピク
   セルに対応するポリゴンコードを、前記ポリゴンキャッ
   シュメモリに与える表示同期手段と、 前記ポリゴンキャッシュメモリから読み出されたポリゴ
   ンの３頂点の３次元座標に基づき、前記画面上の２次元
   座標位置を算出するための内分値を求める内分値発生手
   段と、 前記画像信号の水平同期信号に同期して、この内分値発
   生手段から受けた内分値と、前記ポリゴンキャッシュメ
   モリから読み出されたレンダリングパラメータとから、
   マテリアル色データまたはテクスチャ色データを求めて
   出力するレンダリング手段と、 このレンダリング手段の出力を受けて、前記画像信号を
   出力する信号処理回路とを具備し、 前記内分値発生手段が、 前記ポリゴンキャッシュメモリから供給された 前記ポリ
   ゴンの３頂点の座標データを用いて、原点を含みＸＺ平
   面に垂直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＸ
   軸に平行に前記第１の平面上の位置までの距離であるＸ
   方向透視距離と、原点を含みＹＺ平面に垂直な第２の平
   面に対し、ポリゴンの各頂点からＹ軸に平行に前記第２
   の平面上の位置までの距離であるＹ方向透視距離とを求
   める透視距離算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離に基づ
   き、前記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＸＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を算出する第１の内分比算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、前
   記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を算出する第２の内分比算出手段とを具備すること
   を特徴とする３次元画像生成装置。
6. 【請求項６】 ３次元物体を多角形に分解したポリゴン
   画像データをポリゴンコードにて供給するポリゴンデー
   タ供給手段と、 ポリゴン画像を構成する各ポリゴンのコードを、表示画
   面を構成するピクセルに対応させて記憶するポリゴンコ
   ードメモリと、 ポリゴンコードに対応して各ポリゴンの３頂点の座標と
   レンダリングパラメータとを記憶するためのポリゴンキ
   ャッシュメモリと、 前記ポリゴンデータ供給手段からポリゴンコードに対応
   した画像データを供給されて座標変換し、前記画面を構
   成するピクセルに対応させて前記ポリゴンコードメモリ
   にポリゴンのコードを書き込むと共に、前記ポリゴンキ
   ャッシュメモリに各ポリゴンのコードに対応して３頂点
   の座標およびレンダリングパラメータを書き込む座標変
   換手段と、 前記画像信号の水平および垂直同期信号に同期して、前
   記ポリゴンデータ供給手段から前記画面を構成するピク
   セルに対応するポリゴンコードを、前記ポリゴンキャッ
   シュメモリに与える表示同期手段と、 前記ポリゴンキャッシュメモリから読み出されたポリゴ
   ンの３頂点の３次元座標に基づき、前記画面上の２次元
   座標位置を算出するための内分値を求める内分 値発生手
   段と、 前記画像信号の水平同期信号に同期して、この内分値発
   生手段から受けた内分値と、前記ポリゴンキャッシュメ
   モリから読み出されたレンダリングパラメータとから、
   マテリアル色データまたはテクスチャ色データを求めて
   出力するレンダリング手段と、 このレンダリング手段の出力を受けて、前記画像信号を
   出力する信号処理回路とを具備し、 前記内分値発生手段が、 前記ポリゴンキャッシュメモリから供給された 前記ポリ
   ゴンの３頂点の座標データを用いて、原点を含みＹＺ平
   面に垂直な第１の平面に対し、ポリゴンの各頂点からＹ
   軸に平行に前記第１の平面上の位置までの距離であるＹ
   方向透視距離と、原点を含みＸＺ平面に垂直な第２の平
   面に対し、ポリゴンの各頂点からＸ軸に平行に前記第２
   の平面上の位置までの距離であるＸ方向透視距離とを求
   める透視距離算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＹ方向透視距離に基づ
   き、前記ポリゴンをＹＺ平面に垂直で原点と投影面の画
   面座標を結んだ前記第１の平面にて切断し、前記ポリゴ
   ンを構成する３頂点間の２辺と前記ＹＺ平面に垂直な平
   面とが交差する位置にて前記２辺をそれぞれ内分する二
   つの内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並
   び順序を算出する第１の内分比算出手段と、 前記透視距離算出手段から受けたＸ方向透視距離および
   前記第１の内分比算出手段から受けた二つの内分比と前
   記ポリゴンを構成する３頂点の並び順序とに基づき、前
   記ポリゴンをＸＺ平面に垂直で原点と投影面の画面座標
   を結んだ前記第２の平面にて切断し、前記第１の内分比
   算出手段で求めた２辺を内分した点の結ぶ線分を内分す
   る内分比、および前記ポリゴンを構成する３頂点の並び
   順序を算出する第２の内分比算出手段とを具備すること
   を特徴とする３次元画像生成装置。
7. 【請求項７】 前記レンダリング手段が、前記内分値発
   生手段の求めた内分値に基づき、前記ポリゴンの３頂点
   間のレンダリングデータを補間して求める補間手段を具
   備することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の
   ３次元画像処理装置。